JP2009183802A - 光触媒装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光触媒作用を効率よく得られる光触媒装置を提供する。
【解決手段】内部を伝搬する光を側面から漏光させる光ファイバケーブル２と、光ファイバケーブル２の側面に形成される光触媒層３と、を少なくとも備え、光ファイバケーブル２は、破線４１が示す所定の大きさの範囲内で、光ファイバケーブル２の長手方向の向かう先を、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に間隙が設けられるように変化させた形状に固定されてなる光触媒装置１０を構成させる。光ファイバケーブル２は、内部を伝搬する光を側面から漏光させるための処理が施された側面を有する。光ファイバケーブル２は、内部を伝搬する光を側面から漏光させるための突出部を有する。光ファイバケーブル２は、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に間隙を設けるための突出部を有する。光ファイバケーブル２の内部を伝搬する光は、レーザ光である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒装置に関する。

近年、光触媒作用を用いて、居住空間や作業空間に浮遊する悪臭成分、ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、細菌等の有機物を分解除去する光触媒装置が提案されている。このような光触媒装置は、例えば、酸化チタン等の光触媒を担持するプレート状の光触媒担持体と、プレート状の光触媒担持体に向けて紫外光を出射するＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）ランプ等の光源と、プレート状の光触媒担持体に空気流を送る送風機と、を備えて構成される。プレート状の光触媒担持体に対して、光源から光を照射させるとともに、送風機によって空気流を送る。これによって、空気流中の有機物は、プレート状の光触媒担持体に担持された光触媒の表面に接触し、酸化分解されて空気中から除去される。

また、光触媒作用を効率よく得るために、例えば単位体積当たりの光触媒の比表面積を増加させるという観点に基づいた各種光触媒装置が提案されている。例えば、半永久的に使用することのできる光触媒装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

当該光触媒装置では、例えば光触媒担持体を多孔質状とし、その外面と孔内に光触媒を担持させることによって、光触媒担持体の単位体積当たりの光触媒担持量を増加させる。そして、多孔質状の光触媒担持体に対して、光源から光を照射させるとともに、送風機によって空気流を送り、多孔質状の光触媒担持体の孔内に空気流を通過させる。これによって、空気流と接触する光触媒の比表面積を増加させることができ、空気流中の有機物と光触媒の表面との接触機会を増加させることとなるため、有機物除去の効率化が図られる。
特開２００１−２４６２２８号公報（第１−２頁、第１−３１図）

しかしながら、光触媒の比表面積を増加させるだけでは、光触媒作用の効率化を十分に図ることはできない。光触媒の表面に光触媒作用を起こさせるためには、光触媒の表面が光照射によって活性化されている必要があるためである。上記従来の光触媒装置にあっては、光源からの照射光が、多孔質状の光触媒担持体の深層部には殆ど到達せず、光触媒の比表面積を増加させる一方で、光触媒への光照射効率が損なわれることが懸念される。よって、光触媒を十分に活性化させることができず、光触媒作用を十分に得ることができない虞があった。

また、多孔質状の光触媒担持体の全体に亘ってＵＶランプ等の光源からの光を照射させるには、光源と多孔質状の光触媒担持体との間隔を広げる等の手段によって光の照射面積を広げる必要がある。しかし、このことは、装置の大型化を招く弊害があり、更には、光触媒への光の照射効率を低下させて光触媒作用を効率よく得られない虞があった。

さらに、光源の表面が汚れで覆われる等、光源と多孔質状の光触媒担持体との間に存在する空間や介在物によって、光触媒への照射光が遮られてしまう場合も、光触媒への光の照射効率が低下するため光触媒作用を効率よく得られない虞があった。

以上から、上記従来の光触媒装置においては、有機物を分解除去するために十分な光触媒作用が得られない虞があった。

前述した課題を解決する主たる発明は、光触媒装置であって、内部を伝搬する光を側面から漏光させる光ファイバケーブルと、前記光ファイバケーブルの側面に形成される光触媒層と、を少なくとも備え、前記光ファイバケーブルは、所定の大きさの範囲内で、前記光ファイバケーブルの長手方向の向かう先を、前記光ファイバケーブルの相対する前記側面の間に間隙が設けられるように変化させた形状に固定されてなること、を特徴とする。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、光触媒作用を効率よく得られる光触媒装置を提供することができる。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

［実施例１］
＜＜光触媒装置の構成＞＞
本発明に係る光触媒装置の一実施形態の構成について、図１、図２、図３、図４を参照しつつ説明する。
図１は、光ファイバケーブル２が例えばランダムに折り曲げられた後に、樹脂溶剤内に含まれる結着性成分により固定されて形成された光触媒装置１０を示した説明図である。
光触媒装置１０は、気体中または液体中の不要な有機物を光触媒作用によって分解除去する光触媒フィルタ機能を備えており、空気清浄機、排ガス処理装置、浄水器、排水処理装置等といった流体の浄化を目的とする装置の部材として用いられる。

図１に示すように、光触媒装置１０は、光ファイバケーブル２と、光ファイバケーブル２の側面に形成されている光触媒層３と、を有している。また、光触媒装置１０の光ファイバケーブル２の光入射端２ｐ側には光導入部４を介して光源１が備えられる。

尚、図４に示すように、光触媒装置１０を構成する装置主体部１０ａは、光ファイバケーブル２の長手方向の向かう先（例えば図４中の細い矢印の方向）を、破線４１が示す所定の大きさの範囲内で、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に間隙が設けられるように変化させた形状に固定されている。さらに、光ファイバケーブル２の側面の全体、即ち、光ファイバケーブル２の周面には光触媒層３が形成されており、前述のような形状に固定された光ファイバケーブル２が光触媒担持体とされることで構成される。

ここで、破線４１とは、光触媒装置１０を使用する環境に応じて、任意に設定される光触媒装置１０の大きさを示すものである。本実施形態における光触媒装置１０を構成する装置主体部１０ａの形状は、略直方体とされている。尚、図１に示される破線４１は、光触媒装置１０を構成する装置主体部１０ａの形状が略直方体であることをわかり易くするために、説明の便宜上記したものであって、光触媒装置１０を構成するものではない。

また、光ファイバケーブル２の長手方向の向かう先を変化させた形状とは、長手方向の向かう先を、破線４１が示す範囲内の３次元方向に、様々な曲率を有するように折り曲げていき、破線４１が示す範囲内での光ファイバケーブル２の密度を増加させた形状である。

また、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に設けられる間隙とは、光ファイバケーブル２の長手方向の向かう先を変化させる際に、破線４１の示す範囲内に満たされた光ファイバケーブル２の相対する側面同士を多くの部分で密着させないことで、当該側面の間に形成される間隙である。

上記の間隙によって、光ファイバケーブル２の側面の全体、即ち、光ファイバケーブル２の周面に形成されている光触媒層３の表面同士も多くの部分で密着せず、表面が遮蔽されないため、破線４１が示す範囲内の光触媒層３の表面積を増加させることができる。また、上記の間隙によって、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に流体を通過させることができるため、流体中の有機物と光触媒層３の表面との接触機会が増加し、光触媒作用を高めることができる。さらに、上記の間隙を流体中の不要な粒子を捕捉させることが可能となる程度の大きさとした場合、光触媒装置１０の装置主体部１０ａを通過させる流体中の不要な有機物を除去する機能と、当該流体中の不要な粒子を捕捉する機能と、のうち、少なくとも一方の機能または両機能を有する光触媒装置１０を実現することが可能となる。
以下では、光触媒装置１０の各構成について詳細に説明する。

＝＝＝光ファイバケーブル＝＝＝
光ファイバケーブル２は、内部（コア）を伝搬する光を周面から漏光させるための処理（以下、周面漏光処理と呼ぶ。）が施された周面を有している。
周面漏光処理（側面漏光処理）によって、光ファイバケーブル２は、光導入部４を介して、光入射端２ｐから取り入れられた光源１の発光を、光ファイバケーブル２の周面から漏光しつつその長手方向に伝搬するものである。
尚、光ファイバケーブル２はクラッドを備えていても、クラッドを備えずに周囲空気にクラッドの役割を担わせてもよい。また、光ファイバケーブル２のコアの屈折率より低い屈折率を有する光触媒層３をクラッドとして用いても良い。

ここで、本実施形態における光ファイバケーブル２の周面には、周面漏光処理として、多数の略突起状をした突出部が設けられている。光ファイバケーブル２の周面に多数の略突起状をした突出部が設けられることによって、光ファイバケーブル２の周面漏光を得ることが可能となる他に、光ファイバケーブル２の周面の面積を増加させるため、当該周面又は、周面の一部分に形成される光触媒層３の表面積も増加され、光触媒作用の高効率化が可能となる。

さらに、光ファイバケーブル２の周面に多数の略突起状をした突出部が設けられていることで、光ファイバケーブル２を束ねるだけでも、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に間隙を設けることができ、間隙の形成が容易となる。

以下では、図２を参照して、光ファイバケーブル素材２ｉに周面漏光処理を施して光ファイバケーブル２を製造する工程について説明する。尚、図２の中で、（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）は、光ファイバケーブル２の一側面方向から見た断面図であり、（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）は、光ファイバケーブル２の一端面方向から見た断面図である。

また、光ファイバケーブル素材２ｉとは、便宜上、例えば光ファイバケーブル２が周面漏光処理される前の部材を意味する。また、光ファイバケーブル素材２iiとは、便宜上、例えば光ファイバケーブル素材２ｉに周面漏光処理が行われている過程の部材を意味する。光ファイバケーブル２を形成するための光ファイバケーブル素材２ｉとして、例えば、ポリメタクリレート製のプラスチック光ファイバケーブル等が採用される。

先ず、図２（ａ１）、（ａ２）に示されるように、光ファイバケーブル２（図２（ｃ１）、（ｃ２））の周面２ｃに微細な略突起形状の漏光部を形成させるための一対（複数）の転写用金型２３、２４（図２（ａ１）、（ａ２））が、光ファイバケーブル素材２ｉの周面２ａを挟むように、それぞれの転写表面２５を向かい合わせて配置される。

尚、転写用金型２３、２４は、高精度な微細加工が可能な電鋳技術によって作成されたものである。例えば、不図示の厚膜のフォトレジストにレーザ光線で突起形状を直接描画して電鋳母型を得て、当該電鋳母型の突起形状面に金属層を形成した後に、電鋳母型から金属層が剥がされることで、電鋳母型の突起形状を再現した転写表面２５を有する転写用金型２３、２４が得られる。

次に、転写用金型２３、２４の転写表面２５を除く何れかの面に接するように配置された一対（複数）の加熱ヒータ２１、２２の伝熱によって、転写用金型２３、２４は、光ファイバケーブル素材２ｉの熱変形温度以上に加熱される。

次に、転写用金型２３、２４の転写表面２５をそれぞれ、光ファイバケーブル素材２ｉへ接触させる方向に移動させる。すると、図２（ｂ１）、（ｂ２）に示されるように、光ファイバケーブル素材２iiの周面２ｂには転写用金型２３、２４の転写表面２５が押し当てられ、転写用金型２３、２４からの伝熱により光ファイバケーブル素材２iiの周面２ｂが例えば軟化または溶融する。この結果、転写用金型２３、２４の転写表面２５の微細な略突起・窪み状凹凸部２６に対応して、光ファイバケーブル素材２iiの周面２ｂが熱変形され、転写用金型２３、２４の転写表面２５と光ファイバケーブル素材２iiの周面２ｂとが例えば略密着した状態となる。

そして、加熱ヒータ２１、２２による転写用金型２３、２４の加熱を停止させると、光ファイバケーブル素材２iiの周面２ｂは、例えば放熱されて冷却されることにより固化する。この結果、周面漏光処理は完了し、図２（ｃ１）、（ｃ２）に示されるように、転写用金型２３、２４（図２（ａ１）、（ａ２））の転写表面２５の微細な略突起・窪み状凹凸部２６が光ファイバケーブル素材２ｉの周面２ａに転写されて、微細な略突起状をした突出部２ｄを周面２ｃ（図２（ｃ１）、（ｃ２））に備える光ファイバケーブル２が製造される。このように光触媒装置１０を構成する光ファイバケーブル２の製造方法が行われることにより、光ファイバケーブル２の周面２ｃに多数の微細な突出部２ｄたとえば突起部２ｄが形成される。

図３は、周面漏光処理を施した光ファイバケーブル２のコア２ｍを伝搬する光を、光ファイバケーブル２の周面２ｃから漏光させることが可能となる原理を説明するための断面図である。尚、図３には、光ファイバケーブル２の突起形状を、光ファイバケーブル２の一側面方向から見た場合の部分断面図が示されている。

ここでは、便宜上、光ファイバケーブル２として、例えば所定の屈折率を有するコア２ｍの周面２ｃに、コア２ｍの屈折率より小さい屈折率を有する例えば略薄層状のクラッド２ｎが設けられている光ファイバケーブル２について説明する。光ファイバケーブル２のコア２ｍに導入される光のうち、光線３１に示されるように、コア２ｍとクラッド２ｎの境界面に対する光の入射角が、臨界角θより大きいときに、光は例えば全反射されるように屈折される。例えば光がこの全反射を繰り返すことによって、光ファイバケーブル２の長手方向（図３に示される二点破線の矢印の方向）に光が伝搬されていく。

しかし、周面漏光処理による略突起状をした突出部分２ｄでは、光線３２、３３に示されるように、コア２ｍとクラッド２ｎの境界面に対する光の入射角が、臨界角θに満たないため、光はクラッド２ｎへ放射（散乱）される。よって、光ファイバケーブル２は、端面から入射される光を、光ファイバケーブル２の周面２ｃから漏光させつつ、光ファイバケーブル２の長手方向に伝搬させることが可能となる。

図４は、光触媒装置１０が構成される途中の工程の概要を説明するための斜視図である。略線状の光ファイバケーブル２から略直方体状の光ファイバケーブル２の固まりが形成されてゆき、光触媒装置１０を構成する装置主体部１０ａが略形成される工程について説明する。

破線４１が示す略直方体状の大きさの範囲内に、周面漏光処理が行われた光ファイバケーブル２を導入させてゆく。破線４１が示す略直方体状の大きさの範囲内に、周面漏光処理が行われた光ファイバケーブル２の先端部２ｑを進めてゆき、周面漏光処理済みの光ファイバケーブル２を略直方体状の固まりに形成させてゆく。

周面漏光処理が行われた光ファイバケーブル２を破線４１が示す略直方体状の大きさの範囲内に導入させてゆくときに、光ファイバケーブル２の先端部２ｑを、破線４１が示す略直方体状の大きさの範囲内で、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に間隙が設けられるように任意の向きに方向変換させつつ進めてゆき、光ファイバケーブル２を破線４１が示す略直方体状の大きさに略対応した略直方体状の固まりに形成させる。

周面漏光処理が完了された光ファイバケーブル２の長手方向の向かう先を、破線４１が示す略直方体状の範囲内における３次元方向に、様々な曲率を有するように折り曲げてゆき、そのときに、破線４１の示す範囲内に満たされた光ファイバケーブル２の相対する側面同士を多くの部分で密着させずに、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に適度な間隙を保たせつつ、破線４１が示す略直方体状の範囲内で光ファイバケーブル２の密度を増加させてゆき、光ファイバケーブル２の固まりを構成させる。

＝＝＝光触媒層＝＝＝
光触媒層３は、光触媒によって光ファイバケーブル２の周面２ｃを覆うように形成され、光ファイバケーブル２の周面２ｃからの漏光によって光触媒作用を発揮するものである。

光触媒は、可視光領域（例えば波長３８０ｎｍ以上波長７８０ｎｍ未満、基準波長４００ｎｍを超え７７０ｎｍ以下）の光を吸収して活性化する可視光応答型光触媒物質によって構成される。尚、可視光応答型光触媒物質は、紫外光領域（波長１９０ｎｍ〜波長３８０ｎｍ）に応答する紫外光応答型光触媒物質である酸化チタンに不純物を添加（ドーピング）する等して、そのバンドギャップを小さく、即ち、最大吸収波長を大きくすることで得られる。詳述すると、可視光応答型光触媒物質は、例えば、アナターゼ型、ルチル型、又はそれらの混晶である酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の結晶において、結晶中の酸素原子の一部を窒素原子（Ｎ）で置換したもの、結晶中の格子間に窒素原子をドーピングしたもの、結晶の多結晶集合体の粒界に窒素原子を配したもの、のうち、少なくとも１種類以上のもので構成され得る。

尚、光ファイバケーブル２が樹脂製の場合、光触媒層３を形成する前に無機の耐蝕性透明材料によって光ファイバケーブル２の周面２ｃを被覆（プライマー処理）しておくことが望ましい。このような処理を行うことが望ましいのは、光ファイバケーブル２が、光触媒層３の光触媒作用によって酸化分解され、損傷してしまうことを防ぐためである。光ファイバケーブル２のプライマー処理は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）ゾルのエチルアルコール溶液に光ファイバケーブル２を挿入し、ゆっくりと引き上げてから乾燥させ、次いで加熱処理する手段等によって実現される。

＝＝＝光源＝＝＝
光源１は、光触媒層３の活性化に必要な光を発光するものである。例えば、ＵＶランプやレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＤと称する）および／またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等が採用される。尚、本実施形態では、ＵＶランプに比べて長寿命であるうえ、作動電圧が小さく、エネルギーと光の変換効率が非常に高いＬＤおよび／またはＬＥＤを光源１として採用する。これによって、光触媒装置１０の省エネ化や小型化を実現することができる。

尚、光触媒層３が、前述の可視光応答型光触媒物質である光触媒を含んで構成されているため、例えば波長３８０ｎｍ〜波長８３０ｎｍの帯域のいずれかの領域波長のレーザ光や、基準波長４００ｎｍを超え７７０ｎｍ以下の帯域のいずれかの領域波長のレーザ光を発光するＬＤおよび／またはＬＥＤを光源１として採用することができる。

詳述すると、光触媒装置１０のコスト面、製品化面において有利とするために、次世代光ディスク規格で採用される青紫色のレーザ光（ＬＡＳＥＲ：ｌｉｇｈｔ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｙ ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）（例えば波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下、基準波長４０５ｎｍ）、「ＤＶＤ」（登録商標）規格で用いられる赤色のレーザ光（波長６３０ｎｍ〜波長６８５ｎｍ）、「ＣＤ」（「Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ」（登録商標）の略称）規格で用いられる赤外のレーザ光（波長７６５ｎｍ〜波長８３０ｎｍ）等を発光するＬＤおよび／またはＬＥＤ等を光源１として採用することが好ましい。

ＬＤから出射されるレーザ光は、高出力、狭スペクトルで、例えば光ファイバケーブル２等を用いた長い中継を行うものに適していることから、光源１から出射され、光導入部４を経由し、光ファイバケーブル２の長手方向に略沿って光ファイバケーブル２の内部を伝搬させつつ光ファイバケーブル２の周面から漏光させる光として、レーザ光が採用されることが好適である。

また、光触媒装置１０の使用者に対する安全性を確保させると共に、光触媒装置１０の触媒・活性効率を向上させるために、例えば高いエネルギーの可視レーザ光が用いられるとよい。高いエネルギーの可視レーザ光として、例えば波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下、基準波長３９８ｎｍもしくは３９９ｎｍ近傍の青紫色をしたレーザ光が用いられることが好適である。

＝＝＝光導入部＝＝＝
光導入部４は、光源１の発光を、光ファイバケーブル２の光入射端２ｐへ導入するものである。光導入部４は、例えば、光源１の発光をコリメート光にするためのコリメートレンズと、コリメート光とされた光源１の発光を光ファイバケーブル２の光入射端２ｐに集光するための集光レンズと、を有する。これによって、光源１の発光を効率よく、光ファイバケーブル２の光入射端面２ｐに導入することが可能となる。

＜＜光触媒装置の製造工程＞＞
＝＝＝光触媒装置の製造工程＝＝＝
図５は、光触媒装置１０の製造工程の一例を示した説明図である。尚、以下では、図５に示す製造工程を実行するシステムのことを製造システム５００と呼ぶ。
以下、製造システム５００の全体的な構成について説明する。

製造システム５００は、略平板形状をした網目状の４つの側面部５０１ｃと、各側面部５０１ｃに略直交する略平板形状をした網目状の１つの底面部５０１ｂと、底面部５０１ｂの略反対側に開けられた１つの略矩形開口部５０１ａと、を有し、略破線４１が示す大きさの容積を持つ略矩形箱状の成形型５０１と、成形型５０１を搬送する搬送部５１０と、少なくとも結着性成分と光触媒５３１ａとを含有する樹脂溶剤５３１ｂからなる混合液５３１を収容する略円筒深皿状のタンク５３０と、光ファイバケーブル２の所定長さを成形型５０１へ供給する光ファイバケーブル供給部５４０と、を備えている。

タンク５３０の内部５３０ａには攪拌装置５３２が設けられている。結着性成分を含む樹脂溶剤５３１ｂに光触媒５３１ａを混入させて構成させた混合液５３１を攪拌することにより、結着性成分入り樹脂溶剤５３１ｂを主成分とする混合液５３１に含有された光触媒５３１ａがタンク５３０の底部５３０ｃに沈殿することを防止するため、及び、タンク５２０内の樹脂溶剤５３１ｂを主成分とする混合液５３１に乱流を起こすために、攪拌装置５３２がタンク５３０に装備されている。尚、混合液５３１を構成する結着性成分入りの樹脂溶剤５３１ｂとしては、攪拌装置５３２の攪拌による乱流を生じやすくするために、溶融粘度が低く溶融流動性が良い物質が好ましい。

搬送部５１０は、タンク５３０の上側を横断するように設けられ、成形型５０１をタンク５３０の内部５３０ａ又は外部５３０ｂに案内するガイドレール５１３と、ガイドレール５１３の長手方向に一定間隔を置いて、ガイドレール５１３に吊り下げられるように設けられ、成形型５０１を把持する複数の把持部材５１１と、を有する。尚、把持部材５１１の一方の端部５１１ａは、ガイドレール５１３に移動可能に取り付けられ、把持部材５１１の他方の端部５１１ｂは、成形型５０１を着脱自在に把持する。さらに、成形型５０１を把持する部位の上部には、光ファイバケーブル２を成形型５０１に案内するために、光ファイバケーブル２を挟む２つのローラによって構成されるガイドローラ５１２が備えられる。

光ファイバケーブル供給部５４０は、光ファイバケーブル２を送り出す送り出しローラ５４１と、送り出しローラ５４１とガイドローラ５１２との間に設けられ、成形型５０１に光ファイバケーブル２が所定長さ分供給されると光ファイバケーブル２を切断する切断部５４２と、を有している。尚、光ファイバケーブル２の所定長さとは、光ファイバケーブル２の相対する側面の間に、例えば、直径０．０１μｍ〜数十μｍ程度の微小な間隙が形成される程度に成形型５０１内を満たすことが可能な長さとする。

結着性混合液５３１に浸漬される成形型５０１から光触媒装置１０を構成する装置主体部１０ａを取り外しやすくするために、例えば成形型５０１に非粘着性で良離型性を示す物質が塗装されている。また、結着性混合液５３１が入れられるタンク５３０およびタンク５３０に装備され結着性混合液５３１内で回転駆動させられる攪拌装置５３２にも、例えば非粘着性で良離型性を示す物質が塗装されている。また、例えば、搬送部５１０、光ファイバケーブル供給部５４０等の製造システム５００を構成する群からなるもののうち、少なくとも一つにも、非粘着性で良離型性を示す物質が塗装されていることが好ましい。

以下、製造システム５００による製造工程の全体的な流れを説明する。
まず、開口部５０１ａが上面側となるように把持部５１１に把持された成形型５０１は、搬送部５１０によって搬送される間に、タンク５３０内に満たされた結着性成分および光触媒５３１ａを含有する樹脂溶剤５３１ｂ内に浸漬される。すると、網目状の成形型５０１内では、攪拌装置５３２の攪拌により、樹脂溶剤５３１ｂを主成分とする混合液５３１の流れが生じる。

次に、成形型５０１の開口部５０１ａには、光ファイバケーブル供給部５４０の送り出しローラ５４１から送り出された光ファイバケーブル２が、ガイドローラ５１２を介して、光ファイバケーブル２の一端面側から供給される。

次に、成形型５０１内に供給され、樹脂溶剤５３１ｂを主成分とする光触媒５３１ａ入り混合液５３１に浸漬された光ファイバケーブル２は、成形型５０１内に生じている樹脂溶剤５３１ｂを主成分とした混合液５３１の流れに応じて、その長手方向の向かう先が成形型５０１内の３次元方向に、様々な曲率を有するように、折り曲げられていく。また、光ファイバケーブル２を有する装置主体部１０ａは、成形型５０１内に生じている流体のランダムな流れ等に応じて成形される。成形型５０１内に生じている流体のランダムな流れ等により、光ファイバケーブル２は、成形型５０１内全体に略平均的に満たされていく。

次に、成形型５０１内に所定長さの光ファイバケーブル２が供給されると、光ファイバケーブル供給部５４０の切断部５４２が、送り出しローラ５４１から供給される光ファイバケーブル２を切断する。この際、光ファイバケーブル２の切断面側の一端は、ガイドローラ５１２によって保持されており、光ファイバケーブル２の光入射端２ｐとなる。

次に、光ファイバケーブル２で満たされた成形型５０１は、搬送部５１０によって、タンク５３０に満たされている結着性成分および光触媒５３１ａ入り樹脂溶剤５３１ｂ内を搬送された後に、タンク５３０に入れられている結着性成分および光触媒５３１ａ入り樹脂溶剤５３１ｂ内から引き上げられ、例えば、乾燥、熱処理される。

次に、結着性成分が含有された樹脂溶剤５３１ｂを主成分とする光触媒５３１ａ入り混合液５３１が熱処理されることで、光ファイバケーブル２の周面に光触媒５３１ａによる光触媒層３が形成されると同時に、成形型５０１内で形成された光ファイバケーブル２の形状が結着性成分により固定される。

次に、成形型５０１から当該固定された光ファイバケーブル２いわゆる光ファイバケーブル２の固まりを取り出すことで、破線４１が示す略直方体形状に装置主体部１０ａが略形成され、周面に光触媒層３が形成された光ファイバケーブル２を備える光触媒装置１０が得られる。

尚、樹脂溶剤５３１ｂとしては、複雑に折り曲げられた光ファイバケーブル２を所定の装置主体部１０ａの形状として固まらせるために、例えば結着性に優れる物質（例えば結着性樹脂）を含有した樹脂溶剤５３１ｂが用いられることが好ましい。結着性に優れる物質を含有した樹脂溶剤５３１ｂを主成分とする光触媒５３１ａ入り混合液５３１が用いられていても、成形型５０１から光触媒装置１０を構成する装置主体部１０ａを取り外しやすくするために、例えば非粘着性で良離型性を示す物質が成形型５０１に塗装されているので、成形型５０１に入れられたままの光触媒装置１０を構成する光ファイバケーブル２の固まりが成形型５０１と共に結着性混合液５３１内に浸漬され、そののちに、成形型５０１に入れられたままの光触媒装置１０を構成する光ファイバケーブル２の固まりが成形型５０１と共に熱処理工程にかけられても、熱処理工程が行われたのちに、光触媒装置１０の装置主体部１０ａは、成形型５０１から容易に取り出される。

成形型５０１に対する光触媒装置１０の装置主体部１０ａの離型性をより向上させるために、例えば、離型性成分と、結着性成分と、光触媒５３１ａと、樹脂溶剤５３１ｂと、を備える混合液５３１が用いられてもよい。

以上のように製造された光触媒装置１０は、周面漏光処理が施された光ファイバケーブル２の周面に光触媒層３が形成された構成を有しており、光源１の発光が光ファイバケーブル２の周面を介して光触媒層３に照射される。よって、光触媒装置１０のように破線４１が示す範囲内で、光触媒担持体である光ファイバケーブル２の密度を増加させて、光触媒層３の密度を増加させた構造であっても、光触媒層３全体に略均一に光を照射させることが可能となり、光触媒作用がより効率的に得られる。

また、光触媒装置１０では、光ファイバケーブル２の長手方向において、周面漏光強度が強い光ファイバケーブル２の光入射端２ｐ側と、周面漏光強度が弱いその他端側とが、破線４１が示す範囲内で略偏りなく配置されるように形成される。これによって、光触媒装置１０は、光ファイバケーブル２の長手方向間に生じる周面漏光強度の差が打ち消されるように形成されるため、光ファイバケーブル２の周面漏光強度を光触媒装置１０の全体では略均一に得ることができる。これに伴い、光触媒層３の光触媒作用も光触媒装置１０の全体で略均一に得られるため、光触媒装置１０の装置主体部１０ａを通過する流体に対して、効率よく光触媒作用を発揮させることが可能となる。

また、光触媒装置１０では、光源１の発光が光導入部４から、直接光ファイバケーブル２の光入射端２ｐに入射され、伝搬されるため、光源１と光触媒装置１０との間に存在する空間や介在物によって光触媒層３への光の照射が遮られることがない。よって、例えば、光源１や光触媒装置１０の表面の汚れ等により、光触媒層３に対する光照射効率が損なわれることがなく、光触媒作用がより効率的に得られる。さらに、光の透過率が低い流体中、例えば、真っ黒な廃液中であっても光触媒層３に効率よく光を照射して、光触媒作用を発揮させることが可能となる。

また、光触媒装置１０は、例えば光ファイバケーブル２を引き回すだけで、光の照射も確保できるため、小型化が可能となる。

また、光触媒装置１０は、前記光ファイバケーブルの長手方向の向かう先を変化させて装置主体部１０ａを形成させることによって、流体中の不要な有機物を除去する機能と、流体中の不要な粒子を捕捉する機能とのうち、少なくとも一方の機能または両方の機能を発揮することが可能となる。

＜＜光触媒装置が装備された流体清浄装置の一実施形態＞＞
ここで、光触媒装置１０を空気清浄機７００に適用した一実施形態について、図６を用いて説明する。尚、図６は、空気清浄機７００を概略的に示した断面図である。

空気清浄機７００は、空気清浄機７００の本体ケース７１０内に吸い込んだ空気を浄化して、本体ケース７１０外に排出するものである。また、空気清浄機７００は、本体ケース７１０の内部７１０ａに、光源１と、光導入部４と、光触媒装置１０と、吸排気ファン７２０と、を備えて構成される。

本体ケース７１０は、一面を開口する後側ケース７１１と、後側ケース７１１の開口面部７１１ａ側に着脱自在に装着される前側カバー７１２と、を備えて構成される。尚、以降、前側カバー７１２側を正面とし、後側ケース７１１側を背面とする。尚、この明細書における「前」、「後」、「正面」、「背面」、「上」、「下」等の定義は、光触媒装置１０および光触媒装置１０を備える空気清浄機７００等を説明するための便宜上の定義とされている。

前側カバー７１２には、多数のスリット状の吸気口７１３が形成されており、これらの吸気口７１３から本体ケース７１０内に空気が取り込まれる。
後側ケース７１１の上面部７１１ｂには、格子状の排気口７１４が形成されており、この排気口７１４から本体ケース７１０の外に浄化した空気を排出する。
光触媒装置１０は、本体ケース７１０内の前側カバー７１２の背面側に設けられる。尚、光触媒装置１０の光ファイバケーブル２の光入射端２ｐは、光導入部４に着脱自在に装着されている。
吸排気ファン７２０は、本体ケース７１０内の光触媒装置１０の背面側に設けられ、本体ケース７１０外の空気を、前側カバー７１２の吸気口７１３から吸気して、光触媒装置１０へ導く。

これらの構成において、空気清浄機７００の動作を開始させると、光源１が発光を開始するとともに、吸排気ファン７２０が回転を開始する。吸排気ファン７２０の回転によって、吸気口７１３から本体ケース７１０内に空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は、光触媒装置１０の略直方体状をした装置主体部１０ａを通過させられる。この際、空気中に含まれる悪臭、有害ガス、細菌等の有機物は、光触媒装置１０に塗布された光触媒層３の光触媒作用によって分解除去される。また、空気中に含まれる花粉や塵埃等の細かい粒子は、光触媒装置１０に形成される間隙に捕捉される。異臭を放つ空気や異物を含む空気等が光触媒装置１０の装置主体部１０ａを通過させられることで空気が浄化され、浄化された空気は、後側ケース７１１の排気口７１４から排気される。

以上より、光触媒作用によって効率よく例えば異臭等を生じる有機物を除去する機能と、塵埃等の粒子を補足する機能と、のうち、少なくとも一方の機能または両機能を発揮できる空気清浄機７００が実現される。また、本実施形態における空気清浄機７００は、前側カバー７１２が後側ケース７１１の開口面部７１１ａ側と着脱自在に取り付けられ、且つ、光触媒装置１０の光ファイバケーブル２の光入射端２ｐが光導入部４と着脱自在に取り付けられて構成されている。よって、前側カバー７１２を取り外すことで現れる後側ケース７１１の開口面部７１１ａから、光触媒装置１０のみを取り出すことが可能となる。この結果、光触媒装置１０が捕捉した粒子等により、光触媒装置１０の装置主体部１０ａが汚れてしまった場合であっても、光触媒装置１０の装置主体部１０ａを例えば洗浄した後に、再度、光触媒装置１０の装置主体部１０ａを空気清浄機７００の本体ケース７１０の内部７１０ａに装着して用いることを可能とするため、経済的な空気清浄機７００が実現される。

＜＜＜他の実施形態＞＞＞
上記の実施形態では、光ファイバケーブル２の側面全体である周面を覆うように光触媒層３が形成されている。しかし、光ファイバケーブル２の側面の一部分を覆うように光触媒層３が形成されてもよい。また、光触媒層３は、例えば単層とされてもよく、また、複数の層を有する例えば積層とされてもよい。

また、上記の実施形態では、光ファイバケーブル２の周面漏光強度を強めるため、光ファイバケーブル２の側面全体である周面に周面漏光処理が施されている。しかし、光ファイバケーブル２の側面の一部分に漏光処理が施されてもよい。これによって、漏光処理を簡素化することが可能となる。

また、上記の実施形態では、光ファイバケーブル２の周面から光を漏光させる手段として、例えば図２に示されるように、上下一対の加熱ヒータ２１、２２が装備された転写用金型２３、２４を用いて、光ファイバケーブル素材２ｉの周面２ａに例えば多数の略四角錐状をした略ピラミッド状突起部２ｄを設けるようにしたが、これ以外の手段によって、光ファイバケーブル素材２ｉの周面漏光を得てもよい。

例えば図２に示す光ファイバケーブル２の製造方法に代えて、光ファイバケーブル素材２ｉの周面２ａにローレット加工（不図示）等が行われて、光ファイバケーブル２の周面２ｃに複数の突起部２ｄを形成させる光ファイバケーブル２の製造方法が採用されてもよい。

また、例えば図３に示す形状の突起部２ｄを備えた凹凸構造に代えて、他の凹凸構造が光ファイバケーブルの周面に設けられてもよい（不図示）。例えばエンボス構造をした凹凸構造部が光ファイバケーブルの周面に設けられてもよい（不図示）。

また、例えば、光ファイバケーブル素材２ｉのコア内を伝搬する光を散乱させるために、半透明若しくは不透明の材料、又は気泡等を、当該コア内に設ける手段や、光ファイバケーブル素材２ｉのコア内を伝搬する光を拡散させるために、当該コアよりも屈折率の高い光触媒層をクラッドとして設ける手段や、光ファイバケーブル素材２ｉのコア内を伝搬する光に光錯乱を起こさせるために、当該コアの表面に特定形状の傷を形成する手段等を採用することができる。

また、上記の実施形態では、光ファイバケーブル２の一端（光入射端２ｐ）に、光源１の発光を入射させる構成としたが、光ファイバケーブル２の両端から光源１の発光を入射させる構成としてもよい。このような構成は、例えば、製造システム５００によって光触媒装置（不図示）を製造する際、予め、所定長さとした光ファイバケーブル２の両端をガイドローラ５１２で保持したまま、光ファイバケーブル２の側面から成形型５０１内の樹脂溶剤５３１ｂを主成分とする混合液５３１へ浸漬する。これによって形成される光触媒装置１０の光ファイバケーブル２の２つの端面を、光源１の発光を入射させるための光入射端とすればよい。このような構成とした光触媒装置では、光ファイバケーブル２の周面漏光強度が増加し、光触媒層３への光照射効率を高めることができるため、光触媒作用を効率よく得ることが可能となる。

また、上記の実施形態では、流体と接触する光触媒装置１０内の表面積を大きく取るために、成形型５０１を略矩形箱状の略直方体とし、光触媒装置１０を構成する装置主体部１０ａの形状を略直方体としたが、光触媒装置１０は、成形型の形状等に応じて、自由な形状に形成可能である。例えば、図７、図８、図９に示される種々の光触媒装置１１、１２、１３に対応した形状の成形型１１０（図７）、１３０（図９）等を採用することができる。

［実施例２］
図７（ａ）は、光触媒装置１１を略中空円筒形状に形成するための成形型１１０を示した説明図である。

図７（ｂ）は、図５に示す製造システム５００において、成形型５０１を用いる代わりに、図７（ａ）に示す成形型１１０を用いて、前述と同様の製造方法によって形成された略中空円筒状の光触媒装置１１を示した説明図である。尚、図７（ｂ）に示される破線４２は、光触媒装置１１を構成する装置主体部１１ａの形状が略中空円筒状であることをわかり易くするために、説明の便宜上記したものであって、光触媒装置１１を構成するものではない。また、図７（ｂ）に示される光触媒装置１１の構成のうち、図１に示される構成と同一のものに対しては、同一の符号を付しその詳細な説明を省略した。

略中空円筒状に形成された光触媒装置１１の装置主体部１１ａの中空部分１１ｂから流体を導入させた場合、光触媒装置１１の装置主体部１１ａの内部１１ｃから流体を送ることが可能となる。よって、より確実に流体を光触媒層３と接触させて、流体を浄化処理することが可能となる。このような光触媒装置１１は、例えば、不図示の掃除機等の内部に備えられるエアフィルタとして好適に用いられる。

［実施例３］
図８は、光ファイバケーブル２が規則的に折り返された後に、前述のように樹脂溶剤５３１ｂ内に含まれる結着性成分により固定されて形成された光触媒装置１２を示した説明図である。尚、図８に示される光触媒装置１２の構成のうち、図１に示される構成と同一のものに対しては、同一の符号を付しその詳細な説明を省略した。

光触媒装置１２の装置主体部１２ａについて具体的に説明すると、先ず、光ファイバケーブル２が、その相対する側面の間に間隙を有するように、矢印方向Ａ及び矢印方向Ｂのそれぞれに所定の折り返し長さで、規則的に繰り返し折り返されて略シート状に形成される。そして、同様に所定数形成された略シート状の光ファイバケーブル２が、矢印方向Ｃの厚みを増加させるように例えば隙間をもたせて重ね合わせられることで、光触媒装置１２を構成する装置主体部１２ａが形成されている。

ここで、所定の折り返し長さ及び所定数とは、光ファイバケーブル２の光入射端２ｐからの距離と周面漏光強度との関係に応じて設定されるものである。例えば、前述のように光触媒装置１２の装置主体部１２ａが形成されることによって、光ファイバケーブル２の周面漏光強度が強い箇所と弱い箇所とが組み合わせられ、光触媒装置１２を構成する装置主体部１２ａ全体の周面漏光強度が平均的となるように設定される。また、所定数は、略シート状の光ファイバケーブル２を重ね合わせることによって、光触媒装置１２を構成する装置主体部１２ａの矢印方向Ｃの厚さが所望の厚さとなるように設定されてもよい。尚、重ね合わせられた略シート状光ファイバケーブル２のそれぞれの光入射端２ｐは束ねられ、当該光入射端２ｐのそれぞれに光源１の発光を導入するための光導入部４Ｘに接続される。尚、光導入部４Ｘは、束ねられた光入射端２ｐの形状に応じて、光源１から発せられた光の形状を変形させることによって、光源１の発光を当該光入射端２ｐのそれぞれに導入するものである。光導入部４Ｘは、例えば、シリンドリカルレンズ、トロイダルレンズ等の異形レンズ等を備えて構成される。

以上より、光触媒装置１２内には光触媒作用が発揮されない部分が略生じず、光触媒装置１２の装置主体部１２ａ内を通過する流体に対して、効率よく光触媒作用を発揮させることが可能となる。

［実施例４］
図９（ａ）は、光触媒装置１３を略コイル状に形成するための、所定の径を有する略円筒状の成形型１３０を示した説明図である。

図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した成形型１３０に、光ファイバケーブル２が規則的に巻回された後に、前述のように樹脂溶剤５３１ｂ内に含まれる結着性成分により固定されて形成され、成形型１３０から取り外された略コイル状の光触媒装置１３を示した説明図である。尚、図９（ｂ）に示される光触媒装置１３の構成のうち、図１に示される構成と同一のものに対しては、同一の符号を付しその詳細な説明を省略した。

光触媒装置１３の装置主体部１３ａは、具体的には、光ファイバケーブル２が、その相対する側面の間に間隙を有するように、成形型１３０の周りを所定の径、及び回数で規則的に巻回されて形成されている。所定の径及び回数とは、光ファイバケーブル２の光入射端２ｐからの距離と周面漏光強度との関係に応じて設定されるものである。例えば、成形型１３０の周りを、光ファイバケーブル２が、所定の径、及び回数で、矢印方向Ｄに略コイル状に巻回された後に、残りの光ファイバケーブルは折り返され、成形型１３０の周りを、所定の径、及び回数で、矢印方向Ｅに略コイル状に巻回される。このとき、光ファイバケーブル２の周面漏光強度が強い箇所と弱い箇所とが組み合わせられ、光触媒装置１３の装置主体部１３ａ全体の周面漏光強度が平均的となるように設定される。よって光媒装置１３の装置主体部１３ａ内には、光触媒作用が発揮されない部分が略生じず、光触媒装置１３の装置主体部１３ａ内を通過する流体に対して、効率よく光触媒作用を発揮させることが可能となる。

＜＜＜その他の実施形態＞＞＞
以上、光触媒装置の各構造例ならびに各製造方法例を示したが、光触媒装置の各構造ならびに各製造方法は、これらに限られるものではない。

例えば図９（ｂ）に示す略コイル状装置主体部１３ａに加え、図９（ｂ）に示す略コイル状装置主体部１３ａの直径と異なる複数の他の略コイル状装置主体部（不図示）を構成させ、各々の直径が異なる複数の略コイル状装置主体部の中心軸（不図示）を略一致させ、各々の直径が異なる複数の略コイル状装置主体部どうし間に隙間をもたせて、例えば長さの略同じ各筒状体どうしが非接触状態で重ね合わせられるように組み立てられた光触媒装置（不図示）を構成させてもよい。この場合の光触媒装置に備えられる光源および光導入部（何れも不図示）は、例えば図８に示す光触媒装置１２に備えられた光源１および光導入部４Ｘと略同じものが用いられる。例えば、光源１（図８）から出射されるレーザ光は、光導入部４Ｘにより複数の光束に振り分けられて、複数の光ファイバケーブル２内を透過しつつ非接触状態で重ね合わせられた複数の略コイル状装置主体部（図９（ｂ））から発散されてゆく。

また、例えば、ハニカム状にした成形型を用いて、ハニカム状の光触媒装置としても良い（何れも不図示）。また、光触媒装置は、前述のように形成された形状の装置主体部１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ等のうち、少なくとも１種類又は任意の複数種類を互いに組み合わせた形状の装置主体部１０ａ／１１ａ／１２ａ／１３ａ等を備えて構成されていてもよい。

以上、本実施の形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。

本発明に係る光触媒装置の第一の実施形態を示す説明図である。 光触媒装置を構成する光ファイバケーブルの漏光処理工程を示す断面図である。 光ファイバケーブルの漏光原理を示す断面図である。 光触媒装置の概要を説明するための斜視図である。 光触媒装置の製造工程の一例を示す説明図である。 光触媒装置を適用した空気清浄機の一実施形態を示す説明図である。 本発明に係る光触媒装置の第二の実施形態を示す説明図である。 本発明に係る光触媒装置の第三の実施形態を示す説明図である。 本発明に係る光触媒装置の第四の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

２ 光ファイバケーブル
２ｃ 周面
２ｄ 突起部
２ｍ コア
２ｑ 先端部
３ 光触媒層
１０、１１、１２、１３ 光触媒装置
３１、３２、３３ 光線

Claims (7)

1. 内部を伝搬する光を側面から漏光させる光ファイバケーブルと、
   前記光ファイバケーブルの側面に形成される光触媒層と、を少なくとも備え、
   前記光ファイバケーブルは、所定の大きさの範囲内で、前記光ファイバケーブルの長手方向の向かう先を、前記光ファイバケーブルの相対する前記側面の間に間隙が設けられるように変化させた形状に固定されてなること、
   を特徴とする光触媒装置。
2. 前記光ファイバケーブルは、前記光ファイバケーブルの全体の漏光強度が略均一となるように、所定長さ毎に折り曲げられた形状に固定されてなること、
   を特徴とする請求項１に記載の光触媒装置。
3. 前記光ファイバケーブルは、前記光ファイバケーブルの全体の漏光強度が略均一となるように、所定の径で巻回された形状に固定されてなること、
   を特徴とする請求項１に記載の光触媒装置。
4. 前記光ファイバケーブルは、前記内部を伝搬する前記光を前記側面から漏光させるための処理が施された前記側面を有すること、
   を特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光触媒装置。
5. 前記光ファイバケーブルは、前記内部を伝搬する前記光を前記側面から漏光させるための突出部を有すること、
   を特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光触媒装置。
6. 前記光ファイバケーブルは、前記光ファイバケーブルの相対する前記側面の間に前記間隙を設けるための突出部を有すること、
   を特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光触媒装置。
7. 前記光ファイバケーブルの前記内部を伝搬する前記光は、レーザ光であること、
   を特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光触媒装置。