JP2014117631A - 光触媒構造体、浄化ユニットおよび浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光触媒反応を効率良く進行させることが可能な光触媒構造体、浄化ユニットおよび浄化装置を提供する。
【解決手段】浄化ユニット１００は、光を出射する半導体レーザと、半導体レーザから出射された光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板１１〜１４と、を備える。浄化板１１〜１４は、基板と、光触媒層と、を有し、光触媒層は、光触媒材料が島状に形成されることにより構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、所定波長の光が照射されることにより光触媒反応を起こす光触媒構造体、この光触媒構造体を用いて空気中に含まれる浄化対象物質を浄化する浄化ユニットおよび浄化装置に関するものである。

近年、光触媒活性物質を含む光触媒構造体を用いて、大気浄化、脱臭、浄水、抗菌、防汚、水分解を行う光触媒装置の開発が進められている。光触媒構造体は、所定波長の光が照射されることにより膜面で酸化還元反応（光触媒反応）を起こし、膜面に付着した物質を浄化する。この種の光触媒構造体は、一般に、基板上に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等からなる光触媒膜が積層されることにより生成される（特許文献１）。

特許第３８０９３４７号公報

上記光触媒構造体では、光源から出射される光を光触媒膜に照射させて、取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質を光触媒膜で浄化する。このとき、光触媒膜において光触媒反応が効率良く進行することが望まれている。

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、光触媒反応を効率良く進行させることが可能な光触媒構造体、浄化ユニットおよび浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、光触媒構造体に関する。この態様に係る光触媒構造体は、基板と、光触媒層とを備える。前記光触媒層は、光触媒材料が島状に形成されることにより構成されている。

この態様に係る光触媒構造体によれば、光触媒材料が島状に形成されているため、光触媒の表面積が増加する。このため、浄化対象物質と光触媒との接触機会が増加し、光触媒反応が起こり易くなる。また、島状に形成された光触媒材料の間の隙間を光が通過可能となっているため、複数の光触媒構造体が互いに向き合うように配置されるような場合に、一の光触媒構造体を透過した光が他の光触媒構造体に導かれ易くなり、他の光触媒構造体における光触媒反応を促進させることができる。

本発明の第２の態様は、光触媒反応により空気を浄化する浄化ユニットに関する。この態様に係る浄化ユニットは、光を出射する光源と、前記光源から出射された光が照射されることにより前記光触媒反応を起こす光触媒構造体と、を備える。前記光触媒構造体は、基板と、光触媒層と、を有し、前記光触媒層は、光触媒材料が島状に形成されることにより構成されている。

この態様に係る浄化ユニットによれば、上記第１の態様に係る光触媒構造体と同様の効果が奏され得る。

本発明の第３の態様は、浄化装置に関する。この態様に係る浄化装置は、第２の態様に
係る浄化ユニットと、前記光源を駆動する駆動回路と、を備える。前記光源は、可視光の波長帯域のレーザ光を出射し、前記駆動回路は、前記光源を所定の間隔でパルス発光させる。

この態様に係る浄化装置によれば、上記第１の態様に係る光触媒構造体と同様の効果が奏され得る。加えて、この態様に係る浄化装置によれば、光源が所定の間隔でパルス発光されるため、光源が一定強度で浄化板に照射される場合に比べて浄化効率を高めることができる。

本発明によれば、光触媒反応を効率良く進行させることが可能な光触媒構造体、浄化ユニットおよび浄化装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

実施例に係る浄化板の構成を示す図である。 実施例と比較例に係る浄化板の構成と、浄化能力の検証例を示す図である。 実施例に係る浄化板を用いて行った検証例について説明する図である。 実施例に係る浄化板の変更例を示す図である。 実施例に係る浄化板の基板の変更例を示す図である。 実施例に係る浄化ユニットの構成を示す分解斜視図である。 実施例に係る浄化ユニットに用いられる光源部の構成を示す図である。 実施例に係る浄化ユニット内の構成を示す斜視図である。 実施例に係る浄化ユニット内の光の進み方を示す図である。 実施例に係る浄化ユニット内の空気の流れを示す図である。 実施例に係る浄化ユニットをショーケースに組み込んだ場合の構成を示す図である。 実施例に係る浄化装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

以下に示す実施の形態において、浄化板Ｐ１〜Ｐ４、１１〜１４は、本発明の「光触媒構造体」に相当する。半導体レーザ１１１は、本発明の「光源」に相当する。凹レンズ１１２は、本発明の「光学手段」に相当する。緩衝材９１とバネ３１１は、本発明の「変化手段」に相当する。レーザ駆動回路１００ｃ、３５０は、本発明の「駆動回路」に相当する。ただし、本発明と本実施の形態との対応の記載はあくまで一例であって、本発明を本実施の形態に限定するものではない。

＜浄化板＞
まず、光が照射されることにより光触媒反応を起こす浄化板の実施例について説明する。

図１（ａ）は、浄化板Ｐ１の積層構造を模式的に示す図である。浄化板Ｐ１は、基板Ｌ１１と、透過層Ｌ１２と、光触媒層Ｌ１３と、吸着層Ｌ１４を有する。なお、ｚ軸方向は、基板Ｌ１１と、透過層Ｌ１２と、光触媒層Ｌ１３と、吸着層Ｌ１４の積層方向を示している。

基板Ｌ１１は、透光性材料で形成されるものであり、たとえば、ガラス、プラスチック材料等が用いられる。プラスチック材料としては、ポリカーボネート、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエステル等を用いることができ、なかでも透過率、耐熱性の観点からポリカーボネートが好ましく用いられる。たとえば、ポリカーボネートを用いる場合、屈折率は１．６に設定されている。基板Ｌ１１は、光源から発せられる光（たとえば波長４０５ｎｍの青色の光）が８０％以上透過することが好ましい。特に、使用する波長において基板Ｌ１１での光の吸収が少ない方がよく（基板Ｌ１１での光の吸収はロスになる）、基板Ｌ１１には不純物や紫外線吸収剤が添加されていないものがよい。また、ポリオレフィン以外に、ポリ乳酸等の生分解性材料を用いることもできる。生分解性材料を用いると、廃棄時に有害物質が発生せず、焼却等の処理のためにエネルギーを使うこともなく、環境負荷等を小さくすることができる。

透過層Ｌ１２は、後述する光触媒層Ｌ１３の光触媒反応により浸食されない材料から形成される。この意味から、透過層は保護層（プライマー層）と言い換えることができる。透過層Ｌ１２は、非電解質な無機材料から形成し、基板Ｌ１１上に、スパッタ法等によって積層することができる。透過層Ｌ１２の屈折率は、基板Ｌ１１の屈折率と略同じとなるように設定されていることが好ましい。このように、透過層Ｌ１２と基板Ｌ１１の屈折率を略同じとすると、屈折率差による界面での反射が生じ難いという利点がある。たとえば、透過層Ｌ１２をＡｌ_２Ｏ_３で形成すると、屈折率をポリカーボネート製の基板Ｌ１１と略同じ１．６に設定することができる。このほか、透過層Ｌ１２は、ケイ素アルコキシドの加水分解物から形成されていてもよく、この場合、光触媒層Ｌ１３と同様に塗布により透過層Ｌ１２を形成することができる。

ここで、透過層Ｌ１２の層厚およびＲａ（表面粗さ）は、基板Ｌ１１が光触媒層Ｌ１３によって浸食されないように設定されている。また、透過層Ｌ１２の層厚およびＲａは、基板Ｌ１１側から入射する光が光触媒層Ｌ１３に十分に届くように、且つ、光触媒層Ｌ１３側から入射する光が基板Ｌ１１に十分に届くように設定されている。なお、透過層Ｌ１２のＲａの制御は、たとえば、スパッタ時のガス圧を調節することによって行われる。

光触媒層Ｌ１３は、光が照射されることにより光触媒反応を起こし、光触媒層Ｌ１３に付着した物質に対して光触媒作用を及ぼす。光触媒作用を受ける物質として、エチレン、アンモニア、アセトアルデヒド、硫化水素、メチルメルカプタン、ホルムアルデヒド、酢酸、トルエン、菌、油分、などが挙げられる。これら物質は、光触媒作用を受けて二酸化炭素や水等に分解される。

光触媒層Ｌ１３には、光触媒反応を起こす物質（以下、「光触媒」という）が含まれており、本実施例の光触媒は、白金化合物、銅、鉄のいずれか１つまたは複数を、酸化チタンまたは酸化タングステンに担持している材料を含む。

酸化チタンまたは酸化タングステンに担持させる白金化合物の原料としては、塩化白金酸、ジアンミンジニトロ白金（II）硝酸溶液等を用いることができる。また、銅の原料としては塩化銅（II)、硫酸銅（II)、硝酸銅（II)、酢酸銅（II)、水酸化銅（II)等が挙げ
られる。鉄の原料としては、塩化鉄（III)、硫酸鉄（III)、硝酸鉄（III)、酢酸鉄（III)、水酸化鉄（III)等が挙げられる。担持方法としては、それぞれの金属塩の水溶液と酸化チタンまたは酸化タングステン粉末とを混合し、常温または加熱して担持させる方法等を用いることができる。

光触媒としては、なかでも、銅を担持した酸化チタン触媒、銅を担持した酸化タングステン触媒、鉄を担持した酸化チタン触媒、白金化合物を担持した酸化チタン触媒が好まし
く用いられる。

光触媒を水、アルコール等の溶媒に分散し、これに必要に応じてバインダーとしてケイ素アルコキシドおよび／またはその部分加水分解物などの無機樹脂などを混ぜたものが、基板Ｌ１１に形成された透過層Ｌ１２上に塗布されることにより、光触媒層Ｌ１３が形成される。

具体的には、光触媒の粒径は５ｎｍ〜１００ｎｍ程度が好ましい。上記塗布はスプレー法等により行うことが可能である。その後、水等の溶媒を乾燥除去するために、常温〜１２０℃に保持する。この場合の温度は、基板Ｌ１１を変形させない温度（具体的には１２０℃以下）に設定している。

更に詳細な浄化板Ｐ１の作成方法について以下に述べる。

基板Ｌ１１としてポリカーボネート（帝人化成株式会社製「ｐｃ１１５１」、厚さ０．４ｍｍ）を用意した。次に、透過層（保護層）Ｌ１２として、有機珪素化合物（コルコート社製「Ｎ１０３Ｘ」）をエアーの圧力が２ｋｇ／ｃｍ^２程度に加圧された状態で、塗布量が約０．２ｇ／ｍ^２、膜厚約１００ｎｍとなるようにスプレーで塗布した後、８０℃で１０分乾燥した。次いで、透過層Ｌ１２を形成した基板Ｌ１１を予め８０℃に温めておき、これに白金化合物を担持した酸化チタン触媒を含む可視光光触媒分散液（石原産業株式会社製「ＭＰＴ−４２７」）をエアーの圧力が２ｋｇ／ｃｍ^２程度に加圧された状態で、光触媒の塗布量が５ｇ/ｍ^２となるようにスプレーで塗布した。その後、８０℃で１０分
乾燥した。

これにより、光触媒が、透過層Ｌ１２に対して島状に付着されることになる。すなわち、透過層Ｌ１２が露出する部分（光触媒が配されない領域）と、透過層Ｌ１２が光触媒によって覆われる部分（光触媒が配される領域）とがランダムに混在するようになる。

図１（ｂ）は、透過層Ｌ１２に対して光触媒が島状に付着した状態を模式的に示す図である。斜線領域が、光触媒が付着している部分（光触媒層Ｌ１３）を示し、それ以外の領域が、光触媒が付着しておらず透過層Ｌ１２が露出している部分（透過層Ｌ１２）を示している。

本実施例では、個々の光触媒の島の幅（ｘ−ｙ平面方向の幅）が１０μｍ〜５００μｍとなり、大半の光触媒の島の幅は５０μｍ〜２００μｍとなるよう、上記塗布が行われる。また、本実施例では、光触媒の島の高さ（ｚ軸方向の幅）が２μｍ〜１０μｍとなるよう、上記塗布が行われる。このように光触媒が島状に形成されることにより、表面積が増えるため浄化対象物質と光触媒との接触機会が増加し、光触媒反応が起こり易くなる。なお、光触媒の高さを１μｍ未満（たとえば、０．６μｍ〜０．８μｍ）とすると、浄化対象物質を分解する性能が著しく低下するため、光触媒の高さは上記のように２μｍ〜１０μｍに設定される。

なお、光触媒は、３９０ｎｍ未満の紫外光を利用すれば可視光応答型に限らず、紫外光応答型のものも用いることができる。３９０ｎｍ以上の可視光の波長を利用する場合は、光触媒として、白金化合物、銅、鉄のいずれか１つまたは複数を、酸化チタンまたは酸化タングステンに担持している材料を用いることが好ましい。

図１（ａ）に戻り、吸着層Ｌ１４は、光触媒層Ｌ１３の上面にスパッタ法等によって積層される。吸着層Ｌ１４は、透光性のＳｉＯ_２からなり、屈折率は、１．４５である。ＳｉＯ_２は吸湿性があり、空気中の水分子や気相ガスを取り込み易い性質を有する。これに
より、吸着層Ｌ１４の上面にある空気中の物質が、吸着層Ｌ１４に付着し易くなる。また、吸着層Ｌ１４に吸着した物質は、吸着層Ｌ１４上に留まり、光触媒層Ｌ１３による光触媒作用を受け易くなる。なお、吸着層Ｌ１４は、光触媒層Ｌ１３の上面を完全にコートしてしまわないよう、光触媒層Ｌ１３上に積層される。吸着層Ｌ１４の層厚は、吸着層Ｌ１４に付着した物質が光触媒層Ｌ１３と効率的に接し、光を透過し易い厚みに設定されるのが望ましい。本実施例の場合、吸着層Ｌ１４の膜厚は、７ｎｍに設定される。吸着層Ｌ１４の膜厚としては、５ｎｍ〜１０ｎｍが好ましい。

このように構成された浄化板Ｐ１に対して、上面側または下面側から波長４０５ｎｍの青色の光が照射されると、かかる青色の光は光触媒層Ｌ１３に到達する。これにより、吸着層Ｌ１４側から入って光触媒層Ｌ１３に接している物質が光触媒作用を受け得る。

また、光触媒が透過層Ｌ１２に対して島状に形成されるため、浄化板Ｐ１の上面側または下面側から入射した光が、光触媒が配されない領域を介して浄化板Ｐ１を透過し、他方の側から出射される。これにより、浄化板Ｐ１がｚ軸方向に複数配されると、一方側から照射された光を用いて、複数の浄化板Ｐ１において光触媒反応を生じさせることが可能となる。

図１（ｃ）は、２枚の浄化板Ｐ１が配された状態を示す模式図である。２枚の浄化板Ｐ１は、ｚ軸方向に垂直となるよう間隔を設けて配されており、上側から光がｚ軸負方向に照射されている。なお、図１（ｃ）では、島状に付着された光触媒が模式的に示されている。

図１（ｃ）に示すように、上側の浄化板Ｐ１に照射された光の一部は、上側の浄化板Ｐ１の光触媒に吸収され、残りは、上側の浄化板Ｐ１を透過する。また、上側の浄化板Ｐ１を透過した光の一部は、下側の浄化板Ｐ１の光触媒に吸収され、残りは、下側の浄化板Ｐ１を透過する。なお、光触媒に吸収された光の一部も、浄化板Ｐ１を透過する場合もある。これにより、一方側から照射された光を用いて、両方の浄化板Ｐ１において光触媒反応を起こすことができる。

さらに、図１（ｃ）に示すように一方側から光が照射されているときに、上側の浄化板Ｐ１がｘ軸方向に移動されると、図１（ｄ）に示すように、下側の浄化板Ｐ１において光の照射領域が変化する。これにより、図１（ｃ）の状態では下側の浄化板Ｐ１において光が照射されていなかった領域に、光が照射され易くなる。よって、複数の浄化板Ｐ１が配される場合に、適宜、浄化板Ｐ１の位置が相対的に変化するよう浄化板Ｐ１が振動させられると、複数の浄化板Ｐ１が固定された状態で配される場合に比べて、より効果的に光触媒反応を起こすことができる。

このように、浄化板Ｐ１を多段で設置して、光を透過させて、浄化効率を向上させる場合、浄化板Ｐ１の光透過率が低いと下側の浄化板Ｐ１へ光が届きにくくなるため、全体としての浄化能力が低くなってしまう。このため、本実施例では、浄化板Ｐ１の透過率を６０％以上と高く設定し、光が３枚の浄化板Ｐ１を透過しても２０％以上の光が残るようにすることにより、多段にしたときの浄化能力を高くすることができる。

次に、浄化板Ｐ２と、浄化板Ｃ（比較例）とを比較することにより、透過層Ｌ１２上に光触媒が島状に形成される効果を説明する。

図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、浄化板Ｐ２、Ｃの積層構造を模式的に示す図である。浄化板Ｐ２は、上記浄化板Ｐ１から吸着層Ｌ１４が省略された構成となっている。浄化板Ｃは、浄化板Ｐ２の光触媒層Ｌ１３に替えて、光触媒層Ｌ２１が配された構成となって
いる。光触媒層Ｌ２１は、透過層Ｌ１２に光触媒が島状に形成されたものではなく、光触媒が透過層Ｌ１２を全て覆うように形成されたものである。なお、光触媒が透過層Ｌ１２を全て覆うように形成するには、塗布時の基材温度を下げる、あるいは濡れ性を向上させるために光触媒分散液にレベリング剤を添加したものを塗布する等を行えばよい。

図２（ｃ）は、浄化板Ｐ２、Ｃを用いて、浄化対象物質をエチレンとした場合の光触媒反応の進行度合いを示す図である。浄化板Ｐ２、Ｃに照射する光の波長は４０５ｎｍであり、光は連続して発光されているものとする。

丸い点は、実際に浄化板Ｐ２を用いて浄化を行った場合のエチレンの濃度の変化を示す測定結果である。実線は、この測定結果を線形近似したときの近似直線であり、傾きは−０．０１２である。破線は、実際に浄化板Ｃを用いて浄化を行った場合のエチレン濃度の変化の傾向を示す近似直線である。浄化板Ｃを用いた場合、近似直線の傾きは、精々、−０．００７であった。本願発明者による検証によれば、浄化板Ｐ２と同様の構成を有する浄化板にて測定を行った場合には、浄化板Ｃを用いた場合に比べて、優れた浄化能力が確認された。このことから、光触媒が島状に形成されると、光触媒が島状に形成されずに透過層Ｌ１２を覆うように形成される場合に比べて、光触媒反応の進行が促進されることが分かる。

次に、上記浄化板Ｐ２に対して光触媒反応を生じさせる場合に、本願発明者が行った種々の検討について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、３枚の浄化板Ｐ２を、ｚ軸方向に対して垂直となるよう間隔を設けて配し、上側から光をｚ軸負方向に照射する。浄化板Ｐ２に照射する光の波長は４０５ｎｍとする。

ここで、出射パワーが図３（ｂ）に示す状態で光が発光される場合と、出射パワーが図３（ｃ）に示す状態で光が発光される場合とを比較する。図３（ｂ）の場合、出射パワーがＰｗ１の状態で、光が連続して発光されている。図３（ｃ）の場合、出射パワーの平均が図３（ｂ）の場合と同様となるよう、すなわち、出射パワーがＰｗ１の２倍のＰｗ２の状態で、光がデューティ比５０％でパルス発光されている。

図３（ｄ）は、図３（ｂ）、（ｃ）に示す状態で光が発光されるとき、浄化対象物質をエチレンとした場合の光触媒反応の進行度合いを示す図である。

ひし形の点と丸い点は、それぞれ、図３（ｂ）に示す連続発光の場合と、図３（ｃ）に示すパルス発光の場合の、時間によって変化するエチレンの濃度を示している。点線は、連続発光の場合の近似直線であり、傾きは−０．０２６９である。破線は、パルス発光の場合の近似直線であり、傾きは−０．０５０１である。このように、パルス発光の場合の傾きの絶対値（０．０５０１）は、連続発光の場合の傾きの絶対値（０．０２６９）よりも大きいことから、パルス発光で光が照射される場合の方が、連続発光で光が照射される場合に比べて、光触媒反応の進行が促進されることが分かる。

ここで、パルス発光の発光時間を２００ｎｓとした。発光時間を５０ｎｓ〜１０００ｎｓまで変化させた場合には、発光時間を２００ｎｓとした場合と同様の結果が得られたが、５０ｎｓよりも短い発光時間では、浄化促進の効果は得られなかった。このことから、パルス発光の発光時間としては、５０ｎｓ〜１０００ｎｓが好ましい。

続いて、図３（ｂ）に示すように連続発光されるときに、図３（ａ）に示す３枚の浄化板Ｐ２と光源とが固定された場合と、これらが微振動された場合とを比較する。

図３（ｄ）において、三角の点は、浄化板Ｐ２が微振動された場合の、時間によって変化するエチレンの濃度を示している。実線は、浄化板Ｐ２が微振動された場合の近似直線であり、傾きは−０．１１９４である。なお、浄化板Ｐ２が固定された場合、上記のように連続発光の場合を示すひし形の点と点線により、時間によって変化するエチレンの濃度が示される。このように、浄化板Ｐ２が微振動された場合の傾きの絶対値（０．１１９４）は、浄化板Ｐ２が固定された場合の傾きの絶対値（０．０２６９）よりも大きいことから、浄化板Ｐ２と光源が振動される場合の方が、浄化板Ｐ２と光源が固定される場合に比べて、光触媒反応の進行が促進されることが分かる。

次に、上記浄化板Ｐ１の基板Ｌ１１を変更した浄化板Ｐ３について説明する。

図４（ａ）は、浄化板Ｐ３の積層構造を模式的に示す図である。浄化板Ｐ３は、上記浄化板Ｐ１において、基板Ｌ１１に替えて基板Ｌ３１が配された構成となっている。図５（ａ）は、浄化板Ｐ３の基板Ｌ３１の凹凸構造Ｌ３１ａを示す図であり、図５（ｂ）は、凹凸構造Ｌ３１ａの二次電子写真像を示す図である。

基板Ｌ３１の透過層Ｌ１２側の面には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、縦横均等に一定ピッチにて突起が並ぶようにして、凹凸構造Ｌ３１ａが形成されている。凹凸構造Ｌ３１ａのピッチ（突起の幅）は、縦横ともに２５０ｎｍであり、突起の高さは、１７５ｎｍとなっている。なお、図５（ｂ）の写真像は、凹凸構造Ｌ３１ａ上に合金膜をスパッタによって２０ｎｍ形成した後、電子写真撮像のためにＰｔ−Ｐｄを１０Å蒸着した状態で撮像を行ったときのものである。

ここで、図５（ｃ）を参照して基板Ｌ３１の形成手順について説明する。

まず、シリコン原盤上にスピンコートによりレジストを塗布する（工程１）。次に、ＥＢ描画（電子ビームカッティング）にて、上記ピッチの凹凸構造を形成する（工程２）。なお、ＥＢ描画の替わりに、レーザビームカッティングを用いることもできる。この場合、シリコン原盤上には、フォトレジスト層が塗布される。また、カッティングビームとしては、波長４００ｎｍ程度のレーザ光が用いられる。この描画後、現像処理を行い（工程３）、ＲＩＥ加工を行う（工程４）。さらに、酸素プラズマアッシングを行って、残存するレジストを除去する（工程５）。これにより、シリコン原盤上に凹凸構造が形成される（Ｓｉ原基）。

続いて、このＳｉ原基に対し、Ｎｉメッキを行って（工程６）、Ｎｉを堆積させる。そして、堆積したＮｉ層をＳｉ原基から剥離して、スタンパを作製する（工程７）。このスタンパに対し、射出成形を行って（工程８）、基板Ｌ１１を作製する（工程９）。これにより、凹凸構造が転写された基板Ｌ３１が形成される。

図４（ａ）に戻り、上述したように基板Ｌ３１に凹凸構造Ｌ３１ａが形成されると、透過層Ｌ１２の上面および下面は、基板Ｌ３１の凹凸構造Ｌ３１ａを反映して凹凸構造となる。

凹凸構造Ｌ３１ａと、透過層Ｌ１２に形成される凹凸構造は、照射される光の波長よりも短いピッチとなるため、光触媒層Ｌ１３と透過層Ｌ１２との界面、および、空気と透過層Ｌ１２との界面での見かけ上の屈折率は徐々に変化する。これにより、光触媒層Ｌ１３と透過層Ｌ１２との界面において反射が生じ難くなるため、浄化板Ｐ３の基板Ｌ３１側から入射した光が光触媒層Ｌ１３に到達し易くなる。また、空気と透過層Ｌ１２との界面において反射が生じ難くなるため、浄化板Ｐ３の光の透過率が向上し、浄化板Ｐ３を多段で
設置して、光を透過させる場合に、下側の浄化板Ｐ３へ光が届きやすくなり、全体としての浄化能力を高くすることができる。

さらに、上記浄化板Ｐ３の下面に透過層Ｌ１２と、光触媒層Ｌ１３と、吸着層Ｌ１４が積層され、図４（ｂ）に示すように浄化板Ｐ４が構成されても良い。このように浄化板Ｐ４が構成されると、上面側と下面側の両側に存在する浄化対象物質を浄化することができるようになるため、図４（ａ）の浄化板Ｐ３に比べて、さらに浄化能力を高めることができる。

＜浄化板による効果＞
本実施例に係る浄化板によれば、以下の効果が奏され得る。

光触媒反応を起こす物質（光触媒）が島状に形成されることにより、浄化板Ｐ１〜Ｐ４の光触媒層Ｌ１３が形成される。これにより、光触媒の表面積が増えるため、浄化対象物質と光触媒との接触機会が増加し、光触媒反応が起こり易くなる。また、透過層Ｌ１２が露出する部分（光触媒が配されない領域）を介して光が透過し易くなるため、図１（ｃ）に示すように、一方側から照射された光の内、光触媒に吸収されずに透過した光は、再度光触媒に照射させて浄化に寄与させることができ、複数の浄化板において光触媒反応を起こすことができる。さらに、図１（ｄ）に示すように、複数の浄化板の位置が相対的に変化するよう浄化板が振動させられると、光の照射領域が変化するため、より効果的に光触媒反応を起こすことができる。

また、一般に浄化効率の高い光触媒は、３９０ｎｍより短い波長の光によって光触媒反応を起こし、３９０ｎｍ以上の可視光では光触媒反応は起こらない。このため、光触媒反応には、３９０ｎｍより短い波長の光が必要となるが、太陽光にはわずかしか含まれず、３９０ｎｍより短い波長を発生するＬＥＤや半導体レーザは発光効率が低く、コストも高い。また、冷陰極線等の特殊ランプを用いることはできるが、点灯時間が短く、パルス発光では寿命が短くなってしまう。

これに対し、本実施例の光触媒では、波長が３９０ｎｍ以上である可視光によっても光触媒反応が促進されるため、波長が３９０ｎｍ未満の紫外光を出射する光源が必要ではなくなる。これにより、波長が３９０ｎｍ以上である可視光を出射する比較的安価な光源が用いられれば良いため、浄化板Ｐ１〜Ｐ４に光を照射するための装置等のコストが低く抑えられる。

＜浄化ユニット＞
次に、上記浄化板Ｐ４を用いた浄化ユニットの実施例について説明する。

図６は、本実施例の浄化ユニット１００の分解斜視図である。浄化ユニット１００は、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、曲面形状を有する反射板３１、３２と、ベース４０と、２枚の支持板５０と、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０とを備えている。

浄化板１１〜１４は、図４（ｂ）に示す浄化板Ｐ４と同様に構成されている。また、浄化板１１、１３には、２枚の支持板５０と、側面板６１、６２とによって支持される部分に、弾力性を有する緩衝材９１が設置されている。これにより、浄化板１１〜１４が支持板５０と側面板６１、６２によって支持された状態で浄化ユニット１００が振動すると、浄化板１２、１４は浄化ユニット１００と一体的に振動するが、浄化板１１、１３は浄化ユニット１００の振動とずれて振動することになる。

発光ユニット２１、２２は、それぞれ、Ｙ軸方向に３個の光源部２１ａと３個の光源部２２ａを有している。発光ユニット２１、２２は、入力される制御信号に基づいて、それぞれ、光源部２１ａ、２２ａを発光させる。光源部２１ａ、２２ａからは、それぞれ、反射板３１、３２に向けて波長４０５ｎｍの可視光（レーザ光）が出射される。発光ユニット２１に設置された３つの光源部２１ａの向きは同じであり、また、発光ユニット２２に設置された３つの光源部２２ａの向きは同じである。なお、発光ユニット２１、２２にはＹ軸方向に配される光源部２１ａ、２２ａの数は３個とされたが、これに限らず、適宜、Ｙ軸方向に配される数が調整されても良い。

図７（ａ）〜（ｃ）は、光源部２１ａ、２２ａの構成を示す図である。なお、光源部２１ａ、２２ａは同様の構成であるため、以下、光源部２１ａのみについて説明する。

図７（ａ）は、光源部２１ａに含まれる半導体レーザ１１１を示す図である。半導体レーザ１１１は波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する。また、半導体レーザ１１１から出射されるレーザ光の広がり角は、約３０度と小さい。この広がり角は、レーザ素子の接合面に垂直な方向の広がり角であり、接合面に平行な方向におけるレーザ光の広がり角は、さらに小さい。このため、半導体レーザ１１１から出射されるレーザ光を浄化板１１〜１４に照射しようとすると、浄化板１１〜１４上の広い範囲に光を照射させることが難しくなる。そこで、本実施例では、半導体レーザ１１１の出射側に、凹レンズ１１２が配される。

図７（ｂ）は、半導体レーザ１１１の出射側に凹レンズ１１２が配された状態を示す図である。このように凹レンズ１１２が配されることにより、半導体レーザ１１１から出射されるレーザ光の広がり角は約１２０度まで広げることができる。本実施例の光源部２１ａは、半導体レーザ１１１と、半導体レーザ１１１の出射側に配された凹レンズ１１２と、これらを支持するホルダ等を含んでいる。これにより、光源部２１ａから出射されるレーザ光の広がり角は約１２０度となる。なお、本実施例では、レーザ光の広がり角を広げる手段として、凹レンズ１１２を用いたが、凹面鏡等、同様の効果を有する光学手段を用いることができる。

なお、凹レンズ１１２は、図７（ｂ）に示すように、半導体レーザ１１１の封止部材１１１ａに設置されるほか、図７（ｃ）に示すように、半導体レーザ１１１の封止部材１１１ａから間隔を設けて配置されるようにしても良い。また、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、凹レンズ１１２が配されることにより、光源部２１ａから出射されるレーザ光の見かけ上の出射位置は、半導体レーザ１１１の実際の出射位置よりもレーザ光の出射方向にずれた位置となる。

図６に戻り、反射板３１、３２は、曲面形状のミラーである。反射板３１は、光源部２１ａから出射された光を反射する。反射板３２は、光源部２２ａから出射された光を反射する。反射板３１、３２は、光源部２１ａ、２２ａの出射波長の光（本実施例では４０５ｎｍ）を反射する反射膜が形成されている。具体的には、反射膜は、ＡｇおよびＡｇ＋Ａｌの合金類からなっており、反射率は８０％以上である。また、光の利用効率を上げるために、反射率は高いほど良い。

なお、３９０ｎｍより短い紫外光を８０％以上の反射率で反射させるには、Ａｇ等の高価な材料が必要となるが、本実施例では３９０ｎｍ以上の可視光を使うため、Ａｌ等の安価な材料でも高い反射率が得られ、浄化ユニット１００を安価に構成することができる。

支持板５０には、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２を通すための孔５０ａと、浄化ユニット１００内において支持板５０により仕切られる領
域間で、Ｙ軸方向の空気の移動が可能となるよう５つの孔５０ｂが形成されている。側面板６１には、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２のＹ軸正方向の端部をそれぞれ保持するよう窪みが形成されており、側面板６２には、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２のＹ軸負方向の端部をそれぞれ保持するよう窪みが形成されている。蓋８０は、Ｘ−Ｙ平面に平行な上面と、Ｙ−Ｚ平面に平行な前面部８０ａと背面部８０ｂを有している。前面部８０ａのＺ軸方向の長さは、背面部８０ｂに比べて短くなっている。

組み立て時には、浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２が、２枚の支持板５０に形成された孔５０ａに通される。これにより、浄化板１１〜１４は、隙間を開けて平行に並べられる。そして、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２の端部が、それぞれ、側面板６１、６２の窪みに保持されるようにして、側面板６１、６２がベース４０に設置される。そして、上板７０が、２枚の支持板５０と、側面板６１、６２の上端に設置され、蓋８０が、上板７０の上に設置される。こうして、浄化ユニット１００が完成する。

図８は、浄化ユニット１００の構成を示す斜視図である。なお、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０は、便宜上、図示が省略されている。

発光ユニット２１は、浄化板１１、１２によって作られる隙間に位置付けられており、発光ユニット２２は、浄化板１３、１４によって作られる隙間に位置付けられている。

図９は、浄化ユニット１００をＹ軸負方向に見たときの断面図である。

発光ユニット２１は、浄化板１１、１２によって作られる隙間に、光源部２１ａが位置付けられるよう設置されている。反射板３１は、Ｘ−Ｚ平面内において放物線形状となっており、光源部２１ａから出射されるレーザ光の見かけ上の出射位置が、この放物線の焦点位置に一致するように、発光ユニット２１と反射板３１が配置されている。

同様に、発光ユニット２２は、浄化板１３、１４によって作られる隙間に、光源部２２ａが位置付けられるよう設置されている。反射板３２は、Ｘ−Ｚ平面内において放物線形状となっており、光源部２２ａから出射されるレーザ光の見かけ上の出射位置が、この放物線の焦点位置に一致するように、発光ユニット２２と反射板３２が配置されている。

光源部２１ａ、２２ａから出射される光の広がり角は、上述したように１２０度である。発光ユニット２１、２２（光源部２１ａ、２２ａ）は、Ｘ−Ｚ平面内においてＸ軸に対して４５度傾けて配置されている。浄化板１１〜１４は、Ｘ−Ｚ平面内においてＺ軸に対して２０度傾けて配置されている。また、浄化板１１〜１４は、ベース４０に対してＺ軸方向にそれぞれ異なる位置に配置されている。具体的には、浄化板１４の下端はベース４０の上面に接地しており、浄化板１３、１２、１１は、この順にベース４０の上面から離れている。

光源部２１ａから出射された光は、浄化板１１の左側の面に入射する。浄化板１１の左側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、反射板３１によって反射される。反射板３１によって反射された光は、浄化板１１の右側の面に入射する。浄化板１１の右側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、浄化板１２、１３、１４の順に透過する。光源部２２ａから出射された光は、浄化板１４の右側の面に入射する。浄化板１４の右側の面に入射した光は、浄化板１１を透過し、反射板３２によって反射される。反射板３２によって反射された光は、浄化板１４の左側の面に入射する。浄化板１１の左側の面に入射した光は、浄化板１４を透過し、浄化板１３、１２、１１の順に透過する。これにより、光が浄化板を透過する回数は、浄化板が配置された枚数（４枚）よりも多い５回となるため、光
の利用効率が高められる。また、光路長が長くなる分、レンズによる拡がりも大きくなり、照射可能範囲が広くなる。

さらに、この場合、浄化板１１〜１４の隙間を通って空気が送られると共に、この隙間に光源部２１ａ、２２ａが設置されているため、隙間に流入する空気によって光源部２１ａ、２２ａが冷却される。これにより、半導体レーザ１１１の温度上昇が抑制されるため、半導体レーザ１１１から出射されるレーザ光の波長を安定させることができる。また、流入する空気によって光源部２１ａ、２２ａが冷却されることにより、半導体レーザ１１１の長寿命化と出力の安定化が図られる。

また、複数の光源部２１ａ、２２ａが設置されるため、各光源の発光のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを同期させて、浄化板１１〜１４へ全く光照射されない時間が設けられるようにすることが好ましい。

前面部８０ａとベース４０との間には、外部の空気を浄化ユニット１００内に取り込むための通気口１００ａが形成されている。また、背面部８０ｂとベース４０との間には、浄化ユニット１００内の空気を外部に排気するための通気口１００ｂが形成されている。

図１０は、浄化ユニット１００内の空気の流れを示す図である。

浄化ユニット１００内の各部材（浄化板１１〜１４と、発光ユニット２１、２２と、反射板３１、３２）によって、ベース４０と、支持板５０と、側面板６１、６２と、上板７０と、蓋８０によって囲まれる浄化ユニット１００内の空間が仕切られることにより、浄化ユニット１００内に流路が形成されている。通気口１００ａから取り込まれた外部の空気は、かかる流路を通って、通気口１００ｂから排気される。図１０には、浄化ユニット１００内の流路において、浄化ユニット１００の外部から入った空気が、浄化ユニット１００の外部へ出ていく流れが破線の矢印で示されている。

通気口１００ａから浄化ユニット１００内に取り込まれた空気は、浄化板１１〜１４と反射板３１、３２の間を通るように流れる。このとき、取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質は浄化板１１〜１４の吸着層Ｌ１４に付着する。これにより、浄化板１１〜１４の近傍の空気中の浄化対象物質は、吸着層Ｌ１４に留められ、光触媒層Ｌ１３と接することとなる。この状態で、発光ユニット２１、２２の光源部２１ａ、２２ａから出射された光が光触媒層Ｌ１３に照射されると、光触媒反応が起こり、光触媒層Ｌ１３と接している浄化対象物質が分解される。浄化対象物質が分解されて浄化された空気は、通気口１００ｂから排気される。

ここで、浄化ユニット１００は、設置スペースの関係からできるだけ小さい方が望ましい。そこで、浄化板間の間隔をできる限り狭くして設置する。しかしながら、浄化板間の間隔を狭くしすぎると、その間に空気が流れにくくなり、光触媒と浄化対象物質との接触量が減り、浄化効率が悪くなると共に、空気の流れ自体が遅くなり、浄化空気量が少なくなるという不都合が生じる。逆に浄化板間の間隔を広くしすぎると、光触媒に接触せずに通り抜ける浄化対象物質が増えてしまう。そのため、本実施例では、浄化板間の間隔を０．５ｃｍ〜３ｃｍとすることにより、浄化効率を高めることが可能となる。

図１１（ａ）は、浄化ユニット１００がショーケース２００に用いられる例を示す図である。

ショーケース２００は、箱状の筐体を有しており、筐体の前方には開口２１０が形成されている。ショーケース２００の内部には、３つの陳列棚２２０が設置されている。開口
２１０の上部近傍には、冷却された空気を吐出するための吐出口２３１が設けられており、開口２１０の下部近傍には、空気を吸い込むための吸込口２３２が設けられている。吐出口２３１と吸込口２３２は、通路２４１〜２４３によって連通されている。

通路２４１〜２４３は互いに連通しており、通路２４１は、筐体の後方において上下方向に形成されており、通路２４２、２４３は、それぞれ筐体の上方と下方において前後方向に形成されている。通路２４３にはファン２５１が設置されており、通路２４１には、冷却機２５２が設置されている。ファン２５１と冷却機２５２により、吸込口２３２から空気が吸い込まれると共に、冷却された空気が吐出口２３１から陳列棚２２０に吐出される。また、通路２４１には、陳列棚２２０の後方から陳列棚２２０に冷却された空気を吐出するための吐出口２４１ａが設けられている。

上記浄化ユニット１００は、図１１（ａ）に示すように、ショーケース２００の通路２４３に設置される。浄化ユニット１００の内部の構成については、便宜上、図示が省略されている。吸込口２３２から吸い込まれた空気は、通気口１００ａを介して浄化ユニット１００に取り込まれ、浄化ユニット１００内で浄化された後、通気口１００ｂを介して通路２４１へと送られる。なお、ショーケース２００は、ファン２５１や冷却機２５２が動作することにより僅かに振動している。これにより、浄化ユニット１００も併せて微振動し、浄化ユニット１００内の各構成も微振動する。このとき、浄化板１１、１３は、緩衝材９１を介して支持されているため、浄化ユニット１００内の他の構成と相対的にずれた状態で振動する。

図１１（ｂ）は、浄化ユニット１００の構成を示す図である。浄化ユニット１００は、発光ユニット２１、２２内の半導体レーザ１１１を駆動するためのレーザ駆動回路１００ｃを備えている。浄化ユニット１００が、図１１（ａ）に示すようにショーケース２００内に配されるとき、ショーケース２００からレーザ駆動回路１００ｃに電源が供給される。レーザ駆動回路１００ｃは、供給された電源を用いて、図３（ｃ）に示すように半導体レーザ１１１をパルス発光させる。

＜浄化ユニットの効果＞
本実施例に係る浄化ユニットによれば、以下の効果が奏され得る。

浄化ユニット１００が、たとえば、図１１（ａ）に示すように、ショーケース２００の通路２４３に設置されると、吸込口２３２に吸い込まれた空気に含まれる浄化対象物質は、浄化ユニット１００により分解され、浄化された空気が吐出口２３１、２４１ａから吐出される。このように浄化ユニット１００が、ショーケース２００の通路２４３に設置されることで、ショーケース２００の内部の空気を浄化することができる。この他、浄化ユニット１００は、冷蔵庫内の空気循環など、ファンを使って空気を循環させているダクト内に設置されると有益である。

また、半導体レーザ１１１がパルス発光される場合、光触媒への光照射エネルギーの総量が低下しないよう、半導体レーザ１１１の出射パワーは、図３（ｃ）に示すように連続発光時よりも大きくなるよう設定される必要がある。本実施例では、光を出射するための光源として、半導体レーザ１１１が用いられるため、ＬＥＤが用いられる場合に比べて、容易にピーク時の出射パワーを高めることができる。また、半導体レーザの寿命は、通常、発光時間が長くなるにつれて短くなってしまうが、本実施例では、半導体レーザ１１１はパルス発光されるため、半導体レーザ１１１の寿命を長くすることができる。

また、半導体レーザは一般にＬＥＤよりも非常に高いレスポンス性能を有しているため、出射パワーを大きくしたりＯＦＦしたりするといったスイッチング動作を瞬時に行うこ
とができる。よって、半導体レーザ１１１を用いることにより、パルス発光の際にレスポンスよく出射パワーを制御することが可能となる。

また、半導体レーザはＬＥＤに比べて広がり角が小さく、広範囲の面に光を効率良く照射することができない。しかしながら、本実施例では、半導体レーザ１１１の出射側に凹レンズ１１２が配されているため、光源部２１ａ、２２ａから出射されるレーザ光の広がり角を、ＬＥＤと同程度まで大きくすることができる。これにより、ＬＥＤと同様に、広範囲の面に光を効率良く照射することができる。

また、半導体レーザ１１１から出射されるレーザ光を広範囲に照射することが可能になるため、Ｙ軸方向に並べて配置する半導体レーザ１１１（光源部２１ａ、２２ａ）の数を少なくすることができる。これにより、半導体レーザ１１１（光源部２１ａ、２２ａ）にかかるコストを低くすることができる。

また、浄化板１１〜１４は、波長４０５ｎｍの青色の光によって光触媒反応を起こすことができる。ＬＥＤや半導体レーザ等の製造上のコストは、一般に、出射波長が短くなるに従って高くなり、出射波長が可視光帯域に近いほど低くなる。よって、浄化ユニット１００によれば、半導体レーザ１１１の製造コストを低くすることができるため、浄化ユニット１００にかかるコストを低減することができる。

また、透光性のポリカーボネート等は短波長側で吸収が大きくなるため、３９５ｎｍ〜４０５ｎｍと波長が長いほど、光が透過しやすく、ポリカーボネートからなる基板の光による劣化も少なくなる。

また、ショーケース２００は、冷却機２５２が動作することにより僅かに振動する。このとき、浄化板１１、１３は、緩衝材９１を介して支持されているため、浄化ユニット１００内の他の構成と相対的にずれた状態で振動する。これにより、図１（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したように、浄化板１１〜１４において効率的に光触媒反応を起こすことができる。

さらに、本実施例に係る浄化ユニット１００では、図９に示すように、４枚の浄化板１１〜１４が用いられ、さらに各浄化板１１〜１４に対して効率良くレーザ光が照射される。よって、浄化効率の高い浄化ユニット１００を実現することができる。

＜浄化装置＞
次に、上記浄化ユニット１００を用いた浄化装置の実施例について説明する。

図１２は、浄化装置３００の構成を示す図である。浄化装置３００は、浄化ユニット１００と、送風経路３１０と、ファン３２１、３２２と、フィルタ３３１、３３２と、ガス濃度センサ３４０と、レーザ駆動回路３５０と、ファン駆動回路３６１、３６２と、制御回路３７０と、を備える。なお、本実施例の浄化ユニット１００は、図１１（ｂ）に示すレーザ駆動回路１００ｃが省略されている。

送風経路３１０は、中空の筒体からなっており、その中を空気がＸ軸正方向に流通できるよう構成されている。送風経路３１０の入口と出口には、それぞれ吸気口３１０ａと排気口３１０ｂが形成されている。また、送風経路３１０の中心付近には、浄化ユニット１００が配置されるための浄化領域３１０ｃが形成されている。

浄化ユニット１００は、浄化領域３１０ｃの内部の壁面に対して、弾力性を有するバネ３１１を介して設置されている。浄化ユニット１００の通気口１００ａは、吸気口３１０
ａ側に向けられており、通気口１００ｂは、排気口３１０ｂ側に向けられている。なお、図１２において、浄化ユニット１００の内部に、発光ユニット２１、２２が概念的に示されており、浄化ユニット１００の他の構成については、図示が省略されている。

ファン３２１、３２２は、吸気口３１０ａから排気口３１０ｂに向けて、空気を流通させる。これにより、吸気口３１０ａ付近にある空気は、ファン３２１によって吸気口３１０ａから吸い込まれ、浄化領域３１０ｃを通り、ファン３２２によって排気口３１０ｂから送出される。

フィルタ３３１は、吸気口３１０ａから吸い込まれた空気に含まれる大きな埃を取り除き、フィルタ３３２は、フィルタ３３１側から送出される空気に含まれる小さい埃を取り除く。ガス濃度センサ３４０は、ファン３２１から浄化領域３１０ｃに向けて送出される空気に含まれる臭い成分を検出する。ガス濃度センサ３４０の検出信号は、制御回路３７０に出力される。

レーザ駆動回路３５０は、制御回路３７０からの制御に応じて、発光ユニット２１、２２に配された光源部２１ａ、２２ａ内の半導体レーザ１１１を駆動する。ファン駆動回路３６１、３６２は、制御回路３７０からの制御に応じて、それぞれ、ファン３２１、３２２を駆動する。制御回路３７０は、ガス濃度センサ３４０の出力信号に基づき、レーザ駆動回路３５０と、ファン駆動回路３６１、３６２を制御する。制御回路３７０は、たとえば、ガス濃度センサ３４０の検出信号が所定値を超えると、光源部２１ａ、２２ａ内の半導体レーザ１１１の出射パワーが大きくなるようレーザ駆動回路３５０を制御する。

なお、浄化ユニット１００内に、図１１（ｂ）に示すようにレーザ駆動回路１００ｃが設けられ、レーザ駆動回路３５０が省略されるようにしても良い。この場合、制御回路３７０により浄化ユニット１００内のレーザ駆動回路１００ｃが駆動される。

＜浄化装置の効果＞
本実施例に係る浄化装置によれば、以下の効果が奏され得る。

吸気口３１０ａから取り込まれた空気は、フィルタ３３１、３３２で埃を取り除かれた後、浄化ユニット１００内に取り込まれる。浄化ユニット１００内に取り込まれた空気に含まれる浄化対象物質は、浄化板１１〜１４により分解される。浄化ユニット１００内で浄化された空気は、排気口３１０ｂから送出される。こうして、浄化装置３００の近傍の空気中に含まれる空気が浄化される。

また、浄化ユニット１００は、バネ３１１を介して浄化領域３１０ｃに設置されているため、ファン３２１、３２２が動作することにより生じた振動が、増幅されて浄化ユニット１００に伝えられる。これにより、浄化ユニット１００内において、緩衝材９１を介して設置されている浄化板１１、１３が、他の浄化板１２、１４と光源部２１ａ、２２ａに対して相対的に振動することになる。これにより、図１（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したように、浄化板１１〜１４において効率的に光触媒反応を起こすことができる。

以上、本発明の実施例の形態について説明したが、本発明の実施の形態はこれらに限定されるものではない。

たとえば、上記浄化ユニット１００と上記浄化装置３００では、図４（ｂ）に示す浄化板Ｐ４が用いられたが、これに限らず、図１（ａ）に示す浄化板Ｐ１と、図２（ａ）に示す浄化板Ｐ２と、図４（ａ）に示す浄化板Ｐ３が用いられても良い。

また、上記実施例では、基板Ｌ１１、Ｌ３１が光触媒層Ｌ１３により劣化しないよう、透過層Ｌ１２を設けたが、光触媒を含んだ塗布液を塗布する際に塗布液の成分によって基板Ｌ１１、Ｌ３１と光触媒層Ｌ１３との間に保護膜が形成される場合や、石英等の劣化されにくい基板Ｌ１１を用いる場合には、透過層Ｌ１２を設けなくてもよい。

また、上記実施例では、光触媒層Ｌ１３の上に吸着層Ｌ１４を形成したが、島状の光触媒が十分な吸着性能を有する場合には、吸着層Ｌ１４を形成しなくてもよい。この場合、吸着層Ｌ１４の製造工程を省略でき、製造コストを低下させることができる。

また、上記実施例では、４つの浄化板１１〜１４のうち、浄化板１１、１３に緩衝材９１を適用することにより、浄化板１１〜１４をレーザ光が透過する方向を横切る方向に、浄化板１１、１３をレーザ光に対してずらすようにしたが、浄化板をレーザ光に対してずらすための手段は、これに限定されるものではない。たとえば、緩衝材９１が適用される浄化板が、浄化板１１、１３から変更されても良く、あるいは、反射板３１、３２や発光ユニット２１、２２に生じる振動が浄化板１１〜１４に生じる振動と異なるように調整されても良い。

また、上記浄化装置３００の実施例では、浄化ユニット１００は、浄化領域３１０ｃの内部の壁面に対して、バネ３１１を介して設置された。しかしながら、これに限らず、浄化ユニット１００の外部の壁面（ベース４０、側面板６１、６２、蓋８０）に、あらかじめバネやバネ性を有する緩衝材が設置されるよう、浄化ユニット１００が構成されても良い。

また、上記実施例において、反射板３１、３２の曲面形状は、Ｘ−Ｚ平面内において放物線によって表されたが、これに限らず、楕円など、他の曲線によって表されるようにしても良い。また、反射板３１、３２の曲面形状は、Ｘ−Ｚ平面内において、それぞれ、複数の曲線によって表されるようにしても良い。この場合も、反射板３１、３２によって反射された光の浄化板１１〜１４に対する入射角は、浄化板１１〜１４によって反射される光の割合（損失割合）が低く抑えられる範囲内に設定される。

また、上記実施例では、４枚の浄化板１１〜１４が用いられたが、浄化板の数はこれに制限されるものではなく、４枚以外の複数であっても良い。５枚以上の浄化板が用いられる場合には、端から２番目と３番目の浄化板の間等、全ての浄化板に対する光の照射効率が最も高くなる位置に発光ユニット２１、２２を配置すれば良い。また、浄化板間の間隔や発光ユニット２１、２２の出射パワーによっても、全ての浄化板に対する光の照射効率が最も高くなる位置は変わり得る。よって、浄化板の枚数や、浄化板間の間隔、発光ユニット２１、２２の出射パワーに応じて、どの浄化板間の隙間に発光ユニット２１、２２を配置するかを適宜設定すれば良い。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

なお、上記実施の形態からは、特許請求の範囲に記載の発明の他、以下の発明が抽出され得る。

光触媒反応により空気を浄化する浄化ユニットにおいて、可視光の波長帯域のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された光が照射されることにより前記光触媒反応を起こす光触媒構造体と、前記レーザ光源を駆動するレーザ駆動回路と、を備え、前記レーザ駆動回路は、前記レーザ光源を所定の間隔でパルス発光させる、浄化ユニット。

上記浄化ユニットにおいて、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光の広がり角を広げる光学手段を備える、浄化ユニット。

ここで、光学手段として、複数枚のレンズを組み合わせたレンズユニットを用い、レーザ光の広がり角を広げてもよい。また、拡散板を挿入して、光の照射範囲を広くしてもよいが、拡散板では吸収または光が散乱する成分が多くなるため、その減少分を考慮して光源の出射パワーを増加させる必要がある。つまり、光触媒に到達する光量が著しく減少してしまう光学手段は望ましくなく、光透過性が高く、光の照射方向を制御可能な光学手段を利用することが好ましい。

これらの発明によれば、可視光の波長帯域のレーザ光を出射する安価なレーザ光源が用いられるため、浄化ユニットのコストを抑制することができる。また、レーザ光源が用いられるため、容易かつ円滑にレーザ光源をパルス発光させることができる。さらに、パルス発光されたレーザ光を光触媒構造体に照射することにより、上記のように、浄化ユニットの浄化能力を高めることができる。また、レーザ光源から出射されたレーザ光の広がり角がレンズにより広げられるため、レーザ光を光触媒構造体全体に照射することができる。

また、今後、さらに長波長でも効率よく光触媒反応の得られる光触媒が開発されれば、本実施例の４０５ｎｍの半導体レーザよりも長波長で、より安価な光源を用いることができる。

Ｐ１〜Ｐ４、１１〜１４ … 浄化板（光触媒構造体）
Ｌ１１、Ｌ３１ … 基板
Ｌ１３ … 光触媒層
９１ … 緩衝材（変化手段）
１００ … 浄化ユニット
１００ｃ … レーザ駆動回路（駆動回路）
１１１ … 半導体レーザ（光源）
１１２ … 凹レンズ（光学手段）
３００ … 浄化装置
３１１ … バネ（変化手段）
３５０ … レーザ駆動回路（駆動回路）

Claims (6)

1. 基板と、
   光触媒層と、を備え、
   前記光触媒層は、光触媒材料が島状に形成されることにより構成されている、光触媒構造体。
2. 前記光触媒材料は、白金化合物、銅、鉄のいずれか１つまたは複数を、酸化チタンまたは酸化タングステンに担持している材料を含む、請求項１に記載の光触媒構造体。
3. 光触媒反応により空気を浄化する浄化ユニットにおいて、
   光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光が照射されることにより前記光触媒反応を起こす光触媒構造体と、を備え、
   前記光触媒構造体は、基板と、光触媒層と、を有し、
   前記光触媒層は、光触媒材料が島状に形成されることにより構成されている、浄化ユニット。
4. 前記光触媒構造体は、複数設けられ、
   前記複数の光触媒構造体は、前記光の照射方向に並ぶように配置され、
   前記光の照射方向を横切る方向に前記浄化板の位置を変化させる変化手段を備える、請求項３に記載の浄化ユニット。
5. 前記光源は、可視光の波長帯域のレーザ光を出射し、
   前記光源から出射された前記レーザ光の広がり角を広げる光学手段を備える、請求項３または４に記載の浄化ユニット。
6. 請求項３ないし５の何れか一項に記載の浄化ユニットと、
   前記光源を駆動する駆動回路と、を備え、
   前記光源は、可視光の波長帯域のレーザ光を出射し、
   前記駆動回路は、前記光源を所定の間隔でパルス発光させる、浄化装置。