(57)【要約】【課題】要求される浄化能力に柔軟に対応できるとともに優れた吸着性、分解性を発揮し、光触媒の分解性が低下しても回復させることができる光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置を提供する。【解決手段】枠体５１と網部材５２Ａによって形成される光触媒部５２に光触媒ビーズ５２Ｂを取り出し可能に収容したので、枠体５１から光触媒ビーズ５２Ｂを容易に取り出すことができ、交換等の作業を容易に行うことができる。また、要求される浄化能力に応じて光触媒ビーズ５２Ｂの量を増減することも可能となり、光触媒ビーズ５２Ｂが劣化したときは光触媒ビーズ５２Ｂのみを交換し、他の部分を継続的に使用できるので、ランニングコストを低減することができる。【選択図】      図２
2004242865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光源および前記光触媒部を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有することを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項２】
前記筐体部は、凹凸嵌合に基づいて他の筐体部と連結可能な台形状突起および台形状溝を表面に設けられた枠体を有することを特徴とする請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項３】
前記筐体部は、前記光触媒を表面に担持した網部材と、
押し出し成型に基づいて形成されて前記網部材を挟持するとともに断面内に前記光源を収容する枠体とを有することを特徴とする請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項４】
前記基体は、光透過性を有する球状のシリカゲルによって形成されていることを特徴とする請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項５】
前記光源は、前記活性輻射線を放射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤを周期的に駆動して前記光触媒を励起する駆動回路を含むことを特徴とする請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項６】
前記光触媒部は、通過させる前記気体又は前記液体の圧力損失を低減する圧力損失低減部材を含むことを特徴とする請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項７】
前記圧力損失低減部材は、光透過性を有することを特徴とする請求項６記載の光触媒モジュール。
【請求項８】
前記光源は、光透過性を有する光源保護部によって水密的に覆われていることを特徴とする請求項１記載の光触媒モジュール。
【請求項９】
活性輻射線を放射する光源と、前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有することを特徴とする光触媒モジュール。
【請求項１０】
活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部および前記光源を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１１】
前記光触媒モジュールは、複数の前記光触媒モジュールを連結して形成されていることを特徴とする請求項１０記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１２】
前記筐体部は、凹凸嵌合に基づいて他の筐体部と連結可能な台形状突起および台形状溝を表面に設けられた枠体を有することを特徴とする請求項１０記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１３】
前記筐体部は、前記光触媒を表面に担持した網部材と、
押し出し成型に基づいて形成されて前記網部材を挟持するとともに断面内に前記光源を収容する枠体とを有することを特徴とする請求項１０記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１４】
前記基体は、光透過性を有する球状のシリカゲルによって形成されていることを特徴とする請求項１０記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１５】
前記光源は、前記活性輻射線を放射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤを周期的に駆動して前記光触媒を励起する駆動回路を含むことを特徴とする請求項１０記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１６】
前記光触媒部は、通過させる前記気体又は前記液体の圧力損失を低減する圧力損失低減部材を含むことを特徴とする請求項１０記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１７】
前記圧力損失低減部材は、光透過性を有することを特徴とする請求項１６記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１８】
前記光源は、光透過性を有する光源保護部によって水密的に覆われていることを特徴とする請求項１０記載の光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【請求項１９】
活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置に関し、特に、気体や液体中に含まれる臭気成分等の有害汚染物質の除去効率に優れる光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気中の悪臭、有害物質を二酸化チタン等の光触媒を利用して分解・除去する清浄装置が知られており、光触媒の微粉末を薄膜として基体表面に担持し、紫外線を照射して光触媒を励起させることにより生じる高い酸化力を有機化合物等の分解に利用したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１３は、特許文献１に示された空気清浄装置を示す。この空気清浄装置７０は、容器７１と、光触媒を有する吸着剤よりなる脱臭粒子７２と、容器７１の内部に収容されて紫外線を照射する紫外線光源７３と、を有し、容器７１の内部に矢印方向から空気を送り込むファン７４とを有し、ファン７４の回転に基づいて送り込まれる空気によって容器７１内の脱臭粒子７２を攪拌し、空気中の臭気成分を脱臭粒子７２に吸着させるとともに、紫外線光源７３の照射領域に移動させた脱臭粒子７２の光触媒を励起させることにより臭気成分を分解させる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２０２０１５号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光触媒を用いた清浄装置によると、臭気成分等の有害汚染物質を吸着させるのに充分な光触媒領域の表面積と、吸着した有害汚染物質を光触媒で分解するのに必要な励起光の照射量とが必要であるため、光触媒領域の表面積が充分であっても励起光の照射量が不足している場合、又は励起光の照射量が充分であっても光触媒領域の表面積が確保できない場合には充分な空気浄化性を得ることができないだけでなく、有害汚染物質を攪拌蔓延させてしまうという問題がある。
【０００６】
また、清浄装置に要求される浄化能力は場所毎に異なるため、あらゆる要求に応えるには浄化能力の異なる清浄装置を複数用意する必要があり、管理コストが大になる。また、光触媒の分解能力が低下すると、清浄装置そのものを交換しなければならないため、ランニングコストが大になるという問題もある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、要求される浄化能力に柔軟に対応できるとともに優れた吸着性、分解性を発揮し、光触媒の分解性が低下しても回復させることのできる光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光源および前記光触媒部を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを提供する。
【０００９】
上記した光触媒モジュールによると、光触媒を励起する活性輻射線が光触媒部の広範囲に照射されるようになるとともに、光触媒部を光源と独立して取り出すことを可能にする。
【００１０】
また、本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを提供する。
【００１１】
上記した光触媒モジュールによると、光触媒が汚れたことを検出することによって、汚染物質の拡散蔓延を防ぐことが可能になる。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部および前記光源を内部に収容するとともに前記内部より取り出し可能に設けられる筐体部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置を提供する。
【００１３】
上記した光触媒モジュールを用いた清浄装置によると、要求される浄化能力に応じた光触媒機能を光触媒モジュールの組み合わせに応じて選択的に付与することを可能にする。
【００１４】
また、本発明は、上記目的を達するため、活性輻射線を放射する光源と、
前記活性輻射線によって活性化される光触媒を基体に保持して前記光源との間に空間をもって配置され、気体又は液体を通過させる光触媒部と、
前記光触媒部の光透過性に基づいて前記光触媒の汚染状態を検出する汚染検出部とを有する光触媒モジュールと、
前記光触媒モジュールを前記気体又は前記液体が通過する経路上に配置する浄化部とを有することを特徴とする光触媒モジュールを用いた清浄装置を提供する。
【００１５】
上記した光触媒モジュールによると、光触媒が汚れたことを検出することによって、汚染物質の拡散蔓延を防ぎ、清浄装置を安定した状態で使用することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光触媒モジュールを用いた清浄装置を示す。図１（ａ）は、清浄装置１の分解斜視図を示し、この清浄装置１は、操作部２Ａを有する吸込部２と、粒子の大なる塵やほこり等の物質を空気から分離するプレフィルター部３と、プレフィルター部３を通過した物質を吸着する吸着フィルター部４と、内蔵するＬＥＤ光源を駆動するための制御部５Ａを有する光触媒モジュール５と、吸込部２から空気を吸入するように回転するファン６Ａおよび吹出側に設けられてファン６Ａを保護する吹出グリル６Ｂとを備えた排気部６より構成される。
【００１８】
図１（ｂ）は、光触媒モジュール５の斜視図を示す。この光触媒モジュール５は、一対の枠体５１の間に光触媒を用いた光触媒部５２を挟持して構成される光触媒モジュール５０を高さ方向Ｔに１０層で連結したものを幅方向Ｗに２列に配置して構成されている。
【００１９】
図２は、光触媒モジュール５０の部分斜視図を示す。光触媒モジュール５０は、機械的強度および放熱性に優れるアルミニウム等の金属を押し出し成型することによって形成される枠体５１と、上下に配置される一対の枠体５１によって挟持される一対の網部材５２Ａと、一対の枠体５１および一対の網部材５２Ａによって形成される空間に収容される光触媒ビーズ５２Ｂを収容して形成される光触媒部５２とを有する。
【００２０】
枠体５１は、略コの字状の断面形状を有し、断面内に収容されて光触媒ビーズ５２Ｂを励起する紫外線を放射するＬＥＤ紫外線光源５１Ａと、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａと凹凸係合するとともに図示しない配線を収容するための溝５１Ｂと、光触媒部５２に向けて凸状に突出した光透過性樹脂体５１Ｃと、光透過性樹脂体５１Ｃを支持する溝５１Ｄと、網部材５２Ａを支持する溝５１Ｅと、外面に形成されて隣接する光触媒モジュール５０と連結するための台形状突起５１Ｆおよび台形状溝５１Ｇと、端面を覆う後述する蓋を固定するためのねじ穴５１Ｈおよび５１Ｉと、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａから照射された紫外線を光触媒ビーズ５２Ｂを介して受光するフォトダイオード５１Ｊとを有する。
【００２１】
ＬＥＤ紫外線光源５１Ａは、活性輻射線として波長３６０から４００ｎｍの紫外線を照射する紫外線ＬＥＤ５１ａと、紫外線を光触媒部５２に向けて反射する反射鏡５１ｂと、溝５１Ｂと凹凸係合する凸係合部５１ｃとを有する。紫外線ＬＥＤ５１ａは樹脂モールドタイプ、あるいはチップＬＥＤであっても良い。なお、このＬＥＤ紫外線光源５１Ａは、枠体５１の長さに応じて複数個を設けることができる。
【００２２】
光透過性樹脂体５１Ｃは、ポリカーボネートによって形成されており、光触媒部５２の光触媒ビーズ５２Ｂに対して広範囲に光が照射されるようにＬＥＤ紫外線光源５１Ａの周囲に空間をもって形成されている。
なお、光透過性を有し、機械的強度に優れるとともに耐紫外線性を有する他の材料を使用することもできる。
【００２３】
網部材５２Ａは、光触媒ビーズ５２Ｂの粒径より小なる間隔のスリットを形成されており、表面に光触媒として二酸化チタンがコーティングされている。なお、光触媒のコーティングがなされていない網部材５２Ａを用いても良い。
【００２４】
光触媒ビーズ５２Ｂは、光透過性を有する直径１ｍｍのシリカゲルに光触媒として二酸化チタンをコーティングして形成されている。
【００２５】
図３は、複数の光触媒モジュール５０を連結した状態を示す。ＬＥＤ紫外線光源５１Ａは一部を破断して示している。ここでは、各光触媒モジュール（５０Ａ〜５０Ｄ）が台形状突起５１Ｆおよび台形状溝５１Ｇによって縦横に連結されている。なお、同図においては４つの光触媒モジュール（５０Ａ〜５０Ｄ）を図示しているが、更に多数の光触媒モジュール５０を連結することが可能である。
【００２６】
このように、複数の光触媒モジュール５０を要求される浄化能力に応じた個数で連結できるようになっている。また、光触媒モジュール５０Ｄについては蓋５３Ａおよび５３Ｂをねじ５４で固定することによって端面を覆っており、そのことによって光触媒ビーズ５２ＢおよびＬＥＤ紫外線光源５１Ａの脱落を防ぐようになっている。また、蓋５３Ａおよび５３Ｂは、個々に取り外しが可能であり、例えば、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａの保守点検時は蓋５３Ａを取り外すことで可能となり、光触媒ビーズ５２Ｂの交換あるいはクリーニングを行うときは蓋５３Ｂを取り外すことで可能となる。
【００２７】
この光触媒モジュール５０を製造するには、まず、アルミニウム等の金属材料を予め定められた長さで押し出し成型して枠体５１を形成する。ねじ穴５１Ｈおよび５１Ｉの穴あけ加工を行う。次に、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａの凸係合部５１ｃを溝５１Ｂに係合させて枠体５１に収容する。次に、溝５１Ｄに係合するように光透過性樹脂体５１Ｃを取り付ける。次に、別工程で形成された網部材５２Ａを用意し、枠体５１の溝５１Ｅに係合させることによって筐体部を形成する。光触媒ビーズ５２Ｂを収容する空間を形成する。次に、筐体部内に光触媒ビーズ５２Ｂを充填する。このとき、筐体部の一方の端面に設けられる蓋５３Ａおよび５３Ｂをねじ固定しておくことが好ましい。次に、光触媒ビーズ５２Ｂの充填された筐体部の他端を蓋５３Ａおよび５３Ｂで封止してねじ５４によりねじ固定する。
【００２８】
このようにして組み立てられた光触媒モジュール５０は、必要な個数を台形状突起５１Ｆおよび台形状溝５１Ｇによって連結して用いても良い。
【００２９】
図４は、清浄装置の駆動回路を示す。この駆動回路は、清浄装置１の制御部５Ａに収容されており、電源Ｖｃｃとケース接地との間に抵抗５５を介して接続されるフォトダイオード５１Ｊと、電源Ｖｃｃとケース接地との間に抵抗５５を介して接続されるスイッチ５６と、電源Ｖｃｃとケース接地との間に抵抗５５およびトランジスタ５７を介して接続される紫外線ＬＥＤ５１ａと、電源Ｖｃｃとケース接地との間にトランジスタ５８を介して接続されるファンモータ５９と、スイッチ５６の投入に基づくＯＮ信号が入力するＯＲ回路６０と、フォトダイオード５１Ｊの受光強度に応じた信号が入力するコンパレータ６１と、コンパレータ６１に接続されたＡＮＤ回路６２と、コンパレータ６１の出力を論理反転させるインバータ６３と、スイッチ５６およびインバータ６３から入力する信号に応じてトランジスタ５８をＯＮするＡＮＤ回路６４と、フォトダイオード５１Ｊを間欠的に駆動するためのパルスを発生するパルス発生回路６５と、パルス発生回路６５を駆動する図示しない制御回路とを有し、紫外線ＬＥＤ５１ａ、フォトダイオード５１Ｊ、およびコンパレータ６１は光触媒モジュール５０の汚染状態を光触媒ビーズ５２Ｂの光透過性に基づいて検出する汚染検出部を形成している。
【００３０】
この駆動回路は、オペレータが清浄装置１のスイッチ５６を投入すると、ＯＲ回路６０およびＡＮＤ回路６４にＯＮ信号を入力する。ＯＲ回路６０は、トランジスタ５８のベース電極にＨｉ信号を入力することによって紫外線ＬＥＤ５１ａが点灯する。フォトダイオード５１Ｊは、光触媒ビーズ５２Ｂを介して受光した紫外線の光強度に応じた受光信号をコンパレータ６１に入力する。
【００３１】
コンパレータ６１は、受光信号のレベルが基準電圧に対して高いときにＬｏ信号を出力する。インバータ６３は、Ｌｏ信号を論理反転してＡＮＤ回路６４に入力することによりトランジスタ５８がＯＮされてファンモータ５９が駆動される。
【００３２】
また、光触媒ビーズ５２Ｂに汚染物質が付着すると、光透過性が低下する。このような状態では、フォトダイオード５１Ｊの受光信号レベルが低下し、そのことによってコンパレータ６１からＨｉ信号が出力される。インバータ６３は、Ｈｉ信号を論理反転してＡＮＤ回路６４に入力することによりトランジスタ５８がＯＦＦしてファンモータ５９が駆動停止する。このようにして光触媒モジュール５０に空気を通過させることを防ぎ、未分解の汚染物質が光触媒モジュール５０から吹き出されることを防ぐとともに、光触媒ビーズ５２Ｂに継続的に紫外線を照射して光分解機能を再生させる。
【００３３】
例えば、スイッチ５６のＯＦＦが長時間にわたる場合、光触媒ビーズ５２Ｂは、汚染物質の付着がなくても光分解機能が低下し、清浄装置１の駆動直後に充分な浄化作用を発揮しないことがある。そこで、制御回路は予め定めたタイミング（例えば、１時間に数回、数秒の点灯時間）でパルス発生回路６５からＯＲ回路６０にパルス信号を出力することによりトランジスタ５８がＯＮして紫外線ＬＥＤ５１ａが点灯する。このことにより光触媒ビーズ５２Ｂが周期的に励起される。なお、光触媒ビーズ５２Ｂが汚れていると判断されたとき、操作部２Ａに設けた汚染表示ランプ等を点灯、あるいは点滅させることによって可視的に知らせるようにしても良い。
【００３４】
以下に、第１の実施の形態の清浄装置の動作を説明する。なお、以下の説明では光触媒ビーズ５２Ｂが運転直後から充分に光分解機能を発揮するものとする。
【００３５】
オペレータが清浄装置１のスイッチ５６を投入すると、制御部５Ａの駆動回路に通電されて排気部６に内蔵されたファンモータ５９が駆動される。ファンモータ５９は、回転軸に取り付けられたファン６Ａを回転させることによって吸込部２から清浄装置１内に空気を吸い込む。
【００３６】
また、駆動回路は、光触媒モジュール５の各光触媒モジュール５０に設けられる紫外線ＬＥＤ５１ａに通電することによって光触媒部５２の光触媒ビーズ５２Ｂに紫外線を照射する。
【００３７】
光触媒ビーズ５２Ｂは、ファン６Ａの回転に基づいて網部材５２Ａを介して光触媒部５２内に流入する空気と接触する。このとき、空気中の臭気成分等の汚染物質を多孔質組成の空隙で吸着し、光触媒の分解作用に基づいて分解する。汚染物質の吸着された清浄な空気はファン６Ａの回転に基づいて吹出グリル６Ｂから外部へ排気される。
【００３８】
図５（ａ）は、本実施の形態に基づく光触媒モジュールを用いた清浄装置と、光源としてブラックライトを使用し、光触媒を坦持させたシリカゲルを収容したフィルタに外部から紫外線を照射する清浄装置とのアセトアルデヒドに対する脱臭特性を示す。フィルタの前面積（有効面積）についてはほぼ同等で、風速約３．０ｍｍ／ｓｅｃ、風量約３５ｍ２／ｈｒの条件で行った。
【００３９】
本実施の形態の清浄装置１によれば、測定開始時のアセトアルデヒド濃度に対して約１時間で濃度を０にできることが確認された。一方、ブラックライトを使用した清浄装置では、濃度が０となるまでに約４倍の４時間を要している。
【００４０】
図５（ｂ）は、硫化水素について上記した条件と同じ条件で清浄装置を駆動したときの脱臭特性を示す。
【００４１】
本実施の形態の清浄装置１によれば、硫化水素の場合についても、濃度を同レベルに低減させるのに要する時間がブラックライトを使用した清浄装置に対して約３０分程度短縮されており、光触媒ビーズ５２Ｂが充分に機能していることが確認された。
【００４２】
上記した第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）枠体５１と網部材５２Ａによって形成される光触媒部５２に光触媒ビーズ５２Ｂを取り出し可能に収容したので、枠体５１から光触媒ビーズ５２Ｂを容易に取り出すことができ、交換等の作業を容易に行うことができる。また、要求される浄化能力に応じて光触媒ビーズ５２Ｂの量を増減することも可能となり、光触媒ビーズ５２Ｂが劣化したときは光触媒ビーズ５２Ｂのみを交換し、他の部分を継続的に使用できるので、ランニングコストを低減することができる。
（２）ＬＥＤ紫外線光源５１Ａは、光透過性樹脂体５１Ｃによって光触媒部５２に対して空間をもって配置されているので、光触媒ビーズ５２Ｂの広範囲に光が行き届くようになり、光触媒の励起が促進されて汚染物質の分解性を高めることができる。
（３）枠体５１を押し出し成型によって形成するので、要求される浄化能力に応じたサイズで容易に形成することができ、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａおよび光触媒ビーズ５２Ｂを浄化能力に応じた数量で適切に収容することができる。
（４）枠体５１に他の光触媒モジュール５０と連結するための台形状突起５１Ｆおよび台形状溝５１Ｇを設けているので、工具等を用いることなく手作業による凹凸部分のスライド嵌合に基づいて複数の光触媒モジュール５０を組み合わせることができ、浄化能力に応じた光触媒モジュール５を容易に形成することができる。
（５）ＬＥＤ紫外線光源５１Ａをパルス発生回路６５が出力するパルスに基づいて間欠的に駆動することで、光触媒ビーズ５２Ｂの光触媒機能が低下することを防ぐことができる。また、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａを常時点灯させなくても良いことから、消費電力の増大を抑制することができる。
（６）光触媒部５２と光源部分とを異なる蓋５３Ａおよび５３Ｂで覆うようにしたので、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａの異常が生じたときに、蓋５３Ａを外すことで光触媒ビーズ５２Ｂを外部にこぼすことなく容易に保守点検作業を行うことができる。
【００４３】
また、光触媒を励起させるにあたって、駆動回路は、寿命を損なうことのない程度の大電流で紫外線ＬＥＤ５１ａをパルス駆動するようにしても良い。この場合には紫外線ＬＥＤ５１ａから瞬間的に強い光が放射されることから、光触媒ビーズ５２Ｂ全体に光を行き渡らせることができ、そのことによって光触媒部５２全体を効率良く励起させることが可能になる。例えば、定格出力２０ｍＡの紫外線ＬＥＤ５１ａに対して１００ｍＡをデューティ２０％で給電する発光制御を実施するように駆動回路を構成することで、紫外線ＬＥＤ５１ａの発熱量増大を許容範囲に抑えながら点灯させることができる。
【００４４】
また、上記した第１の実施の形態では、空気の通過方向に直交するように積層された複数の光触媒モジュール５０を幅方向に並べて形成した光触媒モジュール５を説明したが、空気を循環させて浄化することのできない用途では光触媒モジュール５の浄化能力が不足することがある。
【００４５】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光触媒モジュール５を示す。この光触媒モジュール５は、光触媒モジュール５０を高さ方向Ｔに１０層で連結したものを空気の通過方向に５列連結した構成を有する。なお、同図においては制御部５Ａの図示を省略している。
【００４６】
上記した第２の実施の形態によれば、矢印方向に通過する空気が５列の光触媒モジュール５を通過することにより、汚染物質の吸着性が向上し、空気を循環させることが困難な場合でも優れた浄化能力を付与することができる。なお、光触媒モジュール５０の配列については、用途や要求される浄化能力に応じた積層数および列数で形成することができる。
【００４７】
図７および図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール５は、第１の実施の形態で説明した光触媒モジュール５０の一対の枠体５１のうち一方について、ＬＥＤ紫外線光源５１Ａを有しない枠体５１Ｌを設けた構成において第１の実施の形態と相違しており、その他、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【００４８】
光触媒モジュール５０は、台形状突起５１Ｆおよび台形状溝５１Ｇによって、図７に示すようにＬＥＤ紫外線光源５１Ａが対向する向きで連結することも可能であり、また、図８に示すようにＬＥＤ紫外線光源５１Ａの紫外線照射方向が同じ方向となるように連結することも可能である。なお、枠体５１Ｌの内側に紫外線を反射する反射面を形成しても良い。
【００４９】
上記した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて高さ方向（紙面垂直方向）のサイズを小にでき、狭い場所への設置が可能になる。また、１個のＬＥＤ紫外線光源５１Ａでも光触媒ビーズ５２Ｂに効率良く紫外線が照射されるようになる。
【００５０】
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール５０は、光触媒部５２に光触媒ビーズ５２Ｂと、光触媒部５２の圧力損失を低減する圧力損失低減部材とを混入させている。その他、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【００５１】
図９（ａ）は、光触媒ビーズ５２Ｂと透明のガラスからなるガラスビーズ５２Ｃを混合した構成を示し、ガラスビーズ５２Ｃは、光触媒ビーズ５２Ｂより大なる粒径（例えば、３ｍｍ）を有して形成されている。また、第３の実施の形態では、ガラスビーズ５２Ｃの追加によって増大した容量に対応して網部材５２Ａの高さ方向のサイズを大にしている。
【００５２】
図９（ｂ）は、光触媒ビーズ５２Ｂと透明のガラスからなるガラス繊維５２Ｄを混合した構成を示し、ガラス繊維５２Ｄは、光触媒ビーズ５２Ｂの粒径より小なる細径の光ファイバであり、複数本を光触媒ビーズ５２Ｂに混入させている。
【００５３】
上記した第４の実施の形態によれば、光触媒ビーズ５２Ｂの光触媒機能を損なうことなく清浄装置運転時の圧力損失を低減できるとともに、圧力損失低減部材によって光触媒部５２内に紫外線が導光されることにより、光触媒ビーズ５２Ｂの励起むらが生じることを防ぐことができる。
【００５４】
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール５０は、光触媒部５２に光触媒ビーズ５２Ｂに代えて複数の空隙５２Ｆを有するスポンジ状の多孔質材５２Ｅを有しており、多孔質材５２Ｅには光触媒が混入されている。その他、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【００５５】
上記した第５の実施の形態によれば、光触媒機能を有する多孔質材５２Ｅを用いることによって、清浄装置運転時の圧力損失を低減できるとともに、光触媒部５２が劣化したときに多孔質材５２Ｅを容易に交換できる。なお、多孔質材５２Ｅが充分な機械的強度を有し、一対の枠体５１を支持できるときは網部材５２Ａを省略しても良い。また、網部材５２Ａに代わるものとして、一対の枠体５１を支持可能で、かつ、空気の通過性に優れる開口部を有したフレーム等の部材でも良い。
【００５６】
図１１は、本発明の第６の実施の形態に係る清浄装置を示す。この清浄装置１は、水Ｗに含まれる汚染物質をろ過するとともに光触媒で分解することによって浄化するものであり、浄化する水を貯水する水槽７と、内部にプレフィルター部３および光触媒モジュール５とを収容し、開口部８Ａより水Ｗを導入する筐体部８と、筐体部８に接続される配管９と、配管９に設けられて水Ｗを循環させるポンプ１０とを有する。なお、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【００５７】
光触媒モジュール５は、耐水性を有する複数の光触媒モジュール５０を連結させることによって構成されている。
【００５８】
図１２（ａ）から（ｃ）は、光触媒モジュールを示す。この光触媒モジュール５０は、（ａ）に示すように樹脂の押し出し成型によって形成される枠体５１と、透明ガラスによって形成されてＬＥＤ紫外線光源５１Ａを水密的に覆う筒状の光源保護部５１Ｍとを有する。なお、光源保護部５１Ｍを透明ガラスで形成する代わりに耐紫外線性に優れる光透過性の樹脂材料で形成しても良い。また、枠体５１を放熱性に優れる金属材料で形成しても良い。
【００５９】
光源保護部５１Ｍは、光触媒部５２の光触媒ビーズ５２Ｂに対して広範囲に光が照射されるようにＬＥＤ紫外線光源５１Ａの周囲に空間をもって形成されており、光触媒部５２に向けて凸状に突出した形状を有する。
【００６０】
図１２（ｂ）は、枠体５１の側面部における光源保護部５１Ｍの封止構造を示す。枠体５１は、光源保護部５１Ｍの一部を側面から所定の長さで露出させており、この側面を覆う蓋５３と水密的に係合することによってＬＥＤ紫外線光源５１Ａの部分を防水する。
【００６１】
蓋５３は、光源保護部５１Ｍの端部と係合する環状の溝５３ｃを有し、側面への固定時に溝５３ｃにシリコン等のシール剤を塗布して取り付けられる。
【００６２】
図１２（ｃ）は、枠体５１に蓋５３を固定した状態を示す。溝５３ｃは、光源保護部５１Ｍの端部を水密的に封止するとともに光触媒部５２の光触媒ビーズ５２Ｂがこぼれ出ることのないように枠体５１の端面を覆っている。
【００６３】
以下に、第６の実施の形態の清浄装置の動作を説明する。
【００６４】
オペレータが清浄装置１のスイッチ５６を投入すると、ポンプ１０が通電されて配管９内に示す矢印方向に送水される。また、ポンプ１０の駆動に基づいて開口部８Ａから筐体部８内に水が吸い込まれる。プレフィルター部３は、水中のサイズの大なる塵やごみを分離する。プレフィルター部３を通過した水は水圧差に基づいて光触媒モジュール５の光触媒部５２に流入する。光触媒部５２は、光触媒ビーズ５２Ｂの表面で水中の汚染物質を吸着し、この汚染物質を多孔質組成の空隙で吸着し、光触媒の分解作用に基づいて分解する。汚染物質の吸着された清浄な水は配管９を介して水槽７に戻される。
【００６５】
上記した第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて水中の汚染物質を光触媒機能に基づいて分解することができる。また、水中での使用においてはＬＥＤの放熱が水によって緩和されることから、成形性に優れる樹脂材料を使用でき、省コスト性に優れる。
【００６６】
なお、上記した各実施の形態では、紫外線を照射する光源としてＬＥＤを用いた構成を説明したが、放熱性および省スペース性を実現できるものであれば、他の光源を使用しても良い。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の光触媒モジュールおよびそれを用いた清浄装置によると、光触媒部をＬＥＤ紫外線光源５１Ａとの間に空間をもって配置するとともに筐体部の内部より取り出し可能に設けたため、要求される浄化能力に柔軟に対応できるとともに優れた吸着性、分解性を発揮し、光触媒の分解性が低下しても回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光触媒モジュールを用いた清浄装置を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は光触媒モジュールの全体斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光触媒モジュールの部分斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光触媒モジュールの連結状態を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光触媒モジュールの駆動回路を示す回路図である。
【図５】（ａ）は、第１の実施の形態に係る光触媒モジュールのアセトアルデヒド脱臭特性を示す図であり、（ｂ）は、硫化水素脱臭特性を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る光触媒モジュールの部分斜視図である。
【図７】第３の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る光触媒モジュールの異なる連結状態を示す側面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、第４の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図である。
【図１１】第６の実施の形態に係る清浄装置の全体図である。
【図１２】（ａ）は、第６の実施の形態に係る光触媒モジュールの側面図、（ｂ）は、枠体および蓋との係合前の状態を示す平面図、（ｃ）は、枠体および蓋とが係合した状態を示す平面図である。
【図１３】従来の空気清浄装置を示す全体図である。
【符号の説明】
１、清浄装置  ２、吸込部  ２Ａ、操作部  ３、プレフィルター部
４、吸着フィルター部  ５、光触媒モジュール  ５Ａ、制御部
６、排気部  ６Ａ、ファン  ６Ｂ、吹出グリル  ７、水槽
８、筐体部  ８Ａ、開口部  ９、配管  １０、ポンプ
５０、光触媒モジュール  ５０Ａ、光触媒モジュール
５０Ｂ、光触媒モジュール  ５０Ｃ、光触媒モジュール
５０Ｄ、光触媒モジュール  ５１、枠体  ５１Ａ、紫外線光源
５１Ｂ、溝  ５１Ｃ、光透過性樹脂体  ５１Ｄ、溝  ５１Ｅ、溝
５１Ｆ、台形状突起  ５１Ｇ、台形状溝  ５１Ｈ、ねじ穴
５１Ｉ、ねじ穴  ５１Ｊ、フォトダイオード  ５１Ｌ、枠体
５１Ｍ、光源保護部  ５１ａ、紫外線ＬＥＤ  ５１ｂ、反射鏡
５１ｃ、凸係合部  ５２Ａ、網部材  ５２Ｂ、光触媒ビーズ
５２Ｃ、ガラスビーズ  ５２Ｄ、ガラス繊維  ５２Ｆ、空隙
５２Ｅ、多孔質材  ５２、光触媒部  ５３、蓋  ５３Ａ、蓋
５３Ｂ、蓋  ５３ｃ、溝  ５５、抵抗  ５６、スイッチ
５７、トランジスタ  ５８、トランジスタ  ５９、ファンモータ
６０、ＯＲ回路  ６１、コンパレータ  ６２、ＡＮＤ回路
６３、インバータ  ６４、ＡＮＤ回路  ６５、パルス発生回路
７０、空気清浄装置  ７１、容器  ７２、脱臭粒子
７３、紫外線光源  ７４、ファン
【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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