(57)【要約】【課題】小型化を図ることができる光触媒装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る光触媒装置は、筒状の筐体と；前記筐体の内部に設けられ、表面に光触媒が坦持された複数の羽根を有する送風部と；前記筐体の内部に設けられ、前記複数の羽根に坦持された光触媒に光を照射する少なくとも１つの発光素子と；を具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の筐体と；
前記筐体の内部に設けられ、表面に光触媒が坦持された複数の羽根を有する送風部と；
前記筐体の内部に設けられ、前記複数の羽根に坦持された光触媒に光を照射する少なくとも１つの発光素子と；
を具備した光触媒装置。
【請求項２】
前記発光素子は複数設けられ、
前記複数の発光素子は、前記複数の羽根の回転中心軸と略直交する方向に並べて設けられている請求項１記載の光触媒装置。
【請求項３】
前記筐体の一方の端部側から見て、
前記複数の発光素子は、前記複数の羽根の外周端の軌跡の内側に設けられている請求項２記載の光触媒装置。
【請求項４】
前記送風部は、プロペラファンである請求項１〜３のいずれか１つに記載の光触媒装置。
【請求項５】
前記光触媒は、紫外光応答型の光触媒、または、可視光応答型の光触媒である請求項１〜４のいずれか１つに記載の光触媒装置。
【請求項６】
前記複数の羽根には、紫外光応答型の第１の光触媒と、可視光応答型の第２の光触媒と、が坦持されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の光触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康意識の高まりを反映して、自動車などの車内、冷蔵庫内、居住空間などの所謂、準閉鎖空間における空気の清浄化の要望が高まっている。例えば、食物から発生するアンモニアやエチレンの除去、タバコ煙に含まれるアセトアルデヒドなどのＶＯＣ(Volatile Organic Compounds；揮発性有機化合物）の除去、あるいは除菌やウイルスの不活性化などの要求が高まっている。  
そのため、発光ダイオードを有する光源と、光触媒が坦持された光触媒シートと、送風装置と、を備えた光触媒装置が提案されている。
【０００３】
光源、光触媒シート、および送風装置が一体化された光触媒装置とすれば、光触媒装置の設置などを容易とすることができる。  
しかしながら、この様な光触媒装置には、光源、光触媒シート、および送風装置が並べて設けられているため、光触媒装置のサイズが大きくなるという問題がある。  
そこで、光触媒装置の小型化を図ることができる技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４００５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、小型化を図ることができる光触媒装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る光触媒装置は、筒状の筐体と；前記筐体の内部に設けられ、表面に光触媒が坦持された複数の羽根を有する送風部と；前記筐体の内部に設けられ、前記複数の羽根に坦持された光触媒に光を照射する少なくとも１つの発光素子と；を具備している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、小型化を図ることができる光触媒装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る光触媒装置を例示するための模式断面図である。
【図２】図１における光触媒装置をＡ方向から見た図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、他の実施形態に係る発光素子の配置を例示するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本実施の形態に係る光触媒装置１を例示するための模式断面図である。  
図２は、図１における光触媒装置１をＡ方向から見た図である。  
図１および図２に示すように、光触媒装置１には、筐体２、光源３、および送風部４が設けられている。
【００１０】
筐体２は、筒状を呈している。図１および図２に例示をした筐体２は、断面が四角の筒状であるが、これに限定されるわけではない。筐体２の形態は、内部にガスの流路を設けることができるものであればよい。例えば、筐体２は、断面が、円、楕円、多角形などの筒状とすることもできる。
【００１１】
筐体２の材料には、特に限定はない。  
ただし、筐体２の材料を熱可塑性樹脂とすれば、射出成形法を用いて筐体２を形成することができる。  
この場合、筐体２の材料をアクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル樹脂）とすれば、光源３から照射された紫外線に対する耐性と、ガスに含まれるＶＯＣに対する耐性を向上させることができる。なお、アクリル樹脂の重合度を１００００〜１５０００程度とすれば、発臭を抑制することができる。  
また、筐体２の材料をＡＢＳ樹脂（アクリルニトリルーブタジエンースチレン共重合合成樹脂）とすれば、成形性の向上と低コスト化を図ることができる。この場合、筐体２の材料を強化ＡＢＳ樹脂とすれば、筐体２の強度を向上させることができる。なお、強化ＡＢＳ樹脂は、ＡＢＳ樹脂にガラス繊維などを混合させたものである。
【００１２】
また、筐体２の材料は、金属とすることもできる。筐体２の材料を金属とすれば、光触媒装置１の剛性を高めることができる。金属は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム合金などとすることができる。
【００１３】
筐体２の一方の端部２ａと、筐体２の他方の端部２ｂは、開口している。  
例えば、筐体２の端部２ａは、ガスの流入口とすることができる。筐体２の端部２ｂは、ガスの流出口とすることができる。なお、端部２ａがガスの流出口、端部２ｂがガスの流入口としてもよい。すなわち、ガスの流れ方向には特に限定がない。ガスは、例えば、空気を主成分とする気体とすることができる。
【００１４】
光源３は、基板３ａおよび発光素子３ｂを有する。基板３ａおよび発光素子３ｂは、筐体２の内部に設けられている。  
基板３ａは、板状を呈している。基板３ａの一方の表面には、配線パターンを設けることができる。  
基板３ａは、筐体２の内部に設けられている。図１および図２に例示をしたものの場合には、基板３ａは、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１と略直交する方向に延びている。この場合、基板３ａの端部を筐体２の内壁に固定することができる。
【００１５】
この様にすれば、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１と略直交する方向に複数の発光素子３ｂを並べることができるので、複数の発光素子３ｂのそれぞれの光の出射面３ｂ１が回転中心軸４ａ１と略直交するようになる。そのため、複数の羽根４ａの表面に均等に光を照射するのが容易となる。
【００１６】
また、基板３ａはガスの流路に設けられることになる。そのため、基板３ａには、厚み方向を貫通する複数の孔３ａ１が設けられている。ガスの圧力損失を小さくするためには、なるべく大きな孔３ａ１を設けることが好ましい。孔３ａ１の数や配置には特に限定はないが、複数の孔３ａ１は、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１を中心として点対称となる位置に設けることが好ましい。この様にすれば、ガスの流れが乱れるのを抑制することができる。
【００１７】
なお、孔３ａ１の寸法を大きくすると、基板３ａの剛性が低くなって基板３ａが振動するおそれがある。この様な場合には、金属などの剛性の高い材料からなる補強板などを筐体２の内壁に固定し、補強板などに基板３ａを設けるようにすればよい。
【００１８】
基板３ａの材料や構造には特に限定はない。例えば、基板３ａは、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどの無機材料（セラミックス）、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基板３ａは、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものであってもよい。なお、金属板の表面を絶縁材料で被覆する場合には、絶縁材料は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。
【００１９】
発光素子３ｂの発熱量が多い場合には、放熱性の観点から熱伝導率の高い材料を用いて基板３ａを形成することが好ましい。熱伝導率の高い材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、高熱伝導性樹脂、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものなどを例示することができる。  
また、基板３ａは、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。
【００２０】
発光素子３ｂは、基板３ａの一方の表面に設けられている。発光素子３ｂは、基板３ａの表面に設けられた配線パターンと電気的に接続することができる。  
後述するように、送風部４の複数の羽根４ａの表面には、光触媒が坦持されている。そのため、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１と直交する方向に延びる基板３ａに発光素子３ｂを配置すれば、光触媒に光を照射し易くなる。
【００２１】
発光素子３ｂの形式には特に限定はない。  
発光素子３ｂは、例えば、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）型などの表面実装型の発光素子とすることができる。  
発光素子３ｂは、例えば、砲弾型などのリード線を有する発光素子とすることもできる。
【００２２】
また、発光素子３ｂは、ＣＯＢ（Chip On Board）により実装されるものとすることもできる。ＣＯＢにより実装される発光素子３ｂとする場合には、チップ状の発光素子３ｂと、発光素子３ｂと配線パターンを電気的に接続する配線と、チップ状の発光素子３ｂや配線などを覆う封止部などと、を基板３ａの上に設けることができる。
【００２３】
発光素子３ｂは、例えば、発光ダイオードとすることができる。発光素子３ｂは、少なくとも１つ設けることができる。ただし、複数の発光素子３ｂを設ければ、複数の羽根４ａの表面に均等に光を照射するのが容易となる。複数の発光素子３ｂは、直列接続することができる。複数の発光素子３ｂは、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１と略直交する方向に並べて設けることが好ましい。複数の発光素子３ｂの配置には特に限定はないが、複数の発光素子３ｂは、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１を中心として点対称となる位置に設けることが好ましい。この様にすれば、複数の羽根４ａの表面に均等に光を照射するのが容易となる。
また、筐体２の端部２ａ（２ｂ）側から見て、複数の発光素子３ｂは、複数の羽根４ａの外周端の軌跡４ａ２の内側に設けることが好ましい。この様にすれば、複数の羽根４ａの表面の全領域に光を照射するのが容易となる。この場合、複数の羽根４ａの中心の軌跡の上に複数の発光素子３ｂを設けることがさらに好ましい。この様にすれば、複数の羽根４ａの表面の全領域に光を照射するのがさらに容易となる。
【００２４】
ここで、光触媒反応の速度は、光触媒の吸収波長領域と光強度（光量）によって変化する。そのため、複数の発光素子３ｂの配置や数は、１つの発光素子３ｂが照射する光の光量と、光触媒を坦持している送風部４の１つの羽根４ａの面積と、発光素子３ｂの発光面と、当該発光素子３ｂと対峙する羽根４ａとの間の距離とに基づいて決定することができる。  
例えば、１つの羽根４ａの上における光照射強度が１ｍＷ／ｃｍ２以上となるように、複数の発光素子３ｂの配置や数などを設定することができる。
【００２５】
発光素子３ｂは、羽根４ａの表面に坦持された光触媒に向けて所定の波長を有する光を照射する。  
この場合、光触媒の材料や組成が変われば、光触媒の吸収波長領域が変化する。そのため、光触媒の吸収波長領域に応じて、適切な波長の光を照射する発光素子３ｂが適宜選択される。  
例えば、光触媒が酸化チタンなどの紫外光応答型の光触媒である場合には、発光素子３ｂは、ピーク波長が３８０ｎｍ以下の光を照射するものとすることができる。  
また、光触媒が酸化タングステンなどの可視光応答型の光触媒である場合には、発光素子３ｂは、ピーク波長が３８０ｎｍ以上（例えば、４００ｎｍ〜６００ｎｍ程度）の光を照射するものとすることができる。  
この場合、発光素子３ｂはピーク波長が同じものを複数設けることもできるし、ピーク波長が異なるものを複数種類設けることもできる。
【００２６】
送風部４は、筐体２の内部に設けられている。送風部４は、筐体２の内部のガスを筐体２の中心軸方向に流動させる。この場合、ガスの流れ方向には特に限定はない。例えば、ガスが発光素子３ｂに向かって流れるようにすることもできるし、発光素子３ｂから離れる方向に流れるようにすることもできる。  
図１および図２に例示をした送風部４は、いわゆるプロペラファンである。送風部４がプロペラファンであれば、ガスの流量を多くすることができる。また、比較的大きな羽根４ａを設けることができるので、坦持する光触媒の量を多くすることができる。そのため、ガスの処理量を増大させることができる。
【００２７】
送風部４は、複数の羽根４ａ、駆動部４ｂ、および支持部４ｃを有する。  
複数の羽根４ａの表面には、光触媒が坦持されている。光触媒は、光触媒作用により、ガスに含まれる有害物質の分解除去、除菌、ウイルスの不活性化などを行う。  
前述したように、光触媒は、例えば、紫外光応答型の光触媒、または、可視光応答型の光触媒などとすることができる。
また、後述するように、複数の羽根４ａには、紫外光応答型の第１の光触媒と、可視光応答型の第２の光触媒と、が坦持されているようにしてもよい。
【００２８】
この場合、例えば、紫外光応答型の第１の光触媒と、可視光応答型の第２の光触媒を同じ羽根４ａに坦持させたり、複数の羽根４ａ毎に坦持させる光触媒の種類を変えたり、羽根４ａの表と裏で坦持させる光触媒の種類を変えたりすることができる。
【００２９】
ここで、光触媒の種類によって、特定の処理対象（例えば、アンモニア、エチレン、ＶＯＣ、細菌、ウイルスなど）に対する光触媒効果が異なるものとなる場合がある。そのため、複数種類の光触媒が坦持されていれば、例えば、特定の処理対象に対する光触媒効果が高い光触媒を選択することができる。そして、複数種類の発光素子３ｂから適切なピーク波長の光を照射するものを選択し、選択された発光素子３ｂから光を照射させることができる。この様にすれば、光触媒装置１の汎用性を高めることができる。  
また、複数種類の処理対象がガスに含まれている場合がある。この様な場合は、複数種類の光触媒に対して、複数種類の発光素子３ｂから光を照射させることができる。この様にすれば、複数種類の処理対象を含むガスであっても、各処理対象を効率よく処理することができる。
【００３０】
また、発光素子３ｂから照射された光の一部は、複数の羽根４ａの間を透過して、筐体２の内壁、駆動部４ｂ、支持部４ｃなどに入射する。また、発光素子３ｂから照射された光の一部は、筐体２の内壁、駆動部４ｂ、支持部４ｃなどに直接入射する場合もある。そのため、発光素子３ｂの数や配置に応じて、筐体２の内壁、駆動部４ｂ、支持部４ｃなどにも光触媒を坦持させるようにしてもよい。この様にすれば、発光素子３ｂから照射された光の有効利用を図ることができる。
【００３１】
駆動部４ｂは、複数の羽根４ａを回転させる。駆動部４ｂは、モータを備えたものとすることができる。モータの種類には特に限定はない。モータは、所定の回転数で回転するものであってもよいし、回転数を可変できるものであってもよいし、回転方向を変化させることができるものであってもよい。
【００３２】
支持部４ｃは、駆動部４ｂを支持する。支持部４ｃの形態には特に限定がなく、筐体２の内部において駆動部４ｂを支持することができれば良い。支持部４ｃは、例えば、板状を呈するものとすることができる。図１および図２に例示をしたものの場合には、支持部４ｃは、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１と直交する方向に延びている。この場合、支持部４ｃの端部を筐体２の内壁に固定することができる。また、支持部４ｃはガスの流路に設けられることになる。そのため、支持部４ｃには、厚み方向を貫通する複数の孔４ｃ１が設けられている。ガスの圧力損失を少なくするために、孔４ｃ１の寸法はなるべく大きくすることが好ましい。孔４ｃ１の数や配置には特に限定はないが、複数の孔４ｃ１は、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１を中心として点対称となる位置に設けることが好ましい。この様にすれば、ガスの流れが乱れるのを抑制することができる。
【００３３】
また、孔４ｃ１の寸法を大きくすると、支持部４ｃの剛性が低くなって羽根４ａや駆動部４ｂが振動するおそれがある。この様な場合には、金属などの剛性の高い材料を用いて支持部４ｃを形成すればよい。  
支持部４ｃは、例えば、樹脂や金属から形成することができる。樹脂を用いて支持部４ｃを形成する場合には、例えば、筐体２と支持部４ｃを一体成形することができる。金属を用いて支持部４ｃを形成する場合には、例えば、インサート成形法により、筐体２と支持部４ｃを一体成形することができる。
【００３４】
その他、筐体２の端部２ａ、２ｂに格子を設け、指や異物が筐体２の内部に侵入するのを抑制することもできる。また、ゴミなどが筐体２の内部に侵入するのを抑制するために、フィルタなどを設けることもできる。
【００３５】
また、図１および図２に例示をした光触媒装置１においては、光触媒が複数の羽根４ａの一方の側の表面に坦持されている。しかしながら、光触媒は、複数の羽根４ａの両側の表面に坦持されていてもよい。この場合、筐体２の内部に２組の光源３を設け、光源３と光源３の間に複数の羽根４ａが設けられるようにすればよい。この様にすれば、処理するガスの流量を多くすることができる。
【００３６】
また、図１および図２に例示をした送風部４はプロペラファンであるが、送風部４は羽根を有するものであればよい。例えば、送風部４は、シロッコファン、ターボファン、斜流ファン、ラインフローファンなどとすることもできる。この場合、これらのファンの羽根の表面に光触媒を坦持させ、光触媒に光を照射可能な位置に光源３を設ければよい。  
ただし、プロベラファンとすれば、風量を多くすることができる。そのため、送風部４がプロペラファンであれば処理量の増加を図ることが容易となる。
【００３７】
図３（ａ）、（ｂ）は、他の実施形態に係る発光素子３ｂの配置を例示するための模式断面図である。  
図３（ａ）に示すように、発光素子３ｂは、筐体２の内壁の近傍に設けることもできる。この場合、基板３ａは、筐体２の内壁に固定することができる。この様にすれば、光源３による圧力損失を抑制することができる。  
図３（ｂ）に示すように、発光素子３ｂは、複数の羽根４ａの回転中心軸４ａ１上に設けることもできる。この場合、基板３ａは、筐体２の内壁面に固定することができる。発光素子３ｂから照射された光は、反射板３ｃにより反射されて、複数の羽根４ａの表面に入射する。この様にすれば、発光素子３ｂの数を少なくすることができる。  
ただし、図１および図２に例示をしたような複数の発光素子３ｂの配置とすれば、複数の羽根４ａの表面に均等に光を照射するのが容易となる。
【００３８】
以上に説明したように、本実施の形態に係る光触媒装置１においては、光触媒は複数の羽根４ａの表面に坦持されている。そのため、光触媒が坦持されたフィルタなどを別途設ける必要がないので、光触媒装置１の小型化を図ることができる。  
また、複数の羽根４ａは、筐体２の内部にあるガスを流動させるものであるため、複数の羽根４ａとガスとが接触する確率が高い。そのため、複数の羽根４ａの表面に光触媒が坦持されていれば、処理効率を向上させることができる。
【００３９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  光触媒装置、２  筐体、３  光源、３ａ  基板、３ｂ  発光素子、４  送風部、４ａ  羽根、４ａ１  回転中心、４ａ２  軌跡、４ｂ  駆動部、４ｃ  支持部
【図１】
2019155261.tif 000003
【図２】
2019155261.tif 000004
【図３】
2019155261.tif 000005