浄化ユニットおよび脱臭装置
【課題】光触媒反応が効率良く生じるように、光源から出射された光を光触媒膜へと導くことができる浄化ユニットおよび脱臭装置を提供する。
【解決手段】浄化ユニット１００は、ＬＥＤ２１ａ、２２ａと、反射板３１、３２と、浄化板１１〜１４と、を備える。浄化板１１は、ＬＥＤ２１ａと反射板３１との間に配置され、浄化板１４は、ＬＥＤ２２ａと反射板３２との間に配置される。ＬＥＤ２１ａから出射された光は、浄化板１１を透過した後に反射板３１によって反射されて、浄化板１１〜１４を順に透過する。ＬＥＤ２２ａから出射された光は、浄化板１４を透過した後に反射板３２によって反射されて、浄化板１４、１３、１２、１１を順に透過する。これにより、ＬＥＤ２１ａ、２２ａから出射された光の利用効率が高められ、浄化板１１〜１４において光触媒反応が効率良く生じるようになる。
【解決手段】浄化ユニット１００は、ＬＥＤ２１ａ、２２ａと、反射板３１、３２と、浄化板１１〜１４と、を備える。浄化板１１は、ＬＥＤ２１ａと反射板３１との間に配置され、浄化板１４は、ＬＥＤ２２ａと反射板３２との間に配置される。ＬＥＤ２１ａから出射された光は、浄化板１１を透過した後に反射板３１によって反射されて、浄化板１１〜１４を順に透過する。ＬＥＤ２２ａから出射された光は、浄化板１４を透過した後に反射板３２によって反射されて、浄化板１４、１３、１２、１１を順に透過する。これにより、ＬＥＤ２１ａ、２２ａから出射された光の利用効率が高められ、浄化板１１〜１４において光触媒反応が効率良く生じるようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒構造体を用いて空気中に含まれる浄化対象物質を浄化する浄化ユニットおよび脱臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光触媒活性物質を含む光触媒構造体を用いて、大気浄化、脱臭、浄水、抗菌、防汚、水分解を行う光触媒装置の開発が進められている。光触媒構造体は、所定波長の光が照射されることにより膜面で酸化還元反応（光触媒反応）を起こし、膜面に付着した物質を浄化する。この種の光触媒構造体は、一般に、基板上に、酸化チタン（ＴｉＯ２）等からなる光触媒膜が積層されることにより生成される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３８０９３４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記光触媒構造体を用いた浄化ユニットおよび脱臭装置では、装置周辺の空気を吸気口から取り込み、光源から出射される光を光触媒膜に照射させて、取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質を光触媒膜で浄化する。このとき、光触媒膜において光触媒反応が効率良く生じるように、光源から出射された光を光触媒膜へと導くことが望まれている。
【０００５】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、光触媒反応が効率良く生じるように、光源から出射された光を光触媒膜へと導くことができる浄化ユニットおよび脱臭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】
【０００６】
本発明の第１の態様は、光触媒反応により空気を浄化する浄化ユニットに関する。この態様に係る浄化ユニットは、光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射された光を反射する第１の反射板と、前記第１の光源から出射された光が照射されることにより前記光触媒反応を起こす複数の浄化板と、を備える。ここで、前記第１の反射板と前記第１の光源との間には、前記複数の浄化板のうち少なくとも１つの前記浄化板が配置される。前記第１の光源から出射された光は、前記第１の反射板と前記第１の光源との間に配置された前記浄化板を透過した後に前記第１の反射板によって反射されて、前記複数の浄化板に照射される。
【０００７】
本発明の第２の態様は、脱臭装置に関する。この態様に係る脱臭装置は、上記第１の態様に係る浄化ユニットと、脱臭装置内に空気を流すためのファンと、前記ファンおよび前記浄化ユニット内に配置された光源を制御するための制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光触媒反応が効率良く生じるように、光源から出射された光を光触媒膜へと導くことができる浄化ユニットおよび脱臭装置を提供することができる。
【０００９】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板の構成例を説明する図および実施例に係る浄化板の構成を示す図である。
【図２】光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板の構成例を説明する図である。
【図３】比較例に係る浄化板と光源の配置を示す模式図および実施例の配置原理に係る浄化板と光源の配置を示す模式図である。
【図４】実施例に係る浄化ユニットの分解斜視図である。
【図５】実施例に係る浄化ユニットの浄化板の構成を示す斜視図である。
【図６】実施例に係る浄化ユニットの断面図である。
【図７】実施例に係る浄化板の境界面で生じる反射を示す図および反射する光の割合（反射率）を示すシミュレーション結果である。
【図８】実施例に係る浄化ユニット内の空気の流れを示す図である。
【図９】パターン１に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１０】パターン２に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１１】パターン３に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１２】パターン４に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１３】実施例に係る脱臭装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００１２】
＜浄化板の構成例＞
まず、図１（ａ）〜（ｃ）と図２を参照して、光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板の構成例について説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、浄化板Ｃ１０の積層構造を示す図であり、図１（ｂ）は、浄化板Ｃ１０の基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａを示す図であり、図１（ｃ）は、凹凸構造Ｃ１１ａの二次電子写真像を示す図である。
【００１４】
図１（ａ）を参照して、浄化板Ｃ１０は、基板Ｃ１１と、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４を有する。なお、図１（ａ）に示すｚ軸方向は、基板Ｃ１１と、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４の積層方向を示している。
【００１５】
基板Ｃ１１は、後述する波長４０５ｎｍの青色の光が８０％以上透過するよう、ポリカーボネート等の透光性材料から形成されており、屈折率は１．６に設定されている。基板Ｃ１１の透過膜Ｃ１２側の面には、図１（ｂ）、（ｃ）に示す如く、縦横均等に一定ピッチにて円柱状の突起が並ぶようにして、凹凸構造Ｃ１１ａが形成されている。凹凸構造Ｃ１１ａのピッチ（円柱状突起の幅）は、縦横ともに２５０ｎｍであり、円柱状突起の高さは、１７５ｎｍとなっている。
【００１６】
なお、図１（ｃ）の写真像は、凹凸構造Ｃ１１ａ上に合金膜をスパッタによって２０ｎｍ形成した後、電子写真撮像のためにＰｔ−Ｐｄを１０Å蒸着した状態で撮像を行ったときのものである。
【００１７】
ここで、図２を参照して基板Ｃ１１の形成手順について説明する。
【００１８】
まず、シリコン原盤上にスピンコートによりレジストを塗布する（工程１）。次に、ＥＢ描画（電子ビームカッティング）にて、上記ピッチの凹凸構造を形成する（工程２）。この描画後、現像処理を行い（工程３）、ＲＩＥ加工を行う（工程４）。さらに、酸素プラズマアッシングを行って、残存するレジストを除去する（工程５）。これにより、シリコン原盤上に凹凸構造が形成される（Ｓｉ原基）。
【００１９】
続いて、このＳｉ原基に対し、Ｎｉメッキを行って（工程６）、Ｎｉを堆積させる。そして、堆積したＮｉ層をＳｉ原基から剥離して、スタンパを作製する（工程７）。このスタンパに対し、射出成形を行って（工程８）、基板Ｃ１１を作製する（工程９）。これにより、凹凸構造が転写された基板Ｃ１１が形成される。
【００２０】
なお、基板Ｃ１１の材料として、ポリカーボネート以外に、ポリオレフィンといった透光性材料を用いることもできる。特に、使用する波長において基板Ｃ１１での光の吸収が少ない方がよく（基板Ｃ１１での光の吸収はロスになる）、基板Ｃ１１には不純物や紫外線吸収剤が添加されていないものがよい。また、ポリオレフィン以外に、ポリ乳酸等の生分解性材料を用いることもできる。生分解性材料を用いると、廃棄時に有害物質が発生せず、焼却等の処理のためにエネルギーを使うこともなく、環境負荷等を小さくすることができる。
【００２１】
また、ＥＢ描画の替わりに、レーザビームカッティングを用いることもできる。この場合、シリコン原盤上には、フォトレジスト層が塗布される。また、カッティングビームとしては、波長４００ｎｍ程度のレーザ光が用いられる。
【００２２】
図１（ａ）に戻り、透過膜Ｃ１２は、上記手順によって形成された基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａ上に、スパッタ法によって積層される。透過膜Ｃ１２は、Ａｌ２Ｏ３からなり、屈折率は基板Ｃ１１と略同じとなるよう１．６に設定されている。また、透過膜Ｃ１２の上面と下面は、基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａを反映して凹凸構造となっている。なお、透過膜Ｃ１２は、非電解質な無機材料からなるため、後述する光触媒膜Ｃ１３の光触媒反応により浸食されない。また、透過膜Ｃ１２と基板Ｃ１１の屈折率は略同じとしたため、屈折率差による界面での反射が生じ難いという利点がある。
【００２３】
ここで、透過膜Ｃ１２の膜厚およびＲａ（表面粗さ）は、基板Ｃ１１が光触媒膜Ｃ１３によって浸食されないように設定されている。また、透過膜Ｃ１２の膜厚およびＲａは、基板Ｃ１１側から入射する光が光触媒膜Ｃ１３に十分に届くように、且つ、光触媒膜Ｃ１３側から入射する光が基板Ｃ１１に十分に届くように設定されている。なお、透過膜Ｃ１２のＲａの制御は、スパッタ時のガス圧を調節することによって行われる。
【００２４】
光触媒膜Ｃ１３は、透過膜Ｃ１２の上面にスパッタ法によって積層される。光触媒膜Ｃ１３は、ＴｉＯ２からなり、屈折率は２．５に設定されている。また、光触媒膜Ｃ１３の上面と下面は、透過膜Ｃ１２の上面に形成された凹凸構造を反映して凹凸構造となっている。これにより、基板Ｃ１１の表面の凹凸構造Ｃ１１ａを反映した構造が、光触媒膜Ｃ１３の上面（吸着膜Ｃ１４側の面）に形成され、光触媒膜Ｃ１３上面の表面積が大きくなり、浄化対象物質と光触媒膜Ｃ１３との接触機会が増加することで、光触媒反応が起こりやすくなる。また、これら凹凸構造は、照射される光の波長よりも短いピッチにて構成されるため、界面での見かけ上の屈折率は徐々に変化することになり、反射が生じ難くなるという利点がある。これにより、光を効率よく光触媒膜Ｃ１３の垂直方向へ透過させることができる。
【００２５】
なお、成膜後の光触媒膜Ｃ１３自体の表面は、積層される際にガス圧の調整によって多孔質状とすることができる。これにより、光触媒膜Ｃ１３自体が多孔質状となるため、光触媒膜Ｃ１３の表面積を大きくすることができ、さらに基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａより光触媒膜Ｃ１３の表面積を増やすことができる。光触媒膜Ｃ１３の膜厚が小さすぎると、透過膜Ｃ１２の上面は光触媒膜Ｃ１３により完全に覆われなくなる。他方、光触媒膜Ｃ１３の膜厚が大きいと、透過膜Ｃ１２の上面に形成された凹凸構造が光触媒膜Ｃ１３の上面（吸着膜Ｃ１４側の面）に反映しなくなることに加えて、透過膜Ｃ１２側および吸着膜Ｃ１４側から入射する光が、光触媒膜Ｃ１３による吸収により、それぞれ、光触媒膜Ｃ１３の上面および下面まで透過し難くなる。これらを考慮して、透過膜Ｃ１２の上面が十分に被覆され、且つ、光が光触媒膜Ｃ１３を十分透過するように、光触媒膜Ｃ１３の膜厚が設定される。つまり、光触媒膜Ｃ１３の膜厚は、透過膜Ｃ１２の表面を完全に覆う程度に薄く形成されることが望ましい。
【００２６】
光触媒膜Ｃ１３を形成するＴｉＯ２は、アナターゼ結晶微粒子を含んでいる。アナターゼ結晶は、バンドギャップから波長３８８ｎｍ以下の紫外光を吸収し、光触媒反応を起こす。また、アナターゼ結晶は、微粒子状で光触媒膜Ｃ１３内に存在するため、基板Ｃ１１の形状が複雑であっても基板Ｃ１１に対して均一に分布する。これにより、光触媒膜Ｃ１３上で広範囲に亘って効率的に光触媒反応が起き易くなる。
【００２７】
また、ＴｉＯ２は、アナターゼ結晶構造以外に、ルチル構造、アモルファス構造、ブルカイト構造を形成することが分かっており、構造により光触媒反応が異なる。すなわち、反応の活性や反応する波長が構造毎に異なっている。光触媒膜Ｃ１３を形成するＴｉＯ２には、複数の構造が含まれている。具体的には、ＴｉＯ２からなる光触媒膜Ｃ１３は、アナターゼ結晶構造を持ち、アモルファス状のものおよびアナターゼ結晶欠陥や、スパッタ時に含まれる微量の窒素を含む微粒子、ルチル微粒子が含まれた複合膜である。これにより、光触媒膜Ｃ１３の光触媒反応は、前述したアナターゼ結晶の反応波長である３８８ｎｍ以下だけでなく、４００〜５００ｎｍの可視光領域の波長の光（青色の光）によっても促進されることとなる。
【００２８】
なお、光触媒膜Ｃ１３は、光触媒膜Ｃ１３に付着した物質に対して光触媒作用を及ぼす。光触媒作用を受ける物質として、アンモニア、アセトアルデヒド、硫化水素、メチルメルカプタン、ホルムアルデヒド、酢酸、トルエン、菌、油分、などが挙げられる。これら物質は、光触媒作用を受けて二酸化炭素や水等に分解される。
【００２９】
吸着膜Ｃ１４は、光触媒膜Ｃ１３の上面にスパッタ法によって積層される。吸着膜Ｃ１４は、透光性のＳｉＯ２からなり、屈折率は、１．４５である。ＳｉＯ２は吸湿性があり、空気中の水分子や気相ガスを取り込み易い性質を有する。これにより、吸着膜Ｃ１４の上面にある空気中の物質が、吸着膜Ｃ１４に付着し易くなる。また、吸着膜Ｃ１４に吸着した物質は、吸着膜Ｃ１４上に留まり、光触媒膜Ｃ１３による光触媒作用を受け易くなる。
【００３０】
なお、吸着膜Ｃ１４は、光触媒膜Ｃ１３の上面を完全にコートしてしまわないよう、光触媒膜Ｃ１３上に積層される。また、光触媒膜Ｃ１３上の凹凸構造を反映する厚さで、吸着膜Ｃ１４が構成されれば、吸着膜Ｃ１４の凹凸構造が光の波長より短いピッチのため、屈折率が徐々に変化する。これにより、吸着膜Ｃ１４での反射が生じ難くなるため、吸着膜Ｃ１４も光が透過しやすくなる。また、光触媒膜Ｃ１３上に凹凸構造が形成されれば、表面積増大効果による吸着率増加を見込むことができる。この場合、吸着膜Ｃ１４がさらに多孔構造であればなお良い。すなわち、スパッタ時のガス圧を低くしたり（具体的には０．８〜１Ｐａ以上）、スパッタレートを早くしたりする（７０Å／ｍｉｎ以上）ことにより、吸着膜Ｃ１４に無数の微細孔が形成される。これにより、吸着膜Ｃ１４の上面に付
着した物質が、微細孔を介して、光触媒膜Ｃ１３と接するようになる。また、吸着膜Ｃ１４に入射する光が、吸着膜Ｃ１４を透過して、光触媒膜Ｃ１３に透過し易くなる。吸着膜Ｃ１４の膜厚は、吸着膜Ｃ１４に付着した物質が光触媒膜Ｃ１３と効率的に接し、光を透過し易い厚みに設定されるのが望ましい。
【００３１】
このように構成された浄化板Ｃ１０に対して、基板Ｃ１１の下面または吸着膜Ｃ１４の上面から、波長４０５ｎｍの青色の光が照射されると、かかる青色の光は光触媒膜Ｃ１３に到達する。これにより、吸着膜Ｃ１４側から入って光触媒膜Ｃ１３に接している物質が光触媒作用を受け得る。
【００３２】
ここで、光触媒作用を生じさせる浄化板は、図１（ｄ）に示す浄化板１０のように構成されても良い。浄化板１０は、浄化板Ｃ１０の下面に、図１（ａ）と同様の透過膜Ｃ１２、光触媒膜Ｃ１３および吸着膜Ｃ１４が積層されている。基板Ｃ１１の厚さは０．４ｍｍ、透過膜Ｃ１２の厚さは７ｎｍ、光触媒膜Ｃ１３の厚さは１５ｎｍ、吸着膜Ｃ１４の厚さは７ｎｍに設定される。このとき、浄化板１０の上面または下面から入射した光の８０％以上は、浄化板１０を透過して反対側の面から出射される。
【００３３】
このように浄化板１０が構成されると、上面側と下面側の物質を浄化することができるようになるため、図１（ａ）の浄化板Ｃ１０に比べて、さらに浄化能力を高めることができる。このとき浄化板１０の透過率は重要であり、高ければ高い方がよく、好ましくは８０％以上がよい。
【００３４】
ここで、浄化板１０が上下方向に複数枚並べられ、最上段の浄化板１０の上側から下向きに光が出射される場合について考える。この場合、透過率が低くなると、べき乗で下段への光量が低下する。すなわち、浄化板１０の透過率をＴ、浄化板の枚数をＮとすると、最下段の浄化板１０を下側に透過する光の割合（最終透過比率）は、以下の式（１）で表される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
浄化板１０の透過率は、上記式（１）の値が０．１以上となるよう設計するのが望ましい。こうすると、最下段の浄化板１０を透過した後の光の光量が出射光量の１０％となり、最下段の浄化板１０においても最低限の光触媒反応が促進される。上記式（１）において、Ｔ＝６３％、Ｎ＝５とすると、最下段の浄化板１０を透過した後の光量が出射光量の１０％程度となる。この場合、浄化板１０の枚数を５より増やすと、最下段の浄化板１０における光触媒反応の効率が非常に低くなってしまう。Ｔ＝８０％ならば、Ｎ＝７でも、最下段の浄化板１０を透過した後の光量は、出射光量の２０％程度となる。この場合、最下段（７枚目）の浄化板１０においても十分な光触媒反応が得られ、また、上記式（１）の値が０．１程度になるまで、浄化板１０の枚数を増やすことも可能である。
【００３７】
次に、浄化板１０が上下方向に複数枚並べられ、最上段の浄化板１０の上側に光を反射する反射板が配置され、最上段の浄化板１０よりも下側から上向きに光が出射される場合について考える。この場合、反射板と光源の間の浄化板１０の枚数をｎとすると、最下段
の浄化板１０を下側に透過する光の割合（最終透過比率）は、以下の式（２）で表される。
【００３８】
【数２】
【００３９】
この場合も、浄化板１０の枚数と、反射板と光源の間の浄化板１０の枚数と、透過率とは、最下段の浄化板１０において最低限の光触媒反応が促進されるよう、すなわち、式（２）の値が０．１以上となるよう設計するのが好ましい。
【００４０】
以下の実施例では、浄化板１０を用いた浄化ユニットおよび脱臭装置が示されている。
【００４１】
＜浄化板と光源の配置原理＞
次に、上記浄化板１０と、浄化板１０に光を照射させる光源の配置原理について説明する。
【００４２】
図３（ａ）は、浄化板１０と光源の配置（比較例）を示す模式図である。
【００４３】
図３（ａ）の構成では、同じ大きさの面を有する４枚の浄化板１０が配されており、浄化板１０の各面は、ｚ軸に対して垂直となるように配置される。浄化板１０内の基板Ｃ１１と、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４の積層方向は、図１（ｄ）と同様、ｚ軸方向となっている。４枚の浄化板１０は、ｚ軸方向に互いに隙間Ｓが設けられるよう配置されている。隙間Ｓは、上下に並ぶ２枚の浄化板１０によって作られる空間のことである。より詳しくは、隙間Ｓは、上側の浄化板１０の下面が含まれる平面と、下側の浄化板１０の上面が含まれる平面との間に作られる空間のことである。
【００４４】
ｘ軸方向には、１つの光源が配置され、ｙ軸方向には、浄化板１０のｙ軸方向の幅に合わせて、複数の光源（図示せず）が配置される。最も上側（ｚ軸正方向側）の浄化板１０の上側には、曲面形状を有する反射板が配置される。反射板は、ｘ−ｚ平面内において放物線形状となっており、光源はこの放物線の焦点位置に配置されている。浄化対象物質を含む空気は、浄化板１０の左側から、各浄化板１０の隙間を通って、右方向（ｘ軸正方向）に送られる。
【００４５】
このように浄化板１０と光源が設置されると、光源から出射された光は、４枚の浄化板１０を透過しながら、４枚の浄化板１０にそれぞれ入射する。これにより、各浄化板１０の光触媒膜Ｃ１３に接触している浄化対象物質が、光触媒反応により浄化される。
【００４６】
しかしながら、図３（ａ）の構成では、反射板によって反射された光は、各浄化板１０を上から下に向けて１回透過するだけであるため、光が浄化板１０を透過する回数は合計で４回となり、光の利用効率はそれほど高くない。
【００４７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）よりも光の利用効率が高められた浄化板１０と光源の配置（実施例の配置原理）を示す模式図である。
【００４８】
図３（ｂ）の構成では、最も上側の浄化板１０と、上から２番目の浄化板１０によって作られる隙間に、光源が設置される。この場合の反射板も、ｘ−ｚ平面内において放物線形状となっており、光源はこの放物線の焦点位置に配置されている。
【００４９】
このように浄化板１０と光源が配置されると、光源から出射された光は、一番上の浄化板１０の下側の面から入射して、この浄化板１０を透過し、反射板によって反射される。反射板によって反射された光は、一番上の浄化板１０を今度はｚ軸負方向に（上から下に）透過し、上から２番目の浄化板１０に入射する。これにより、光が浄化板１０を透過する回数は、合計で浄化板１０が配置された枚数分よりも多い５回となり、図３（ａ）に比べて、光の利用効率が高められることになる。よって、４枚の浄化板１０の浄化能力を向上させることができる。また、光源を反射板のｘ−ｚ平面内における放物線の焦点位置に配置することで、反射板で反射する光は、浄化板１０に垂直な方向に反射され、効率よく４枚の浄化板１０を透過することができる。
【００５０】
さらに、この場合、各浄化板１０の隙間Ｓを通って空気が送られると共に、この隙間Ｓに光源が設置されているため、隙間Ｓに流入する空気によって光源が冷却される。これにより、光源の温度上昇が抑制されるため、光源から出射される光の波長を安定させることができる。特に、光源がＬＥＤやレーザの場合、発光点では熱が発生し、光源の寿命が短くなる問題があるが、流入する空気によって光源が冷却されることにより、光源の長寿命化と出力の安定化が図られる。
【００５１】
なお、図３（ｂ）では、３つの隙間Ｓのうち最も上側の隙間Ｓに光源が配置されたが、これに限らず、他の隙間Ｓに光源が配置されても良い。この場合も、光源から出射された光は、光源と反射板との間にある浄化板を上向きに透過して、反射板によって反射される。よって、この場合も、図３（ａ）に比べて、光の利用効率が高められると共に、光源の温度上昇が抑制される。
【００５２】
以下の浄化ユニットおよび脱臭装置の実施例では、図３（ｂ）に示す配置原理に基づいて浄化板と光源が配置される。
【００５３】
＜浄化ユニットの実施例＞
以下、浄化ユニットの実施例について説明する。
【００５４】
図４は、本実施例の浄化ユニット１００の分解斜視図である。
【００５５】
浄化ユニット１００は、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、曲面形状を有する反射板３１、３２と、ベース４０と、２枚の支持板５０と、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０とを備えている。なお、浄化板１１〜１４は、図１（ｄ）に示す浄化板１０と同様に構成されている。
【００５６】
発光ユニット２１、２２は、それぞれ、Ｙ軸方向に３個のＬＥＤ２１ａと３つのＬＥＤ２２ａを有している。発光ユニット２１、２２は、入力される制御信号に基づいて、それぞれ、ＬＥＤ２１ａ、２２ａを発光させる。ＬＥＤ２１ａ、２２ａは、それぞれ、反射板３１、３２に向けて波長４０５ｎｍの光を出射する。発光ユニット２１に設置された３つのＬＥＤ２１ａの向きは同じであり、また、発光ユニット２２に設置された３つのＬＥＤ２２ａの向きは同じである。なお、発光ユニット２１、２２にはＹ軸方向に３個のＬＥＤが配されたが、これに限らず、適宜、設置するＬＥＤの数が調整されても良い。
【００５７】
反射板３１、３２は、曲面形状のミラーである。反射板３１は、ＬＥＤ２１ａから出射され浄化板１１を透過した光を、浄化板１１に向けて反射する。反射板３２は、ＬＥＤ２
２ａから出射され浄化板１４を透過した光を、浄化板１４に向けて反射する。反射板３１、３２は、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの出射波長の光（本実施例では４０５ｎｍ）を反射する反射膜が形成されている。具体的には、反射膜は、ＡｇおよびＡｇ＋Ａｌの合金類からなっており、反射率は８０％以上である。また、光の利用効率を上げるために、反射率は高いほど良い。
【００５８】
支持板５０には、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２を通すための孔５０ａと、浄化ユニット１００内において支持板５０により仕切られる領域間で、Ｙ軸方向の空気の移動が可能となるよう５つの孔５０ｂが形成されている。側面板６１には、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２のＹ軸正方向の端部をそれぞれ保持するよう窪みが形成されており、側面板６２には、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２のＹ軸負方向の端部をそれぞれ保持するよう窪みが形成されている。蓋８０は、Ｘ−Ｙ平面に平行な上面と、Ｙ−Ｚ平面に平行な前面部８０ａと背面部８０ｂを有している。前面部８０ａのＺ軸方向の長さは、背面部８０ｂに比べて短くなっている。
【００５９】
組み立て時には、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２が、２枚の支持板５０に形成された孔５０ａに通される。これにより、浄化板１１〜１４は、図３（ｂ）の４枚の浄化板１０と同様、隙間を開けて平行に並べられる。そして、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２の端部が、それぞれ、側面板６１、６２の窪みに保持されるようにして、側面板６１、６２がベース４０に設置される。そして、上板７０が、２枚の支持板５０と、側面板６１、６２の上端に設置され、蓋８０が、上板７０の上に設置される。こうして、浄化ユニット１００が完成する。
【００６０】
図５は、浄化ユニット１００の構成を示す斜視図である。なお、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０は、便宜上、図示が省略されている。
【００６１】
発光ユニット２１は、浄化板１１と１２によって作られる隙間に位置付けられており、発光ユニット２２は、浄化板１３と１４によって作られる隙間に位置付けられている。
【００６２】
図６は、浄化ユニット１００をＹ軸負方向に見たときの断面図である。
【００６３】
浄化板１１〜１４と、ＬＥＤ２１ａと、反射板３１は、図３（ｂ）の配置原理に基づいて配置されている。すなわち、ＬＥＤ２１ａは、浄化板１１と１２によって作られる隙間に配置されている。また、浄化板１１〜１４と、ＬＥＤ２２ａと、反射板３２も、図３（ｂ）の配置原理に基づいて配置されている。すなわち、ＬＥＤ２２ａは、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置されている。
【００６４】
ＬＥＤ２１ａ、２２ａから出射される光の広がり角は１２０度で、ＬＥＤ２１ａ、２２ａは、それぞれ、反射板３１、３２に向けて光を照射する。発光ユニット２１、２２（ＬＥＤ２１ａ、２２ａ）は、Ｘ−Ｚ平面内においてＸ軸に対して４５度傾けて配置されている。また、発光ユニット２２の下端とベース４０の上面との間には、隙間が設けられている。浄化板１１〜１４は、Ｘ−Ｚ平面内においてＺ軸に対して２０度傾けて配置されている。また、浄化板１１〜１４は、ベース４０に対してＺ軸方向にそれぞれ異なる位置に配置されている。具体的には、浄化板１４の下端はベース４０の上面に接地しており、浄化板１３、１２、１１は、この順にベース４０の上面から離れている。
【００６５】
前面部８０ａとベース４０との間には、外部の空気を浄化ユニット１００内に取り込むための通気口１００ａが形成されている。また、背面部８０ｂとベース４０との間には、浄化ユニット１００内の空気を外部に排気するための通気口１００ｂが形成されている。なお、空気の流れについては、追って図７を参照して説明する。
【００６６】
発光ユニット２１のＬＥＤ２１ａから出射された光は、浄化板１１の左側（Ｘ軸正方向側）の面に入射する。浄化板１１の左側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、反射板３１によって反射される。反射板３１によって反射された光は、浄化板１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面に入射する。浄化板１１の右側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、浄化板１２、１３、１４の順に透過する。
【００６７】
発光ユニット２２のＬＥＤ２２ａから出射された光は、浄化板１４の右側の面に入射する。浄化板１４の右側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、反射板３２によって反射される。反射板３２によって反射された光は、浄化板１４の左側の面に入射する。浄化板１１の左側の面に入射した光は、浄化板１４を透過し、浄化板１３、１２、１１の順に透過する。
【００６８】
なお、本実施例の浄化ユニット１００では、上記図３（ｂ）の配置原理とは異なり、反射板３１、３２によって反射された光が、浄化板１１〜１４に対して垂直方向からややずれた方向に入射する。このように、浄化板１１〜１４が入射する光に対して傾けて配置されると、浄化板１１〜１４に入射する光の入射角によっては、浄化板１１〜１４によって反射される光の割合（損失割合）が増加することがある。このため、本実施例では、反射板３１、３２によって反射された光の浄化板１１〜１４に対する入射角は、損失割合が低く抑えられる範囲内に設定されている。
【００６９】
本実施例では、上述したように浄化板１０の各層の凹凸構造により、出来る限り反射を抑制して効率的に光を利用することができる。しかしながら、各層に対応する材質の屈折率を考慮すると、屈折率の異なる層間において反射が生じることになる。
【００７０】
ここで、浄化板１０の片側の面では、屈折率の異なる３つの層が想定される。すなわち、吸着膜Ｃ１４に対応するＬ１層（屈折率１．４５）と、光触媒膜Ｃ１３に対応するＬ２層（屈折率２．５）と、透過膜Ｃ１２と基板Ｃ１１に対応するＬ３層（屈折率１．６）とが想定される。この場合、図７（ａ）に示すように、Ｌ１層側から入射角θで光が入射すると、Ｌ１層とＬ２層の境界面で反射１が生じ、Ｌ２層とＬ３層の境界面で反射２が生じる。
【００７１】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態で、Ｌ１層側から入射する光に対する、反射１と反射２を合わせた光の割合（反射率）を示すシミュレーション結果である。図７（ｂ）を参照すると、入射角が４２度を超えると、反射率が２０％を超えることが分かる。このため、４２度より小さい角度で光が入射するようにする必要がある。理想的には０度（面に対して垂直）が好ましい。入射角が４２度で反射率が２０％となると、片面側（Ｌ１〜Ｌ３層）の透過率は８０％となり、Ｌ１〜Ｌ３層は浄化板１０の両面に配されているため、浄化板１０を透過する光の割合は６４％となる。この場合、５枚の浄化板１０に対して光が出射されると、全ての浄化板１０を透過した後の光の光量は、出射時の光量の１０％程度となる。よって、入射角が４２度を超えると、５枚目の浄化板１０を透過した後の光の光量は、出射時の光量の１０％以下となり、光触媒反応の効率が非常に悪くなる。
【００７２】
図８は、浄化ユニット１００内の空気の流れを示す図である。なお、図８は、図６と同様、浄化ユニット１００をＹ軸負方向に見たときの断面図である。
【００７３】
浄化ユニット１００内の各部材（浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２）は、図６を参照して説明したように、浄化ユニット１００内に配置されている。これら各部材によって、ベース４０と、支持板５０と、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０によって囲まれる浄化ユニット１００内の空間が仕切られることにより
、浄化ユニット１００内に流路が形成されている。通気口１００ａから取り込まれた外部の空気は、かかる流路を通って、通気口１００ｂから排気される。図８には、浄化ユニット１００内の流路において、浄化ユニット１００の外部から入った空気が、浄化ユニット１００の外部へ出ていく流れが破線の矢印で示されている。
【００７４】
通気口１００ａから浄化ユニット１００内に取り込まれた空気は、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２の間を通るように流れる。このとき、取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質は浄化板１１〜１４の吸着膜Ｃ１４に付着する。これにより、浄化板１１〜１４の近傍の空気中の浄化対象物質は、上述したように、吸着膜Ｃ１４に留められ、光触媒膜Ｃ１３と接することとなる。この状態で、発光ユニット２１、２２のＬＥＤ２１ａ、２２ａから出射された光が光触媒膜Ｃ１３に照射されると、光触媒反応が起こり、光触媒膜Ｃ１３と接している浄化対象物質が分解される。浄化対象物質が分解されて浄化された空気は、通気口１００ｂから排気される。
【００７５】
また、浄化板１１〜１４は、ベース４０との距離が、図８に示すように、通気口１００ａから離れるに従って次第に小さくなるよう配置されており、浄化板１４の下端はベース４０の上面に接地している。これにより、図８に示すように、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気の流れは、浄化板１１〜１４によって徐々に遮られ、浄化板１４によって完全に遮蔽される。よって、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気が、効率的に浄化板１１〜１４によって作られる隙間に分流される。なお、浄化板１１〜１４とベース４０との距離は、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気が、浄化板１１〜１４によって作られる隙間に略均等に分流されるように設定される。
【００７６】
また、このように配置すれば、浄化ユニット１００に取り込まれた空気を、浄化ユニット１００に取り込まれる直前の空気の流れ（Ｘ軸正方向の流れ）と異なるように分流することが可能となる。これにより、浄化ユニット１００のＸ軸方向の幅を小さくしても、取り込まれた空気が、流路内を長い時間かけて流れると共に、取り込まれた空気の通過距離が長くなる。よって、取り込まれた空気が流路上に設置された光触媒膜Ｃ１３と接触する機会が増えて、浄化効率が向上する。
【００７７】
また、発光ユニット２２の右側から流れてきた空気は、発光ユニット２２の下端とベース４０の上面との間を通って、浄化板１４の下端付近に流れる。そして、浄化板１４の下端付近に流れてきた空気は、浄化板１４の右側の面に沿って上向きに流れる。よって、浄化板１４の下端においても、光触媒反応により浄化対象物質の分解を行うことができる。図８の破線で示すように、浄化板１０によって分流された空気は浄化板１０の近傍に沿って流れるため、光触媒による浄化には好適である。
【００７８】
＜配置に関するシミュレーション＞
ここで、本件出願の発明者は、浄化ユニット１００内において、上記のように浄化板１１〜１４が配置されたときに、浄化板１１〜１４上の光強度についてシミュレーションを行った。以下のシミュレーションにおいて、光源から出射される光の波長は、３６５ｎｍであり、光源から出射される光の広がり角は、上記ＬＥＤ２１ａ、２２ａと同様、１２０度である。また、何れのシミュレーションにおいても、光源はＹ軸方向に３つ並んでおり、各光源から出射される光の強度は同じである。また、Ｙ軸方向に並ぶ３つの光源から出射される光の強度の合計は、何れのシミュレーションにおいても同じ（０．３３×３ワット）である。
【００７９】
図９（ａ）は、パターン１の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図９（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。なお、図９（ｂ）〜（ｅ
）は、カラーで示されていた図をグレースケールに変換したものである。
【００８０】
パターン１では、図３（ａ）と同様、光源は浄化板１１〜１４によって作られる隙間の外側に配置されている。また、光源から出射される光を効率的に浄化板１１〜１４上に導くために、２枚の反射板が用いられている。これら２枚の反射板の形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．００４２ｘ２、ｙ＝０．００３２ｘ２と表される。
【００８１】
この場合、図９（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、０．５０ワット、０．４２ワット、０．２７ワット、０．１２ワットとなり、これら光強度の総和は１．３１ワットとなる。
【００８２】
図１０（ａ）は、パターン２の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図１０（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【００８３】
パターン２では、光源は浄化板１２と１３によって作られる隙間に配置されている。また、光源から出射される光を効率的に浄化板１１〜１４上に導くために、１枚の反射板が用いられている。この反射板の形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．００５ｘ２と表される。
【００８４】
この場合、図１０（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、０．４３ワット、０．８２ワット、０．１３ワット、０．０８ワットとなり、これら光強度の総和は、パターン１よりも大きい１．４６ワットとなる。
【００８５】
図１１（ａ）は、パターン３の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図１１（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【００８６】
パターン３では、光源と反射板は、上記ＬＥＤ２１ａと、反射板３１と同様に配置されている。この反射板の形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．０１３１５８ｘ２と表される。
【００８７】
この場合、図１１（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、０．２１ワット、０．３０ワット、０．４２ワット、１．２５ワットとなり、これら光強度の総和は、パターン２よりも大きい２．１８ワットとなる。
【００８８】
図１２（ａ）は、パターン４の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図１２（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【００８９】
パターン４では、光源と反射板は、上記ＬＥＤ２２ａと反射板３２と同様に配置されている。この反射板の形状は、パターン３の反射板と同様、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．０１３１５８ｘ２と表される。
【００９０】
この場合、図１２（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、１．４４ワット、０．３１ワット、０．２２ワット、０．１６ワットとなり、これら光強度の
総和は、パターン３と略同じ２．１３ワットとなる。
【００９１】
よって、パターン１に示すように、浄化板１１〜１４によって作られる隙間の外側に光源が配置される場合よりも、パターン２〜４に示すように、浄化板１１〜１４によって作られる何れかの隙間に光源が配置される場合の方が、浄化板１１〜１４上に効率的に光を導くことができる。さらに、パターン２に示すように、浄化板１２と１３によって作られる隙間に光源が配置される場合よりも、パターン３、４に示すように、光源から出射された光が１回だけ浄化板を透過した後に反射板によって反射される場合の方が、浄化板１１〜１４上に効率的に光を導くことができる。
【００９２】
以上、本実施例の浄化ユニット１００によれば、通気口１００ａから浄化ユニット１００内に取り込まれた空気は、浄化板１１〜１４の光触媒膜Ｃ１３により浄化され、通気口１００ｂから排気される。これにより、浄化ユニット１００が、たとえば、空気を流すためのダクトの中に設置されると、ダクトの入口付近の空気に含まれる浄化対象物質は、浄化ユニット１００により分解され、浄化された空気がダクトの出口へと送られる。このように浄化ユニット１００が設置されたダクトの入口と出口が、たとえば、スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどで商品を陳列するショーケースなどの空気循環経路の中に設置されることで、ショーケースの内部の空気を浄化することができる。この他、冷蔵庫内の空気循環など、ファンを使って空気を循環させているダクト内に設置すると有益である。
【００９３】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａが、浄化板１１と１２によって作られる隙間に配置され、ＬＥＤ２２ａが、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置される。これにより、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、図３（ａ）と図９（ａ）に示すように、浄化板１１〜１４の外側に配置される場合に比べて、浄化板１１〜１４上に効率的に光を照射させることができる。よって、浄化板１１〜１４において光触媒反応が効率良く生じるようになる。なお、本実施例によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、図１０（ａ）に示すように、浄化板１２と１３によって作られる隙間に配置される場合と比べても、浄化板１１〜１４上に効率的に光を照射させることができる。
【００９４】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、それぞれ、浄化板１１と１２によって作られる隙間と、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置されている。また、これら隙間は、浄化ユニット１００内に取り込まれた空気の流路となっている。これにより、ＬＥＤ２１ａ、２２ａは空気によって冷却されるため、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの温度上昇が抑制される。よって、ＬＥＤ２１ａ、２２ａは、安定して同じ波長の光を照射することが可能となり、また、浄化ユニット１００の高温化が回避され得る。
【００９５】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、図８に示すように浄化ユニット１００内で空気が流れる。すなわち、通気口１００ａから取り込まれる空気の流れ方向と、浄化板１１〜１４によって作られる隙間の空気の流れ方向は異なっている。この場合、図３（ｂ）のように、４枚の浄化板１０の隙間の広がり方向（図３（ｂ）の左右方向）に空気が流れる場合に比べて、浄化ユニット１００内で空気が滞留し易くなる。これにより、通気口１００ａから取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質が滞留し、浄化板１１〜１４に付着し易くなり、図３（ｂ）のような構成に比べて、浄化作用がより促進される。
【００９６】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気の流れが、浄化板１１〜１４によって徐々に遮られ、浄化板１４によって完全に遮蔽される。これにより、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気が、浄化板１１〜１４に対して略等しく分流されるため、浄化板１１〜１４において、光触媒反応がさらに効
率良く生じるようになる。
【００９７】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、それぞれ、浄化板１１と１２によって作られる隙間と、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置されている。これにより、図３（ｂ）と図９（ａ）に示すように、光源が浄化板１１〜１４の外側に配置される場合に比べて、浄化ユニット１００のＸ軸方向の大きさを小さくすることができる。よって、浄化ユニット１００を小型化することが可能となる。
【００９８】
また、本実施例の浄化ユニット１００では、浄化板１１〜１４の光触媒膜Ｃ１３は、波長４０５ｎｍの青色の光によって光触媒反応を生じるよう構成されている。ＬＥＤや半導体レーザ光源等の製造上のコストは、一般に、出射波長が短くなるに従って高くなり、出射波長が可視光帯域に近いほど低くなる。よって、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの製造コストを低くすることができるため、浄化ユニット１００にかかるコストを低減することができる。この場合の光触媒膜Ｃ１３の材料として、特に波長が４０５ｎｍの光で光触媒反応を示すものを用いればより効果的である。具体的には、ＴｉＯ２にＦｅ、Ｃｕを含有担持させたもの、ＷＯ３およびこれらにＰｔを担持させたものが好適である。これらはルチル等よりも効果的に４０５ｎｍの可視光を利用できる。
【００９９】
＜脱臭装置の実施例＞
以下は、上記浄化ユニット１００を脱臭装置に適用した例である。
【０１００】
図１３は、脱臭装置１の構成を示す図である。
【０１０１】
脱臭装置１は、浄化ユニット１００と、送風経路１１０と、ファン１２１、１２２と、フィルター１３１、１３２と、臭気センサ１４０と、ＬＥＤ駆動回路１５０と、ファン駆動回路１６１、１６２と、制御回路１７０と、を備える。
【０１０２】
送風経路１１０は、中空の筒体からなっており、その中を空気がＸ軸正方向に流通できるよう構成されている。送風経路１１０の入口と出口には、それぞれ吸気口１１０ａと排気口１１０ｂが形成されている。また、送風経路１１０の中心付近には、浄化ユニット１００が配置されるための浄化領域１１０ｃが形成されている。
【０１０３】
浄化ユニット１００は、上記浄化ユニット１００である。浄化ユニット１００の通気口１００ａは、吸気口１１０ａ側に向けられており、通気口１００ｂは、排気口１１０ｂ側に向けられている。なお、図１３において、浄化ユニット１００の内部に、発光ユニット２１、２２が概念的に示されており、浄化ユニット１００の他の構成については、図示が省略されている。
【０１０４】
ファン１２１、１２２は、吸気口１１０ａから排気口１１０ｂに向けて、空気を流通させる。これにより、吸気口１１０ａ付近にある空気は、ファン１２１によって吸気口１１０ａから吸い込まれ、浄化領域１１０ｃを通り、ファン１２２によって排気口１１０ｂから送出される。
【０１０５】
フィルター１３１は、吸気口１１０ａから吸い込まれた空気に含まれる大きな埃を取り除き、フィルター１３２は、フィルター１３１側から送出される空気に含まれる小さい埃を取り除く。臭気センサ１４０は、ファン１２１から浄化領域１１０ｃに向けて送出される空気に含まれる臭い成分を検出する。臭気センサ１４０の検出信号は、制御回路１７０に出力される。
【０１０６】
ＬＥＤ駆動回路１５０は、制御回路１７０からの指令に応じて、発光ユニット２１、２２に配されたＬＥＤ２１ａ、２２ａを駆動する。ファン駆動回路１６１、１６２は、制御回路１７０からの指令に応じて、それぞれ、ファン１２１、１２２を駆動する。制御回路１７０は、臭気センサ１４０の出力信号に基づき、ＬＥＤ駆動回路１５０と、ファン駆動回路１６１、１６２を制御する。制御回路１７０は、たとえば、臭気センサ１４０の検出信号が所定値を超えると、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの出射パワーが大きくなるようＬＥＤ駆動回路１５０を制御する。
【０１０７】
このように脱臭装置１が構成されると、ファン１２１が駆動されることにより吸気口１１０ａから取り込まれた空気が、フィルター１３１、１３２で埃を取り除かれ、浄化領域１１０ｃに送出される。浄化領域１１０ｃに送出された空気は、浄化ユニット１００内に取り込まれ、上述したように、浄化ユニット１００内の浄化板１１〜１４で浄化対象物質が分解される。
【０１０８】
浄化ユニット１００内で浄化された空気は、通気口１００ｂを通って浄化ユニット１００から排気され、ファン１２２に向けて送られる。浄化領域１１０ｃの空気は、ファン１２１、１２２が駆動されることにより、排気口１１０ｂへ向けて送出され、排気口１１０ｂから送出される。こうして、脱臭装置１の近傍の空気中に含まれる空気が浄化される。
【０１０９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態はこれらに限定されるものではない。
【０１１０】
たとえば、上記実施例の浄化板１１〜１４では、波長４０５ｎｍの可視光により光触媒反応を生じさせる光触媒膜Ｃ１３が用いられたが、これに替えて、紫外光（たとえば、波長３７５ｎｍの光）により光触媒反応を生じさせる光触媒膜が用いられても良い。
【０１１１】
また、上記実施例の浄化板１１〜１４では、光触媒膜Ｃ１３が、図１（ｄ）に示すように一定の厚みを有するように構成されたが、これに限らず、図１（ｄ）のＸ軸方向またはＹ軸方向において、異なる厚みを有するように構成されても良い。この場合、図６において、浄化板１１〜１４の光触媒膜Ｃ１３の厚みが大きい端部が下方に位置付けられるよう、浄化板１１〜１４が設置される。こうすると、浄化対象物質をより多く含む空気が、光触媒膜Ｃ１３の厚みが大きい端部に付着し易くなるため、浄化ユニット１００の浄化能力が向上させることができる。
【０１１２】
また、上記実施例の浄化板１１〜１４では、図１（ｄ）に示すように、基板Ｃ１１の上面側と下面側の両方に、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４が積層された。しかしながら、これに限らず、図１（ａ）に示すように、基板Ｃ１１の片面側のみに、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４が積層されても良い。
【０１１３】
また、上記実施例では、光触媒反応を起こさせる光源としてＬＥＤ２１ａ、２２ａが用いられたが、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの替わりに半導体レーザが用いられても良い。半導体レーザはコヒーレントな光源であり、特定の結晶面に対し有効である。
【０１１４】
また、上記実施例において、反射板３１、３２の曲面形状は、Ｘ−Ｚ平面内において放物線によって表されたが、これに限らず、楕円など、他の曲線によって表されるようにしても良い。また、反射板３１、３２の曲面形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、それぞれ、複数の曲線によって表されるようにしても良い。この場合も、反射板３１、３２によって反射された光の浄化板１１〜１４に対する入射角は、浄化板１１〜１４によって反射される光の割合（損失割合）が低く抑えられる範囲内に設定される。
【０１１５】
また、上記実施例では、４枚の浄化板１１〜１４が用いられたが、浄化板の数はこれに制限されるものではなく、４枚以外の複数であっても良い。５枚以上の浄化板が用いられる場合には、端から２番目と３番目の浄化板の間等、全ての浄化板に対する光の照射効率が最も高くなる位置に発光ユニット２１、２２を配置すれば良い。また、浄化板間の間隔や発光ユニット２１、２２の出射パワーによっても、全ての浄化板に対する光の照射効率が最も高くなる位置は変わり得る。よって、浄化板の枚数や、浄化板間の間隔、発光ユニット２１、２２の出射パワーに応じて、どの浄化板間の隙間に発光ユニット２１、２２を配置するかを適宜設定すれば良い。
【０１１６】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ … 脱臭装置
１１〜１４ … 浄化板
２１ａ、２２ａ … ＬＥＤ（第１の光源、第２の光源、光源）
３１、３２ … 反射板（第１の反射板、第２の反射板）
１００ … 浄化ユニット
１００ａ … 通気口（取り込み口）
１２１、１２２ … ファン
１７０ … 制御回路（制御部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒構造体を用いて空気中に含まれる浄化対象物質を浄化する浄化ユニットおよび脱臭装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光触媒活性物質を含む光触媒構造体を用いて、大気浄化、脱臭、浄水、抗菌、防汚、水分解を行う光触媒装置の開発が進められている。光触媒構造体は、所定波長の光が照射されることにより膜面で酸化還元反応（光触媒反応）を起こし、膜面に付着した物質を浄化する。この種の光触媒構造体は、一般に、基板上に、酸化チタン（ＴｉＯ２）等からなる光触媒膜が積層されることにより生成される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３８０９３４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記光触媒構造体を用いた浄化ユニットおよび脱臭装置では、装置周辺の空気を吸気口から取り込み、光源から出射される光を光触媒膜に照射させて、取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質を光触媒膜で浄化する。このとき、光触媒膜において光触媒反応が効率良く生じるように、光源から出射された光を光触媒膜へと導くことが望まれている。
【０００５】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、光触媒反応が効率良く生じるように、光源から出射された光を光触媒膜へと導くことができる浄化ユニットおよび脱臭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】
【０００６】
本発明の第１の態様は、光触媒反応により空気を浄化する浄化ユニットに関する。この態様に係る浄化ユニットは、光を出射する第１の光源と、前記第１の光源から出射された光を反射する第１の反射板と、前記第１の光源から出射された光が照射されることにより前記光触媒反応を起こす複数の浄化板と、を備える。ここで、前記第１の反射板と前記第１の光源との間には、前記複数の浄化板のうち少なくとも１つの前記浄化板が配置される。前記第１の光源から出射された光は、前記第１の反射板と前記第１の光源との間に配置された前記浄化板を透過した後に前記第１の反射板によって反射されて、前記複数の浄化板に照射される。
【０００７】
本発明の第２の態様は、脱臭装置に関する。この態様に係る脱臭装置は、上記第１の態様に係る浄化ユニットと、脱臭装置内に空気を流すためのファンと、前記ファンおよび前記浄化ユニット内に配置された光源を制御するための制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光触媒反応が効率良く生じるように、光源から出射された光を光触媒膜へと導くことができる浄化ユニットおよび脱臭装置を提供することができる。
【０００９】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板の構成例を説明する図および実施例に係る浄化板の構成を示す図である。
【図２】光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板の構成例を説明する図である。
【図３】比較例に係る浄化板と光源の配置を示す模式図および実施例の配置原理に係る浄化板と光源の配置を示す模式図である。
【図４】実施例に係る浄化ユニットの分解斜視図である。
【図５】実施例に係る浄化ユニットの浄化板の構成を示す斜視図である。
【図６】実施例に係る浄化ユニットの断面図である。
【図７】実施例に係る浄化板の境界面で生じる反射を示す図および反射する光の割合（反射率）を示すシミュレーション結果である。
【図８】実施例に係る浄化ユニット内の空気の流れを示す図である。
【図９】パターン１に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１０】パターン２に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１１】パターン３に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１２】パターン４に係る光源と反射板の位置を示す模式図およびこの場合の浄化板の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【図１３】実施例に係る脱臭装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００１２】
＜浄化板の構成例＞
まず、図１（ａ）〜（ｃ）と図２を参照して、光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板の構成例について説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、浄化板Ｃ１０の積層構造を示す図であり、図１（ｂ）は、浄化板Ｃ１０の基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａを示す図であり、図１（ｃ）は、凹凸構造Ｃ１１ａの二次電子写真像を示す図である。
【００１４】
図１（ａ）を参照して、浄化板Ｃ１０は、基板Ｃ１１と、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４を有する。なお、図１（ａ）に示すｚ軸方向は、基板Ｃ１１と、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４の積層方向を示している。
【００１５】
基板Ｃ１１は、後述する波長４０５ｎｍの青色の光が８０％以上透過するよう、ポリカーボネート等の透光性材料から形成されており、屈折率は１．６に設定されている。基板Ｃ１１の透過膜Ｃ１２側の面には、図１（ｂ）、（ｃ）に示す如く、縦横均等に一定ピッチにて円柱状の突起が並ぶようにして、凹凸構造Ｃ１１ａが形成されている。凹凸構造Ｃ１１ａのピッチ（円柱状突起の幅）は、縦横ともに２５０ｎｍであり、円柱状突起の高さは、１７５ｎｍとなっている。
【００１６】
なお、図１（ｃ）の写真像は、凹凸構造Ｃ１１ａ上に合金膜をスパッタによって２０ｎｍ形成した後、電子写真撮像のためにＰｔ−Ｐｄを１０Å蒸着した状態で撮像を行ったときのものである。
【００１７】
ここで、図２を参照して基板Ｃ１１の形成手順について説明する。
【００１８】
まず、シリコン原盤上にスピンコートによりレジストを塗布する（工程１）。次に、ＥＢ描画（電子ビームカッティング）にて、上記ピッチの凹凸構造を形成する（工程２）。この描画後、現像処理を行い（工程３）、ＲＩＥ加工を行う（工程４）。さらに、酸素プラズマアッシングを行って、残存するレジストを除去する（工程５）。これにより、シリコン原盤上に凹凸構造が形成される（Ｓｉ原基）。
【００１９】
続いて、このＳｉ原基に対し、Ｎｉメッキを行って（工程６）、Ｎｉを堆積させる。そして、堆積したＮｉ層をＳｉ原基から剥離して、スタンパを作製する（工程７）。このスタンパに対し、射出成形を行って（工程８）、基板Ｃ１１を作製する（工程９）。これにより、凹凸構造が転写された基板Ｃ１１が形成される。
【００２０】
なお、基板Ｃ１１の材料として、ポリカーボネート以外に、ポリオレフィンといった透光性材料を用いることもできる。特に、使用する波長において基板Ｃ１１での光の吸収が少ない方がよく（基板Ｃ１１での光の吸収はロスになる）、基板Ｃ１１には不純物や紫外線吸収剤が添加されていないものがよい。また、ポリオレフィン以外に、ポリ乳酸等の生分解性材料を用いることもできる。生分解性材料を用いると、廃棄時に有害物質が発生せず、焼却等の処理のためにエネルギーを使うこともなく、環境負荷等を小さくすることができる。
【００２１】
また、ＥＢ描画の替わりに、レーザビームカッティングを用いることもできる。この場合、シリコン原盤上には、フォトレジスト層が塗布される。また、カッティングビームとしては、波長４００ｎｍ程度のレーザ光が用いられる。
【００２２】
図１（ａ）に戻り、透過膜Ｃ１２は、上記手順によって形成された基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａ上に、スパッタ法によって積層される。透過膜Ｃ１２は、Ａｌ２Ｏ３からなり、屈折率は基板Ｃ１１と略同じとなるよう１．６に設定されている。また、透過膜Ｃ１２の上面と下面は、基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａを反映して凹凸構造となっている。なお、透過膜Ｃ１２は、非電解質な無機材料からなるため、後述する光触媒膜Ｃ１３の光触媒反応により浸食されない。また、透過膜Ｃ１２と基板Ｃ１１の屈折率は略同じとしたため、屈折率差による界面での反射が生じ難いという利点がある。
【００２３】
ここで、透過膜Ｃ１２の膜厚およびＲａ（表面粗さ）は、基板Ｃ１１が光触媒膜Ｃ１３によって浸食されないように設定されている。また、透過膜Ｃ１２の膜厚およびＲａは、基板Ｃ１１側から入射する光が光触媒膜Ｃ１３に十分に届くように、且つ、光触媒膜Ｃ１３側から入射する光が基板Ｃ１１に十分に届くように設定されている。なお、透過膜Ｃ１２のＲａの制御は、スパッタ時のガス圧を調節することによって行われる。
【００２４】
光触媒膜Ｃ１３は、透過膜Ｃ１２の上面にスパッタ法によって積層される。光触媒膜Ｃ１３は、ＴｉＯ２からなり、屈折率は２．５に設定されている。また、光触媒膜Ｃ１３の上面と下面は、透過膜Ｃ１２の上面に形成された凹凸構造を反映して凹凸構造となっている。これにより、基板Ｃ１１の表面の凹凸構造Ｃ１１ａを反映した構造が、光触媒膜Ｃ１３の上面（吸着膜Ｃ１４側の面）に形成され、光触媒膜Ｃ１３上面の表面積が大きくなり、浄化対象物質と光触媒膜Ｃ１３との接触機会が増加することで、光触媒反応が起こりやすくなる。また、これら凹凸構造は、照射される光の波長よりも短いピッチにて構成されるため、界面での見かけ上の屈折率は徐々に変化することになり、反射が生じ難くなるという利点がある。これにより、光を効率よく光触媒膜Ｃ１３の垂直方向へ透過させることができる。
【００２５】
なお、成膜後の光触媒膜Ｃ１３自体の表面は、積層される際にガス圧の調整によって多孔質状とすることができる。これにより、光触媒膜Ｃ１３自体が多孔質状となるため、光触媒膜Ｃ１３の表面積を大きくすることができ、さらに基板Ｃ１１の凹凸構造Ｃ１１ａより光触媒膜Ｃ１３の表面積を増やすことができる。光触媒膜Ｃ１３の膜厚が小さすぎると、透過膜Ｃ１２の上面は光触媒膜Ｃ１３により完全に覆われなくなる。他方、光触媒膜Ｃ１３の膜厚が大きいと、透過膜Ｃ１２の上面に形成された凹凸構造が光触媒膜Ｃ１３の上面（吸着膜Ｃ１４側の面）に反映しなくなることに加えて、透過膜Ｃ１２側および吸着膜Ｃ１４側から入射する光が、光触媒膜Ｃ１３による吸収により、それぞれ、光触媒膜Ｃ１３の上面および下面まで透過し難くなる。これらを考慮して、透過膜Ｃ１２の上面が十分に被覆され、且つ、光が光触媒膜Ｃ１３を十分透過するように、光触媒膜Ｃ１３の膜厚が設定される。つまり、光触媒膜Ｃ１３の膜厚は、透過膜Ｃ１２の表面を完全に覆う程度に薄く形成されることが望ましい。
【００２６】
光触媒膜Ｃ１３を形成するＴｉＯ２は、アナターゼ結晶微粒子を含んでいる。アナターゼ結晶は、バンドギャップから波長３８８ｎｍ以下の紫外光を吸収し、光触媒反応を起こす。また、アナターゼ結晶は、微粒子状で光触媒膜Ｃ１３内に存在するため、基板Ｃ１１の形状が複雑であっても基板Ｃ１１に対して均一に分布する。これにより、光触媒膜Ｃ１３上で広範囲に亘って効率的に光触媒反応が起き易くなる。
【００２７】
また、ＴｉＯ２は、アナターゼ結晶構造以外に、ルチル構造、アモルファス構造、ブルカイト構造を形成することが分かっており、構造により光触媒反応が異なる。すなわち、反応の活性や反応する波長が構造毎に異なっている。光触媒膜Ｃ１３を形成するＴｉＯ２には、複数の構造が含まれている。具体的には、ＴｉＯ２からなる光触媒膜Ｃ１３は、アナターゼ結晶構造を持ち、アモルファス状のものおよびアナターゼ結晶欠陥や、スパッタ時に含まれる微量の窒素を含む微粒子、ルチル微粒子が含まれた複合膜である。これにより、光触媒膜Ｃ１３の光触媒反応は、前述したアナターゼ結晶の反応波長である３８８ｎｍ以下だけでなく、４００〜５００ｎｍの可視光領域の波長の光（青色の光）によっても促進されることとなる。
【００２８】
なお、光触媒膜Ｃ１３は、光触媒膜Ｃ１３に付着した物質に対して光触媒作用を及ぼす。光触媒作用を受ける物質として、アンモニア、アセトアルデヒド、硫化水素、メチルメルカプタン、ホルムアルデヒド、酢酸、トルエン、菌、油分、などが挙げられる。これら物質は、光触媒作用を受けて二酸化炭素や水等に分解される。
【００２９】
吸着膜Ｃ１４は、光触媒膜Ｃ１３の上面にスパッタ法によって積層される。吸着膜Ｃ１４は、透光性のＳｉＯ２からなり、屈折率は、１．４５である。ＳｉＯ２は吸湿性があり、空気中の水分子や気相ガスを取り込み易い性質を有する。これにより、吸着膜Ｃ１４の上面にある空気中の物質が、吸着膜Ｃ１４に付着し易くなる。また、吸着膜Ｃ１４に吸着した物質は、吸着膜Ｃ１４上に留まり、光触媒膜Ｃ１３による光触媒作用を受け易くなる。
【００３０】
なお、吸着膜Ｃ１４は、光触媒膜Ｃ１３の上面を完全にコートしてしまわないよう、光触媒膜Ｃ１３上に積層される。また、光触媒膜Ｃ１３上の凹凸構造を反映する厚さで、吸着膜Ｃ１４が構成されれば、吸着膜Ｃ１４の凹凸構造が光の波長より短いピッチのため、屈折率が徐々に変化する。これにより、吸着膜Ｃ１４での反射が生じ難くなるため、吸着膜Ｃ１４も光が透過しやすくなる。また、光触媒膜Ｃ１３上に凹凸構造が形成されれば、表面積増大効果による吸着率増加を見込むことができる。この場合、吸着膜Ｃ１４がさらに多孔構造であればなお良い。すなわち、スパッタ時のガス圧を低くしたり（具体的には０．８〜１Ｐａ以上）、スパッタレートを早くしたりする（７０Å／ｍｉｎ以上）ことにより、吸着膜Ｃ１４に無数の微細孔が形成される。これにより、吸着膜Ｃ１４の上面に付
着した物質が、微細孔を介して、光触媒膜Ｃ１３と接するようになる。また、吸着膜Ｃ１４に入射する光が、吸着膜Ｃ１４を透過して、光触媒膜Ｃ１３に透過し易くなる。吸着膜Ｃ１４の膜厚は、吸着膜Ｃ１４に付着した物質が光触媒膜Ｃ１３と効率的に接し、光を透過し易い厚みに設定されるのが望ましい。
【００３１】
このように構成された浄化板Ｃ１０に対して、基板Ｃ１１の下面または吸着膜Ｃ１４の上面から、波長４０５ｎｍの青色の光が照射されると、かかる青色の光は光触媒膜Ｃ１３に到達する。これにより、吸着膜Ｃ１４側から入って光触媒膜Ｃ１３に接している物質が光触媒作用を受け得る。
【００３２】
ここで、光触媒作用を生じさせる浄化板は、図１（ｄ）に示す浄化板１０のように構成されても良い。浄化板１０は、浄化板Ｃ１０の下面に、図１（ａ）と同様の透過膜Ｃ１２、光触媒膜Ｃ１３および吸着膜Ｃ１４が積層されている。基板Ｃ１１の厚さは０．４ｍｍ、透過膜Ｃ１２の厚さは７ｎｍ、光触媒膜Ｃ１３の厚さは１５ｎｍ、吸着膜Ｃ１４の厚さは７ｎｍに設定される。このとき、浄化板１０の上面または下面から入射した光の８０％以上は、浄化板１０を透過して反対側の面から出射される。
【００３３】
このように浄化板１０が構成されると、上面側と下面側の物質を浄化することができるようになるため、図１（ａ）の浄化板Ｃ１０に比べて、さらに浄化能力を高めることができる。このとき浄化板１０の透過率は重要であり、高ければ高い方がよく、好ましくは８０％以上がよい。
【００３４】
ここで、浄化板１０が上下方向に複数枚並べられ、最上段の浄化板１０の上側から下向きに光が出射される場合について考える。この場合、透過率が低くなると、べき乗で下段への光量が低下する。すなわち、浄化板１０の透過率をＴ、浄化板の枚数をＮとすると、最下段の浄化板１０を下側に透過する光の割合（最終透過比率）は、以下の式（１）で表される。
【００３５】
【数１】
【００３６】
浄化板１０の透過率は、上記式（１）の値が０．１以上となるよう設計するのが望ましい。こうすると、最下段の浄化板１０を透過した後の光の光量が出射光量の１０％となり、最下段の浄化板１０においても最低限の光触媒反応が促進される。上記式（１）において、Ｔ＝６３％、Ｎ＝５とすると、最下段の浄化板１０を透過した後の光量が出射光量の１０％程度となる。この場合、浄化板１０の枚数を５より増やすと、最下段の浄化板１０における光触媒反応の効率が非常に低くなってしまう。Ｔ＝８０％ならば、Ｎ＝７でも、最下段の浄化板１０を透過した後の光量は、出射光量の２０％程度となる。この場合、最下段（７枚目）の浄化板１０においても十分な光触媒反応が得られ、また、上記式（１）の値が０．１程度になるまで、浄化板１０の枚数を増やすことも可能である。
【００３７】
次に、浄化板１０が上下方向に複数枚並べられ、最上段の浄化板１０の上側に光を反射する反射板が配置され、最上段の浄化板１０よりも下側から上向きに光が出射される場合について考える。この場合、反射板と光源の間の浄化板１０の枚数をｎとすると、最下段
の浄化板１０を下側に透過する光の割合（最終透過比率）は、以下の式（２）で表される。
【００３８】
【数２】
【００３９】
この場合も、浄化板１０の枚数と、反射板と光源の間の浄化板１０の枚数と、透過率とは、最下段の浄化板１０において最低限の光触媒反応が促進されるよう、すなわち、式（２）の値が０．１以上となるよう設計するのが好ましい。
【００４０】
以下の実施例では、浄化板１０を用いた浄化ユニットおよび脱臭装置が示されている。
【００４１】
＜浄化板と光源の配置原理＞
次に、上記浄化板１０と、浄化板１０に光を照射させる光源の配置原理について説明する。
【００４２】
図３（ａ）は、浄化板１０と光源の配置（比較例）を示す模式図である。
【００４３】
図３（ａ）の構成では、同じ大きさの面を有する４枚の浄化板１０が配されており、浄化板１０の各面は、ｚ軸に対して垂直となるように配置される。浄化板１０内の基板Ｃ１１と、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４の積層方向は、図１（ｄ）と同様、ｚ軸方向となっている。４枚の浄化板１０は、ｚ軸方向に互いに隙間Ｓが設けられるよう配置されている。隙間Ｓは、上下に並ぶ２枚の浄化板１０によって作られる空間のことである。より詳しくは、隙間Ｓは、上側の浄化板１０の下面が含まれる平面と、下側の浄化板１０の上面が含まれる平面との間に作られる空間のことである。
【００４４】
ｘ軸方向には、１つの光源が配置され、ｙ軸方向には、浄化板１０のｙ軸方向の幅に合わせて、複数の光源（図示せず）が配置される。最も上側（ｚ軸正方向側）の浄化板１０の上側には、曲面形状を有する反射板が配置される。反射板は、ｘ−ｚ平面内において放物線形状となっており、光源はこの放物線の焦点位置に配置されている。浄化対象物質を含む空気は、浄化板１０の左側から、各浄化板１０の隙間を通って、右方向（ｘ軸正方向）に送られる。
【００４５】
このように浄化板１０と光源が設置されると、光源から出射された光は、４枚の浄化板１０を透過しながら、４枚の浄化板１０にそれぞれ入射する。これにより、各浄化板１０の光触媒膜Ｃ１３に接触している浄化対象物質が、光触媒反応により浄化される。
【００４６】
しかしながら、図３（ａ）の構成では、反射板によって反射された光は、各浄化板１０を上から下に向けて１回透過するだけであるため、光が浄化板１０を透過する回数は合計で４回となり、光の利用効率はそれほど高くない。
【００４７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）よりも光の利用効率が高められた浄化板１０と光源の配置（実施例の配置原理）を示す模式図である。
【００４８】
図３（ｂ）の構成では、最も上側の浄化板１０と、上から２番目の浄化板１０によって作られる隙間に、光源が設置される。この場合の反射板も、ｘ−ｚ平面内において放物線形状となっており、光源はこの放物線の焦点位置に配置されている。
【００４９】
このように浄化板１０と光源が配置されると、光源から出射された光は、一番上の浄化板１０の下側の面から入射して、この浄化板１０を透過し、反射板によって反射される。反射板によって反射された光は、一番上の浄化板１０を今度はｚ軸負方向に（上から下に）透過し、上から２番目の浄化板１０に入射する。これにより、光が浄化板１０を透過する回数は、合計で浄化板１０が配置された枚数分よりも多い５回となり、図３（ａ）に比べて、光の利用効率が高められることになる。よって、４枚の浄化板１０の浄化能力を向上させることができる。また、光源を反射板のｘ−ｚ平面内における放物線の焦点位置に配置することで、反射板で反射する光は、浄化板１０に垂直な方向に反射され、効率よく４枚の浄化板１０を透過することができる。
【００５０】
さらに、この場合、各浄化板１０の隙間Ｓを通って空気が送られると共に、この隙間Ｓに光源が設置されているため、隙間Ｓに流入する空気によって光源が冷却される。これにより、光源の温度上昇が抑制されるため、光源から出射される光の波長を安定させることができる。特に、光源がＬＥＤやレーザの場合、発光点では熱が発生し、光源の寿命が短くなる問題があるが、流入する空気によって光源が冷却されることにより、光源の長寿命化と出力の安定化が図られる。
【００５１】
なお、図３（ｂ）では、３つの隙間Ｓのうち最も上側の隙間Ｓに光源が配置されたが、これに限らず、他の隙間Ｓに光源が配置されても良い。この場合も、光源から出射された光は、光源と反射板との間にある浄化板を上向きに透過して、反射板によって反射される。よって、この場合も、図３（ａ）に比べて、光の利用効率が高められると共に、光源の温度上昇が抑制される。
【００５２】
以下の浄化ユニットおよび脱臭装置の実施例では、図３（ｂ）に示す配置原理に基づいて浄化板と光源が配置される。
【００５３】
＜浄化ユニットの実施例＞
以下、浄化ユニットの実施例について説明する。
【００５４】
図４は、本実施例の浄化ユニット１００の分解斜視図である。
【００５５】
浄化ユニット１００は、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、曲面形状を有する反射板３１、３２と、ベース４０と、２枚の支持板５０と、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０とを備えている。なお、浄化板１１〜１４は、図１（ｄ）に示す浄化板１０と同様に構成されている。
【００５６】
発光ユニット２１、２２は、それぞれ、Ｙ軸方向に３個のＬＥＤ２１ａと３つのＬＥＤ２２ａを有している。発光ユニット２１、２２は、入力される制御信号に基づいて、それぞれ、ＬＥＤ２１ａ、２２ａを発光させる。ＬＥＤ２１ａ、２２ａは、それぞれ、反射板３１、３２に向けて波長４０５ｎｍの光を出射する。発光ユニット２１に設置された３つのＬＥＤ２１ａの向きは同じであり、また、発光ユニット２２に設置された３つのＬＥＤ２２ａの向きは同じである。なお、発光ユニット２１、２２にはＹ軸方向に３個のＬＥＤが配されたが、これに限らず、適宜、設置するＬＥＤの数が調整されても良い。
【００５７】
反射板３１、３２は、曲面形状のミラーである。反射板３１は、ＬＥＤ２１ａから出射され浄化板１１を透過した光を、浄化板１１に向けて反射する。反射板３２は、ＬＥＤ２
２ａから出射され浄化板１４を透過した光を、浄化板１４に向けて反射する。反射板３１、３２は、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの出射波長の光（本実施例では４０５ｎｍ）を反射する反射膜が形成されている。具体的には、反射膜は、ＡｇおよびＡｇ＋Ａｌの合金類からなっており、反射率は８０％以上である。また、光の利用効率を上げるために、反射率は高いほど良い。
【００５８】
支持板５０には、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２を通すための孔５０ａと、浄化ユニット１００内において支持板５０により仕切られる領域間で、Ｙ軸方向の空気の移動が可能となるよう５つの孔５０ｂが形成されている。側面板６１には、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２のＹ軸正方向の端部をそれぞれ保持するよう窪みが形成されており、側面板６２には、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２のＹ軸負方向の端部をそれぞれ保持するよう窪みが形成されている。蓋８０は、Ｘ−Ｙ平面に平行な上面と、Ｙ−Ｚ平面に平行な前面部８０ａと背面部８０ｂを有している。前面部８０ａのＺ軸方向の長さは、背面部８０ｂに比べて短くなっている。
【００５９】
組み立て時には、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２が、２枚の支持板５０に形成された孔５０ａに通される。これにより、浄化板１１〜１４は、図３（ｂ）の４枚の浄化板１０と同様、隙間を開けて平行に並べられる。そして、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２の端部が、それぞれ、側面板６１、６２の窪みに保持されるようにして、側面板６１、６２がベース４０に設置される。そして、上板７０が、２枚の支持板５０と、側面板６１、６２の上端に設置され、蓋８０が、上板７０の上に設置される。こうして、浄化ユニット１００が完成する。
【００６０】
図５は、浄化ユニット１００の構成を示す斜視図である。なお、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０は、便宜上、図示が省略されている。
【００６１】
発光ユニット２１は、浄化板１１と１２によって作られる隙間に位置付けられており、発光ユニット２２は、浄化板１３と１４によって作られる隙間に位置付けられている。
【００６２】
図６は、浄化ユニット１００をＹ軸負方向に見たときの断面図である。
【００６３】
浄化板１１〜１４と、ＬＥＤ２１ａと、反射板３１は、図３（ｂ）の配置原理に基づいて配置されている。すなわち、ＬＥＤ２１ａは、浄化板１１と１２によって作られる隙間に配置されている。また、浄化板１１〜１４と、ＬＥＤ２２ａと、反射板３２も、図３（ｂ）の配置原理に基づいて配置されている。すなわち、ＬＥＤ２２ａは、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置されている。
【００６４】
ＬＥＤ２１ａ、２２ａから出射される光の広がり角は１２０度で、ＬＥＤ２１ａ、２２ａは、それぞれ、反射板３１、３２に向けて光を照射する。発光ユニット２１、２２（ＬＥＤ２１ａ、２２ａ）は、Ｘ−Ｚ平面内においてＸ軸に対して４５度傾けて配置されている。また、発光ユニット２２の下端とベース４０の上面との間には、隙間が設けられている。浄化板１１〜１４は、Ｘ−Ｚ平面内においてＺ軸に対して２０度傾けて配置されている。また、浄化板１１〜１４は、ベース４０に対してＺ軸方向にそれぞれ異なる位置に配置されている。具体的には、浄化板１４の下端はベース４０の上面に接地しており、浄化板１３、１２、１１は、この順にベース４０の上面から離れている。
【００６５】
前面部８０ａとベース４０との間には、外部の空気を浄化ユニット１００内に取り込むための通気口１００ａが形成されている。また、背面部８０ｂとベース４０との間には、浄化ユニット１００内の空気を外部に排気するための通気口１００ｂが形成されている。なお、空気の流れについては、追って図７を参照して説明する。
【００６６】
発光ユニット２１のＬＥＤ２１ａから出射された光は、浄化板１１の左側（Ｘ軸正方向側）の面に入射する。浄化板１１の左側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、反射板３１によって反射される。反射板３１によって反射された光は、浄化板１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面に入射する。浄化板１１の右側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、浄化板１２、１３、１４の順に透過する。
【００６７】
発光ユニット２２のＬＥＤ２２ａから出射された光は、浄化板１４の右側の面に入射する。浄化板１４の右側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、反射板３２によって反射される。反射板３２によって反射された光は、浄化板１４の左側の面に入射する。浄化板１１の左側の面に入射した光は、浄化板１４を透過し、浄化板１３、１２、１１の順に透過する。
【００６８】
なお、本実施例の浄化ユニット１００では、上記図３（ｂ）の配置原理とは異なり、反射板３１、３２によって反射された光が、浄化板１１〜１４に対して垂直方向からややずれた方向に入射する。このように、浄化板１１〜１４が入射する光に対して傾けて配置されると、浄化板１１〜１４に入射する光の入射角によっては、浄化板１１〜１４によって反射される光の割合（損失割合）が増加することがある。このため、本実施例では、反射板３１、３２によって反射された光の浄化板１１〜１４に対する入射角は、損失割合が低く抑えられる範囲内に設定されている。
【００６９】
本実施例では、上述したように浄化板１０の各層の凹凸構造により、出来る限り反射を抑制して効率的に光を利用することができる。しかしながら、各層に対応する材質の屈折率を考慮すると、屈折率の異なる層間において反射が生じることになる。
【００７０】
ここで、浄化板１０の片側の面では、屈折率の異なる３つの層が想定される。すなわち、吸着膜Ｃ１４に対応するＬ１層（屈折率１．４５）と、光触媒膜Ｃ１３に対応するＬ２層（屈折率２．５）と、透過膜Ｃ１２と基板Ｃ１１に対応するＬ３層（屈折率１．６）とが想定される。この場合、図７（ａ）に示すように、Ｌ１層側から入射角θで光が入射すると、Ｌ１層とＬ２層の境界面で反射１が生じ、Ｌ２層とＬ３層の境界面で反射２が生じる。
【００７１】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態で、Ｌ１層側から入射する光に対する、反射１と反射２を合わせた光の割合（反射率）を示すシミュレーション結果である。図７（ｂ）を参照すると、入射角が４２度を超えると、反射率が２０％を超えることが分かる。このため、４２度より小さい角度で光が入射するようにする必要がある。理想的には０度（面に対して垂直）が好ましい。入射角が４２度で反射率が２０％となると、片面側（Ｌ１〜Ｌ３層）の透過率は８０％となり、Ｌ１〜Ｌ３層は浄化板１０の両面に配されているため、浄化板１０を透過する光の割合は６４％となる。この場合、５枚の浄化板１０に対して光が出射されると、全ての浄化板１０を透過した後の光の光量は、出射時の光量の１０％程度となる。よって、入射角が４２度を超えると、５枚目の浄化板１０を透過した後の光の光量は、出射時の光量の１０％以下となり、光触媒反応の効率が非常に悪くなる。
【００７２】
図８は、浄化ユニット１００内の空気の流れを示す図である。なお、図８は、図６と同様、浄化ユニット１００をＹ軸負方向に見たときの断面図である。
【００７３】
浄化ユニット１００内の各部材（浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２）は、図６を参照して説明したように、浄化ユニット１００内に配置されている。これら各部材によって、ベース４０と、支持板５０と、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０によって囲まれる浄化ユニット１００内の空間が仕切られることにより
、浄化ユニット１００内に流路が形成されている。通気口１００ａから取り込まれた外部の空気は、かかる流路を通って、通気口１００ｂから排気される。図８には、浄化ユニット１００内の流路において、浄化ユニット１００の外部から入った空気が、浄化ユニット１００の外部へ出ていく流れが破線の矢印で示されている。
【００７４】
通気口１００ａから浄化ユニット１００内に取り込まれた空気は、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２の間を通るように流れる。このとき、取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質は浄化板１１〜１４の吸着膜Ｃ１４に付着する。これにより、浄化板１１〜１４の近傍の空気中の浄化対象物質は、上述したように、吸着膜Ｃ１４に留められ、光触媒膜Ｃ１３と接することとなる。この状態で、発光ユニット２１、２２のＬＥＤ２１ａ、２２ａから出射された光が光触媒膜Ｃ１３に照射されると、光触媒反応が起こり、光触媒膜Ｃ１３と接している浄化対象物質が分解される。浄化対象物質が分解されて浄化された空気は、通気口１００ｂから排気される。
【００７５】
また、浄化板１１〜１４は、ベース４０との距離が、図８に示すように、通気口１００ａから離れるに従って次第に小さくなるよう配置されており、浄化板１４の下端はベース４０の上面に接地している。これにより、図８に示すように、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気の流れは、浄化板１１〜１４によって徐々に遮られ、浄化板１４によって完全に遮蔽される。よって、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気が、効率的に浄化板１１〜１４によって作られる隙間に分流される。なお、浄化板１１〜１４とベース４０との距離は、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気が、浄化板１１〜１４によって作られる隙間に略均等に分流されるように設定される。
【００７６】
また、このように配置すれば、浄化ユニット１００に取り込まれた空気を、浄化ユニット１００に取り込まれる直前の空気の流れ（Ｘ軸正方向の流れ）と異なるように分流することが可能となる。これにより、浄化ユニット１００のＸ軸方向の幅を小さくしても、取り込まれた空気が、流路内を長い時間かけて流れると共に、取り込まれた空気の通過距離が長くなる。よって、取り込まれた空気が流路上に設置された光触媒膜Ｃ１３と接触する機会が増えて、浄化効率が向上する。
【００７７】
また、発光ユニット２２の右側から流れてきた空気は、発光ユニット２２の下端とベース４０の上面との間を通って、浄化板１４の下端付近に流れる。そして、浄化板１４の下端付近に流れてきた空気は、浄化板１４の右側の面に沿って上向きに流れる。よって、浄化板１４の下端においても、光触媒反応により浄化対象物質の分解を行うことができる。図８の破線で示すように、浄化板１０によって分流された空気は浄化板１０の近傍に沿って流れるため、光触媒による浄化には好適である。
【００７８】
＜配置に関するシミュレーション＞
ここで、本件出願の発明者は、浄化ユニット１００内において、上記のように浄化板１１〜１４が配置されたときに、浄化板１１〜１４上の光強度についてシミュレーションを行った。以下のシミュレーションにおいて、光源から出射される光の波長は、３６５ｎｍであり、光源から出射される光の広がり角は、上記ＬＥＤ２１ａ、２２ａと同様、１２０度である。また、何れのシミュレーションにおいても、光源はＹ軸方向に３つ並んでおり、各光源から出射される光の強度は同じである。また、Ｙ軸方向に並ぶ３つの光源から出射される光の強度の合計は、何れのシミュレーションにおいても同じ（０．３３×３ワット）である。
【００７９】
図９（ａ）は、パターン１の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図９（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。なお、図９（ｂ）〜（ｅ
）は、カラーで示されていた図をグレースケールに変換したものである。
【００８０】
パターン１では、図３（ａ）と同様、光源は浄化板１１〜１４によって作られる隙間の外側に配置されている。また、光源から出射される光を効率的に浄化板１１〜１４上に導くために、２枚の反射板が用いられている。これら２枚の反射板の形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．００４２ｘ２、ｙ＝０．００３２ｘ２と表される。
【００８１】
この場合、図９（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、０．５０ワット、０．４２ワット、０．２７ワット、０．１２ワットとなり、これら光強度の総和は１．３１ワットとなる。
【００８２】
図１０（ａ）は、パターン２の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図１０（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【００８３】
パターン２では、光源は浄化板１２と１３によって作られる隙間に配置されている。また、光源から出射される光を効率的に浄化板１１〜１４上に導くために、１枚の反射板が用いられている。この反射板の形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．００５ｘ２と表される。
【００８４】
この場合、図１０（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、０．４３ワット、０．８２ワット、０．１３ワット、０．０８ワットとなり、これら光強度の総和は、パターン１よりも大きい１．４６ワットとなる。
【００８５】
図１１（ａ）は、パターン３の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図１１（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【００８６】
パターン３では、光源と反射板は、上記ＬＥＤ２１ａと、反射板３１と同様に配置されている。この反射板の形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．０１３１５８ｘ２と表される。
【００８７】
この場合、図１１（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、０．２１ワット、０．３０ワット、０．４２ワット、１．２５ワットとなり、これら光強度の総和は、パターン２よりも大きい２．１８ワットとなる。
【００８８】
図１２（ａ）は、パターン４の場合の光源と反射板の位置を示す模式図である。図１２（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、この場合の浄化板１４、１３、１２、１１の右側（Ｘ軸負方向側）の面上の光の強度分布を示すシミュレーション結果である。
【００８９】
パターン４では、光源と反射板は、上記ＬＥＤ２２ａと反射板３２と同様に配置されている。この反射板の形状は、パターン３の反射板と同様、Ｘ−Ｚ平面内において、ｙ＝０．０１３１５８ｘ２と表される。
【００９０】
この場合、図１２（ｂ）〜（ｅ）に示すように、浄化板１１〜１４の右側の面上に光強度が分布する。浄化板１４、１３、１２、１１の右側の面上の光強度は、それぞれ、１．４４ワット、０．３１ワット、０．２２ワット、０．１６ワットとなり、これら光強度の
総和は、パターン３と略同じ２．１３ワットとなる。
【００９１】
よって、パターン１に示すように、浄化板１１〜１４によって作られる隙間の外側に光源が配置される場合よりも、パターン２〜４に示すように、浄化板１１〜１４によって作られる何れかの隙間に光源が配置される場合の方が、浄化板１１〜１４上に効率的に光を導くことができる。さらに、パターン２に示すように、浄化板１２と１３によって作られる隙間に光源が配置される場合よりも、パターン３、４に示すように、光源から出射された光が１回だけ浄化板を透過した後に反射板によって反射される場合の方が、浄化板１１〜１４上に効率的に光を導くことができる。
【００９２】
以上、本実施例の浄化ユニット１００によれば、通気口１００ａから浄化ユニット１００内に取り込まれた空気は、浄化板１１〜１４の光触媒膜Ｃ１３により浄化され、通気口１００ｂから排気される。これにより、浄化ユニット１００が、たとえば、空気を流すためのダクトの中に設置されると、ダクトの入口付近の空気に含まれる浄化対象物質は、浄化ユニット１００により分解され、浄化された空気がダクトの出口へと送られる。このように浄化ユニット１００が設置されたダクトの入口と出口が、たとえば、スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどで商品を陳列するショーケースなどの空気循環経路の中に設置されることで、ショーケースの内部の空気を浄化することができる。この他、冷蔵庫内の空気循環など、ファンを使って空気を循環させているダクト内に設置すると有益である。
【００９３】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａが、浄化板１１と１２によって作られる隙間に配置され、ＬＥＤ２２ａが、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置される。これにより、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、図３（ａ）と図９（ａ）に示すように、浄化板１１〜１４の外側に配置される場合に比べて、浄化板１１〜１４上に効率的に光を照射させることができる。よって、浄化板１１〜１４において光触媒反応が効率良く生じるようになる。なお、本実施例によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、図１０（ａ）に示すように、浄化板１２と１３によって作られる隙間に配置される場合と比べても、浄化板１１〜１４上に効率的に光を照射させることができる。
【００９４】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、それぞれ、浄化板１１と１２によって作られる隙間と、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置されている。また、これら隙間は、浄化ユニット１００内に取り込まれた空気の流路となっている。これにより、ＬＥＤ２１ａ、２２ａは空気によって冷却されるため、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの温度上昇が抑制される。よって、ＬＥＤ２１ａ、２２ａは、安定して同じ波長の光を照射することが可能となり、また、浄化ユニット１００の高温化が回避され得る。
【００９５】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、図８に示すように浄化ユニット１００内で空気が流れる。すなわち、通気口１００ａから取り込まれる空気の流れ方向と、浄化板１１〜１４によって作られる隙間の空気の流れ方向は異なっている。この場合、図３（ｂ）のように、４枚の浄化板１０の隙間の広がり方向（図３（ｂ）の左右方向）に空気が流れる場合に比べて、浄化ユニット１００内で空気が滞留し易くなる。これにより、通気口１００ａから取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質が滞留し、浄化板１１〜１４に付着し易くなり、図３（ｂ）のような構成に比べて、浄化作用がより促進される。
【００９６】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気の流れが、浄化板１１〜１４によって徐々に遮られ、浄化板１４によって完全に遮蔽される。これにより、通気口１００ａから取り込まれた外部の空気が、浄化板１１〜１４に対して略等しく分流されるため、浄化板１１〜１４において、光触媒反応がさらに効
率良く生じるようになる。
【００９７】
また、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａが、それぞれ、浄化板１１と１２によって作られる隙間と、浄化板１３と１４によって作られる隙間に配置されている。これにより、図３（ｂ）と図９（ａ）に示すように、光源が浄化板１１〜１４の外側に配置される場合に比べて、浄化ユニット１００のＸ軸方向の大きさを小さくすることができる。よって、浄化ユニット１００を小型化することが可能となる。
【００９８】
また、本実施例の浄化ユニット１００では、浄化板１１〜１４の光触媒膜Ｃ１３は、波長４０５ｎｍの青色の光によって光触媒反応を生じるよう構成されている。ＬＥＤや半導体レーザ光源等の製造上のコストは、一般に、出射波長が短くなるに従って高くなり、出射波長が可視光帯域に近いほど低くなる。よって、本実施例の浄化ユニット１００によれば、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの製造コストを低くすることができるため、浄化ユニット１００にかかるコストを低減することができる。この場合の光触媒膜Ｃ１３の材料として、特に波長が４０５ｎｍの光で光触媒反応を示すものを用いればより効果的である。具体的には、ＴｉＯ２にＦｅ、Ｃｕを含有担持させたもの、ＷＯ３およびこれらにＰｔを担持させたものが好適である。これらはルチル等よりも効果的に４０５ｎｍの可視光を利用できる。
【００９９】
＜脱臭装置の実施例＞
以下は、上記浄化ユニット１００を脱臭装置に適用した例である。
【０１００】
図１３は、脱臭装置１の構成を示す図である。
【０１０１】
脱臭装置１は、浄化ユニット１００と、送風経路１１０と、ファン１２１、１２２と、フィルター１３１、１３２と、臭気センサ１４０と、ＬＥＤ駆動回路１５０と、ファン駆動回路１６１、１６２と、制御回路１７０と、を備える。
【０１０２】
送風経路１１０は、中空の筒体からなっており、その中を空気がＸ軸正方向に流通できるよう構成されている。送風経路１１０の入口と出口には、それぞれ吸気口１１０ａと排気口１１０ｂが形成されている。また、送風経路１１０の中心付近には、浄化ユニット１００が配置されるための浄化領域１１０ｃが形成されている。
【０１０３】
浄化ユニット１００は、上記浄化ユニット１００である。浄化ユニット１００の通気口１００ａは、吸気口１１０ａ側に向けられており、通気口１００ｂは、排気口１１０ｂ側に向けられている。なお、図１３において、浄化ユニット１００の内部に、発光ユニット２１、２２が概念的に示されており、浄化ユニット１００の他の構成については、図示が省略されている。
【０１０４】
ファン１２１、１２２は、吸気口１１０ａから排気口１１０ｂに向けて、空気を流通させる。これにより、吸気口１１０ａ付近にある空気は、ファン１２１によって吸気口１１０ａから吸い込まれ、浄化領域１１０ｃを通り、ファン１２２によって排気口１１０ｂから送出される。
【０１０５】
フィルター１３１は、吸気口１１０ａから吸い込まれた空気に含まれる大きな埃を取り除き、フィルター１３２は、フィルター１３１側から送出される空気に含まれる小さい埃を取り除く。臭気センサ１４０は、ファン１２１から浄化領域１１０ｃに向けて送出される空気に含まれる臭い成分を検出する。臭気センサ１４０の検出信号は、制御回路１７０に出力される。
【０１０６】
ＬＥＤ駆動回路１５０は、制御回路１７０からの指令に応じて、発光ユニット２１、２２に配されたＬＥＤ２１ａ、２２ａを駆動する。ファン駆動回路１６１、１６２は、制御回路１７０からの指令に応じて、それぞれ、ファン１２１、１２２を駆動する。制御回路１７０は、臭気センサ１４０の出力信号に基づき、ＬＥＤ駆動回路１５０と、ファン駆動回路１６１、１６２を制御する。制御回路１７０は、たとえば、臭気センサ１４０の検出信号が所定値を超えると、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの出射パワーが大きくなるようＬＥＤ駆動回路１５０を制御する。
【０１０７】
このように脱臭装置１が構成されると、ファン１２１が駆動されることにより吸気口１１０ａから取り込まれた空気が、フィルター１３１、１３２で埃を取り除かれ、浄化領域１１０ｃに送出される。浄化領域１１０ｃに送出された空気は、浄化ユニット１００内に取り込まれ、上述したように、浄化ユニット１００内の浄化板１１〜１４で浄化対象物質が分解される。
【０１０８】
浄化ユニット１００内で浄化された空気は、通気口１００ｂを通って浄化ユニット１００から排気され、ファン１２２に向けて送られる。浄化領域１１０ｃの空気は、ファン１２１、１２２が駆動されることにより、排気口１１０ｂへ向けて送出され、排気口１１０ｂから送出される。こうして、脱臭装置１の近傍の空気中に含まれる空気が浄化される。
【０１０９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態はこれらに限定されるものではない。
【０１１０】
たとえば、上記実施例の浄化板１１〜１４では、波長４０５ｎｍの可視光により光触媒反応を生じさせる光触媒膜Ｃ１３が用いられたが、これに替えて、紫外光（たとえば、波長３７５ｎｍの光）により光触媒反応を生じさせる光触媒膜が用いられても良い。
【０１１１】
また、上記実施例の浄化板１１〜１４では、光触媒膜Ｃ１３が、図１（ｄ）に示すように一定の厚みを有するように構成されたが、これに限らず、図１（ｄ）のＸ軸方向またはＹ軸方向において、異なる厚みを有するように構成されても良い。この場合、図６において、浄化板１１〜１４の光触媒膜Ｃ１３の厚みが大きい端部が下方に位置付けられるよう、浄化板１１〜１４が設置される。こうすると、浄化対象物質をより多く含む空気が、光触媒膜Ｃ１３の厚みが大きい端部に付着し易くなるため、浄化ユニット１００の浄化能力が向上させることができる。
【０１１２】
また、上記実施例の浄化板１１〜１４では、図１（ｄ）に示すように、基板Ｃ１１の上面側と下面側の両方に、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４が積層された。しかしながら、これに限らず、図１（ａ）に示すように、基板Ｃ１１の片面側のみに、透過膜Ｃ１２と、光触媒膜Ｃ１３と、吸着膜Ｃ１４が積層されても良い。
【０１１３】
また、上記実施例では、光触媒反応を起こさせる光源としてＬＥＤ２１ａ、２２ａが用いられたが、ＬＥＤ２１ａ、２２ａの替わりに半導体レーザが用いられても良い。半導体レーザはコヒーレントな光源であり、特定の結晶面に対し有効である。
【０１１４】
また、上記実施例において、反射板３１、３２の曲面形状は、Ｘ−Ｚ平面内において放物線によって表されたが、これに限らず、楕円など、他の曲線によって表されるようにしても良い。また、反射板３１、３２の曲面形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、それぞれ、複数の曲線によって表されるようにしても良い。この場合も、反射板３１、３２によって反射された光の浄化板１１〜１４に対する入射角は、浄化板１１〜１４によって反射される光の割合（損失割合）が低く抑えられる範囲内に設定される。
【０１１５】
また、上記実施例では、４枚の浄化板１１〜１４が用いられたが、浄化板の数はこれに制限されるものではなく、４枚以外の複数であっても良い。５枚以上の浄化板が用いられる場合には、端から２番目と３番目の浄化板の間等、全ての浄化板に対する光の照射効率が最も高くなる位置に発光ユニット２１、２２を配置すれば良い。また、浄化板間の間隔や発光ユニット２１、２２の出射パワーによっても、全ての浄化板に対する光の照射効率が最も高くなる位置は変わり得る。よって、浄化板の枚数や、浄化板間の間隔、発光ユニット２１、２２の出射パワーに応じて、どの浄化板間の隙間に発光ユニット２１、２２を配置するかを適宜設定すれば良い。
【０１１６】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ … 脱臭装置
１１〜１４ … 浄化板
２１ａ、２２ａ … ＬＥＤ（第１の光源、第２の光源、光源）
３１、３２ … 反射板（第１の反射板、第２の反射板）
１００ … 浄化ユニット
１００ａ … 通気口（取り込み口）
１２１、１２２ … ファン
１７０ … 制御回路（制御部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒反応により空気を浄化する浄化ユニットにおいて、
光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源から出射された光を反射する第１の反射板と、
前記第１の光源から出射された光が照射されることにより前記光触媒反応を起こす複数の浄化板と、を備え、
前記第１の反射板と前記第１の光源との間には、前記複数の浄化板のうち少なくとも１つの前記浄化板が配置され、
前記第１の光源から出射された光は、前記第１の反射板と前記第１の光源との間に配置された前記浄化板を透過した後に前記第１の反射板によって反射されて、前記複数の浄化板に照射される、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の浄化ユニットにおいて、
前記第１の反射板と前記第１の光源との間には、前記複数の浄化板のうち１つの前記浄化板が配置される、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の浄化ユニットにおいて、
前記複数の浄化板に対して前記第１の反射板と反対側に配置された第２の反射板と、
前記第１の光源が出射する光と同じ波長の光を出射する第２の光源と、をさらに備え、
前記第２の反射板と前記第２の光源との間には、前記複数の浄化板のうち少なくとも１つの前記浄化板が配置され、
前記第２の光源から出射された光は、前記第２の反射板と前記第２の光源との間に配置された前記浄化板を透過した後に前記第２の反射板によって反射されて、前記複数の浄化板に照射される、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の浄化ユニットにおいて、
前記浄化ユニット内の流路は、前記複数の浄化板によって作られる隙間における空気の流れ方向が、前記浄化ユニットに取り込まれる空気の流れ方向と異なるよう構成される、ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の浄化ユニットにおいて、
前記複数の浄化板は、前記浄化ユニットの空気の取り込み口から取り込まれた空気の流れを徐々に遮るように配置され、前記取り込み口から最も離れた前記浄化板が、前記取り込み口から取り込まれた空気の流れを完全に遮蔽する、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の浄化ユニットと、
脱臭装置内に空気を流すためのファンと、
前記ファンおよび前記浄化ユニット内に配置された光源を制御するための制御部と、を備える、
ことを特徴とする脱臭装置。
【請求項１】
光触媒反応により空気を浄化する浄化ユニットにおいて、
光を出射する第１の光源と、
前記第１の光源から出射された光を反射する第１の反射板と、
前記第１の光源から出射された光が照射されることにより前記光触媒反応を起こす複数の浄化板と、を備え、
前記第１の反射板と前記第１の光源との間には、前記複数の浄化板のうち少なくとも１つの前記浄化板が配置され、
前記第１の光源から出射された光は、前記第１の反射板と前記第１の光源との間に配置された前記浄化板を透過した後に前記第１の反射板によって反射されて、前記複数の浄化板に照射される、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の浄化ユニットにおいて、
前記第１の反射板と前記第１の光源との間には、前記複数の浄化板のうち１つの前記浄化板が配置される、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の浄化ユニットにおいて、
前記複数の浄化板に対して前記第１の反射板と反対側に配置された第２の反射板と、
前記第１の光源が出射する光と同じ波長の光を出射する第２の光源と、をさらに備え、
前記第２の反射板と前記第２の光源との間には、前記複数の浄化板のうち少なくとも１つの前記浄化板が配置され、
前記第２の光源から出射された光は、前記第２の反射板と前記第２の光源との間に配置された前記浄化板を透過した後に前記第２の反射板によって反射されて、前記複数の浄化板に照射される、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の浄化ユニットにおいて、
前記浄化ユニット内の流路は、前記複数の浄化板によって作られる隙間における空気の流れ方向が、前記浄化ユニットに取り込まれる空気の流れ方向と異なるよう構成される、ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の浄化ユニットにおいて、
前記複数の浄化板は、前記浄化ユニットの空気の取り込み口から取り込まれた空気の流れを徐々に遮るように配置され、前記取り込み口から最も離れた前記浄化板が、前記取り込み口から取り込まれた空気の流れを完全に遮蔽する、
ことを特徴とする浄化ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の浄化ユニットと、
脱臭装置内に空気を流すためのファンと、
前記ファンおよび前記浄化ユニット内に配置された光源を制御するための制御部と、を備える、
ことを特徴とする脱臭装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２７６６５（Ｐ２０１３−２７６６５Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７５４４（Ｐ２０１１−１６７５４４）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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