換気装置
【課題】自然光を効率良く利用して光触媒を励起させて空気を脱臭したり殺菌したりする空気浄化機能を有した換気装置を提供することを目的としている。
【解決手段】自然光１００を導光させる導光ダクト１０１と、屋外空気１０４を居住空間１０３に導く換気ダクト１０５と、屋外空気１０４を送風する送風機１０２とを備え、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００によって励起し、屋外空気１０４を浄化できる光触媒１０６が換気ダクト１０５の内壁に担持されていることによって、空気を浄化する機能と、建物内に自然光１００を導光する機能を有した換気装置が得られる。
【解決手段】自然光１００を導光させる導光ダクト１０１と、屋外空気１０４を居住空間１０３に導く換気ダクト１０５と、屋外空気１０４を送風する送風機１０２とを備え、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００によって励起し、屋外空気１０４を浄化できる光触媒１０６が換気ダクト１０５の内壁に担持されていることによって、空気を浄化する機能と、建物内に自然光１００を導光する機能を有した換気装置が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を浄化する機能を有し、建物内に自然光を導光する機能を有した換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気を浄化する機能を有した空調システムは、空調用ダクト中に光触媒を用いた脱臭装置を設置した空調システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その空調システムについて図３および図４を参照しながら説明する。
【０００４】
図３に示すように、室内の空気１を、排気用ダクト２を通じて空調装置３に導入し、導入空気の温度・湿度を調整した後に、脱臭装置４に導入して、空気中の有害物質・黴・微生物等を脱臭・殺菌し、吸気用ダクト５を通じて建物内に臭いや微生物で汚染されていない空調された空気を循環させる空調システムがある。また、図４に示すように、天井裏に設置された空調用ダクト６の一部もしくは全部を光７が透過するようなガラスなどの光透過性材料８で置き換え、その中に光触媒９を設置し、空調用ダクト６の外部に設置した励起光源１０から放出される光７が光透過性材料８を通して照射されるような脱臭装置である。光触媒９に励起光源１０から放出される光７を照射することで光触媒９における価電子帯の電子が励起されて伝導帯に遷移し、電子と正孔が生じる。これら正孔と電子が光触媒９の表面に移動することで空気中の有害物質と反応するか、あるいは、空気中の酸素や水と反応し、スーパーオキサイドイオン（Ｏ2-）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）などの活性種が生成し、これら活性種が有害物質や黴・微生物と連続的に反応することで脱臭や殺菌が行われる仕組みになっている。
【０００５】
また、この種の建物内に自然光を導光する導光装置は、採光装置１１と光ダクト１２とを接続してなる照明システムが知られている（特許文献２）。
【０００６】
以下、その照明システムについて図５を参照しながら説明する。
【０００７】
図５に示すように、凹面鏡の集光ミラーである光学系１３を内蔵した採光装置１１によって、自然光を採光し、光を導光する光ダクト１２によって自然光を導き、出光部１４から自然光を建物内へと導入する照明システムである。
【特許文献１】特開平７−３５３７３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の空気を浄化する浄化装置を搭載した換気装置では、以下の課題があった。
【０００９】
特許文献１に開示された方法では、空気を脱臭したり殺菌したりする際に作用する光触媒を励起（活性化）させるために、殺菌灯や高圧水銀灯、蛍光ランプ、キセノンランプなどを用いているため、脱臭や殺菌をしている間はこれらの励起光源に対して常に電力を供給する必要があるという課題があった。
【００１０】
また、これら励起光源には寿命があり、空気の脱臭や殺菌をする効果を有る一定レベル以上に持続させるためには、これら励起光源の出力を監視・把握するための機器が必要となるし、寿命に達した場合は別途新品の励起光源を用意しなければならないし、励起光源を交換するために人為的メンテナンスが必要になるという課題があった。
【００１１】
特許文献２に開示された方法では、自然光を採光する採光装置が一定の方向に固定されているため、自然光の照射方向が変化することによって建物内に導光される光の強度が低下してしまうという課題があった。
【００１２】
また、出光部は固定され、かつ、光を遮断するものが無いため、照明が必要な方向に向きを変えることができないし、照明を必要としないときにも導光されてしまうという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、自然光を利用して光触媒を励起（活性化）させて空気を脱臭したり殺菌したりすることで、電力を必要とせず、また交換部品を必要とせず、また、交換部品を交換するといったメンテナンスが必要なくなる空気を浄化する機能を有した換気装置を提供することを目的としている。
【００１４】
さらに、空気を脱臭したり殺菌したりする光触媒を励起（活性化）させるための自然光を効率良く採光させることができ、採光した自然光を照明に必要な向きに変更することができ、採光した自然光を必要に応じて遮断することができる機能を有した換気装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成するために、本発明が講じた第１の課題解決手段は、導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、前記換気ダクト内を通過する屋外空気を前記光触媒によって浄化し、浄化した前記屋外空気を送風機によって前記居住空間に吹出すことを特徴とするものである。
【００１６】
また、第２の課題解決手段は、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、第３の課題解決手段は、換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
また、第４の課題解決手段は、導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
また、第５の課題解決手段は、光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
また、第６の課題解決手段は、換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、第７の課題解決手段は、光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
また、第８の課題解決手段は、吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とするものである。
【００２３】
また、第９の課題解決手段は、居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、第１０の課題解決手段は、自然光を遮断できるようにしたことを特徴とするものである。
【００２５】
また、第１１の課題解決手段は、自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
また、第１２の課題解決手段は、日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とするものである。
【００２７】
また、第１３の課題解決手段は、循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とするものである。
【００２８】
また、第１４の課題解決手段は、壁取り付け型であることを特徴とするものである。
【００２９】
また、第１５の課題解決手段は、天井取り付け型であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の換気装置によれば、自然光を利用して光触媒を励起（活性化）させて居住空間に吹出し、給気する屋外空気を脱臭したり殺菌したりすることで、電力を必要とせず、また交換部品を必要とせず、また、交換部品を交換するといったメンテナンスが必要なくなる空気を浄化することができる。
【００３１】
さらに、自然光を受光する方向を変更することによって、空気を脱臭したり殺菌したりする光触媒を励起（活性化）させるための自然光を効率良く受光させることができ、居住空間に導いた自然光の方向を変更したり遮断することで、照明が必要な向きに変更したり受光した自然光を必要に応じて遮断することができる。
【００３２】
そして、請求項１記載の換気装置では、導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、換気ダクト内を通過する屋外空気を光触媒によって浄化し、浄化した屋外空気を送風機によって居住空間に吹出すことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって屋外から居住空間へと自然光を導くことができるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光によって光触媒を励起（活性化）できるので、電力を必要とせずに屋外空気を浄化することができるようになる。
【００３３】
また、請求項２に記載の換気装置では、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することによって、換気装置を建物へ取り付けする際に、ダクトを通すための穴を一つ開ければ良くなるので施工性が向上する。また、屋外空気を通過させる換気ダクトを導光ダクトが囲むことによって、導光ダクト内の空気が断熱層となり、冬場などにおいて冷たい屋外空気を換気ダクトに通過させた際にも、換気ダクトの外壁の位置における結露を防止することができる。また、導光ダクトは受光部と出光部によって密閉されていることから、導光ダクト内の空気が自然光の熱エネルギーによって温まり、換気ダクト内を流れる屋外空気も温まることによって、居住空間に暖かい空気を送り込むことができるようになる。
【００３４】
また、請求項３に記載の換気装置では、換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに照射された際に、効率良く換気ダクトを通過できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３５】
また、請求項４に記載の換気装置では、導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、屋外に配置した自然光を受光することができる受光部から受光した自然光が、導光ダクトを通過する際に、導光ダクトの内壁が光反射型材料であるため、自然光が導光ダクトの壁面を通過しなくなるので、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３６】
また、請求項５に記載の換気装置では、光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とする換気装置であり、可視光に応答できる酸化チタンを含むことによって、導光ダクトによって導かれた自然光のスペクトルのうち、３８０〜３９０ｎｍの波長を有する紫外光（自然光の３％前後）以外に、４００〜８００ｎｍの波長を有する可視光（自然光の大部分を占める）が有効に活用できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された可視光応答型の酸化チタンを含む光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３７】
また、請求項６に記載の換気装置では、換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とする換気装置であり、これによって換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を吸着材の表面や細孔内へ吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３８】
また、請求項７に記載の換気装置では、光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、安全性が高く、経済性の高い酸化チタンを用いることによって、より安全性が高く、経済性の高い換気装置を得ることができるようになる。
【００３９】
また、請求項８に記載の換気装置では、吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、吸着性能の高いこれらの吸着材を用いることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を最大限に吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光が非常に弱い日中や夜間のときにも、吸着材によって有害物質を吸着できるため、有害物質の少ない浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００４０】
また、請求項９に記載の換気装置では、居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要な方向に自然光を導くことができるようになるため、効率良く居住空間を明るくすることができる。また、自然光に含まれる紫外光を光触媒が吸収するため、出光部から出光される自然光には紫外光を含まないため、人体に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるし、居住空間内の物質に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるようにもなる。
【００４１】
また、請求項１０に記載の換気装置では、自然光を遮断できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要無い場合には、自然光を遮断できるようになる。
【００４２】
また、請求項１１に記載の換気装置では、自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも自然光を受光する方向を変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００４３】
また、請求項１２に記載の換気装置では、日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも日射センサによって自動的に受光する最適な方向へと変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００４４】
また、請求項１３に記載の換気装置では、循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とする換気装置であり、屋外空気に含まれる有害物質を浄化するだけでなく、居住空間内空気に含まれる有害物質をも浄化できるようになる。
【００４５】
また、請求項１４に記載の換気装置では、壁取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。
【００４６】
また、請求項１５に記載の換気装置では、天井取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。また、天井に取り付けすることによって、居住空間を広く保つことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
請求項１記載の発明は、導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、前記換気ダクト内を通過する屋外空気を前記光触媒によって浄化し、浄化した前記屋外空気を送風機によって前記居住空間に吹出すことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって屋外から居住空間へと自然光を導くことができるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光によって光触媒を励起（活性化）できるので、電力を必要とせずに屋外空気を浄化することができるようになる。
【００４８】
また、請求項２の発明は、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することによって、換気装置を建物へ取り付けする際に、ダクトを通すための穴を一つ開ければ良くなるので施工性が向上する。また、屋外空気を通過させる換気ダクトを導光ダクトが囲むことによって、導光ダクト内の空気が断熱層となり、冬場などにおいて冷たい屋外空気を換気ダクトに通過させた際にも、換気ダクトの外壁の位置における結露を防止することができる。また、導光ダクトは受光部と出光部によって密閉されていることから、導光ダクト内の空気が自然光の熱エネルギーによって温まり、換気ダクト内を流れる屋外空気も温まることによって、居住空間に暖かい空気を送り込むことができるようになる。
【００４９】
また、請求項３の発明は、換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに照射された際に、効率良く換気ダクトを通過できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５０】
光透過型材料としては、ガラスなどの無機材料や、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などの有機材料を用いることができる。ここで、フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、エチレン−モノクロロトリクロロトリフルオロエチレン系共重合体、ポリフッカビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂としては、α−オレフィン系単独重合体、α−オレフィンを主成分とする異種単量体との共重合体、α−オレフィンと共役ジエンまたは非共役ジエン等の多不飽和化合物、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル等との共重合体が挙げられ、例としてはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−４−メチル−１−ペンテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００５１】
また、請求項４の発明は、導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、屋外に配置した自然光を受光することができる受光部から受光した自然光が、導光ダクトを通過する際に、導光ダクトの内壁が光反射型材料であるため、自然光が導光ダクトの壁面を通過しなくなるので、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５２】
光反射型材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、マグネシウム等の金属またはその合金や、ステンレス等を用いることができる。
【００５３】
また、請求項５の発明は、光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とする換気装置であり、可視光に応答できる酸化チタンを含むことによって、導光ダクトによって導かれた自然光のスペクトルのうち、３８０〜３９０ｎｍの波長を有する紫外光（自然光の３％前後）以外に、４００〜８００ｎｍの波長を有する可視光（自然光の大部分を占める）が有効に活用できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された可視光応答型の酸化チタンを含む光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５４】
可視光応答型の光触媒としては、酸化チタンに種々の遷移金属をドーピングしたものが挙げられる。遷移金属としては、クロム、バナジウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、マンガン、セリウム、鉄などが挙げられる。
【００５５】
また、請求項６の発明は、換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とする換気装置であり、これによって換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を吸着材の表面や細孔内へ吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５６】
また、請求項７の発明は、光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、安全性が高く、経済性の高い酸化チタンを用いることによって、より安全性が高く、経済性の高い換気装置を得ることができるようになる。なお、光触媒活性を有していれば結晶形については特に制限はなく、無定形、アナータス形、ルチル形、ブルカイト形のいずれでもよい。ルチル型とアナターゼ型酸化チタンの組み合せなど、結晶形の違う成分を複合してもなんら問題はない。なお、光触媒が銀、銅、亜鉛、ニッケル、クロムから選ばれるいずれか一つ以上の抗菌性金属を含んでいてもよく、自然光が照射されない場合でも抗菌性・防黴性が発揮されるので、菌や黴の繁殖を抑制することができる。なお、金属ではなく、銀・銅・亜鉛などの金属イオンを溶出する銀ゼオライト、銀含有リン酸ジルコニウムなどの無機化合物を用いてもなんら問題はない。
【００５７】
また、請求項８の発明は、吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、吸着性能の高いこれらの吸着材を用いることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を最大限に吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光が非常に弱い日中や夜間のときにも、吸着材によって有害物質を吸着できるため、有害物質の少ない浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。光触媒と併用して使用する吸着材としては、光触媒が励起する４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持つような吸着剤を混ぜると，吸着剤が紫外線を吸収してしまい，光触媒の励起効率が著しく低下してしまう恐れがある。４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持たない吸着剤としてはゼオライトやシリカゲルなどが適しており，特にゼオライトを疎水化処理したハイシリカゼオライトは４００ｎｍ付近にほとんど吸収波長を持たず，且つ疎水化処理することで有害物質を吸着する能力が向上するため好適である。換気ダクトに光触媒や吸着材を担持する方法としては、予め光触媒と吸着材を混合した状態の分散スラリーを塗布しても良いし、吸着材を塗布した後に吸着材を光触媒の担体として光触媒を担持しても良い。光触媒や吸着材の固定化にはケイ素化合物を用いると良い。ケイ素化合物が光触媒を固定化するとともに、照射された光を乱反射するので、光触媒に効率的に光をあてることができる。ケイ素化合物としては、シリカゾル、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、シリケート化合物の加水分解物などが挙げられる。シリケート化合物としては、テトラエトキシシランおよびその重合体であるメトキシポリシロキサン、エトキシポリシロキサン、ブトキシポリシロキサン、リチウムシリケートなどが挙げられ、これらの金属アルコキシド類は、水と酸または塩基によって加水分解され、固定化剤として用いることができる。また、シリコーン樹脂を用いてもなんら問題はない。これらのケイ素化合物と光触媒と吸着材を混合して塗布面に塗布し、乾燥させることにより光触媒の固定化ができる。
【００５８】
また、請求項９の発明は、居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要な方向に自然光を導くことができるようになるため、効率良く居住空間を明るくすることができる。また、自然光に含まれる紫外光を光触媒が吸収するため、自然光には紫外光を含まないため、人体に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるし、居住空間内の物質に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるようにもなる。
【００５９】
また、請求項１０の発明は、自然光を遮断できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要ない場合には、自然光を遮断できるようになる。
【００６０】
また、請求項１１の発明は、自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも受光する方向を変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００６１】
また、請求項１２の発明は、日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも日射センサによって自動的に受光する最適な方向へと変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００６２】
日射センサは、ヒートシンク型やエプリー型といった分類があるが、いずれにしても日射エネルギーを熱エネルギーに変換し、発生する温度変化を利用して測定するものである。カーボンブラックで塗装された受光面が日射を吸収して熱エネルギーへと変換し、受光面の真下に設置されたサーモパイルセンサーにより受光面と基準点との間の温度差を電力として検出する仕組みである。
【００６３】
日射センサは、センサの前後左右方向に対して指向特性を有しているため、前後左右の角度によってセンサ感度が異なる。このため、日射センサを一方向で固定してしまうと、変化する自然光の向きに対して正確に受光する方向を決定できないので、日射センサ単独、または、日射センサを取り付けた受光部を変化する自然光を感知する全域に常時、または、定期的に駆動させてやることで正確に受光する方向を決定することができるようになる。
【００６４】
また、請求項１３の発明は、循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の換気装置であり、屋外空気に含まれる有害物質を浄化するだけでなく、居住空間内空気に含まれる有害物質をも浄化できるようになる。 居住空間内の空気を循環ダクト、および、居住空間内の空気を循環する送風機を専用に備えても良いし、屋外空気を送風するための換気ダクトと、送風機を兼用しても良い。
【００６５】
また、請求項１４の発明は、壁取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。
【００６６】
また、請求項１５の発明は、天井取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。また、天井に取り付けすることによって、居住空間を広く保つことができるようになる。
【００６７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００６８】
（実施の形態１）
図１は本発明における実施の形態１の概略を表している。導光ダクト１０１によって自然光１００を居住空間１０３に導くと共に、換気ダクト１０５の内壁に担持した光触媒１０６を前記自然光１００によって励起し、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４を光触媒１０６によって浄化し、浄化した屋外空気１０４を送風機１０２によって居住空間１０３に吹出すことことができる換気装置である。
【００６９】
また、導光ダクト１０１の内部を換気ダクト１０５が貫通した構造となっている。この構造によって、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００が換気ダクト１０５に対して満遍なく照射され、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が満遍なく自然光１００を照射され、これによって照射された光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００７０】
また、導光ダクト１０１の内部を換気ダクト１０５が貫通した構造を有することによって、換気装置を建物へ取り付けする際に、ダクトを通すための穴を一つ開ければ良くなるので施工性が向上する。また、屋外空気１０４を通過させる換気ダクト１０５を導光ダクト１０１が囲むことによって、導光ダクト１０１内の空気が断熱層となり、冬場などにおいて冷たい屋外空気１０４を換気ダクト１０５に通過させた際にも、換気ダクト１０５の外壁の位置における結露を防止することができる。また、導光ダクト１０１は密閉されており、導光ダクト１０１内の空気が自然光１００の熱エネルギーによって温まり、換気ダクト１０５内を流れる屋外空気１０４も温まることによって、居住空間１０３に暖かい空気を送り込むことができるようになる。
【００７１】
また、換気ダクト１０５が光透過型材料を含むことによって導かれた自然光１００が換気ダクト１０５に照射された際に、効率良く換気ダクト１０５を通過できるようになり、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。また、導光ダクト１０１の内壁が光反射型材料を含むことによって、自然光１００が、導光ダクト１０１を通過する際に、自然光１００が導光ダクト１０１の壁面を通過しなくなるので、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００が換気ダクト１０５に対して満遍なく照射され、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が満遍なく自然光１００を照射され、これによって照射された光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００７２】
また、換気ダクト１０５に吸着材が担持されていると良い。これによって換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質を吸着材の表面や細孔内へ吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒１０６の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。また、自然光１００の方向を変更できるようにしたことによって、居住空間１０３において照明が必要な方向に自然光１００を導くことができるようになるため、効率良く居住空間１０３を明るくすることができる。
【００７３】
また、自然光１００に含まれる紫外光を光触媒１０６が吸収するため、居住空間１０３に到達する自然光１００には紫外光を含まないため、人体に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるし、居住空間１０３内の物（壁や家具など）に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるようにもなる。また、自然光１００を遮断できるようにしたことによって、居住空間１０３において照明が必要ない場合には、自然光１００を遮断できるようになるため照明機能の向上に繋がる。また、自然光１００を受光する方向を変更できるようにしたことによって、自然光１００の向きが変化した場合にも受光する方向を変更することで、屋外から居住空間１０３へと自然光１００を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間１０３を明るく保つことができるようになる。
【００７４】
また、換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が、効率良く導かれた自然光１００によって励起（活性化）し、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。さらに、日射センサを用いて最も受光する方向を決定することによって、自然光１００の向きが変化した場合にも日射センサによって自動的に受光する最適な方向へと変更することで、屋外から居住空間１０３へと自然光１００を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間１０３を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が、効率良く導かれた自然光１００によって励起（活性化）し、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００７５】
日射センサは、ヒートシンク型やエプリー型といった分類があるが、いずれにしても日射エネルギーを熱エネルギーに変換し、発生する温度変化を利用して測定するものである。カーボンブラックで塗装された受光面が日射を吸収して熱エネルギーへと変換し、受光面の真下に設置されたサーモパイルセンサーにより受光面と基準点との間の温度差を電力として検出する仕組みである。日射センサは、センサの前後左右方向に対して指向特性を有しているため、前後左右の角度によってセンサ感度が異なる。このため、日射センサを一方向で固定してしまうと、変化する自然光１００の向きに対して正確に受光する方向を決定できないので、日射センサ単独、または、日射センサを取り付けた導光ダクトを変化する自然光１００を感知する全域に常時、または、定期的に駆動させてやることで正確に受光する方向を決定することができるようになる。
【００７６】
また、実施の形態１で説明した換気装置を、壁取り付け型にすることによって、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになるし、天井取り付け型にすることによって、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。また、天井に取り付けすることによって、居住空間を広く保つことができるようになる。
【００７７】
光触媒１０６としては、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を選択すると良い。これらの酸化チタンは安全性が高く、経済性の高い。光触媒１０６としての活性を有していれば結晶形については特に制限はなく、無定形、アナータス形、ルチル形、ブルカイト形のいずれでもよい。ルチル型とアナターゼ型酸化チタンの組み合せなど、結晶形の違う成分を複合してもなんら問題はない。
【００７８】
また、光触媒１０６が銀、銅、亜鉛、ニッケル、クロムから選ばれるいずれか一つ以上の抗菌性金属を含んでいても良く、自然光が照射されない場合でも抗菌性・防黴性が発揮されるので、菌や黴の繁殖を抑制することができる。なお、金属ではなく、銀・銅・亜鉛などの金属イオンを溶出する銀ゼオライト、銀含有リン酸ジルコニウムなどの無機化合物を用いてもなんら問題はない。また、光触媒１０６が可視光応答型の酸化チタンを含んでいるとさらに良い。
【００７９】
可視光に応答できる酸化チタンを含むことによって、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００のスペクトルのうち、３８０〜３９０ｎｍの波長を有する紫外光（自然光の３％前後）以外に、４００〜８００ｎｍの波長を有する可視光（自然光の大部分を占める）が有効に活用できるようになり、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された可視光応答型の酸化チタンを含む光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間に供給し続けることができるようになる。可視光応答型の光触媒１０６としては、酸化チタンに種々の遷移金属をドーピングしたものが挙げられる。遷移金属としては、クロム、バナジウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、マンガン、セリウム、鉄などが挙げられる。
【００８０】
光透過型材料としては、ガラスなどの無機材料や、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などの有機材料を用いることができる。ここで、フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、エチレン−モノクロロトリクロロトリフルオロエチレン系共重合体、ポリフッカビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂としては、α−オレフィン系単独重合体、α−オレフィンを主成分とする異種単量体との共重合体、α−オレフィンと共役ジエンまたは非共役ジエン等の多不飽和化合物、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル等との共重合体が挙げられ、例としてはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−４−メチル−１−ペンテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００８１】
光反射型材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、マグネシウム等の金属またはその合金や、ステンレス等を用いることができる。
【００８２】
吸着材としては、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を選択すると良い。吸着性能の高いこれらの吸着材を用いることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質を最大限に吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒１０６の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００８３】
また、自然光１００が非常に弱い日中や夜間のときにも、吸着材によって有害物質を吸着できるため、有害物質の少ない浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。光触媒１０６と併用して使用する吸着材としては、光触媒１０６が励起する４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持つような吸着剤を混ぜると，吸着剤が紫外線を吸収してしまい，光触媒１０６の励起効率が著しく低下してしまう恐れがある。４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持たない吸着剤としてはゼオライトやシリカゲルなどが適しており，特にゼオライトを疎水化処理したハイシリカゼオライトは４００ｎｍ付近にほとんど吸収波長を持たず，且つ疎水化処理することで有害物質を吸着する能力が向上するため好適である。換気ダクト１０５に光触媒１０６や吸着材を担持する方法としては、予め光触媒１０６と吸着材を混合した状態の分散スラリーを塗布しても良いし、吸着材を塗布した後に吸着材を光触媒１０６の担体として光触媒１０６を担持しても良い。光触媒１０６や吸着材の固定化にはケイ素化合物を用いると良い。
【００８４】
ケイ素化合物が光触媒１０６を固定化するとともに、照射された光を乱反射するので、光触媒１０６に効率的に光をあてることができる。ケイ素化合物としては、シリカゾル、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、シリケート化合物の加水分解物などが挙げられる。シリケート化合物としては、テトラエトキシシランおよびその重合体であるメトキシポリシロキサン、エトキシポリシロキサン、ブトキシポリシロキサン、リチウムシリケートなどが挙げられ、これらの金属アルコキシド類は、水と酸または塩基によって加水分解され、固定化剤として用いることができる。また、シリコーン樹脂を用いてもなんら問題はない。これらのケイ素化合物と光触媒１０６と吸着材を混合して塗布面に塗布し、乾燥させることにより光触媒１０６の固定化ができる。
【００８５】
（実施の形態２）
実施の形態１と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図２には、本発明の実施の形態２の換気装置を示す図である。循環ダクト１０８の内壁に担持した光触媒１０６を自然光１００によって励起し、循環ダクト１０８内を通過する居住空間内の空気１０７を光触媒１０６によって浄化することを特徴とする換気装置である。
【００８６】
これによって、屋外空気１０４に含まれる有害物質を浄化するだけでなく、居住空間１０３内空気に含まれる有害物質をも浄化できるようになる。なお、居住空間内の空気を循環する送風機１０２は専用に備えても良いし、屋外空気１０４を送風するための送風機１０２を兼用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、自然光を利用して光触媒を励起（活性化）させて空気を脱臭したり殺菌したりすることで、電力を必要とせず、また交換部品を必要とせず、また、交換部品を交換するといったメンテナンスが必要なくなる空気を浄化する機能を有した換気装置で、さらに、空気を脱臭したり殺菌したりする光触媒を励起（活性化）させるための自然光を効率良く受光させることができ、受光した自然光を照明に必要な向きに変更することができ、受光した自然光を必要に応じて遮断することができる機能を有した換気装置となり、非常に有用である。住宅用の換気装置のみならず、ビルなどの建造物全ての換気装置や空調機器などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１の換気装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態２の換気装置を示す図
【図３】従来の空気を浄化する機能を有した空調システムを示す図
【図４】従来の空気を浄化する機能を有した空調システムを示す図
【図５】従来の建物内に自然光を導光する導光装置を示す図
【符号の説明】
【００８９】
１００ 自然光
１０１ 導光ダクト
１０２ 送風機
１０３ 居住空間
１０４ 屋外空気
１０５ 換気ダクト
１０６ 光触媒
１０７ 居住空間内の空気
１０８ 循環ダクト
１ 室内の空気
２ 排気用ダクト
３ 空調装置
４ 脱臭装置
５ 吸気用ダクト
６ 空調用ダクト
７ 光
８ 光透過性材料
９ 光触媒
１０ 励起光源
１１ 採光装置
１２ 光ダクト
１３ 光学系
１４ 出光部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を浄化する機能を有し、建物内に自然光を導光する機能を有した換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気を浄化する機能を有した空調システムは、空調用ダクト中に光触媒を用いた脱臭装置を設置した空調システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その空調システムについて図３および図４を参照しながら説明する。
【０００４】
図３に示すように、室内の空気１を、排気用ダクト２を通じて空調装置３に導入し、導入空気の温度・湿度を調整した後に、脱臭装置４に導入して、空気中の有害物質・黴・微生物等を脱臭・殺菌し、吸気用ダクト５を通じて建物内に臭いや微生物で汚染されていない空調された空気を循環させる空調システムがある。また、図４に示すように、天井裏に設置された空調用ダクト６の一部もしくは全部を光７が透過するようなガラスなどの光透過性材料８で置き換え、その中に光触媒９を設置し、空調用ダクト６の外部に設置した励起光源１０から放出される光７が光透過性材料８を通して照射されるような脱臭装置である。光触媒９に励起光源１０から放出される光７を照射することで光触媒９における価電子帯の電子が励起されて伝導帯に遷移し、電子と正孔が生じる。これら正孔と電子が光触媒９の表面に移動することで空気中の有害物質と反応するか、あるいは、空気中の酸素や水と反応し、スーパーオキサイドイオン（Ｏ2-）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）などの活性種が生成し、これら活性種が有害物質や黴・微生物と連続的に反応することで脱臭や殺菌が行われる仕組みになっている。
【０００５】
また、この種の建物内に自然光を導光する導光装置は、採光装置１１と光ダクト１２とを接続してなる照明システムが知られている（特許文献２）。
【０００６】
以下、その照明システムについて図５を参照しながら説明する。
【０００７】
図５に示すように、凹面鏡の集光ミラーである光学系１３を内蔵した採光装置１１によって、自然光を採光し、光を導光する光ダクト１２によって自然光を導き、出光部１４から自然光を建物内へと導入する照明システムである。
【特許文献１】特開平７−３５３７３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の空気を浄化する浄化装置を搭載した換気装置では、以下の課題があった。
【０００９】
特許文献１に開示された方法では、空気を脱臭したり殺菌したりする際に作用する光触媒を励起（活性化）させるために、殺菌灯や高圧水銀灯、蛍光ランプ、キセノンランプなどを用いているため、脱臭や殺菌をしている間はこれらの励起光源に対して常に電力を供給する必要があるという課題があった。
【００１０】
また、これら励起光源には寿命があり、空気の脱臭や殺菌をする効果を有る一定レベル以上に持続させるためには、これら励起光源の出力を監視・把握するための機器が必要となるし、寿命に達した場合は別途新品の励起光源を用意しなければならないし、励起光源を交換するために人為的メンテナンスが必要になるという課題があった。
【００１１】
特許文献２に開示された方法では、自然光を採光する採光装置が一定の方向に固定されているため、自然光の照射方向が変化することによって建物内に導光される光の強度が低下してしまうという課題があった。
【００１２】
また、出光部は固定され、かつ、光を遮断するものが無いため、照明が必要な方向に向きを変えることができないし、照明を必要としないときにも導光されてしまうという課題があった。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、自然光を利用して光触媒を励起（活性化）させて空気を脱臭したり殺菌したりすることで、電力を必要とせず、また交換部品を必要とせず、また、交換部品を交換するといったメンテナンスが必要なくなる空気を浄化する機能を有した換気装置を提供することを目的としている。
【００１４】
さらに、空気を脱臭したり殺菌したりする光触媒を励起（活性化）させるための自然光を効率良く採光させることができ、採光した自然光を照明に必要な向きに変更することができ、採光した自然光を必要に応じて遮断することができる機能を有した換気装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成するために、本発明が講じた第１の課題解決手段は、導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、前記換気ダクト内を通過する屋外空気を前記光触媒によって浄化し、浄化した前記屋外空気を送風機によって前記居住空間に吹出すことを特徴とするものである。
【００１６】
また、第２の課題解決手段は、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、第３の課題解決手段は、換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
また、第４の課題解決手段は、導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
また、第５の課題解決手段は、光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とするものである。
【００２０】
また、第６の課題解決手段は、換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、第７の課題解決手段は、光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
また、第８の課題解決手段は、吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とするものである。
【００２３】
また、第９の課題解決手段は、居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、第１０の課題解決手段は、自然光を遮断できるようにしたことを特徴とするものである。
【００２５】
また、第１１の課題解決手段は、自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
また、第１２の課題解決手段は、日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とするものである。
【００２７】
また、第１３の課題解決手段は、循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とするものである。
【００２８】
また、第１４の課題解決手段は、壁取り付け型であることを特徴とするものである。
【００２９】
また、第１５の課題解決手段は、天井取り付け型であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の換気装置によれば、自然光を利用して光触媒を励起（活性化）させて居住空間に吹出し、給気する屋外空気を脱臭したり殺菌したりすることで、電力を必要とせず、また交換部品を必要とせず、また、交換部品を交換するといったメンテナンスが必要なくなる空気を浄化することができる。
【００３１】
さらに、自然光を受光する方向を変更することによって、空気を脱臭したり殺菌したりする光触媒を励起（活性化）させるための自然光を効率良く受光させることができ、居住空間に導いた自然光の方向を変更したり遮断することで、照明が必要な向きに変更したり受光した自然光を必要に応じて遮断することができる。
【００３２】
そして、請求項１記載の換気装置では、導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、換気ダクト内を通過する屋外空気を光触媒によって浄化し、浄化した屋外空気を送風機によって居住空間に吹出すことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって屋外から居住空間へと自然光を導くことができるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光によって光触媒を励起（活性化）できるので、電力を必要とせずに屋外空気を浄化することができるようになる。
【００３３】
また、請求項２に記載の換気装置では、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することによって、換気装置を建物へ取り付けする際に、ダクトを通すための穴を一つ開ければ良くなるので施工性が向上する。また、屋外空気を通過させる換気ダクトを導光ダクトが囲むことによって、導光ダクト内の空気が断熱層となり、冬場などにおいて冷たい屋外空気を換気ダクトに通過させた際にも、換気ダクトの外壁の位置における結露を防止することができる。また、導光ダクトは受光部と出光部によって密閉されていることから、導光ダクト内の空気が自然光の熱エネルギーによって温まり、換気ダクト内を流れる屋外空気も温まることによって、居住空間に暖かい空気を送り込むことができるようになる。
【００３４】
また、請求項３に記載の換気装置では、換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに照射された際に、効率良く換気ダクトを通過できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３５】
また、請求項４に記載の換気装置では、導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、屋外に配置した自然光を受光することができる受光部から受光した自然光が、導光ダクトを通過する際に、導光ダクトの内壁が光反射型材料であるため、自然光が導光ダクトの壁面を通過しなくなるので、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３６】
また、請求項５に記載の換気装置では、光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とする換気装置であり、可視光に応答できる酸化チタンを含むことによって、導光ダクトによって導かれた自然光のスペクトルのうち、３８０〜３９０ｎｍの波長を有する紫外光（自然光の３％前後）以外に、４００〜８００ｎｍの波長を有する可視光（自然光の大部分を占める）が有効に活用できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された可視光応答型の酸化チタンを含む光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３７】
また、請求項６に記載の換気装置では、換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とする換気装置であり、これによって換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を吸着材の表面や細孔内へ吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００３８】
また、請求項７に記載の換気装置では、光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、安全性が高く、経済性の高い酸化チタンを用いることによって、より安全性が高く、経済性の高い換気装置を得ることができるようになる。
【００３９】
また、請求項８に記載の換気装置では、吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、吸着性能の高いこれらの吸着材を用いることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を最大限に吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光が非常に弱い日中や夜間のときにも、吸着材によって有害物質を吸着できるため、有害物質の少ない浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００４０】
また、請求項９に記載の換気装置では、居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要な方向に自然光を導くことができるようになるため、効率良く居住空間を明るくすることができる。また、自然光に含まれる紫外光を光触媒が吸収するため、出光部から出光される自然光には紫外光を含まないため、人体に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるし、居住空間内の物質に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるようにもなる。
【００４１】
また、請求項１０に記載の換気装置では、自然光を遮断できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要無い場合には、自然光を遮断できるようになる。
【００４２】
また、請求項１１に記載の換気装置では、自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも自然光を受光する方向を変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００４３】
また、請求項１２に記載の換気装置では、日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも日射センサによって自動的に受光する最適な方向へと変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００４４】
また、請求項１３に記載の換気装置では、循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とする換気装置であり、屋外空気に含まれる有害物質を浄化するだけでなく、居住空間内空気に含まれる有害物質をも浄化できるようになる。
【００４５】
また、請求項１４に記載の換気装置では、壁取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。
【００４６】
また、請求項１５に記載の換気装置では、天井取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。また、天井に取り付けすることによって、居住空間を広く保つことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
請求項１記載の発明は、導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、前記換気ダクト内を通過する屋外空気を前記光触媒によって浄化し、浄化した前記屋外空気を送風機によって前記居住空間に吹出すことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって屋外から居住空間へと自然光を導くことができるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光によって光触媒を励起（活性化）できるので、電力を必要とせずに屋外空気を浄化することができるようになる。
【００４８】
また、請求項２の発明は、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することによって、換気装置を建物へ取り付けする際に、ダクトを通すための穴を一つ開ければ良くなるので施工性が向上する。また、屋外空気を通過させる換気ダクトを導光ダクトが囲むことによって、導光ダクト内の空気が断熱層となり、冬場などにおいて冷たい屋外空気を換気ダクトに通過させた際にも、換気ダクトの外壁の位置における結露を防止することができる。また、導光ダクトは受光部と出光部によって密閉されていることから、導光ダクト内の空気が自然光の熱エネルギーによって温まり、換気ダクト内を流れる屋外空気も温まることによって、居住空間に暖かい空気を送り込むことができるようになる。
【００４９】
また、請求項３の発明は、換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに照射された際に、効率良く換気ダクトを通過できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５０】
光透過型材料としては、ガラスなどの無機材料や、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などの有機材料を用いることができる。ここで、フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、エチレン−モノクロロトリクロロトリフルオロエチレン系共重合体、ポリフッカビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂としては、α−オレフィン系単独重合体、α−オレフィンを主成分とする異種単量体との共重合体、α−オレフィンと共役ジエンまたは非共役ジエン等の多不飽和化合物、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル等との共重合体が挙げられ、例としてはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−４−メチル−１−ペンテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００５１】
また、請求項４の発明は、導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とする換気装置であり、屋外に配置した自然光を受光することができる受光部から受光した自然光が、導光ダクトを通過する際に、導光ダクトの内壁が光反射型材料であるため、自然光が導光ダクトの壁面を通過しなくなるので、導光ダクトによって導かれた自然光が換気ダクトに対して満遍なく照射され、これによって換気ダクトの内壁に担持された光触媒が満遍なく自然光を照射され、これによって照射された光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５２】
光反射型材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、マグネシウム等の金属またはその合金や、ステンレス等を用いることができる。
【００５３】
また、請求項５の発明は、光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とする換気装置であり、可視光に応答できる酸化チタンを含むことによって、導光ダクトによって導かれた自然光のスペクトルのうち、３８０〜３９０ｎｍの波長を有する紫外光（自然光の３％前後）以外に、４００〜８００ｎｍの波長を有する可視光（自然光の大部分を占める）が有効に活用できるようになり、これによって換気ダクトの内壁に担持された可視光応答型の酸化チタンを含む光触媒が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５４】
可視光応答型の光触媒としては、酸化チタンに種々の遷移金属をドーピングしたものが挙げられる。遷移金属としては、クロム、バナジウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、マンガン、セリウム、鉄などが挙げられる。
【００５５】
また、請求項６の発明は、換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とする換気装置であり、これによって換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を吸着材の表面や細孔内へ吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００５６】
また、請求項７の発明は、光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、安全性が高く、経済性の高い酸化チタンを用いることによって、より安全性が高く、経済性の高い換気装置を得ることができるようになる。なお、光触媒活性を有していれば結晶形については特に制限はなく、無定形、アナータス形、ルチル形、ブルカイト形のいずれでもよい。ルチル型とアナターゼ型酸化チタンの組み合せなど、結晶形の違う成分を複合してもなんら問題はない。なお、光触媒が銀、銅、亜鉛、ニッケル、クロムから選ばれるいずれか一つ以上の抗菌性金属を含んでいてもよく、自然光が照射されない場合でも抗菌性・防黴性が発揮されるので、菌や黴の繁殖を抑制することができる。なお、金属ではなく、銀・銅・亜鉛などの金属イオンを溶出する銀ゼオライト、銀含有リン酸ジルコニウムなどの無機化合物を用いてもなんら問題はない。
【００５７】
また、請求項８の発明は、吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする換気装置であり、吸着性能の高いこれらの吸着材を用いることによって、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質を最大限に吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。また、自然光が非常に弱い日中や夜間のときにも、吸着材によって有害物質を吸着できるため、有害物質の少ない浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。光触媒と併用して使用する吸着材としては、光触媒が励起する４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持つような吸着剤を混ぜると，吸着剤が紫外線を吸収してしまい，光触媒の励起効率が著しく低下してしまう恐れがある。４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持たない吸着剤としてはゼオライトやシリカゲルなどが適しており，特にゼオライトを疎水化処理したハイシリカゼオライトは４００ｎｍ付近にほとんど吸収波長を持たず，且つ疎水化処理することで有害物質を吸着する能力が向上するため好適である。換気ダクトに光触媒や吸着材を担持する方法としては、予め光触媒と吸着材を混合した状態の分散スラリーを塗布しても良いし、吸着材を塗布した後に吸着材を光触媒の担体として光触媒を担持しても良い。光触媒や吸着材の固定化にはケイ素化合物を用いると良い。ケイ素化合物が光触媒を固定化するとともに、照射された光を乱反射するので、光触媒に効率的に光をあてることができる。ケイ素化合物としては、シリカゾル、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、シリケート化合物の加水分解物などが挙げられる。シリケート化合物としては、テトラエトキシシランおよびその重合体であるメトキシポリシロキサン、エトキシポリシロキサン、ブトキシポリシロキサン、リチウムシリケートなどが挙げられ、これらの金属アルコキシド類は、水と酸または塩基によって加水分解され、固定化剤として用いることができる。また、シリコーン樹脂を用いてもなんら問題はない。これらのケイ素化合物と光触媒と吸着材を混合して塗布面に塗布し、乾燥させることにより光触媒の固定化ができる。
【００５８】
また、請求項９の発明は、居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要な方向に自然光を導くことができるようになるため、効率良く居住空間を明るくすることができる。また、自然光に含まれる紫外光を光触媒が吸収するため、自然光には紫外光を含まないため、人体に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるし、居住空間内の物質に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるようにもなる。
【００５９】
また、請求項１０の発明は、自然光を遮断できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、居住空間において照明が必要ない場合には、自然光を遮断できるようになる。
【００６０】
また、請求項１１の発明は、自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも受光する方向を変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００６１】
また、請求項１２の発明は、日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とする換気装置であり、自然光の向きが変化した場合にも日射センサによって自動的に受光する最適な方向へと変更することで、屋外から居住空間へと自然光を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクトの内壁に担持された光触媒が、効率良く導かれた自然光によって励起（活性化）し、換気ダクト内を通過する屋外空気に含まれる有害物質が光触媒によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間に供給し続けることができるようになる。
【００６２】
日射センサは、ヒートシンク型やエプリー型といった分類があるが、いずれにしても日射エネルギーを熱エネルギーに変換し、発生する温度変化を利用して測定するものである。カーボンブラックで塗装された受光面が日射を吸収して熱エネルギーへと変換し、受光面の真下に設置されたサーモパイルセンサーにより受光面と基準点との間の温度差を電力として検出する仕組みである。
【００６３】
日射センサは、センサの前後左右方向に対して指向特性を有しているため、前後左右の角度によってセンサ感度が異なる。このため、日射センサを一方向で固定してしまうと、変化する自然光の向きに対して正確に受光する方向を決定できないので、日射センサ単独、または、日射センサを取り付けた受光部を変化する自然光を感知する全域に常時、または、定期的に駆動させてやることで正確に受光する方向を決定することができるようになる。
【００６４】
また、請求項１３の発明は、循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の換気装置であり、屋外空気に含まれる有害物質を浄化するだけでなく、居住空間内空気に含まれる有害物質をも浄化できるようになる。 居住空間内の空気を循環ダクト、および、居住空間内の空気を循環する送風機を専用に備えても良いし、屋外空気を送風するための換気ダクトと、送風機を兼用しても良い。
【００６５】
また、請求項１４の発明は、壁取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。
【００６６】
また、請求項１５の発明は、天井取り付け型であることを特徴とする換気装置であり、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。また、天井に取り付けすることによって、居住空間を広く保つことができるようになる。
【００６７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００６８】
（実施の形態１）
図１は本発明における実施の形態１の概略を表している。導光ダクト１０１によって自然光１００を居住空間１０３に導くと共に、換気ダクト１０５の内壁に担持した光触媒１０６を前記自然光１００によって励起し、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４を光触媒１０６によって浄化し、浄化した屋外空気１０４を送風機１０２によって居住空間１０３に吹出すことことができる換気装置である。
【００６９】
また、導光ダクト１０１の内部を換気ダクト１０５が貫通した構造となっている。この構造によって、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００が換気ダクト１０５に対して満遍なく照射され、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が満遍なく自然光１００を照射され、これによって照射された光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００７０】
また、導光ダクト１０１の内部を換気ダクト１０５が貫通した構造を有することによって、換気装置を建物へ取り付けする際に、ダクトを通すための穴を一つ開ければ良くなるので施工性が向上する。また、屋外空気１０４を通過させる換気ダクト１０５を導光ダクト１０１が囲むことによって、導光ダクト１０１内の空気が断熱層となり、冬場などにおいて冷たい屋外空気１０４を換気ダクト１０５に通過させた際にも、換気ダクト１０５の外壁の位置における結露を防止することができる。また、導光ダクト１０１は密閉されており、導光ダクト１０１内の空気が自然光１００の熱エネルギーによって温まり、換気ダクト１０５内を流れる屋外空気１０４も温まることによって、居住空間１０３に暖かい空気を送り込むことができるようになる。
【００７１】
また、換気ダクト１０５が光透過型材料を含むことによって導かれた自然光１００が換気ダクト１０５に照射された際に、効率良く換気ダクト１０５を通過できるようになり、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。また、導光ダクト１０１の内壁が光反射型材料を含むことによって、自然光１００が、導光ダクト１０１を通過する際に、自然光１００が導光ダクト１０１の壁面を通過しなくなるので、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００が換気ダクト１０５に対して満遍なく照射され、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が満遍なく自然光１００を照射され、これによって照射された光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００７２】
また、換気ダクト１０５に吸着材が担持されていると良い。これによって換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質を吸着材の表面や細孔内へ吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒１０６の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。また、自然光１００の方向を変更できるようにしたことによって、居住空間１０３において照明が必要な方向に自然光１００を導くことができるようになるため、効率良く居住空間１０３を明るくすることができる。
【００７３】
また、自然光１００に含まれる紫外光を光触媒１０６が吸収するため、居住空間１０３に到達する自然光１００には紫外光を含まないため、人体に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるし、居住空間１０３内の物（壁や家具など）に対する紫外光の影響を最小限に留めることができるようにもなる。また、自然光１００を遮断できるようにしたことによって、居住空間１０３において照明が必要ない場合には、自然光１００を遮断できるようになるため照明機能の向上に繋がる。また、自然光１００を受光する方向を変更できるようにしたことによって、自然光１００の向きが変化した場合にも受光する方向を変更することで、屋外から居住空間１０３へと自然光１００を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間１０３を明るく保つことができるようになる。
【００７４】
また、換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が、効率良く導かれた自然光１００によって励起（活性化）し、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。さらに、日射センサを用いて最も受光する方向を決定することによって、自然光１００の向きが変化した場合にも日射センサによって自動的に受光する最適な方向へと変更することで、屋外から居住空間１０３へと自然光１００を効率良く導くことができるようになるため、照明に電力を用いることなく居住空間１０３を明るく保つことができるようになる。また、換気ダクト１０５の内壁に担持された光触媒１０６が、効率良く導かれた自然光１００によって励起（活性化）し、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００７５】
日射センサは、ヒートシンク型やエプリー型といった分類があるが、いずれにしても日射エネルギーを熱エネルギーに変換し、発生する温度変化を利用して測定するものである。カーボンブラックで塗装された受光面が日射を吸収して熱エネルギーへと変換し、受光面の真下に設置されたサーモパイルセンサーにより受光面と基準点との間の温度差を電力として検出する仕組みである。日射センサは、センサの前後左右方向に対して指向特性を有しているため、前後左右の角度によってセンサ感度が異なる。このため、日射センサを一方向で固定してしまうと、変化する自然光１００の向きに対して正確に受光する方向を決定できないので、日射センサ単独、または、日射センサを取り付けた導光ダクトを変化する自然光１００を感知する全域に常時、または、定期的に駆動させてやることで正確に受光する方向を決定することができるようになる。
【００７６】
また、実施の形態１で説明した換気装置を、壁取り付け型にすることによって、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになるし、天井取り付け型にすることによって、照明としての自然光および換気に必要な屋外空気を、居住空間における必要な位置に取り出すことができるようになる。また、天井に取り付けすることによって、居住空間を広く保つことができるようになる。
【００７７】
光触媒１０６としては、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を選択すると良い。これらの酸化チタンは安全性が高く、経済性の高い。光触媒１０６としての活性を有していれば結晶形については特に制限はなく、無定形、アナータス形、ルチル形、ブルカイト形のいずれでもよい。ルチル型とアナターゼ型酸化チタンの組み合せなど、結晶形の違う成分を複合してもなんら問題はない。
【００７８】
また、光触媒１０６が銀、銅、亜鉛、ニッケル、クロムから選ばれるいずれか一つ以上の抗菌性金属を含んでいても良く、自然光が照射されない場合でも抗菌性・防黴性が発揮されるので、菌や黴の繁殖を抑制することができる。なお、金属ではなく、銀・銅・亜鉛などの金属イオンを溶出する銀ゼオライト、銀含有リン酸ジルコニウムなどの無機化合物を用いてもなんら問題はない。また、光触媒１０６が可視光応答型の酸化チタンを含んでいるとさらに良い。
【００７９】
可視光に応答できる酸化チタンを含むことによって、導光ダクト１０１によって導かれた自然光１００のスペクトルのうち、３８０〜３９０ｎｍの波長を有する紫外光（自然光の３％前後）以外に、４００〜８００ｎｍの波長を有する可視光（自然光の大部分を占める）が有効に活用できるようになり、これによって換気ダクト１０５の内壁に担持された可視光応答型の酸化チタンを含む光触媒１０６が無駄なく最大限に励起（活性化）されることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質が光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと無駄なく最大限に変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間に供給し続けることができるようになる。可視光応答型の光触媒１０６としては、酸化チタンに種々の遷移金属をドーピングしたものが挙げられる。遷移金属としては、クロム、バナジウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、マンガン、セリウム、鉄などが挙げられる。
【００８０】
光透過型材料としては、ガラスなどの無機材料や、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などの有機材料を用いることができる。ここで、フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、エチレン−モノクロロトリクロロトリフルオロエチレン系共重合体、ポリフッカビニリデン、ポリフッ化ビニルなどが挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂としては、α−オレフィン系単独重合体、α−オレフィンを主成分とする異種単量体との共重合体、α−オレフィンと共役ジエンまたは非共役ジエン等の多不飽和化合物、アクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル等との共重合体が挙げられ、例としてはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−４−メチル−１−ペンテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００８１】
光反射型材料としては、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、マグネシウム等の金属またはその合金や、ステンレス等を用いることができる。
【００８２】
吸着材としては、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を選択すると良い。吸着性能の高いこれらの吸着材を用いることによって、換気ダクト１０５内を通過する屋外空気１０４に含まれる有害物質を最大限に吸着させることができるようになり、吸着材によって有害物質を光触媒１０６の近傍に無駄なく最大限に供給することができるようになり、光触媒１０６によって酸化／還元されることによって無害な物質へと変換されるため、浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。
【００８３】
また、自然光１００が非常に弱い日中や夜間のときにも、吸着材によって有害物質を吸着できるため、有害物質の少ない浄化された屋外空気１０４を居住空間１０３に供給し続けることができるようになる。光触媒１０６と併用して使用する吸着材としては、光触媒１０６が励起する４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持つような吸着剤を混ぜると，吸着剤が紫外線を吸収してしまい，光触媒１０６の励起効率が著しく低下してしまう恐れがある。４００ｎｍ以下の紫外波長領域に吸収端を持たない吸着剤としてはゼオライトやシリカゲルなどが適しており，特にゼオライトを疎水化処理したハイシリカゼオライトは４００ｎｍ付近にほとんど吸収波長を持たず，且つ疎水化処理することで有害物質を吸着する能力が向上するため好適である。換気ダクト１０５に光触媒１０６や吸着材を担持する方法としては、予め光触媒１０６と吸着材を混合した状態の分散スラリーを塗布しても良いし、吸着材を塗布した後に吸着材を光触媒１０６の担体として光触媒１０６を担持しても良い。光触媒１０６や吸着材の固定化にはケイ素化合物を用いると良い。
【００８４】
ケイ素化合物が光触媒１０６を固定化するとともに、照射された光を乱反射するので、光触媒１０６に効率的に光をあてることができる。ケイ素化合物としては、シリカゾル、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、シリケート化合物の加水分解物などが挙げられる。シリケート化合物としては、テトラエトキシシランおよびその重合体であるメトキシポリシロキサン、エトキシポリシロキサン、ブトキシポリシロキサン、リチウムシリケートなどが挙げられ、これらの金属アルコキシド類は、水と酸または塩基によって加水分解され、固定化剤として用いることができる。また、シリコーン樹脂を用いてもなんら問題はない。これらのケイ素化合物と光触媒１０６と吸着材を混合して塗布面に塗布し、乾燥させることにより光触媒１０６の固定化ができる。
【００８５】
（実施の形態２）
実施の形態１と同一部分は同一符号を附し詳細な説明は省略する。図２には、本発明の実施の形態２の換気装置を示す図である。循環ダクト１０８の内壁に担持した光触媒１０６を自然光１００によって励起し、循環ダクト１０８内を通過する居住空間内の空気１０７を光触媒１０６によって浄化することを特徴とする換気装置である。
【００８６】
これによって、屋外空気１０４に含まれる有害物質を浄化するだけでなく、居住空間１０３内空気に含まれる有害物質をも浄化できるようになる。なお、居住空間内の空気を循環する送風機１０２は専用に備えても良いし、屋外空気１０４を送風するための送風機１０２を兼用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、自然光を利用して光触媒を励起（活性化）させて空気を脱臭したり殺菌したりすることで、電力を必要とせず、また交換部品を必要とせず、また、交換部品を交換するといったメンテナンスが必要なくなる空気を浄化する機能を有した換気装置で、さらに、空気を脱臭したり殺菌したりする光触媒を励起（活性化）させるための自然光を効率良く受光させることができ、受光した自然光を照明に必要な向きに変更することができ、受光した自然光を必要に応じて遮断することができる機能を有した換気装置となり、非常に有用である。住宅用の換気装置のみならず、ビルなどの建造物全ての換気装置や空調機器などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１の換気装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態２の換気装置を示す図
【図３】従来の空気を浄化する機能を有した空調システムを示す図
【図４】従来の空気を浄化する機能を有した空調システムを示す図
【図５】従来の建物内に自然光を導光する導光装置を示す図
【符号の説明】
【００８９】
１００ 自然光
１０１ 導光ダクト
１０２ 送風機
１０３ 居住空間
１０４ 屋外空気
１０５ 換気ダクト
１０６ 光触媒
１０７ 居住空間内の空気
１０８ 循環ダクト
１ 室内の空気
２ 排気用ダクト
３ 空調装置
４ 脱臭装置
５ 吸気用ダクト
６ 空調用ダクト
７ 光
８ 光透過性材料
９ 光触媒
１０ 励起光源
１１ 採光装置
１２ 光ダクト
１３ 光学系
１４ 出光部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、前記換気ダクト内を通過する屋外空気を前記光触媒によって浄化し、浄化した前記屋外空気を送風機によって前記居住空間に吹出すことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の換気装置。
【請求項４】
導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の換気装置。
【請求項５】
光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の換気装置。
【請求項６】
換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の換気装置。
【請求項７】
光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の換気装置。
【請求項８】
吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の換気装置。
【請求項９】
居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１０】
自然光を遮断できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１１】
自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１２】
日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１３】
循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１４】
壁取り付け型であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１５】
天井取り付け型であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１】
導光ダクトによって自然光を居住空間に導くと共に、換気ダクトの内壁に担持した光触媒を前記自然光によって励起し、前記換気ダクト内を通過する屋外空気を前記光触媒によって浄化し、浄化した前記屋外空気を送風機によって前記居住空間に吹出すことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
導光ダクトの内部を換気ダクトが貫通した構造を有することを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
換気ダクトが光透過型材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の換気装置。
【請求項４】
導光ダクトの内壁が光反射型材料を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の換気装置。
【請求項５】
光触媒が可視光応答型の酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の換気装置。
【請求項６】
換気ダクトに吸着材が担持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の換気装置。
【請求項７】
光触媒が、二酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の換気装置。
【請求項８】
吸着材が、活性炭、ゼオライト、セピオライト、マンガン化合物、コバルト化合物、珪藻土、疎水化処理したシリカゲルのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の換気装置。
【請求項９】
居住空間に導いた自然光の方向を変更できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１０】
自然光を遮断できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１１】
自然光を受光する方向を変更できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１２】
日射センサによって自然光を受光する方向を決定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１３】
循環ダクトの内壁に担持した光触媒を自然光によって励起し、前記循環ダクト内を通過する居住空間の空気を前記光触媒によって浄化することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１４】
壁取り付け型であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１５】
天井取り付け型であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の換気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２４１１０１（Ｐ２００８−２４１１０１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８０９４９（Ｐ２００７−８０９４９）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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