(57)【要約】【課題】  従来，紫外線源として高圧水銀灯が使用された鏡があるが，光源は高電圧，短寿命，大消費電力，かつ有効波長域はごく一部で，短波長への安全対策と可視光対策を必要とする。また，鏡自体及び取り付け壁面のメインテナンスについては配慮されていない。本発明は、斯かる実情に鑑み、最適な紫外線光源を使用して触媒反応を利用し，ランニングコストが低く，洗面室や浴室に設置しても曇りや水滴付着による翳りが生ぜず，またメインテナンスフリーとなる鏡の提供を目的とする。【解決手段】  本発明は，光触媒反応を起こす光触媒を鏡面の表面に形成し，紫外線源として紫外線ＬＥＤを使用し，光触媒反応に必要な波長および照射強度の紫外線を光触媒層に照射して触媒反応を起こさせると共に，裏板側にも光触媒反応を起こさせて，鏡及び取り付け壁面の清掃を不要とした鏡を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面体の表面に形成した光触媒を含有する透明の薄膜層を形成，あるいは透明の光触媒フイルムを貼った面に紫外線を照射する手段を有し，光触媒反応を起こさせることで凝縮水や水滴の付着による曇りや，翳りの防止と表面のセルフクリーニング作用及び光触媒層に触れる水，水蒸気，空気中の汚染物の分解，殺菌，脱臭作用をさせ，光触媒反応に必要な紫外線が得られない洗面室や浴室に設置して効果のあることを特徴とする光触媒反応を応用した鏡。
【請求項２】
光触媒の金属酸化物は酸化チタンＴｉＯ２である請求項１記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項３】
紫外線を照射する光源に１つ，若しくは複数の紫外線ＬＥＤを使用した請求項１記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項４】
紫外線の照射の手段として，光ファイバー１本，若しくは複数本で紫外線ＬＥＤの発する紫外線を導き，光触媒層に照射することを特徴とした請求項３記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項５】
紫外線照射の手段に，視感度を有する可視光をカットするシャープカットフイルターを使用した請求項３記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項６】
鏡面体の枠体の全表面に光触媒を含む物質をコーティング，あるいは塗装して汚難くし，メインテナンスを軽減した請求項１記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項７】
鏡の裏板にも光触媒を含む物質をコーティング，あるいは塗装して紫外線の光源を配し，鏡の裏面及び鏡取り付け壁面に紫外線を照射して光触媒反応を起こさせ，セルフクリーニング作用による額装品及び取り付け壁面をメインテナンスフリーにした請求項６記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項８】
前記の紫外線の光源が紫外線ＬＥＤである請求項７記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項９】
鏡が壁面から取り外された場合に，人に紫外線が照射されないよう，紫外線光源が自動的に消灯する機構を有す請求項１から８記載の光触媒反応を応用した鏡。
【請求項１０】
紫外線を触媒層に対し低角度で斜入射させるか，若しくは鏡面体側面より紫外線を入射させ，直接人に照射されることを防ぐ構造とした請求項１から９記載の光触媒反応を応用した鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は鏡面体表面の光触媒層と紫外線照射源を有し，光触媒作用に必要な紫外線が照射されない洗面室，浴室等で使用する光触媒反応を応用した鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来技術として、鏡の表面に光触媒を形成して鏡の板ガラス端面若しくは周辺部から高圧水銀灯の発する紫外線を入射せしめ，ガラス内部で紫外線を全反射で伝搬させ光触媒を励起した洗面所や浴室等設置して効果のある防曇鏡がある。（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１８８９４
【特許文献２】特開平１１−７００３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、文献１，２に示される従来技術では，紫外線透過率の低いソーダガラスの中を一方向から紫外線伝搬させるため紫外線源には高出力が要求される。また，当然ながら触媒面の光源に近い部分と離れた部分では強度は異なり触媒反応は均一では無くなる。
高出力の紫外線源として高圧水銀灯が使用されているが，大きな紫外線出力こそ得られるものの，高い電圧使用，寿命の短さ，消費電力が大きい，形状が大きくなるという欠点に加えて，より有害な３１５ｎｍより短波長の輝線スペクトルと触媒反応に寄与しない長波長の視感度をもつ可視光域輝線スペクトルを発し，有効利用しうる輝線スペクトルは一部のみで，短波長に対する安全対策と長波長側では強い可視光に対する対策を必要とするため設計自由度が小さく，かつ電力利用率が極めて悪い。また，洗面所や浴室等の環境の悪い場所に設置する際の鏡自体及び取り付け壁面のメインテナンスについては配慮されていない。【０００４】  本発明は、斯かる実情に鑑み、最適な紫外線光源を使用して触媒反応の光親水化作用と光触媒分解作用を遺憾なく利用しつつも，紫外線が人に照射されること無く，ランニングコストが低く，洗面室や浴室に設置しても曇りや水滴付着による翳りが生ぜず，メインテナンスフリーで，設置室内の衛生向上にも役立つ光触媒反応を応用した鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は，照射手段を内蔵するため内部を防水構造とし，光触媒反応を起こす触媒を含む透明物質を鏡面体の表面に薄膜形成するか，透明の光触媒フイルムを貼り付ける，若しくは透明の光触媒剤をコートする。
紫外線源として紫外線ＬＥＤを使用し，光触媒反応に必要な波長および照射強度の紫外線を光触媒層に照射して触媒反応を起こさせると共に，人に紫外線が照射されない構造とする。  また，鏡面体以外の枠体と裏板に光触媒剤をコートし，さらに，裏板側にも紫外線ＬＥＤを配し，光触媒反応を起こさせて鏡及び取り付け壁面の清掃を不要としたメインテナンスフリーを実現する。併せて，人への紫外線照射に対するフェイルセーフ機能も持たす。  本発明で使用する紫外線ＬＥＤの発する紫外線は高圧水銀灯やブラックライトと異なりＵＶ−Ａ領域波長のみであり，ＵＶ−Ｂ程の悪影響は無いといわれているが，万全を期すためである。
【発明の効果】
【０００６】  本発明の請求項１〜１０記載の光触媒反応を応用した鏡によれば、
第一に洗面室や浴室に設置しても，凝縮水で曇ったり，水滴が付着して翳ったりという不具合が光親水作用によって防がれ，光触媒分解作用で表面の汚れの付着が防がれたり，付着した汚れが分解されたりする。
第二に，鏡面体の枠体全体にも光触媒の層を形成し，裏面にも紫外線照射することで鏡の裏面および取り付け面の清掃は不要となる。  また，直接紫外線を照射しない光触媒をコートした枠体にも強度は弱いが安全なレベルの散乱紫外線が当たるので，光酸化分解反応は発生し，汚れ防止には効果があり，結果として鏡及び取り付け壁面はメインテナンスフリーとなる。  浴室は特に高温，多湿で，油脂や垢や洗剤の飛散という黴，雑菌の繁殖の温床であり，メインテナンスは深刻な問題である。
第三に，室内空気の対流により紫外線照射した触媒面に触れた水蒸気や空気中の汚染物の分解，殺菌，脱臭等の空気浄化という効果を奏する。  室内をファンで強制循環すれば能力は弱いが一種の空気清浄機となる。
第四に，総合消費電力は１Ｗ未満で，２４時間照射してもランニングコストが安い。これは重要で，光触媒反応は常時発生させていてこそ，最大の効果がある為である。なぜなら，反応が停止した際に付着した水滴は，その後に反応を起こさせてもとれ難い。これに反して，光触媒反応中には水滴自体が付着せず即時流れ落ちるか，膜となって広がる。汚れも同様で一旦付着すると短時間に分解されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  以下、本発明の実施の最良の形態について添付図面を参照して説明する。
図１〜図３は発明を実施する形態の一例であって、文中、図と同一の符号を付した部分は同一物を表わす。
本発明における鏡は鏡面体の表面に光触媒作用を持つ透明の薄膜層を蒸着，気相成長，コーティング等で形成あるいは透明の光触媒フイルムを貼り付け，光触媒層を持つ鏡面体を取り付ける枠体と裏板で構成され，内部はシールで密閉されて防水構造となっている。また，鏡は直流電源部，紫外線ＬＥＤ，電流制限回路，レンズ，シャープカットフイルター，及び光ファイバーから構成された紫外線の照射の手段を備えている。  照射の手段では紫外線ＬＥＤの発する紫外線を光ファイバーで導き，光触媒層を照射する。
次に、上記した実施の形態の詳細を説明する。【０００８】図１は本発明の鏡の正面外観を示し，図１において光触媒層１０３が，鏡面体１０４の表面に形成され，あるいは光触媒フイルムが鏡面体に貼り付けられて，枠体１０１に固定されている。  枠体１０１の他方には裏板１０２が取り付けられ，裏側から止められ防水構造となっていて，図３の紫外線発生部２００には紫外線ＬＥＤ２０５に対向した光ファイバー２１０があり，光ファイバーの他端は図１の枠体１０１の上部内側面の外周に分散配置され，光触媒層へ紫外線を照射するが，光ファイバー端は光触媒面に向いており，人に直接紫外線が照射されることは無い。さらにこのレイアウトでは，紫外線は光触媒層に対して小さな角度で斜入射し，光触媒反応層で吸収されると共に吸収されない紫外線は触媒層及びガラス表面で全反射するし，たとえ入射しても斜入射である為に触媒層，ガラス部の内部吸収が大きく，鏡面体の鏡面には到達しないので紫外線の反射は無いという効果を奏する。【０００９】なお，使用する紫外線ＬＥＤは波長３１５ｎｍ，すなわち人体に対してより悪影響のあるＵＶ−Ｂより長波長でかつ光触媒酸化チタンの励起波長３８０ｎｍより短波長に波長分布をもつものが励起効率良く，視感度を有する３８０ｎｍ以上の可視光を発生しないので好ましい。  すなわち，波長中心３４０から３６５ｎｍ程度の紫外線ＬＥＤが好ましい。
しかし，現実的には価格，出力，入手のし易さの点で３８０ｎｍより長波長の波長成分も持つ紫外線ＬＥＤも使用することもありうる。  この場合には青紫色の可視光を発する為，図３に示す可視光をカットするシャープカットフイルター２０７を紫外線ＬＥＤ２０５と光ファイバー２１０の間に挿入する。【００１０】  使用する光ファイバーは，紫外線による劣化と紫外線透過効率を勘案し，紫外線高純度石英コアを持つ光ファイバー，さらに好ましくは優れた耐紫外線性能と高い透過率を有するＵＶ専用光ファイバーが好ましい。【００１１】  紫外線の照射強度であるが，太陽光直射時の３８０ｎｍより短波長の紫外線強度は約１ｍＷ／ｃｍ２，蛍光灯照明による壁面照射強度は１μＷ／ｃｍ２程度かそれ以下で，浴室ではさらに条件の悪い白熱灯照明が少なくない。  蛍光灯照明では本発明の目的とする光触媒反応，特に光親水作用は起こらない。  触媒の研究は進んでいるが，現時点では，照射強度は最低数１０μＷ／ｃｍ２程度は必要である。
尚、本発明の光触媒反応を応用した鏡は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
もちろん，光触媒の開発において将来的にはますます低い照射強度で充分となるであろうことは間違いないので，上記の最低照射強度の数値の限定はされない。
【実施例１】
【００１２】  図１は本発明品の一例の正面外観を示し，図２は図１のＡ−Ａ部の断面構造を示す。図２において光触媒層１０３を持つ鏡面体１０４が，枠体１０１にはめ込まれて固定されており，枠体１０１の背面には裏板１０２が取り付けられている。  尚，枠体と鏡面体と裏板はシール１０９と１１０を介して組み立てられているので気密，防水構造となっている。図３に示す照射の手段は直流電源部２０２，紫外線ＬＥＤ２０５，電流制限回路２０４，レンズ，及び光ファイバー２１０から構成されていて，紫外線ＬＥＤの発する紫外線を光ファイバー２０１で導き，光触媒層１０３を照射する。【００１３】具体的には，紫外線として紫外線発生部２００の紫外線ＬＥＤ２０５に対向した光ファイバー２１０があり，光ファイバーの他端は図１，２に示すごとく，枠体１０１の外周の上側面に複数配置され，光触媒層１０３へ紫外光を照射するが，光ファイバー２１０の先端には触媒面に対し水平方向にのみ発散を与えるマイクロレンズを取り付けてあり，各の光軸は垂直及び水平方向に異なった角度を持たせてあるが，いずれも設計事項であるので仔細な説明は省略する。第一の目的は光触媒層を均等に照射励起する為である。  第二の目的は，光軸が光触媒面に向いており，指向性を高めて人に紫外線が直接照射されないようにする為である。
触媒表面の紫外線照射強度分布はごく一般のＵＶメーターで測定するにはプルーブが大きく困難な為，試薬メチレンブルーを付着乾燥させて紫外線を照射することによる変色で定性的に評価を繰り返し，前記の光軸セッティングをした。【００１４】なお，使用した図３紫外線発生部２００の紫外線ＬＥＤ２０５は酸化チタンの最低励起波長３８０ｎｍを考慮して入手しやすい波長中心３７０ｎｍ  発散角１０度放射出力０．７ｍＷのものを使用した。  個数を４個としたのは，コスト的には不利であるが，分散配置により光ファイバーの取り回し，すなわち曲げの自由度を上げる為と，光ファイバーの複数本取り出しの為である。
光ファイバー２１０には，高純度石英コアを持ち，耐紫外線，紫外線透過率に優れた性能を有する光ファイバーで外径１．０ｍｍ品を選択した。【００１５】本実施例では，図３に示すごとく，透明部の触媒層を照射する紫外線ＬＥＤ２０５は４個で鏡の４辺に対応させ，各紫外線ＬＥＤから複数の光ファイバーで紫外線を導き触媒層へ平均４０μＷ／ｃｍ２程度の照射強度を確保したが，均一かつ目的の強度が得られれば，紫外線ＬＥＤの種類，数や光ファイバーの径，本数と分配方法は限定されない。
触媒反応には照射強度が強い程よいが，人への配慮をして強度を設定することが必要である。照射強度を変更するには図３の電流制限回路２０４の電流制限抵抗値を変更する。【００１６】鏡の裏板には図３に示す紫外線ＬＥＤ３０２を取り付けた。ただし，壁に鏡を埋め込み設置する場合には，本技術は不要であることは勿論である。本技術は，鏡と取り付け壁面に空間がある，すなわち既設の部屋に工事をせず鏡を架けた場合を想定している。
鏡取り付け壁面に紫外線を照射し，壁面からの反射光，散乱光による鏡背面光触媒の間接照射励起をねらったもので，使用する紫外線ＬＥＤ３０２は中心波長３７０ｎｍ  放射出力０．７ｍＷで発散角の広い１００度の製品を選んだ。背面では光親水反応は不要で，光触媒分解効果しか利用しないので特に均一な照射も強い強度も必要としない。数μＷ／ｃｍ２の照射場所でも効果はある。取り付け位置は図示していない裏板背面の中央位置１点として壁面を照射し，壁面からの反射光，散乱光で裏板の触媒層を間接照射励起する。洗面室や浴室の鏡を取り付ける壁面材質は紫外線劣化する材料であることは無く，反射効率が良いので好都合である。さらに効果を上げるには壁面側にも光触媒剤を塗布すると良い。ＬＥＤ３０２の電流供給は裏板と枠体１０１の気密側で双方の接触する面に対向する電気接点を設け，裏面ＬＥＤ用回路３０１より供給することで，裏板を取り外した場合にケーブルが繋がっていることが無く，取り扱いやすい。【００１７】また，紫外線ＬＥＤ３０２は鏡の外側へ直接紫外線を照射するので，誤って電源が入ったまま鏡を取り外したときにも人の目に紫外線が入射されることを防ぐ為，同じく裏板の背面にプッシュスイッチ３０５を設け，壁面から鏡を取りはずしたときは全ての紫外線ＬＥＤの電源が切れる構成とした。【００１８】本実施例では裏面の紫外線ＬＥＤは１つで発散角の大きなものを使用したが，当然ながら目的の触媒反応に必要な波長，強度が得られれば種類，個数，取り付け位置は限定されない。【００１９】ＬＥＤのドライブ電圧は低く，直流電源は５Ｖ，全てのＬＥＤを点灯しても電流は約１５０ｍＡであることから，あえて直流電源２０２の鏡への内蔵はせず，直流電源を外置きとし，商用電源ＡＣ１００Ｖ線の室内の引き回しを避けて低電圧電線で配線した。放電灯使用時のような高圧，大電流と異なり小電流かつ耐電圧，漏電の配慮が不要な為に，細い低電圧ケーブル２０３で取り回し，安全，かつ目立ちにくい配線を可能とした。【００２０】本実施例では，照射の方法は上記の斜照射方式としたが，光ファイバー端の位置を変更して鏡面体１０４のガラス部側面に位置させ，ガラス内部から，すなわち光触媒層を内側から紫外線照射するようにしてもよい。ただし，ガラス部の側断面から入射した紫外線は光触媒層を励起する前に透明体の境界面で全反射する為，鏡面体の触媒面側は透明度を失わないよう配慮しつつ，エッチング等で凹凸をつけたものとし、触媒層に紫外線を到達させるようにすると良い。さらに，紫外線の透過効率を上げるには使用するガラスは石英ガラスであることが好ましいが高価となる。【００２１】使用した紫外線ＬＥＤ２０５は波長中心３７０ｎｍを使用したので，３８０ｎｍより長波長の分布を持ち，可視光である青紫色を発する。この為の対策として，図３に示すシャープカットフイルター２０７を紫外線ＬＥＤ２０５と光ファイバー２１０の間に挿入して３８０ｎｍより長波長をカットすることで問題を解決した。
【産業上の利用可能性】
【００２２】  本発明の光触媒反応を応用した鏡は防曇の効用にとどまらず，メインテナンスフリーで発明の効果で述べたように小電力で浴室の衛生化の効用があり有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態による鏡の正面外観図
【図２】鏡の内部構成詳細を示す図１のＡ−Ａ部の断面図
【図３】紫外線照射の手段の構成及び電気回路図
【符号の説明】
【００２４】１００：鏡
１０１：枠体
１０２：裏板
１０３：光触媒層
１０４：鏡面体
１０５：鏡面
１０６：ガラス部
１０９，１１０：シール
２００：紫外線発生部
２０２：直流電源部
２０３：低電圧ケーブル
２０４：電流制限回路
２０５：紫外線ＬＥＤ
２０７：シャープカットフイルター
２１０：光ファイバー
３００：裏面紫外線発生部
３０１：裏面ＬＥＤ用回路
３０２：紫外線ＬＥＤ（裏面用）
３０５：プッシュスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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