JP2004050174A

JP2004050174A - Water cleaning apparatus

Info

Publication number: JP2004050174A
Application number: JP2003187493A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sakai; 酒井　和宏; Tadanobu Iwasa; 岩佐　忠信; Osamu Yamanaka; 山中　修
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2004-02-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water cleaning apparatus capable of utilizing the photocatalytic reaction of a photocatalyst in the cleaning of water, capable of being formed into a compact structure adaptable to a place shaded from sunshine or the like, a narrow place or the like, reduced in power consumption and emitting a chromatic color. <P>SOLUTION: The water cleaning apparatus supports a photocatalyst 2 comprising a thin titanium dioxide film and equipped with a substrate 1 having a photocatalytic reaction surface and a light emitting diode 3 arranged so as to irradiate the photocatalyst 2 and mainly emitting predetermined visible light and ultraviolet rays with a wavelength of 360-400 nm. Since the light emitting diode 3 is used as an ultraviolet source for activating the photocatalyst 2, the apparatus can be formed compactly as a whole. This apparatus is made concrete as as a drinking water cleaner. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二酸化チタンの薄膜からなる光触媒による光触媒反応を利用した光触媒装置及びその応用装置に関するもので、具体的には、飲料水等の水の浄化等に応用可能な水の浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、二酸化チタンＴｉＯ_２に代表される光半導体の微粒子による光触媒作用、特にその強い酸化触媒作用に高い注目が集められている。
【０００３】
この光触媒作用は次のように一般に考えられている。即ち、二酸化チタン等の光半導性を有する粒子状物質をそのバンドキャップエネルギ以上の光（二酸化チタンの場合は４００ｎｍ以下の光、即ち、紫外線）で照射すると、価電子帯の電子が光励起されて伝導帯に移り、伝導帯には自由電子が生成すると共に、価電子帯には正の電荷を帯びた粒子（正孔）が生成する。これらの正孔と電子とは半導体粒子内部を運動し、時間の経過と共に再結合して消滅するが、その粒子外部に空気または水、或いはそれらの正孔や電子よりもエネルギの低い空順位を有する化合物やイオンが存在すると、その粒子表面を通してそれらの正孔と電子が移動する。つまり、半導体粒子表面に移動した正孔は接触する化合物やイオンを直接酸化し、或いは活性酸素の１つである水酸基ラジカルを生成する。また、この酸化反応に対する電子による還元反応は主に酸素の還元であり、電子が付加された酸化性の高い酸素種が生成される。こうして、光半導体微粒子は光が照射されることによって酸化性の活性表面を形成し、有機化合物の分解等に触媒として作用する。（「季刊　化学総説　『光が関わる触媒化学』Ｎｏ．２３，１９９４）
【０００４】
このような光半導体微粒子による酸化触媒作用は、光半導体の中でも二酸化チタンが特に高い。また、二酸化チタンは安定性や安全性にも優れている。そこで、この二酸化チタンの微粉末を薄膜として基体表面に担持して光触媒を形成し、紫外線照射時のその高い酸化力を有機化合物等の分解に利用した種々の応用が既に知られている。
【０００５】
その応用の最もよく知られた例は、海上に流出した原油の分解である。中空のガラスビーズの表面に、上記の二酸化チタンの薄膜からなる光触媒をコーティングによって担持させる。そして、このガラスビーズを原油が流出した海上に散布する。それによってガラスビーズの表面には原油が付着するが、この付着した原油は、その光触媒が太陽光中の紫外線によって活性化し、強い酸化触媒作用を発揮することによって、分解される。これは実際にはシャーレに水を入れて試験的になされたものであるが、太陽光の下で２週間または１カ月ほどで完全に原油を分解できることが報告されている。
【０００６】
また、最近では、室内空気の脱臭または消臭、殺菌（抗菌）、タバコのヤニや油膜等の汚れの分解にもその応用が試みられている。具体的には、これらの例は窓ガラスや蛍光灯のガラスチューブ、或いはタイル等の表面に二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を形成したものであり、自然光または蛍光灯の光に含まれる紫外線を利用してその光触媒を活性化させ、それの酸化触媒反応によって接触するメルカプタン等の臭気化合物、或いはタバコのヤニ等の有機物を分解し、または、細菌等の微生物を死滅させまたはその増殖を抑えるものである。そして、これによる実際の効果も確認され、自動車や高層ビル等の窓ガラス、或いは衛生用のタイルは既に実用化段階に入っている。
【０００７】
更に、最近実用化された例として、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒をコップ等のガラス容器の表面に形成したものも知られている。これによれば、蛍光灯の光に含まれる微弱な紫外線によってもその光触媒が活性化されるため、水道水に含まれるカルキ臭を除去し、また、有機ハロゲン化合物、特に発ガン性物質のトリハロメタンを分解することができる。また、その光触媒は水のクラスタ（分子の集合体）を微細化する作用もあり、美味しい水ができる効果もある。
【０００８】
その他の応用例は、実用化には至っていないが、産業用排水等の排水の浄化、窒素酸化物等の大気汚染物質の無害化または分解、更には医学的応用としての癌細胞の死滅除去等である。そして、これらの排水処理等の例では、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒をハニカムやセラミックスウール等の表面積の大きい基体に担持させると共に、光源としては強い太陽光、或いは強い紫外線蛍光ランプ（ブラックライト）が用いられている。
【０００９】
なお、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒において、その薄膜を形成する二酸化チタンの粒子径は、十分に小さいほど「量子サイズ効果」等によって光触媒作用が高いことが知られている。そのため、その薄膜は、二酸化チタンのコロイドを基体表面に塗布し焼成する等の方法によって、一般に０．３μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下の膜厚の透明な薄膜として、またはそのような薄膜を多層化した薄膜として形成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように二酸化チタン（ＴｉＯ_２）の薄膜からなる光触媒は、これに紫外線が照射されることによって高い酸化触媒作用を生じ、有機化合物等を分解させることができる。そのため、この光触媒を適当な基体表面に担持させることによって、前述のように、空気の脱臭または消臭、殺菌（抗菌）、タバコのヤニ等の防汚、或いは水の浄化等に有効に利用することができる。
【００１１】
ただ、ここで問題となるのは、その二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を活性化し、それによって有機化合物等の分解等の触媒反応を生じさせるためには紫外線が必要であることである。そして、この紫外線源としては、従来では主に、太陽の自然光または蛍光灯の光に含まれる紫外線が利用されている。しかしながら、これらの光を利用することは新たな光源を必要としない利点はあるが、その光触媒による触媒反応系の適用場所等は自ずと限定されたものとなる。即ち、それらの光が当たらないかまたは十分には当たらない場所には光触媒を適用することはできず、光触媒を担持させる基体は、それらの光を十分に受けることができる窓ガラスや蛍光灯のカバー、またはそれらの光の下に置くことができるガラスコップ等に専ら限定される。また、光触媒の光触媒反応によって有機化合物等を完全に分解するためにはある程度の時間が必要であるが、夜間或いは消灯時にはその光触媒反応を生じさせることができない。
【００１２】
そのため、光触媒による触媒反応を生じさせるための紫外線源としては紫外線蛍光ランプ（ブラックライト）の使用が考えられ、また、実際に従来においても、特に試験等には紫外線蛍光ランプが使用されている。しかし、このような紫外線蛍光ランプは、それを設置するために比較的広い空間と場所とを要し、狭い空間等には設置することができない。また、それの電力消費量も、終日使用される場合にはかなり多いものとなる。したがって、紫外線蛍光ランプの場合も、それが放射する紫外線には人体に有害な遠紫外線が多く含まれることも合わせて、その具体的な適用場所等は限定されるものであった。
【００１３】
ところで、発光ダイオード（ＬＥＤ）は小さな発光素子であり、パイロットランプ或いはインジケータ等として、種々の発光表示に利用されている。そしてこの発光ダイオードは、使用する光半導体の結晶体の種類等によって、赤や緑や青等の各種の有彩色を発光する。しかしながら、その発色光は一般にある程度のスペクトル範囲を有しており、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）系光半導体の結晶体をｐｎ接合して青色光を発光する発光ダイオードを形成した場合等、それの放射光には、近紫外領域の光、即ち紫外線も含まれる場合がある。そして、このような紫外線は発光表示等のためには不要なものであるため、一般には、ドーピング処理を適切に行う等によって極力除くように努められている。
【００１４】
しかし、本発明者等は、発光ダイオードの放射光に含まれるこのような近紫外線が不要なものではなく、むしろ上記の二酸化チタンの薄膜からなる光触媒の活性化に有効に利用できること、そして、そのような発光ダイオードを使用することによって、脱臭等の優れた効果を発揮するその光触媒の活用を更に拡大できることを見出だした。
【００１５】
そこで、本発明は、太陽光等が当たらない場所にも適用することができ、また、狭い場所等にも適用可能なコンパクトな構造に形成することができ、更に、消費電力が少なく、しかも有彩色に発光する水の浄化装置の提供を課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる水の浄化装置は、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を担持し、その水と接触する光触媒反応表面を有する基体と、この光触媒を照射可能に配置され、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオードとを具備するものである。
【００１７】
請求項２にかかる水の浄化装置は、請求項１において、上記の基体が透明なガラス材料からなるものである。
【００１８】
請求項３にかかる水の浄化装置は、請求項１または請求項２において、上記の発光ダイオードが、青色の光と前記紫外線とを主に放射するｐｎ接合された窒化ガリウム（ＧａＮ）系光半導体の結晶体からなるものである。
【００１９】
【作用】
請求項１においては、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を担持し、その水と接触する光触媒反応表面を有する基体と、この光触媒を照射可能に配置され、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオードにより、コンパクトな構造に形成することができ、また人体に有害な遠紫外線を含まない発光ダイオードを使用できることから、脱臭、殺菌、防汚、或いは飲料水の浄化等の日常生活面での用途に特に好適に応用することができる。そのような応用の例としては、特に、光触媒を担持させた基体を水と接触可能として形成した水浄化装置に関しては、温水ポット、水差し、コースタ、水道水の浄水器、フロ水浄水器、観賞魚水槽内の水の浄化装置等が挙げられる。
【００２０】
請求項２においては、請求項１において、上記の基体が透明なガラス材料からなるものであるから、所定の可視光及び紫外線の透過を良くし、高効率で二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を活性化できる。
【００２１】
請求項３においては、請求項１または請求項２において、上記の発光ダイオードが、青色の光と紫外線とを主に放射するｐｎ接合された窒化ガリウム（ＧａＮ）系光半導体の結晶体からなり、近接する青色と近紫外線の領域によって安定した発光が可能となる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００２３】
〔第一実施例〕
図１及び図２は本発明の第一実施例の空気の浄化（脱臭）装置、具体的には、冷蔵庫等の壁面に据付けられる照明装置を兼ねた脱臭装置を示すものである。そして、図１はその要部を原理的に示す説明図、図２はその全体を示す断面図である。
【００２４】
図１のように、全体を１０で示す本実施例の空気浄化（脱臭）装置は、基本的には、光触媒反応表面を有する基体１と、その基体１の表面に担持された二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２と、この光触媒２を照射可能に配置され、青や赤や緑等の所定の可視光（４００ｎｍ以上の波長の光）と波長３６０〜４００ｎｍの光（近紫領域の紫外線）とを主に放射する発光ダイオード３とを備え、光触媒反応が可能な光触媒装置として形成されている。つまり、二酸化チタンは、一般に約４２０ｎｍ以下の波長の光（電磁波）、即ち、紫外線に対して吸収性を有し、特に３８０〜３９０ｎｍの波長の光に対して吸収スペクトルピークを有している（理論値は３８８ｎｍ）。そのため、その二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２は発光ダイオード３が放射する紫外線によって活性化され、前述のように、強い酸化力を持つ光触媒反応表面を形成する。そして、この光触媒による酸化触媒作用によって、これに接触する空気に含まれる有機化合物、例えば、硫化水素、メルカプタンに代表される含硫黄有機化合物、トリメチルアミン、プロピルアミンに代表される含窒素化合物、また、トルエン、キシレンに代表される炭化水素化合物、アセトアルデヒド、酪酸、吉草酸等のアルデヒド、カルボン酸類等の臭成分が酸化され、空気が浄化され、脱臭される。
【００２５】
なお、ここで、このような光触媒装置を形成する基本的要素である基体１と、光触媒２及び発光ダイオード３について説明する。
【００２６】
〈基体〉
基体１は、光触媒２を担持し、処理すべき媒質（本実施例の場合は空気）と接触可能な光触媒反応表面を有するためのものである。したがって、この基体１は、光触媒反応のための十分な広さの表面積を確保することができる形状であればどのような形状でもよく、本実施例では板状に形成されているが、その他にも球状、柱状または筒状、或いは繊維状等の任意の形状に形成することができる。また、より広い光触媒反応表面を得るために、その表面に更に凹凸または粗面を形成することもできる。そして、本実施例においては、そのような凹凸または粗面が、例えば、械的加工によって、光触媒２を担持する表面に形成されている。なお、このような凹凸または粗面は、基体１を形成する粉末をその基体１または他の基体１の表面に融着することによって、形成することもできる。
【００２７】
また、この基体１は、光触媒の光触媒作用、特に、酸化触媒作用に対して不活性な材料であれば、プラスチック、セラミックス、金属、或いはガラス等の任意の材料から形成することができる。しかし、金属材料は、水分の存在下では酸化され易いため好ましくはなく、またプラスチック材料も、長い間にはその酸化作用によって分解されるので余り好ましくはない。そのため、基体１を形成する材料としては、化学的に安定な材料であるセラミックスまたはガラスが好ましい。したがって、基体１は、これらのセラミックスまたはガラスを表面層とする積層体とすることもできる。
【００２８】
更に、この基体１は、透明材料から形成することが好ましい。そして、基材１を透明材料から形成することによって、可視光と共に紫外線を透過させ、光触媒２をその背面側から照射することができる。具体的には、本実施例において、基体１は透明なガラス材料から形成され、また、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２は発光ダイオード３と反対側の表面に形成されている。そのため、発光ダイオード３から放射された紫外線は、基体１を透過し、その他方側の表面に担持された光触媒２に当たり、これを活性化する。こうして、光触媒２と発光ダイオード３との間に基体１が介在する場合であっても、基体１をガラス等の光透過性の透明材料から形成することによって、その光触媒２を有効に活性化することができる。また、基体１を透明材料から形成することによって、その両側面に光触媒２を担持させることができ、それによって光触媒反応表面をより拡大することができる。この場合、一方側の表面の光触媒２によって吸収されずに透過した紫外線が、他方側の表面の光触媒２に当たって、同様にこれを活性化する。なお、ガラス材料としては、石英ガラス、或いは高シリカガラスやホウケイ酸ガラスが強度等の点で好ましいものではあるが、通常のソーダ石灰ガラス等も好適に使用することができる。
【００２９】
〈光触媒〉
また、このような基体１に担持される光触媒２は、光半導体である二酸化チタン（ＴｉＯ_２）の薄膜、具体的には、その微粒子のコーティングからなっている。なお、同様な光触媒反応を生じる光半導体としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化カドニウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、チタン酸ストロンチウム等の種々のものが知られているが、例えば、硫化亜鉛は、光を受けると水中では亜鉛イオンとなって溶解する。これらに対して二酸化チタンは、光触媒反応性が高いだけでなく、化学的に安定であって反応持続性があり（永久的）、しかも人体に全く無害である。そして、その光触媒２を形成する二酸化チタンの微粒子は、光触媒反応を生じるためには、「量子サイズ効果」等により十分に小さい必要があることが既に知られている。そのため、この二酸化チタンの薄膜は、一般に０．３μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下の膜厚の透明な薄膜として、または、そのような薄膜を多層化した薄膜（例えば、０．７μｍ程度の透明な薄膜）として形成される。なお、このような薄膜は一般に淡い虹彩を呈する。
【００３０】
このような二酸化チタンの薄膜は、既に知られた種々の方法によって、担持体としての基体の表面に形成することができる。最も一般的な方法は、二酸化チタンのコロイド（ゾル）を基体表面に薄く塗布し、或いは電気泳動法によって沈着させ、次いで焼成する方法である。この方法によれば、十分に小さな二酸化チタン微粒子の薄膜を得ることができ、しかも、ガラス等の基体に強固に被着された薄膜を形成することができる。また、真空蒸着法、或いは気相反応による化学的析出法（気相成長法）も、薄膜を形成することができる。なお、仏具等の工芸用陶磁器に真珠様の光沢を付与するために古くから用いられている「真珠ラスター」も、適宜利用することもできる。これはチタンの樹脂石鹸の溶液であり、これを塗布し、６００℃程度で加熱焼成することによって、二酸化チタンの透明な薄膜を形成することができる。
【００３１】
〈発光ダイオード〉
また、発光ダイオード（ＬＥＤ）３は、ステムタイプやリードフレームタイプ等の種類はあるが、ｐｎ接合された半導体の結晶体からなる光を放射するチップ３ａと、このチップ３ａを封止すると共に放射された光に指向性を与えるモールドレンズ３ｂとを主要部として備える小さな発光素子である。なお、モールドレンズ３ｂは光透過性の透明材料からなり、一般にエポキシ樹脂等から形成される。そして、このような発光ダイオード３は、一般には赤や緑、或いは青の光を放射し、パイロットランプやインジケータ、或いは数字や文字の表示等の表示用に使用される。しかし、本実施例において、この発光ダイオード３としては、所定の可視光、即ち、４００ｎｍ以上の波長の可視光線と、波長３６０〜４００ｎｍの光、即ち、近紫外領域の紫外線とを主に放射するものを使用する。
【００３２】
ここで、紫外線は３６０〜４００ｎｍの波長範囲のものであればよいが、二酸化チタンが３８０〜３９０ｎｍに光吸収スペクトルピークを有することから、この波長範囲に十分なスペクト強度を有するものが好ましい。また、このような光を放射する発光ダイオード３としては、好ましくは、人体に有害な紫外線、即ち、３２０ｎｍ以下の波長の遠紫外線を放射しないものが好ましい。更に、より好ましいのは、そのような遠紫外線だけでなく、日焼けを生じさせるような紫外線（Ｂランク紫外線）も放射しない、即ち、３５０ｎｍ以下の波長の紫外線を実質的に放射しない発光ダイオードである。そして、このような発光ダイオード３によれば、人体に全く無害な光触媒装置を形成することができ、日常生活における用途にも安全に使用することができる。したがって、使用する発光ダイオード３としては、可視光と近紫外線とを含む波長３５０ｎｍ以上（より好ましくは、３６０ｎｍ以上）の光のみを実質的に放射するものが好ましい。
【００３３】
また、発光ダイオード３の放射する可視光は赤や緑、或いは青等の任意の有彩色であることができる。そして、そのような所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線を主に放射する発光ダイオード３は、チップ３ａを形成する半導体結晶体の種類を選定し、また適切なドーピング処理等を行うことによって適宜得ることができる。しかしながら、そのような可視光としてより好ましいのは、波長が４５０ｎｍ程度である青色の光である。それによれば、発光ダイオード３の放射する光のスペクトル範囲を比較的狭いものとすることができ、より高い発光効率を得ることができる。そして、このような青色の光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオード３は、チップ３ａを形成する半導体結晶体として窒化ガリウム（ＧａＮ）系、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系、硫化亜鉛（ＺｎＳ）系、硫化セレン（ＳｅＳ）系等の半導体材料を用いて、一般に製造することができる。しかし、これらの半導体材料の中でも、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体材料によれば、最もそのような光の発光効率が高い発光ダイオードを得ることができる。
【００３４】
そして、この発光ダイオード３は、基体１に担持された光触媒２を照射可能な配置において、その光触媒２を十分に活性化することができる１以上の任意の個数だけ設けることができる。この場合、具体的に使用する発光ダイオード３は、どのような形状のものであってもよく、例えば、モールドレンズ３ｂが平板状に形成された面実装用タイプの発光ダイオードも適宜使用することができる。また、複数の発光ダイオード３が必要とされる場合には、その必要とする数のチップ３ａを単一のモールドレンズ３ｂで封止したものとして、その発光ダイオードを形成することもできる。そして、発光ダイオード３は小さな素子であり、それの設置のために広いスペースを必要としないので、多数個を設ける場合であっても、あらゆる場所に容易に設置することができる。
【００３５】
なお、発光ダイオード３は低い電圧で作動させることができ、また、その消費電力も少ないため、それの電源としては、乾電池、或いは充電池等の蓄電池も適宜用いることができる。そのため、電源配線のない場所でも発光ダイオード３を発光させ、光触媒反応を生じさせることができる。また、家庭用の交流電源を使用することもできる。そしてこの場合、例えば、単にシリコンダイオードを用いて半波整流するか、または、２つの発光ダイオードを互いに逆方向接続して使用すればよいため、簡単にその電源を利用することができる。更に、その電源回路にはスイッチ、タイマ等を設けることもでき、それによって発光ダイオード３の不必要な作動をなくし、消費電力の節約を図ることができる。
【００３６】
そして、これらの基体１、光触媒２、及び発光ダイオード３を基本的要素として、本実施例の空気の浄化（脱臭）装置１０は、図２のように具体的に形成されている。なお、この図２において、図１における光触媒２を担持した基体１は、光触媒反応基体１１として示されている。したがって、この光触媒反応基体１１は、基体１と、その表面に担持された二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２とからなるものである。
【００３７】
図２のように、本実施例の空気の浄化装置、具体的には脱臭装置１０は冷蔵庫等の壁面ｗ（上壁面）に据付けられたものとして形成され、光触媒２を担持した基体１からなる光触媒反応基体１１及び適数個の発光ダイオード３と、壁面ｗに対する取付基板をなす本体１２とを備えている。なお、この本体１２はプラスチック材料から形成され、また好ましくは、光反射性の（例えば、白色の）材料から形成されるか、またはメタリック塗装等の反射性のコーティングが表面に形成されている。そしてここで、光触媒反応基体１１は、発光ダイオード３を覆うようにカバー状（皿状）に形成された透明なガラス板を基体１とし、その外側表面に二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２をコーティングにより担持させて形成されている。また、光触媒反応基体１１は最も簡易な形状に形成されているため、図１のように、その基体１の表面には凹凸または粗面が設けられ、それによって空気と接触する光触媒反応表面が十分に確保されるようにしている。なおこの凹凸または粗面は、発光ダイオード３が放射する可視光を分散しまたは拡散させる作用も有している。そして、この光触媒反応基体１１は、その光触媒２が冷蔵庫内等の空気と接触するように、接着等によって本体１２に組付けられている。
【００３８】
また本体１２には、適数個の発光ダイオード３が光触媒反応基体１１側に向けて、その光触媒２を照射可能に取付けられている。したがって、発光ダイオード３が作動されると、それの放射する紫外線を含む光は光触媒反応基体１１の基体１を透過してその表面の光触媒２に当たり、これを活性化する。また、発光ダイオード３の放射光に含まれる可視光は光触媒２を透過するため、光触媒反応基体１１はその可視光の彩色に発光し、また、周囲を照明する。なお、発光ダイオード３を作動させる電源としては、例えば、冷蔵庫の場合には、それに使用される家庭用電源を使用することができる。
【００３９】
このように、本実施例の空気浄化装置（脱臭装置）は、浄化する空気と接触可能な光触媒反応基体１１、即ち、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持する基体１と、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオード３とを基本的に備え、これに加えて、光触媒反応基体１１を空気と接触可能に保持すると共に発光ダイオード３を光触媒反応基体１１に対して照射可能に配置するための本体１２を備えて形成されている。
【００４０】
したがって、発光ダイオード３を備えるため、太陽光や蛍光灯の光が当たらない場所でも、それの放射する光に含まれる紫外線によって光触媒反応基体１１（光触媒２）を活性化させることができる。また、発光ダイオード３が小さな発光素子であるので、浄化装置１０全体をコンパクトなものとして形成することができる。更に、その消費電力量は少ないため、終日使用することもできる。そのため、本実施例の空気浄化装置（脱臭装置）１０は、冷蔵庫、自動車の車室或いはそれに据付けられた収納型の灰皿、食器乾燥機、衣類乾燥機、ロッカ、下駄箱、トイレ、押入れ、或いは便器や生ゴミ容器（それらの蓋）等に適用することができ、それらの内部の空気を浄化し、脱臭することができる。
【００４１】
また、本実施例の空気浄化装置（脱臭装置）１０は、発光ダイオード３が所定の可視光を放射するため、その有彩色の発光装置としての機能も備えている。そのため、一般の室内或いは風呂場を含む建造物内において、照明を兼ねた、または、案内等の発光表示を兼ねた空気浄化装置（換言すれば、空気の浄化作用を有する発光照明または表示装置）としても、好適に適用することができる。また、これらの場合、発光ダイオード３の放射光に含まれる紫外線は光触媒反応基体１１（光触媒２）によって吸収されるので、場合によっては有害となるそのような紫外線が除去されるという効果もある。
【００４２】
ところで、本実施例の空気の浄化装置（脱臭装置）１０は、光触媒反応基体１１がカバー状（皿状）に形成され、発光ダイオード３を保護するような構造に形成されているが、この光触媒反応基体１１は、それに開口を設けることによって、浄化する空気がその内側にも流通するように形成することもできる。この場合には光触媒２を基体１の内面側にも担持させることになるが、それによって、光触媒２による光触媒反応表面をより広げ、空気の浄化効果をより高めることができる。また、このような場合も含めて、その光触媒反応基体１１は、平板状、或いは中空の半球状、更には筒状等の他の任意の形状に形成することができる。なおまた、本体１２は、空気の浄化装置１０が適用される具体的な場所等に応じて、適宜の形状、構造に形成することができ、また壁面ｗ自体をそのような本体１２として形成することもできる。
【００４３】
〔第二実施例〕
次に、上記のような光触媒反応基体を更に特殊な形状に変形し、その空気浄化装置（脱臭装置）を置物（飾り物）として形成した実施例について説明する。
【００４４】
図３は本発明の第二実施例の置物（飾り物）形の空気浄化装置（脱臭装置）を示す断面図である。なお、この図３において、図１及び図２と同一または相当する部分には同一の符号を使用している。
【００４５】
図３のように、全体を２０で示す本実施例の空気浄化装置（脱臭装置）は、第一実施例の場合と同様に、光触媒反応基体２１、即ち、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持した基体１と、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオード３とを基本的に備えて形成されている。しかし、図２の第一実施例とは異なり、この光触媒反応基体２１は動物等の形状、つまり、装飾体としての形状に形成されている。具体的には、この光触媒反応基体２１の基体１は、発光ダイオード３の放射光を透過可能なガラス材料によって中空の動物等の形状に形成され、そして、その外側表面のほぼ全面に光触媒２がコーティングにより担持されている。なお、この基体１の内側表面は粗面に形成され、それによって発光ダイオード３の放射光が分散し、拡散するようにされている。なお、必要に応じて、その基体１の外側表面にも、図１の場合と同様に、凹凸または粗面を形成することができる。
【００４６】
また、本実施例においては、このような光触媒反応基体２１の下方に開口２１ａが設けられ、この開口２１ａに、プラスチック材料等から形成された、発光ダイオード３を取付けるための取付部２２が、接着等によって組付けられている。そして、この取付部２２に、光触媒反応基体２１の全体を内側から照射するように、適数個の発光ダイオード３が取付けられ、配置されている。また、本実施例では、この取付部２２は小形の乾電池等の蓄電池ｋを収容可能に形成されている。そのため、発光ダイオード３は、その蓄電池ｋを電源として、図示しないスイッチ手段を介して作動されるようになっている。ただし、この発光ダイオード３を作動する電源としては、通常の家庭用電源を使用することもでき、また、必要に応じて両用型とすることもできる。
【００４７】
このように、本実施例の空気浄化装置（脱臭装置）２０は、装飾体として形成され、空気と接触可能な光触媒反応基体２１、即ち、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持した基体１と、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオード３と、この発光ダイオード３を取付けて、光触媒反応基体２１（光触媒２）を照射可能に配置するための取付部２２とを備えて形成されている。その作用は第一実施例の場合と同様である。即ち、発光ダイオード３が作動されると、それの放射光は基体１を透過してその表面の光触媒２に当たり、それに含まれる紫外線によってその光触媒２が活性化される。そのため、活性化された光触媒２の触媒作用、特に酸化触媒作用により、それに接触する空気中の臭成分等の有機化合物が分解され、それによって空気が浄化され、また脱臭される。またその一方、発光ダイオード３の放射光のうちの所定の可視光は、光触媒２には吸収されずにそのままこれを透過する。そのため、その可視光は基体１によって分散または拡散され、また屈折して、光触媒反応基体２１自体もその色彩に淡く発光する。
【００４８】
したがって、本実施例の空気浄化装置（脱臭装置）２０によれば、空気の浄化（脱臭）作用だけでなく、光触媒反応基体２１が特に装飾体として形成されていることによって美的効果も有するので、居間、寝室等の一般居住空間、或いはトイレ、風呂場、更にはバー等のタバコの煙が充満するような場所等において、置物または飾り物として好適に利用することができる。なお、ここで、光触媒反応基体２１の形状としては、動物だけでなく、植物或いは人物、或いは家等の造形物等を表す形状とすることができ、また、球状や角錐状等の幾何学的形状とすることもできる。そして、これらのいずれの場合においても、発光ダイオード３は小さな素子であるため、そのような装飾効果を有する空気浄化装置２０をコンパクトに形成することができる。
【００４９】
ところで、本実施例の空気浄化装置２０は、平坦面上に載置可能な置物形に形成されているが、壁掛け形、或いは垂下形等に形成することもでき、更には、図２の第一実施例の場合と同様に、天井や壁面等に据付け可能に形成することもできる。また、本実施例では、光触媒反応基体２１を中空状に形成すると共に発光ダイオード３をその内側に配置しているが、これに代えて、光触媒反応基体２１を外側から照射するように、発光ダイオード３をその外側に配置することもできる。この場合、発光ダイオード３を取付けた取付部２２を、例えば、スタンド形ライトのような形状に形成して、その光触媒反応基体２１の側方に配置することができる。そして、このようにした場合には、光触媒反応基体２１を陶磁器等から形成することも可能となる。
【００５０】
ところでまた、第一実施例及び第二実施例の空気の浄化（脱臭）装置は、空気の自然対流を利用して室内等の空気を浄化するものであり、その室内全体の空気を浄化するには比較的時間がかかる。そこで、比較的短時間で空気を浄化するために、流入口と流出口とを有する空気の流通経路を形成し、ファン等によってその流通経路に空気を流通させると共に、光ダイオード３により活性化される光触媒反応基体（光触媒２を担持した基体１）をその流通経路内に配置して、浄化装置を形成することができる。そしてこの場合、その光触媒反応基体としては、流通する空気と十分な接触が得られるように、ガラス繊維からなる基体１の表面に光触媒２を担持させたものをフィルタ状に集合したものが好ましい。
【００５１】
〔第三実施例〕
以上の実施例は、光触媒による光触媒作用を、空気中に含まれる臭成分等の有機化合物の分解除去（脱臭）に応用したものである。しかし、この光触媒による光触媒作用は、飲料水等の水に含まれるハロゲン化合物、或いは各種の有機化合物の分解除去にも応用することができる。
【００５２】
図４は本発明の第三実施例の水の浄化装置（水差）を示す断面図である。なお、同図において、これまでの実施例と同一または相当する部分には同一の符号を使用している。
【００５３】
図４のように、全体を３０で示す本実施例の水の浄化装置は、これまでの実施例と同様に、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持した基体１、即ち、光触媒反応基体３１と、発光ダイオード３とを基本的に備え、その光触媒反応基体３１が浄化すべき水と接触するようになっている。なお、これらの基体１、光触媒２、及び発光ダイオード３に関する技術的詳細は第一実施例と同じであり、この発光ダイオード３は、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射するものである。
【００５４】
具体的には、本実施例の水の浄化装置３０において、その光触媒反応基体３１は、ガラス材料から水差として形成された飲料水容器を基体１とし、その内側のほぼ全面に光触媒２を担持させて、形成されている。また、本実施例の水の浄化装置３０は、この水差としての光触媒反応基体３１とは別体に、その底を受けるコースタ或いは受皿のような形状に形成された受台３２を備えている。そして、この受台３２に、適数個の発光ダイオード３が上方に向けて取付けられ、適当な直流電源によって作動されるようになっている。なお、この受台３２は、プラスチック等の適宜の材料から形成されている。なおまた、水差として形成された光触媒反応基体３１の口には、その蓋を兼ねて、コップ３２が被せられている。
【００５５】
本実施例の水の浄化装置３０はこのように形成され、発光ダイオード３が作動されると、その放射光は光触媒反応基体３１の底を透過して、その内面に担持された光触媒２に当たり、それに含まれる紫外線によってこれが活性化される。そして、この活性化された光触媒２の作用は、それと接触する媒質が空気ではなく、水であるだけで、図１の場合と実質的に同じである。即ち、特にその高い酸化触媒作用によって、水中に溶存するトリハロメタン等の有害物、カルキ臭、或いはカビ臭の原因物質（例えば、２−メチルイソボルネオール）等が分解され、除去される。しかも、この活性化された光触媒２は、水のクラスタ（水分子の集合体）を小さく細分化する作用も有している。そのため、光触媒反応基体２１（水差）内の飲料水は浄化されるだけでなく、まろやかで美味しく、また健康に良い水となって形成される。また他方、発光ダイオード３の放射光のうちの所定の可視光は、光触媒２には吸収されずに透過するため、光触媒反応基体３１は発光ダイオード３と共にその色彩の色に発光する。
【００５６】
このように、本実施例の水の浄化装置３０は、その水と接触可能な二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持した基体１、即ち、光触媒反応基体３１と、この光触媒反応基体３１（光触媒２）を照射可能に配置され、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオード３とを基本的要素として備えたものであり、具体的には、その光触媒反応基体３１が透明なガラス製の飲料水容器である水差として形成され、また、発光ダイオード３は、その光触媒反応基体３１を受ける受台３２に取付けられ、その底部側から光触媒２を照射するように配置されている。
【００５７】
そのため、コップ等のガラス製の飲料水容器の内面に光触媒２を担持させ、自然光または蛍光灯の照明光によってその光触媒２を活性化するようにしたもの自体は既に知られているが、本実施例では紫外線を放射する発光ダイオード３を備えているので、そのような自然光または照明光が十分でない場所においても、飲料水を有効に浄化し、しかも美味しく、健康に良い水を得ることができる。
【００５８】
また、発光ダイオード３は非常に小さな発光素子であるため、それを光触媒２に対して照射可能に取付けた受台３２も、厚さの薄いコンパクトなものとして形成することができる。そのため、この受台３２は通常のコースタと同程度の厚さのものとして形成することができる。
【００５９】
更に、発光ダイオード３は少ない電圧で作動することができ、また消費電力も少ないため、電源として乾電池或いは充電池等を使用することができる。そのため、受台３２に乾電池または充電池を組込むことによって、厚さはその分多くなるが、任意の場所で使用可能な受台３２を形成することができる。ただし、その乾電池等の収容部を受台３２の側方に設けるようにすれば、その厚さが増大されることはない。
【００６０】
更にまた、発光ダイオード３の放射光は所定の可視光を含むので、発光ダイオード３とこれの放射光を受ける光触媒反応基体３１及びその他の部分は、その色彩の色で発光する。そのため、照明、或いは装飾、または表示等としての機能も有し、例えば、本実施例の水の浄化装置３０を就寝時枕許に置いて使用すれば、その枕許の照明にもなる。
【００６１】
ところで、本実施例の水の浄化装置３０では、光触媒反応基体３１は、具体的には、飲料水を収容する容器である水差として形成されているが、その容器としての光触媒反応基体３１の形状はポットの形状等の他の任意の形状であることができると共に、この光触媒反応基体３１は、飲料水と接触可能であれば、そのような容器の一部のみを形成するものとすることができ、また、容器自体とは別体のものとして形成することもできる。例えば、飲料水の排出手段を備えたポットのような載置型の飲料水容器の場合、その光触媒反応基体３１を、板状等の適当な形状に基体１に光触媒２を担持させて形成し、そして、それをその容器の底に配置することができる。
【００６２】
また、本実施例では、発光ダイオード３を取付ける受台３２を、水差として形成した光触媒反応基体３１と別体に形成したが、この受台３２は、必要に応じてその光触媒反応基体３１に一体に形成することができ、また着脱可能に取付けるようにすることもできる。更に、この受台３２は、発光ダイオード３の取付部として、その光触媒反応基体３１または飲料水容器の外周部等に設けることができ、また、蓋として形成することもできる。更には、水密構造に形成して容器の内部に配置することもできる。
【００６３】
また、これらの態様とは別に、この受台３２は、例えば、光触媒反応基体３１をコップとして形成した場合、コースタとして形成することができる。更に、この受台３２は、例えば、冷蔵庫の水差（ポット）収納棚等に据付けることもできる。それによって、その水差（ポット）として形成された光触媒反応基体３１内の飲料水を冷却しつつ浄化することができる。
【００６４】
ところでまた、このような光触媒と発光ダイオード３とを備えた水の浄化装置は、水道の蛇口に取付けて使用する水道水の浄化装置としても具体化することができる。この場合、光触媒反応基体３１としては、ガラス繊維の基体１に光触媒２を担持させたものをフィルタ状に集合したものが好ましく、これを水道水の流通経路に配置することができる。
【００６５】
〔第四実施例〕
図５は本発明の第四実施例の水の浄化装置（観賞魚水槽用浄化装置）を示す断面図である。
【００６６】
図５のように、全体を４０で示す本実施例の水の浄化装置は、金魚等の観賞魚用の水槽において使用され、その水槽内の水を浄化するためのものとして具体化したものである。そして、本実施例の水の浄化装置４０は、第三実施例と同様に、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持した基体１、即ち、光触媒反応基体４１と、発光ダイオード３とを基本的に備え、その光触媒反応基体４１が浄化すべき水槽内の水と接触するようになっている。なお、この発光ダイオード３は、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射するものである。
【００６７】
具体的には、本実施例の水の浄化装置４０は、その光触媒反応基体４１と、この光触媒反応基体４１を保持すると共に、それを照射可能に発光ダイオード３を取付けるための基台４２とを備えている。そして、本実施例では、その光触媒反応基体４１は形状の異なる３種類のものからなっている。ただし、それらはいずれも、ガラス材料からなる基体１の表面に光触媒２を担持させて形成したものである。その１つは、外囲体として形成されたものであり、先端側が円く閉塞された筒状の形状の光触媒反応基体４１ａである。なお、この光触媒反応基体４１ａには、その内外の両側の表面に光触媒２が担持され、また、それの内外に水を流通させるために、多数の開口が形成されている。また、他の１つは、主に装飾効果を得るためにビー玉状に形成したものであり、球状または中空球状の基体１の外周表面に光触媒２を担持させた光触媒反応基体４１ｂである。なお、この光触媒反応基体４１ｂは、本実施例の装置４０の錘を兼ねている。そして、残る１つは、基台４２に取付けられた発光ダイオード３のカバーを形成するもので、上側表面に光触媒２を形成した平板状の光触媒反応基体４１ｃである。
【００６８】
これらの光触媒反応基体４１ａ，４１ｂ，４１ｃに対して、基台４２には、これらを照射可能に適数個の発光ダイオード３が取付けられている。そして、これらの発光ダイオード３は水密構造で配置され、また、適当な直流電源で作動されるようになっている。なお、基台４２には、空気の流通路４３が設けられており、これに空気ポンプからの空気を送り込み、その先端開口から空気粒として吹き出すことによって、酸素を供給すると共に、外囲体として形成された光触媒反応基体４１ａ内を水槽の水が循環するようにしている。
【００６９】
本実施例の水の浄化装置４０はこのように形成され、鑑賞魚用の水槽の底に置いて使用される。その作用は、第三実施例の場合と同様である。発光ダイオード３が作動されると、その放射光に含まれる紫外線は、カバーとしての光触媒反応基体４１ｃの上側表面の光触媒２に当たり、また、これを透過して球状の光触媒反応基体４１ｂの光触媒２、及び光触媒反応基体４１ｃの光触媒２に順次当たり、これらを活性化する。そして、活性化された光触媒２の触媒作用、特に酸化触媒作用によって、水槽の水に含まれる腐敗性成分等の各種の有機成分が分解される。そのため、観賞魚用の餌やその排泄物で汚されがちな水槽の水を浄化することができ、観賞魚のための水質環境を良好に維持することができる。またこの場合、光触媒２の酸化触媒作用によって抗菌性の表面が形成されるため、水槽の水に接触する光触媒反応基体４１ａ，４１ｂ，４１ｃの全表面は、藻類等が付着し、また繁殖することはなく、常に清浄に保たれる。
【００７０】
また他方、発光ダイオード３の放射光のうちの所定の可視光は光触媒２には吸収されないため、光触媒反応基体４１ａ，４１ｂ，４１ｃを順次透過し、またこれらによって屈折、反射、或いは分散されて、浄化装置４０全体がその色彩に発光する。そのため、この浄化装置４０は水槽内の照明となって、その装飾効果を引立てる。
【００７１】
そして、本実施例の水の浄化装置４０によれば、特に、発光ダイオード３が小さな素子であるため、装置全体をコンパクトに形成することができ、狭い水槽であっても容易に配置して使用することができる。また、光触媒２の光触媒作用は永久的であることから、砂等が堆積した場合にそれを取り除くこと以外には、殆どメンテナンスが不要である。更に、連続して使用しても電力の消費は少ないため、維持費が安価である効果もある。
【００７２】
ところで、本実施例では、光触媒反応基体４１として種々の形状のものを用いているが、この光触媒反応基体４１の形状と組合わせ等は、これまでの実施例で説明したようなものを合わせて、その他の任意のものとすることができる。そして、例えば、第二実施例で説明した空気の浄化装置は、発光ダイオード３の電源部を水密構造とすれば、そのまま水槽の浄化装置として形成することができる。またこれらの場合、その水槽用浄化装置は、水槽の底に設置する載置形だけでなく、例えば、水面上に浮くことができる浮き形に形成することもできる。
【００７３】
〔第五実施例〕
紫外線を受けて活性化された光触媒は、酸化力のある活性表面を形成するため、有機化合物の分解等だけでなく、接触する細菌等を死滅させ、或いはその増殖を阻害する殺菌作用または抗菌作用も有している。以下の例は、この光触媒による殺菌作用または抗菌作用を利用したものである。
【００７４】
図６は本発明の第五実施例の体重計の踏面装置（抗菌装置）の全体を示す平面図である。また、図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。なお、図７において、これまでの実施例と同一または相当する部分には同一の符号を使用している。
【００７５】
図６及び図７のように、全体を５０で示す本実施例の体重計の踏面装置は、これまでの実施例における光触媒２を担持した基体１、即ち、光触媒反応基体５１が、これに付着する細菌等を殺菌する抗菌性表面を有することを利用して、これを体重計の踏面部に適用したものである。
【００７６】
具体的には、この光触媒反応基体５１は、ガラス材料から人の足跡の形状の平板状に形成した基体１の表側表面全体に、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２をコーティングにより担持させて形成され、体重計における荷重板５２の表面の足を乗せる部分、即ち、踏面部に配設されている。そのために、一般に金属板からなる荷重板５２の踏面部には、その光触媒反応基体５１の足跡形状に対応する平面形状の凹部５２ａが形成され、そしてその凹部５２ａに、光触媒反応基体５１が、その表面が荷重板５２の表面と面一にほぼ連続し、またその裏面と荷重板５２との間に発光ダイオード３の配置のための間隙が確保されるように、嵌込まれ、保持されている。そして、図１のように、このような光触媒反応基体５１は、同様な構造で左右に一対設けられている。
【００７７】
なお、光触媒反応基体５１を形成する基体１の表面には、多数の小さな円い突起１ａが、滑り止めのために形成されている。また、その裏面側には、光触媒反応基体５１の中央部に掛かる荷重を荷重板５２の凹部５２ａの底部表面で支え、それによって光触媒反応基体５１の破損を防止するために、適数個の棒状またはそれの長さ方向に延びる支持脚部１ｂが一体に設けられている。なおこのような支持脚部１ｂは、荷重板５２の凹部５２ａ側に設けることもできる。更に、この基体１の裏面側は粗面１ｃとして形成され、それによって発光ダイオード３の放射光がより分散されるようになっている。
【００７８】
また、荷重板５２の凹部５２ａの底部表面には、適数個の発光ダイオード３が光触媒反応基体５１を照射可能に上方に向けて、またその長さ方向に沿って適当に分散されて取付けられている。そして、これらの発光ダイオード３は、乾電池等の蓄電池或いは家庭用電源によって作動されるようになっている。なお、ここでは発光ダイオード３を荷重板５２に直接取付けるようにしたが、これとは別個の適当な取付部材を用いることもできる。
【００７９】
このように、本実施例の体重計の踏面装置５０は、光触媒反応基体５１、即ち、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持した基体１と、これを照射可能に配置され、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオード３とを基本的に備え、その光触媒反応基体５１を体重計における荷重板５２の踏面部に適用したものである。したがって、発光ダイオード３を作動させると、紫外線を含むそれの放射光は、透明なガラスからなる基板１を透過してその表面に形成された光触媒２に当たり、これを活性化する。そして、このように活性化された光触媒２は、前述のように高い酸化力を有するため、有機化合物等の分解だけでなく、これに接触する細菌或いはカビ等の微生物を死滅させ、またその増殖を阻害する。そのため、光触媒反応基体５１の表面は殺菌力のある抗菌性表面として形成され、体重測定時等に付着した水虫菌等を死滅させ、また、その時に付着した足の裏の油脂等の有機物も分解することができるので、銭湯等において多くの人によって使用され、それによって汚染され易い体重計の踏面部を常に清潔に保つことができる（なお、その光触媒２の酸化力は人体を障害する程には強くなく、したがって人体には十分に安全なものである）。
【００８０】
またこの場合、発光ダイオード３の放射光に含まれる所定の可視光は、光触媒２には吸収されずにそのままこれを透過する。そのため、その可視光は基体１の粗面１ｃ等によって分散し、或いは屈折、反射して、光触媒反応基体５１自体もその色彩に発光する。したがって、体重計の踏面部がそのように彩色発光する光触媒反応基体５１から形成されるので、その外観性が高められ、清潔的な印象を与えることができる。
【００８１】
また、本実施例の体重計の踏面装置５０によれば、発光ダイオード３が小さな素子であり、それの設置のために場所をとらないため、体重計が小形なものであっても容易に適用することができる。更に、発光ダイオード３の電力使用量も少ないため、蓄電池を電源としてそれを作動させることができる。なお、殺菌のためには、余り多くの時間を必要としないので、タイマ手段等を使用して、体重計が使用された時から所定時間（例えば、３０分程度）の間だけ発光ダイオード３が作動するようにすることもできる。
【００８２】
ところで、本実施例のような抗菌性表面を有する光触媒反応基体５１（光触媒２を担持した基体１）と発光ダイオード３とを備えた装置、即ち、抗菌装置は、特にコンパクトに形成することができることから、体重計の踏面部以外にも、衛生が重要であるその他の種々の部分或いは物品にも同様に適用することができる。そのような例としては、箸立て、皿や茶碗等の食器の収納容器、調味料等の食卓用品の収容容器等の飲食用品用容器、歯ブラシ立てまたはその他の洗面用具用容器、医療用器具のための容器、または、これらの据付け形の容器或いは収納部、更には、冷蔵庫等が挙げられる。そして、これらの場合、光触媒反応基体５１を細菌等が付着しまた繁殖し易い場所（例えば、容器の底）に適応する形状で適用し、そしてこれを照射可能に発光ダイオード３を配置することができる。また、多くの人の手足が触れるドアの把手、吊革、椅子の肘掛け部分、水道の蛇口、或いは便座等にも同様に適用することができる。
【００８３】
〔第六実施例〕
図８は本発明の第六実施例のマイク装置（マイクロホン）の先端要部を模式的に示す断面図である。
【００８４】
なお、本実施例は、紫外線により活性化された光触媒（光触媒を担持する基体）が有する抗菌（殺菌）表面をカラオケ等で使用するマイク装置に適用し、それの清潔化を図ったものである。
【００８５】
図８のように、全体を６０で示す本実施例のマイク装置（マイクロホン）は、これまでの実施例と同様に、光触媒反応基体６１、即ち、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持した基体１と、発光ダイオード３とを備えている。そして、この光触媒反応基体６１は、マイク装置６０の内枠として形成されている。
【００８６】
具体的には、本実施例のマイク装置６０は、把持部６２と、その先端に設けられた音声を電気信号に変える音声変換器６３と、この音声変換器６３を覆うように設けられた半球状の内枠である上記の光触媒反応基体６１と、更にこの外周を覆う金属の網体等からなる外枠６４とを備えている。なお、把持部６２にはそのマイク装置のスイッチ６５が設けられている。
【００８７】
そして、内枠としての光触媒反応基体６１は、透明材料である半球状のガラス板を基体１とし、その外側の表面に二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２をコーティングにより担持させて形成されている。なおこの光触媒反応基体６１には、音声が音声変換器６３に十分に届くように、１つのまたは複数の開口６１ａが設けられている。また、発光ダイオード３は、音声変換器６３と光触媒反応基体６１との間の適当な場所に、その光触媒反応基体６１を照射可能に適数個取付けられている。なおこの発光ダイオード３は、タイマを使用して、例えばスイッチ６５を入れた時から所定時間の間（例えば、１０分間程度）作動されるようにすることができる。
【００８８】
このように、本実施例のマイク装置６０は、その内枠としての光触媒反応基体６１、即ち、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒２を担持したガラス材料の基体１と、この光触媒反応基体６１（光触媒２）を照射可能に配置され、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオード３とを抗菌（殺菌）表面を形成するための基本的要素として備えている。その作用はこれまでの実施例、特に第五実施例の場合と同じであり、発光ダイオード３が作動されると、それの放射光に含まれる紫外線は光触媒反応基体６１の基体１を透過し、その外側表面の光触媒２に当たり、これを活性化する。そして、活性化された光触媒反応基体６１（光触媒２）はその酸化力により殺菌力（抗菌力）を有するため、付着した細菌等を死滅させる。そのため、本実施例のマイク装置６０によれば、発声時の唾液と共に細菌等が付着して不潔になり易いマイク装置の内部を、常に清潔に保つことができる。また、活性化された光触媒反応基体６１（光触媒２）は有機化合物の酸化分解作用も有するため、そのマイク装置の内部を脱臭し、また唾液成分を分解して、その汚染を防止することができる。
【００８９】
またこの場合、発光ダイオード３の放射光に含まれる所定の可視光は、光触媒２には吸収されずにそのままこれを透過する。そのため、マイク装置６１はその色彩に発光するので、その彩色照明効果によってそれに清潔な印象を与えることができると共に、演出効果を高めることができる。
【００９０】
また、発光ダイオード３は小さな素子であり、その設置のために場所を取らないため、在来の構造のマイク装置であっても、その構造を変えることなく容易に配設することができる。そのため、本実施例のマイク装置６１は、カラオケ用だけでなく、各種の用途のマイク装置に適用することができる。更に、電話におけるマイク装置、即ち、送話器にも適用することができる。そしてこれらの場合、内枠としての光触媒反応基体６１は、それぞれのマイク装置の具体的形状に従ったものとして形成される。
【００９１】
ところで、本実施例では光触媒反応基体６１を内枠として形成したが、上記の電話機の場合も含めて、このようなマイク装置の枠体としての光触媒反応基体６１は、そのまま外枠として、つまり、本実施例における外枠６４を省いたものとして形成することもできる。そして、これによれば、上述の殺菌、汚染防止効果及び照明効果をより高めることができる。
【００９２】
ところでまた、このように発光ダイオードの設置のために場所を取らないため、脱臭、防汚を含めて、光触媒を抗菌性（殺菌性）表面の提供に利用した光触媒反応基体と発光ダイオードとを基本的に備えた光触媒装置（抗菌装置）は、マイク装置だけでなく、清潔さが求められるその他の種々の物品と場所に適用することができる。そのような例としては、例えば、前述のようなカラオケ等のマイク装置を支持するマイク支持装置を挙げることができ、それにおけるマイクとの当接部にその光触媒装置を適用することができる。また、電話機においては、前述の送話部だけでなく、受話部、及びこれらの送話部及び受話部が載置される本体側の部分等にも、その光触媒装置を適用することができる。
【００９３】
なお、上記説明した実施例においては、基体（光触媒反応基体）はいずれも変形しないものとして形成されているが、この基体は屈曲変形可能な、例えば、ガラス繊維の織物（布帛）として形成することもできる。そして、このような基体は、これに光触媒２を担持させて、例えば、足拭き用抗菌マットを形成するための基帛として利用することができる。
【００９４】
また、上記実施例はいずれも日常生活に関連したもので、特に小型の装置として具体化したものであるが、本発明の装置はこれらの例に限定されるものではなく、例えば、工業的に利用可能な大型の装置としても具体化することができる。
【００９５】
このように、本発明にかかる光触媒装置とその応用装置は、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を担持し、光触媒反応表面を有する基体と、この光触媒を照射可能に配置され、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオードとを具備するものである。したがって、所定の可視光と紫外線とを含む光を放射する発光ダイオードを備えるので、太陽光或いは蛍光灯等の照明光が当たらない場所であっても、その放射光に含まれる紫外線によって基体に担持された二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を活性化し、有機化合物の分解等の光触媒反応を生じさせることができる。そしてその一方、発光ダイオードの放射光に含まれる所定の可視光によって装置全体がその色彩で発光するので、照明、表示、或いは装飾等の装置を兼ねたものとして形成することができる。また、発光ダイオードは非常に小さな発光素子であると共に、作動電圧が小さいため、乾電池等によっても発光させることができる。そのため、発光ダイオードは設置のための空間を多く必要としないので、狭い場所等を含むあらゆる場所に容易に適用することができ、また、光触媒を担持した基体と合わせた装置全体を、コンパクトな構造に形成することができる。更に、発光ダイオードによれば、所定の可視光と光触媒の活性化のための紫外線とを効率良く放射させることができると共に、その個数を調整すること等によって、必要とされる明るさと光触媒反応に必要とされる量に応じた紫外線容量を放射させることができる。そのため、消費電力の少ない装置を形成することができる。
【００９６】
それゆえ、本発明にかかる光触媒装置とその応用装置はあらゆる場所に適用することができ、光触媒による空気または水の浄化、或いは抗菌（殺菌）等の光触媒反応を種々の具体的用途に有効に利用することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の水の浄化装置においては、二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を担持し、水と接触する光触媒反応表面を有する基体と、前記光触媒を照射可能に配置され、所定の可視光と波長３６０〜４００ｎｍの紫外線とを主に放射する発光ダイオードとを備えるので、太陽光等が当たらない場所であっても、それが放射する紫外線によって基体に担持された二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を活性化し、有機化合物の分解等の光触媒反応を生じさせることができる。また、発光ダイオードは非常に小さな発光素子であると共に、作動電圧が小さいため、乾電池等によっても発光させることができる。そのため、発光ダイオードは設置のための空間を多く必要としないので、狭い場所等を含むあらゆる場所に容易に適用することができ、また、光触媒を担持した基体と合わせた水の浄化装置全体を、コンパクトな構造に形成することができる。更に、発光ダイオードによれば、所定の可視光と光触媒の活性化のための紫外線とを比較的効率良く放射させることができ、また、その個数を調整すること等によって、必要な明るさと共に光触媒反応に必要とされる量に応じた紫外線容量を放射させることができる。そのため、消費電力の少ない水の浄化装置を形成することができる。そして、発光ダイオードの放射する所定の可視光によって、彩色発光する水の浄化装置を形成することができる。
【００９８】
このように、特に、光触媒を担持させた基体を水と接触可能として形成した水浄化装置に関しては、温水ポット、水差し、コースタ、水道水の浄水器、フロ水浄水器、観賞魚水槽内の水の浄化装置等に使用可能である。
【００９９】
請求項２の水の浄化装置は、請求項１の効果に加えて、上記基体が透明なガラス材料からなるものであるから、所定の可視光及び紫外線の透過を良くし、高効率で二酸化チタンの薄膜からなる光触媒を活性化できる。
【０１００】
請求項３の水の浄化装置は、請求項１または請求項２の効果に加えて、上記発光ダイオードが、青色の光と紫外線とを主に放射するｐｎ接合された窒化ガリウム（ＧａＮ）系光半導体の結晶体からなり、近接する青色と近紫外線の領域によって安定した発光が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第一実施例の空気の浄化（脱臭）装置の要部を原理的に示す説明図である。
【図２】図２は本発明の第一実施例の空気の浄化（脱臭）装置の全体を示す断面図である。
【図３】図３は本発明の第二実施例の空気の浄化（脱臭）装置を示す断面図である。
【図４】図４は本発明の第三実施例の水（飲料水）の浄化装置を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の第四実施例の水（観賞魚用水槽）の浄化装置を示す断面図である。
【図６】図６は本発明の第五実施例の体重計の踏面装置（抗菌装置）を示す平面図である。
【図７】図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図８は本発明の第六実施例のマイク装置（抗菌装置）を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　基体
２　　　光触媒（二酸化チタンの薄膜）
３　　　発光ダイオード
１１，２１，３１，４１，５１，６１
光触媒反応基体（光触媒を担持させた基体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photocatalyst device utilizing a photocatalytic reaction by a photocatalyst comprising a thin film of titanium dioxide and an application device thereof, and more specifically, to a water purification device applicable to purification of water such as drinking water. is there.
[0002]
[Prior art]
In recent years, attention has been paid to photocatalysis by fine particles of an optical semiconductor typified by titanium dioxide TiO ₂ , particularly to its strong oxidation catalytic action.
[0003]
This photocatalysis is generally considered as follows. That is, when a particulate material having photoconductivity, such as titanium dioxide, is irradiated with light having a band-cap energy or more (in the case of titanium dioxide, light having a wavelength of 400 nm or less, ie, ultraviolet light), electrons in the valence band are photoexcited. In the conduction band, free electrons are generated in the conduction band, and particles (holes) having a positive charge are generated in the valence band. These holes and electrons move inside the semiconductor particle and recombine and disappear with the passage of time.However, outside the particle, air or water, or a vacancy with lower energy than those of the hole or electron, is formed. When a compound or an ion exists, those holes and electrons move through the particle surface. That is, the holes transferred to the surface of the semiconductor particles directly oxidize the contacting compound or ion, or generate a hydroxyl radical which is one of active oxygen. The reduction reaction by electrons with respect to this oxidation reaction is mainly reduction of oxygen, and oxygen species having high oxidizability to which electrons are added are generated. Thus, the optical semiconductor fine particles form an oxidizing active surface when irradiated with light, and act as a catalyst for the decomposition of organic compounds and the like. ("Quarterly Chemistry Review" Catalytic Chemistry Involving Light ", No. 23, 1994)
[0004]
Among such optical semiconductors, titanium dioxide has a particularly high oxidation catalytic action by the optical semiconductor fine particles. Titanium dioxide is also excellent in stability and safety. Therefore, various applications have already been known in which this fine powder of titanium dioxide is supported as a thin film on a substrate surface to form a photocatalyst, and its high oxidizing power upon irradiation with ultraviolet rays is used for decomposing organic compounds and the like.
[0005]
The best known example of its application is the cracking of crude oil spilled at sea. On the surface of the hollow glass beads, a photocatalyst composed of the above-mentioned titanium dioxide thin film is supported by coating. Then, the glass beads are sprayed on the sea from which the crude oil has flowed out. As a result, crude oil adheres to the surface of the glass beads, and the attached crude oil is decomposed by activating the photocatalyst by ultraviolet rays in sunlight and exerting a strong oxidation catalytic action. Although this was actually done on a trial basis with water in a petri dish, it has been reported that crude oil can be completely decomposed in about two weeks or one month under sunlight.
[0006]
Recently, its application has also been attempted to deodorize or deodorize indoor air, sterilize (antibacterial), and decompose dirt such as cigarette tar and oil film. Specifically, in these examples, a photocatalyst made of a thin film of titanium dioxide is formed on the surface of a window glass, a glass tube of a fluorescent lamp, or a tile, and natural light or ultraviolet light included in the light of the fluorescent lamp is used. And activates the photocatalyst, decomposes odorous compounds such as mercaptan or organic substances such as cigarette tar by the oxidation catalytic reaction of the photocatalyst, or kills microorganisms such as bacteria or suppresses their growth. is there. The actual effect of this is also confirmed, and window glass for automobiles and high-rise buildings, or tiles for sanitary use has already been put into practical use.
[0007]
Further, as an example that has recently been put into practical use, a photocatalyst comprising a thin film of titanium dioxide formed on the surface of a glass container such as a glass is also known. According to this, the photocatalyst is also activated by the weak ultraviolet light contained in the light of the fluorescent lamp, so that the odor contained in tap water is removed, and the organic halogen compounds, especially the trihalomethane, a carcinogen, are removed. Can be decomposed. In addition, the photocatalyst also has an effect of making water clusters (aggregates of molecules) fine, and has an effect of producing delicious water.
[0008]
Other applications have not yet been put to practical use, but include purification of wastewater such as industrial wastewater, detoxification or decomposition of air pollutants such as nitrogen oxides, and death and removal of cancer cells as medical applications. It is. In these examples of wastewater treatment, a photocatalyst comprising a thin film of titanium dioxide is supported on a substrate having a large surface area such as honeycomb or ceramic wool, and a strong sunlight or a strong ultraviolet fluorescent lamp (black light) is used as a light source. Is used.
[0009]
In a photocatalyst comprising a titanium dioxide thin film, it is known that the smaller the particle size of the titanium dioxide forming the thin film, the higher the photocatalytic action due to the “quantum size effect” and the like. Therefore, the thin film is generally formed as a transparent thin film having a thickness of 0.3 μm or less, preferably 0.2 μm or less by a method such as applying a titanium dioxide colloid to the substrate surface and baking the thin film. It is formed as a multilayered thin film.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the photocatalyst formed of a thin film of titanium dioxide (TiO ₂ ) generates a high oxidation catalytic action when irradiated with ultraviolet rays, and can decompose organic compounds and the like. Therefore, by supporting the photocatalyst on an appropriate substrate surface, as described above, the photocatalyst is effectively used for deodorization or deodorization of air, sterilization (antibacterial), antifouling of tobacco tar, etc., or purification of water. be able to.
[0011]
However, the problem here is that ultraviolet light is required to activate the photocatalyst formed of the titanium dioxide thin film and thereby cause a catalytic reaction such as decomposition of an organic compound or the like. Conventionally, as the ultraviolet light source, ultraviolet light included in natural light of the sun or light of a fluorescent lamp is mainly used. However, utilizing such light has an advantage that a new light source is not required, but the application place of a catalytic reaction system using the photocatalyst is naturally limited. That is, a photocatalyst cannot be applied to a place where the light does not hit or does not hit the light sufficiently, and a substrate supporting the photocatalyst is used for a window glass or a fluorescent lamp capable of sufficiently receiving the light. Limited exclusively to covers, or glass cups, etc., that can be placed under their light. Further, although a certain time is required to completely decompose the organic compound or the like by the photocatalytic reaction of the photocatalyst, the photocatalytic reaction cannot be caused at night or when the light is turned off.
[0012]
Therefore, an ultraviolet fluorescent lamp (black light) can be used as an ultraviolet light source for causing a catalytic reaction by a photocatalyst, and an ultraviolet fluorescent lamp has been actually used in the past, particularly for tests and the like. However, such an ultraviolet fluorescent lamp requires a relatively large space and place to install it, and cannot be installed in a narrow space or the like. Also, its power consumption is quite high when used all day. Therefore, even in the case of the ultraviolet fluorescent lamp, the specific application place and the like are limited in consideration of the fact that the ultraviolet light emitted by the ultraviolet fluorescent lamp contains a lot of far ultraviolet rays harmful to the human body.
[0013]
Meanwhile, a light emitting diode (LED) is a small light emitting element, and is used for various light emitting displays as a pilot lamp or an indicator. The light-emitting diode emits various chromatic colors such as red, green, and blue, depending on the type of optical semiconductor crystal used. However, the colored light generally has a certain spectral range. For example, when a light emitting diode that emits blue light is formed by pn-junction of a crystal of a gallium nitride (GaN) based optical semiconductor, for example, The emitted light may include light in the near ultraviolet region, that is, ultraviolet light. Since such ultraviolet rays are unnecessary for light emission display and the like, generally, efforts are made to eliminate as much as possible by appropriately performing doping treatment.
[0014]
However, the present inventors have found that such near-ultraviolet light contained in the light emitted from the light-emitting diode is not unnecessary, but rather that it can be effectively used for activating the photocatalyst composed of the titanium dioxide thin film. By using such a light emitting diode, it has been found that the use of the photocatalyst which exhibits excellent effects such as deodorization can be further expanded.
[0015]
Therefore, the present invention can be applied to a place where sunlight and the like do not hit, and can be formed into a compact structure that can be applied to a narrow place and the like. It is an object of the present invention to provide a water purifying device that emits colored light.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The water purifying apparatus according to claim 1 carries a photocatalyst comprising a thin film of titanium dioxide, has a substrate having a photocatalytic reaction surface in contact with the water, and is arranged so as to be able to irradiate the photocatalyst. A light emitting diode that mainly emits ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the water purifying apparatus according to the first aspect, the base is made of a transparent glass material.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the water purifying apparatus according to the first or second aspect, the light emitting diode is a pn-junction gallium nitride (GaN) based optical semiconductor that mainly emits blue light and the ultraviolet light. Consisting of a crystal of
[0019]
[Action]
In claim 1, a substrate having a photocatalytic reaction surface which supports a photocatalyst made of a thin film of titanium dioxide and comes into contact with water, and is arranged so as to be capable of irradiating the photocatalyst, has predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm. The light emitting diode mainly emits light and can be formed into a compact structure, and since the light emitting diode which does not contain far ultraviolet rays harmful to the human body can be used, deodorization, sterilization, antifouling, purification of drinking water, etc. Can be particularly suitably applied to the use in daily life. As an example of such an application, in particular, for a water purification device in which a substrate supporting a photocatalyst is formed so as to be able to come into contact with water, a hot water pot, a jug, a coaster, a tap water purifier, a flow water purifier, an ornamental water purifier, etc. An apparatus for purifying water in a fish tank is included.
[0020]
According to the second aspect, since the base is made of a transparent glass material in the first aspect, the transmission of predetermined visible light and ultraviolet light is improved, and the photocatalyst comprising a titanium dioxide thin film is activated with high efficiency. Can be
[0021]
According to a third aspect, in the first or second aspect, the light emitting diode is formed of a pn-junction gallium nitride (GaN) -based optical semiconductor crystal that mainly emits blue light and ultraviolet light, Stable light emission is possible by the near blue and near ultraviolet regions.
[0022]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[0023]
(First embodiment)
FIGS. 1 and 2 show an air purifying (deodorizing) device according to a first embodiment of the present invention, specifically, a deodorizing device also serving as a lighting device installed on a wall surface of a refrigerator or the like. FIG. 1 is an explanatory view principally showing the principal part, and FIG. 2 is a sectional view showing the whole.
[0024]
As shown in FIG. 1, the air purification (deodorization) apparatus of the present embodiment, which is generally denoted by reference numeral 10, basically includes a substrate 1 having a photocatalytic reaction surface and a thin film of titanium dioxide carried on the surface of the substrate 1. And a predetermined visible light (light having a wavelength of 400 nm or more) such as blue, red, or green, and light having a wavelength of 360 to 400 nm (ultraviolet light in a near-violet region). And a light-emitting diode 3 that mainly emits light, and is formed as a photocatalytic device capable of performing a photocatalytic reaction. That is, titanium dioxide generally absorbs light (electromagnetic waves) having a wavelength of about 420 nm or less, that is, ultraviolet light, and particularly has an absorption spectrum peak for light having a wavelength of 380 to 390 nm ( Theoretical value is 388 nm). Therefore, the photocatalyst 2 formed of the titanium dioxide thin film is activated by the ultraviolet light emitted from the light emitting diode 3, and forms a photocatalytic reaction surface having strong oxidizing power as described above. Then, by the oxidation catalytic action of this photocatalyst, organic compounds contained in the air that comes into contact with it, for example, hydrogen sulfide, sulfur-containing organic compounds represented by mercaptan, trimethylamine, nitrogen-containing compounds represented by propylamine, Odor components such as hydrocarbon compounds typified by toluene and xylene, aldehydes such as acetaldehyde, butyric acid, and valeric acid, and carboxylic acids are oxidized, air is purified, and deodorized.
[0025]
Here, the base 1, the photocatalyst 2, and the light-emitting diode 3, which are basic elements forming such a photocatalyst device, will be described.
[0026]
<Base>
The substrate 1 is for supporting the photocatalyst 2 and having a photocatalytic reaction surface that can be brought into contact with a medium to be treated (air in this embodiment). Therefore, the substrate 1 may have any shape as long as it can secure a sufficiently large surface area for the photocatalytic reaction. In this embodiment, the substrate 1 is formed in a plate shape. Can also be formed in any shape such as a sphere, a column, a tube, or a fiber. Further, in order to obtain a wider photocatalytic reaction surface, the surface may be further formed with irregularities or a rough surface. In the present embodiment, such unevenness or rough surface is formed on the surface supporting the photocatalyst 2 by, for example, mechanical processing. Note that such unevenness or rough surface can also be formed by fusing the powder forming the base 1 to the surface of the base 1 or another base 1.
[0027]
The substrate 1 can be formed of any material such as plastic, ceramics, metal, or glass as long as the material is inert to the photocatalytic action of the photocatalyst, in particular, to the oxidation catalytic action. However, a metal material is not preferable because it is easily oxidized in the presence of moisture, and a plastic material is not preferable because it is decomposed for a long time by its oxidizing action. Therefore, as a material for forming the base 1, ceramic or glass, which is a chemically stable material, is preferable. Therefore, the base 1 may be a laminate having these ceramics or glass as a surface layer.
[0028]
Further, the base 1 is preferably formed from a transparent material. Then, by forming the base material 1 from a transparent material, it is possible to transmit ultraviolet light together with visible light, and irradiate the photocatalyst 2 from the back side thereof. Specifically, in this embodiment, the base 1 is formed of a transparent glass material, and the photocatalyst 2 formed of a thin film of titanium dioxide is formed on the surface opposite to the light emitting diode 3. Therefore, the ultraviolet light emitted from the light emitting diode 3 passes through the base 1 and hits the photocatalyst 2 carried on the other surface, activating the photocatalyst 2. Thus, even when the substrate 1 is interposed between the photocatalyst 2 and the light emitting diode 3, the photocatalyst 2 is effectively activated by forming the substrate 1 from a light-transmissive transparent material such as glass. be able to. In addition, by forming the substrate 1 from a transparent material, the photocatalyst 2 can be supported on both side surfaces thereof, whereby the photocatalytic reaction surface can be further enlarged. In this case, the ultraviolet light transmitted without being absorbed by the photocatalyst 2 on one surface hits the photocatalyst 2 on the other surface and activates the same. In addition, as a glass material, quartz glass, high silica glass, or borosilicate glass is preferable in terms of strength and the like, but ordinary soda-lime glass and the like can also be suitably used.
[0029]
<photocatalyst>
Further, the photocatalyst 2 carried on such a substrate 1 is formed of a thin film of titanium dioxide (TiO ₂ ) as an optical semiconductor, specifically, a coating of fine particles thereof. Various types of optical semiconductors that cause a similar photocatalytic reaction, such as zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), zinc sulfide (ZnS), and strontium titanate, are known. Is dissolved in water as zinc ions in water. On the other hand, titanium dioxide has high photocatalytic reactivity, is chemically stable, has a long-lasting reaction (permanent), and is completely harmless to the human body. It is already known that the titanium dioxide particles forming the photocatalyst 2 need to be sufficiently small due to the "quantum size effect" or the like in order to cause a photocatalytic reaction. Therefore, the titanium dioxide thin film is generally formed as a transparent thin film having a thickness of 0.3 μm or less, preferably 0.2 μm or less, or a thin film obtained by multilayering such a thin film (for example, a transparent thin film having a thickness of about 0.7 μm). Thin film). In addition, such a thin film generally exhibits a light iris.
[0030]
Such a titanium dioxide thin film can be formed on the surface of a substrate as a carrier by various known methods. The most common method is a method in which a titanium dioxide colloid (sol) is thinly applied to the surface of a substrate, or is deposited by electrophoresis, and then calcined. According to this method, a sufficiently small thin film of titanium dioxide fine particles can be obtained, and a thin film firmly adhered to a substrate such as glass can be formed. Further, a thin film can also be formed by a vacuum deposition method or a chemical deposition method (gas phase growth method) by a gas phase reaction. In addition, "pearl raster", which has been used for a long time to impart pearly luster to ceramics for crafts such as Buddhist tools, can also be used as appropriate. This is a solution of a titanium resin soap, which is applied and baked at about 600 ° C. to form a transparent thin film of titanium dioxide.
[0031]
<Light emitting diode>
The light emitting diode (LED) 3 may be of a stem type, a lead frame type, or the like. The light emitting diode (LED) 3 emits light made of a pn-junction semiconductor crystal, and the chip 3a is sealed and radiated. And a molded lens 3b that gives directivity to the emitted light. The molded lens 3b is made of a light-transmissive transparent material, and is generally made of an epoxy resin or the like. Such a light emitting diode 3 generally emits red, green, or blue light, and is used for displaying a pilot lamp, an indicator, or displaying numbers or characters. However, in this embodiment, the light emitting diode 3 mainly emits predetermined visible light, that is, visible light having a wavelength of 400 nm or more, and light having a wavelength of 360 to 400 nm, that is, ultraviolet light in the near ultraviolet region. Use things.
[0032]
Here, it is sufficient that the ultraviolet light has a wavelength range of 360 to 400 nm, but since titanium dioxide has a light absorption spectrum peak at 380 to 390 nm, it is preferable that the ultraviolet light has a sufficient spectrum intensity in this wavelength range. The light emitting diode 3 that emits such light preferably does not emit ultraviolet rays harmful to the human body, that is, far ultraviolet rays having a wavelength of 320 nm or less. Further, more preferable are light emitting diodes which do not emit not only such far ultraviolet rays but also ultraviolet rays which cause sunburn (B rank ultraviolet rays), that is, substantially do not emit ultraviolet rays having a wavelength of 350 nm or less. . According to such a light emitting diode 3, a photocatalyst device that is completely harmless to the human body can be formed, and can be safely used for daily life. Therefore, the light emitting diode 3 used preferably emits substantially only light having a wavelength of 350 nm or more (more preferably, 360 nm or more) including visible light and near ultraviolet light.
[0033]
The visible light emitted by the light emitting diode 3 can be any chromatic color such as red, green, or blue. The light emitting diode 3 that mainly emits such predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm is obtained by selecting the type of semiconductor crystal forming the chip 3a and performing an appropriate doping process or the like. It can be obtained as appropriate. However, more preferred as such visible light is blue light having a wavelength of about 450 nm. According to this, the spectrum range of light emitted from the light emitting diode 3 can be made relatively narrow, and higher luminous efficiency can be obtained. The light emitting diode 3, which mainly emits such blue light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm, is composed of gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), It can be generally manufactured using a semiconductor material such as zinc (ZnS) or selenium sulfide (SeS). However, among these semiconductor materials, a gallium nitride (GaN) -based semiconductor material can provide a light emitting diode having the highest light emission efficiency.
[0034]
The light emitting diodes 3 can be provided in an arrangement capable of irradiating the photocatalyst 2 carried on the base body 1 in an arbitrary number of one or more that can sufficiently activate the photocatalyst 2. In this case, the light emitting diode 3 to be specifically used may have any shape. For example, a surface mounting type light emitting diode in which the molded lens 3b is formed in a flat plate shape may be appropriately used. it can. When a plurality of light emitting diodes 3 are required, the required number of chips 3a may be sealed with a single mold lens 3b to form the light emitting diodes. Since the light emitting diode 3 is a small element and does not require a large space for installation, even if a large number of light emitting diodes are provided, they can be easily installed in any place.
[0035]
Since the light emitting diode 3 can be operated at a low voltage and consumes less power, a storage battery such as a dry battery or a rechargeable battery can be used as a power source for the light emitting diode 3 as appropriate. Therefore, the light emitting diode 3 can emit light even in a place where there is no power supply wiring, and a photocatalytic reaction can be caused. Alternatively, a household AC power supply can be used. In this case, for example, half-wave rectification is simply performed using a silicon diode, or two light emitting diodes may be connected in opposite directions to each other, so that the power source can be easily used. Further, the power supply circuit can be provided with a switch, a timer, and the like, whereby unnecessary operation of the light emitting diode 3 can be eliminated, and power consumption can be reduced.
[0036]
The air purification (deodorization) apparatus 10 of the present embodiment is specifically formed as shown in FIG. 2 using the base 1, the photocatalyst 2, and the light emitting diode 3 as basic elements. In FIG. 2, the substrate 1 supporting the photocatalyst 2 in FIG. 1 is shown as a photocatalytic reaction substrate 11. Therefore, the photocatalytic reaction substrate 11 is composed of the substrate 1 and the photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide supported on the surface.
[0037]
As shown in FIG. 2, the air purification device of the present embodiment, specifically, the deodorizing device 10 is formed as being installed on a wall w (upper wall) of a refrigerator or the like, and includes a substrate 1 carrying a photocatalyst 2. The photocatalytic reaction substrate 11 includes an appropriate number of light emitting diodes 3 and a main body 12 serving as a mounting substrate for the wall surface w. The main body 12 is formed of a plastic material, and preferably, is formed of a light-reflective (for example, white) material, or has a reflective coating such as a metallic coating on the surface. Here, the photocatalytic reaction substrate 11 is a transparent glass plate formed in a cover shape (dish shape) so as to cover the light emitting diode 3 as a substrate 1, and the outer surface thereof is coated with a photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide. It is formed by being carried by. Further, since the photocatalytic reaction substrate 11 is formed in the simplest shape, the surface of the substrate 1 is provided with irregularities or a rough surface as shown in FIG. To be secured. The unevenness or rough surface also has a function of dispersing or diffusing visible light emitted by the light emitting diode 3. The photocatalytic reaction substrate 11 is attached to the main body 12 by bonding or the like so that the photocatalyst 2 comes into contact with air in a refrigerator or the like.
[0038]
Further, an appropriate number of light emitting diodes 3 are attached to the main body 12 so as to be able to irradiate the photocatalyst 2 toward the photocatalytic reaction substrate 11 side. Therefore, when the light emitting diode 3 is operated, the light including the ultraviolet rays emitted from the light emitting diode 3 passes through the substrate 1 of the photocatalytic reaction substrate 11, hits the photocatalyst 2 on the surface thereof, and activates it. Further, since the visible light included in the light emitted from the light emitting diode 3 passes through the photocatalyst 2, the photocatalytic reaction substrate 11 emits light of the visible light and illuminates the surroundings. As a power source for operating the light emitting diode 3, for example, in the case of a refrigerator, a home power source used for the refrigerator can be used.
[0039]
As described above, the air purification device (deodorizing device) of the present embodiment includes the photocatalytic reaction substrate 11 that can contact the air to be purified, that is, the substrate 1 that supports the photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide, and the predetermined visible light. And a light emitting diode 3 that mainly emits ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm. In addition to this, the photocatalytic reaction substrate 11 is held in contact with air and the light emitting diode 3 is attached to the photocatalytic reaction substrate 11. It is provided with a main body 12 for arranging it so that it can be irradiated.
[0040]
Therefore, since the light-emitting diode 3 is provided, the photocatalytic reaction substrate 11 (photocatalyst 2) can be activated by the ultraviolet light included in the light emitted from the light even in a place where sunlight or fluorescent light does not shine. Further, since the light emitting diode 3 is a small light emitting element, the entire purification device 10 can be formed as a compact one. Further, since the power consumption is small, it can be used all day. For this reason, the air purifying apparatus (deodorizing apparatus) 10 of the present embodiment includes a refrigerator, a car assembler or a storage-type ashtray installed therein, a dish dryer, a clothes dryer, a rocker, a clog box, a toilet, a closet, or It can be applied to toilets and garbage containers (the lids thereof), etc., and purifies the air inside them and can deodorize them.
[0041]
Further, the air purifying device (deodorizing device) 10 of the present embodiment also has a function as a chromatic light emitting device because the light emitting diode 3 emits predetermined visible light. For this reason, in a general room or a building including a bathroom, an air purifying device that also serves as a light or also serves as a luminous display such as a guide (in other words, a luminous lighting or display device having an air purifying action). Can be suitably applied. In these cases, since the ultraviolet light contained in the light emitted from the light emitting diode 3 is absorbed by the photocatalytic reaction substrate 11 (photocatalyst 2), there is also an effect that such harmful ultraviolet light may be removed in some cases.
[0042]
By the way, in the air purifying apparatus (deodorizing apparatus) 10 of the present embodiment, the photocatalytic reaction substrate 11 is formed in a cover shape (dish shape) to protect the light emitting diode 3. The reaction substrate 11 can be formed so that the air to be purified is also circulated inside by providing an opening in the reaction substrate 11. In this case, the photocatalyst 2 is also supported on the inner surface side of the substrate 1, whereby the photocatalytic reaction surface of the photocatalyst 2 can be further widened and the air purification effect can be further improved. In addition, including such a case, the photocatalytic reaction substrate 11 can be formed in any other shape such as a flat plate shape, a hollow hemispherical shape, or a cylindrical shape. In addition, the main body 12 can be formed in an appropriate shape and structure according to a specific place where the air purification device 10 is applied, and the wall w itself is formed as such a main body 12. You can also.
[0043]
(Second embodiment)
Next, a description will be given of an embodiment in which the photocatalytic reaction substrate as described above is further deformed into a special shape, and the air purification device (deodorizing device) is formed as an ornament (decorative item).
[0044]
FIG. 3 is a sectional view showing a figurine (decorative) type air purifying device (deodorizing device) according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0045]
As shown in FIG. 3, the air purification device (deodorizing device) of the present embodiment, which is generally denoted by 20, uses a photocatalytic reaction substrate 21, that is, a photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide, similarly to the first embodiment. The light emitting device is basically provided with a substrate 1 carried thereon and a light emitting diode 3 which mainly emits predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm. However, unlike the first embodiment of FIG. 2, the photocatalytic reaction substrate 21 is formed in a shape of an animal or the like, that is, a shape as a decorative body. Specifically, the substrate 1 of the photocatalytic reaction substrate 21 is formed in a shape of a hollow animal or the like from a glass material capable of transmitting the light emitted from the light emitting diode 3, and the photocatalyst 2 is provided on almost the entire outer surface thereof. Carried by the coating. The inner surface of the base 1 is formed with a rough surface, so that the light emitted from the light emitting diode 3 is dispersed and diffused. In addition, if necessary, unevenness or a rough surface can be formed on the outer surface of the base 1, as in the case of FIG.
[0046]
In the present embodiment, an opening 21a is provided below the photocatalytic reaction substrate 21, and a mounting portion 22 made of a plastic material or the like for mounting the light emitting diode 3 is bonded to the opening 21a. And so on. An appropriate number of light emitting diodes 3 are mounted and arranged on the mounting portion 22 so as to irradiate the entire photocatalytic reaction substrate 21 from the inside. In this embodiment, the mounting portion 22 is formed so as to be able to accommodate a storage battery k such as a small dry battery. Therefore, the light emitting diode 3 is operated by using the storage battery k as a power supply via a switch means (not shown). However, as a power supply for operating the light emitting diode 3, a normal household power supply can be used, and a dual power supply can be used if necessary.
[0047]
As described above, the air purification device (deodorizing device) 20 of the present embodiment is formed as a decorative body, and the photocatalytic reaction substrate 21 that can be brought into contact with the air, that is, the substrate 1 carrying the photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide. A light emitting diode 3 for mainly emitting predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm; and a mounting portion 22 for mounting the light emitting diode 3 and irradiating the photocatalytic reaction substrate 21 (photocatalyst 2) with the light emitting diode 3. Are formed. The operation is the same as in the first embodiment. That is, when the light emitting diode 3 is operated, its emitted light passes through the substrate 1 and hits the photocatalyst 2 on the surface thereof, and the photocatalyst 2 is activated by ultraviolet rays contained therein. Therefore, the catalytic action of the activated photocatalyst 2, particularly the oxidation catalytic action, decomposes organic compounds such as odor components in the air that comes into contact with it, thereby purifying the air and deodorizing it. On the other hand, predetermined visible light of the light emitted from the light emitting diode 3 is transmitted through the photocatalyst 2 without being absorbed. Therefore, the visible light is dispersed or diffused by the substrate 1 and refracted, so that the photocatalytic reaction substrate 21 itself emits light in its color.
[0048]
Therefore, according to the air purifying apparatus (deodorizing apparatus) 20 of the present embodiment, not only the air purifying (deodorizing) action but also the photocatalytic reaction base 21 has an aesthetic effect by being formed as a decorative body. It can be suitably used as an ornament or decoration in a general living space such as a living room, a bedroom, or a place where a cigarette smoke such as a toilet, a bathroom, or a bar is full. Here, the shape of the photocatalytic reaction substrate 21 can be a shape representing not only an animal but also a plant or a person, or a modeled object such as a house, or a geometrical shape such as a spherical shape or a pyramid shape. It can also be shaped. In any of these cases, since the light emitting diode 3 is a small element, the air purifying device 20 having such a decorative effect can be formed compactly.
[0049]
By the way, the air purification device 20 of the present embodiment is formed in the shape of an ornament that can be placed on a flat surface, but may be formed in a wall-hanging shape, a hanging shape, or the like. As in the case of the embodiment, it can be formed to be installable on a ceiling, a wall surface, or the like. In this embodiment, the photocatalytic reaction substrate 21 is formed in a hollow shape and the light emitting diode 3 is disposed inside the photocatalytic reaction substrate 21. Alternatively, the light emitting diode 3 may be illuminated from outside. 3 can also be arranged outside it. In this case, the mounting portion 22 to which the light-emitting diode 3 is mounted can be formed, for example, in a shape like a stand-type light and arranged on the side of the photocatalytic reaction base 21. In this case, the photocatalytic reaction substrate 21 can be formed of ceramics or the like.
[0050]
The air purifying (deodorizing) devices of the first and second embodiments purify air in a room or the like using natural convection of air. Takes a relatively long time. Therefore, in order to purify the air in a relatively short time, an air flow path having an inflow port and an outflow port is formed, the air is flown through the flow path by a fan or the like, and the air is activated by the photodiode 3. The photocatalytic reaction substrate (substrate 1 supporting photocatalyst 2) can be disposed in the flow path to form a purification device. In this case, it is preferable that the photocatalytic reaction substrate be a filter in which the photocatalyst 2 is supported on the surface of a substrate 1 made of glass fiber so that sufficient contact with the flowing air can be obtained.
[0051]
(Third embodiment)
In the above embodiments, the photocatalysis by the photocatalyst is applied to the decomposition and removal (deodorization) of organic compounds such as odor components contained in the air. However, the photocatalysis by the photocatalyst can also be applied to the decomposition and removal of halogen compounds or various organic compounds contained in water such as drinking water.
[0052]
FIG. 4 is a sectional view showing a water purification device (water difference) according to a third embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals are used for parts that are the same as or correspond to those in the previous embodiments.
[0053]
As shown in FIG. 4, the water purification apparatus of the present embodiment, which is generally denoted by 30, has a substrate 1 carrying a photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide, that is, a photocatalytic reaction substrate 31 as in the previous embodiments. And a light emitting diode 3 so that the photocatalytic reaction substrate 31 comes into contact with water to be purified. The technical details of the substrate 1, the photocatalyst 2, and the light emitting diode 3 are the same as those of the first embodiment. The light emitting diode 3 mainly emits predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm. Is what you do.
[0054]
Specifically, in the water purification device 30 of the present embodiment, the photocatalytic reaction substrate 31 is a drinking water container formed as a water difference from a glass material as the substrate 1, and the photocatalyst 2 is carried on almost the entire inner surface thereof. Let it be formed. Further, the water purification device 30 of the present embodiment is provided with a receiving base 32 formed in a shape like a coaster or a receiving tray, which receives the bottom thereof, separately from the photocatalytic reaction base 31 as the water difference. . Then, an appropriate number of light emitting diodes 3 are mounted on the receiving table 32 facing upward, and are operated by an appropriate DC power supply. The cradle 32 is formed of an appropriate material such as plastic. In addition, a cup 32 is put on the mouth of the photocatalytic reaction substrate 31 formed as a water gap, also serving as a lid thereof.
[0055]
The water purification device 30 of the present embodiment is thus formed, and when the light emitting diode 3 is operated, the emitted light passes through the bottom of the photocatalytic reaction base 31 and hits the photocatalyst 2 carried on the inner surface thereof. This is activated by the UV light contained therein. The action of the activated photocatalyst 2 is substantially the same as that of FIG. 1 except that the medium in contact with the photocatalyst 2 is not water but water. That is, harmful substances such as trihalomethane dissolved in water, causal odors or moldy odor-causing substances (for example, 2-methylisoborneol), etc., are decomposed and removed by the particularly high oxidation catalytic action. In addition, the activated photocatalyst 2 also has a function of subdividing water clusters (aggregates of water molecules) into small pieces. Therefore, the drinking water in the photocatalytic reaction substrate 21 (water difference) is not only purified, but also formed as mellow, delicious and healthy water. On the other hand, the predetermined visible light of the radiated light of the light emitting diode 3 is transmitted through the photocatalyst 2 without being absorbed, so that the photocatalytic reaction base 31 emits light of the color together with the light emitting diode 3.
[0056]
As described above, the water purification device 30 of the present embodiment includes the substrate 1 supporting the photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide that can contact the water, that is, the photocatalytic reaction substrate 31, and the photocatalytic reaction substrate 31 (photocatalytic reaction substrate 31). 2) is provided so as to be able to irradiate the light-emitting diode, and includes, as a basic element, a light-emitting diode 3 that mainly emits predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm. 31 is formed as a water gap which is a transparent glass drinking water container, and the light emitting diode 3 is mounted on a receiving stand 32 for receiving the photocatalytic reaction substrate 31 so as to irradiate the photocatalyst 2 from the bottom side. Are located.
[0057]
Therefore, it is already known that the photocatalyst 2 is supported on the inner surface of a glass drinking water container such as a glass and the photocatalyst 2 is activated by natural light or illumination light of a fluorescent lamp. In the example, since the light emitting diode 3 that emits ultraviolet light is provided, even in a place where such natural light or illumination light is insufficient, drinking water can be effectively purified, and delicious and healthy water can be obtained.
[0058]
Further, since the light-emitting diode 3 is a very small light-emitting element, the pedestal 32 on which the light-emitting diode 3 is mounted so as to be able to irradiate the photocatalyst 2 can be formed as a thin and compact device. Therefore, the receiving table 32 can be formed to have a thickness similar to that of a normal coaster.
[0059]
Further, since the light emitting diode 3 can be operated with a small voltage and consumes little power, a dry battery or a rechargeable battery can be used as a power source. Therefore, by incorporating a dry battery or a rechargeable battery into the cradle 32, the cradle 32 that can be used at any place can be formed although the thickness is increased accordingly. However, if the receiving portion for the dry battery or the like is provided on the side of the receiving table 32, the thickness is not increased.
[0060]
Furthermore, since the light emitted from the light emitting diode 3 includes a predetermined visible light, the light emitting diode 3, the photocatalytic reaction base 31 receiving the light emitted from the light emitting diode 3, and the other parts emit light in the color. Therefore, it also has a function as lighting, decoration, display, or the like. For example, if the water purification device 30 of the present embodiment is used by placing it on a pillow bed at bedtime, it also becomes a lighting for the pillow bed.
[0061]
By the way, in the water purification device 30 of the present embodiment, the photocatalytic reaction substrate 31 is specifically formed as a water difference which is a container for accommodating drinking water. The shape can be any other shape, such as the shape of a pot, and the photocatalytic reaction substrate 31 should form only a part of such a container as long as it can contact with drinking water. It can also be formed separately from the container itself. For example, in the case of a mounting type drinking water container such as a pot provided with a drinking water discharging means, the photocatalytic reaction substrate 31 is formed by supporting the photocatalyst 2 on the substrate 1 in an appropriate shape such as a plate, And it can be placed at the bottom of the container.
[0062]
In the present embodiment, the receiving base 32 for mounting the light emitting diode 3 is formed separately from the photocatalytic reaction base 31 formed as a water gap, but this receiving base 32 may be attached to the photocatalytic reaction base 31 as necessary. They can be formed integrally or can be removably mounted. Further, the receiving table 32 can be provided on the photocatalytic reaction base 31 or the outer peripheral portion of the drinking water container as a mounting portion for the light emitting diode 3, or can be formed as a lid. Furthermore, it can also be formed in a watertight structure and arranged inside the container.
[0063]
In addition to these aspects, for example, when the photocatalytic reaction substrate 31 is formed as a cup, the receiving table 32 can be formed as a coaster. Further, the receiving table 32 can be installed on, for example, a water storage (pot) storage shelf of a refrigerator. Thereby, the drinking water in the photocatalytic reaction substrate 31 formed as the water difference (pot) can be purified while cooling.
[0064]
By the way, the water purifying apparatus provided with such a photocatalyst and the light emitting diode 3 can also be embodied as a tap water purifying apparatus to be attached to a tap for use. In this case, it is preferable that the photocatalyst reaction substrate 31 is obtained by collecting a glass fiber substrate 1 on which the photocatalyst 2 is supported, in a filter shape, and this can be arranged in the flow path of tap water.
[0065]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a sectional view showing a water purification apparatus (purification apparatus for an ornamental fish tank) according to a fourth embodiment of the present invention.
[0066]
As shown in FIG. 5, the water purification device of the present embodiment, which is generally designated by reference numeral 40, is used in an aquarium for ornamental fish such as goldfish, and is embodied as a device for purifying water in the aquarium. is there. The water purification device 40 of the present embodiment basically includes the substrate 1 supporting the photocatalyst 2 formed of a titanium dioxide thin film, that is, the photocatalytic reaction substrate 41 and the light emitting diode 3, as in the third embodiment. The photocatalytic reaction substrate 41 comes into contact with water in the water tank to be purified. The light emitting diode 3 mainly emits predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm.
[0067]
Specifically, the water purification device 40 of the present embodiment includes the photocatalytic reaction substrate 41 and a base 42 for holding the photocatalytic reaction substrate 41 and mounting the light emitting diode 3 so as to irradiate the photocatalytic reaction substrate 41. Have. In the present embodiment, the photocatalytic reaction substrate 41 is composed of three types having different shapes. However, all of them are formed by supporting the photocatalyst 2 on the surface of a substrate 1 made of a glass material. One of them is a photocatalytic reaction base 41a which is formed as an envelope and has a cylindrical shape whose tip end is closed circularly. The photocatalyst reaction substrate 41a has the photocatalyst 2 carried on both inner and outer surfaces thereof, and has a large number of openings for allowing water to flow inside and outside. The other one is a photocatalytic reaction substrate 41b which is formed in a marble shape mainly to obtain a decorative effect and has a photocatalyst 2 carried on the outer peripheral surface of a spherical or hollow spherical substrate 1. The photocatalytic reaction substrate 41b also serves as the weight of the device 40 of the present embodiment. The remaining one forms a cover of the light emitting diode 3 attached to the base 42, and is a flat photocatalytic reaction substrate 41c having the photocatalyst 2 formed on the upper surface.
[0068]
With respect to these photocatalytic reaction substrates 41a, 41b, and 41c, a suitable number of light-emitting diodes 3 are attached to the base 42 so as to irradiate them. These light emitting diodes 3 are arranged in a watertight structure, and are operated by an appropriate DC power supply. The base 42 is provided with an air flow passage 43, into which air is supplied from an air pump, and is blown out as air particles from an opening at the tip thereof, thereby supplying oxygen and forming an outer enclosure. The water in the water tank is circulated in the formed photocatalytic reaction substrate 41a.
[0069]
The water purification device 40 of this embodiment is formed in this way, and is used by placing it on the bottom of the aquarium for aquarium fish. The operation is similar to that of the third embodiment. When the light emitting diode 3 is operated, the ultraviolet light included in the emitted light hits the photocatalyst 2 on the upper surface of the photocatalytic reaction substrate 41c as a cover, and passes through the photocatalyst 2, and the photocatalyst 2, on the spherical photocatalytic reaction substrate 41b, And sequentially hits the photocatalyst 2 of the photocatalytic reaction substrate 41c to activate them. Then, various organic components such as putrefactive components contained in the water in the water tank are decomposed by the catalytic action of the activated photocatalyst 2, particularly the oxidation catalytic action. Therefore, it is possible to purify water in an aquarium that is likely to be contaminated with bait for aquarium fish and its excrement, and to maintain a good water quality environment for aquarium fish. Further, in this case, since an antibacterial surface is formed by the oxidation catalytic action of the photocatalyst 2, the entire surface of the photocatalytic reaction substrates 41a, 41b, and 41c that comes into contact with the water in the water tank is susceptible to algae and the like adhering and propagating. Not always kept clean.
[0070]
On the other hand, the predetermined visible light of the light emitted from the light emitting diode 3 is not absorbed by the photocatalyst 2 and therefore sequentially passes through the photocatalytic reaction substrates 41a, 41b, and 41c, and is refracted, reflected, or dispersed by them. The entire purification device 40 emits light in that color. Therefore, the purifying device 40 serves as illumination in the aquarium, and enhances its decorative effect.
[0071]
According to the water purifying device 40 of the present embodiment, the light emitting diode 3 is a small element, so that the whole device can be formed compactly and can be easily arranged and used even in a narrow water tank. can do. Further, since the photocatalytic action of the photocatalyst 2 is permanent, almost no maintenance is required except for removing sand or the like when it has accumulated. Further, even if the battery is used continuously, power consumption is small, so that there is an effect that the maintenance cost is low.
[0072]
By the way, in this embodiment, various shapes are used as the photocatalytic reaction substrate 41, but the shape and combination of the photocatalytic reaction substrate 41 are the same as those described in the previous embodiments. , Or any other. Then, for example, the air purification device described in the second embodiment can be formed as it is as a water tank purification device if the power supply unit of the light emitting diode 3 has a watertight structure. In these cases, the water tank purifying device can be formed not only as a mounting type installed at the bottom of the water tank but also as a floating type that can float on the water surface.
[0073]
(Fifth embodiment)
The photocatalyst activated by receiving ultraviolet rays forms an active surface having oxidizing power, so that it not only decomposes organic compounds, but also kills bacteria and the like that come into contact with it, or has a bactericidal or antibacterial action that inhibits its growth. Also have. The following example utilizes the bactericidal or antibacterial action of this photocatalyst.
[0074]
FIG. 6 is a plan view showing the entire tread device (antibacterial device) of the weight scale according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. In FIG. 7, the same reference numerals are used for parts that are the same as or correspond to those in the previous embodiments.
[0075]
As shown in FIGS. 6 and 7, the tread device of the weight scale according to the present embodiment, which is generally denoted by 50, has the substrate 1 supporting the photocatalyst 2, that is, the photocatalytic reaction substrate 51, adhered thereto. This is applied to a tread portion of a weight scale by utilizing the fact that it has an antibacterial surface that sterilizes bacteria and the like.
[0076]
More specifically, the photocatalytic reaction substrate 51 is formed by supporting a photocatalyst 2 made of a thin film of titanium dioxide by coating on the entire front surface of a substrate 1 formed of a glass material into a flat shape in the shape of human footprints. It is disposed on the portion of the surface of the load plate 52 of the weighing scale on which the foot is to be put, that is, on the tread portion. For this purpose, a flat concave portion 52a corresponding to the footprint shape of the photocatalytic reaction substrate 51 is formed on the tread portion of the load plate 52 generally formed of a metal plate, and the photocatalytic reaction substrate 51 is formed in the concave portion 52a. The front surface is substantially continuous with the front surface of the load plate 52, and is fitted and held so that a gap for disposing the light emitting diode 3 is secured between the rear surface and the load plate 52. . As shown in FIG. 1, a pair of such photocatalytic reaction substrates 51 are provided on the left and right sides with the same structure.
[0077]
In addition, on the surface of the substrate 1 forming the photocatalytic reaction substrate 51, a number of small circular projections 1a are formed to prevent slippage. On the back side, an appropriate number of rod-shaped members are provided to support the load applied to the central portion of the photocatalytic reaction substrate 51 on the bottom surface of the concave portion 52a of the load plate 52, thereby preventing the photocatalytic reaction substrate 51 from being damaged. Alternatively, a support leg 1b extending in the length direction thereof is provided integrally. Note that such a support leg 1b can be provided on the concave portion 52a side of the load plate 52. Further, the back side of the base 1 is formed as a rough surface 1c, so that the light emitted from the light emitting diode 3 is further dispersed.
[0078]
Also, on the bottom surface of the concave portion 52a of the load plate 52, an appropriate number of light emitting diodes 3 are mounted so as to be able to irradiate the photocatalytic reaction substrate 51 upward and to be appropriately dispersed along the length thereof. ing. These light emitting diodes 3 are operated by a storage battery such as a dry battery or a household power supply. In this case, the light emitting diode 3 is directly mounted on the load plate 52. However, a suitable mounting member separate from this may be used.
[0079]
As described above, the tread device 50 of the weight scale according to the present embodiment is provided with the photocatalytic reaction substrate 51, that is, the substrate 1 carrying the photocatalyst 2 formed of a thin film of titanium dioxide, and is arranged so as to be able to irradiate the photocatalyst. And a light emitting diode 3 that mainly emits ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm. The photocatalytic reaction substrate 51 is applied to a tread portion of a load plate 52 in a weight scale. Therefore, when the light emitting diode 3 is operated, the emitted light including the ultraviolet rays passes through the transparent glass substrate 1 and strikes the photocatalyst 2 formed on the surface thereof, thereby activating the same. The photocatalyst 2 thus activated has a high oxidizing power as described above, so that it not only decomposes organic compounds and the like, but also kills microorganisms such as bacteria and mold that come into contact with the organic compounds and proliferates them. Inhibits. Therefore, the surface of the photocatalytic reaction substrate 51 is formed as a bactericidal antibacterial surface, kills athlete's foot bacteria and the like attached at the time of measuring the weight, and also decomposes organic substances such as fats and oils on the soles of the feet attached at that time. It can be used by many people in public baths and the like, so that the tread of the scale that is easily contaminated by the photovoltaic device can always be kept clean (the oxidizing power of the photocatalyst 2 is so large that it can hurt the human body). Is not strong and is therefore safe enough for the human body.)
[0080]
In this case, the predetermined visible light included in the light emitted from the light emitting diode 3 is transmitted through the photocatalyst 2 without being absorbed. Therefore, the visible light is dispersed or refracted or reflected by the rough surface 1c of the base 1, and the photocatalytic base 51 itself emits light in that color. Therefore, since the tread portion of the weight scale is formed of the photocatalytic reaction substrate 51 that emits colored light in such a manner, its appearance is enhanced, and a clean impression can be given.
[0081]
In addition, according to the tread device 50 of the weight scale of the present embodiment, since the light emitting diode 3 is a small element and does not take up space for its installation, it can be easily applied even if the weight scale is small. can do. Further, since the power consumption of the light emitting diode 3 is small, the light emitting diode 3 can be operated using the storage battery as a power supply. In addition, since it does not require too much time for sterilization, the light emitting diode 3 is used for a predetermined time (for example, about 30 minutes) from the time when the scale is used by using a timer means or the like. It can also be activated.
[0082]
By the way, the device including the photocatalytic reaction substrate 51 having the antibacterial surface (the substrate 1 supporting the photocatalyst 2) and the light emitting diode 3 as in the present embodiment, that is, the antibacterial device can be formed particularly compact. Therefore, in addition to the tread portion of the weight scale, the present invention can be similarly applied to other various parts or articles where hygiene is important. Such examples include chopstick stands, storage containers for tableware such as dishes and bowls, containers for eating and drinking supplies such as containers for tableware such as seasonings, containers for toothbrush stands or other toiletries, and medical equipment. Or a stationary container or storage portion thereof, and a refrigerator. In these cases, it is possible to apply the photocatalytic reaction substrate 51 in a shape adapted to a place where bacteria and the like adhere and grow easily (for example, the bottom of a container), and arrange the light emitting diodes 3 so that the light can be irradiated. it can. Further, the present invention can be similarly applied to a handle of a door which many people can touch, a hanging leather, an armrest of a chair, a faucet of water, a toilet seat, and the like.
[0083]
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a main part at the tip of a microphone device (microphone) according to a sixth embodiment of the present invention.
[0084]
In this embodiment, the antibacterial (sterilizing) surface of the photocatalyst (substrate supporting the photocatalyst) activated by ultraviolet light is applied to a microphone device used for karaoke and the like, and the microphone is cleaned. .
[0085]
As shown in FIG. 8, the microphone device (microphone) of the present embodiment, which is generally designated by reference numeral 60, has a photocatalytic reaction substrate 61, that is, a substrate supporting the photocatalyst 2 formed of a thin film of titanium dioxide, as in the previous embodiments. 1 and a light emitting diode 3. The photocatalytic reaction substrate 61 is formed as an inner frame of the microphone device 60.
[0086]
Specifically, the microphone device 60 according to the present embodiment includes a grip portion 62, a voice converter 63 provided at the tip thereof for converting voice into an electric signal, and a hemisphere provided to cover the voice converter 63. The photocatalyst substrate 61 is an inner frame, and an outer frame 64 made of a metal net or the like covering the outer periphery is provided. Note that the grip unit 62 is provided with a switch 65 of the microphone device.
[0087]
The photocatalytic reaction substrate 61 as an inner frame is formed by using a hemispherical glass plate, which is a transparent material, as the substrate 1, and supporting a photocatalyst 2 formed of a titanium dioxide thin film on the outer surface thereof by coating. Note that the photocatalytic reaction substrate 61 is provided with one or a plurality of openings 61a so that the sound reaches the sound converter 63 sufficiently. In addition, an appropriate number of the light emitting diodes 3 are attached to an appropriate place between the voice converter 63 and the photocatalytic reaction base 61 so as to irradiate the photocatalytic reaction base 61. The light emitting diode 3 can be operated using a timer for a predetermined time (for example, about 10 minutes) from when the switch 65 is turned on.
[0088]
As described above, the microphone device 60 of the present embodiment includes the photocatalytic reaction substrate 61 as an inner frame, that is, the glass material substrate 1 supporting the photocatalyst 2 formed of a thin film of titanium dioxide, and the photocatalytic reaction substrate 61 (photocatalytic reaction substrate 61). 2) is provided so as to be able to irradiate, and a light emitting diode 3 mainly emitting a predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm is provided as a basic element for forming an antibacterial (sterilizing) surface. The operation is the same as that of the previous embodiments, particularly the fifth embodiment. When the light emitting diode 3 is operated, the ultraviolet light contained in the emitted light passes through the substrate 1 of the photocatalytic substrate 61, It hits the photocatalyst 2 on its outer surface and activates it. The activated photocatalytic reaction substrate 61 (photocatalyst 2) has a bactericidal activity (antibacterial activity) due to its oxidizing power, and thus kills attached bacteria and the like. Therefore, according to the microphone device 60 of this embodiment, the inside of the microphone device, which tends to become dirty due to the attachment of bacteria and the like with saliva at the time of utterance, can be always kept clean. Further, since the activated photocatalytic reaction substrate 61 (photocatalyst 2) also has an oxidative decomposition effect of an organic compound, the inside of the microphone device can be deodorized and saliva components can be decomposed to prevent contamination. .
[0089]
In this case, the predetermined visible light included in the light emitted from the light emitting diode 3 is transmitted through the photocatalyst 2 without being absorbed. Therefore, since the microphone device 61 emits light in the color, the colored lighting effect can give a clean impression to the microphone device 61 and can enhance the effect.
[0090]
Further, since the light emitting diode 3 is a small element and does not take up space for its installation, even a microphone device having a conventional structure can be easily arranged without changing its structure. Therefore, the microphone device 61 of the present embodiment can be applied not only to karaoke devices but also to microphone devices of various uses. Further, the present invention can be applied to a microphone device in a telephone, that is, a transmitter. In these cases, the photocatalytic reaction base 61 as the inner frame is formed according to the specific shape of each microphone device.
[0091]
By the way, in this embodiment, the photocatalytic reaction base 61 is formed as an inner frame, but the photocatalyst reaction base 61 as a frame of such a microphone device is also included as an outer frame, including the case of the above-mentioned telephone, that is, In this embodiment, the outer frame 64 may be omitted. And according to this, the above-mentioned sterilization, pollution prevention effect, and lighting effect can be further enhanced.
[0092]
By the way, in order to save space for installing a light emitting diode, a photocatalytic reaction substrate and a light emitting diode, which utilize a photocatalyst to provide an antibacterial (sterilizing) surface, including deodorization and antifouling, are used. The photocatalyst device (antibacterial device) that is provided can be applied not only to the microphone device but also to various other articles and places requiring cleanliness. As such an example, for example, a microphone support device that supports a microphone device such as the karaoke described above can be cited, and the photocatalyst device can be applied to a contact portion of the microphone device in the microphone support device. Further, in the telephone, the photocatalyst device can be applied not only to the above-described transmitting section, but also to a receiving section, and a main body side portion where the transmitting section and the receiving section are placed.
[0093]
In the above-described embodiment, the substrate (photocatalytic reaction substrate) is formed so as not to be deformed. However, the substrate may be formed as a bendable, for example, glass fiber fabric. You can also. Such a substrate can be used as, for example, a fabric for supporting the photocatalyst 2 thereon to form an antimicrobial mat for wiping feet.
[0094]
In addition, all of the above embodiments relate to daily life, and are embodied as particularly small devices. However, the device of the present invention is not limited to these examples. It can also be embodied as a large device that can be used.
[0095]
As described above, the photocatalyst device and its application device according to the present invention carry a photocatalyst composed of a thin film of titanium dioxide, are provided with a substrate having a photocatalytic reaction surface, and are arranged so as to be able to irradiate the photocatalyst. A light emitting diode that mainly emits ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm. Therefore, since a light emitting diode that emits light including predetermined visible light and ultraviolet light is provided, even in a place where illumination light such as sunlight or a fluorescent light does not shine, the substrate is supported by the ultraviolet light contained in the emitted light. The photocatalyst formed of the thin film of titanium dioxide thus activated can be activated to cause a photocatalytic reaction such as decomposition of an organic compound. On the other hand, since the entire device emits light in that color by predetermined visible light included in the light emitted from the light emitting diode, the device can also be formed as a device for lighting, display, decoration, or the like. Further, the light-emitting diode is a very small light-emitting element and has a low operating voltage, so that light can be emitted from a dry battery or the like. Therefore, since the light emitting diode does not require much space for installation, it can be easily applied to every place including a narrow place and the like, and the whole apparatus combined with the base supporting the photocatalyst has a compact structure. Can be formed. Further, according to the light-emitting diode, it is possible to efficiently emit predetermined visible light and ultraviolet light for activating the photocatalyst, and by adjusting the number thereof, the required brightness and photocatalytic reaction can be achieved. Ultraviolet radiation can be emitted according to the required amount. Therefore, a device with low power consumption can be formed.
[0096]
Therefore, the photocatalyst device according to the present invention and its application device can be applied to any place, and the photocatalytic reaction such as purification of air or water by photocatalyst or antibacterial (sterilization) can be effectively used for various specific uses. can do.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, in the water purifying apparatus of claim 1, a photocatalyst formed of a thin film of titanium dioxide is supported, and a substrate having a photocatalytic reaction surface that comes into contact with water, and the photocatalyst is disposed so as to be capable of irradiating the photocatalyst, Since it is provided with a light-emitting diode that mainly emits visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm, even in a place where sunlight or the like does not shine, a thin film of titanium dioxide supported on a substrate by the ultraviolet light emitted by the light-emitting diode. The photocatalyst can be activated to cause a photocatalytic reaction such as decomposition of an organic compound. Further, the light-emitting diode is a very small light-emitting element and has a low operating voltage, so that light can be emitted from a dry battery or the like. Therefore, since the light emitting diode does not require much space for installation, it can be easily applied to any place including a narrow place and the like, and the entire water purifying apparatus combined with the base supporting the photocatalyst, It can be formed in a compact structure. Further, according to the light emitting diode, it is possible to relatively efficiently emit predetermined visible light and ultraviolet light for activating the photocatalyst. Ultraviolet radiation can be emitted according to the amount required for the reaction. Therefore, a water purifying device with low power consumption can be formed. Then, a water purifying device that emits colored light can be formed by the predetermined visible light emitted from the light emitting diode.
[0098]
As described above, in particular, with respect to the water purification device in which the substrate supporting the photocatalyst is formed so as to be capable of contacting with water, the water in the hot water pot, the jug, the coaster, the tap water purifier, the flow water purifier, the ornamental fish tank, etc. It can be used for a purification device or the like.
[0099]
According to the water purifying apparatus of the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, since the base is made of a transparent glass material, the transmission of predetermined visible light and ultraviolet light is improved, and titanium dioxide is produced with high efficiency. A photocatalyst consisting of a thin film can be activated.
[0100]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first or second aspect, the light emitting diode is a pn-junction gallium nitride (GaN) based light mainly emitting blue light and ultraviolet light. It is made of a semiconductor crystal, and can emit light stably in the near blue and near ultraviolet regions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing in principle the main parts of an air purification (deodorization) device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing the entire air purification (deodorization) apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing an air purification (deodorization) device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a water (drinking water) purifying apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a water (aquarium fish tank) purifying apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a tread device (antibacterial device) of a weight scale according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view schematically showing a microphone device (antibacterial device) according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 substrate 2 photocatalyst (titanium dioxide thin film)
3 light emitting diodes 11, 21, 31, 41, 51, 61
Photocatalytic reaction substrate (substrate supporting photocatalyst)

Claims

A substrate carrying a photocatalyst consisting of a thin film of titanium dioxide and having a photocatalytic reaction surface in contact with water,
A water purification device, comprising: a light emitting diode arranged to be capable of irradiating the photocatalyst and mainly emitting predetermined visible light and ultraviolet light having a wavelength of 360 to 400 nm.

The water purifier according to claim 1, wherein the substrate is made of a transparent glass material.

3. The water according to claim 1, wherein the light-emitting diode is formed of a gallium nitride (GaN) -based optical semiconductor crystal that is pn-junction that mainly emits blue light and the ultraviolet light. 4. Purification equipment.