(57)【要約】【課題】導光板の表面側及び／又は裏面側に配置した光触媒の表面積を飛躍的に拡大させることのできる浄化装置の実現。【解決手段】導光板１２と、該導光板１２の一端面１２ａに沿って配置されると共に光触媒活性化作用を有する波長の光を放射する光源１４を備え、上記導光板１２の表面上及び裏面上に透明板２２を配置すると共に、該透明板２２の表面に、酸化チタン（ＴｉＯ２）等より成る光触媒２４で被覆された多数の細長い第１の繊維状体２６を、接着剤２８を介して、上記透明板２２表面に対して略垂直に立設状態で被着した浄化装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面側及び／又は裏面側に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする浄化装置。
【請求項２】
上記繊維状体が、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、光触媒を被覆して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光触媒付放電管。
【請求項３】
上記繊維状体が、シリカガラスより成る繊維の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を形成し、さらに、上記シンタリング層の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒を被覆して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光触媒付放電管。
【請求項４】
上記繊維状体が、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、反射材を被覆し、さらに、上記反射材の表面に光触媒を被覆して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光触媒付放電管。
【請求項５】
導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒繊維で構成された多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光触媒を用いて空気や水の浄化を行う浄化装置に係り、特に、表面側及び／又は裏面側に光触媒が配置された導光板と、光触媒を活性化させる光源を備えた浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光触媒は、紫外線等の光の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、実開平６−８５０８５号や特開平９−２０３５８２号に開示されているように、斯かる光触媒を用いて空気や水の浄化を行う装置が従来から用いられている。
【０００３】
図１４は、光触媒を用いた従来の浄化装置の一例を示すものであり、該浄化装置７０は、透光性材料より成る導光板７２と、該導光板７２の一端面７２ａに沿って配置された光源７４と、該光源７４の外側方を覆う反射板７６を備えると共に、上記導光板７２の表面上及び裏面上に、光触媒７８を膜状に被着して構成されている。上記光源７４は冷陰極管等より成り、光触媒７８を活性化する紫外線等の光を放射するものである。
この浄化装置７０にあっては、光源７４から放射された紫外線等の光が導光板７２の一端面７２ａから導光板７２内部に入射した後、導光板７２の表面及び裏面から出射して光触媒７８を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができるようになっている。
【特許文献１】
実開平６−８５０８５号
【特許文献２】
特開平９−２０３５８２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。
しかしながら、上記従来の浄化装置７０にあっては、光触媒７８が導光板７２の表面上及び裏面上に膜状に配置されていることから、光触媒７８の表面積を導光板７２の表裏両面の表面積以上に拡大することはできなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置した光触媒の表面積を飛躍的に拡大させることのできる浄化装置の実現にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る浄化装置は、導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面側及び／又は裏面側に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の浄化装置にあっては、導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される導光板の表面側及び／又は裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【０００８】
表面を光触媒で被覆された上記繊維状体は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、光触媒を被覆して構成することができる。
【０００９】
また、表面を光触媒で被覆された上記繊維状体は、シリカガラスより成る繊維の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を形成し、さらに、上記シンタリング層の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒を被覆して構成することができる。
この場合、シリカガラスの微細孔中に、アナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を介して、光触媒と繊維とが結合されることとなるため、光触媒と繊維との結合が非常に強固となり、光触媒が容易に剥離を生じることがなく、耐久性に優れている。
【００１０】
さらに、表面を光触媒で被覆された上記繊維状体は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、反射材を被覆し、さらに、上記反射材の表面に光触媒を被覆して構成することができる。
繊維の表面に被覆された光触媒が薄い場合には、光触媒に照射された光の一部が光触媒を透過して繊維に吸収されてしまうが、この繊維状体にあっては、繊維の表面に反射材を被覆しているので、光触媒を透過してきた光を反射させて光触媒の活性化に再び活用することができる。
【００１１】
また、本発明の他の浄化装置は、導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒繊維で構成された多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の浄化装置にあっても、導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒繊維で構成された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される導光板の表面側及び／又は裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る浄化装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る第１の浄化装置１０を示すものであり、該第１の浄化装置１０は、アクリル樹脂、ガラス、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料より成る導光板１２と、該導光板１２の一端面１２ａに沿って配置された冷陰極管より成る光源１４と、該光源１４の外側方を覆う反射板１６を備えている。
また、上記光源１４の配置される導光板１２の一端面１２ａ以外の端面には、光反射率の高い金属等より成る反射テープ１８が被着されている。
上記光源１４は、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を放射するものであり、上記冷陰極管に限らず、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることもできる。
【００１４】
上記導光板１２の表面及び裏面には、略円錐形状の反射凹部２０が多数形成されている。この反射凹部２０は、導光板１２の一端面１２ａから入射してきた光を導光板１２の表面側及び裏面側に反射させて、導光板１２の表面及び裏面全体から光を均一に放射させるために設けられたものである。すなわち、導光板１２の表面に形成された反射凹部２０で反射された光は導光板１２の裏面側に導かれ、導光板１２の裏面に形成された反射凹部２０で反射された光は導光板１２の表面側に導かれる。
上記反射凹部２０の寸法は、導光板１２の厚さが５ｍｍの場合において、深さが０．０８５ｍｍ〜０．１１６ｍｍ程度、隣接する反射凹部２０間のピッチは０．５ｍｍ程度と成される。
上記反射凹部２０は、導光板１２の表面及び裏面にレーザ照射を行うことにより形成することができる。
【００１５】
さらに、導光板１２の表面上及び裏面上には、ガラスや樹脂等の透光性材料より成る透明板２２が配置されており、図２に拡大して示すように、該透明板２２の表面に、酸化チタン（ＴｉＯ２）等より成る光触媒２４で被覆された多数の細長い第１の繊維状体２６が、接着剤２８を介して、上記透明板２２表面に対して略垂直に立設状態で被着されている。この結果、導光板１２の表面側及び裏面側に、光触媒２４で被覆された第１の繊維状体２６が多数配置されることとなる。
上記光触媒２４は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。
【００１６】
上記第１の繊維状体２６は、図３及び図４に示すように、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の樹脂繊維やガラス繊維等の繊維３０の表面に光触媒２４をコーティングして構成され、その直径は５〜５０μｍ、長さは２００〜５０００μｍ程度である。また、隣接する第１の繊維状体２６同士の間隔は、５〜１００μｍ程度と成されていて密集度は高い。
上記光触媒２４の厚さは、１〜３μｍ程度と成されている。上記繊維３０への光触媒２４の被覆方法は、従来から用いられている各種方法を使用でき、例えば、光触媒の分散液中に、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維３０を浸漬した後、乾燥・焼成させることにより被覆可能である。
【００１７】
透明板２２表面への上記第１の繊維状体２６の被着は、静電植毛法を用いて行うことができる。これは、第１の繊維状体２６を、静電気を利用して立毛させた状態で、接着剤２８の塗布された透明板２２表面に植毛するものである。すなわち、静電気を利用して第１の繊維状体２６をマイナス又はプラスの電荷に帯電させると共に、透明板２２表面を第１の繊維状体２６の電荷とは逆の電荷で帯電させることにより、静電引力を利用して、透明板２２表面に第１の繊維状体２６を立毛させた状態で略垂直に植毛させるのである。
尚、上記接着剤２８は、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を透過させる透光性材料より成り、例えば、アルカリシリケート結合物、エチルシリケート結合物、アルコキシラン結合物、有機官能基を部分的に導入したアルコキシラン結合物及び有機ポリマーを反応させたアルコキシラン結合物等の無機結合材やハイブリッド系無機結合材を好適に用いることができる。
【００１８】
上記第１の浄化装置１０にあっては、光源１４から光触媒活性化作用を有する波長の光（紫外線や可視光）が放射されると、該光は導光板１２の一端面１２ａから導光板１２内部に入射した後、上記反射凹部２０で反射されて導光板１２の表面及び裏面から出射し、さらに、透明板２２を透過して光触媒２４を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができるようになっている。
尚、上記の通り、接着剤２８は透光性を有していることから、当該接着剤２８によって光触媒活性化作用を有する波長の光が遮られることはない。
また、光源１４から放射された光の中で、導光板１２の一端面１２ａ側へ向かわなかった光も、上記反射板１６で反射させて導光板１２の一端面１２ａ側へ導くことができるため、光触媒２４の活性化効率が高い。
さらに、上記反射テープ１８により、導光板１２の一端面１２ａ以外の端面から光が逃げるのを防止することができるようになっている。
【００１９】
而して、上記第１の浄化装置１０にあっては、導光板１２の表面及び裏面上に配置した透明板２２の表面に、光触媒２４で被覆された多数の第１の繊維状体２６を、透明板２２表面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、光触媒２４が配置される導光板１２の表面側及び裏面側の表面積が、被着された多数の第１の繊維状体２６の表面積分増大することとなり、この結果、従来の浄化装置７０の如く光触媒７８を導光板７２の表面及び裏面上に膜状に配置した場合に比較して、導光板１２の表面側及び裏面側に配置される光触媒２４の表面積を飛躍的に拡大することができる。
例えば、被着する第１の繊維状体２６の数、直径、長さ、第１の繊維状体２６同士の間隔を適宜調整することにより、導光板１２の表面及び裏面の表面積の数千倍以上の表面積で光触媒２４を配置することが可能である。
また、各第１の繊維状体２６は、透明板２２表面に対して「略垂直」に被着されていることから、第１の繊維状体２６同士が交差して絡み合うことがなく、その結果、光触媒活性化作用を有する波長の光の照射を受けた際に、光の当たらない影の部分を生じることが殆どない。従って、各第１の繊維状体２６の光触媒２４に光が十分に照射されることとなり、光触媒２４の活性化効率が非常に高くなっている。
【００２０】
図５は、複数の第１の浄化装置１０を用いて構成した空気浄化装置３２を示すものであり、該空気浄化装置３２は、一側面に吸気口３４を形成すると共に、上記一側面と対向する側面に排気口３６を形成した筐体３８の内部に、３個の上記第１の浄化装置１０とファン４０を収納することにより構成されている。
この空気浄化装置３２は、上記ファン４０を駆動させて、外部の空気を吸気口３４から筐体３８内に導入し、第１の浄化装置１０の第１の繊維状体２６表面の光触媒２４と接触させて浄化した後、排気口３６から排出する仕組みとなっている。
【００２１】
図６及び図７は、本発明に係る第２の浄化装置４２を示すものである。この第２の浄化装置４２は、上記第１の浄化装置１０における透明板２２を用いることなく、導光板１２の表面上及び裏面上に、直接、光触媒２４で被覆された多数の第１の繊維状体２６を、接着剤２８を介して、導光板１２の表面及び裏面に対して略垂直に立設状態で被着した点に特徴を有し、それ以外の構成は上記第１の浄化装置１０と実質的に同じである。
尚、反射凹部２０の光反射効率の低下を防止するため、図７に示すように、導光板１２の表面及び裏面の反射凹部２０の形成箇所には、接着剤２８及び第１の繊維状体２６を被着していない。
この第２の浄化装置４２は、導光板１２の表面及び裏面の反射凹部２０の形成箇所をマスクした状態で、導光板１２の表面及び裏面に接着剤２８を塗布した後、静電植毛法により第１の繊維状体２６を、接着剤２８の塗布された導光板１２の表面及び裏面上に植毛し、その後、マスクを除去することにより製造される。
【００２２】
この第２の浄化装置４２にあっては、導光板１２の表面上及び裏面上に、光触媒２４で被覆された多数の第１の繊維状体２６を、導光板１２の表面及び裏面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、上記第１の浄化装置１０と同様に、光触媒２４が配置される導光板１２の表面側及び裏面側の表面積が、被着された多数の第１の繊維状体２６の表面積分増大することとなり、導光板１２の表面側及び裏面側に配置される光触媒２４の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００２３】
上記第２の浄化装置４２は、導光板１２の表面上及び裏面上に、直接、第１の繊維状体２６を被着しているため、上記第１の浄化装置１０における透明板２２が不要となり、部品点数の削減を図ることができる。
一方、上記第１の浄化装置１０は、導光板１２の表面上及び裏面上に配置した透明板２２の表面に第１の繊維状体２６を被着しているため、第２の浄化装置４２のように、導光板１２の表面及び裏面の反射凹部２０の形成箇所を避けて第１の繊維状体２６を被着する必要がなく、透明板２２の全面に亘って第１の繊維状体２６を被着できる。従って、第１の浄化装置１０は、第２の浄化装置４２に比べて、より多くの第１の繊維状体２６を、導光板１２の表面側及び裏面側に配置することが可能である。
【００２４】
上記においては、導光板１２の表面側及び裏面側の双方に第１の繊維状体２６を被着した場合について説明したが、導光板１２の表面側又は裏面側の何れか一方にのみ、第１の繊維状体２６を被着するようにしても良い。
また、上記においては、導光板１２の一端面１２ａに沿って光源１４を配置した場合について説明したが、導光板１２の複数の端面に沿って、それぞれ光源１４を配置するようにしても良い。要するに、光源１４は導光板１２の少なくとも一端面に沿って配置されていれば良い。
【００２５】
上記第１の浄化装置１０及び第２の浄化装置４２において、第１の繊維状体２６の代わりに、図８及び図９に示す第２の繊維状体４４、図１０及び図１１に示す第３の繊維状体４６、図１２及び図１３に示す第４の繊維状体４８を用いることもできる。
【００２６】
図８及び図９に示す第２の繊維状体４４は、シリカガラスより成る繊維３０の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層５０が形成され、さらに、上記シンタリング層５０の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒２４が被覆されることにより構成されている。
この第２の繊維状体４４は、シリカガラスより成る繊維３０の作成時において、シリカガラス繊維の材料であるシリカの焼結前に、該シリカを、光触媒２４の材料であるチタンの金属アルコキシド溶液中に含浸させた後、４００〜８００℃の温度で加熱・焼結させることにより得ることができる。
すなわち、焼結前のシリカは、表面に多数の微細孔を有しているため、シリカをチタンの金属アルコキシド溶液中に含浸させると、上記シリカの表面がチタンの金属アルコキシド溶液で被覆されると共に、シリカの微細孔中に、チタンの金属アルコキシド溶液が浸透することとなる。この状態で、４００〜８００℃の温度で加熱すると、シリカが焼結してシリカガラスより成る繊維３０が形成されると共に、シリカ表面のチタンの金属アルコキシド溶液が加水分解・重合反応してアナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒２４が形成される。さらに、シリカ表面のの微細孔も焼結してシリカガラスが形成されると共に、シリカの微細孔中に浸透したチタンの金属アルコキシド溶液も加水分解・重合反応してアナターゼ型の酸化チタンが形成され、この結果、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結した上記シンタリング層５０が構成されることととなる。
この第２の繊維状体４４にあっては、シリカガラスの微細孔中に、アナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層５０を介して、光触媒２４と繊維３０とが結合されることとなるため、光触媒２４と繊維３０との結合が非常に強固となり、光触媒２４が容易に剥離を生じることがなく、耐久性に優れている。
【００２７】
図１０及び図１１に示す第３の繊維状体４６は、アナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ２）より成る光触媒繊維５２で構成されている。
この光触媒繊維５２は、例えば、以下の方法により形成することができる。  先ず、チタンの金属アルコキシドと、該チタンの金属アルコキシドの加水分解のための水と、メタノール等の溶媒と、上記チタンの金属アルコキシドの加水分解・重合反応の調整剤とを調合し、溶液状態の光触媒材料を作製する。
次に、溶液状態の光触媒材料を、例えば２００℃程度の比較的低温で加熱等することにより、溶媒を蒸発させると共に、上記チタンの金属アルコキシドの加水分解・重合反応を一部進行させて、溶液状態の光触媒材料を粘性ゾル状と成す。
次に、粘性ゾル状の光触媒材料を延伸した後、４００℃〜８００℃の温度で加熱・焼成して、チタンの金属アルコキシドの重合反応を完全に進行させることにより、ゲル状の細長い光触媒繊維を形成し、この光触媒繊維を、所定の長さに切断すれば、上記光触媒繊維５２を形成することができる。
【００２８】
図１２及び図１３に示す第４の繊維状体４８は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維３０の表面に反射材５４が被覆され、さらに、上記反射材５４の表面に光触媒２４が被覆されることにより構成されている。
上記反射材５４は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成され、蒸着等の方法により繊維３０の表面に被覆される。
而して、繊維３０の表面に被覆された光触媒２４が薄い場合には、光触媒２４に照射された光の一部が光触媒２４を透過して繊維３０に吸収されてしまうが、この第４の繊維状体４８にあっては、繊維３０の表面に反射材５４を被覆しているので、光触媒２４を透過してきた光を反射させて光触媒２４の活性化に再び活用することができる。
【００２９】
尚、図示は省略するが、光反射率の高い材料で構成した繊維や、光反射率の高い白色の繊維を用い、これら繊維の表面に光触媒を被覆した場合においても、上記第４の繊維状体４８と同等の効果を得ることができる。
【００３０】
光触媒としては、上記の酸化チタン以外に、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３等、光触媒作用を有する他の金属酸化物を用いることができるが、アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の浄化装置にあっては、導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される導光板の表面側及び／又は裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００３２】
本発明の他の浄化装置にあっても、導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒繊維で構成された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される導光板の表面側及び／又は裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の浄化装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る第１の浄化装置の要部を拡大して示す概略断面図である。
【図３】第１の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図４】第１の繊維状体の拡大横断面図である。
【図５】第１の浄化装置を複数個組み合わせて形成した空気浄化装置を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る第２の浄化装置を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る第２の浄化装置の要部を拡大して示す概略断面図である。
【図８】第２の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図９】第２の繊維状体の拡大横断面図である。
【図１０】第３の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１１】第３の繊維状体の拡大横断面図である。
【図１２】第４の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１３】第４の繊維状体の拡大横断面図である。
【図１４】従来の浄化装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  第１の浄化装置
１２  導光板
１４  光源
２２  透明板
２４  光触媒
２６  第１の繊維状体
２８  接着剤
４２  第２の浄化装置
４４  第２の繊維状体
４６  第３の繊維状体
４８  第４の繊維状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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