JP2832239B2 - 光触媒機能を備えた照明器具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光触媒活性により殺菌や
防臭、防汚機能を有する照明器具に関するものであり、
詳しくは光触媒活性を有する反射板を用いている照明器
具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】酸化チタンや酸化亜鉛は半導体であるの
で、光触媒活性を示す光触媒体としての応用が報告され
ている。この光触媒活性とは、酸化物半導体微粒子がそ
のバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光（一般に紫
外線）を吸収して励起され、発生した電子及び正孔がそ
の粒子表面に吸着している物質と電子授受を行うことに
よりその吸着物質を酸化、あるいは還元して分解させる
活性である。この原理を利用すれば酸化物半導体表面に
付着した細菌、悪臭ガス、有機物等を分解することが可
能であり、殺菌、防臭、防汚などの効果が得られる。

【０００３】これまでにも光触媒体と紫外線光源との組
み合わせを利用した防臭器、空気清浄器、冷蔵庫等につ
いて多数の特許が出願公開されているが、これらにおい
て光源は光触媒体を働かせるための光源として利用され
ているものであって、被分解物がない場合にはほとんど
役目を果たさない。更に、光触媒体と紫外線光源との組
み合わせの利用については特開平４−３０７０６５号公
報、特開平４−３０７０６６号公報等に開示されている
が、これらの場合も光を照射することによって室内に多
少の照明効果はあるが間接照明であって、これを照明器
具として用いるには実用に耐え得ないものである。

【０００４】また、蛍光灯に微粒の酸化亜鉛を塗布して
紫外線を吸収させる方法が特開平２−２１６７５１号公
報、特開平２−２５３５５４号公報、特開平３−２０９
５５号公報等に開示されているが、これは紫外線吸収の
みを目的としたものであり、酸化亜鉛は塗料で覆われて
いるため光触媒機能は有していない。更に、可視領域で
高い反射率を有する光触媒体膜、並びにその固定方法に
ついてはこれまでのところ適した技術がない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】可視領域での反射率の
高い半導体微粒子層を表面に固定した反射板を紫外線も
発光する光源近傍に設けることにより、光触媒機能と照
明機能とを兼備した照明器具が提供できることになる。
このような照明器具を用いれば建築物内の照明を兼ね、
建築物内の殺菌、脱臭、防汚が可能になる。そのために
は、半導体微粒子がその表面を樹脂などで覆われること
なしで強固に固定できること、半導体微粒子層は紫外線
吸収能が高く且つ可視領域での反射率が高いことなどが
必要条件として挙げられる。半導体微粒子を固定させる
方法としては、樹脂や塗料等の有機物中に分散させて固
定化する方法が考えられるが、この場合には酸化物微粒
子表面が樹脂等で覆われるために被分解物が半導体微粒
子と接触できず、そのため電子や正孔の授受ができず、
光触媒機能は生じない。また、ゾルゲル法やスパッタ法
により半導体酸化物膜を成膜する方法があるが、これら
の方法で得られた膜は可視領域では光の浸透率がよく透
明に見えてしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するために鋭意検討の結果、金属板、金属シー
ト、金属箔等を陽極酸化処理してその表面に酸化物微粒
子層を形成し、このように処理して得た金属板、金属シ
ート、金属箔等を光が反射するような構造にして、紫外
線をも発光する光源の近傍に配置することによって光触
媒機能と照明機能とを兼備した照明器具が得られること
を見い出し、本発明を完成した。

【０００７】即ち、本発明の光触媒機能を備えた照明器
具は、表面層として金属の陽極酸化処理によって得られ
る酸化物半導体微粒子層を有する基板を光反射板として
用いていることを特徴とする。

【０００８】本発明において光反射板として用いる基板
は、その表面に金属の陽極酸化処理によって得られた酸
化物半導体微粒子層を有するものであり、その形状は各
々の照明器具に適した反射板の形状である。また基板の
材質については全体が金属であっても、あるいは大部分
がガラス、プラスチック、木材、強化紙、布等の非金属
材料でその上に金属層があり、更にその上に酸化物半導
体微粒子層があるものであってもよい。

【０００９】本発明において酸化物半導体微粒子層を形
成するために陽極酸化処理される金属としては金属、合
金、もしくは表面に鍍金、溶射等によって付与された金
属又は合金等を含み、要は陽極酸化処理によって酸化物
半導体微粒子層が形成されるものであれば如何なるもの
でもよく、例えばチタン、亜鉛、スズ、鉄等、あるいは
それらの金属を含む合金がある。例えば酸化チタン半導
体微粒子層を作るにはチタン板、酸化亜鉛半導体微粒子
層を作るには亜鉛板もしくは亜鉛鍍金板を用いれば良
い。とりわけ亜鉛では、溶融鍍金、電気鍍金等により鉄
板上に亜鉛鍍金すること（いわゆるトタン板）が容易か
つ安価であり、また陽極酸化により良質の膜が得られ
る。鍍金板は、溶融鍍金、電気鍍金、無電解鍍金などが
考えられる。また樹脂、ガラス等の表面に金属を溶射し
た後これを陽極酸化処理したものでも同様の結果が得ら
れる。

【００１０】陽極酸化処理は従来から一般に用いられて
いる条件下で実施されるものであり、電解液中で金属
板、箔等に電解電圧を印荷して陽極酸化することによっ
て微粒の酸化物からなる膜が得られる。陽極電解処理は
ゾルゲル法のような加熱やスパッタのような真空も必要
としないので、容易かつ安価に微粒子層を成膜すること
ができる。陽極酸化処理によって得られる膜は強固であ
り、板を折曲げても剥がれることはなく、成膜後の形状
の加工は可能である。また、電解液組成、電解条件を選
択することによって微粒子からなる白色の成膜が可能で
あり、可視領域での反射率も高く反射板として適してい
る。

【００１１】本発明において光反射板として用いる基板
は、各々の照明器具に適した反射板の形状に加工した後
に陽極酸化処理によって表面に酸化物半導体微粒子層を
形成したものであっても、または陽極酸化処理によって
表面に酸化物半導体微粒子層を形成した後に各々の照明
器具に適した反射板の形状に加工したものであっても、
あるいは金属箔、薄い金属シート等の柔軟性、可撓性に
優れた金属材料を陽極酸化処理して表面に酸化物半導体
微粒子層を形成した箔、シート等を、各々の照明器具に
適した反射板の形状に加工した基体に貼付したものであ
ってもよい。なお、「光反射板」の形状は、高反射率を
得るためには板状のものが適するが、デザインや集光、
減光、散乱などのためには平板状以外の波状板、網状、
筒状、コーン状、凹面などとすることもできる。

【００１２】本発明の光触媒機能を備えた照明器具が有
効に機能するためには、その照明光源が可視光及び紫外
線を発光するものである必要がある。このような光源と
しては水銀灯、ブラックライト、蛍光灯などあらゆるも
のが考えられ、また光源の形状も棒状、球状、リング状
等の如何なる形状であってもよい。

【００１３】本発明の光触媒機能を備えた照明器具が有
効に機能するためには、その光反射板が光源の近傍に配
置されていることが必要である。「光源の近傍」とは、
光源から発光された可視光及び紫外線が十分に照射でき
る位置、すなわち光源形状によって異なるが、建築物内
で用いる照明においては光源から１メートル以内、望ま
しくは０．５メートル以内を意味する。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 脱脂洗浄した亜鉛板（１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さ１ｍ
ｍ、裏面はビニールテープで被覆）を電解溶液（水酸化
ナトリウム８ｇ、硝酸ナトリウム１６ｇ、水１リット
ル）中に入れてこれを陽極とし、陰極としてステンレス
板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を使用し、両電極間の距離を
１０ｃｍとし、直流電圧２０Ｖを２０分間印荷して陽極
酸化した。その後これを洗浄、乾燥して酸化亜鉛被膜付
板を得た。この酸化亜鉛被膜付板の表面は白色であり、
またＸ線回折ならびに透過電子顕微鏡観察で微粒子（平
均粒径２０ｎｍ未満）の酸化亜鉛が析出していることが
確認された。また被膜の厚さは約１μｍであった。

【００１５】この被膜の反射スペクトルを測定したとこ
ろ、可視領域光を良好に反射し、バンドギャップである
３８０ｎｍ以下の紫外線は完全に吸収していた。この膜
は可視光の反射板として十分な性能を有している。

【００１６】密封したガラス容器（容積１０リットル、
ガス注入採取口付）内に昼光色蛍光灯（１５Ｗ）を接続
した点灯装置を設置し、さらに蛍光灯管表面から最近距
離２センチメートルになる位置に５×２０センチメート
ルの上記の酸化亜鉛被膜付板を設置した。この蛍光灯及
び酸化亜鉛被膜付板からなる照明器具を用いて光触媒能
を測定した。

【００１７】この密封容器にアセトアルデヒドガスを入
れ、本発明による蛍光灯を点灯させてアセトアルデヒド
を分解させ、その分解量をガスクロマトグラフで測定し
た。ここで被処理ガスとしてアセトアルデヒドを用いた
が、これは細菌や有機物の分解能力指標として一般に用
いられるものである。従ってここで得られた結果は殺菌
能力や脱臭能力に相当する。アセトアルデヒドガスを容
器中で５０ｐｐｍになるように注入した後紫外線照射を
開始したところ６０分後に５ｐｐｍまで減少させること
ができ、光触媒により分解されていることが確認され
た。

【００１８】実施例２ 図１に示すような、反射板として塩化ビニル樹脂板２を
用いている市販の卓上用蛍光灯照明器具のその反射板
（１２ｃｍ×４４ｃｍ）の蛍光灯側の面（内面）に亜鉛
金属粒子（平均粒径３μｍ）をアルゴン溶射して亜鉛金
属層３を形成させた。これを実施例１で用いた電解液、
電解条件を用いて陽極酸化処理してその表面に酸化亜鉛
半導体微粒子層４を形成させたた。この反射板は溶射時
にやや酸化されたため完全には陽極酸化されなかったが
白色を呈していた。この蛍光灯反射板および蛍光灯部１
を密閉したガラス容器に入れ、実施例１に示す条件下で
５０ｐｐｍのアセトアルデヒドガスの光触媒分解速度を
測定した結果、１２０分後に５ｐｐｍまで減少させるこ
とができた。

【００１９】

【発明の効果】本発明による照明器具は、被分解ガスが
接触する場合には光触媒体として働く一方、従来の蛍光
灯等の照度をほとんど減少させることがなく、照明器具
として十分な明るさを有している。さらに半導体微粒子
が紫外線を吸収するので本発明器具を用いることによっ
て被照明物の紫外線による劣化を防ぐことができる。本
発明による照明装置は、生鮮食料品等の陳列品の殺菌、
脱臭、紫外線による劣化防止に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光触媒機能を備えた照明器具の一実施
例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 光源（蛍光灯） ２ 塩化ビニル樹脂板 ３ 亜鉛金属層 ４ 酸化亜鉛半導体微粒子層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤嶋 昭 神奈川県川崎市中原区中丸子710番地５ (72)発明者 橋本 和仁 神奈川県横浜市栄区小菅ケ谷町2000番地 の10 南小菅ケ谷住宅２棟506 (56)参考文献 特開 平５−305125（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−49861（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−111104（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−30314（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F21V 33/00 F21V 3/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視光及び紫外線を発光する光源と該光
   源の近傍に配置された光反射板とを有する照明器具であ
   って、 前記光反射板は、金属と、該金属の陽極酸化処理によっ
   て前記光源の側の表面に形成された酸化物半導体微粒子
   からなる表面層とを有しており、 前記酸化物半導体微粒子からなる表面層は、前記光源か
   ら発光される可視光を反射する可視光反射機能を発揮し
   且つ前記光源から発光される紫外線を吸収して光触媒機
   能を発揮するものである、 ことを特徴とする光触媒機能を備えた照明器具。
2. 【請求項２】 前記金属は亜鉛又は亜鉛合金であること
   を特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 【請求項３】 前記酸化物半導体微粒子は酸化亜鉛微粒
   子であることを特徴とする請求項２に記載の照明器具。