(57)【要約】【課題】装置の下方向の光を広範囲にかつ均一に出射できる水中照明装置及びこれを用いた切り花用水浄化装置を提供する。【解決手段】発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１及び拡散レンズ２、導光棒部３１及び導光板部３２よりなる導光部材３、及び導光蓋４を上から順に設ける。導光板部３２の中央底部には円錐状の空洞が設けられ、空洞に対面して形成された傾斜角θたとえば４５°の光制御面ＯＳ１が設けられる。導光板部３２の光制御面ＯＳ１と導光蓋４とによって形成された密封空間は空気層Ａを形成する。導光蓋４の底部の光制御面ＯＳ２は平面である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源に対向した入光面を有する導光棒部及び該導光棒部の底部に結合され中央底部に空洞が形成された導光板部よりなる導光部材と、
前記導光板部の空洞を密封封止して空気層を形成する導光蓋と
を具備する水中照明装置。
【請求項２】
前記空洞に対面して形成された前記導光板部の光制御面は前記導光棒部に対して一定角で傾斜した傾斜面である請求項１に記載の水中照明装置。
【請求項３】
前記空洞に対面して形成された前記導光板部の光制御面は前記導光棒部に対して傾斜した第１の傾斜面及び前記導光棒部に対して前記第１の傾斜面より大きく傾斜した第２の傾斜面よりなる請求項１に記載の水中照明装置。
【請求項４】
さらに、前記導光蓋の下面の光制御面に形成された拡散プリズムを具備する請求項１に記載の水中照明装置。
【請求項５】
前記導光部材及び前記導光蓋は、紫外線透過グレードの樹脂製である請求項１に記載の水中照明装置。
【請求項６】
裾広がり状のハウジングと、
前記ハウジングの底部に設けられた光触媒担持体と
を具備し、前記ハウジングの底部の側方に開口を設けた切り花用水浄化装置であって、
前記ハウジング内に請求項１〜５のいずれかに記載の水中照明装置を設けた切り花用水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中照明装置及びこれを用いた光触媒を利用した切り花用水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水槽内で藻等の水中微生物を育成するために、光を人工的に水中微生物に照射する水中照明装置がある。この水中照明装置においては、通常、光源が発生する熱による水温上昇を防ぐために、光源は水上に設けられ、他方、光照射部は水中に設けられる。
【０００３】
第１の従来の水中照明装置は、光源と、光源から光を入光して垂直光とする第１の光制御面（レンズカット）及びこの垂直光を全反射して水平光に変換する第２の光制御面（階段状４５°カット）を有する光学レンズと、光学レンズの第２の制御面に空気層を形成する錘とによって構成される（参照：特許文献１の図２）。この場合、第２の光制御面における光学反射面の臨界角（約４２°）は空気層を水とした場合の臨界角（約６３°）に比較して小さくなるので、上記垂直光から水平光への全反射変換効率が上昇する。これにより、光は装置の水平方向に出射する。
【０００４】
第２の従来の水中照明装置は、光源と、光源のケース体に設けられ光源からの光を入光して垂直光としこの垂直光を先端の傾斜反射端面によって側方上方光に変換する導光棒とによって構成される（参照：特許文献２の図２、図３）。これにより、光は装置の側方上方に出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２２９７５号公報
【特許文献２】特開２００９−２２１９８号公報（特許第４８２６５５４号公報）
【特許文献３】特開平１０−１４６５０９号公報
【特許文献４】特開２００３−７０６０７号公報（特許第３９２８３９０号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の第１の従来の水中照明装置においては、光は装置の水平方向にのみ出射されかつ下方に錘が存在するので、光は下方向に広範囲にかつ均一に出射しないという課題がある。従って、上述の第１の従来の水中照明装置を下方向に均一な光を必要とする光触媒を利用した切り花用水浄化装置に適用できない。
【０００７】
また、上述の第２の従来の水中照明装置においても、導光棒の先端の傾斜端面によって決定された装置の側方上方光が出射されるので、光は下方向に広範囲にかつ均一に出射しないという課題がある。従って、上述の第２の従来の水中照明装置も下方向に均一な光を必要とする光触媒を利用した切り花用水浄化装置に適用できない。
【０００８】
尚、切り花の日持ち保証手段として光触媒を利用した切り花用水浄化装置は公知である。たとえば、従来の切り花用水浄化装置は、花瓶の底面より若干上方に設けられた特定花瓶専用の光触媒担持体フィルタと、光触媒担持体フィルタ上に設けられた紫外線光源とによって構成される（参照：特許文献３の図１）。また、他の従来の切り花用水浄化装置は、特定花瓶専用の光触媒担持体容器と、光触媒担持体容器上に設けられた蛍光管とによって構成される（参照：特許文献４の図１）。
【０００９】
光触媒たとえば酸化チタン（ＴｉＯ２）は近紫外線等の励起光を吸収して強い酸化還元作用を発現し、その酸化作用により発生したＯＨラジカルによって水中の有機物を分解する。つまり、励起光照射により光触媒が励起されて水中の汚染物質を分解することにより水中の微生物（バクテリア）の増殖を抑制する。上述の作用は水中の微生物（バクテリア）自体を分解する作用も含む。しかしながら、上述の従来の切り花用水浄化装置においては、特定花瓶専用の切り花用水浄化装置を必要とするので汎用性に欠け、従って、製造コストの上昇を招く。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明に係る水中照明装置は、光源と、光源に対向した入光面を有する導光棒部及び該導光棒部の底部に結合され中央底部に空洞が形成された導光板部よりなる導光部材と、導光板部の空洞を密封封止して空気層を形成する導光蓋とを具備するものである。
【００１１】
また、本発明に係る切り花用水浄化装置は、裾広がり状のハウジングと、ハウジングの底部に設けられた光触媒担持体とを具備し、ハウジングの底部の側方に開口を設け、ハウジング内に上述の水中照明装置を設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導光板部の左右下部及び導光蓋の下部からの下方向の光を広範囲かつ均一にできる。
【００１３】
また、本発明の水中照明装置は切り花を飾る花瓶において切り花用水浄化装置として好適に用いられる。本発明に係る切り花用水浄化装置においては、導光板部の左右下部及び導光蓋の下部からの均一な光によって光触媒担持体を照射できる。また、特定の花瓶専用ではなく、汎用性が高い。さらに、光源は花瓶の水に没することはないので、水温の上昇はほとんどなく、従って、切り花の寿命に負の影響はない。
【００１４】
尚、特許文献３の図９に記載されるように、切り花の劣化は沈降した雑菌が切り花茎からの侵入により進行する。切り花に供給する浄化した水の供給は、切り花の切り口近傍で行えば済むのであるから、切り花用水浄化装置の花瓶底面に近い位置に光触媒担持体を配置し、これにたとえば近紫外光を照射し、花瓶底面に近い開口から浄化能力を備えた浄化水を切り花に供給することにより、花瓶の水全体を浄化するよりも効果的に切り花の寿命の延長の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る水中照明装置の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る水中照明装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】図２の部分拡大断面図である。
【図４】本発明に係る切り花用水浄化装置を含む花瓶を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明に係る水中照明装置の第１の実施の形態を示す断面図である。図１の水中照明装置は上方から見て円形をなしているが、他の形状でもよい。
【００１７】
図１の水中照明装置においては、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１及び拡散レンズ２、導光棒部３１及び導光板部３２よりなる導光部材３、及び導光蓋４を上から順に設ける。ＳはＬＥＤ素子１及び拡散レンズ２の支持台である。拡散レンズ２、導光部材３及び導光蓋４はアクリル樹脂、ポリカーボネート等の紫外線透過グレードの透明樹脂よりなる。紫外線透過グレードの透明樹脂には、例えば三菱レイヨン株式会社製アクリライト＃０００などの波長４００ｎｍ周辺の透過率が高い材料が使用できる。導光部材３は金型で一体成型される。但し、光透過効率は低下するが、導光棒部３１及び導光板部３２は別個に製造して接着剤等で貼り合せてもよい。また、導光板部３２の中央底部には円錐状の空洞が設けられ、従って、空洞に対面して形成された傾斜角θたとえば４５°の光制御面ＯＳ１が設けられる。導光板部３２の光制御面ＯＳ１が設けられた底部は接着剤、熱溶着、超音波溶着等を用いて導光蓋４によって密封封止される。この結果、導光板部３２の光制御面ＯＳ１と導光蓋４とによって形成された密封空間は空気層Ａを形成する。他方、導光蓋４の底部の光制御面ＯＳ２は平面である。
【００１８】
拡散レンズ２はＬＥＤ素子１からの光を導光部材３の導光棒部３１へ入光させるものであり、導光棒部３１の断面積が小さい場合は不要である。また、導光棒部３１の側面及び導光蓋４の上面にはアルミ等の反射層５を設け、導光棒部３１の側面及び導光蓋４の上面からの光の漏洩を抑える。但し、反射層５は導光棒部３１の側面の全体に設ける必要はなく、適正水位に応じてその水位以下に部分的に設ければよい。
【００１９】
導光棒部３１の上面に入光した光Ｌ１、Ｌ２は導光棒部３１をほぼ垂直に伝播し、導光棒部３１の底部から導光板部３２の光制御面ＯＳ１に到達する。このとき、大部分の光Ｌ１は光制御面ＯＳ１によって全反射され、導光板部３２の側方に向い、反射層５の存在によって導光板部３２を拡散して左右下方へ出射する。他方、一部分の光Ｌ２は光制御面ＯＳ１を屈折して空気層Ａを通過し、さらに、導光蓋４の光制御面ＯＳ２より出射する。
【００２０】
導光板部３２をたとえばアクリル樹脂とした場合の光制御面ＯＳ１における臨界角は約４２°と小さく、従って、導光棒部３１から臨界角以上で光制御面ＯＳ１に到達した光（たとえばＬ１）の大部分は全反射するのに対し、臨界角以下で光制御面ＯＳ１に到達した一部（たとえばＬ２）のみが屈折して空気層Ａ及び導光蓋４を透過する。この結果、光Ｌ１は導光板部３２の左右下方向から出射し、光Ｌ２は導光蓋４の下方に出射し、この結果、光Ｌ１、Ｌ２は装置下方から広範囲にかつ均一に出射することになる。
【００２１】
図２は本発明に係る水中照明装置の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００２２】
図２においては、図１の光制御面ＯＳ１、ＯＳ２の代りに、光制御面ＯＳ１’、ＯＳ２’を設けてある。
【００２３】
導光板部３２の光制御面ＯＳ１’は導光棒部３１に対してθで傾斜した傾斜面ＳＳ及びθより大きい角度で傾斜した傾斜面ＳＨを交互に有する。典型的には、傾斜面ＳＨは導光棒部３１の垂直方向に直交する水平面となる。換言すればθ＝９０°である。また、導光蓋４の下面の光制御面ＯＳ２’は複数の拡散プリズムＰを有する。
【００２４】
図２の部分拡大断面図である図３に示すように、導光棒部３１から臨界角以上で傾斜面ＳＳに到達した垂直光Ｌ１’は全反射して導光板部３２の左右下方向に出射し、他方、導光棒部３１から臨界角以下で傾斜面ＳＨに到達した垂直光Ｌ２’は傾斜面ＳＨ、空気層Ａ及び導光蓋４を透過し、導光蓋４の光制御面ＯＳ２’より拡散されて出射する。
【００２５】
このように、図２の水中照明装置においては、図１の水中照明装置に比較して、導光蓋４の下方への光が増大すると共に、光は導光板部３２の左右下方向及び導光蓋４の下方へより広範囲かつ均一に出射することになる。
【００２６】
図４は本発明に係る切り花用水浄化装置を含む花瓶を示す断面図であって、図１の水中照明装置を適用したものである。
【００２７】
図４においては、切り花用水浄化装置１０及び切り花２０が花瓶３０内に配置されている。尚、切り花用水浄化装置１０は花瓶３０内で自立しているが、切り花２０は花瓶３０内の剣山等に立っているか花瓶３０に寄りかかっているものとする。
【００２８】
切り花用水浄化装置１０は裾広がり状のハウジング１１を有する。ハウジング１１の上部には、電池１２、図１のＬＥＤ素子１、拡散レンズ２、導光棒部３１及び導光板部３２よりなる導光部材３及び導光蓋４が順に設けられている。尚、電池１２は取り外し可能であり、そのスペースが設けられている。また、図４の切り花用水浄化装置１０の電源は電池１２に限らず、外部より電力を供給するものであっても構わない。他方、ハウジング１１の底部には光触媒担持体１３が設けられ、さらに、ハウジング１１の底部の側方に開口１４が設けられている。さらにまた、ハウジング１１の開口１４の上部は裾広がり状とされ、切り花２０の先端切り口の開口１４への侵入を防ぐようにし、これにより、光触媒担持体１３の光吸収効率の低下を防止する。
【００２９】
尚、図４においては、導光棒部３１の側面及び導光板部３２の上面の反射層５は図示省略してあり、ハウジング１１が浮上らないようにハウジング１１内に水を導入するための開口（図示せず）を設けるものとする。
【００３０】
光触媒体担持体１３上の光触媒は、長期の使用により減損することがある。これは紫外線の影響により光触媒を固定しているバインダが徐々に分解し光触媒が水中に分散するなどの原因による。図４では、光触媒担持体１３を着脱可能に設け、着脱可能にして光触媒担持体を交換することで初期の性能に回復することができるようにしてもよい。
【００３１】
ハウジング１１は裾広がり状をなしているので、ハウジング１１の安定性が増すと共に、光触媒担持体１３の面積を大きくできるので、光触媒担持体１３の水浄化能力を大きくできる。また、切り花用水浄化装置１０の全長つまりハウジング１１の全長はたとえば１５〜２０ｃｍ程度であり、ＬＥＤ素子１の位置が花瓶３０の水位より十分高くなるようにする。これにより、ＬＥＤ素子１の熱が花瓶３０の水に影響して水温が上昇するのを防止する。
【００３２】
ハウジング１１の裾広がり状部分の外部形状は、途中に凹凸などのない滑らかな形状であることが好ましい。途中に凹凸などのない滑らかな形状とすることにより、切り花の茎が途中で引っかかることなどを防ぎ、花瓶底部に確実に誘導することができる。
【００３３】
光触媒担持体１３の光触媒はたとえば活性度が高いアナターゼ構造の酸化チタン（ＴｉＯ２）よりなり、チタン酸アンモニウムを用いた液相成長法によってガラス又はセラミック上に形成して光触媒担持体１３を構成できる。尚、光触媒は液相成長法以外に、光触媒のバインダによる付着、光触媒を練り込んだ樹脂によるコーティング法、ゾルゲル法でも形成できる。
【００３４】
光触媒担持体１３の光触媒を酸化チタンで形成した場合、ＬＥＤ素子１の励起光には４００ｎｍ以下の波長の近紫外光が必要である。また、光触媒担持体１３の光触媒を可視光応答型光触媒で形成した場合、ＬＥＤ素子１として可視光ＬＥＤ素子を用いる。
【００３５】
浄化水流通範囲Ｒは、ハウジング１１の開口１４の位置より少し上までである。尚、開口１４はハウジング１１の底部の側方の全周に連続に設けられている必要はなく、所定間隔で設けられればよい。
【００３６】
図４の切り花用水浄化装置１０においては、図示しないスイッチをオンにすることによって電池１２から図示しない制御ユニットを介してＬＥＤ素子１に電流が供給され、この結果、ＬＥＤ素子１から拡散レンズ１２を介して例えば近紫外光ＵＶが導光棒部３１に導入される。従って、導光板部３２の左右下部及び導光蓋４の下部から均一に近紫外光ＵＶが出射され、この結果、近紫外光ＵＶによって光触媒担持体１３全体を均一に照射される。従って、浄化効率がより高くなる。また、光触媒担持体１３によって浄化されて有機物の分解能力を備えた浄化水Ｗは、矢印に示すごとく、開口１４より切り花２の切り口に向い拡散する。また、同時に浄化水Ｗは切り花２の導管のポンプ機能によって切り花２に吸収される。
【００３７】
切り花２の劣化は、沈降した雑菌が茎に切り口より侵入することで進行する。従って、切り口近傍の水において水の浄化がなされていれば切り花２の劣化が抑制される。切り口は花瓶の底から概ね５〜３０ｍｍの範囲に存在するので、この水浄化範囲Ｒに浄化水Ｗが供給できるように、切り花用水浄化装置１０の底部の側方の開口は花瓶３の底から５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲に設けられている。尚、水の流通は主に切り花２自身の導管のポンプ作用および拡散によりゆっくりと行われる。水の流通がゆるやかであるので、切り花用水浄化装置１０内に滞留する水は多くの近紫外光ＵＶ及び光触媒の酸化還元作用を受け、より高度に浄化され、又は浄化能力を備える。尚、切り花２自身の導管のポンプ作用、換言すると切り花２の茎の切り口における負圧を利用するので、浄化水Ｗを供給する開口１４の位置は切り花の茎の切り口と厳密に一致する必要はない。
【００３８】
尚、図４の切り花用水浄化装置１０に、図２の水中照明装置を適用することもできる。つまり、傾斜面ＳＳ及び傾斜面ＳＨを有する光制御面ＯＳ１’及び拡散プリズムＰを有する光制御面ＯＳ２’を採用することにより導光蓋４の下部の近紫外光ＵＶが増加し、近紫外光ＵＶを光触媒担持体１３全体により均一に照射でき、これにより、さらに浄化効率が高くなる。
【００３９】
また、図４の切り花用水浄化装置１０のサイズは、花瓶３０及びその水量に合わせて適宜変更できる。しかし、図４の切り花用水浄化装置１０は、特定花瓶専用ではなく、汎用性が高いものである。
【００４０】
さらに、本発明は、上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更も適用し得る。
【符号の説明】
【００４１】
１：ＬＥＤ素子
２：拡散レンズ
３：導光部材
３１：導光棒部
３２：導光板部
４：導光蓋
５：反射層
ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ１’、ＯＳ２’：光制御面
ＳＨ：傾斜面
ＳＳ：傾斜面
Ｐ：拡散プリズム
１０：切り花用水浄化装置
１１：ハウジング
１２：電池
１３：光触媒担持体
１４：開口
２０：切り花
３０：花瓶
Ｒ：水浄化範囲
【図１】
2018063822.tif 000003
【図２】
2018063822.tif 000004
【図３】
2018063822.tif 000005
【図４】
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