光触媒用光源ユニット及びそれを用いた空質浄化装置
【課題】設置スペースが小さく、かつ耐衝撃性に優れた光触媒用光源ユニット及びそれを用いた空質浄化装置を提供する。
【解決手段】保護管、前記保護管の内部に収容された冷陰極管、前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備え、冷陰極管は光触媒に照射する光を発する。
【解決手段】保護管、前記保護管の内部に収容された冷陰極管、前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備え、冷陰極管は光触媒に照射する光を発する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒用光源ユニットと、それを用いた空質浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒の有機物分解作用は約３０年前に見出された。酸化チタンなどある種の半導体に光を照射すると、電子及び正孔が生成され、生成した電子及び正孔が半導体表面でスーパーオキサイドアニオンやヒドロキシラジカルを生成する。生成したスーパーオキサイドアニオンやヒドロキシラジカルが有機分子を攻撃することにより、有機物が分解される。この種の作用を持つ半導体材料が光触媒と呼ばれている。代表的な光触媒としてば酸化チタンが挙げられる。
【０００３】
今までにこの光触媒による有機分解作用を利用した製品やデバイスが数多く提案されている。中でも空気中の臭気（有機ガス）成分を光触媒作用で分解するデバイスやフィルターの開発が盛んに行われている。例えば、光触媒を吸着剤と組み合わせることにより脱臭速度を向上させること（例えば、特許文献１参照）、光触媒とハイシリカゼオライトとを組み合わせることによりエチレンなどの特定のガスに対する分解速度を向上させること（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。
【０００４】
また、光触媒を励起させるための紫外光光源に冷陰極管を利用することで、光源の省スペース化、長寿命化と、より強力な脱臭効果を狙うものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１−１８９３２２号公報
【特許文献２】特開平７−１６４７３号公報
【特許文献３】特開２０００−１３５４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、紫外光光源として冷陰極管を用いる場合、省スペース化のために、例えば直径４ｍｍ程度の細い冷陰極管を用いると、冷陰極管の強度が低下し、簡単な衝撃で破壊されてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、設置スペースが小さく、かつ耐衝撃性に優れた光触媒用光源ユニット及びそれを用いた空質浄化装置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】
【０００７】
上記従来の課題を解決するため、本発明の光触媒用光源ユニットは、光触媒に照射する光を発するための光触媒用光源ユニットであって、保護管、前記保護管の内部に収容された冷陰極管、前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備える。
【０００８】
また、本発明の空質浄化装置は、筐体、基材と、前記基材に担持された光触媒と、前記基材に担持された吸着剤とを有し、前記筐体内に配置された光触媒性部材、前記筐体内に配置され、前記光触媒性部材に光を照射する、上記の光触媒用光源ユニット、及び前記筐体内に気流を発生させるための送風機を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設置スペースが小さく、かつ耐衝撃性に優れた光触媒用光源ユニット及びそれを用いた空質浄化装置を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】
【００１０】
本発明において「脱臭」とは、気相中の臭気成分や有機物等を吸着及び／または分解することをいう。好適には気相中の臭気成分や有機物の濃度を低減させることをいい、より好適には、吸着剤の吸着作用によって気相中の臭気成分や有機物等を吸着し、光触媒に紫外光を照射して臭気成分等を分解して、臭気成分や有機物の濃度を低減させることをいう。臭気成分としては、例えば、アセトアルデヒド、酢酸、アンモニア、硫黄化合物ガス（硫化水素、メチルメルカプタン等）等が挙げられ、中でも本発明の光触媒用光源ユニットはアセトアルデヒドの脱臭に適している。
【００１１】
本発明の光触媒用光源ユニットは、冷陰極管を内部に収容する保護管が、両方の端部において支持されていることに加えて、端部以外の部分においても支持されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光触媒用光源ユニットは、光触媒に照射する光を発するための光触媒用光源ユニットであって、保護管、前記保護管の内部に収容された冷陰極管、前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備える。このようにすると、保護管が両方の端部のみで支持されている場合に比べて支持されている箇所が増えるため、耐衝撃性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の光触媒用光源ユニットにおいて、冷陰極管の発する光の強度が最大となる波長が３８０ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすると、紫外領域の光を光触媒に照射することができ、光触媒において電子及び正孔を良好に生成することができるので、光触媒の脱臭速度を向上させることができる。
【００１４】
保護管は、冷陰極管が発する光を透過する材料により構成されていることが好ましい。冷陰極管が紫外光を発する場合は、保護管が紫外光を透過する材料により構成されていることが好ましい。紫外光を透過する材料としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等の紫外光透過ガラスや、フッ素樹脂などが挙げられる。この中で、保護管の材質が紫外光透過ガラスであることが特に好ましい。
【００１５】
本発明の光触媒用光源ユニットは、前記冷陰極管の外面と前記保護管の内面とに接するように設けられ、前記保護管の内部において前記冷陰極管を支持する第４の支持体をさらに備えることが好ましい。このようにすると、冷陰極管の外面と保護管の内面とが接触するのを防ぐことができるので、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
【００１６】
第４の支持体としては、Ｏリング、シリコンリング、金属リング等が挙げられる。ここで、第４の支持体がＯリングであることが好ましい。
【００１７】
第３の支持体及び第４の支持体の材質としては、シリコーンゴム、ブチルゴムなどのゴム類や、テフロン（登録商標）、バイトンなどのフッ素樹脂などが挙げられる。冷陰極管が紫外光を発する場合は、紫外光を透過する特性を有するという観点から、支持体の材料がフッ素樹脂であることが好ましい。このようにすると、第３の支持体及び第４の支持体が、冷陰極管からの光を遮蔽することを防ぐことができる。
【００１８】
本発明の空質浄化装置は、筐体、基材と、前記基材に担持された光触媒と、前記基材に担持された吸着剤とを有し、前記筐体内に配置された光触媒性部材、前記筐体内に配置され、前記光触媒性部材に光を照射する、上記の光触媒用光源ユニット、及び前記筐体内に気流を発生させるための送風機を備える。
【００１９】
本発明の空質浄化装置において、光触媒としては、公知の光触媒を用いることができる。光触媒としては、例えば、酸化チタンが挙げられる。
【００２０】
本発明の空質浄化装置において、酸化チタンとしては、例えば、アナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタンが挙げられる。この中で、高い光触媒活性を有することから、アナタース型酸化チタンが好ましい。本発明において「アナタース型酸化チタン」とは、粉末Ｘ線回折スペクトル測定において（使用電極：銅電極）、回折角度２θ＝２５．５度付近に回折ピークが現れる酸化チタンのことをいう。
【００２１】
本発明の空質浄化装置において、光触媒が、構成元素としてフッ素を含有する酸化チタンであることが好ましい。このようにすると、光触媒の脱臭速度係数が大きくなるので、脱臭速度をさらに向上させることができる。
【００２２】
ここで、光触媒である構成元素としてフッ素を含有する酸化チタンにおいて、フッ素の重量比が２．５％以上３．５％以下であることが好ましい。
【００２３】
フッ素含有量が２．５重量％以上であれば、例えば、電気陰性度の大きなフッ素が酸化チタン表面に位置するようになる。このフッ素の電子吸引作用によって、近接する水酸基が活性化され水酸ラジカルが生じ易くなる。その結果、光触媒反応が促進され、脱臭速度を向上できると考えられるからである。また、フッ素含有量が３．５重量％以下であれば、例えば、酸化チタン表面における光触媒反応に必要な水酸基の数を確保でき、脱臭速度を維持できると考えられるからである。
【００２４】
フッ素の含有量は、例えば、吸光光度分析法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２）を用いて求めることができる。
【００２５】
光触媒が含有するフッ素は、光触媒活性及び脱臭速度の向上の観点から、光触媒における全てのフッ素のうち９０重量％以上が酸化チタンと化学結合していることが好ましい。より好ましくは９５重量％以上、さらに好ましくは１００重量％、すなわち酸化チタン光触媒に含まれるフッ素の全量が酸化チタンと化学結合していることである。
【００２６】
本発明において「酸化チタンとフッ素との化学結合」とは、酸化チタンとフッ素とが化学的に結合していることをいう。好適には担持や混合ではなく酸化チタンとフッ素とが原子レベルで結びついている状態のことをいい、より好適には酸化チタンとフッ素とがイオン結合していることをいう。本発明において「化学結合しているフッ素」とは、例えば、酸化チタン光触媒に含有されているフッ素のうち水に溶出しないフッ素のこという。酸化チタンと化学結合しているフッ素の量は、例えば、以下の手順により求めることができる。まず、酸化チタン光触媒を水中に分散させ、ｐＨ調整剤（例えば、塩酸、アンモニア水）でｐＨ＝３以下またはｐＨ＝１０以上に保持する。次に、水中へのフッ素イオンの溶出量を比色滴定等により測定する。酸化チタン光触媒に含有するフッ素の総量から上記溶出量を差し引くことにより、酸化チタンと化学結合しているフッ素の量を算出することができる。本発明において「酸化チタンとフッ素とがイオン結合している」とは、酸化チタン光触媒を光電子分光分析装置で分析した際に、フッ素の１ｓ軌道（Ｆ１ｓ）のピークトップが６８３ｅＶ〜６８６ｅＶの範囲となる場合をいう。これは、フッ素とチタンとがイオン結合したフッ化チタンのピークトップの値が上記範囲内であることに由来する。
【００２７】
光触媒は、ナトリウムを含んでもよいが、光触媒活性及び脱臭速度の向上の点から、ナトリウムを含まないことが好ましい。ナトリウムを含む場合、光触媒全体に占めるナトリウムの含有量（Ａ重量％）と、光触媒全体に占めるフッ素の含有量（Ｂ重量％）との比（Ａ／Ｂ）は、光触媒活性及び脱臭速度の向上の点から、０．０１以下であることが好ましく、より好ましくは０．００５以下、さらに好ましくは０．００１以下である。
【００２８】
光触媒の比表面積は、光触媒と臭気成分との接触面の増加、また光触媒反応効率の向上の点から、２００〜３５０ｍ２／ｇが好ましく、より好ましくは２５０〜３５０ｍ２／ｇである。ここで、本発明において比表面積とは、ＢＥＴ法（窒素の吸着・脱離方式）により測定した、光触媒の粉末１ｇ当たりの表面積値のことをいう。比表面積が２００ｍ２／ｇ以上の場合、分解する対象物との接触面積を大きくすることができる。
【００２９】
吸着剤としては、例えば、アルミノケイ酸塩及びシリカゲル等が挙げられる。中でも、アルミノケイ酸塩が好ましく、アルミノケイ酸塩としては、例えば、ゼオライトが挙げられる。ゼオライトの中でも、紫外光の透過性及び脱臭性能の点から、ハイシリカゼオライトが好ましく、臭気成分の吸着力の点から、ＺＳＭ−５型ゼオライトがより好ましい。ゼオライトにおけるシリカとアルミナのモル成分比（シリカ／アルミナ）は、例えば、１０以上であり、好ましくは１５００以上である。
【００３０】
ゼオライトは、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ＨＳＺ−８９０ＨＯＡ（東ソー株式会社製、ＺＳＭ−５型、シリカ／アルミナ比：１５００〜２０００（平均：１８９０）、平均粒径８〜１４μｍ、カチオンタイプ：Ｈ、比表面積（ＢＥＴ）：２８０〜３３０ｍ２／ｇ）、ＨｉＳｉｖ（ＴＭ）−３０００（ユニオン昭和株式会社製、平均粒径：１２．７μｍ、カチオンタイプ：Ｎａ、細孔径：６オングストローム以下、比表面積（ＢＥＴ）：４００ｍ２／ｇ以上）等が挙げられる。
【００３１】
光触媒性部材における光触媒と吸着剤との重量比（酸化チタン光触媒の重量：吸着剤の重量）は、例えば、９：１〜１：９であり、脱臭性能の点から８：２〜５：５が好ましく、より好ましくは７：３である。
【００３２】
光触媒性部材は、酸化チタン及び／または吸着剤と基材との接着性向上の点から、その他の成分として、バインダーを含んでもよい。バインダーとしては、例えば、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、モンモリロナイト及びカオリン等が挙げられる。光触媒性部材におけるバインダーの割合は、バインダーの種類及び結着力等に応じて適宜決定できるが、脱臭性能向上の点から、少ないことが好ましい。バインダーがコロイダルシリカである場合、光触媒性材料における光触媒及び吸着剤の合計とバインダーとの重量比（光触媒及び吸着剤の合計重量：バインダーの重量）は、例えば、１０：０〜５：５であり、好ましくは９：１〜７：３である。
【００３３】
本発明の空質浄化装置において、光触媒性部材が、バインダーとしてコロイダルシリカをさらに有することが好ましい。コロイダルシリカは紫外光を透過するので、バインダーとしてコロイダルシリカを用いることにより、光触媒と吸着剤とを基材に確実に担持させ、かつ酸化チタンの励起に必要な紫外光を良好に透過させることができる。
【００３４】
本発明の空質浄化装置において、基材としては、繊維布帛、パンチングメタル、ラス材等を用いることができる。繊維布帛としては、編物、織物及び不織布が挙げられる。中でも、圧損の点から、編物及び織物が好ましく、より好ましくは織物である。布帛に使用される繊維としては、例えば、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、フェノール系繊維などの合成繊維；ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、活性炭素繊維などの無機繊維；木材パルプ、麻パルプ、コットンリンターパルプなどの天然繊維；再生繊維等が挙げられる。この中でも、光透過性の点からガラス繊維が好ましい。基材として、ガラス繊維織布を使用することが好ましい。
【００３５】
基材は、シート状（平板状）で使用してもよい。また、例えばプリーツ加工や、コルゲート加工によりハニカムに成形して使用してもよい。
【００３６】
光触媒性部材は、例えば、上述した光触媒及び吸着剤を基材に塗布等することにより製造することができる。光触媒及び吸着剤を溶媒等に分散させた後、基材に塗布してもよい。溶媒としては、例えば、水、エチルアルコール等が使用できる。また、光触媒及び吸着剤とバインダーとを混合し、その混合物を基材に塗布してもよい。予めバインダーを基材に塗布し、その後光触媒及び吸着剤を塗布してもよい。塗布法としては、例えば、スラリー塗布、スピンコート、吹き付け塗布、キャスティング塗工等が挙げられる。
【００３７】
上記フッ素を含有する酸化チタン光触媒は、例えば、ｎ−ブチルアミンの吸着量が８μｍｏｌ／ｇ以下であるアナタース型酸化チタンの水分散液とフッ素化合物とを混合し、混合液中で酸化チタンとフッ素化合物とを反応させることにより製造できる。ここで、混合液のｐＨが３を超える場合は、酸を用いてｐＨを３以下に調整すればよい。ｎ−ブチルアミンの吸着量が８μｍｏｌ／ｇ以下であるアナタース型酸化チタンとしては、例えば、堺化学工業株式会社製ＳＳＰ−２５等が使用できる。その水分散液としては、例えば、堺化学工業株式会社製ＣＳＢ−Ｍ等が使用できる。フッ素化合物としては、例えば、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化水素酸等が挙げられる。
【００３８】
本発明の空質浄化装置において、基材の開孔率が０％以上２５％以下であることが好ましい。基材の開孔率が０％以上１０％以下であることがさらに好ましい。
【００３９】
基材の開孔率は、例えば、基材の面積と開口部の面積とを用いて下記式（数１）より算出することができる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
送風機としては、例えば、シロッコファン等が挙げられる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施例１）
まず、本実施例において作製した光触媒用光源ユニットの構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施例において作製した光触媒用光源ユニット１００の構成を示す斜視図であり、図２は、保護管が中間支持部により固定された状態を示す要部拡大図である。
【００４４】
図１に示すように、光触媒用光源ユニット１００は、冷陰極管２０１を収容する保護管２０２と、光触媒性部材１５０と、筐体とから構成されている。筐体は、保護管２０２の端部を固定するための２つの両端支持部１０１、保護管の中間部分を固定するための中間支持部１０２、及び２つの両端支持部１０１と中間支持部１０２とを両側から挟んで固定する２つの側面板１０５を備えている。両端支持部１０１及び中間支持部１０２は、保護管径よりわずかに大きい貫通穴１０３を５つずつ備えている。筐体はアクリル製である。ここで、２つの両端支持部１０１は本発明における第１の支持体及び第２の支持体に相当し、中間支持部１０２は本発明における第３の支持体に相当する。
【００４５】
図１及び図２に示すように、冷陰極管２０１を収容した保護管２０２は、中間支持部１０２の貫通穴１０３に挿入され、貫通穴１０３の両側において保護管２０２に２つのＯリング２０４を取り付けることにより固定されている。なお、本実施例において使用した冷陰極管２０１は、管径４ｍｍ、管の長さ３００ｍｍであり、保護管２０２は、管径６ｍｍ、管の長さ３００ｍｍである。なお、図２においては、中間支持部１０２による保護管２０２の固定方法のみについて示したが、２つの両端支持部１０１における保護管２０２の固定方法も同様であるため説明を省略する。
【００４６】
図１に示すように、２つの側面板１０５にはそれぞれ２つの溝１０４が設けられている。シート状の光触媒性部材１５０（厚み約２ｍｍ）は、その両端部を溝１０４に挿入することにより固定されている。
【００４７】
次に、本実施例において用いた光触媒性部材１５０の作製手順について説明する。
【００４８】
酸化チタン（商品名：ＳＳＰ−２５、堺化学工業株式会社製、アナタース型、粒径：５〜１０ｎｍ、比表面積：２７０ｍ２／ｇ以上）の濃度が１５０ｇ／Ｌとなるように酸化チタンに純水を加え、これを撹拌して、酸化チタン分散液を調製した。この酸化チタン分散液に、酸化チタンに対してフッ素（元素）に換算して５．０重量％に相当するフッ化水素酸（和光純薬社製、特級）を添加し、ｐＨ３に保持しながら２５℃で６０分間反応させた。得られた反応物を水洗した。水洗は、反応物を濾過して回収される濾液の電気伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以下となるまで行った。そして、これを空気中において１３０℃で５時間乾燥させて酸化チタン光触媒を調製した。
【００４９】
吸光光度分析法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２）により酸化チタン光触媒中のフッ素含有量を求めたところ、３．３重量％であった。
【００５０】
酸化チタン光触媒を光電子分光分析装置で分析したところ、Ｆ１ｓのピークトップが６８３ｅＶ〜６８６ｅＶの範囲となるスペクトルを示した。つまり、得られた酸化チタン光触媒において、酸化チタンとフッ素とがイオン結合していることが確認できた。
【００５１】
酸化チタン光触媒を粉末Ｘ線回折装置（使用電極：銅電極）で分析したところ、回折角度２θ＝２５．５度において回折ピークが現れた。つまり、得られた酸化チタン光触媒はアナタース型酸化チタンであった。
【００５２】
得られた酸化チタン光触媒４９０ｇと、ゼオライト（商品名：ＨＳＺ−８９０ＨＯＡ、東ソー製、シリカ／アルミナ比（モル比）：１９５０）２１０ｇとを乳鉢により１分間乾式混合した。酸化チタン光触媒とゼオライトとの混合物７００ｇをコロイダルシリカ（商品名：スノーテックスＯ、日産化学製）に分散させてペースト状にし、基材（ガラスクロス、商品名：Ｖ３７５Ｈ、ユニチカ製、２００ｃｍ２（１００ｍｍ×２００ｍｍ））に添着することにより光触媒性部材１５０を作製した。基材の開孔率は１０％である。
【００５３】
（比較例）
中間支持部１０２を備えていない点以外は、図１に示す実施例１の光触媒用光源ユニット１００と同様にして、比較例の光触媒用光源ユニットを作製した。
【００５４】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２において作製した光触媒用光源ユニットの構成について図３を用いて説明する。図３は、本実施例において用いた保護管３０２及び冷陰極管３０１の構造を示す斜視図である。
【００５５】
図３に示すように、本実施例においては、冷陰極管３０１の外面と保護管３０２の内面とに接するように、冷陰極管３０１の周囲において３箇所にＯリング３０６を設けた。保護管３０２の両端部には、エンドキャップ３０８を設けることにより、冷陰極管３０１の両端部を保護すると同時に、冷陰極管３０１と保護管３０２とを固定した。それ以外の構成については実施例１の光触媒用光源ユニット１００と同様であるので説明を省略する。ここで、Ｏリング３０６は本発明における第４の支持体に相当する。
【００５６】
（落下試験）
実施例１、実施例２、及び比較例の光触媒用光源ユニットについて落下試験を行い、光触媒用光源ユニットの耐衝撃性を評価した。
【００５７】
落下試験は、光触媒用光源ユニットの図１に矢印で示す側が下になるようにして、所定の高さから光触媒用光源ユニットを鉄板の上に落下させ、冷陰極管の損傷の有無を目視で確認することで行った。判定は、５本の冷陰極管全てについて損傷がなかった場合を○、いずれかの冷陰極管に損傷があった場合を×とした。落下位置は、まず１０ｃｍとし、５本の冷陰極管全てについて損傷がなかった場合は１０ｃｍ刻みで落下位置を高くした。落下試験は、いずれかの冷陰極管に損傷が生じるまで行った。
【００５８】
落下試験の結果を（表１）に示す。下記（表１）からわかるように、実施例１の光触媒用光源ユニットは、落下距離４０ｃｍまで５本の冷陰極管全てについて損傷がみられなかった。それに対して、比較例の光触媒用光源ユニットは、落下距離３０ｃｍにおいて冷陰極管に損傷がみられた。このことから、実施例１の光触媒用光源ユニットは、中間支持部１０２を備えていない比較例の光触媒用光源ユニットと比較して、高さにして２倍、距離にして２０ｃｍの落下強度を有していることがわかった。
【００５９】
また、実施例２の光触媒用光源ユニットは、落下距離１１０ｃｍまで５本の冷陰極管全てについて損傷がみられなかった。このことから、冷陰極管の外面と保護管の内面とに接するようにＯリングが設けられている実施例２の光触媒用光源ユニットは、実施例１の光触媒用光源ユニットと比較して、高さにして約３倍、距離にして７０ｃｍの落下強度を有しており、実施例１よりもさらに耐衝撃性に優れることがわかった。
【００６０】
【表１】
【００６１】
（脱臭性能の評価）
実施例１における光触媒用光源ユニットに対して、図１に示す矢印の方向に気流が発生するように送風ファンを備え付けることにより、空質浄化装置を作製した。
【００６２】
作製した空質浄化装置を、アクリル製の環境試験室（内容積：２３．２ｍ３）に配置した。次いで、環境試験室内においてアセトアルデヒドの水希釈液を蒸気拡散させ、室内のアセトアルデヒド濃度を１ｐｐｍとした。その後、冷陰極管を点灯し、送風ファンを動作させることにより、脱臭を開始した。送風ファンの動作は、風速が約１ｍ／ｓとなるように調節した。
【００６３】
脱臭開始から１０分後、３０分後、６０分後及び９０分後に環境試験室内の臭気を採取した。採取した臭気（３Ｌ）をＤＮＰＨ（ジニトロフェニル）で濃縮し、液体クロマトグラフィーを用いてアセトアルデヒド濃度を測定した。得られた結果を図４に示す。
【００６４】
図４より、本実施例において用いた空質浄化装置によって、脱臭開始後６０分で９０％以上のアセトアルデヒドを脱臭できることがわかった。
【００６５】
（変形例）
次に、その他の光触媒用光源ユニットの構成について図５を用いて説明する。図５は、本変形例において作製した光触媒用光源ユニット５００の構成を示す図である。
【００６６】
図５に示すように、本変形例の光触媒用光源ユニット５００は、２つの両端支持部５０１、中間支持部５０２、及び２つの側面板５０５を備えた筐体に、Ｕ字型の保護管６０２及び冷陰極管６０１がＯリング５０４により固定されている。Ｕ字型の冷陰極管６０１の両端部には、冷陰極管６０１内において放電を起こすために電界が与えられる電極部５１０が設けられている。
【００６７】
冷陰極管内に封入されている水銀が重力によって下方にたまることにより、冷陰極管内における水銀蒸気の濃度にむらが生じる。このとき、冷陰極管の両端部に設けられた電極部の鉛直方向の位置に差がある場合は、下方の電極部の温度が上昇することにより、発光のむらや、電極損傷による寿命の低下などが起こる恐れがある。
【００６８】
本変形例の光触媒用光源ユニットにおいて用いたＵ字型の冷陰極管６０１の２つの電極部５１０は、図５に示すように、鉛直方向において略同じ高さに設けられている。この構成により、均一な発光と高寿命を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、例えば脱臭、消臭、空気浄化等の目的で使用される浄化デバイスに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施例において作製した光触媒用光源ユニットの構成を示す斜視図
【図２】同光触媒用光源ユニットにおける保護管が中間支持部により固定された状態を示す要部拡大図
【図３】本発明の他の実施例において用いた保護管及び冷陰極管の構造を示す斜視図
【図４】本発明の一実施例における光触媒用光源ユニットについて測定されたアセトアルデヒドの脱臭特性を示すグラフ
【図５】本発明の一変形例において作製した光触媒用光源ユニットの構成を示す図
【符号の説明】
【００７１】
１００，５００ 光触媒用光源ユニット
１０１，５０１ 両端支持部
１０２，５０２ 中間支持部
１０３ 貫通穴
１０４ 溝
１０５，５０５ 側面板
１５０ 光触媒性部材
２０１，３０１，６０１ 冷陰極管
２０２，３０２，６０２ 保護管
２０４，３０６，５０４ Ｏリング
３０８ エンドキャップ
５１０ 電極部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒用光源ユニットと、それを用いた空質浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒の有機物分解作用は約３０年前に見出された。酸化チタンなどある種の半導体に光を照射すると、電子及び正孔が生成され、生成した電子及び正孔が半導体表面でスーパーオキサイドアニオンやヒドロキシラジカルを生成する。生成したスーパーオキサイドアニオンやヒドロキシラジカルが有機分子を攻撃することにより、有機物が分解される。この種の作用を持つ半導体材料が光触媒と呼ばれている。代表的な光触媒としてば酸化チタンが挙げられる。
【０００３】
今までにこの光触媒による有機分解作用を利用した製品やデバイスが数多く提案されている。中でも空気中の臭気（有機ガス）成分を光触媒作用で分解するデバイスやフィルターの開発が盛んに行われている。例えば、光触媒を吸着剤と組み合わせることにより脱臭速度を向上させること（例えば、特許文献１参照）、光触媒とハイシリカゼオライトとを組み合わせることによりエチレンなどの特定のガスに対する分解速度を向上させること（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。
【０００４】
また、光触媒を励起させるための紫外光光源に冷陰極管を利用することで、光源の省スペース化、長寿命化と、より強力な脱臭効果を狙うものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１−１８９３２２号公報
【特許文献２】特開平７−１６４７３号公報
【特許文献３】特開２０００−１３５４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、紫外光光源として冷陰極管を用いる場合、省スペース化のために、例えば直径４ｍｍ程度の細い冷陰極管を用いると、冷陰極管の強度が低下し、簡単な衝撃で破壊されてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑み、設置スペースが小さく、かつ耐衝撃性に優れた光触媒用光源ユニット及びそれを用いた空質浄化装置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】
【０００７】
上記従来の課題を解決するため、本発明の光触媒用光源ユニットは、光触媒に照射する光を発するための光触媒用光源ユニットであって、保護管、前記保護管の内部に収容された冷陰極管、前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備える。
【０００８】
また、本発明の空質浄化装置は、筐体、基材と、前記基材に担持された光触媒と、前記基材に担持された吸着剤とを有し、前記筐体内に配置された光触媒性部材、前記筐体内に配置され、前記光触媒性部材に光を照射する、上記の光触媒用光源ユニット、及び前記筐体内に気流を発生させるための送風機を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設置スペースが小さく、かつ耐衝撃性に優れた光触媒用光源ユニット及びそれを用いた空質浄化装置を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】
【００１０】
本発明において「脱臭」とは、気相中の臭気成分や有機物等を吸着及び／または分解することをいう。好適には気相中の臭気成分や有機物の濃度を低減させることをいい、より好適には、吸着剤の吸着作用によって気相中の臭気成分や有機物等を吸着し、光触媒に紫外光を照射して臭気成分等を分解して、臭気成分や有機物の濃度を低減させることをいう。臭気成分としては、例えば、アセトアルデヒド、酢酸、アンモニア、硫黄化合物ガス（硫化水素、メチルメルカプタン等）等が挙げられ、中でも本発明の光触媒用光源ユニットはアセトアルデヒドの脱臭に適している。
【００１１】
本発明の光触媒用光源ユニットは、冷陰極管を内部に収容する保護管が、両方の端部において支持されていることに加えて、端部以外の部分においても支持されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光触媒用光源ユニットは、光触媒に照射する光を発するための光触媒用光源ユニットであって、保護管、前記保護管の内部に収容された冷陰極管、前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備える。このようにすると、保護管が両方の端部のみで支持されている場合に比べて支持されている箇所が増えるため、耐衝撃性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の光触媒用光源ユニットにおいて、冷陰極管の発する光の強度が最大となる波長が３８０ｎｍ以下であることが好ましい。このようにすると、紫外領域の光を光触媒に照射することができ、光触媒において電子及び正孔を良好に生成することができるので、光触媒の脱臭速度を向上させることができる。
【００１４】
保護管は、冷陰極管が発する光を透過する材料により構成されていることが好ましい。冷陰極管が紫外光を発する場合は、保護管が紫外光を透過する材料により構成されていることが好ましい。紫外光を透過する材料としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等の紫外光透過ガラスや、フッ素樹脂などが挙げられる。この中で、保護管の材質が紫外光透過ガラスであることが特に好ましい。
【００１５】
本発明の光触媒用光源ユニットは、前記冷陰極管の外面と前記保護管の内面とに接するように設けられ、前記保護管の内部において前記冷陰極管を支持する第４の支持体をさらに備えることが好ましい。このようにすると、冷陰極管の外面と保護管の内面とが接触するのを防ぐことができるので、耐衝撃性をさらに向上させることができる。
【００１６】
第４の支持体としては、Ｏリング、シリコンリング、金属リング等が挙げられる。ここで、第４の支持体がＯリングであることが好ましい。
【００１７】
第３の支持体及び第４の支持体の材質としては、シリコーンゴム、ブチルゴムなどのゴム類や、テフロン（登録商標）、バイトンなどのフッ素樹脂などが挙げられる。冷陰極管が紫外光を発する場合は、紫外光を透過する特性を有するという観点から、支持体の材料がフッ素樹脂であることが好ましい。このようにすると、第３の支持体及び第４の支持体が、冷陰極管からの光を遮蔽することを防ぐことができる。
【００１８】
本発明の空質浄化装置は、筐体、基材と、前記基材に担持された光触媒と、前記基材に担持された吸着剤とを有し、前記筐体内に配置された光触媒性部材、前記筐体内に配置され、前記光触媒性部材に光を照射する、上記の光触媒用光源ユニット、及び前記筐体内に気流を発生させるための送風機を備える。
【００１９】
本発明の空質浄化装置において、光触媒としては、公知の光触媒を用いることができる。光触媒としては、例えば、酸化チタンが挙げられる。
【００２０】
本発明の空質浄化装置において、酸化チタンとしては、例えば、アナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタンが挙げられる。この中で、高い光触媒活性を有することから、アナタース型酸化チタンが好ましい。本発明において「アナタース型酸化チタン」とは、粉末Ｘ線回折スペクトル測定において（使用電極：銅電極）、回折角度２θ＝２５．５度付近に回折ピークが現れる酸化チタンのことをいう。
【００２１】
本発明の空質浄化装置において、光触媒が、構成元素としてフッ素を含有する酸化チタンであることが好ましい。このようにすると、光触媒の脱臭速度係数が大きくなるので、脱臭速度をさらに向上させることができる。
【００２２】
ここで、光触媒である構成元素としてフッ素を含有する酸化チタンにおいて、フッ素の重量比が２．５％以上３．５％以下であることが好ましい。
【００２３】
フッ素含有量が２．５重量％以上であれば、例えば、電気陰性度の大きなフッ素が酸化チタン表面に位置するようになる。このフッ素の電子吸引作用によって、近接する水酸基が活性化され水酸ラジカルが生じ易くなる。その結果、光触媒反応が促進され、脱臭速度を向上できると考えられるからである。また、フッ素含有量が３．５重量％以下であれば、例えば、酸化チタン表面における光触媒反応に必要な水酸基の数を確保でき、脱臭速度を維持できると考えられるからである。
【００２４】
フッ素の含有量は、例えば、吸光光度分析法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２）を用いて求めることができる。
【００２５】
光触媒が含有するフッ素は、光触媒活性及び脱臭速度の向上の観点から、光触媒における全てのフッ素のうち９０重量％以上が酸化チタンと化学結合していることが好ましい。より好ましくは９５重量％以上、さらに好ましくは１００重量％、すなわち酸化チタン光触媒に含まれるフッ素の全量が酸化チタンと化学結合していることである。
【００２６】
本発明において「酸化チタンとフッ素との化学結合」とは、酸化チタンとフッ素とが化学的に結合していることをいう。好適には担持や混合ではなく酸化チタンとフッ素とが原子レベルで結びついている状態のことをいい、より好適には酸化チタンとフッ素とがイオン結合していることをいう。本発明において「化学結合しているフッ素」とは、例えば、酸化チタン光触媒に含有されているフッ素のうち水に溶出しないフッ素のこという。酸化チタンと化学結合しているフッ素の量は、例えば、以下の手順により求めることができる。まず、酸化チタン光触媒を水中に分散させ、ｐＨ調整剤（例えば、塩酸、アンモニア水）でｐＨ＝３以下またはｐＨ＝１０以上に保持する。次に、水中へのフッ素イオンの溶出量を比色滴定等により測定する。酸化チタン光触媒に含有するフッ素の総量から上記溶出量を差し引くことにより、酸化チタンと化学結合しているフッ素の量を算出することができる。本発明において「酸化チタンとフッ素とがイオン結合している」とは、酸化チタン光触媒を光電子分光分析装置で分析した際に、フッ素の１ｓ軌道（Ｆ１ｓ）のピークトップが６８３ｅＶ〜６８６ｅＶの範囲となる場合をいう。これは、フッ素とチタンとがイオン結合したフッ化チタンのピークトップの値が上記範囲内であることに由来する。
【００２７】
光触媒は、ナトリウムを含んでもよいが、光触媒活性及び脱臭速度の向上の点から、ナトリウムを含まないことが好ましい。ナトリウムを含む場合、光触媒全体に占めるナトリウムの含有量（Ａ重量％）と、光触媒全体に占めるフッ素の含有量（Ｂ重量％）との比（Ａ／Ｂ）は、光触媒活性及び脱臭速度の向上の点から、０．０１以下であることが好ましく、より好ましくは０．００５以下、さらに好ましくは０．００１以下である。
【００２８】
光触媒の比表面積は、光触媒と臭気成分との接触面の増加、また光触媒反応効率の向上の点から、２００〜３５０ｍ２／ｇが好ましく、より好ましくは２５０〜３５０ｍ２／ｇである。ここで、本発明において比表面積とは、ＢＥＴ法（窒素の吸着・脱離方式）により測定した、光触媒の粉末１ｇ当たりの表面積値のことをいう。比表面積が２００ｍ２／ｇ以上の場合、分解する対象物との接触面積を大きくすることができる。
【００２９】
吸着剤としては、例えば、アルミノケイ酸塩及びシリカゲル等が挙げられる。中でも、アルミノケイ酸塩が好ましく、アルミノケイ酸塩としては、例えば、ゼオライトが挙げられる。ゼオライトの中でも、紫外光の透過性及び脱臭性能の点から、ハイシリカゼオライトが好ましく、臭気成分の吸着力の点から、ＺＳＭ−５型ゼオライトがより好ましい。ゼオライトにおけるシリカとアルミナのモル成分比（シリカ／アルミナ）は、例えば、１０以上であり、好ましくは１５００以上である。
【００３０】
ゼオライトは、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ＨＳＺ−８９０ＨＯＡ（東ソー株式会社製、ＺＳＭ−５型、シリカ／アルミナ比：１５００〜２０００（平均：１８９０）、平均粒径８〜１４μｍ、カチオンタイプ：Ｈ、比表面積（ＢＥＴ）：２８０〜３３０ｍ２／ｇ）、ＨｉＳｉｖ（ＴＭ）−３０００（ユニオン昭和株式会社製、平均粒径：１２．７μｍ、カチオンタイプ：Ｎａ、細孔径：６オングストローム以下、比表面積（ＢＥＴ）：４００ｍ２／ｇ以上）等が挙げられる。
【００３１】
光触媒性部材における光触媒と吸着剤との重量比（酸化チタン光触媒の重量：吸着剤の重量）は、例えば、９：１〜１：９であり、脱臭性能の点から８：２〜５：５が好ましく、より好ましくは７：３である。
【００３２】
光触媒性部材は、酸化チタン及び／または吸着剤と基材との接着性向上の点から、その他の成分として、バインダーを含んでもよい。バインダーとしては、例えば、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、モンモリロナイト及びカオリン等が挙げられる。光触媒性部材におけるバインダーの割合は、バインダーの種類及び結着力等に応じて適宜決定できるが、脱臭性能向上の点から、少ないことが好ましい。バインダーがコロイダルシリカである場合、光触媒性材料における光触媒及び吸着剤の合計とバインダーとの重量比（光触媒及び吸着剤の合計重量：バインダーの重量）は、例えば、１０：０〜５：５であり、好ましくは９：１〜７：３である。
【００３３】
本発明の空質浄化装置において、光触媒性部材が、バインダーとしてコロイダルシリカをさらに有することが好ましい。コロイダルシリカは紫外光を透過するので、バインダーとしてコロイダルシリカを用いることにより、光触媒と吸着剤とを基材に確実に担持させ、かつ酸化チタンの励起に必要な紫外光を良好に透過させることができる。
【００３４】
本発明の空質浄化装置において、基材としては、繊維布帛、パンチングメタル、ラス材等を用いることができる。繊維布帛としては、編物、織物及び不織布が挙げられる。中でも、圧損の点から、編物及び織物が好ましく、より好ましくは織物である。布帛に使用される繊維としては、例えば、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、フェノール系繊維などの合成繊維；ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、活性炭素繊維などの無機繊維；木材パルプ、麻パルプ、コットンリンターパルプなどの天然繊維；再生繊維等が挙げられる。この中でも、光透過性の点からガラス繊維が好ましい。基材として、ガラス繊維織布を使用することが好ましい。
【００３５】
基材は、シート状（平板状）で使用してもよい。また、例えばプリーツ加工や、コルゲート加工によりハニカムに成形して使用してもよい。
【００３６】
光触媒性部材は、例えば、上述した光触媒及び吸着剤を基材に塗布等することにより製造することができる。光触媒及び吸着剤を溶媒等に分散させた後、基材に塗布してもよい。溶媒としては、例えば、水、エチルアルコール等が使用できる。また、光触媒及び吸着剤とバインダーとを混合し、その混合物を基材に塗布してもよい。予めバインダーを基材に塗布し、その後光触媒及び吸着剤を塗布してもよい。塗布法としては、例えば、スラリー塗布、スピンコート、吹き付け塗布、キャスティング塗工等が挙げられる。
【００３７】
上記フッ素を含有する酸化チタン光触媒は、例えば、ｎ−ブチルアミンの吸着量が８μｍｏｌ／ｇ以下であるアナタース型酸化チタンの水分散液とフッ素化合物とを混合し、混合液中で酸化チタンとフッ素化合物とを反応させることにより製造できる。ここで、混合液のｐＨが３を超える場合は、酸を用いてｐＨを３以下に調整すればよい。ｎ−ブチルアミンの吸着量が８μｍｏｌ／ｇ以下であるアナタース型酸化チタンとしては、例えば、堺化学工業株式会社製ＳＳＰ−２５等が使用できる。その水分散液としては、例えば、堺化学工業株式会社製ＣＳＢ−Ｍ等が使用できる。フッ素化合物としては、例えば、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化水素酸等が挙げられる。
【００３８】
本発明の空質浄化装置において、基材の開孔率が０％以上２５％以下であることが好ましい。基材の開孔率が０％以上１０％以下であることがさらに好ましい。
【００３９】
基材の開孔率は、例えば、基材の面積と開口部の面積とを用いて下記式（数１）より算出することができる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
送風機としては、例えば、シロッコファン等が挙げられる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施例１）
まず、本実施例において作製した光触媒用光源ユニットの構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施例において作製した光触媒用光源ユニット１００の構成を示す斜視図であり、図２は、保護管が中間支持部により固定された状態を示す要部拡大図である。
【００４４】
図１に示すように、光触媒用光源ユニット１００は、冷陰極管２０１を収容する保護管２０２と、光触媒性部材１５０と、筐体とから構成されている。筐体は、保護管２０２の端部を固定するための２つの両端支持部１０１、保護管の中間部分を固定するための中間支持部１０２、及び２つの両端支持部１０１と中間支持部１０２とを両側から挟んで固定する２つの側面板１０５を備えている。両端支持部１０１及び中間支持部１０２は、保護管径よりわずかに大きい貫通穴１０３を５つずつ備えている。筐体はアクリル製である。ここで、２つの両端支持部１０１は本発明における第１の支持体及び第２の支持体に相当し、中間支持部１０２は本発明における第３の支持体に相当する。
【００４５】
図１及び図２に示すように、冷陰極管２０１を収容した保護管２０２は、中間支持部１０２の貫通穴１０３に挿入され、貫通穴１０３の両側において保護管２０２に２つのＯリング２０４を取り付けることにより固定されている。なお、本実施例において使用した冷陰極管２０１は、管径４ｍｍ、管の長さ３００ｍｍであり、保護管２０２は、管径６ｍｍ、管の長さ３００ｍｍである。なお、図２においては、中間支持部１０２による保護管２０２の固定方法のみについて示したが、２つの両端支持部１０１における保護管２０２の固定方法も同様であるため説明を省略する。
【００４６】
図１に示すように、２つの側面板１０５にはそれぞれ２つの溝１０４が設けられている。シート状の光触媒性部材１５０（厚み約２ｍｍ）は、その両端部を溝１０４に挿入することにより固定されている。
【００４７】
次に、本実施例において用いた光触媒性部材１５０の作製手順について説明する。
【００４８】
酸化チタン（商品名：ＳＳＰ−２５、堺化学工業株式会社製、アナタース型、粒径：５〜１０ｎｍ、比表面積：２７０ｍ２／ｇ以上）の濃度が１５０ｇ／Ｌとなるように酸化チタンに純水を加え、これを撹拌して、酸化チタン分散液を調製した。この酸化チタン分散液に、酸化チタンに対してフッ素（元素）に換算して５．０重量％に相当するフッ化水素酸（和光純薬社製、特級）を添加し、ｐＨ３に保持しながら２５℃で６０分間反応させた。得られた反応物を水洗した。水洗は、反応物を濾過して回収される濾液の電気伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以下となるまで行った。そして、これを空気中において１３０℃で５時間乾燥させて酸化チタン光触媒を調製した。
【００４９】
吸光光度分析法（ＪＩＳ Ｋ ０１０２）により酸化チタン光触媒中のフッ素含有量を求めたところ、３．３重量％であった。
【００５０】
酸化チタン光触媒を光電子分光分析装置で分析したところ、Ｆ１ｓのピークトップが６８３ｅＶ〜６８６ｅＶの範囲となるスペクトルを示した。つまり、得られた酸化チタン光触媒において、酸化チタンとフッ素とがイオン結合していることが確認できた。
【００５１】
酸化チタン光触媒を粉末Ｘ線回折装置（使用電極：銅電極）で分析したところ、回折角度２θ＝２５．５度において回折ピークが現れた。つまり、得られた酸化チタン光触媒はアナタース型酸化チタンであった。
【００５２】
得られた酸化チタン光触媒４９０ｇと、ゼオライト（商品名：ＨＳＺ−８９０ＨＯＡ、東ソー製、シリカ／アルミナ比（モル比）：１９５０）２１０ｇとを乳鉢により１分間乾式混合した。酸化チタン光触媒とゼオライトとの混合物７００ｇをコロイダルシリカ（商品名：スノーテックスＯ、日産化学製）に分散させてペースト状にし、基材（ガラスクロス、商品名：Ｖ３７５Ｈ、ユニチカ製、２００ｃｍ２（１００ｍｍ×２００ｍｍ））に添着することにより光触媒性部材１５０を作製した。基材の開孔率は１０％である。
【００５３】
（比較例）
中間支持部１０２を備えていない点以外は、図１に示す実施例１の光触媒用光源ユニット１００と同様にして、比較例の光触媒用光源ユニットを作製した。
【００５４】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２において作製した光触媒用光源ユニットの構成について図３を用いて説明する。図３は、本実施例において用いた保護管３０２及び冷陰極管３０１の構造を示す斜視図である。
【００５５】
図３に示すように、本実施例においては、冷陰極管３０１の外面と保護管３０２の内面とに接するように、冷陰極管３０１の周囲において３箇所にＯリング３０６を設けた。保護管３０２の両端部には、エンドキャップ３０８を設けることにより、冷陰極管３０１の両端部を保護すると同時に、冷陰極管３０１と保護管３０２とを固定した。それ以外の構成については実施例１の光触媒用光源ユニット１００と同様であるので説明を省略する。ここで、Ｏリング３０６は本発明における第４の支持体に相当する。
【００５６】
（落下試験）
実施例１、実施例２、及び比較例の光触媒用光源ユニットについて落下試験を行い、光触媒用光源ユニットの耐衝撃性を評価した。
【００５７】
落下試験は、光触媒用光源ユニットの図１に矢印で示す側が下になるようにして、所定の高さから光触媒用光源ユニットを鉄板の上に落下させ、冷陰極管の損傷の有無を目視で確認することで行った。判定は、５本の冷陰極管全てについて損傷がなかった場合を○、いずれかの冷陰極管に損傷があった場合を×とした。落下位置は、まず１０ｃｍとし、５本の冷陰極管全てについて損傷がなかった場合は１０ｃｍ刻みで落下位置を高くした。落下試験は、いずれかの冷陰極管に損傷が生じるまで行った。
【００５８】
落下試験の結果を（表１）に示す。下記（表１）からわかるように、実施例１の光触媒用光源ユニットは、落下距離４０ｃｍまで５本の冷陰極管全てについて損傷がみられなかった。それに対して、比較例の光触媒用光源ユニットは、落下距離３０ｃｍにおいて冷陰極管に損傷がみられた。このことから、実施例１の光触媒用光源ユニットは、中間支持部１０２を備えていない比較例の光触媒用光源ユニットと比較して、高さにして２倍、距離にして２０ｃｍの落下強度を有していることがわかった。
【００５９】
また、実施例２の光触媒用光源ユニットは、落下距離１１０ｃｍまで５本の冷陰極管全てについて損傷がみられなかった。このことから、冷陰極管の外面と保護管の内面とに接するようにＯリングが設けられている実施例２の光触媒用光源ユニットは、実施例１の光触媒用光源ユニットと比較して、高さにして約３倍、距離にして７０ｃｍの落下強度を有しており、実施例１よりもさらに耐衝撃性に優れることがわかった。
【００６０】
【表１】
【００６１】
（脱臭性能の評価）
実施例１における光触媒用光源ユニットに対して、図１に示す矢印の方向に気流が発生するように送風ファンを備え付けることにより、空質浄化装置を作製した。
【００６２】
作製した空質浄化装置を、アクリル製の環境試験室（内容積：２３．２ｍ３）に配置した。次いで、環境試験室内においてアセトアルデヒドの水希釈液を蒸気拡散させ、室内のアセトアルデヒド濃度を１ｐｐｍとした。その後、冷陰極管を点灯し、送風ファンを動作させることにより、脱臭を開始した。送風ファンの動作は、風速が約１ｍ／ｓとなるように調節した。
【００６３】
脱臭開始から１０分後、３０分後、６０分後及び９０分後に環境試験室内の臭気を採取した。採取した臭気（３Ｌ）をＤＮＰＨ（ジニトロフェニル）で濃縮し、液体クロマトグラフィーを用いてアセトアルデヒド濃度を測定した。得られた結果を図４に示す。
【００６４】
図４より、本実施例において用いた空質浄化装置によって、脱臭開始後６０分で９０％以上のアセトアルデヒドを脱臭できることがわかった。
【００６５】
（変形例）
次に、その他の光触媒用光源ユニットの構成について図５を用いて説明する。図５は、本変形例において作製した光触媒用光源ユニット５００の構成を示す図である。
【００６６】
図５に示すように、本変形例の光触媒用光源ユニット５００は、２つの両端支持部５０１、中間支持部５０２、及び２つの側面板５０５を備えた筐体に、Ｕ字型の保護管６０２及び冷陰極管６０１がＯリング５０４により固定されている。Ｕ字型の冷陰極管６０１の両端部には、冷陰極管６０１内において放電を起こすために電界が与えられる電極部５１０が設けられている。
【００６７】
冷陰極管内に封入されている水銀が重力によって下方にたまることにより、冷陰極管内における水銀蒸気の濃度にむらが生じる。このとき、冷陰極管の両端部に設けられた電極部の鉛直方向の位置に差がある場合は、下方の電極部の温度が上昇することにより、発光のむらや、電極損傷による寿命の低下などが起こる恐れがある。
【００６８】
本変形例の光触媒用光源ユニットにおいて用いたＵ字型の冷陰極管６０１の２つの電極部５１０は、図５に示すように、鉛直方向において略同じ高さに設けられている。この構成により、均一な発光と高寿命を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、例えば脱臭、消臭、空気浄化等の目的で使用される浄化デバイスに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施例において作製した光触媒用光源ユニットの構成を示す斜視図
【図２】同光触媒用光源ユニットにおける保護管が中間支持部により固定された状態を示す要部拡大図
【図３】本発明の他の実施例において用いた保護管及び冷陰極管の構造を示す斜視図
【図４】本発明の一実施例における光触媒用光源ユニットについて測定されたアセトアルデヒドの脱臭特性を示すグラフ
【図５】本発明の一変形例において作製した光触媒用光源ユニットの構成を示す図
【符号の説明】
【００７１】
１００，５００ 光触媒用光源ユニット
１０１，５０１ 両端支持部
１０２，５０２ 中間支持部
１０３ 貫通穴
１０４ 溝
１０５，５０５ 側面板
１５０ 光触媒性部材
２０１，３０１，６０１ 冷陰極管
２０２，３０２，６０２ 保護管
２０４，３０６，５０４ Ｏリング
３０８ エンドキャップ
５１０ 電極部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒に照射する光を発するための光触媒用光源ユニットであって、
保護管、
前記保護管の内部に収容された冷陰極管、
前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、
前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに
前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備える光触媒用光源ユニット。
【請求項２】
前記冷陰極管の外面と前記保護管の内面とに接するように設けられ、前記保護管の内部において前記冷陰極管を支持する第４の支持体をさらに備える、請求項１に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項３】
前記第４の支持体がＯリングである、請求項２に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項４】
前記冷陰極管の発する光の強度が最大となる波長が３８０ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項５】
前記支持体がフッ素樹脂により構成される、請求項４に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項６】
前記保護管が紫外光を透過する材料により構成されている、請求項４に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項７】
筐体、
基材と、前記基材に担持された光触媒と、前記基材に担持された吸着剤とを有し、前記筐体内に配置された光触媒性部材、
前記筐体内に配置され、前記光触媒性部材に光を照射する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光触媒用光源ユニット、及び
前記筐体内に気流を発生させるための送風機を備える空質浄化装置。
【請求項８】
前記光触媒が、構成元素としてフッ素を含有する酸化チタンである、請求項７に記載の空質浄化装置。
【請求項１】
光触媒に照射する光を発するための光触媒用光源ユニットであって、
保護管、
前記保護管の内部に収容された冷陰極管、
前記保護管の一方の端部及び前記冷陰極管の一方の端部を支持する第１の支持体、
前記保護管の他方の端部及び前記冷陰極管の他方の端部を支持する第２の支持体、並びに
前記保護管を両方の端部の間の位置において支持する第３の支持体を備える光触媒用光源ユニット。
【請求項２】
前記冷陰極管の外面と前記保護管の内面とに接するように設けられ、前記保護管の内部において前記冷陰極管を支持する第４の支持体をさらに備える、請求項１に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項３】
前記第４の支持体がＯリングである、請求項２に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項４】
前記冷陰極管の発する光の強度が最大となる波長が３８０ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項５】
前記支持体がフッ素樹脂により構成される、請求項４に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項６】
前記保護管が紫外光を透過する材料により構成されている、請求項４に記載の光触媒用光源ユニット。
【請求項７】
筐体、
基材と、前記基材に担持された光触媒と、前記基材に担持された吸着剤とを有し、前記筐体内に配置された光触媒性部材、
前記筐体内に配置され、前記光触媒性部材に光を照射する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光触媒用光源ユニット、及び
前記筐体内に気流を発生させるための送風機を備える空質浄化装置。
【請求項８】
前記光触媒が、構成元素としてフッ素を含有する酸化チタンである、請求項７に記載の空質浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１３１５１２（Ｐ２０１０−１３１５１２Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０９３８２（Ｐ２００８−３０９３８２）
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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