(57)【要約】【課題】空気の脱臭性能を確保しながら、小型化と薄型化を図ることができる光触媒脱臭装置を提供する。【解決手段】光触媒脱臭装置１は、一方の面に複数のＬＥＤ光源２０が搭載され、通風孔１３が形成されたＬＥＤ実装基板１１と、ＬＥＤ実装基板２０に平行に配置され、光触媒微粒子５３を担持したガラス繊維織物４１を有する光触媒シート３１とを有し、ＬＥＤ実装基板１１の通風孔１３から入る空気が光触媒シート３１を通過するように構成され、このＬＥＤ実装基板１１と光触媒シート３１の間には、ＬＥＤ光源２０の光９０を拡散する光拡散板２１が配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に複数のＬＥＤ光源が搭載され、通風孔が形成されたＬＥＤ実装基板と、前記ＬＥＤ実装基板に平行に配置され、光触媒微粒子を担持したガラス繊維織物を有する光触媒シートとを有し、前記ＬＥＤ実装基板の前記通風孔から入る空気が前記光触媒シートを通過するように構成された光触媒脱臭装置であって、
前記ＬＥＤ実装基板と前記光触媒シートとの間に、前記ＬＥＤ光源の光を拡散する光拡散板が配置されていることを特徴とする光触媒脱臭装置。
【請求項２】
前記光拡散板は光拡散板用の通風孔を有し、前記光拡散板用の通風孔は、前記ＬＥＤ光源の光が照射される前記光拡散板の領域を外した位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光触媒脱臭装置。
【請求項３】
前記光触媒シートは光触媒シート用の通風孔を有し、前記光触媒シート用の通風孔は、前記ＬＥＤ光源の拡散された光が照射される前記光触媒シートの領域を外した位置に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光触媒脱臭装置。
【請求項４】
２枚の前記ＬＥＤ実装基板が平行に配置され、前記光触媒シートが各前記ＬＥＤ実装基板にそれぞれ平行に配置され、各前記ＬＥＤ実装基板と前記光触媒シートの間には、前記光拡散板が配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光触媒脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を利用して空気中の臭気成分や有機ガス分子を分解することにより、脱臭を行う光触媒脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、居住空間や車内などの所謂、準閉鎖空間における空気の清浄化改善の要望が高まっており、食物から発生したり、あるいはタバコ副流煙として発生するアンモニアや、建材などから発生するＶＯＣ（揮発性有機物質、例えば、アセトアルデヒド）などを除去する脱臭装置が特に望まれている。
【０００３】
従来、この種の脱臭装置は、臭気成分を吸収する吸着材料とこの臭気成分を分解する光触媒材料とを多孔質セラミックス表面層や無機基板に練り込み、もしくは担持したものをハニカム状に形成し、このハニカム孔に通風しながら光源から励起光を照射することにより、空気の浄化を行っている(特許文献１を参照)。
【０００４】
特許文献１に記載の脱臭装置では、臭気ガスの吸着機能を有する活性炭の上に光触媒微粒子が形成されたものをハニカム状に加工した光触媒ユニットに対して、光触媒励起源である例えば蛍光管ランプなどのランプからの放射光を照射して、光触媒微粒子を活性化するとともに、臭気を含む空気を通風させることにより、臭気ガスの分解を行っている。
【０００５】
また、光触媒励起源としては、蛍光管ランプなどのランプの使用に代えて、ＬＥＤ（発光ダイオード素子）を複数個使用している光触媒脱臭装置が、特許文献２に提案されている。ＬＥＤを使用する光触媒脱臭装置は、臭気ガスの吸着機能を長寿命化することが可能である(特許文献２を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５７４８４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載の脱臭装置は、吸着剤としての活性炭上に光触媒の微粒子が担持されているハニカム構造となっているため、光触媒の触媒性能、すなわち脱臭性能が低い。ハニカム構造となっているために、光触媒ユニットの正面に配置された光触媒励起源のランプから照射される光がハニカム構造の壁に遮られてしまい、ハニカム孔の内部における光照射強度が低く、従って光触媒活性の低い領域の発生が不可避となり、脱臭性能の低下を招く。活性炭は、それ自体光を伝播しないので、励起光を照射した場合、活性炭と接触している光触媒の微粒子の部分が光触媒の微粒子自体の影となってしまい、光触媒微粒子の表面積を増加させ光触媒能を向上させようにも、その効果が半減されてしまう。ハニカム構造の壁に遮られて発生する影の領域を減らすために、複数の励起光源を設けることも可能であるが、複数の励起光源を設けると、これらの複数の励起光源が空気が流れる時の流路抵抗となってしまい、圧力損失が増大する。ハニカム構造の壁の厚みを小さくすると、形状安定性の低下や光触媒担持量の低下が発生し、脱臭性能が低下する。光触媒励起源である蛍光管ランプは寿命が短い。
【０００８】
また、上述した特許文献２に記載の光触媒脱臭装置では、光触媒励起源であるＬＥＤの大きさは、数百から１０００ｎｍ程度であって、通常、脱臭気の大きさと比較して小さい。このため、ＬＥＤを複数個設けたとしても、各ＬＥＤは近似的に点光源として作用し、各ＬＥＤは、放射光を光触媒微粒子を担持した光触媒シートに照射している。
【０００９】
一方、光触媒脱臭装置の小型化と軽薄化が要求されているために、ＬＥＤの発光面と光触媒微粒子を担持した光触媒シートとの間の距離は、小さくなる傾向がある。このため、光触媒シートにおいては、極端に明るい部分（光触媒微粒子が励起されている部分）の領域に比べて、極端に暗い部分（光触媒微粒子が励起されない部分）の領域が増大する。この結果、光触媒脱臭装置の小型化と薄型化を図ろうとすると、光触媒脱臭装置による空気中の臭気成分や有機ガス分子を分解する脱臭性能の低下が余儀なくされていた。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、空気の脱臭性能を確保しながら、小型化と薄型化を図ることができる光触媒脱臭装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、請求項１に記載の光触媒脱臭装置は、一方の面に複数のＬＥＤ光源が搭載され、通風孔が形成されたＬＥＤ実装基板と、前記ＬＥＤ実装基板に平行に配置され、光触媒微粒子を担持したガラス繊維織物を有する光触媒シートとを有し、前記ＬＥＤ実装基板の前記通風孔から入る空気が前記光触媒シートを通過するように構成された光触媒脱臭装置であって、前記ＬＥＤ実装基板と前記光触媒シートの間には、前記ＬＥＤ光源の光を拡散する光拡散板が配置されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項１に記載の光触媒脱臭装置では、ＬＥＤ光源の光は、光拡散板により拡散して光触媒シートに照射することができる。このため、光触媒脱臭装置の小型化と薄型化が要請されることによりＬＥＤ実装基板と光触媒シートの間隔を小さくしても、拡散した光は光触媒シートの広い領域を照射して広い領域の光触媒シートの光触媒微粒子を活性化することができる。このため、空気の脱臭性能を確保しながら、光触媒脱臭装置の小型化と薄型化を図ることができる
請求項２に記載の光触媒脱臭装置では、前記光拡散板は光拡散板用の通風孔を有し、前記光拡散板用の通風孔は、前記ＬＥＤ光源の光が照射される前記光拡散板の領域を外した位置に形成されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項２に記載の光触媒脱臭装置では、脱臭しようとする空気は、ＬＥＤ実装基板の通風孔と光拡散板用の通風孔を通じて光触媒シート側にスムーズに通すことができる。光拡散板用の通風孔は、ＬＥＤ光源の光が照射される光拡散板の領域を外した位置に形成されているので、光拡散板は、ＬＥＤ光源の光を拡散する機能を低下させること無く光を拡散して光触媒シート側に照射することができる。
【００１４】
請求項３に記載の光触媒脱臭装置では、前記光触媒シートは光触媒シート用の通風孔を有し、前記光触媒シート用の通風孔は、前記ＬＥＤ光源の拡散された光が照射される前記光触媒シートの領域を外した位置に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の光触媒脱臭装置では、脱臭しようとする空気は、ＬＥＤ実装基板の通風孔と光拡散板用の通風孔と光触媒シート用の通風孔を通じてスムーズに通すことができる。光触媒シート用の通風孔は、ＬＥＤ光源の拡散された光が照射される光触媒シートの領域を外した位置に形成されているので、光触媒シートは、空気を脱臭する機能を低下させること無く脱臭することができる。
【００１６】
請求項４に記載の光触媒脱臭装置では、２枚の前記ＬＥＤ実装基板が平行に配置され、前記光触媒シートが各前記ＬＥＤ実装基板にそれぞれ平行に配置され、各前記ＬＥＤ実装基板と前記光触媒シートの間には、前記光拡散板が配置されていることを要旨とする。
【００１７】
請求項４に記載の光触媒脱臭装置では、２枚のＬＥＤ実装基板と２枚の光触媒シートを用いることで、空気はさらに効率よく脱臭することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、空気の脱臭性能を確保しながら、小型化と薄型化を図ることができる光触媒脱臭装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光触媒脱臭装置の第１実施形態を備える冷蔵庫の例を示す断面図である。
【図２】図１に示す光触媒脱臭装置の好ましい構造例を示す一部破断した状態を示す斜視図である。
【図３】図２に示す光触媒脱臭装置における筐体と第１ＬＥＤ実装基板と第２ＬＥＤ実装基板と第１光拡散板と第２光拡散板と第１光触媒シートと第２光触媒シートを示す図である。
【図４】第１光触媒シートと第２光触媒シートにおける脱臭性能と、第１光触媒シートと第２光触媒シートに当たる光の強さとの関係を示す図である。
【図５】第１ＬＥＤ実装基板と第２ＬＥＤ実装基板と第１光拡散板と第２光拡散板と第１光触媒シートと第２光触媒シートの構造例を示す斜視図である。
【図６】従来の光触媒脱臭装置を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置におけるアセトアルデヒドの分解特性と、従来の光触媒脱臭装置におけるアセトアルデヒドの分解特性とを比較して示す図である。
【図８】本発明の光触媒脱臭装置の第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する)を説明する。
【００２１】
(第１実施形態)
図１は、本発明の光触媒脱臭装置の第１実施形態を備える冷蔵庫の例を示す断面図である。
【００２２】
図１に示す光触媒脱臭装置１は、冷蔵庫１００の庫内の脱臭を行うために冷蔵庫１００の庫内に配置されている。光触媒脱臭装置１は、冷蔵庫１００の庫内の冷気通路１０３に配置されている。冷蔵庫１００の庫内では、冷却ファン１０１が、矢印１０２と矢印１０４で示す冷気（空気）を低風速の風速、例えば０．２ｍ/秒から３ｍ/秒の風速により庫内に循環させて冷気通路１０３に通す。これにより、光触媒脱臭装置１は、このような低風速下においても空気の流れを阻害せずに、光触媒脱臭装置１の光触媒微粒子により庫内の空気を脱臭することができる。
【００２３】
図２は、図１に示す光触媒脱臭装置１の好ましい構造例を示す一部破断した状態を示す斜視図である。
【００２４】
図２に示すように、光触媒脱臭装置１は、筐体２と、第１ＬＥＤ実装基板１１と、第２ＬＥＤ実装基板１２と、第１光拡散板２１と、第２光拡散板２２と、第１光触媒シート３１と、そして第２光触媒シート３２を有している。図２では、筐体２の上部の第１側面部２Aの一部を欠き取ることにより、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２と第１光拡散板２１と第２光拡散板２２と第１光触媒シート３１とそして第２光触媒シート３２を示している。
【００２５】
図３は、図２に示す光触媒脱臭装置１における筐体２と第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２と第１光拡散板２１と第２光拡散板２２と第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２を示す図である。図３でも、筐体２の上部の第１側面部２Aの一部を欠き取ることにより、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２と第１光拡散板２１と第２光拡散板２２と第１光触媒シート３１とそして第２光触媒シート３２を示している。
【００２６】
まず、図２を参照して、筐体２について説明する。図２に示すように、筐体２は、第１面部２A、第２面部２B、第３面部２Ｃ、そして第４面部２Ｄにより構成されている箱体であり、脱臭しようとする空気の流入側の第１開口部２Ｆと、脱臭後の空気の流出側の第２開口部２Ｇを有している。
【００２７】
筐体２の材料としては、紫外線に対する高い耐候性と臭気ガスによる変色が少ない観点から、アクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル樹脂）でも良いし、アクリル樹脂であっても特に発臭を抑えて重合度を１０，０００から１５，０００程度に高めた材料でも良い。
【００２８】
また、筐体２の材質としては、比較的コストが安価で成型性の良好な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）でも良いし、強度向上のためにAＢＳ樹脂にガラス繊維を混練させてコンパウンドとした強化AＢＳ樹脂でも良い。上述した材料は、金型を用いて所定の形状の筐体２になるように成型される。
【００２９】
図２と図３に示すように、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２と第１光拡散板２１と第２光拡散板２２と第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２は、好ましくはそれぞれ筐体２の第２面部２Bと第４面部２Ｄに形成されているはめ込み用の溝部分２Ｍに沿って挿入されている。これにより、図２と図３に示すように、筐体２は、矢印１０２で示す冷気が流れる方向（空気の流入方向）から矢印１０４で示す冷気が流れる方向（空気の流出方向）に沿って、第１ＬＥＤ実装基板１１、第１光拡散板２１、第１光触媒シート３１、第２光触媒シート３２、第２光拡散板２２、そして第２ＬＥＤ実装基板１２の順番に互いに、予め定めた間隔をおいて互いに平行に保持した状態で、筐体２内に収納されている。
【００３０】
次に、図２と図３を参照して、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２Ｂについて説明する。
【００３１】
図２と図３に示す第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２は、同様の構造を有しており、複数個の通風孔１３を有している。複数個の通風孔１３は、光触媒脱臭装置１の設置場所の環境に合わせて適切な分布密度で分布するように、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２にそれぞれ設けられている。第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２は、例えばガラスエポキシ基板を使用しており、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２上には、負電極パターンと正電極パターンが形成されている。第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２には、光触媒励起光源としてのＬＥＤ光源２０がそれぞれ例えば２個搭載されている。図３に示すように、２個のＬＥＤ光源２０は、光拡散板２１に対面する第１ＬＥＤ実装基板１１の搭載面１１Ｄに搭載されている。同様にして、２個のＬＥＤ光源２０は、光拡散板２２に対面する第２ＬＥＤ実装基板１２の搭載面１２Ｄに搭載されている。ＬＥＤ光源２０は、ＬＥＤチップともいう。
【００３２】
例えば、搭載されている各ＬＥＤ光源２０は、波長λ＝３７５ｎｍ、光量Ｐｏ＝５．８ｍＷ（順方向電流３０ｍＡ）のＬＥＤダイと、波長λ＝４０５ｎｍ、光量Ｐｏ＝６．２ｍＷ（順方向電流３０ｍＡ）のＬＥＤダイの２種類のＬＥＤダイを使用し、これらのＬＥＤダイを、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２上にマウンターで配置した後、低融点リフロー炉で２４０℃、１０秒で第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２に融着させている。
【００３３】
そして、融着後の第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２上でのＬＥＤダイの負電極パターンおよび正電極パターンからなる電極への結線は、ワイヤーボンダー機を使用して、ＬＥＤ光源２０のアノード側とカソード側の２本を３０μｍの金線で行っている。上述したように結線後の第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２は、ＬＥＤ光源２０のＰ−Ｎジャンクション保護のため、シリコン樹脂でＬＥＤ光源２０を構成するＬＥＤダイヘポッディングを行うことで実装されている。
【００３４】
ＬＥＤダイの搭載個数は、４個としたが、この数量よりも多くても良い。第１ＬＥＤ実装基板１１の各ＬＥＤ光源２０から放射された光は、第１光拡散板２１により拡散された後に第１光触媒シート３１の対向する面に照射するようになっている。同様にして、第２ＬＥＤ実装基板１２の各ＬＥＤ光源２０から放射された光は、第２光拡散板２２により拡散された後に第２光触媒シート３２の対向する面に照射するようになっている。ＬＥＤ光源２０は、面光源を構成するものであり、第１ＬＥＤ実装基板１１のＬＥＤ光源２０の面光源は、第１光拡散板２１と第１光触媒シート３１に対して平行になっている。第２ＬＥＤ実装基板１２のＬＥＤ光源２０の面光源は、第２光拡散板２２と第２光触媒シート３２に対して平行になっている。
【００３５】
次に、図２と図３を参照して、第１光拡散板２１と第２光拡散板２２について説明する。第１光拡散板２１と第２光拡散板２２は同じ構造を有しており、耐候性の高いアクリル樹脂をベース素材にして、屈折率差の大きなガラス微粒子を分散して、高い全光線透過率と光拡散率を実現した拡散板を使用している。第１光拡散板２１は、第１ＬＥＤ実装基板１１と第１光拡散板２１との間において、第１ＬＥＤ実装基板１１と第１光拡散板２１に対してそれぞれ間隔をおいて平行に配置されている。同様にして、第２光拡散板２２は、第２ＬＥＤ実装基板１２と第２光拡散板２２との間において、第２ＬＥＤ実装基板１２と第２光拡散板２２に対してそれぞれ間隔をおいて平行に配置されている。
【００３６】
次に、図４と図５を参照して、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２について説明する。
【００３７】
図４は、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２における脱臭性能と、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２に当たる光の強さとの関係を示している。図５は、すでに説明した第１ＬＥＤ実装基板１１（第２ＬＥＤ実装基板１２）と第１光拡散板２１（第２光拡散板２２）と第１光触媒シート３１（第２光触媒シート３２）の構造例を示している。
【００３８】
図４に示すように、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２は同じ構造を有している。図４に示すように、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２では、光の強さが増加するとアセトアルデヒドの脱臭性能は増加するが、光の強さがある一定値Ｖ（１．０〜１．２ｍＷ／ｃｍ２）以上になると、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２の脱臭性能は飽和する。このため、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２に当たる光の強度をある一定値Ｖ以上増やしても、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２の脱臭性能は、それ以上増加しない。すなわち、光触媒微粒子は、ある一定値Ｖ以上の光の強さで飽和するので、光触媒微粒子による脱臭性能も飽和してしまう。
【００３９】
図５に示すように、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２は、ともに以下に説明するガラス繊維織物からなる３層構造に構成されている。この３層構造は、後述するように、光触媒粒子を担持した１枚の第１のガラス繊維織物４１と、光触媒粒子を担持していない２枚の第２のガラス繊維織物４３とで構成されている。２枚の第２のガラス繊維織物４３が、１枚の第１のガラス繊維織物４１を挟むようにして両側に設けられている。ここでは、総称して織物と記載するが、織物に代えて編み物、不織布等であっても良いのは言うまでもない。
【００４０】
本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１では、図３を参照すると、例えば上述した２枚の第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２の内の、図３において矢印１０２で示す空気の流入側に配設される第１光触媒シート３１の第１のガラス繊維織物４１が担持する光触媒微粒子５３（図５参照）は、酸化チタン（ＴｉＯ２）光触微媒粒子である。これに対して、図３において、矢印１０４で示す空気の流出側に配設される第２光触媒シート３２の第１のガラス繊維織物４１が担持する光触媒微粒子５３（図５参照）は、酸化タングステン（ＷＯ３）光触媒微粒子である。
【００４１】
光触媒脱臭装置１が、基質ガスがアンモニアのような弱アルカリ性ガスとアセトアルデヒドのような中性ガス並びにＮＯＸのような酸性ガスから構成される混合ガスを分解する場合には、上述したように光触媒微粒子５３として酸化チタン（アナタースを主相）光触媒微粒子を第１のガラス繊維織物４１に担持した第１光触媒シート３１を矢印１０２で示す空気の流入側に配設することによって、まず弱アルカリ成分となるアンモニアが酸化チタン（ＴｉＯ２）によって吸着・分解される。そして、十分にアンモニア濃度が低下した状況下で、光触媒微粒子５３として酸化タングステン（ＷＯ３）を主成分とした酸化タングステン光触媒微粒子を第１のガラス繊維織物４１に担持した第２光触媒シート３２を矢印１０４で示す空気の流出側に配設することによって、残留中性ガスを除去することができる。酸性ガスの場合は、どちらの光触媒微粒子５３の触媒活性を損なうものではなく除去される。
【００４２】
図５に示す第１のガラス繊維織物４１を構成するガラス繊維の間には、多数の光触媒微粒子５３がガラス繊維の間に挟まれて担持されている。
【００４３】
光触媒脱臭装置１では、第１のガラス繊維織物２１に担持されている光触媒微粒子５３の材料は、アナタース型構造の酸化チタン８０体積％とルチル型構造の酸化チタン２０体積％からなる酸化チタンで構成され、約５０ｍ２／ｇの表面積を有し、結晶子径が２０ｎｍ（粉体の凝集前の粒子径）のものと、窒素をドーピングし可視光域（紫色、λ＝４００〜４５０ｎｍ）で触媒活性が知られている可視光型光触媒材料（平均粒度は約４０ｍｍ）の２つの材料を用いている。
【００４４】
なお、励起光源波長は、前者の酸化チタンの場合には、ＬＥＤ波長を３７５ｎｍに対応させ、また後者の可視光型光触媒材料には、ＬＥＤ波長を対応させている。
【００４５】
光触媒微粒子５３の担持は、純水に蟻酸を加えて、ＰＨ（水素イオン濃度）を２〜７に調整した水溶液に前記光触媒材料を加えたエマルジョン溶液に、ガラス繊維を１０分間、浸漬することにより行っている。
【００４６】
上記プロセスで得られた光触媒微粒子５３を坦持した第１のガラス繊維織物４１は、上述した状態では安定性に欠けるので、耐光性の高い樹脂からなる２枚の取付フレーム４５で端部を次の述べるようにして押えて、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２を構成している。すなわち、図５に示すように、この第１のガラス繊維織物４１を挟むようにして２枚の第２のガラス繊維織物４３が第１のガラス繊維織物４１の両側に配設され、この三層構造は、２枚の取付フレーム４５により保持されている。２枚の取付フレーム４５は、例えば一方の取付フレーム４５の周辺部などに突起部があり、他方の取付フレーム４５の周辺部などに凹部があって、この突起部を凹部に嵌合させることにより、３層構造を一体的に固定する嵌め合い構造などで構成されても良い。
【００４７】
図５に示すように、第１のガラス繊維織物４１は、例えば透明なガラス繊維を束ねた横糸群と縦糸群から構成されるガラス繊維織物（ガラスクロスともいう）で構成されている。第１のガラス繊維織物４１には、複数の通気孔５１が形成される。多数の光触媒微粒子５３は、ガラス繊維織物を構成するガラス繊維の間に挟まれて担持されている。光触媒微粒子５３は、第１光触媒シート３１の第１のガラス繊維織物４１の全面と第２光触媒シート３２の第１のガラス繊維織物４１の全面において、均一に担持されている。第１のガラス繊維織物４１の光触媒微粒子５３は非常に微細なものであるが、図５では、誇張して図示されている。
【００４８】
図５に示すように、２枚の第２のガラス繊維織物４３も、同様に、例えば透明なガラス繊維を束ねた横糸群と縦糸群から構成されるガラス繊維織物で構成されている。２枚の第２のガラス繊維織物４３には、複数の通気孔５１が同様に形成されているが、光触媒微粒子５３は担持されていない。
【００４９】
第１のガラス繊維織物４１のガラス繊維織物の各通気孔５１の形成位置は、ガラス繊維織物４３の各通気孔５１の形成位置は、一致している。取付フレーム４５は、長方形の開口部４９，４９を有しており、これらの通気孔５１は開口部４９内に入っている。これにより、空気は各通気孔５１と開口部４９を通じてスムーズに通すことができる。
【００５０】
すでに説明したように、図５に示すように、第１ＬＥＤ実装基板１１と第２ＬＥＤ実装基板１２は、複数個の例えば円形状の通風孔１３を有している。図５に示すように、第１光拡散板２１と第２光拡散板２２は、空気を通すための例えば長方形状の通気孔６０を有している。この通気孔６０が形成されている第１光拡散板２１と第２光拡散板２２の位置は、ＬＥＤ光源２０の光９０が第１光拡散板２１と第２光拡散板２２に対して照射される光照射領域Ｌを外れている。第１光拡散板２１と第２光拡散板２２では、通気孔６０の位置は、ＬＥＤ光源２０の光９０が第１光拡散板２１と第２光拡散板２２に対して照らす光照射領域Ｌに対して、好ましくはちょうど対角線側に設定されている。これにより、これにより、脱臭しようとする空気は、ＬＥＤ実装基板の通風孔と光拡散板用の通風孔を通じて光触媒シート側にスムーズに通すことができる。光拡散板用の通風孔は、ＬＥＤ光源の光が照射される光拡散板の領域を外した位置に形成されているので、光拡散板は、ＬＥＤ光源の光を拡散する機能を低下させること無く光を拡散することができる。
【００５１】
しかも、図５に示す１枚の第１のガラス繊維織物４１の複数の通気孔５１と２枚の第２のガラス繊維織物４３の複数の通気孔５１が形成されている領域は、ともにＬＥＤ光源２０の光９０が第１光拡散板２１と第２光拡散板２２に対して拡散して照射される光照射領域ＬＬを外れている。第１のガラス繊維織物４１の複数の通気孔５１と第２のガラス繊維織物４３の複数の通気孔５１は、ガラス繊維織物において、空気がスムーズに流れるようにして空気の通過に抵抗が生じるのを防いでいる。
【００５２】
これにより、ＬＥＤ光源２０の光Ｌは、第１光拡散板２１と第２光拡散板２２に対して通気孔６０を避けて、確実に照射でき、第１光拡散板２１と第２光拡散板２２により拡散された光は、複数の通気孔５１を避けて第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２に対して、領域の拡大された光照射領域ＬＬを得ることができる。脱臭しようとする空気は、ＬＥＤ実装基板の通風孔と光拡散板用の通風孔と光触媒シート用の通風孔を通じてスムーズに通すことができる。光触媒シート用の通風孔は、ＬＥＤ光源の拡散された光が照射される光触媒シートの領域を外した位置に形成されているので、光触媒シートは、空気を脱臭する機能を低下させること無く脱臭することができる。
【００５３】
図３において矢印１０２で示すように、脱臭をしようとする空気が、光触媒脱臭装置１の第１ＬＥＤ実装基板１１の通気孔１３を通ると、図５に示す通気孔１３を通った空気は、図５に示す第１光拡散板２１の通気孔６０を通って、第１光触媒シート３１の通気孔５１を通る。さらに、空気は図３に示す第２光触媒シート３２の通気孔５１（図５を参照）を通り、第２光触媒シート３２の通気孔５１を通って、第２ＬＥＤ実装基板１２の通気孔１３を通ることで空気の脱臭を行って、図３に矢印１０４で示すように脱臭後の空気の流出ができる。
【００５４】
このように、空気は通気孔１３，６０，５１を通ることにより、光触媒脱臭装置１における空気の流れを円滑にして、光触媒脱臭装置１による空気の脱臭を行うことができる。空気は、光触媒脱臭装置１を通過すればよいが、好ましくは空気が通る際に圧力損失を減らすことができるように、各通気孔１３，６０，５１を設けている。
【００５５】
図６は、従来の光触媒脱臭装置１００１を示している。従来の光触媒脱臭装置１００１では、ＬＥＤ実装基板１０１１と光触媒シート１０３１の間には、光拡散板は配置されておらず、ＬＥＤ光源１０２０が発生する光の光照射領域１０４０は、光触媒シート１０３１に対して直接形成される。図５に示す本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１の光照射領域ＬＬの面積と、図６に示す従来の光照射領域１０４０の面積とを比較すると、従来の光照射領域１０４０の面積は小さい。
【００５６】
すでに述べたように、光触媒脱臭装置の小型化と薄型化の要求により、ＬＥＤ実装基板１０１１と光触媒シート１０３１の間隔が小さくなると、ＬＥＤ光源１０２０と光触媒シート１０３１との間の距離が小さい。このため、強い光が光触媒シート１０３１の小さい光照射領域１０４０内の光触媒微粒子だけに当たってしまうので、小さい光照射領域１０４０内の光触媒微粒子の脱臭性能が飽和してしまうが、そのほかの領域の光触媒微粒子は光が当たらないことになって脱臭性能が上がらない。
【００５７】
これに対して、図５に示す本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１では、第１光拡散板２１と第２光拡散板２２により拡大された光照射領域ＬＬが、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２にそれぞれ得られるので、従来では光が当たっていない光触媒シートの部分にも広く照射されることになる。このため、強くはない光ではあるが、この光は、図６に示す光照射領域１０４０に比べて、第１光触媒シート３１と第２光触媒シート３２のより広い光照射領域ＬＬの光触媒微粒子に当たって光照射領域ＬＬの光触媒微粒子が活性化される。このため、図５に示す本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１の脱臭能力は、図６に示す従来の触媒脱臭装置１００１の脱臭能力に比べて、向上する。
【００５８】
このように、本発明の光触媒脱臭装置の第１実施形態では、ＬＥＤ光源２０から放射される光９０は、光拡散板２１（２２）により屈折、散乱され、近似的に点光源から面光源に変換される。光拡散板２１（２２）を通過した光は、面発光源として、光触媒微粒子を担持した光触媒シート３１（３２）を遍く照らすことにより、照射光を受光できる光触媒微粒子の割合が劇的に増加する。これに対して、従来のように光拡散板を挿入しない場合には、活性化していない（所謂、光が当たっていない）光触媒微粒子が大部分である。
【００５９】
図５に示す本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１の脱臭能力が、図６に示す従来の触媒脱臭装置１００１の脱臭能力に比べて、向上することを示す具体的な例を、図７を参照して説明する。
【００６０】
図７は、本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１のアセトアルデヒドの分解特性と、従来の光触媒脱臭装置１００１におけるアセトアルデヒドの分解特性とを比較して示している。図７のグラフでは、横軸に照射時間（分）を示し、縦軸にアセトアルデヒド濃度（％）を示している。
【００６１】
本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１におけるアセトアルデヒドの分解特性は黒塗りの円形で示し、従来の光触媒脱臭装置１００１におけるアセトアルデヒドの分解特性は、黒塗りの三角形で示している。本発明の第１実施形態の光触媒脱臭装置１における空気中のアセトアルデヒド濃度は、従来の光触媒脱臭装置１００１における空気中のアセトアルデヒド濃度に比べて、大幅に低下していることが分かる。脱臭性能の評価は、アセトアルデヒド１０ｐｐｍの基質ガスを用いて行っている。
【００６２】
（第２実施形態）
図８は、本発明の光触媒脱臭装置の好ましい第２実施形態を示している。
【００６３】
図８に示す光触媒脱臭装置１Ａは、１枚のＬＥＤ実装基板１１と、１枚の光拡散板２１と、１枚の光触媒シート３１と、そして基板７０が、筐体８２により平行に固定されており、この基板７０にも図示しない通風孔が形成されている。これにより、図８に示す光触媒脱臭装置１Ａは、さらなる小型化と薄型化が図れる。このように、図８に示す光触媒脱臭装置１Ａは、図３に示す光触媒脱臭装置１に比べて、構成要素が減っている点が異なり、その他の構成は同じであり、同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
本発明の実施形態の光触媒脱臭装置では、光拡散板が、ＬＥＤ実装基板と光触媒シートの間に配置されているので、光触媒脱臭装置の小型化と薄型化が要求に基づいて、ＬＥＤ実装基板と光触媒シートとの間隔が小さく設定されても、光拡散板がＬＥＤ光源からの光を拡散できる。このため、光触媒シートに照射される光照射領域は、従来に比べて大きく確保できるので、実用的に十分な脱臭性能が確保できる。これにより、ＬＥＤ光源からの光は、光散乱板により散乱して、図４に例示するように、例えば光の強さがある一定の値Ｖを超えない程度に光触媒シートに対して照射することができる。このため、光触媒シートでは、より広い領域の光触媒微粒子を活性化することができるので、空気の脱臭性能を上げることができる。
【００６５】
光触媒微粒子は、すでに述べたようにある一定以上の光強度で飽和する。この飽和を避けるために、光拡散板により拡散した光は光触媒シート上に照射する領域を広げて、飽和するような明るい部分を減らして薄く広く万遍に光を照らす。このようにすることで、光触媒微粒子が飽和しないようにして、光活性化している光触媒微粒子の面積を増やすことができる。したがって、本発明の実施形態の光触媒脱臭装置の脱臭性能を上げることができる。
【００６６】
本発明の実施形態の光触媒脱臭装置は、一方の面に複数のＬＥＤ光源が搭載され、通風孔が形成されたＬＥＤ実装基板と、ＬＥＤ実装基板に平行に配置され、光触媒微粒子を担持したガラス繊維織物を有する光触媒シートとを有し、ＬＥＤ実装基板の通風孔から入る空気が光触媒シートを通過するように構成された光触媒脱臭装置である。この光触媒脱臭装置のＬＥＤ実装基板と光触媒シートの間には、ＬＥＤ光源の光を拡散する光拡散板が配置されている。
【００６７】
これにより、ＬＥＤ光源の光は、光拡散板により拡散して光触媒シートに照射することができる。このため、光触媒脱臭装置の小型化と薄型化が要請されることによりＬＥＤ実装基板と光触媒シートの間隔を小さくしても、拡散した光は光触媒シートの広い領域を照射して広い領域の光触媒シートの光触媒微粒子を活性化することができる。このため、空気の脱臭性能を確保しながら、光触媒脱臭装置の小型化と薄型化を図ることができる。
【００６８】
本発明の実施形態の光触媒脱臭装置では、光拡散板は光拡散板用の通風孔を有し、光拡散板用の通風孔は、ＬＥＤ光源の光が照射される光拡散板の領域を外した位置に形成されている。これにより、脱臭しようとする空気は、ＬＥＤ実装基板の通風孔と光拡散板用の通風孔を通じて光触媒シート側にスムーズに通すことができる。光拡散板用の通風孔は、ＬＥＤ光源の光が照射される光拡散板の領域を外した位置に形成されているので、光拡散板は、ＬＥＤ光源の光を拡散する機能を低下させること無く光を拡散することができる。
【００６９】
本発明の実施形態の光触媒脱臭装置では、光触媒シートは光触媒シート用の通風孔を有し、光触媒シート用の通風孔は、ＬＥＤ光源の拡散された光が照射される光触媒シートの領域を外した位置に形成されている。これにより、脱臭しようとする空気は、ＬＥＤ実装基板の通風孔と光拡散板用の通風孔と光触媒シート用の通風孔を通じてスムーズに通すことができる。光触媒シート用の通風孔は、ＬＥＤ光源の拡散された光が照射される光触媒シートの領域を外した位置に形成されているので、光触媒シートは、空気を脱臭する機能を低下させること無く脱臭することができる。
【００７０】
本発明の実施形態の光触媒脱臭装置では、２枚のＬＥＤ実装基板が平行に配置され、光触媒シートが各ＬＥＤ実装基板にそれぞれ平行に配置され、各ＬＥＤ実装基板と光触媒シートの間には、光拡散板が配置されている。これにより、２枚のＬＥＤ実装基板と２枚の光触媒シートを用いることで、空気はさらに効率よく脱臭することができる。
【００７１】
本発明の光触媒脱臭装置の実施形態では、空気（風）を送るための送風手段は特に記載されていないが、特に特殊な送風手段を必要とするものではない。
【００７２】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、各実施形態は一例であり、特許請求の範囲に記載される発明の範囲は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更できるものである。
【００７３】
例えば、上述した本発明の各実施形態では、各ＬＥＤ実装基板に搭載されるＬＥＤ光源を構成するＬＥＤ光源は、２個ずつであるが、これに限らず各ＬＥＤ実装基板には、必要に応じて３個以上のＬＥＤ光源により構成するようにしても良い。筐体において光触媒シートを配置する枚数は、１枚あるいは２枚に限らず、必要に応じて３枚以上であっても良い。
【００７４】
図５に示すＬＥＤ実装基板用の通風孔１３と、光拡散板用の通風孔６０と、そして光触媒シート用の通風孔５１の各形状と個数および形成位置は、図示例に限らない。図１に示す例では、光触媒脱臭装置１は、冷蔵庫１００の庫内の脱臭を行うために冷蔵庫１００の庫内に配置されているが、これに限らず本発明の実施形態の光触媒脱臭装置は、冷蔵庫以外の脱臭対象物に対して配置することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１      光触媒脱臭装置
１Ａ    光触媒脱臭装置
２      筐体
１１    第１ＬＥＤ実装基板
１２    第２ＬＥＤ実装基板
１３    ＬＥＤ実装基板用の通風孔
２０    ＬＥＤ光源
２１    第１光拡散板
２２    第２光拡散板
３１    第１光触媒シート
３２    第２光触媒シート
５１    光触媒シート用の通風孔
５３    光触媒微粒子
６０    光拡散板用の通風孔
９０    ＬＥＤ光源の光
Ｌ      光照射領域
ＬＬ    光照射領域
【図１】
2013252175.tif 000003
【図２】
2013252175.tif 000004
【図３】
2013252175.tif 000005
【図４】
2013252175.tif 000006
【図５】
2013252175.tif 000007
【図６】
2013252175.tif 000008
【図７】
2013252175.tif 000009
【図８】
2013252175.tif 000010