(57)【要約】【課題】可視光型光触媒を用いて、特定の機材を付加使用することなく、照明装置の光を利用して効率的に室内空気を浄化できる空気浄化機能付き住宅を提供する。【解決手段】住宅室内の天井１および側壁２に可視光型光触媒が塗布されてなる光触媒塗布面１０と、この光触媒塗布面１０の近傍に設けられた光源１１と、この光源１１からの光を光触媒塗布面１０に向けて反射する反射板１２と、光触媒塗布面１０に形成された排気口４とを備えるので、光触媒の触媒機能が効果的に働いて室内の空気を浄化するとともに、排気口への空気流動により触媒塗布面への汚染物質の移動を促進することによって室内の空気を浄化する。したがって、特定の機材を付加使用することなく、照明装置の光源を利用して効率的に室内空気を浄化できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
住宅室内の空気を清浄化する空気清浄化機能付き住宅において、
前記住宅室内の天井および／または壁面の少なくとも一部分に可視光型光触媒が塗布されてなる光触媒塗布面と、この光触媒塗布面の近傍に設けられた光源と、この光源からの光を前記光触媒塗布面に向けて反射する反射部材と、前記光触媒塗布面の少なくとも一ヶ所に形成された排気口とを備えたことを特徴とする空気清浄化機能付き住宅。
【請求項２】
前記反射部材が、断面L字状、断面へ字状、断面円弧状または前記壁面と平行な断面直線状に形成されており、内面が前記光源を挟んで前記光触媒塗布面側を向いていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄化機能付き住宅。
【請求項３】
前記光触媒塗布面におけるホルムアルデヒド分解に対する一次反応速度定数が０．４m/h以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気清浄化機能付き住宅。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の空気を浄化する機能を有する空気浄化機能付き住宅に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅の居住者が、住宅部材に残存するホルムアルデヒド等が原因でのめまい、吐き気、頭痛、平衡感覚の失調や呼吸器疾患などいろいろな症状、体の不調を感じる、いわゆるシックハウス症候群が大きな社会問題となりつつある。
通常、上記の防止対策としては、例えば換気扇等を利用して外部に排出されるが、例えば籠った気体を完全に外部に排出できない場合には、消毒および消毒のための装置を、特別に設けて空気を清浄しなければならない。
【０００３】
この対策として、従来から光触媒を利用してホルムアルデヒド等の有害物質を分解させる試みがなされている。一般に光触媒には紫外線型と可視光型があるが、上記の問題は室内であることから、特に可視光型光触媒が脚光をあびており、最近では可視光にも十分応答する光触媒が開発され、一部市販されているものもある。
ここでの可視光とは室内照明等の紫外線以外の光のことである。この可視光を光触媒に照射することによって、室内の空気を清浄化する技術として以下のようなものが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、光触媒をコーティングした反射面が光源をコの字状に囲み、光源より下方に空気導入口が備えられた空気浄化機能付き間接照明設備が開示されている。
また、特許文献２には、光触媒を塗布した基材と光照射光源とキャスターを備えた移動式仕切りパネルが開示されている。
さらに、特許文献３には、紫外線を多く含んだ光を、カバー部材内面に塗布された光触媒・蛍光の複合塗膜に照射して脱臭効率を高める間接照明装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１７１９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２０８９５号公報
【特許文献３】特開平１１−３３９５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１で開示されている技術は、光触媒塗布部の面積が小さく浄化効果が不十分であった。また、高温度の光源を利用して熱対流を発生させ空気浄化を図るも、対流量は小さく効果が限定的であった。
一方、特許文献２の技術では、光触媒塗布部の面積が小さく浄化効果が不十分であった。また、浄化すべき室内空気の移流に別手段が必要であるとともに、大型の仕切りパネルの使用は不便で限定されるという欠点がある。
さらに、特許文献３の技術では、紫外線を多く含んだ光を、カバー部材内面に塗布された光触媒・蛍光の複合塗膜に照射して脱臭効率を高める間接照明装置が開示されているが、光触媒塗布部の面積が小さく浄化効果が不十分であった。また、高温度の光源を利用して熱対流を発生させ空気浄化を図るも、対流量は小さく効果が限定的であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、可視光型光触媒を用いて、特定の機材を付加使用することなく、照明装置の光を利用して効率的に室内空気を浄化できる空気浄化機能付き住宅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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明者らが鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
（１）住宅部材としての天井や壁に照明を当てることにより、光触媒機能を十分に発揮させるには、大面積が必要であるが、これだけでは不十分であり、室内空気を強制的に流動させ、可視光型光触媒を塗布した住宅部材と室内の空気の接触機会を増すことにより、浄化作用がより働く。
（２）触媒性能として、可視光型光触媒を塗布した表面におけるホルムアルデヒド分解に対する一次反応速度定数を適正な範囲にすることにより、汚染物質が効率的に分解され、浄化作用が働く。
【０００９】
本発明は上記のような知見に基づいてなされたものであり、請求項１に記載の空気清浄化機能付き住宅は、住宅室内の空気を清浄化する空気清浄化機能付き住宅において、前記住宅室内の天井および／または壁面の少なくとも一部分に可視光型光触媒が塗布されてなる光触媒塗布面と、この光触媒塗布面の近傍に設けられた光源と、この光源からの光を前記光触媒塗布面に向けて反射する反射部材と、前記光触媒塗布面の少なくとも一ヶ所に形成された排気口とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の空気清浄化機能付き住宅は、請求項１に記載の発明において、前記反射部材が、断面L字状、断面へ字状、断面円弧状または前記壁面と平行な断面直線状に形成されており、内面が前記光源を挟んで前記光触媒塗布面側を向いていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の空気清浄化機能付き住宅は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記光触媒塗布面におけるホルムアルデヒド分解に対する一次反応速度定数が０．４m/h以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、光源から光触媒塗布面に光が照射するとともに、光源からの光や、光触媒塗布面で反射した光が反射部材によって連続的に反射してさらに光触媒塗布面に照射するので、光触媒の触媒機能が効果的に働いて室内の空気を浄化するとともに、排気口への空気流動により光触媒塗布面への汚染物質の移動を促進することによって室内の空気を浄化する。したがって、特定の機材を付加使用することなく、照明装置の光源を利用して効率的に室内空気を浄化できる。
また、天井に光触媒塗布面を形成することによって、室内で、家具配置や壁面意匠・装飾に影響を与えず光触媒反応に有利な大面積を確保できる。
請求項２に記載の発明によれば、反射部材が、断面L字状、断面へ字状、断面円弧状または壁面と平行な断面直線状に形成されており、内面が光源を挟んで光源側を向いているので、光源からの光や、光触媒塗布面で反射した光を反射部材によって効果的に反射して光触媒塗布面に照射できる。
請求項３に記載の発明によれば、前記光触媒塗布面におけるホルムアルデヒド分解に対する一次反応速度定数が０．４m/h以上であるので、光触媒による室内浄化能力が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係る空気清浄化機能付き住宅の実施の形態を説明する。
まず、本実施の形態の空気清浄化機能付き住宅は、住宅室内の天井および／または壁面の少なくとも一部分に可視光型光触媒が塗布されてなる光触媒塗布面を備えている。
【００１４】
前記可視光型光触媒としては、特に限定されないが、例示するなら可視光吸収型半導体、酸化チタンならば酸素欠陥型、窒素(N)ドープ型、酸化窒素(NO)ドープ型、金属(イオン)ドープ型あるいはこれらを少なくとも２つ以上組み合わせたものでもよい。
本発明の酸化チタン系光触媒は、原料となる酸化チタンまたはその前駆体を熱処理するか、あるいは化学蒸着や湿式合成などによっても製造することができる。中でも、酸化チタンまたはその前駆体を熱処理する方法が好ましい。
【００１５】
ここで、原料の酸化チタンは、上述した酸素欠陥型をはじめとする各種の酸化チタンを包含する。酸化チタンの前駆体とは、熱処理により、主構造が酸化チタンに変化するチタン化合物を意味する。このような前駆体は、水酸化チタン、含水酸化チタン、ならびに各種の加水分解性のチタン化合物を包含する。加水分解性チタン化合物の具体例としては、チタンオキシクロライドや塩化チタンといった塩素化チタン化合物、チタンアルコキシドおよびその部分加水分解物などが挙げられる。含水酸化チタンには、チタニアゾルも包含される。なお、水酸化チタンと含水酸化チタンとの境界は不明確であるので、本発明において「水酸化チタン」とは含水酸化チタンも包含するものとする。
【００１６】
原料が酸化チタンまたは水酸化チタンである場合、その形態は非晶質でも結晶質のいずれでもよく、これらが混合したものでもよいが、好ましいのは十分に結晶質の原料である。結晶質を含む場合、結晶はアナターゼ型、ルチル型、或いはそれらが混在したものであってもよい。熱処理によって高い光触媒活性を有する酸化チタンとするには、少なくとも部分的にはアナターゼ型の酸化チタンを含有する原料を用いることが好ましい。
【００１７】
上記のような可視光型光触媒を住宅室内の天井および／または壁面の少なくとも一部分に塗布することによって光触媒塗布面が形成されるが、この場合、光触媒を塗布する際の密着性等を考慮すれば、天井や壁の基材と光触媒の間に中間層を設けることが望ましい。
また、塗布層の触媒の担持量は２〜１００ｇ／ｍ２が望ましい。この理由は、２ｇ／ｍ２未満では光触媒作用の効果が薄れ、１００ｇ／ｍ２を超えても効果は飽和し、経済的に不利になるからである。
【００１８】
光触媒塗布面に光を照射する光源としては、室内に設けられている照明の光源を利用すればよい。この場合、室内天井のほぼ中央部に設けられている直接照明でもよいが、室内の壁上部に設けられている間接照明装置の光源を利用するのが効果的である。この間接照明装置の光源の周囲に、該光源からの光を前記光触媒塗布面に向けて反射する反射板（反射部材）を設ける。
【００１９】
この反射板としては、例えば図１に示すものが挙げられる。
図１（ａ）に示す反射板１２は、壁２から横方向に延びる断面Ｌ字状に形成されており、その内面１２ａが光源１１を挟んで、天井１や壁２の光触媒塗布面１０に向いている。
図１（ｂ）に示す反射板１３は、壁２から横方向に延びる断面へ字状に形成されており、その内面１３ａが光源１１を挟んで、天井１や壁２の光触媒塗布面１０に向いている。
図１（ｃ）に示す反射板１４は、壁２から横方向に延びる断面円弧状に形成されており、その内面１４ａが光源１１を挟んで、天井１や壁２の光触媒塗布面１０に向いている。
図１（ｄ）に示す反射板１５は、前記反射板１２にスリット２０を設けて、白熱灯等の発熱による自然対流で空気循環を補足するものである。
図１（ｅ）に示す反射板１６は、壁２の光触媒塗布面１０と平行な断面直線状に形成されており、その内面１６ａが光源１１を挟んで、壁２の光触媒塗布面１０に向いていて、反射板６と壁２との間は上下に開口している。これにより、白熱灯等の光源１１の発熱による自然対流で空気循環を補足するものである。
【００２０】
このように反射板（反射部材）１２〜１６を構成することによって、光源１１からの光や、天井１や壁２の光触媒塗布面１０で反射した光を反射板１２〜１６によって効果的に反射して光触媒塗布面１０に照射できる。
また、反射板１２〜１６の内面１２ａ〜１６ａは鏡面であれば更に望ましい。反射板１２〜１６の材質については特に規定しないが、光を反射させるものであれば何でもよい。例えば白色塗料をプレコートされた鋼板のようなものが好ましい。
光源１１については、住宅で使用される一般的な蛍光灯のようなものでもよく、白熱灯のようなものでもよい。
反射板の材質については、ホルムアルデヒド等の有害物質を吸収しづらいような材質（例えばステンレス鋼等）を用いることが好ましい。設計上、有害物質を吸収しやすいような材質を用いる場合、凹凸面より平滑面が好ましい。この理由は、凹凸があると光が凹面に届かない恐れがあるためである。
【００２１】
また、前記光触媒塗布面１０の少なくとも一ヶ所には排気口が形成されている。排気口は照明装置近傍でかつ光触媒塗布面１０に形成することが必須である。この排気口により室内の空気が流動すると同時に、光触媒塗布面１０の表面近傍へ汚染物質を含む空気が流動・拡散することにより浄化作用が増す。排気口のタイプは特に限定しないが、その流入面が光触媒塗布面と同一面を構成するようなものが好ましい。
【００２２】
次に、光触媒塗布面１０におけるホルムアルデヒド分解に対する一次反応速度定数について説明する。
一次反応速度定数は次のように定義される。体積Ｖ[m3]の密閉容器内にホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物（Volatile
Organic Compounds、以下「ＶＯＣ」と略記する。）が濃度C0[kg-VOC/kg-air]で空気と十分混合された状態で封入されており、この容器内面の面積A[m2]の部分に光触媒が塗布されているとする。時刻０よりこの光触媒塗布面に蛍光灯などの光源より光照射を開始した場合、時刻t[sec]での室内ＶＯＣ濃度C[kg-VOC/kg-air]は式（１）で表される。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
ここで用いられる比例定数k1を一次反応速度定数と呼び、光触媒がＶＯＣを吸着、分解により室内浄化出来る能力を示す。
ＶＯＣとして例えばホルムアルデヒド（以下「ＦＡ」と略記する場合もある。）を対象に光触媒浄化性能を測定する場合、例えば０．１m3の密閉容器内に数ppm以下のFA混合空気を閉じ込めファンで完全混合し続けながら、この容器内面に０．１m2塗布した光触媒へ時刻０より光照射を開始し、一定時間毎に容器内空気を採取する。この採取した空気中のＦＡ濃度を測定し、この濃度と時間の関係を片対数グラフにプロットすることにより式（１）の関係から一次反応速度定数が求められる。なお、前記グラフでは、可視光型光触媒の種類、膜厚などによっては１未満の反応次数の反応が含まれるのでグラフの形状が一義的でない事がある。この場合はより低濃度側の直線性の高い領域から反応速度を算出する。
【００２５】
また、間接照明に適用する可視光型光触媒については、前述した密閉容器内での試験において、蛍光灯下５００ルクスの照度でＦＡ分解に対して０．２m/h以上、より好ましくは０．４m/hを発揮する光触媒であることが好ましい。０．２m/h未満では一般的な間接照明の使用下で十分なＶＯＣ除去効果が得られない。もちろん設置面積を大きくする事で分解効果を高める事は可能であるが、照明からの距離が遠くなり十分な照度が得られないため見合った効果が得にくく、不経済となる。使用に当たっては光触媒の種類(可視光吸収特性、電荷分離効率、反応効率、表面積などが固有)と膜厚、さらに吸着剤の併用などから、この反応速度を達成させるように適宜仕様条件を選定すればよい。
【００２６】
前述のような本実施の形態の住宅では、光源１１から光触媒塗布面１０に光が照射するとともに、光源１１からの光や、光触媒塗布面１０で反射した光が反射板１２〜１４によって連続的に反射してさらに光触媒塗布面１０に照射するので、光触媒の触媒機能が効果的に働いて室内の空気を浄化するとともに、排気口への空気流動により光触媒塗布面１０への汚染物質の移動を促進することによって室内の空気を浄化する。したがって、特定の機材を付加使用することなく、照明装置の光源１１を利用して効率的に室内空気を浄化できる。
また、天井１に光触媒塗布面を形成することによって、室内で、家具配置や壁面意匠・装飾に影響を与えず光触媒反応に有利な大面積を確保できる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、図１に示すように、室内側に光源１１を配置したが、例えば、室内の壁２と天井１との交差部に外側に張り出す張出凹部を形成し、この凹部内に光源１１を配置してもよい。このようにすると、光源１１が室内側にないので、室内空間を有効に使用できる。なお、前記張出凹部の内面にも可視光型光触媒を塗布して光触媒塗布面を形成するのが望ましい。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例１について説明する。
まず、図２に示すように、幅３ｍ、奥行き３ｍ、高さ２．５ｍの室内に、図１に示すように、光源１１を配設するとともに、光触媒塗布面１０を形成した。光源１１には、４０Ｗの蛍光灯を８本用い、これらの蛍光灯１１を天井１の四方の各周辺部に２本ずつ配置した。光触媒塗布面１０は、光触媒を天井１の周縁部および側壁２の各面の上部に塗布することによって形成した。なお、光触媒塗布面１０は、天井１の周縁端部から内側に６００ｍｍの幅、および側壁２の上端から下方に３００ｍｍの幅で形成した（図２において、斜線を引いた領域）。
【００２９】
また、換気流入口３は、部屋北側の掃出し窓下部（北側側壁２の西から０．３ｍ、床から０．２５ｍの位置）に、０．１ｍ×０．１ｍの正方形状に設けた。また、換気排出口（排気口）４は、可視光型光触媒の塗布された南側側壁２の東から０．３ｍ、床から２．３ｍの位置に、０．１ｍ×０．１ｍの正方形状に設けた。この排出口４から換気量０．５回／ｈとなるよう室内空気をファンにより機械排気する。その際、室内中央部からホルムアルデヒドが１１２０mg／ｈで点源発生し、蛍光灯１１からの光照射により可視光型光触媒が塗料された光触媒塗布面１０の平均照度は１５００ルクスを確保できる。こうした条件下で蛍光灯１１を点灯すると、時刻０で室内ＦＡ平均濃度が約１６０ppbであった場合、約４時間後には約４４ppbまで低下する。光触媒を塗布しない場合（換気のみ）の同じ室内のＦＡ濃度が約４時間後に約１４０ppbであることと比べ大幅に低減されており、光触媒塗布効果が見られる。
【００３０】
次に、実施例２について説明する。
まず、図３に示すように、幅３ｍ、奥行き３ｍ、高さ２．５ｍの室内に、光源１１を配設するとともに、光触媒塗布面１０を形成した。光源１１には、４０Ｗの蛍光灯を４本用い、これらの蛍光灯１１を天井１の中央部に正方形状に配置した。また、光触媒塗布面１０は、天井１（中央部の１．６ｍ×１．６ｍの正方形状の部分は除いた。）に形成した（図３において、斜線を引いた領域）。
【００３１】
また、換気流入部３は、部屋北側の掃出し窓下部（北側側壁２の西から０．３ｍ、床から０．２５ｍの位置）に、０．１ｍ×０．１ｍの正方形状に設けた。また、換気排出口（排気口）４は、天井１の南側の縁と東側の縁からそれぞれ０．２ｍ離れた位置に幅０．０７ｍ×長さ０．１５ｍの長方形状に設けた。この排出口４から換気量０．５回／ｈとなるよう室内空気をファンにより機械排気する。その際、室内中央部からホルムアルデヒドが１１２０mg／ｈで点源発生し、蛍光灯１１からの光照射により可視光型光触媒が塗料された部分の平均照度は１０００ルクスを確保できる。こうした条件下で蛍光灯１１を点灯すると、時刻０で室内ＦＡ平均濃度が約１６０ppbであった場合、約４時間後には約７１ppbまで低下する。光触媒を塗布しない場合（換気のみ）の同じ室内のＦＡ濃度が約４時間後に約１４０ppbであることと比べ大幅に低減されており、光触媒塗布効果が見られる。
【００３２】
さらに、図４に示すように、反射板を設けた場合と設けない場合とを比較すると、反射板を設けない場合は、光触媒塗布面の平均照度が約３００ルクスであるのに対し、反射板を設けた場合は、光触媒塗布面の平均照度が約８００ルクスと高くなり、その結果、時刻０で室内ＦＡ平均濃度が約１６０ppbで、その約４時間後の室内ＦＡ平均濃度を測定すると、反射板を設けない場合には、約１００ppbでＦＡ室内許容濃度の８０ppbを超えているのに対し、反射板を設けた場合には、約７０ppbでＦＡ室内許容濃度の８０ppbを下回ることが分かった。
したがって、室内のＦＡ濃度の低減のためには、光源からの光を光触媒塗布面に向けて反射する反射板（反射部材）を設けることは有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る空気清浄化機能付き住宅の要部を示す断面図である。
【図２】本発明に係る空気清浄化機能付き住宅の実施例１を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る空気清浄化機能付き住宅の実施例２を示す斜視図である。
【図４】光触媒塗布面の平均照度と室内のＦＡ濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１  天井
２  側壁
３  換気流入部
４  換気排出口（排気口）
１０  光触媒塗布面
１１  蛍光灯（光源）
１２〜１６  反射板（反射部材）
１２ａ〜１６ａ  内面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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