JP3036247B2

JP3036247B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP3036247B2
Application number: JP4216871A
Authority: JP
Inventors: 昭藤嶋; 和仁橋本
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1992-08-14
Publication date: 2000-04-24
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: JPH07111104A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可視光線による照明機能
以外に、周囲の消臭、消毒や、装置自体の浄化による照
明機能の低下防止、及び紫外線カット等の副次的機能を
備えた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、照明装置は室内、トイレ、電話
ボックス、トンネル、地下鉄駅ホーム等の空間を照明す
ることのみを目的としている。この照明装置は、前記閉
鎖的な空間の天井等の日常活動に支障を来さない部分に
設けられている。

【０００３】一方、前記室内、電話ボックス等の閉鎖的
な空間では、悪臭のある気体や有毒な気体が発生した場
合、これらの気体は前記空間が閉鎖的であるが故にこの
空間内に籠ってしまい、支障を来すことがある。このと
き、籠った気体を効率的に外部に排出することができな
い場合には消臭及び消毒のための装置を特別に設けなけ
ればならない。

【０００４】また、前記照明装置として使用する蛍光灯
等には、それから射出される光に紫外線を含むものがあ
る。この紫外線は特に安価な蛍光灯の射出光に多く含ま
れているが、この紫外線は人体に有害である。このた
め、蛍光灯等はその射出光に紫外線を極力含まないよう
に改良されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記照明装
置と前記消臭又は消毒のための装置は独立した別々の装
置であり、それぞれ個別に設けなければならなかった。

【０００６】また、射出光に紫外線を含まないように改
良した蛍光灯等は、必然的にコストが嵩み、高価なもの
となっていた。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、照明のための装置と前記消臭又は消毒のための装置
とを一体にしコンパクトで周囲の障害にならないと共
に、紫外線吸収機能をも備えた照明装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、発光部と、この発光部の一部又は全部を覆
って設けられ、該発光部から射出された光を反射又は透
過するカバー部材とを有する照明装置であって、前記発
光部から射出された光を吸収して光触媒反応を示す半導
体物質を前記カバー部材の表面に存在させたことを特徴
とする。

【０００９】前記半導体物質は特にカバー部材の内側表
面に存在させることが望ましい。また、半導体物質とし
ては、パラジウム、白金、ニッケル、ロジウム、ニオ
ブ、銅、スズ、酸化ルテニウム及び酸化ニッケルのうち
１種又は２種以上で修飾した半導体物質を用いることが
望ましい。前記半導体物質としては酸化チタン、酸化
鉄、酸化タングステン、酸化亜鉛又はチタン酸ストロン
チウムを用いることが望ましい。さらに、前記発光部と
しては紫外線を多く含む光源を用いることが望ましい。

【００１０】

【作用】前述の構成により、発光部からの光は通常の機
能である照明を行うと共に、半導体物質に吸収されて光
触媒反応を示し、この半導体物質近傍の悪臭のある気体
や有毒な気体を無臭、無害なものにする。これと共に、
紫外線が半導体物質に吸収されるため、有害な紫外線が
外部に照射されるのを防止することができる。

【００１１】この場合、半導体物質をカバー部材の内側
表面に存在させることで、この半導体物質が発光部によ
り直接照射され、光触媒反応を効率的に起こさせること
ができる。半導体物質として酸化チタン等をパラジウム
等で修飾したものを用いることで、より効率的に消臭、
消毒及び有害な紫外線のカットを行うことができる。さ
らに、発光部として紫外線を多く含む光源を用いること
で、光触媒反応速度を促進させることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。

【００１３】図１に示す本実施例の照明装置１は、室
内、トイレ、電話ボックス、トンネル、地下鉄駅ホーム
等の閉鎖的な空間の天井等、日常活動に支障を来さない
部分に設けられるものである。具体的には、発光部２
と、この発光部２を覆って配置され、発光部２から射出
された光を透過するカバー部材３と、このカバー部材３
の内側表面に施され発光部２からの光によって光触媒反
応を示す半導体物質４とから構成されている。

【００１４】発光部２には射出光中に紫外線を多く含む
光源、特に蛍光灯を用いる。この蛍光灯［特に安価な蛍
光灯、例えば白色蛍光灯（東芝ＦＬ−４Ｗ）］には光触
媒反応に寄与する４００ｎｍ以下の紫外線を多く含む。
特に、３６５ｎｍの紫外線が多く含まれている。また、
ＢＬランプ［例えばＢＬＢ蛍光灯（三共電気ＦＬ４ＢＬ
Ｂ）］には中心波長が３５０ｎｍの紫外線が多く含まれ
ている。これらの波長の紫外線は光触媒反応に適してい
る。なお、ＢＬランプは可視光をほとんど含まないの
で、通常の蛍光灯と併用する。また、紫外線としては３
００ｎｍ以下の波長のものは人体にとって非常に危険で
あるが、本実施例の発光部２から射出される３００〜４
００ｎｍの近紫外線は、人体に対する危険度が少なく、
さらに後述の半導体物質４は紫外線を吸収する紫外線フ
ィルタとしての効果を有するため、発光部２からの紫外
線による人体への影響はない。

【００１５】カバー部材３は、発光部２を囲繞すること
でこの発光部２を含んで空間を形成している。このカバ
ー部材３は可視光線を透過する材料からなる。さらに、
カバー部材３にはその下部と上部にそれぞれ気体の流入
口３Ａと流出口３Ｂとが設けられ、カバー部材３内で発
光部２によって暖められ膨張した空気が軽くなって上昇
し、上部にある流出口３Ｂから外部に流出すると共に、
これに伴ってカバー部材３の外部からの空気が流入口３
Ａからカバー部材３内部に流入するようになっている。
この流入口３Ａの外側には、発光部２からの紫外線が直
接に外部に射出されないように、遮蔽板３Ｃが設けられ
ている。

【００１６】カバー部材３の内側には半導体物質４が設
けられている。半導体物質４としては、酸化チタン、酸
化鉄、酸化タングステン、酸化亜鉛、チタン酸ストロン
チウム等が用いられる。この半導体物質４を修飾する金
属又は金属酸化物としては、パラジウム、白金、ニッケ
ル及びロジウム、ニオブ、銅、スズ、酸化ルテニウム、
酸化ニッケル等が用いられる。これらのうち１種又は２
種以上を半導体物質４に修飾させる。この半導体物質４
に発光部２からの光を照射すると光触媒反応を示し、各
種の悪臭を放つ物質や有害物質が光化学的に常温で分解
除去される。これと共に光触媒反応に伴い半導体物質４
が発光部２からの紫外線を吸収する。

【００１７】ここで、前記半導体物質４の層を成形する
手段としては、以下のものが考えられる。

【００１８】(1) 半導体薄膜スピンコーティング、ディップコーティング、ゾルゲル
法、スパッタリング法等で基体の上に半導体薄膜を作
る。

【００１９】(2) 半導体粉末粉末状の半導体微粒子をなんらかの手段で基体上に固定
する。この場合、微粒子表面が非活性物質（例えば接着
剤等）で覆われると光触媒反応が起らないので、注意す
る必要がある。

【００２０】以上の２つの手段のうち、反応活性の高い
半導体を得るには、(2)の半導体粉末の方が容易である
が、半導体粉末を固定するのは困難である。このため、
(1)の半導体薄膜か、(1)の半導体薄膜と(2)の半導体粉
末のハイブリッド系、即ち酸化チタンゾル液の中に微粒
子を懸濁させ、これをスピンコート又はディップコーテ
ィング法等で基体上に付け、固定するのがよい。

【００２１】次に、この光触媒反応による消臭、消毒及
び紫外線カットの作用を説明する。発光部２からの光が
半導体物質４に照射されることにより、光エネルギーが
吸収され、価電子帯電子が励起されて活性化し、強い酸
化、還元のエネルギーを持つようになる。この状態で前
記悪臭を放つ物質や有害物質が半導体物質４の表面に接
触すると、この半導体物質４の強い酸化力、還元力によ
り無臭、無害の気体に改質されていく。半導体物質４に
照射された紫外線はこの半導体物質４に吸収され、外部
に射出されることはない。即ち、半導体物質４は紫外線
を吸収する紫外線フィルタとして機能する。（なお、光
触媒反応等の具体的な内容は、特公平２−９８５０号公
報、Ｊournal of JSES Vol.15,No.1 1989年 P30〜33、
月刊「化学工業」Vol.39,No.5 1988年5月号 P47(407),P
48(408)を参照されたし）このとき、カバー部材３内部
の空気が暖められ、上昇して流出口３Ｂから外部に流出
する。これに伴ってカバー部材３内に流入口３Ａを介し
て外部から新たな空気が流入する。これにより、悪臭、
有毒な気体は空気と共にカバー部材３内に流入し、光触
媒反応により無臭、無害の気体となって外部に流出す
る。そして、この作用が順次繰り返され、室内等の空間
全体が無臭、無害の空気となる。

【００２２】この作用は、照明装置１が点灯している間
中行われる。即ち、その空間の利用者がいる限り、照明
装置１は点灯され、その間中は前記消臭、消毒作用が行
われる。

【００２３】以上のように作用することにより、空間全
体の悪臭、有毒な気体を効率的に消臭、消毒すると共
に、人体に有害な紫外線を効率的にカットすることがで
きるようになる。

【００２４】また、光触媒反応は、酸化触媒等に比して
熱劣化や被毒元素による活性低下等がなく、脱臭、消毒
作用及び紫外線フィルタとしての寿命を大幅に延ばすこ
とができる。

【００２５】照明装置１は発光部２にカバー部材３を設
けただけの簡単な構成なので、全体をコンパクトにする
ことができ、電話ボックス等の狭い空間にも容易に使用
することができると共に、安価に製造することができ
る。

【００２６】さらに、安価で紫外線を出しやすい蛍光灯
等の発光部２を使用する場合にも、紫外線は半導体物質
４で吸収され、外部に漏れることがないので、安価でし
かも安全な照明装置１を提供することができる。

【００２７】次に、第２実施例を説明する。

【００２８】本実施例の照明装置は、発光部２を覆うカ
バーの一部が反射板となっているものである。図２中の
７は発光部２を囲繞するカバー部材で、このカバー部材
７の上側部が反射板８となっている。カバー部材７の下
側面は光を透過する部材である透過板９で成形され、こ
れら反射板８と透過板９とで発光部２を囲繞している。
さらに、これら反射板８と透過板９との内側面全域に
は、前記同様の半導体物質１０が施されている。カバー
部材７の下側部には流入口７Ａが設けられ、上側部には
流出口７Ｂが設けられている。流入口７Ａの外側には、
発光部２からの紫外線が直接に外部に射出されないよう
に、遮蔽板７Ｃが設けられている。

【００２９】これにより、通常の照明機能としては、発
光部２による直接光と反射板８による反射光によって反
射板８の前方を中心に照射することができる。これに加
えて前記第１実施例と同様の作用により、室内等の空間
内の悪臭を放つ気体や有毒な気体に対して消臭、消毒す
ることができると共に、発光部２からの紫外線を反射板
８及び透過板９に施された半導体物質１０が吸収して紫
外線フィルタとして機能する。

【００３０】さらに、反射板８の内側面にも半導体物質
１０を施したので、この反射板８の内側面が光触媒反応
によって浄化され、この反射板８を常に良好な状態に維
持することができるようになる。

【００３１】なお、前記２つの実施例においては、カバ
ー部材３，７を発光部２を完全に覆ってしまうように形
成したが、図３に示すように、カバー部材１１を発光部
２の下側のみを覆い上側を開放するように形成し、鎖１
２等で発光部２とともに取り付けるようにしてもよい。
この場合、発光部２の上側が開放されているので、前記
２つの実施例に比しても空気の対流がよくなり、消臭、
消毒作用効率が向上する。

【００３２】さらに、カバー部材１１の側壁部１１Ａに
は、図４に示すように、空気流通板１２を設けてもよ
い。この空気流通板１２は側壁部１１Ａの一部を取り除
き、細長い板を多段に配設したもので、カバー部材１１
内での空気の対流をさらによくすることができる。

【００３３】次に消臭効果の具体的な実験例（Ａ）を示
す。

【００３４】実験装置としては図５に示すものを用い
た。図中の１５は臭気を封入する反応槽である。この反
応槽１５内に発光部１６を装着し、この発光部１６の側
面及び下側を覆うように、内側に半導体物質を施したカ
バー部材１７を装着した。さらに、反応槽１５の床部に
は、光照射時に内部の気体の対流を良くするためにファ
ン１８を設けた。

【００３５】発光部１６としては次の４種類の光源を用
いた。

【００３６】 (1) ナショナルパルック（ＥＸ−Ｎ）１０Ｗ (2) ナショナル昼光色（Ｄ）１０Ｗ (3) ブラックライト（ＢＬ）１０Ｗ (4) 低圧水銀灯１０Ｗこれらのうち、任意の３本を組合わせて発光部１６とし
た。反応槽１５としては１０リットルの容器を用いた。

【００３７】また、カバー部材１７としては次のものを
用いた。

【００３８】(1) 石英ガラス (2) ＴｉＯ₂膜をコートした石英ガラス、ただし、Ｔｉ
Ｏ₂膜は多木化学（株）製のＴｉＯ₂ゾルをスピンコート
で塗布した後に４００℃で焼成したものを用いた。

【００３９】臭気成分としては、初期濃度約１０ppmの
アセトアルデヒドを用いた。分析法としては、ガスクロ
マトグラフによる定量、定性分析を用いた。

【００４０】以上の装置を用いた実験によって、図６の
グラフに示す結果が得られた。このグラフはＴｉＯ₂膜
をコートした石英ガラスをカバー部材１７として用いた
ものによる結果で、特性線２１は光未照射の場合、特性
線２２は昼光色３本を発光部１６として用いた場合、特
性線２３はブラックライト１本とパルック２本を組合わ
せたものを発光部１６として用いた場合、特性線２４は
低圧水銀灯１本とパルック２本を組合わせたものを発光
部１６として用いた場合の結果を示す。

【００４１】この結果から、発光部１６として低圧水銀
灯１本とパルック２本を組合わせたものが特性線２４の
ように最も効率的に消臭することができた。なお、光未
照射の場合に特性線２１のようにアセトアルデヒドが減
少するのは、反応槽１５の内壁面に吸着されるためであ
る。

【００４２】また、ＴｉＯ₂膜をコートしない石英ガラ
スを用いた場合は、図６のグラフにおける光未照射の場
合の特性線２１と実験誤差内で一致した。この場合も前
述したように、反応槽１５の内壁面にアセトアルデヒド
が吸着されるためである。パルックのみ３本用いた場合
も光未照射の場合の特性線２１と一致した。

【００４３】なお、前記実験では、臭気成分としてアセ
トアルデヒドを用いたが、このアセトアルデヒドは臭気
成分の代表的なものである。ＴｉＯ₂光触媒の数多くの
研究からＴｉＯ₂でアセトアルデヒドが分解されれば、
他のほとんどすべての臭気成分（チオール、アンモニ
ア、メルカブタン等）も分解されることが知られてい
る。次に消臭効果の実験例（Ｂ）を示す。

【００４４】本実験ではカバー部材１７のＴｉＯ₂半導
体層として、多木化学（株）製のＴｉＯ₂ゾル中に日本
アエロジル社製の酸化チタン粉末（Ｐ−２５）を１０mg
／１０ml混入し、スピンコート後、４００℃で焼成した
半導体物質４を用いた。発光部１６としては、ブラック
ライト１本とパルック２本を組合わせたものを用いた。
これ以外は前記実験例（Ａ）と同様である。

【００４５】この実験によって、約１０分の光照射でア
セトアルデヒド残存率が約３０％になった。即ち、実験
例（Ａ）の場合のＴｉＯ₂膜をコートした石英ガラスの
カバー部材１７に比べて脱臭能が約1.5倍増加した。

【００４６】次にＴｉＯ₂膜の紫外線吸収能の実験例
（Ｃ）を示す。

【００４７】発光部１６として次の４つの光源を用い
た。

【００４８】(1) 太陽光 (2) ６Ｗ−ＵＶランプ (3) ２Ｗ−水銀ランプ (4) １５Ｗ−昼光色蛍光灯紫外線吸収基材としては次の２つの材料を用いた。

【００４９】(1) 石英ガラス (2) ＴｉＯ₂膜をコートしたアルカリガラス、なお、Ｔ
ｉＯ₂膜の作成法は実験例（Ａ）と同様である。焼成温
度のみ変えてある。

【００５０】吸収スペクトル測定は紫外・可視分光光度
計によって行った。紫外線強度測定はトプコンＵＶＲ−
１紫外線強度計によって行った。

【００５１】ＴｉＯ₂膜の吸収スペクトル測定結果を図
７に示す。吸収端は約３８０ｎｍである。ＴｉＯ₂膜を
コートしないアルカリガラス基材に比べてＴｉＯ₂膜を
コートしたアルカリガラスは約５０ｎｍだけ長波長側に
シフトしている。

【００５２】紫外線強度の測定方法は、図８に示すよう
に、光源又は窓の外の自然太陽光（例えば晴天の午後１
時）３１から６０ｃｍ離れた位置に基材（石英ガラス、
ＴｉＯ₂膜をコートしたアルカリガラス）３２を置き、
この基材の裏側に紫外線強度計３３を設置して測定し
た。

【００５３】この測定結果を図９（ａ），（ｂ），
（ｃ）のグラフに示す。図９（ａ）は基材を設けない場
合、図９（ｂ）は石英ガラスを置いた場合、図９（ｃ）
はＴｉＯ2膜をコートしたアルカリガラスを置いた場合
の測定結果である。この結果からわかるように、ＴｉＯ
₂膜をコートしたアルカリガラスの場合には３６０ｎｍ
付近の紫外線もほとんどカットしてしまうことが分か
る。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の照明装置に
よれば、次のような効果を奏する。

【００５５】（１）カバー部材の表面に存在させた半
導体物質の光触媒反応によって、悪臭、有毒な気体を効
率的に消臭、消毒することができると共に、発光部から
の紫外線を吸収し、この紫外線が外部に射出するのを防
止することができるようになる。

【００５６】（２）光触媒反応は酸化触媒等に比して
熱劣化や被毒元素による活性低下等がなく、脱臭、消毒
作用及び紫外線フィルタとしての寿命を大幅に延ばすこ
とができる。

【００５７】（３）照明装置は発光部にカバー部材を
設けただけの簡単な構成なので、全体をコンパクトにす
ることができ、トイレ等の狭い空間にも容易に使用する
ことができると共に安価に製造することができる。

【００５８】（４）安価で紫外線を出しやすい蛍光灯
を使用する場合にも、紫外線は半導体物質で吸収され、
外部に漏れることがないので、安価でしかも安全な照明
装置を提供することができる。

【００５９】（５）カバー部材に半導体物質を施した
ので、このカバー部材の半導体物質を施した面が光触媒
反応によって浄化され、照明機能を常に良好な状態に維
持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る照明装置を示す概略
断面図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る照明装置を示す概略
断面図である。

【図３】本発明の変形例を示す概略断面図である。

【図４】図３のカバー部材の側壁部の変形例を示す部分
断面図である。

【図５】消臭効果の実験に用いた実験装置を示す概略構
成図である。

【図６】消臭効果の実験結果を示すグラフである。

【図７】ＴｉＯ₂膜の吸収スペクトル測定結果を示すグ
ラフである。

【図８】紫外線強度の測定試験に用いる装置の構成を示
す概略説明図である。

【図９】紫外線強度の測定結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１…照明装置、２…発光部、３，７…カバー部材、４，
１０…半導体物質、８…反射板、９…透過板。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−5301（ＪＰ，Ａ) 特開平４−101302（ＪＰ，Ａ) 特開平４−206201（ＪＰ，Ａ) 実願平１−89968号（実開平３− 30314号）の願書に添付した明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（ＪＰ，Ｕ) 実願平２−32937号（実開平３− 124524号）の願書に添付した明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部と、この発光部の一部を覆って設
けられ、該発光部から照明領域に射出された光を透過す
るカバー部材とを有する照明装置において、前記発光部
から射出された波長３００〜４００ｎｍの光を吸収して
光触媒反応を示す酸化チタンを前記カバー部材の表面に
存在させたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記酸化チタンは薄膜状に前記カバー部
材の表面に固定されており、前記酸化チタン薄膜は可視
光を透過し、紫外線を吸収することを特徴とする請求項
１に記載の照明装置。
【請求項３】前記酸化チタンは微粒子であり接着剤と
共に前記カバー部材の表面に被覆されており、前記被覆
物は可視光を透過し、紫外線を吸収することを特徴とす
る請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】前記酸化チタンを存在させた前記カバー
部材の表面は、光触媒反応によって浄化され、以て照明
機能を良好な状態に維持可能であることを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】前記酸化チタンは前記カバー部材の内側
表面に存在させたことを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載の照明装置。
【請求項６】前記酸化チタンが、パラジウム、白金、
ニッケル、ロジウム、ニオブ、銅、スズ、酸化ルテニウ
ム及び酸化ニッケルのうちの１種又は２種以上で修飾さ
れていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の照明装置。
【請求項７】前記照明装置は、室内、トイレ、電話ボ
ックス、トンネル、地下鉄ホーム等の閉鎖的な空間を照
明するための装置であることを特徴とする請求項１〜６
のいずれかに記載の照明装置。