(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と；
基体に形成され表面に凹凸面を備えた金属酸化物からなり、その凹凸面により形成される凹部が基体の表面まで貫通している下地層と；
少なくとも一部が下地層の凹部内に埋設され、かつ密着して形成された酸化チタンの超微粒子を主体とする光触媒膜と；
を具備していることを特徴とする光触媒体。
【請求項２】
下地層は、凹凸面の平均深さが２０〜１５０ｎｍであり；光触媒膜は、酸化チタンの超微粒子の平均粒径が１〜２０ｎｍであるとともに凹凸面の平均深さより小さい；ことを特徴とする請求項１記載の光触媒体。
【請求項３】
下地層は、多孔質であることを特徴とする請求項１または２記載の光触媒体。
【請求項４】
多数の貫通孔を備えた金属酸化物構造体層を表面に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の光触媒体。
【請求項５】
下地層は、チタンＴｉ、ケイ素ＳｉおよびアルミニウムＡｌの少なくとも一種の酸化物からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の光触媒体。
【請求項６】
下地層は、酸化ケイ素および酸化チタンが重量比で４０：６０〜８０：２０の割合で混合して形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の光触媒体。
【請求項７】
発光部をガラスバルブが包囲していて波長４００ｎｍ以下を含む発光を行うランプ本体と；
ガラスバルブを基体としてその少なくとも外面に被着された請求項１ないし６のいずれか一記載の光触媒体と；
を具備していることを特徴とするランプ。
【請求項８】
制光手段を備えた照明器具本体と；
照明器具本体の制光手段の少なくとも一部を基体として形成された請求項１ないし６のいずれか一記載の光触媒体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光触媒体、これを用いたランプおよび照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消臭、防汚およびまたは抗菌を行うために、光触媒膜を用いること知られている。
【０００３】
光触媒膜は、紫外線照射を受けて、その光エネルギーを吸収すると、光触媒膜を構成して光触媒作用を呈する半導体に電子とホールが生成する。電子とホールは、膜表面にある酸素や水と反応して活性酸素や他の活性なラジカルなどを生じ、有機物からなる汚れや臭いの成分を酸化還元して分解する。
【０００４】
光触媒作用のある物質のうち、現在最も有望視されているのは酸化チタンである。酸化チタンは、光触媒作用が顕著であるとともに、安全で工業的に合理的な価格で、しかも必要量を入手できる物質であるからである。
【０００５】
近時、光触媒膜の有用性に注目して、建材、照明器具およびランプなど幅広い物品に光触媒膜を形成しようとする動きが活発である。
【０００６】
光触媒膜の製造方法には種々あるが、いわゆるディップ法と超微粒子分散液コーティング法とが一般的に用いられている。
【０００７】
いわゆるディップ法は、基体に光触媒膜を構成する金属のアルコキシドたとえば光触媒膜が酸化チタンである場合には、チタンのアルコキシドを含む塗布液を塗布し、４００〜５００℃の温度で焼成して光触媒膜を形成する方法である。この製造方法により得られた光触媒膜は、膜強度に優れるために耐久性がある。
【０００８】
超微粒子分散液コーティング法は、酸化チタンなどの光触媒性の超微粒子を水およびイソプロピルアルコールなどからなる溶液中に分散させた水溶性分散液を基体に塗布し、焼成して光触媒膜を得る方法である。この製造方法により得られた光触媒膜は、結晶性が高く、光触媒性に優れている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
いわゆるディップ法により得られた光触媒膜は、高温で長時間焼成しないと、膜表面における結晶性が十分でなく、光触媒性が低いという問題がある。基体がソーダライムガラスなどの軟質ガラスの場合には、ガラスの軟化温度が比較的低いので、所要の高温で焼成できないから、十分な光触媒性を得ることが困難である。
【００１０】
また、上記製造方法により光触媒膜を形成すると、ガラスの屈折率に比べて酸化チタンを主体とする光触媒膜の屈折率が大きいために、両者の屈折率差によって生じる光干渉作用によって、可視光透過率が低下するという問題もある。
【００１１】
そこで、出願人は、ディップ法におけるこれらの問題を解決するために、先に光触媒膜中にシリカなどの金属酸化物を添加して光触媒膜の屈折率を小さくして基体のガラスとほぼ同等にすることを特願平９−１４０３７２号として出願した。この出願の発明により、金属酸化物の添加により光触媒膜の屈折率を低下させて、光透過率の低下を防止するとともに、干渉色が生じないようにすることができた。
【００１２】
一方、超微粒子分散液コーティング法においては、基体との付着性を十分に得にくいとともに、有機質の結着材を用いている場合に、その結着材にクラックが発生しやすい。結着材にクラックが発生すると、白濁などにより透過率低下が発生するといった問題がある。
【００１３】
本発明は、超微粒子分散液コーティング法による光触媒膜形成を改善して、光触媒膜の基体に対する付着性を向上させるとともに、光透過率が良好な光触媒体、これを用いたランプおよび照明器具を提供することを主な目的とする。
【００１４】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明の光触媒体は、基体と；基体に形成され表面に凹凸面を備えた金属酸化物からなり、その凹凸面により形成される凹部が基体の表面まで貫通している下地層と；
少なくとも一部が下地層の凹部内に埋設され、かつ密着して形成された酸化チタンの超微粒子を主体とする光触媒膜と；を具備していることを特徴としている。
【００１５】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１６】
（基体について）
基体は、光触媒膜を担持するもので、専ら光触媒膜担持を目的とする部材はもちろんのこと、元来光触媒の担持を目的としない他の機能のために形成されるもの（以下、「機能材」という。）であることを許容する。
【００１７】
機能材としては、たとえばタイル、窓ガラス、天井パネルなどの建築材や、厨房用および衛生用の器材、家電機器、照明用器材、消臭用または集塵用フィルターなどさまざまな任意所望の部材を基体とすることができる。
【００１８】
基体の材料としては、金属、ガラス、セラミックス（磁器を含む。）、陶器、石材、合成樹脂および木材などであることを許容する。
【００１９】
基体は、光触媒膜を高温で焼成して形成する場合には、その焼成に耐え得る耐熱性を備えている必要がある。
【００２０】
（下地層について）
本発明においては、光触媒膜を直接基体表面に被着しないで、下地層を介して基体に形成する。下地層は、金属酸化物からなり、その表面に凹凸面を備えている。下地層は、金属酸化物から構成されているため、一般的に透明性を備えて、酸化チタンを主成分とする光触媒膜との相性が良好で、また焼成によって基体に強固に結着させることができる。
【００２１】
また、下地層の表面に凹凸面により形成される凹部が基体の表面まで貫通している。
【００２２】
本発明において、下地層に基体の表面まで貫通している凹部を形成する手段は問わない。たとえば、下地層の金属酸化物を形成する金属のアルコキシドのような金属化合物液に固体の有機化合物粒子を添加し、適宜溶剤で希釈した塗布液を調整して、基体に塗布し、焼成することにより、有機化合物粒子が分解した跡に上記の構成を備えた凹部を形成することができる。また、上記金属化合物液に金属酸化物粒子を添加してもよい。
【００２３】
また、凹部の横断面形状は、円形、ハニカム状、楕円形などどのような形状であってもよい。
【００２４】
さらに、凹部の縦断面形状は、円柱形、逆円錐形、湾曲した形状、屈曲した形状などどのような形状であってもよい。
【００２５】
さらに、下地層を構成する金属酸化物の材質を光触媒膜の屈折率より小さな屈折率を有するものを選択することができる。
【００２６】
そうすれば、たとえばソーダライムガラスのように屈折率の小さな基体と屈折率の大きな光触媒膜との中間の屈折率を有する下地層を形成して屈折率の傾斜構造を実現することができる。傾斜構造にすることにより、互いに接触する層間の屈折率の差を小さくして光干渉の発生を抑制することができる。
【００２７】
（光触媒膜について）
光触媒物質は、酸化チタンＴｉＯ２を主成分とする。酸化チタンは、光触媒作用が顕著であるとともに、安全で工業的に合理的な価格で、しかも必要量を入手できるので、光触媒物質として、現在最も有望視されている。
【００２８】
また、酸化チタンには、その結晶構造としてルチル形とアナターゼ形とがある。光触媒作用は、アナターゼ形の方が優れているといわれている。
【００２９】
したがって、本発明においては、アナターゼ形の酸化チタンを用いるのが好適である。しかし、実際的にはアナターゼ形にルチル形が混合して形成される場合も多く、しかも、酸化チタンの超微粒子を用いる場合にはそれでも実用的な光触媒作用を得ることができるから、本発明においては、両者の混合した態様を許容する。さらに、それらの混合比の如何によって有機物の分解性が変化する。
【００３０】
さらに、本発明においては、光触媒膜中に副成分として、酸化チタン以外の光触媒物質が添加されていてもよい。その他の光触媒物質としては、以下のものがある。ＷＯ３、ＬａＲｈＰ３、ＦｅＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＦｅ２Ｏ４、ＳｒＴｉＯ３、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＲｕＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＭｏＳ３、ＬａＲｈＯ３、ＣｄＦｅＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＣｄＯ、ＳｎＯ２などである。これらの物質を１種または複数種を混合して用いることができる。
【００３１】
なお、ＴｉＯ２、ＷＯ３、ＳｒＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｄＳ、ＭｏＳ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＳ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＣｄＯなどは等価電子帯のレドックス・ポテンシャルの絶対値が伝導帯のレドックス・ポテンシャルの絶対値よりも大きいため、酸化力の方が還元力よりも大きく、有機化合物の分解による消臭作用、防汚作用または抗菌作用に優れている。
【００３２】
なお、焼成は、２００℃以上たとえば３００〜６００℃の範囲で行うことができる。
【００３３】
さらにまた、本発明において、酸化チタンは、超微粒子の形で用いる。超微粒子とは、平均粒径が２０ｎｍ以下なるべくは７〜１０ｎｍの極めて細かい微粒子をいい、好ましくは微粒子の形状がなるべく球形に近く、しかも粒径のばらつきが少なくて結晶性の良好な微粒子である。
【００３４】
さらにまた、本発明において、光触媒膜は、そのほぼ全体が下地層の凹部内に埋設され、したがって下地層の凸部が光触媒膜の表面に露出した状態であってもよい。しかし、光触媒膜の主として基体に近い下層の部分が下地層に埋設され、上層の部分は下地層の上に連続した層を形成していてもよい。このような構造は、たとえば下地層の表面に凹凸面を形成し、下地層の上に光触媒膜の分散液を塗布し、乾燥して焼成すれば、容易に形成することができる。
【００３５】
なお、焼成は、２００℃以上たとえば３００〜６００℃の範囲で行うことができる。
【００３６】
さらにまた、酸化チタンの超微粒子を下地層の凹凸面の凹部内に確実に埋設するには、熱による方法と機械的圧力による方法とのいずれか一方または両方を加えることができる。前者の方法の場合は、光触媒膜を上にして約６５０℃で焼成すると、下地層が軟化しだして酸化チタンの超微粒子が自重によって沈下して下地層中に入り込む。後者の方法の場合は、酸化チタンの超微粒子の塗布層の上から機械的圧力を加えて下地層中に押し込む。
【００３７】
さらにまた、光触媒膜中に二酸化ケイ素を微量添加させることができる。二酸化ケイ素は、結着材として作用する。
【００３８】
（本発明の作用について）
本発明の光触媒体は、上記の構成を備えていることにより、以下の作用を奏する。
【００３９】
（１）光触媒作用が良好である。
【００４０】
結晶性が良好な超微粒子により、高い光触媒作用が得られる。
【００４１】
（２）光触媒膜の強度が大きい。
【００４２】
付着性の良好な金属酸化物からなる下地層に基体の表面まで貫通する凹部が形成され、その凹部内に酸化チタンの超微粒子が埋設されているから、光触媒膜の付着性が良好で、光触媒膜は高強度になる。
【００４３】
（３）光触媒膜が高透過率である。
【００４４】
基体の表面から光触媒膜の表面にかけて屈折率が傾斜的に変化するので、ガラスの基体と光触媒膜との間に光の反射が低減され、可視光の透過率が向上し、基体にガラスを用いた場合、生地のガラスより大きな可視光透過率が得られる。
【００４５】
（４）下地層を構成する金属酸化物として、屈折率が光触媒膜のそれより小さい金属酸化物たとえば酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどを用いれば、屈折率が傾斜して、光干渉の発生を防止することができる。このため、光触媒膜の透過率が向上して、透明性の高い光触媒体が得られる。
【００４６】
請求項２の発明の光触媒体は、請求項１記載の光触媒体において、下地層は、凹凸面の平均深さが２０〜１５０ｎｍであり；光触媒膜は、酸化チタンの超微粒子の平均粒径が１〜２０ｎｍであるとともに凹凸面の平均深さより小さい；ことを特徴としている。
【００４７】
本発明は、下地層の凹凸面の平均深さおよび酸化チタンの超微粒子の平均粒径のサイズと、サイズ相互の関係を規定している。
【００４８】
凹凸面の平均深さとは、凹凸の頂部と谷部と間の距離をいう。
【００４９】
そうして、凹凸面の平均深さが酸化チタンの超微粒子の平均粒径より大きいことにより、光触媒膜を構成している酸化チタンの超微粒子の最下層の超微粒子は、下地層の凹凸面内に十分に入り込み、密着するので、光触媒膜は、下地層に強固に付着する。
【００５０】
請求項３の発明の光触媒体は、請求項１または２の光触媒体において、下地層は、多孔質であることを特徴としている。
【００５１】
多孔質とは、気孔率が３０％以上であり、好ましくは７０％以下であることをいう。気孔は、連続性であって、下地層の表面から基体の表面まで連通していてもよいし、下地層の中間まで連続してもよい。なお、気孔率が７０％を超えると、下地層の強度の低下が顕著になるから、なるべく７０％以下にするのが好ましい。
【００５２】
そうして、下地層が多孔質であると、表面も凹凸面になるので、光触媒膜の酸化チタンの超微粒子が凹凸面内に入り込み、密着しやすくなる。
【００５３】
また、下地層が多孔質であると、水を含みやすくなり、濡れ性が良好になるので、光触媒膜の付着性が向上する。
【００５４】
請求項４の発明の光触媒体は、請求項１ないし３のいずれか一記載の光触媒体において、多数の貫通孔を備えた金属酸化物構造体層を表面に備えていることを特徴としている。
【００５５】
金属酸化物構造体層は、光触媒膜の表面に配設され、その貫通孔によって細かい網目のような隙間を形成しながら光触媒膜を覆う。金属酸化物構造体層に多数の貫通孔を形成する手段は問わない。たとえば、請求項３における下地層を形成するのと同様に、金属酸化物を形成する金属のアルコキシドのような化合物液に固体の有機化合物粒子を添加し、適宜溶剤で希釈した塗布液を調整して、基体に塗布し、焼成することにより、有機化合物粒子が分解した跡に上記の構成を備えた凹部を形成することができる。また、上記金属化合物液に金属酸化物粒子を添加してもよい。
【００５６】
また、貫通孔の横断面形状および縦断面形状についても、請求項３におけるのと同様に種々の形状であることを許容する。
【００５７】
さらに、下地層と表面の金属酸化物構造体層下地層とが直接または光触媒膜の超微粒子の間に浸透することにより部分的に接続しているように構成することができる。
【００５８】
さらにまた、貫通孔中に酸化チタンの超微粒子を入り込ませるには、請求項１において述べた方法を加えることによって一層確実に行わせることができる。
【００５９】
そうして、本発明においては、酸化チタンの超微粒子からなる光触媒膜の上に金属酸化物構造体層が超微粒子間に浸透しながら形成されるため、光触媒膜の膜強度が向上する。さらに、金属酸化物構造体層と下地層とが接続していれば、なお一層膜強度が向上する。
【００６０】
また、金属酸化物構造体層には多数の貫通孔が形成されているため、臭い物質、汚れ物質および細菌などの有機物質は上記貫通孔を通過して光触媒膜に接触するから、光触媒作用は阻害されるようなことはない。
【００６１】
さらに、貫通孔の孔隙のサイズを制御することにより、粒子サイズの大きい汚れ物質を通過させないように構成することもできる。
【００６２】
さらにまた、金属酸化物構造体層に多数の貫通孔が形成されているため、等価的な屈折率が小さくなって、反射防止膜として作用する。したがって、基体にガラスを用いた場合、生地のガラスより可視光等価率が最大６〜８％程度向上する。
【００６３】
さらにまた、金属酸化物構造体層が光触媒膜の表面を保護して、傷が付きにくくする。
【００６４】
請求項５の発明の光触媒体は、請求項１ないし４のいずれか一記載の光触媒体において、下地層は、チタンＴｉ、ケイ素ＳｉおよびアルミニウムＡｌの少なくとも一種の酸化物からなることを特徴としている。
【００６５】
本発明において規定する金属酸化物は、いずれも透明性の良好な下地層を形成することができる。
【００６６】
また、ケイ素およびアルミニウムの酸化物は、光触媒膜の屈折率より屈折率が小さいので、基体の屈折率との差を小さくして光干渉を生じにくくする。
【００６７】
請求項７の発明の光触媒体は、請求項１ないし６のいずれか一記載の光触媒体において、下地層は、酸化ケイ素および酸化チタンが重量比で４０：６０〜８０：２０の割合で混合して形成されていることを特徴としている。
【００６８】
酸化ケイ素および酸化チタンを上記の範囲にすることにより、屈折率を所望に調整できるとともに、さらに強固な付着性を得ることができる。
【００６９】
また、酸化チタンの微粒子を酸化ケイ素に混合して焼成すると、酸化ケイ素が結着材として作用させることもでき、基体に対する付着性の良好な下地層を形成することができる。
【００７０】
しかも、酸化チタンの粒子サイズを光触媒膜の酸化チタンの微粒子のそれより大きなたとえば平均粒径３０〜２００ｎｍのものを用いることで、表面に平均深さ２０〜１５０ｎｍの凹凸面を容易に形成することができる。
【００７１】
このような構成の下地層を形成するには、たとえば酸化ケイ素をポリシロキサンなどのケイ素化合物を有機溶剤で希釈した塗布液を調整して基体に塗布し、焼成する。その際、所望の粒径の酸化チタンを塗布液に分散させる。
【００７２】
請求項７の発明のランプは、発光部をガラスバルブが包囲していて波長４００ｎｍ以下を含む発光を行うランプ本体と；ガラスバルブを基体としてその少なくとも外面に被着された請求項１ないし６のいずれか一記載の光触媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００７３】
本発明のランプは、発光原理は問わない。たとえば、白熱電球、放電ランプなどであることを許容する。
【００７４】
白熱電球の場合、色温度が高いハロゲン電球の方が一般照明用電球より波長４００ｎｍ以下の発光割合が高いが、一般照明用の白熱電球であってもよい。
【００７５】
放電ランプの場合、低圧放電ランプおよび高圧放電ランプのいずれでもよい。
【００７６】
低圧放電ランプとしては、たとえば蛍光ランプがある。蛍光ランプに用いる蛍光体を選択して４００ｎｍ以下の発光を適当に増加させることができる。このような蛍光ランプは、比較的可視光の低下が少なくて、しかも光触媒体の活性化作用が一般照明用の蛍光ランプに比較して良好なので、光触媒体活性化用のランプとして好適である。しかし、本発明は一般照明用として従来から多用されている３波長形発光の蛍光体やカルシウムハロリン酸塩蛍光体を用いた蛍光ランプであることを許容するものである。
【００７７】
また、主として４００ｎｍ以下の発光を利用する目的の殺菌ランプやブラックライト、ケミカルランプなどをも許容する。
【００７８】
一方、高圧放電ランプとしては、たとえば水銀ランプ、メタルハライドランプおよび高圧ナトリウムランプなどであるを許容する。
【００７９】
なお、ガラスバルブは、放電媒体を包囲している態様であってもよいし、発光部を内包している発光管をさらに包囲する外管であってもよい。
【００８０】
本発明においては、ランプのガラスバルブを基体として光触媒膜を形成しているので、たとえランプが発生する４００ｎｍ以下の発光量が少なくても光触媒膜を十分に活性化することができる。
【００８１】
また、本発明のランプを用いると、光触媒作用によりガラスバルブに付着するたばこの脂や、ばい煙などの有機質の汚れ物質が分解されるので、ガラスバルブの汚れによる光束低下が少なくなる。このため、長期間にわたって良好な照明を行うことができるとともに、ランプの清掃インターバルを長くすることができる。
【００８２】
さらに、ランプが点灯するのに伴って生じる発熱により、ランプの周囲に熱対流が発生じ、室内の空気が対流する。ランプに接触した空気の消臭、殺菌が行われる。したがって、本発明のランプを用いることにより、室内空気を消臭、殺菌することができる。
【００８３】
請求項８の発明の照明器具は、制光手段を備えた照明器具本体と；照明器具本体の制光手段の少なくとも一部を基体として形成された請求項１ないし６のいずれか一記載の光触媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００８４】
本発明において、照明器具は、屋外用および屋内用のいずれでもよい。
【００８５】
制光手段は、反射体、グローブ、セード、透光性カバーおよびルーバなどの一種類または任意の複数種類の組み合わせで用いられていることを許容する。
【００８６】
また、制光手段の全体に光触媒膜を形成してもよいが、その一部分に形成してもよい。
【００８７】
制光手段は、使用によりばい煙やたばこの脂などの有機物からなる汚れがそこに付着すると、照明器具としての光学性能が低下するが、光触媒膜を形成しておくことにより、汚れが分解されるので、光学性能の低下を抑制することができる。
【００８８】
また、制光手段に接触した空気中の臭い物質を分解したり殺菌することにより、室内の脱臭、殺菌を行うこともできる。
【００８９】
さらに、照明器具をたとえば冷蔵庫、エアコンディショナー、空気清浄装置などに収納できる大きさおよび構造にして、これらの機器に配設することにより、脱臭または殺菌手段とすることもできる。
【００９０】
以上の説明から理解できるように、制光手段に光触媒膜を形成するので、光触媒膜は透明性の良好なものが好適である。
【００９１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００９２】
図１は、本発明の光触媒体の第１の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【００９３】
図２は、同じく概念的要部拡大断面図である。
【００９４】
各図において、１は基体、２は下地層、３は光触媒膜である。
【００９５】
基体１は、ソーダライムガラスから構成されている。
【００９６】
下地層について下地層２は、酸化ケイ素および酸化チタンが重量比で６０：４０の割合の混合して構成されており、透明性で多孔性であるとともに、表面が平均深さ約３０ｎｍの凹凸面２ａに形成された被膜である。
【００９７】
この下地層２は、ポリシロキサンをエタノールに溶解させた溶液に平均粒径約３０ｎｍの酸化チタン粒子を分散させた塗布液を調整して、基体１の表面に塗布し、乾燥させて、約２００℃で焼成して形成したものである。
【００９８】
光触媒膜について光触媒膜２は、平均粒径約７ｎｍの酸化チタンの超微粒子を下地層２の上に結着させて形成されている。この光触媒膜３は、下地層２の表面に形成された凹凸面２ａに入り込み、かつ下地層２に密着している。
【００９９】
図３は、本発明の光触媒体の第１の実施形態における光触媒膜の分光透過率特性を示すグラフである。
【０１００】
図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を、それぞれ示す。
【０１０１】
曲線は、本実施形態による光触媒膜の分光透過率特性を示す。
【０１０２】
図から明かなように、本実施形態によれば、可視光および紫外域において透過率が向上している。
【０１０３】
図４は、本発明の光触媒体の第１の実施形態におけるインクの分解性についての測定結果を示すグラフである。
【０１０４】
図において、横軸は経過時間（分）を、縦軸は分解性を、それぞれ示す。
【０１０５】
曲線は、本実施形態によるインクの分解性を示す。
【０１０６】
図から明かなように、本実施形態によれば、光触媒作用が優れていることが分かる。
【０１０７】
次に、本実施形態の光触媒体における光触媒膜の鉛筆法による硬度テストを行った結果、６〜７Ｈであった。このことは、本発明によれば、十分高い強度の光触媒膜を得られることを示している。
【０１０８】
図５は、本発明の光触媒体の第２の実施形態を示す概念的要部拡大断面図である。
【０１０９】
図６は、同じく概念的要部拡大平面図である。
【０１１０】
各図において、図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１１１】
本実施形態は、下地層２の凹凸面２ａにより形成される凹部２ｂが基体１の表面まで貫通している点で異なる。
【０１１２】
すなわち、下地層２は、以下の手段により製作する。
【０１１３】
ポリシロキサンなどのケイ素化合物に目標の膜厚以上の粒径を備えたエポキシ樹脂粒子を添加した塗布液を調整し、ガラスからなる基体１の表面に塗布する。
【０１１４】
次に、基体１を４００℃以上の温度で焼成する。この工程でエポキシ樹脂粒子は、分解して消失する。
【０１１５】
そうして、得られた下地層２にはエポキシ樹脂が消失してできた空孔が基体の表面まで貫通した凹部２ｂを構成する。この凹部２ｂの横断面形状および縦断面形状は図においては円柱状に描いているが、エポキシ樹脂粒子の形状、添加量などによって様々なものとなり、いずれであっても本発明の作用、効果が得られるので、差し支えない。
【０１１６】
さて、基体１の下地層２を形成したら、次にアナターゼ形の酸化チタンの超微粒子（粒径約１０ｎｍ）を水とイソプロピルアルコールとの溶液に分散した分散液を調整して下地層２の上から塗布する。
【０１１７】
次に、基体１を３００〜６００℃で焼成して酸化チタンが下地層２の凹部２ｂ内に埋設して光触媒膜３を形成する。
【０１１８】
以上のようにして形成された光触媒膜３は、硬度８Ｈないし９Ｈの非常に硬い膜であるとともに、以下に示す高い可視光透過率および優れた光触媒作用を示した。
【０１１９】
図７は、本発明の光触媒体の第２の実施形態における分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフである。
【０１２０】
図において、横軸は、波長（ｎｍ）を、縦軸は透過率（％）を、それぞれ示す。また、曲線Ａは本実施形態の透過率特性を、曲線Ｂは比較例の透過率特性を、それぞれ示す。なお、比較例は、ガラスの基体のみである。
【０１２１】
図から明らかなように、本実施形態においては、特に可視光域において比較例のガラスの基体より６〜８％高い透過率が得られる。
【０１２２】
図８は、本発明の光触媒体の第２の実施形態におけるインクの分解性についての測定結果を比較例のそれとともに示すグラフである。
【０１２３】
図において、横軸は経過時間（分）を、縦軸は分解性を、それぞれ示す。また、曲線Ｃは本実施形態のインクの分解特性を、曲線Ｄは比較例のインクの分解特性を、それぞれ示す。なお、比較例は、従来の酸化チタン超微粒子を用いた光触媒体である。
【０１２４】
図から明かなように、本実施形態の光触媒体は従来の酸化チタン超微粒子を用いた光触媒体と殆ど変わらない光触媒作用を備えていることが理解できる。
【０１２５】
次に、図４および図５に示す構造の光触媒体と同様な構成でありながら、異なる手段によって製作する第３の実施形態について次に説明する。
【０１２６】
すなわち、ポリシロキサンをエタノールに溶解させた溶液に粒径５０ｎｍ前後の酸化チタンを重量比で５０：５０の割合で混合した塗布液を調整して、基体１に塗布する。
【０１２７】
次に、基体１を８０〜３００℃で焼成すると、膜厚が約１００ｎｍの下地層２が形成される。
【０１２８】
下地層２の表面には、深さ２０以上の凹凸面２ａが形成され、かなりの割合で基体１の表面に達する凹部すなわち基体１の表面まで貫通する凹部２ｂが形成される。
【０１２９】
さらに、アナターゼ形を主体とする約１０ｎｍの粒径の酸化チタン超微粒子を水およびイソプロピルアルコールの混合液に分散させた塗布液を下地層２のうえから塗布し、３００〜６００℃で焼成して光触媒膜３を形成する。
【０１３０】
そうして、下地層２の基体の表面まで貫通した凹部２ｂ内に光触媒膜が進入した光触媒体を得ることができる。
【０１３１】
図９は、本発明の光触媒体の第３の実施形態を示す概念的要部拡大断面図である。
【０１３２】
図において、図５と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１３３】
本実施形態は、光触媒膜３が下地層２の凹部２ｂ内だけでなく、凹部２ｂの上において連続した膜状部３ａを形成している点で異なる。
【０１３４】
図１０は、本発明の光触媒体の第４の実施形態を示す概念的要部拡大断面図である。
【０１３５】
図１１は、同じく概念的要部拡大平面図である。
【０１３６】
各図において、図５と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【０１３７】
本実施形態は、光触媒膜３の上にさらに金属酸化物構造体層４を形成している点で異なる。
【０１３８】
すなわち、金属酸化物構造体層４は、下地層２と同様に貫通した凹部４ａを備えており、光触媒膜３は凹部４ａを介して外気に接触することができる。
【０１３９】
また、金属酸化物構造体層４は、光触媒膜３を形成した後、下地層２と同様な手段によって形成することができる。
【０１４０】
そうして、光触媒膜３は、下地層２および金属酸化物構造体層４によってサンドイッチされるので、付着強度が向上する。この際に、下地層２と金属酸化物構造体層４とが部分的に接着すれば、より一層付着強度が向上する。
【０１４１】
図１２は、本発明の光触媒体の第４の実施形態におけるインクの分解特性についての測定結果を比較例のそれとともに示すグラフである。
【０１４２】
図において、横軸は経過時間（分）を、縦軸は分解性を、それぞれ示す。また、曲線Ｅは本実施形態を、曲線Ｆは従来の光触媒体を、それぞれ示す。なお、比較例は、酸化チタン超微粒子の光触媒膜を備えた従来の光触媒体である。
【０１４３】
図から明かなように、本実施形態は光触媒作用が従来とほぼ同様である。
【０１４４】
図１３は、本発明のランプの一実施形態における蛍光ランプを示す要部断面正面図である。
【０１４５】
図において、１１はガラスバルブ、１２は光触媒膜、１３は蛍光体層、１４はフィラメント電極、１５は口金である。
【０１４６】
ガラスバルブ１１は、光触媒膜１２に対して基体として機能するとともに、内部に蛍光ランプとしての機能部分を気密に収納する。すなわち、ガラスバルブ１１の内部に放電媒体としての水銀およびアルゴンを主体とする希ガスを数ｔｏｒｒ封入し、内面に蛍光体層１３を担持し、さらに両端に一対のフィラメント電極１４を封装している。
【０１４７】
口金１５は、アルミニウム製のキャップ状の口金本体１５ａおよび口金本体１５ａに絶縁して取り付けられた一対の口金ピン１５ｂから構成され、ガラスバルブ１１の両端部に接着されている。フィラメント電極１４の両端はそれぞれ口金ピン１５ｂに接続されている。
【０１４８】
そうして、本実施形態の蛍光ランプを用いて照明すると、光触媒膜１２の光触媒作用により、蛍光ランプの表面に付着した有機の汚れ物質が分解され、接触した空気中の臭い物質が分解されて周囲の消臭が行われる。
【０１４９】
図１４は、本発明の照明器具の一実施形態におけるトンネル用照明器具を示す斜視図である。
【０１５０】
図において、２１は照明器具本体、２２は前面枠、２３は透光性ガラスカバー、２４はランプソケット、２５は高圧放電ランプ、２６は反射板である。
【０１５１】
照明器具本体２１は、ステンレス板を前面に開口部を備えた箱状に成形してなり、背面に取付金具２１ａを備えている。
【０１５２】
前面枠２２は、ステンレス板を成形してなり、中央に投光開口２２ａ、一側にヒンジ２２ｂ、他側にラッチ（図示しない。）を備えている。そして、ヒンジ２ａにより、照明器具本体２１の前面側の一側部に開閉自在に枢着され、ラッチにより閉止位置に固定されるように構成されている。
【０１５３】
透光性ガラスカバー２３は、前面枠２２にシリコーンゴム製のパッキング２ａを介して防水的に装着されている。この透光性ガラスカバー２３は、可視光を透過するとともに、波長４００ｎｍ以下の紫外領域の少なくとも一部に比較的高い透過率特性を有している。また、透光性ガラスカバー２３の前面には図１に示す光触媒膜が形成されている。
【０１５４】
ランプソケット２４は、照明器具本体２１内に配設されている。
【０１５５】
高圧放電ランプ２５は、３４０〜４００ｎｍの波長範囲内において、可視光の光束１０００ｌｍ当たり０．０５Ｗ以上の強度の紫外線を放射する。
【０１５６】
反射板２６は、照明器具本体２１内に配設されて、上記高圧放電ランプ２５から放射された光が反射板２６で反射されて所要の配光特性を示すように構成され、かつ配置されている。
【０１５７】
照明器具本体２１の反射板２６の背面側には、安定器、端子台などが配設されている。
【０１５８】
そうして、本実施形態の照明器具は、取付金具２１ａを介してトンネル内に設置されて使用に供され、トンネル内を照明する。
【０１５９】
また、照明と同時に高圧放電ランプ２５から放射される主として３４０〜４００ｎｍの波長範囲内の紫外線も可視光と一緒に透光性ガラスカバー２３を通過して光触媒膜に入射するから、光触媒膜は紫外線により活性化され、付着するばい煙などの有機物の汚れを分解してセルフクリーニングを行う。
【０１６０】
【発明の効果】
請求項１ないし６の各発明によれば、表面が凹凸面により形成される凹部が基体の表面まで貫通している金属酸化物からなる下地層を基体に形成して、酸化チタンの超微粒子を主体とする光触媒膜の少なくとも一部が下地層の凹部に埋設され、かつ密着して形成されていることにより、光触媒膜の強度が高いとともに、屈折率が膜厚方向に良好に傾斜分布するので、光触媒膜を形成しない生地のガラス基体より高い可視光透過率を備えた光触媒体を提供することができる。
【０１６１】
請求項２の発明によれば、加えて下地層の凹凸面の平均深さが２０〜１５０ｎｍであるとともに、光触媒膜を構成する酸化チタンの超微粒子の平均粒径が１〜２０ｎｍで、かつ下地層の凹凸面の平均深さより小さくしたことにより、光触媒膜が下地層の凹凸面に入り込みやすく、かつ密着しやすい光触媒体を提供することができる。
【０１６２】
請求項３の発明によれば、基体に金属酸化物からなる多孔質の下地層を形成し、下地層の上に酸化チタンの超微粒子を主体とする光触媒膜を形成したことにより、下地層の気孔の中に光触媒膜が進入するとともに、濡れ性が良好で光触媒膜の付着性が良好な光触媒体を提供することができる。
【０１６３】
請求項４の発明によれば、加えて多数の貫通孔を備えた金属酸化物構造体層を光触媒膜の上に形成したことにより、金属酸化物構造体層が光触媒膜に進入して一層膜強度が向上した光触媒体を提供することができる。
【０１６４】
請求項５の発明によれば、加えて下地層をチタン、ケイ素およびアルミニウムの酸化物の少なくとも一種から形成したことにより、透過率が高くて、干渉色が生じにくい光触媒体を提供することができる。
【０１６５】
請求項６の発明によれば、加えて下地層が酸化ケイ素および酸化チタンが重量比で４０：６０〜８０：２０の割合で混合して形成されていることにより、酸化ケイ素が結着材として作用して基体に対する付着性の良好な光触媒体を提供することができる。
【０１６６】
請求項７の発明によれば、請求項１ないし６の効果を有するランプを提供することができる。
【０１６７】
請求項８の発明によれば、請求項１ないし６の効果を有する照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光触媒体の第１の実施形態における光触媒膜の断面を拡大して示す電子顕微鏡写真
【図２】  同じく概念的要部拡大断面図
【図３】  本発明の光触媒体の第１の実施形態における光触媒膜の分光透過率特性を示すグラフ
【図４】  本発明の光触媒体の第１の実施形態におけるインクの分解性についての測定結果を示すグラフ
【図５】  本発明の光触媒体の第２の実施形態を示す概念的要部拡大断面図
【図６】  同じく概念的要部拡大平面図
【図７】  本発明の光触媒体の第２の実施形態における分光透過率特性を比較例のそれとともに示すグラフ
【図８】  本発明の光触媒体の第２の実施形態におけるインクの分解性についての測定結果を比較例のそれとともに示すグラフ
【図９】  本発明の光触媒体の第３の実施形態を示す概念的要部拡大断面図
【図１０】  本発明の光触媒体の第４の実施形態を示す概念的要部拡大断面図
【図１１】  同じく概念的要部拡大平面図
【図１２】  本発明の光触媒体の第４の実施形態におけるインクの分解性についての測定結果を比較例のそれとともに示すグラフ
【図１３】  本発明のランプの一実施形態における蛍光ランプを示す要部断面正面図
【図１４】  本発明の照明器具の一実施形態におけるトンネル用照明器具を示す斜視図
【符号の説明】
１…基体
２…下地層
２ａ…凹凸面
３…光触媒膜
【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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