JP2021020161A - 光触媒ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光触媒に効率よく紫外線を照射して流体清浄化作用を向上でき、光触媒フィルタと光照射部とからなる光触媒ユニットとして薄型、小型化が可能で、流路構造の設計自由度も高い光触媒ユニットを提供する。【解決手段】光照射部５が、光触媒フィルタ３の山部および谷部が延びている方向の端部３６に沿って設けられる棒状の導光棒５０と、導光棒５０の端面である光入射面５００に対向して配置される光源５１とを有し、導光棒５０はその外周壁の光触媒フィルタ３に対面する領域Ｒ１と軸に対して反対側の領域Ｒ２に、軸方向に沿って並設された複数のレンズカットからなるレンズカット面６０を有し、光源５１から出て光入射面から導光棒５０内に入射した光が導光棒内を導光されつつ、複数のレンズカットで反射され、領域Ｒ１を発光部として該発光部６１から光触媒フィルタ３の山部および谷部が延びている内方に向けてに向けて出射する。【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒により空気等の流体を清浄化する光触媒ユニットに関する。

家電、住設、ビル、医療設備、車載、鉄道、航空、宇宙分野において、除菌消臭機能が求められている。また、インバウンドの増加に見られる様に国際観光化により国内で一旦撲滅された麻疹、風疹、水痘など空気感染や飛沫感染をおこすウイルス疾患などが増加の傾向にあり問題が顕在化して来ている。公共交通、公共施設分野で用いられる光触媒空気清浄機（除菌脱臭機）は、小型化、薄型化、省電力化が求められている。

従来の光触媒による空気清浄化構造は、厚み方向に貫通する多数の空気通過孔を有する板状基材（フィルタ基材）の表裏面の一方の面に、酸化チタンなどの光触媒を担持させて光触媒フィルタを構成し、当該光触媒フィルタの光触媒担持面に対面する位置に紫外線ランプを複数本間隔をあけて配置した光触媒ユニットを設け、該ユニットに対し、表裏一方の側からフィルタ厚み方向に空気を供給して、フィルタの空気通過孔、光触媒層及び複数本の紫外線ランプの間の隙間に空気を流通させる構造である。そして、光触媒層を通過する過程で、紫外線で励起した光触媒により空気中の有害物を分解・除去する（例えば、特許文献１、２参照。）。

このような従来の光触媒ユニットを用いた空気清浄化構造は、光触媒フィルタと紫外線ランプをフィルタ厚み方向に互いに対面させて配置していることからユニットの厚みが大きくなり、薄型コンパクト化に限界がある。また、紫外線ランプの間を空気が流通する構造であるため、空気の抵抗になる紫外線ランプの本数を増やすにも限界があり、光触媒フィルタへの紫外線の照射量、照射効率の向上にも一定の限界がある。例えば、板状基材の空気通過孔の内面奥側まで光触媒を担持させたとしても、当該奥まで効率よく紫外線を照射させることが難しい。

これに対し、表裏面に光触媒が担持される複数の板状部を、隣接する板状部の表裏面が隙間をあけて対向するように配置し、前記隙間を空気の流通路とする光触媒フィルタを構成し、前記光触媒フィルタの各板状部の端面のうち、前記隙間への空気の入口側の端面及び前記隙間からの空気の出口側の端面の少なくとも一方の側の端面に対向する位置であって、該端面から所定距離離れた位置に、前記隙間に向けて紫外線を照射する紫外線照射部を配置し、該紫外線照射部と各板状部の端面との間に、該端面に略平行な側方より空気を取り込み、前記板状部の間の隙間よりなる前記流通路に供給する空気供給路、又は前記流通路から出た空気を、前記端面に略平行な側方に排出する空気排出路を形成してなる空気清浄化構造が提案されている（特許文献３参照）。

このような空気清浄化構造では、光触媒フィルタの各板状部の端面のうち空気の入口側又は出口側の端面から所定距離離れた位置に紫外線照射部を配置し、該紫外線照射部と各板状部の端面との間に、該端面に略平行な側方より空気を取り込む空気供給路、又は空気を前記端面に略平行な側方に排出する空気排出路を形成しており、紫外線ランプの隙間を通じて空気を供給又は排出するものではないので、紫外線照射部の設計の自由度が著しく向上し、各板状部の光触媒により効率よく紫外線を照射して光触媒による空気清浄化作用を著しく向上させることが容易となる。

しかし、このような空気清浄化構造は、紫外線照射部と光触媒フィルタとの間の側方から空気をＬ字状に供給又は排出する構造であるため、空気の供給／排出の形態（流路）が限定されるとともに、ユニット全体として大型化してしまうし、また、このようなＬ字状ではなくフィルタ厚み方向にまっすぐに流体を通したい場合には採用できず、流路構造が限定されてしまうという問題があった。

実用新案登録第３１５０８９４号公報 特表２０１１−１１４８９４号公報 特開２０１７−１４８４８４号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、光触媒に効率よく紫外線を照射して光触媒による流体清浄化作用を向上できると同時に、光触媒フィルタと光照射部とからなる光触媒ユニットとして、薄型、小型化が可能であり、流路構造の設計自由度も高い光触媒ユニットを提供する点にある。

本発明は、以下の発明を包含する。
（１） 山部と谷部が交互に複数形成された波型の部材よりなり、前記山部の頂部および谷部の底部の一方又は双方に、流体を通過させるための流体通過穴が形成され、表裏面に光触媒が担持された光触媒フィルタと、前記光触媒フィルタの前記山部および谷部が延びている方向の一端側と他端側の一方又は双方に設けられ、前記山部および谷部が延びている内方に向けて紫外線又は可視光の光を照射する光照射部とを備える光触媒ユニットであって、前記光照射部が、前記光触媒フィルタの山部および谷部が延びている方向の端部に沿って設けられる棒状の導光棒と、前記導光棒の端面である光入射面に対向して配置される光源とを有するとともに、前記導光棒が、その外周壁の前記光触媒フィルタに対面する領域と軸に対して反対側の領域に、軸方向に沿って並設された複数のレンズカットからなるレンズカット面を有し、光源から出て光入射面から導光棒内に入射した光が、導光棒内を軸方向に沿って導光されつつ、前記レンズカット面の複数のレンズカットで内部反射され、前記光触媒フィルタに対面する領域を発光部として、該発光部から光触媒フィルタの山部および谷部が延びている内方に向けてに向けて出射することを特徴とする光触媒ユニット。

（２） 前記レンズカット面のレンズカットが、軸方向に直交する方向に延びる断面視二等辺三角形のローレットカットである（１）記載の光触媒ユニット。

（３） 前記光源が、紫外線の光を発する紫外線光源であり、且つ前記ローレットカットの二等辺三角形の頂角が４５°〜１２０°の範囲内の所定角度に設定されている（２）記載の光触媒ユニット。

（４） 前記ローレットカットの二等辺三角形の頂角が、より好ましくは４５°〜１１０°の範囲内、より好ましくは４５°〜１０５°、さらに好ましくは６０°〜１０５°、さらに好ましくは８０°〜１００°の範囲内、さらに好ましくは８６°〜１０３°の所定角度に設定されている（３）記載の光触媒ユニット。

（５） 前記光照射部が、前記光触媒フィルタの前記一端側又は他端側の端面に沿って対向配置され、前記光源及び前記導光棒が取付けられる板状のベース部と、該ベース部の前記光触媒フィルタの表面側および裏面側の各端辺からそれぞれ前記光触媒フィルタの表面側および裏面側に延びて該表面又は裏面に固定される一対の支持片とを有する、断面視略コ字状ないしＵ字状の金属製の光源取付台を設けてなることを特徴とする（１）〜（４）の何れかに記載の光触媒ユニット。

（６） 前記導光棒と前記支持片との間に、水密パッキン材を設けてなる（５）記載の光触媒ユニット。

以上にしてなる本願発明によれば、波型で十分な表面積を有する光触媒フィルタのフィルタ両面に、一端側又は両端側に設けた光照射部から山部又は谷部の延びる方向に沿って内側に光照射しながら、当該フィルタの厚み方向に流体を流体通過穴を通して通過させることで、流体中の有害物質や悪臭等をフィルタ表裏面および流体通過孔の内面に担持されている光触媒によって効率よく分解・除去することができる。

また、光照射部は、従来のようにフィルタ面に対面した位置に設けるのではなく、光触媒フィルタの前記山部および谷部が延びている方向の一端側と他端側の一方又は双方に設けられ、その位置から前記山部および谷部が延びている内方に向けて紫外線又は可視光の光を照射するように構成しているため、光照射部に邪魔されることなく流体をフィルタ厚み方向にまっすぐに流通させることが可能となり、流路設計上の自由度が向上するとともに、フィルタ及び光照射部からなるユニットを著しく薄型化、コンパクト化することができる。

また、光照射部が、前記光触媒フィルタの山部および谷部が延びている方向の端部に沿って設けられる棒状の導光棒と、前記導光棒の端面である光入射面に対向して配置される光源とを有するとともに、前記導光棒が、その外周壁の前記光触媒フィルタに対面する領域と軸に対して反対側の領域に、軸方向に沿って並設された複数のレンズカットからなるレンズカット面を有し、光源から出て光入射面から導光棒内に入射した光が、導光棒内を軸方向に沿って導光されつつ、前記レンズカット面の複数のレンズカットで内部反射され、前記光触媒フィルタに対面する領域を発光部として、該発光部から光触媒フィルタの山部および谷部が延びている内方に向け、ほぼ一方向に揃ったスリット光として出射するので、光触媒フィルタに向けてより遠く（フィルタ中央側）まで効率よく光が届き、光触媒作用も効率化させることができる。

本発明の代表的実施形態に係る光触媒ユニットを示す斜視図。 同じく図１のＡ−Ａ縦断面図。 同じく図１のＢ−Ｂ横断面図。 同じく光触媒ユニットを構成する光触媒フィルタおよび光照射部、並びに集塵フィルタを示す分解斜視図。 同じく光触媒フィルタの要部を示す斜視図。 同じく光触媒フィルタの要部の断面図。 （ａ）同じく光触媒ユニットの要部を示す説明図、（ｂ）、（ｃ）は導光棒を示す説明図。 （ａ），（ｂ）は光照射部の変形例を示す説明図。 同じく光触媒ユニットの変形例の要部を示す説明図。 電流値を変えた場合の各サンプルの照射強度を示すグラフ。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明の光触媒ユニット２を備える流体清浄化構造１を示している。流体清浄化構造１は、光触媒ユニット２に加え、該光触媒ユニット２を構成する光触媒フィルタ３の表裏面のうち一方の面に流体を供給する流体供給路７０と、光触媒フィルタ３の表裏面のうち他方の面から出た流体を排出する流体排出路７１と、流体供給路７０及び流体排出路７１に内装され、光触媒フィルタ３の表裏面に対面して設けられる集塵フィルタ４Ａ、４Ｂとを備えている。

本例によれば、光触媒ユニット２の光触媒フィルタ両面に、光照射部５から山部３１又は谷部３２の延びる方向に沿って内側に光照射しながら、流体供給路７０および流体排出路７１を通じて当該フィルタ３の厚み方向に流体を通過させ、流体中の有害物質や悪臭等をフィルタ表裏面および流体通過孔の内面に担持されている光触媒によって効率よく分解・除去することができる。本発明において流体は空気その他の気体以外に、液体も含まれる。集塵フィルタ４Ａ、４Ｂは必ずしも必要ではなく、省略することもできる。

光触媒ユニット２は、図４〜図６にも示すように、山部３１と谷部３２が交互に複数形成された波型の金属製部材よりなる光触媒フィルタ３と、光触媒フィルタ３の前記山部３１および谷部３２が延びている方向の一端側と他端側の一方又は双方に設けられた光照射部５とより構成されている。

光触媒フィルタ３は、図４〜図６に示すように、山部３１の頂部および谷部３２の底部の一方又は双方に、流体を通過させるための流体通過穴３３が形成され、表裏面に光触媒が担持されている。本例では、金属板をプレス加工することにより、複数の山部３１の頂部のすべて、複数の谷部３２の底部のすべてが各々、同一平面上に位置する平坦な波板形状に加工され、表面に光触媒層が被覆形成されたものである。

また、本例の光触媒フィルタ３は、山部３１及び谷部３２を角張った方形状して全体として凹凸形状の波型に構成されているが、山部及び谷部がなだらかな連続した曲面形状にされた波型に構成したものでも勿論よい。「山部」及び「谷部」は、凹凸形状（波型）の凹凸面の一方の面を上面、他方の面を下面として、上面側に突出した部位を「山部」、下面側に突出した部位を「谷部」とする。部材の素材としては、アルミニウムやステンレスその他、種々の金属素材を用いることができるが、これに限定されず、金属製以外でもよい。

流体通過穴３３は、すべての山部３１又はすべての谷部３２に設ける必要はなく、たとえば一つ又は二つ以上の山部３１又は谷部３２を飛ばして形成してもよい。流体通過穴３３の寸法や数、配置なども、本装置の用途や大きさ等に応じた適した保形性が得られるように、適宜決めることができる。

本例では、一つの山部３１又は谷部３２に対して、山部３１又は谷部３２が延びている方向に長い貫通溝よりなる流体通過穴３３を二つ、間隔をあけて連設し、間に形成される橋渡し部３４（当該山部３１又は谷部３２における流体通過穴３３間の残部）によって全体として保形性を維持できる構造とされている。ただし、板厚やその他の寸法、求められる保形性の程度に応じて、流体通過穴３３の長さや間隔を適宜決めることができ、例えば、列方向に流体通過穴３３を三つ以上連設してもよいし、一つのみ構成したものでもよい。

流体通過穴３３の長手方向に沿った一対の互いに対向する開口縁部には、該流体通過穴３３を形成するために切り起こされた、当該山部３１又は谷部３２の凸面側に起立する起立片３５がそれぞれ設けられている。このように起立片３５が形成された光触媒フィルタ３は、山部３１と谷部３２による波型の凹凸表面によって気体に接触する大きな表面積を備えると同時に、その山部３１又は谷部３２に形成される流体通過穴３３の内面、開口縁部の起立片３５の分も、気体及び光との接触面積が増えている。したがって、触媒反応が効率よく行われることになる。

起立片３５は、凹凸形状のプレス加工と同時、または直後に、打ち抜きによる切り起こし加工により効率良く形成することができる。開口縁部の双方に設けられる起立片３５は、各開口縁部のほぼ全長にわたって延びる長片とされているが、間隔をあけて複数の起立片を設けることも勿論できる。この場合、両開口縁部に交互に（千鳥状に）突出長さの長い起立片を切り起こしにより形成することもできる。中央から両側に切り起こすことにより、開口縁部の双方に設けられる起立片の高さ寸法は、同じ寸法となり、具体的には当該貫通溝の列方向に直交する幅方向の寸法の略半分の寸法となる。起立片３５を切り起こし加工により形成することで母材を無駄なく用いて形成することができ、接触面積を最大限に高めることが可能となる。

光触媒層は、酸化チタン等の紫外線励起型の光触媒粒子や、三酸化タングステンを主成分とした可視光励起型の光触媒粒子などの光触媒粒子を、部材の表面に担持させた層である。山部３１と谷部３２よりなる凹凸形状をプレス加工で成形する場合においては、あらかじめ表面に光触媒層を形成していると該層が剥がれてしまったり形状精度を狂わせる原因になることもある。これを避けるためには、凹凸形状に加工した後に上記層を形成すればよい。光触媒粒子の担持（光触媒層の形成）の方法は特に限定されないが、比較的コストの掛からないスラリー浸漬含浸法が好ましい。その他の浸漬含浸法、真空含浸法、ゾルゲル法などの手段を用いることもできる。

光照射部５は、光触媒フィルタ３の山部３１および谷部３２が延びている方向の両端面に沿って対向配置され、当該光触媒フィルタ３の端部に沿って設けられる棒状の導光棒５０、および導光棒５０の端面である光入射面５００に対向して配置される光源５１が取付けられる板状のベース部５２０と、該ベース部５２０の光触媒フィルタ３の表面側および裏面側の各端辺からそれぞれ光触媒フィルタ３の表面側および裏面側に延びて該表面又は裏面に熱伝導性接着剤による接着やカシメ等により固定される一対の支持片５２１とを有する、断面視略コ字状ないしＵ字状の金属製の光源取付台５２が設けられている。

導光棒５０は、その外周壁の光触媒フィルタ３に対面する領域Ｒ１と軸に対して反対側の領域Ｒ２に、軸方向に沿って並設された複数のレンズカット６０１からなるレンズカット面６０を軸方向のほぼ全長にわたって有している。そして、光源５１の紫外線又は可視光の光は、光入射面５００から導光棒５０内に入射し、導光棒５０内を軸方向に沿って導光されつつ、レンズカット面６０の複数のレンズカット６０１により内部反射され、光触媒フィルタ３に対面する領域Ｒ１を発光部６１として、該発光部６１から光触媒フィルタ３の山部３１および谷部３２が延びている内方に向けてに向けて出射する。

レンズカット面６０のレンズカット６０１は、導光棒の軸方向に直交する方向に延びる断面視二等辺三角形のローレットカットである。なお、レンズカット６０１は内部の導光を反射させるものであり、内部側に凸の三角形が上記二等辺三角形である。そして、光源５１が、紫外線の光を発する紫外線光源である場合、ローレットカットの二等辺三角形の頂角αは、４５°〜１２０°の範囲内の所定角度に設定される。頂角αは、より好ましくは４５°〜１１０°の範囲内、より好ましくは４５°〜１０５°、さらに好ましくは６０°〜１０５°、さらに好ましくは８０°〜１００°の範囲内、さらに好ましくは８６°〜１０３°の所定角度に設定される。

本例のような円断面を基礎とした導光棒の場合、レンズカットのピッチ、高さにもよるが、レンズカット面６０の導光棒５０の中心軸（基本円断面の中心軸）からの距離は、凡そ当該円断面の半径の１／５〜９／１０が好ましく、特に好ましくは半径の２／５〜４／５とされている。また、レンズカット面６０の幅（導光棒中心軸に直交する方向の幅：すなわちレンズカット６０１の長さ）は、照射光に要求される配光特性に応じて、軸方向に沿って変化させることも好ましい。

このような導光棒５０は、光触媒フィルタ３の全面にほぼ均等に光を照射するべく、光触媒フィルタ３の端部に沿って略同じ長さの領域にわたって設けられている。光源５１には、光触媒フィルタ３の光触媒に適した波長の紫外線又は可視光の光を発するＬＥＤ素子が用いられる。ベース部５２０は導光棒５０の端部に対向配置される光源の位置まで屈曲（本例では両端に光源が設けられるのでコ字状に屈曲）して延長され、該延長部分に光源５１が取付けられている。本例では導光棒５０の両端に光源５１を設けているが、一方のみに光源を設け、他方は内方に光を反射する反射部材のみ設けたものでもよい。

また、光触媒フィルタ３の両端側に光源５１を有する光照射部５を設けているが、図８（ａ）に示すように、一方にのみに設けることもできる。この場合、他端側には、図示しない内方に光を反射する反射部材を当該端部の全長にわたって設けることも好ましい。さらに、本例は光触媒フィルタ３の端部に１本の導光棒５０を設けているが、図８（ｂ）に示すように軸方向に複数本の導光棒を連設したものでもよい。この場合の光源５１の配置もとくに限定されるものではなく、各導光棒の両端に該導光棒の端面から光を入射する光源を設けることもできるし、各導光棒の一端にのみ光源を設け、他端は図示しない反射部材を設けることなど、種々の形態が可能である。

導光棒５０は、製造工程の容易さ、コスト、性能のバランスから円断面の導光棒が好適に利用でき、これを一部カットしてレンズカット面６０を形成しているが、これに何ら限定されず、レンズカット面を有する突条部を設けたものや、その他、円形以外の楕円等の基本形状にレンズカット面を形成したもの等、種々の形態が可能である。導光棒の材質は、紫外線吸収剤を含まないアクリル系樹脂以外に、紫外線透過型の石英やガラスを適用できる。光源は、光触媒の種類に応じて、紫外線や可視光のランプ（ＬＥＤ等）を適宜選択できる。具体的には、波長400〜700nmの可視光領域、波長315〜400nmのＵＶ−Ａ領域，波長280~315nmのＵＶ−Ｂ領域、波長100〜280nmのＵＶ−Ｃ領域のものから、光触媒の種類に応じて最適なものを用いることができる。たとえば、アナターゼ型酸化チタンの場合、励起波長が387.5でＵＶ−Ａ領域のものが好適である。光学特性および耐久性を踏まえると、光源としてＵＶ−Ａ領域のものを用いる場合は、導光棒の材質はアクリル樹脂、石英又はガラスを用いることができ、ＵＶ−Ｂ領域やＵＶ−Ｃ領域のものを光源に用いる場合には石英又はガラスとすることが好ましい。

光源取付台５２は、光源５１の光を外部に漏らさず、前記内方に向けて照射するためのリフレクターとして機能するとともに、光源５１が発する熱をベース部５２０から支持片５２１を通じて金属製の光触媒フィルタ３に伝達し、該光触媒フィルタ３自体をヒートシンクとして流通中に放熱する放熱回路を形成している。これにより、薄型化、コンパクト化を達成しつつ光源が発する熱を効率よく放熱している。とくに本例では、支持片５２１が、上述のとおり角張った波型の光触媒フィルタ３の流体通過穴３３の無い端部の平坦な山部３１の頂面および平坦な谷部３２の裏面に面接触状態で接着又はカシメで取り付けられるため、接触面積が確保され、支持片５２１から光触媒フィルタ３への熱の熱伝導効率が高く、すぐれた放熱効果を奏する。

図示しないがベース部５２０の光触媒フィルタ３の前記端面に対向する面と反対側である外面に、当該光源取付台５２を構成する金属よりも良熱伝導性の異種金属よりなる板材を接合し、光源５１の熱をより効率よく吸熱して支持片５２１を通じて光触媒フィルタ３側へ効率よく熱を伝達し、光源付近への熱の籠りをより確実に防止するものも好ましい例である。

また、図（９）に示すように、導光棒５０と光源取付台５２の支持片５２１との間には、水密パッキン材５３を設け、光源取付台５２に取り付けた光源５１を水分から保護することが好ましい例である。この場合、当該パッキン材５３により光の発光が妨げられるため、図示のように少なくともパッキン材５３と導光棒の外周面との間の位置、好ましくは当該位置からレンズカット面６０にわたる位置に、アルミ箔等の反射部材５４を設けておくことがより好ましい例である。

光触媒フィルタ３は、分割構成された複数を組み合わせて構成してもよい。とくに面積が大きくなると端部からの光照射が十分でなくなる場合も有り得、そのような場合には、図８に示すように、導光棒５０を分割構成して間に反射板や光源を設けることが好ましい。また、図示のように光触媒フィルタ３の一方の端部にのみ光照射部５を設けたものでもよい。

以上説明した光触媒フィルタ３及び光照射部５を備える光触媒ユニット２は、集塵フィルタ４Ａ，４Ｂとともに流体供給路７０及び流体排出路７１の流路壁を構成する有色の光遮蔽壁７に囲まれた状態にセットされている。光遮蔽壁７は、光触媒フィルタ３の表裏面を除く端面３６（光照射部５が存在する側）、及び該端面３６に隣接した集塵フィルタ４Ａ，４Ｂの端面４０を覆って光照射部５からの光が外部に漏れないように構成されている。

集塵フィルタ４Ａ、４Ｂは、コルゲート型であり、ガラス繊維や合成繊維等のろ材からなるＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタが好適であるが、他の集塵フィルタでもよい。大きさは光触媒フィルタ３の表／裏面全体を覆う大きさとされている。本例では表裏双方に設けているが、一方にのみ設けてもよい。

集塵フィルタ４Ａ，４Ｂは、多層構造とされており、光触媒フィルタ３に対面する側には、白色系のフィルタ層が形成され、光照射部５から光触媒フィルタ３の表裏面に照射された光を当該対向面で反射させて該表裏面に効率よく照射されるように構成されている。この白色系のフィルタ層には、光触媒フィルタ３と同様、光触媒が担持されていることが好ましい。これにより、集塵・反射だけでなく触媒機能を持たせ、当該フィルタ層に捕捉された埃等や通過する空気を光触媒作用で清浄化することができる。対向面側のフィルタ層の光触媒作用は、外側の他のフィルタ層に捕捉されたウイルス等も分解することができる。

集塵フィルタ４Ａ，４Ｂの中間又は前記対向面と反対側の外側には、活性炭を含有する暗色系のフィルタ層が形成され、空気中の埃や臭い成分を効率よく捕捉するとともに、光の外部への洩れを防ぐように構成されている。このようなフィルタ層は、活性炭粒子を塗り込み等で担持させた層より構成され、これにより暗色系の層とすることができる。光触媒ユニット２や集塵フィルタ４Ａ，４Ｂの形態は、図１〜図８で示した板状のものに限らず、筒状や円板状なども含まれる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

以下、本発明に係る光触媒ユニットであり、レンズカット頂角を４５°〜１２０°の異なる値に設定した実施例１〜実施例７、レンズカット面を形成しない光触媒ユニットである比較例１、光触媒フィルタ正面に紫外線ＬＥＤ光源を配置して照射した光触媒ユニットである比較例２の各サンプルについて、フィルタ中央付近への光の照射強度とアセトアルデヒド分解性能とを測定する試験を行った結果について説明する。

（サンプル）
実施例１〜７は、図１〜図７に示す代表的実施形態の光触媒ユニット２を用いた。導光棒のレンズカットの頂角のみ異なり、他はすべて同じ（共通）とした。光触媒フィルタは、０．３ｍｍ厚のアルミニウム板をコルゲート状にプレス成形したものであり、プレス成形と同時に、山部と谷部を外側に切り起こして貫通溝を形成している。山部又は谷部が延びる方向である縦方向の寸法は６０ｍｍ、山部又は谷部が延びる方向の端部の長さである横方向の寸法は１８０ｍｍ、導光棒の長さも１８０ｍｍとした。また、光源には日亜化学株式会社製NVSU119CT（U375ランク：ピーク波長375nm）ＵＶ−ＬＥＤを用いた。

フィルタ表面には、エッチング処理とアルマイト加工を施したうえで光触媒粒子を担持した。光触媒粒子は、酸化チタン粒子を含有したスラリー（Ｘ線粒径７ｎｍの酸化チタン粒子を３%含有したスラリー（石原産業製ＳＴ−０１）を用い、常温の当該スラリーに１０秒間浸漬した後、自然乾燥させることで担持した。

比較例１は、実施例１〜７と導光棒のみレンズカット面のない円形断面のものとし、他はすべて同じ（共通）とした。比較例２は、実施例１〜７の導光棒および光源からなる光照射部を省略し、別途、光触媒フィルタの表裏一方の面に対面する正面位置に、紫外線ＬＥＤ基板からなる別の光照射部を設けたものとし（光照射部からフィルタ表面までの距離を２５ｍｍに設定）、他（光触媒フィルタ）はすべて同じ（共通）とした。

（照射強度の測定方法）
実施例１〜７、比較例１については、導光方式を適用し、光触媒フィルタを搭載していない状態で、マザーツール社製デジタル紫外線強度計（ＵＶ−３４０Ａ）の紫外線検出プローブを全長１７５ｍｍの導光棒の中央部（８７．５ｍｍ）の出光面から放射される紫外線照射強度を垂直距離３０ｍｍの場所で測定し、照射強度とした。比較例２については、正面直下方式を適用し、光触媒フィルタの正面にＵＶ−ＬＥＤ６個を３０ｍｍの距離より照射した例であり、光触媒フィルタを搭載していない状態で、上記紫外線強度計を用いて照射強度を測定した。

（アセトアルデヒド分解性能の測定方法）
＜測定方法＞
測定検体を３６１アクリル製ケース内に設置後、密閉し、臭気ガスのモデル物質として、アセトアルデヒドガスを注入。セル内は小型ファンにて循環させた。アセトアルデヒドガスは測定開始時の初期値を１０ｐｐｍとなるように調整した後にＵＶ−ＬＥＤを点灯、ＵＶ照射開始時より光音響マルチ／デュアル／シングルガスモニター（LumaSense Technologies（INNOVA）INNOVA1512を用いて経時変化を観測した。

＜分解速度（単位：ppm/min）の算出＞
分解速度は次の算出式にて定義した。
・分解速度＝（５．６分後のアセトアルデヒド濃度―測定開始時のアセトアルデヒド濃度）／５．６

＜分解効率の算出＞
分解効率は次の算出式にて定義した。
・分解効率＝（分解速度）／（ＵＶ−ＬＥＤの消費電力）

照射強度の測定結果を、下記表１および図１０のグラフに示す。この結果から分かるように、表１から、実施例１〜７のようにローレットカットの二等辺三角形の頂角が４５°〜１２０°の範囲内の所定角度に設定されることで、比較例１に比べて分かるように、優れた照射強度が得られることが分かる。また、図１０からは、電流値にかかわらず同じような特性を有することが分かり、また、頂角９０°付近、８８°から９０°の範囲で最大の照射強度が得られること、概ね８０°〜１００°の範囲、更には８６°〜１０３°の範囲でより効率良く照射強度が得られることが分かる。

また、アセトアルデヒド分解性能の測定結果を下記表１に示す。表１から分かるように、実施例１〜７のようにローレットカットの二等辺三角形の頂角が４５°〜１２０°の範囲内の所定角度に設定されることで、比較例１の分解効率「０．１１」に比べて、０．１以上の優れた分解効率が得られることが分かる。特に、頂角が４５°〜１１０°の範囲内であれば「０．１１」以上の優れた分解効率が得られ、さらに４５°〜１０５°の範囲内であれば「０．１６」以上のより優れた分解効率が得られることが分かる。さらには、頂角が６０°〜１０５°とすれば「０．１７」以上、さらには８０°〜１００°の範囲内とすれば「０．１９」以上、さらには８６°〜１０３°とすれば０．２以上のより優れた分解効率が得られることが分かる。

１ 流体清浄化構造
２ 光触媒ユニット
３ 光触媒フィルタ
４Ａ，４Ｂ 集塵フィルタ
５ 光照射部
７ 光遮蔽壁
９ 筐体
３１ 山部
３２ 谷部
３３ 流体通過穴
３４ 橋渡し部
３５ 起立片
３６ 端面
４０ 端面
５０ 導光棒
５１ 光源
５２ 光源取付台
５３ パッキン材
５４ 反射部材
６０ レンズカット面
６１ 発光部
７０ 流体供給路
７１ 流体排出路
５００ 光入射面
５２０ ベース部
５２１ 支持片
６０１ レンズカット
Ｒ１、Ｒ２ 領域
α 頂角

Claims (3)

1. 山部と谷部が交互に複数形成された波型の部材よりなり、前記山部の頂部および谷部の底部の一方又は双方に、流体を通過させるための流体通過穴が形成され、表裏面に光触媒が担持された光触媒フィルタと、
   前記光触媒フィルタの前記山部および谷部が延びている方向の一端側と他端側の一方又は双方に設けられ、前記山部および谷部が延びている内方に向けて紫外線又は可視光の光を照射する光照射部とを備える光触媒ユニットであって、
   前記光照射部が、前記光触媒フィルタの山部および谷部が延びている方向の端部に沿って設けられる棒状の導光棒と、前記導光棒の端面である光入射面に対向して配置される光源とを有するとともに、
   前記導光棒が、その外周壁の前記光触媒フィルタに対面する領域と軸に対して反対側の領域に、軸方向に沿って並設された複数のレンズカットからなるレンズカット面を有し、
   光源から出て光入射面から導光棒内に入射した光が、導光棒内を軸方向に沿って導光されつつ、前記レンズカット面の複数のレンズカットで内部反射され、前記光触媒フィルタに対面する領域を発光部として、該発光部から光触媒フィルタの山部および谷部が延びている内方に向けてに向けて出射することを特徴とする光触媒ユニット。
2. 前記レンズカット面のレンズカットが、軸方向に直交する方向に延びる断面視二等辺三角形のローレットカットである、請求項１記載の光触媒ユニット。
3. 前記光源が、紫外線の光を発する紫外線光源であり、且つ前記ローレットカットの二等辺三角形の頂角が４５°〜１２０°の所定角度に設定されている、請求項２記載の光触媒ユニット。
   

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