(57)【要約】【課題】全体的な光触媒の活性効率を向上させた光触媒装置を適切に実現する。【解決手段】互いに向かい合う第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２と、第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２と略直交して立体を形成させる第３の面Ｓ３と、第１の面Ｓ１又は第２の面Ｓ２のうちの少なくとも一方の面Ｓ１に設けられた複数の突起部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄと、を有し、第３の面Ｓ３に光が入射される基盤部材４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄと、少なくとも一方の面Ｓ１側に設けられ、第３の面Ｓ３に入射された光が複数の突起部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄにより回折されて照射される光触媒層４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄと、をそれぞれ備え、第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２と略直交する方向に一列に配置される複数の光触媒ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを備えた光触媒装置２００ａを構成させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに向かい合う第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面と略直交して立体を形成させる第３の面と、前記第１の面又は前記第２の面のうちの少なくとも一方の面に設けられた複数の突起部と、を有し、前記第３の面に光が入射される基盤部材と、
少なくとも前記一方の面側に設けられ、前記第３の面に入射された前記光が前記複数の突起部により回折されて照射される光触媒層と、
をそれぞれ備え、前記第１の面及び前記第２の面と略直交する方向に一列に配置される複数の光触媒ユニットを備えたことを特徴とする光触媒装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光触媒装置において、前記略直交する方向に一列に配置された複数の前記光触媒ユニットのうち隣り合う２つの前記光触媒ユニットは、一方の前記光触媒ユニットの前記第１の面と他方の前記光触媒ユニットの前記第２の面とが互いに向かい合うべく配置されることを特徴とする光触媒装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光触媒装置において、前記複数の突起部は、前記第１の面及び前記第２の面の双方に備わっていることを特徴とする光触媒装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光触媒装置において、前記光をシート光に変形させて出射させる光学系を備えることを特徴とする光触媒装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光触媒装置において、
前記光学系は、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記光を出射する光源と、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記光源より出射した前記光を拡大させる第１のレンズと、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記第１のレンズによって拡大された前記光を前記シート光に変形させる第２のレンズと、
を備えることを特徴とする光触媒装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光触媒装置において、
前記光学系は、
前記複数の光触媒ユニットに共用化され、前記光を出射する光源と、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記光源より出射した光を拡大させる第１のレンズと、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記第１のレンズによって拡大された前記光を前記シート光に変形させる第２のレンズと、
を備えることを特徴とする光触媒装置。
【請求項７】
請求項４に記載の光触媒装置において、
前記光学系は、
前記複数の光触媒ユニットに共用化され、前記光を出射する光源と、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記光源より出射した前記光を拡大させる第１のレンズと、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記第１のレンズによって拡大された前記光を前記シート光に変形させる第２のレンズと、
前記複数の光触媒ユニットに共用化され、前記光源から出射した前記光を、前記複数の光触媒ユニットがそれぞれ備える前記第１のレンズに入射させる第３のレンズと、
を備えることを特徴とする光触媒装置。
【請求項８】
請求項４に記載の光触媒装置において、
前記光学系は、
前記複数の光触媒ユニットに共用化され、前記光を出射する光源と、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記光源より出射した前記光を拡大させる第１のレンズと、
前記複数の光触媒ユニット毎に配設され、前記第１のレンズによって拡大された前記光を前記シート光に変形させる第２のレンズと、
前記複数の光触媒ユニットに共用化され、前記光源より出射した前記光の光路を切り替えて前記複数の光触媒ユニットがそれぞれ備える前記第１のレンズに入射させる光スイッチと、
を備えることを特徴とする光触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
居住空間や作業空間における消臭（生活悪臭の低減、新建材からのＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）ガス分解等）、抗菌（大腸菌、黄色ブドウ球菌、ＭＲＳＡ(Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus)等に対する抗菌性）、防汚（手垢、指紋、煙草のヤニ汚れ等の低減）を目的として、光触媒物質により構成される光触媒装置が用いられている。尚、光触媒装置とは、バンドギャップ以上のエネルギーを有した光を照射してスーパーオキシドアニオンラジカル（Ｏ２−）やヒドロキシルラジカル（ＯＨ−）といった活性酸素を誘起させるものである。この活性酸素によって、居住空間や作業空間に漂う悪臭や汚れ等の原因となる有機物が水（Ｈ２Ｏ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）に分解され、前述した消臭、抗菌、防汚の目的を達成することができる。
【０００３】
光触媒物質としては、酸化チタン等の酸化物半導体が一般的に用いられるが、この酸化物半導体は紫外線領域（波長２００ｎｍ〜波長３６０ｎｍ）の光いわゆる紫外線が照射されたときに光触媒機能を発揮させる紫外光応答型光触媒物質である。このため、光触媒装置に向けて活性酸素を誘起させるべく紫外線を照射させる光源としては、主にＵＶ(Ultraviolet)ランプが用いられている。
【０００４】
例えば、低温雰囲気でも効果的に光触媒作用を得ることができる蛍光ランプ、光触媒装置、照明装置および物品が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。  
一方、ＵＶランプ等の紫外線を放射させるための光源の中には、可視光領域（例えば波長３８０ｎｍ〜波長７７０ｎｍ）の光を放射するものが多い。そのような光源を利用する場合、エネルギー利用効率の観点から、可視光領域の光の有効利用が望まれている。そこで、図１０に示す光触媒装置５００のように、紫外線のみならず、自然光（太陽光）や安価な光源（一般の蛍光灯や白熱灯）から放射される可視光を照射させても光触媒機能を発揮することが可能な可視光応答型光触媒物質を用いた光触媒装置が開発されている。
【特許文献１】特開平９−１２９１８４号公報（第１−２頁、第１−１３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の光触媒装置は、紫外線や可視光の照射を待って、紫外線や可視光が照射された部分のみに光触媒機能を発揮させる受動的な使われ方をするものである。従って、光触媒装置が備える可視光応答型光触媒物質全てにわたって均一に紫外線や可視光が照射されず、光触媒装置全体の活性効率が低いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決するための主たる本発明の光触媒装置は、互いに向かい合う第１の面及び第２の面と、前記第１の面及び前記第２の面と略直交して立体を形成させる第３の面と、前記第１の面又は前記第２の面のうちの少なくとも一方の面に設けられた複数の突起部と、を有し、前記第３の面に光が入射される基盤部材と、少なくとも前記一方の面側に設けられ、前記第３の面に入射された前記光が前記複数の突起部により回折されて照射される光触媒層と、をそれぞれ備え、前記第１の面及び前記第２の面と略直交する方向に一列に配置される複数の光触媒ユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、全体的な光触媒の活性効率を向上させた光触媒装置を適切に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［実施例１］
＝＝＝光触媒ユニットの構成＝＝＝
本発明に係る光触媒ユニット１００の構成を説明する。光触媒ユニット１００は、可視光の自然な入射を待って光触媒機能を発揮させる受動的な使われ方をするものではなく、光触媒層４２に対して積極的に可視光を当てて能動的に光触媒機能を発揮させる使われ方をするものである。具体的には、光源１０により照射した可視光領域の光により光触媒層４２に活性酸素を誘起させる。この活性酸素によって、居住空間や作業空間に気流にのって漂う有機物が水（Ｈ２Ｏ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）に分解され、消臭、抗菌、防汚の目的を実現することができる。このような光触媒ユニット１００は、空気清浄機、加湿器、エアコン等に搭載する部材として好適である。
【０００９】
光触媒ユニット１００の構成は、図１Ａに示す平面図や図１Ｂに示す側面図に示されているように、光源１０と、シート光ＳＬを生成するためのシリンドリカルレンズ２０、３０と、光触媒層４２が例えば積層等されて設けられている基盤部材４０と、を備えて構成される。以下では、図２、図３を適宜参照しつつ、図１をもとに光触媒ユニット１００の構成を逐次説明していく。尚、図２は後述のエンボス構造の基盤部材４０の製造工程を示す図であり、図３は後述のシート光ＳＬを生成する光学系について説明する図である。また、図１Ａ、図１Ｂに示すＸ−Ｙ−Ｚ座標軸は、下面Ｓ２から上面Ｓ１へ向かう下面Ｓ２の法線方向をＺ軸の正方向とし、側面Ｓ３から側面Ｓ５へ向かう側面Ｓ３の法線方向をＸ軸の正方向とし、側面Ｓ４から側面Ｓ６へ向かう側面Ｓ４の法線方向をＹ軸の正方向としている。図３に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標軸についても同様である。
【００１０】
＝＝＝光触媒層＝＝＝
光触媒ユニット１００の一部を構成する光触媒層４２について説明する。  
光触媒層４２は、可視光領域（例えば波長３８０ｎｍ以上波長７８０ｎｍ未満、基準波長４００ｎｍを超え７７０ｎｍ以下）において高い光触媒活性を持つ可視光応答型光触媒物質によって構成される。尚、可視光応答型光触媒物質とは、アナターゼ型、ルチル型、又はそれらの混晶である酸化チタン（ＴｉＯ２）を主成分とした紫外線応答型光触媒物質に対して、その結晶の酸素原子（Ｏ）の一部を窒素原子（Ｎ）で置換したもの、その結晶の格子間に窒素原子をドーピングしたもの、その結晶の多結晶集合体の粒界に窒素原子を配したもの、のうち少なくとも１種類以上のもので構成される。
【００１１】
可視光応答型光触媒物質のベース材料となる紫外線応答型光触媒物資は、前述した酸化チタンの他に、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５）等の各種酸化物や、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等の硫化物、若しくはリン化ガリウム（ＧａＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）等のうち少なくとも１種類以上の成分で構成してもよい。さらに、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の貴金属や、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）等の遷移金属、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ルテチウム（Ｌｕ）等の希土類元素のうち少なくとも１種類を組み合わせもよい。これによって、光触媒活性がより向上することが知られている。
【００１２】
本実施形態では、前述したとおり光触媒活性が高い酸化チタンを主成分として、紫外線応答型光触媒物質などの可視光応答型光触媒物質が構成されるものとする。尚、酸化チタンは水に溶けない性質があるので、可視光応答型光触媒物質をアルコール等に混合させて熱処理することで、基盤部材４０に光触媒層４２として形成させる。光触媒層４２は、例えば単層とされてもよく、また、複数の層を有する例えば積層とされてもよい。
【００１３】
＝＝＝エンボス構造（凹凸構造）＝＝＝
基盤部材４０は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、互いに向かい合って平行な上面Ｓ１（第１の面）及び下面Ｓ２（第２の面）と、上面Ｓ１及び下面Ｓ２と略直交しており上面Ｓ１及び下面Ｓ２の周囲を取り囲む複数（４つ）の側面Ｓ３〜Ｓ６（第３の面）と、を有しており、例えば立体である直方体をした略板状本体を備えている。尚、基盤部材４０の素材としては、本実施形態では透明なガラス素材を採用するが、その他にアクリル素材等の光を透過する素材であればよい。
【００１４】
基盤部材４０の上面Ｓ１の方には面全体にわたって配設された複数の突起部４４を有する例えばエンボス構造（凸凹構造）を備えている。尚、この場合、基盤部材４０の厚さ方向（Ｚ軸方向）の強度を鑑みて、基盤部材４０の下面Ｓ２の方を堅い板状の素材で固定することで、厚さ方向の強度を高くするのが好ましい。突起部４４は、例えば略円柱状をした突出部４４として形成されている。このように、基盤部材４０の上面Ｓ１に設けた複数の突起部４４を有する例えばエンボス構造によって、複数の突起部４４による凸凹の分だけ、光触媒層４２を形成させる基盤部材４０の表面積が拡大され、単位面積当たりの光触媒活性を向上させることができる。勿論、基盤部材４０の上面Ｓ１の方ではなく下面Ｓ２の方に複数の突起部４４を設けて光触媒層４２を形成させても、上記と同様の効果が得られる。
【００１５】
例えばエンボス構造は、高精度な微細加工が可能な所謂電鋳技術によって実現できる。図２は、その電鋳技術による例えばエンボス構造の製造工程を説明する図である。同図に示すように、まず、エンボス構造などの凹凸構造をした基盤部材４０の原型モデル１４２を製作し、更に原型モデル１４２をもとに電鋳母型となる入槽モデル１４４を製作する。そして、入槽モデル１４４の表面に導電部材１４６を塗布させる等の前処理を施した上で、電解質溶液が入った電鋳槽１５０に入れて電鋳処理を施す。尚、電鋳処理とは、目的の金属（今回の場合はガラス素材）のイオンを含んだ電解質溶液に電流を流して当該目的の金属を入槽モデル１４４の表面に析出させる処理のことである。この電鋳処理を実行した結果、入槽モデル１４４に型組されて基盤部材４０が形成される。そして、入槽モデル１４４から基盤部材４０を乖離することで、例えばエンボス構造の基盤部材４０が得られる。
【００１６】
＝＝＝光源＝＝＝
光触媒ユニット１００に対して積極的にＵＶランプ光を照射させる方式の場合、効率の悪さから、無駄なエネルギーが失われる。そこで、本実施形態では、この欠点を補完する目的として、従来のＵＶランプと対比して、低コスト、長寿命且つエネルギー変換効率の高いレーザ光（LASER：light amplification by stimulated emission of radiation）および／またはＬＥＤ光（LED：light emitting diode）の光源１０を、光触媒ユニット１００に照射させる光源として採用している。エネルギー変換効率の観点から言えば、次世代光ディスクの「ＨＤ  ＤＶＤ」（登録商標）規格や「Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ」（登録商標）規格で採用された青紫色レーザ光（例えば波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下、基準波長４０５ｎｍ）を出射する青紫色半導体レーザ素子が好ましい。又は、エネルギー変換効率とコスト面とのバランスを考慮して、「ＤＶＤ」（登録商標）規格で用いられる赤色レーザ光（波長６３０ｎｍ〜波長６８５ｎｍ）を出射する赤色半導体レーザ素子や、「ＣＤ」（「Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ」（登録商標）の略称）規格で用いられる赤外線レーザ光（波長７６５ｎｍ〜波長８３０ｎｍ）を出射する赤外半導体レーザ素子を用いても良い。また、例えば波長３８０ｎｍ〜波長８３０ｎｍの帯域のいずれかの領域波長を出射するＬＥＤ発光素子や、基準波長４００ｎｍを超え７７０ｎｍ以下の帯域のいずれかの領域波長を出射するＬＥＤ発光素子であってもよい。
【００１７】
＝＝＝シート光＝＝＝
光源１０から出射させる光は、基盤部材４０の複数（４つ）の側面Ｓ３〜Ｓ６のうちいずれか一つに対して入射される。本実施形態の場合では、基盤部材４０の側面Ｓ３を光の入射面としており、光源１０から出射した光をシート光ＳＬ（帯状光束）に変形（整形）した上で、基盤部材４０の側面Ｓ３に入射させる必要がある。そこで、図１Ａ、図１Ｂ、図３に示すように、複数（２つ）のシリンドリカルレンズ２０、３０（第１のレンズ、第２のレンズ）を組み合わせて、光をシート光ＳＬに変形させるための光学系が、光源１０と基盤部材４０との間に設けられている。尚、図３では、シート光の生成を説明する都合上、光源１０と、２つのシリンドリカルレンズ２０、３０と、基盤部材４０との間に空間が存在する場合を示しているが、実際には光触媒装置のコンパクト化や光の有効利用のために、図１Ａ、図１Ｂに示すように、光源１０と２つのシリンドリカルレンズ２０、３０と基盤部材４０とは、それぞれ接着材で固定されているか若しくは補助的な部品を用いて一体化されている。
【００１８】
詳述すると、シリンドリカルレンズ２０、３０は、例えば円柱を円柱軸の方向に真っ二つに割った形をした一方向のみに曲率を持つレンズである。本実施形態の場合、図３に示すように、シリンドリカルレンズ２０の断面（平面）の方に光源１０からの光を入射させる。この配置によって、シリンドリカルレンズ２０は、光源１０から出射した光を拡大させる機能を持つ。一方、シリンドリカルレンズ３０は、自身の曲面がシリンドリカルレンズ２０の曲面と向かい合うように配置する。この配置によって、シリンドリカルレンズ３０は、シリンドリカルレンズ２０により拡大されたレーザ光をシート光ＳＬに変形させる機能を持つ。尚、シリンドリカルレンズ２０、３０両者の焦点距離とそれぞれの配置を変えることによって、シート光ＳＬの幅Ｈや厚さＴを基盤部材４０の側面Ｓ３に応じた任意の長さに調整することができる。
【００１９】
以上のように、本実施形態によれば、シート光ＳＬを採用したことによって、簡易な光学系と最小限の焦点距離を実現し、光触媒ユニット１００のコンパクト化を図ることができる。尚、シート光ＳＬを生成するための光学系としては、上記のとおりシリンドリカルレンズ２０、３０を用いる手法の他に、例えば、ポリゴンミラーやガルバノミラーを用いて、光を当該ミラーで振って空間をスキャニングし、擬似的にシート光ＳＬを生成する手法を採用してもよい。
【００２０】
＝＝＝フレネル回折＝＝＝
シート光ＳＬを基盤部材４０の側面Ｓ３に入射させると、シート光ＳＬは光触媒ユニット１００の側面Ｓ３から側面Ｓ５（Ｘ軸の正方向）に向かって進行する。このシート光ＳＬの進行過程で、上面Ｓ１に設けられた例えばエンボス構造の各突起部４４の下面Ｓ２側とされる根元部近傍を光ＳＬが通過すると、フレネル回折が誘発される。例えば、側面Ｓ３から側面Ｓ５に向かって進行するシート光ＳＬは、複数の突起部４４により例えば基盤部材４０の下面Ｓ２側から上面Ｓ１側に向けて回折する。この結果、例えば複数の突起部４４による回折光（面状光束）が、複数の突起部４４を覆う光触媒層４２に照射され、光触媒層４２に活性酸素が誘起される。例えば、基盤部材４０は、光触媒層４２に向けて上面Ｓ１からの面状光束を照射させる面発光体として機能する。
【００２１】
また、光触媒ユニット１００の側面Ｓ３から側面Ｓ５（Ｘ軸の正方向）に向けて進行するシート光ＳＬの進行過程において、上面Ｓ１に設けられた例えばエンボス構造の各突起部４４の根元部近傍を光ＳＬが通過すると、例えばフレネル回折が誘発される。例えば、側面Ｓ３から側面Ｓ５に向かって進行するシート光ＳＬは、複数の突起部４４の根元部により上面Ｓ１側の方向（略Ｚ軸の正方向）に回折する。この結果、例えば複数の突起部４４による回折光が、複数の突起部４４を覆う光触媒層４２に照射され、光触媒層４２に活性酸素が誘起される。
【００２２】
以上のように、例えばエンボス構造などの凹凸構造に起因したフレネル回折を利用することで、光触媒層４２への光の照射に際して特別な光学系を設ける必要がなく、光触媒ユニット１００のコンパクト化を実現することができる。
【００２３】
＝＝＝光触媒装置の全体構成＝＝＝
光触媒ユニット１００を用いた光触媒装置の例としては、例えば、空気清浄機、加湿器、エアコン等が対象となるが、以下の説明では空気清浄機を採りあげる。尚、空気清浄機とは、吸気口を通過した空気に含まれる悪臭や汚れ等の原因となる有機物を水（Ｈ２Ｏ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）に分解し、その結果として浄化された空気を排気口へ排出する機能を有した装置である。
【００２４】
図４は、空気清浄機とした場合の光触媒装置２００ａの内部構造を示した図である。同図４に示すように、光触媒装置２００ａは、吸気口と排気口とを有する箱状の筐体６と、筐体６の吸気口に取り付ける吸気フィルタ２と、筐体６の排気口に取り付ける排気ファン４と、筐体６の吸気口から排気口に至る空気経路上に設けた複数（４つ）の光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄと、によって主に構成されている。尚、図１に示した例では、４つの光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄを有する場合であるが、筐体６の内部の収容スペースに応じた光触媒ユニット１００の個数であればよい。
【００２５】
尚、同図に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標軸は、紙面右方向をＸ軸の正方向、紙面裏から紙面表に向かう方向をＹ軸の正方向、紙面上方向をＺ軸の正方向と定義している。尚、Ｘ軸の正方向は基盤部材４０の側面Ｓ４から側面Ｓ６へ向かう側面Ｓ４の法線方向でもあり、Ｙ軸の正方向は側面Ｓ３から側面Ｓ５へ向かう側面Ｓ３の法線方向でもあり、Ｚ軸の正方向は基盤部材４０の下面Ｓ２から上面Ｓ１へ向かう下面Ｓ２の法線方向でもある。図５〜図９に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標軸についても同様である。
【００２６】
筐体６は、Ｚ軸の正方向側にある上面に吸気口が配設されており、その吸気口から吸気フィルタ２を介して筐体６の内部（Ｚ軸の負方向）に向けて空気が吸気される。尚、吸気フィルタ２は、吸気口から筐体６の内部に吸気された空気に含まれる比較的大きな塵や埃を除去するものである。また、筐体６は、Ｚ軸の負方向側にある下面に排気口が配設されており、その排気口から排気ファン４によって浄化された空気を排気させる。尚、排気ファン４は、吸気フィルタ２や、さらには光触媒装置２００ａによって浄化された空気を排気口から排気させるために回転駆動するファンである。
【００２７】
筐体６の内部では、光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄは、吸気口側に設けた光透過性の仕切り板５０ａと排気口側に設けた光透過性の仕切り板５０ｅの間の空間内に、上面Ｓ１及び下面Ｓ２と略直交する方向（Ｚ軸方向）に、一列に配置されている。尚、基盤部材４０ａ〜４０ｄそれぞれの側面Ｓ４、Ｓ６は筐体６のＹ軸側の側面にそれぞれ固着されることで、筐体６内部での光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄの上記配置が維持されている。このような配置によって、光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄそれぞれの面発光を互いに利用することができ、光触媒装置２００ａ全体としての光の有効利用を図ることができる。また、この配置によって、光触媒装置２００ａのコンパクト化を実現しつつ、光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄそれぞれに対して吸気された空気を満遍なく行き渡らせることができる。
【００２８】
また、４つの光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄのうち隣り合う２つの光触媒ユニット１００として例えば光触媒ユニット１００ａ、１００ｂは、一方の光触媒ユニット１００ｂの上面Ｓ１と他方の光触媒ユニット１００ａの下面Ｓ２とが互いに向かい合うべく配置されること、例えば、光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄ全ての上面Ｓ１及び下面Ｓ２が平行となる配置が好ましい。尚、光触媒ユニット１００ｂ、１００ｃの配置と、光触媒ユニット１００ｃ、１００ｄの配置についても同様である。
【００２９】
この配置によって、例えば、光触媒ユニット１００ｂの上面Ｓ１からの面発光が光触媒ユニット１００ａの下面Ｓ２に向けて照射される。例えば、光触媒ユニット１００ａの光触媒層４２ａは、光触媒ユニット１００ａの上面Ｓ１からの面発光のみならず、光触媒ユニット１００ｂの上面Ｓ１からの面発光が照射されるので、光触媒層４２ｂでの光の減衰を考慮しなければ２倍の光エネルギーを得ることができる。光触媒ユニット１００ｂ、１００ｃの関係と、光触媒ユニット１００ｃ、１００ｄの関係についても同様のことが言える。
【００３０】
［実施例２］
図５は、本発明の第二実施形態に係る光触媒装置２００ｂの内部構造を示した図である。図４に示した筐体６内部の気流の流れが得られる光触媒装置２００ａの他に、図４に示した自由な気流の流れに対して光透過性の仕切り板５０ｂ〜５０ｄを追加して一定の制限を課した図５に示す光触媒装置２００ｂが考えられる。光触媒装置２００ｂの場合であっても光触媒装置２００ａと同様の効果を得ることができる。
【００３１】
［実施例３］
図６は、本発明の第三実施形態に係る光触媒装置２００ｃの内部構造を示した図である。図４に示した筐体６内部の気流の流れが得られる光触媒装置２００ａの他に、図４に示した自由な気流の流れに対して光透過性の仕切り板５０ｂ〜５０ｄを追加して一定の制限を課した図６に示す光触媒装置２００ｃが考えられる。例えば、図６に示す気流の流れは、吸気口から排気口へとジグザグに気流が流れて光触媒ユニット１００ａ〜１００ｄそれぞれの上面Ｓ１並びに下面Ｓ２上全てに満遍なく気流が流れるようにするために、仕切り板５０ａ〜５０ｅが、筐体６の一方（Ｘ軸の正方向側）の側面と他方（Ｘ軸の負方向側）の側面の互い違いに気流の流れ道を設けるように配置されている。光触媒装置２００ｃの場合であっても光触媒装置２００ａと同様の効果を得ることができる。
【００３２】
［実施例４］
図７は、本発明の第四実施形態に係る光触媒装置２０２の内部構造を示した図である。尚、図４〜図６に示した光触媒装置２００ａ〜２００ｃと相違する点は、基盤部材４０ａ〜４０ｄの上面Ｓ１及び下面Ｓ２の双方に突起部４４を設けて光触媒層４２ａ〜４２ｄを形成させた両面型の光触媒ユニット１０２ａ〜１０２ｄを用いた点である。このように、両面型の光触媒ユニット１０２ａ〜１０２ｄを採用することで、単位面積当たりの光触媒活性を更に向上させることができる。
【００３３】
また、光触媒ユニット１０２ａ〜１０２ｄは、上面Ｓ１及び下面Ｓ２と略直交する方向（Ｚ軸方向）一列に、且つ、隣り合う２つの光触媒ユニット１０２として例えば光触媒ユニット１０２ａ、１０２ｂは、一方の光触媒ユニット１０２ｂの上面Ｓ１と他方の光触媒ユニット１０２ａの下面Ｓ２とが互いに向かい合うべく配置される。光触媒ユニット１０２ｂ、１０２ｃの配置と、光触媒ユニット１０２ｃ、１０２ｄの配置についても同様である。
【００３４】
以上の配置により、光触媒ユニット１０２ａ〜１０２ｄの互いに向かい合う面同士では一方の光触媒ユニットの面発光が他の光触媒ユニットの光触媒活性に利用されるという光の相乗効果が得られ、光触媒装置２０２全体としての光触媒の活性効率を向上させることができる。例えば、光触媒ユニット１０２ａの下面Ｓ２からの面発光は、光触媒ユニット１０２ａの下面Ｓ２に形成された光触媒層４２ａのみならず、光触媒ユニット１０２ｂの上面Ｓ１に形成された光触媒層４２ｂに照射される。また、光触媒ユニット１０２ｂの上面Ｓ１からの面発光は、光触媒ユニット１０２ｂの上面Ｓ１に形成された光触媒層４２ｂのみならず、光触媒ユニット１０２ａの下面Ｓ１に形成された光触媒層４２ａに照射される。このように、光触媒ユニット１０２ａ、１０２ｂ間で光の相乗効果が図られる。
【００３５】
［実施例５］
図８は、本発明の第五実施形態に係る光触媒装置２０４の内部構造を示した図である。尚、図４〜図６に示した光触媒装置２００ａ〜２００ｃと相違する点は、光触媒装置２０４が具備する複数（４つ）の光触媒ユニット１０４ａ〜１０４ｄ自体には光源が備わっておらず、１つの光源１０を共用化して用いる点である。尚、光源１０の共用化を図るために、光触媒装置２０４においては、光源１０から出射した光を拡大させるビームエキスパンダ７０（第３のレンズ）が、光源１０から複数（４つ）の光触媒ユニット１０４ａ〜１０４ｄがそれぞれ具備するコリメータレンズ２０ａ〜２０ｄに至る光路上に配置されている。
【００３６】
例えば、ビームエキスパンダ７０によって拡大された光が、コリメータレンズ２０ａ〜２０ｄの各入射面にそれぞれ入射される。尚、ビームエキスパンダ７０は、凹レンズと凸レンズを組み合わせた光学系として実現される。以上のように、１つの光源１０を共用化したことに伴って、光触媒装置２００ａ〜２００ｃと同等の機能を具備し、且つ、光触媒装置２００ａ〜２００ｃと対比してシンプルで且つコンパクトな構成となる光触媒装置２０４を得ることができる。
【００３７】
尚、光触媒ユニット１０４ａ〜１０４ｄは、本発明の第四実施形態に係る光触媒装置２０２と同様に、基盤部材４０ａ〜４０ｄの上面Ｓ１及び下面Ｓ２の双方に突起部４４を設けて光触媒層４２ａ〜４２ｄを形成させた両面型にしてもよい。この結果、単位面積あたりの光触媒活性を向上できる。
【００３８】
［実施例６］
図９は、本発明の第六実施形態に係る光触媒装置２０６の内部構造を示した図である。尚、図４〜図６に示した光触媒装置２００ａ〜２００ｃと相違する点は、本発明の第五実施形態と同様に、光触媒装置２０６が具備する複数（４つ）の光触媒ユニット１０４ａ〜１０４ｄ自体には光源が備わっておらず、１つの光源１０を共用化して用いる点である。但し、本発明の第五実施形態とは異なり、光源１０の共用化を図るために、光源１０より出射した光を傾き調整可能なミラー面で光路を切り替えて複数（４つ）の光触媒ユニット１０４ａ〜１０４ｄが個々に備えるコリメータレンズ２０ａ〜２０ｄに順に入射させていくＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）光スイッチ８０を具備した点である。
【００３９】
尚、ＭＥＭＳとは、半導体プロセス技術を利用して電子と機械機構を融合させた微小な電気機械部品を実現する技術のことであり、この技術によって光路を切り替えるミラー部の小型化を図ったものがＭＥＭＳ型光スイッチ８０である。ＭＥＭＳ型光スイッチ８０は、例えば略矩形状のフレームと一体化して形成されるマイクロミラー部と、マイクロミラー部の反射面とは反対に設けた電磁コイルと、電磁コイルに電流を流した際にマイクロミラー部を揺動させる方向にローレンツ力が生じるような磁界を発生させる永久磁石と、によって実現される。
【００４０】
以上のように、１つの光源１０を共用化したことに伴って、光触媒装置２００ａ〜２００ｃと同等の機能を具備し、且つ、光触媒装置２００ａ〜２００ｃと対比してシンプルで且つコンパクトな構成となる光触媒装置２０６を得ることができる。また、ＭＥＭＳ型光スイッチ８０を用いたことによって、光源１０から連続光ではなく間欠的に光を照射させる仕組みになるが、光を拡大する必要がなくなる分、より高い光エネルギー密度の光を入射することが可能となる。これによって、光触媒装置２０６全体の光触媒活性を向上させることができる。
【００４１】
ところで、ＭＥＭＳ型光スイッチ８０以外にも、光ファイバやプリズムを機械的に移動させて光路のスイッチングを行う機械型光スイッチや、光導波路型光スイッチを採用してもよい。尚、光導波路型光スイッチとは、シリコンウエハーやガラス基板上に複数本の石英系光導波路が形成されたＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）によって、分岐、合波、スイッチング等の処理を光のままで行う光スイッチのことである。
【００４２】
また、光触媒ユニット１０４ａ〜１０４ｄは、本発明の第四実施形態に係る光触媒装置２０２と同様に、基盤部材４０ａ〜４０ｄの上面Ｓ１及び下面Ｓ２の双方に突起部４４を設けて光触媒層４２ａ〜４２ｄを形成させた両面型にしてもよい。この結果、単位面積あたりの光触媒活性を向上できる。
【００４３】
尚、仕切り部（仕切り板）５０ａ〜５０ｅの各表面や筐体６の内壁面に光触媒層を塗布しておくことで、光触媒装置２００ａ、２０２ｂ、２００ｃ、２０２、２０４、２０６全体としての光の利用効率を更に向上できることを付言しておく。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】本発明に係る光触媒ユニットの平面図である。
【図１Ｂ】本発明に係る光触媒ユニットの側面図である。
【図２】本発明に係るエンボス構造を持つ基盤部材の製造工程を示す図である。
【図３】本発明に係るシート光を生成するための光学系を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る光触媒装置の内部構造を示した図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る光触媒装置の内部構造を示した図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る光触媒装置の内部構造を示した図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る光触媒装置の内部構造を示した図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る光触媒装置の内部構造を示した図である。
【図９】本発明の第六実施形態に係る光触媒装置の内部構造を示した図である。
【図１０】従来の光触媒装置の機能を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
２  吸気フィルタ
４  排気ファン
６  筐体
１０  光源
２０  シリンドリカルレンズ（第１のレンズ）
３０  シリンドリカルレンズ（第２のレンズ）
４０  基盤部材
４２  光触媒層
４４  突出部（突起部）
５０  仕切り板（仕切り部）
７０  ビームエキスパンダ（第３のレンズ）
８０  ＭＥＭＳ型光スイッチ（光スイッチ）
１００、１０２、１０４  光触媒ユニット
２００ａ、２０２ｂ、２００ｃ、２０２、２０４、２０６、５００  光触媒装置
１４２  原型モデル
１４４  入槽モデル
１４６  導電部材
１５０  電鋳槽
Ｓ１  上面（第１の面）
Ｓ２  下面（第２の面）
Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６  側面（第３の面）
ＳＬ  シート光（光）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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