JP6258163B2 - Ultraviolet-transmissive window material having photocatalytic function and ultraviolet irradiation apparatus having the window material - Google Patents
Ultraviolet-transmissive window material having photocatalytic function and ultraviolet irradiation apparatus having the window material Download PDFInfo
- Publication number
- JP6258163B2 JP6258163B2 JP2014177925A JP2014177925A JP6258163B2 JP 6258163 B2 JP6258163 B2 JP 6258163B2 JP 2014177925 A JP2014177925 A JP 2014177925A JP 2014177925 A JP2014177925 A JP 2014177925A JP 6258163 B2 JP6258163 B2 JP 6258163B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- window material
- ultraviolet
- photocatalyst
- photocatalytic
- coat layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 122
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims description 54
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 100
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 66
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 43
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 27
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 18
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 3
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 16
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 6
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012569 microbial contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 1
- 229920011301 perfluoro alkoxyl alkane Polymers 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、光触媒機能を有する紫外線透過性窓材及び該窓材を有する紫外線照射装置に関する。 The present invention relates to an ultraviolet transmissive window material having a photocatalytic function and an ultraviolet irradiation apparatus having the window material.
紫外線殺菌は、薬剤による殺菌と異なり残留する物がなく、安全性が高いため、養殖魚や観賞魚などの水性生物の飼育水の殺菌方法として適している。そして、紫外線殺菌した飼育水を用いて魚の養殖を行った場合には、魚の細菌感染による死滅を有効に防止することができるために、餌に添加して投与する抗生物質を無くすか又はその量を著しく減少させることができ、安心・安全の点で付加価値の高い養殖魚を生産することが可能となる。 Unlike sterilization with chemicals, ultraviolet sterilization is suitable as a method for sterilization of breeding water for aquatic organisms such as farmed fish and ornamental fish because it has no residue and is highly safe. And when fish is cultivated using breeding water that has been sterilized by ultraviolet rays, it is possible to effectively prevent the death caused by bacterial infection of the fish. Can be significantly reduced, and it becomes possible to produce cultured fish with high added value in terms of safety and security.
このような飼育水の紫外線殺菌を行うための装置としては、紫外線光源として水銀ランプを用いた特許文献1乃至3及び6に記載されているような装置が知られている。
As an apparatus for performing such ultraviolet sterilization of breeding water, apparatuses described in
なお、前記特許文献6には、活性酸素又はオゾンによる殺菌効果を期待して、光触媒作用を有する物質であるTiO2が表面に塗布された石英玉を被殺菌流体の流路に多数配置することなどが記載されている。そして、基体の表面に光触媒物質を塗布するための光触媒コーティング用組成物としては、特許文献7に記載されているような無機透明多孔質体に光触媒物質を担持させたものとバインダーを混合した様なものも知られている。
In addition, in
ところで、紫外線発光ダイオード(以下、UV−LEDともいう。)は、水銀ランプに比べて発光する紫外線強度が低いという欠点があるものの、寿命が長く、消費電力も低いばかりでなく、破損した場合に水銀汚染が起こらないという優れた特徴を有しているため、光源としてUV−LEDを使用することが好ましいことが多い。そして、このようなUV−LEDを使用したものとしては、特許文献4や特許文献5に記載されているような装置が知られている。
By the way, although an ultraviolet light emitting diode (hereinafter also referred to as UV-LED) has a drawback that it emits less ultraviolet light than a mercury lamp, it has a long life and low power consumption. It is often preferable to use a UV-LED as the light source because of the excellent feature that mercury contamination does not occur. And as what uses such UV-LED, the apparatus as described in
なお、前記特許文献4に開示される殺菌装置では、一旦殺菌した水が太陽光に晒されると細菌の光回復現象により殺菌効果が低下するという問題の発生を避けるために、光源として、主発光ピーク320〜400nmのUVA発光するUV−LEDを、好ましくは主発光ピーク254nmのUVCを発光する紫外線ランプと組み合わせて使用することを特徴とするものである。しかしながら、260nm付近の波長を有する紫外線(所謂、殺菌線)の方が高いことが知られており、太陽光の影響が少ないか実質的に無視できるような環境下で殺菌を行う場合には、好ましくは200〜350nm、より好ましくは200〜300nm、最も好ましくは200〜280nmの波長を有する紫外線を照射することが有利である。
In the sterilization apparatus disclosed in
前記特許文献1乃至3に記載されているように、微生物及び浮遊物を含む水を紫外線殺菌する場合には、紫外線ランプを内蔵した光透過管の外側面に液体中の有機物等の汚染物質が付着して紫外線照射効率が低下することを防止するため、適宜自動清掃を行う必要があった。そして、このような自動清掃は、汚染状況をモニタリングしながら汚れが一定のレベルを越えた時に行われるか、装置稼働開始時のみに行われるといったように、比較的長時間のインターバルで行われるのが一般的であった。また、前記特許文献1及び2に示される自動清掃は、モーターを用いてスクレーパー又はブラシを摺動させる、或いは空気噴射により乱流を増加させるなど、何れも比較的多大なエネルギーコストを要し且つ複雑な機構を有する装置によって行われていた。また、前記特許文献3に記載される方法は、簡単なメカニズムにより低エネルギーコストで清掃を行うことができるものの、光源や殺菌室の形状が特定のときのみに実施可能であり、しかも清浄頻度をコントロールすることは困難であった。
As described in
このように、水銀ランプを光源とした紫外線殺菌装置においては、上記したような自動清浄装置を用いる事により、長期間安定して殺菌を行うことが可能であった。そして、特許文献5に示されるようなUV−LEDを光源として用いた装置においても紫外線透過性の窓材においても自動清浄装置を設けて窓材(本発明における窓材とは、光源と、光源から出射される光が照射される被照射体との間に介在して両者を隔てると共にそれを通して被照射体に光源から出射された光を照射できるような光透過性を有する隔壁を構成する材料を意味し、たとえば特許文献5における保護カバー19や特許文献4における透光性プレート7、透光性移送管23および透光性容器33も窓材に該当する。)の表面を定期的に洗浄すれば特に問題なく使用できるとされていた。
Thus, in the ultraviolet sterilizer using a mercury lamp as a light source, it was possible to sterilize stably for a long period of time by using the automatic cleaning device as described above. And in the apparatus using UV-LED as a light source as shown in patent document 5, and an ultraviolet permeable window material, an automatic cleaning device is provided and a window material (the window material in the present invention is a light source, a light source, A material that constitutes a light-transmitting partition wall that is interposed between and spaced from an irradiated object irradiated with light emitted from the light source and through which the light emitted from the light source can be irradiated to the irradiated object For example, the protective cover 19 in Patent Document 5 and the translucent plate 7, translucent transfer tube 23, and translucent container 33 in
ところが、太陽光照射がない様な条件下における、UV−LEDのみを光源として用いた特許文献4の図12に示されるような装置による魚類の飼育水の循環殺菌では、殺菌効果が短時間で急激に低下することがあることが明らかとなった。そして、前記特許文献1、2又は5に示されるような自動清浄を用いて頻繁に洗浄を行って殺菌効率を維持しようとすると、多大なエネルギーコストを要するばかりでなく、頻繁に自動清浄装置のメンテナンス作業を行う必要がある。
However, in the circulation sterilization of fish breeding water using an apparatus as shown in FIG. 12 of
本発明者等は、上記問題を解決すべく、先ずその原因を突き止めるべく鋭意検討を行った。その結果、UV−LEDの発光強度が水銀ランプに比べて著しく低いため、特に流路が広く光源から離れた被照射体に紫外線が届き難い場合には、水銀ランプを用いた場合と比べて魚類の飼育水に含まれる微生物及び浮遊物に由来する汚れ物体(特に微生物汚染物)が移送管の内壁に付着しやすく、更に水銀ランプを用いた場合には問題とならないような僅かなレベルで汚れ物体が付着した場合でも、該汚れ物体よる紫外線吸収効果より被殺菌体である飼育水に到達する紫外線の強度が著しく低下してしまうことが原因であることが明らかとなった。 In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied to find out the cause. As a result, since the emission intensity of the UV-LED is significantly lower than that of the mercury lamp, especially when it is difficult for ultraviolet rays to reach the irradiated object having a wide flow path and away from the light source, the fishes are compared with the case of using the mercury lamp. Dirty objects (especially microbial contaminants) derived from microorganisms and suspended solids contained in the breeding water easily adhere to the inner wall of the transfer pipe, and even at a slight level that does not cause a problem when using a mercury lamp. Even when an object adheres, it has been clarified that the cause is that the intensity of ultraviolet rays reaching the breeding water, which is a sterilized body, is remarkably reduced due to the ultraviolet absorption effect of the dirty object.
このような原因からすると、UV−LEDの発光強度を著しく高くすることができれば、上記問題を解決することができる。しかしながら、発光強度を高める為には非常に多くのUV−LEDを使用する必要があり経済的に不利であるばかりでなく、装置が大型化してしまう。また個々のUV−LEDの発光効率を高めれば、使用するUV−LED数を比較的少なく抑える事は可能であるが、そのためには作動電圧を上げる必要があり、UV−LEDの寿命低下を招いてしまう。 From such a cause, the above problem can be solved if the emission intensity of the UV-LED can be remarkably increased. However, in order to increase the emission intensity, it is necessary to use a very large number of UV-LEDs, which is not only economically disadvantageous, but also increases the size of the apparatus. If the luminous efficiency of individual UV-LEDs is increased, the number of UV-LEDs to be used can be reduced to a relatively low level. However, for this purpose, it is necessary to increase the operating voltage, leading to a decrease in the life of the UV-LEDs. I will.
このような状況の下、本発明者等は、光触媒を利用したセルフクリーニング機能を付与することを着想した。ところが、最も汎用的に使用される光触媒物質であるTiO2は代表的な紫外線吸収剤であることからも分かるように、可視光透過性が要求される基材に対して塗布される場合はあるものの、紫外線透過性が要求される窓材に塗布された例は本発明者等の知る限りにおいて皆無である。そして、光触媒利用したセルフクリーニング性を有する物品においては、ほぼ例外なく、光触媒を励起するための励起光を光触媒コート層の露出表面側から照射している。 Under such circumstances, the present inventors have conceived of providing a self-cleaning function using a photocatalyst. However, TiO 2, which is the most widely used photocatalytic substance, may be applied to a substrate that requires visible light transmission, as can be seen from the fact that it is a typical ultraviolet absorber. However, as far as the present inventors know, there are no examples of application to a window material that requires ultraviolet transparency. And in the article | item which has the self-cleaning property using a photocatalyst, the excitation light for exciting a photocatalyst is irradiated from the exposed surface side of a photocatalyst coating layer almost without exception.
そこで、光触媒は紫外線遮蔽性(或いは紫外線吸収性)が高く、紫外線透過性を要求される窓材に適用することはできないという常識にとらわれず、窓材の紫外線透過性を損なうことなく、光触媒を利用したセルフクリーニング機能を付与する方法について鋭意検討を行った。その結果、セルフクリーニング機能を付与するためには必ずしも表面の全面に光触媒コーティング施す必要はなく、コーティングされていない部分が残るようにして光触媒コート層を分散させて形成すれば紫外線透過性をさほど低下させることなく光触媒機能を付与することができることに想到し、本発明を完成するに至った。 Therefore, the photocatalyst has a high ultraviolet shielding property (or ultraviolet absorbing property) and is not limited to the common sense that it cannot be applied to a window material that requires ultraviolet light transmission, and without impairing the ultraviolet light transmittance of the window material. The method of giving the self-cleaning function used was studied earnestly. As a result, it is not always necessary to apply a photocatalyst coating to the entire surface in order to provide a self-cleaning function. If the photocatalyst coat layer is dispersed and formed so that an uncoated portion remains, the ultraviolet transmittance is greatly reduced. The inventors have conceived that a photocatalytic function can be imparted without causing the present invention to be completed.
即ち、第一の本発明は、その内側の空間から照射される紫外線を、その外側の空間に向けて透過する窓材であって、窓材本体と、該窓材本体の外側の面上に形成された光触媒物質を含んでなる光触媒コート層と、を有し、
前記窓材本体は波長220〜280nmの紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する材料で構成されており、
前記光触媒コート層は、前記窓材の紫外線が透過し得る部分の外側の面である有効面内に実質的に均一に分散するように形成された互いに独立した複数の光触媒コート層からなるか、打抜網状の光触媒コート層であって、打抜き部が前記有効面内に実質的に均一に分散するように形成された光触媒コート層であり、
前記有効面の全面積に対する前記光触媒コート層の総面積の割合(%)で定義される被覆率が2〜95%であり、
前記有効面の光触媒コート層で被覆されていない部分は光触媒コート層が存在せず紫外線が透過し得る有効部であることを特徴とする光触媒機能を有する紫外線透過性窓材である。
That is, the first aspect of the present invention is a window material that transmits ultraviolet rays irradiated from the inner space toward the outer space, and is provided on the window material body and the outer surface of the window material body. A photocatalyst coating layer comprising a formed photocatalytic substance,
The window material body is made of a material having transparency to ultraviolet light having a wavelength of 220 to 280 nm and excitation light of the photocatalytic substance,
The photocatalyst coat layer is composed of a plurality of independent photocatalyst coat layers formed so as to be substantially uniformly dispersed in an effective surface that is an outer surface of a portion through which ultraviolet rays of the window material can transmit, or A punched net-like photocatalytic coat layer, wherein the punched portion is formed so as to be substantially uniformly dispersed in the effective surface,
Wherein the ratio of the total area of the photocatalytic coating layer to the total area of the effective surface (%) defined in the coverage Ri 2-95% der,
The portion of the effective surface that is not covered with the photocatalyst coat layer is an effective portion that does not have a photocatalyst coat layer and is capable of transmitting ultraviolet rays.
上記第一の本発明の窓材は、窓材の内側から前記光触媒物質の励起光を窓材に照射することにより、セルフクリーニング効果を発揮させることができるという特長を有する。本発明の窓材においては、容易に製造できるという観点から、前記光触媒コート層は、その硬化体が紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する無機バインダーと、光触媒物質又はその前駆体と、を含んでなる硬化性組成物の硬化体からなることが好ましい。そして、このような硬化体からなる光触媒コート層に含まれる光触媒物質の含有量は0.5〜20質量%、特に1〜15質量%とするのが好ましく、光触媒コート層の厚さは0.3〜50μm、特に0.5〜10μmとすることが好ましい。更に、光触媒コート層に含まれる光触媒物質の含有量を0.5〜15質量%とし且つ光触媒コート層の厚さを0.5〜10μmとすることが最も好ましい。光触媒物質の含有量及び/又は光触媒コート層の厚さをこのような範囲とすることにより、前記被覆率を高くしても高い紫外線透過性を得ることができ、窓材の有効面の表面全体にわたってムラなく高いセルフクリーニング機能を付与することができる。 The window material according to the first aspect of the present invention has a feature that a self-cleaning effect can be exhibited by irradiating the window material with excitation light of the photocatalytic substance from the inside of the window material. In the window material of the present invention, from the viewpoint that it can be easily produced, the photocatalyst coat layer is composed of an inorganic binder whose cured body is transparent to ultraviolet rays and excitation light of the photocatalyst material, and a photocatalyst material or a precursor thereof. And a cured body of a curable composition comprising the body. And the content of the photocatalyst substance contained in the photocatalyst coat layer made of such a cured product is preferably 0.5 to 20% by mass, particularly preferably 1 to 15% by mass, and the photocatalyst coat layer has a thickness of 0. The thickness is preferably 3 to 50 μm, particularly preferably 0.5 to 10 μm. Furthermore, it is most preferable that the content of the photocatalytic substance contained in the photocatalyst coat layer is 0.5 to 15% by mass and the thickness of the photocatalyst coat layer is 0.5 to 10 μm. By setting the content of the photocatalyst substance and / or the thickness of the photocatalyst coating layer in such a range, high ultraviolet transmittance can be obtained even if the coverage is increased, and the entire surface of the effective surface of the window material is obtained. A high self-cleaning function can be imparted uniformly.
本発明の窓材においては、前記窓材本体の外側の面の表面には、前記光触媒コート層の形状に対応する開口形状を有する凹状の窪みが形成し、前記光触媒コート層をこれら凹状の窪み内に密着して形成してもよい。このようにすることにより、前記窓材の外側の面を平面又は滑らかな曲面として汚れが溜まり難くすることができる。そして、前記凹状の窪みを深さ方向に拡径されたものとすることにより、光触媒コート層の剥落を防止することも可能となる。 In the window material of the present invention, a concave recess having an opening shape corresponding to the shape of the photocatalyst coat layer is formed on the surface of the outer surface of the window material body, and the photocatalyst coat layer is formed into the concave recess. It may be formed in close contact with the inside. By doing in this way, the outer surface of the window material can be made flat or a smooth curved surface to make it difficult for dirt to accumulate. And it becomes possible to prevent exfoliation of a photocatalyst coat layer by making the diameter of the above-mentioned concave hollow expanded in the depth direction.
また、第二の本発明は、紫外線を出射する光源と、窓部を有するケーシングとを有し、該ケーシング内に前記光源が収容されてなり、前記窓部は前記本発明の光触媒機能を有する紫外線透過性窓材で構成されてなることを特徴とする紫外線照射装置である。 The second aspect of the present invention includes a light source that emits ultraviolet rays and a casing having a window portion, and the light source is accommodated in the casing, and the window portion has the photocatalytic function of the present invention. An ultraviolet irradiation device comprising an ultraviolet transmissive window material.
上記第二の本発明の紫外線照射装置は、装置の内部から前記光触媒物質の励起光を窓材に照射することにより、セルフクリーニング効果を発揮させることができる。そして、該本発明の紫外線照射装置においては、前記光源から発光される紫外線が前記光触媒物質の励起光を含まない場合、又は前記光源から発光される紫外線が前記光触媒物質の励起光を含むが十分な強度が十分でない場合であっても外部に上記励起光の光源を別途設置する必要がないというという理由から、ケーシング内に収容する光源として紫外線及び前記光触媒物質の励起光を出射する光源を用いるか、又は前記光源と共に前記光触媒物質の励起光を出射する別の光源(前記光源より強い発光強度を有するものが好ましい。)をケーシングに収容することが好ましい。 The ultraviolet irradiation apparatus according to the second aspect of the present invention can exert a self-cleaning effect by irradiating the window material with excitation light of the photocatalytic substance from the inside of the apparatus. In the ultraviolet irradiation device of the present invention, when the ultraviolet light emitted from the light source does not include the excitation light of the photocatalytic substance, or the ultraviolet light emitted from the light source includes the excitation light of the photocatalytic substance, it is sufficient. Even if the intensity is not sufficient, a light source that emits ultraviolet light and excitation light of the photocatalytic substance is used as a light source housed in the casing because it is not necessary to separately install a light source of the excitation light outside. Or another light source that emits excitation light of the photocatalytic substance together with the light source (preferably one having a light emission intensity stronger than the light source) is preferably housed in the casing.
本発明の窓材は、一般に紫外線遮蔽性又は紫外線吸収性を有することが知られている光触媒コート層を表面に有するにもかかわらず、紫外線透過性を有するという特長を有する。このため、内部にUV−LEDや紫外線ランプのような紫外線光源をケーシング内に収容し、ケーシングに設けられた窓部から紫外線を出射する紫外線照射装置の窓材として使用した場合において、窓材の内側から前記光触媒粒子の励起光を窓材に照射することにより、セルフクリーニング効果を発揮させることができる。 The window material of the present invention has a feature that it has ultraviolet transmittance despite having a photocatalyst coating layer generally known to have ultraviolet shielding properties or ultraviolet absorption properties on the surface. Therefore, when an ultraviolet light source such as a UV-LED or an ultraviolet lamp is housed in the casing and used as a window material for an ultraviolet irradiation device that emits ultraviolet light from a window portion provided in the casing, By irradiating the window material with excitation light of the photocatalyst particles from the inside, a self-cleaning effect can be exhibited.
したがって、微生物及び浮遊物を含む水を紫外線殺菌する装置における窓材として本発明の窓材を使用した場合には、分解洗浄や自動洗浄の頻度を大幅に低減することが可能となる。しかも、外部に別途光触媒物資の励起光用の光源を設置する必要がないので、装置のコンパクト化を図ることができる。 Therefore, when the window material of the present invention is used as a window material in an apparatus for sterilizing water containing microorganisms and suspended matters, the frequency of decomposition cleaning and automatic cleaning can be greatly reduced. In addition, since it is not necessary to install a light source for excitation light of the photocatalyst material outside, the apparatus can be made compact.
本発明の窓材は、その内側の空間から照射される紫外線を、その外側の空間に透過する窓材であって、窓材本体と、光触媒物質を含有してなる光触媒コート層と、を有し、前記窓材本体は紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する材料で構成されており、前記光触媒コート層は、前記窓材の紫外線が透過し得る部分の外側の面である有効面内に実質的に均一に分散するように形成された互いに独立した複数の光触媒コート層からなるか、打抜網状の光触媒コート層であって、打抜き部が前記有効面内に実質的に均一に分散するように形成された光触媒コート層であり、前記有効面の全面積に対する前記光触媒コート層の総面積の割合(%)で定義される被覆率が2〜95%であることを特徴とする。 The window material of the present invention is a window material that transmits ultraviolet rays irradiated from the inner space to the outer space, and has a window material body and a photocatalyst coating layer containing a photocatalytic substance. The window material body is made of a material that is transparent to ultraviolet light and excitation light of the photocatalytic substance, and the photocatalyst coating layer is formed on the outer surface of the portion of the window material through which ultraviolet light can pass. A plurality of independent photocatalyst coat layers formed so as to be substantially uniformly dispersed in an effective surface, or a punched net-like photocatalyst coat layer, the punched portion being substantially in the effective surface The photocatalyst coat layer formed so as to be uniformly dispersed in the surface area, and the coverage defined by the ratio (%) of the total area of the photocatalyst coat layer to the total area of the effective surface is 2 to 95%. Features.
前記した様に本発明において窓材とは、光源と該光源から出射される光が照射される被照射体との間に介在して両者を隔てると共にそれを通して光源から出射された光を被照射体に照射できるような光透過性を有する隔壁を構成する材料を意味する。したがって、1)開口部を有する容器内に光源を収容し、前記開口部を透光性板状体で塞いで封止し、該透光性板状体の外側に配置した被照射体に向かって光を照射するタイプの光照射装置における前記透光性板状体、2)透光性管状体の内部に光源を収容し、両端を蓋で塞いで封止し、前記透光性管状体の外部に配置された被照射体に向かって光を照射するタイプの光照射装置における前記透光性管状体、3)透光性管状体の内部に被照射体を配置し、該透光性管状体の外周に沿って光源を配置して前記被照射体に向かって光を照射するタイプの光照射装置における前記透光性管状体、更には4)所謂LEDパッケージやLEDモジュールにおける窓材、レンズ、透光性カバー等を構成する材料も窓材に含まれる。 As described above, in the present invention, the window material is interposed between the light source and the irradiated object irradiated with the light emitted from the light source and separates both, and the light emitted from the light source is irradiated therethrough. It means a material constituting a light-transmitting partition wall that can be irradiated to the body. Therefore, 1) a light source is accommodated in a container having an opening, the opening is closed and sealed with a light-transmitting plate, and the light source is disposed on the outside of the light-transmitting plate. 2) the light-transmitting plate-like body in the light irradiation device of the type that emits light; 2) a light source is housed inside the light-transmitting tubular body, both ends are closed with lids, and the light-transmitting tubular body is sealed; The translucent tubular body in a light irradiating apparatus of the type that irradiates light toward the irradiated body disposed outside the 3), and 3) the irradiated body is disposed inside the translucent tubular body, and the translucent The light-transmitting tubular body in a light irradiation device of a type that irradiates light toward the irradiated body by arranging a light source along the outer periphery of the tubular body, and further 4) a window material in a so-called LED package or LED module, The material constituting the lens, the translucent cover, etc. is also included in the window material.
本発明の窓材は、その内側の空間から照射される紫外線を、その外側の空間に透過する窓材である。ここで紫外線とは200nm〜400nm波長領域の光を意味するが、該波長領域の全ての紫外線を透過する必要はなく、紫外線照射装置の窓材として用いた時における光源の種類、紫外線照射の目的に応じて特定の紫外線に対して透過性を有すればよい。本発明の窓材においては、200nm〜400nmの波長領域内に単一又は複数のピークを有する紫外線を透過させた時における主ピークに対応する波長の紫外線に対する透過率が30.0%以上99.5%以下であることが好ましく、50%以上98%以下、特に60%以上97%以下であることがより好ましい。 The window material of this invention is a window material which permeate | transmits the ultraviolet-ray irradiated from the space inside the outer space. Here, the ultraviolet rays mean light in the wavelength region of 200 nm to 400 nm, but it is not necessary to transmit all ultraviolet rays in the wavelength region, and the type of light source when used as a window material of an ultraviolet irradiation device, the purpose of ultraviolet irradiation It is only necessary to have transparency to specific ultraviolet rays. In the window material of the present invention, the transmittance for ultraviolet light having a wavelength corresponding to the main peak when ultraviolet light having a single or plural peaks in the wavelength region of 200 nm to 400 nm is transmitted is 30.0% or more. It is preferably 5% or less, more preferably 50% or more and 98% or less, and particularly preferably 60% or more and 97% or less.
本発明の窓材の光触媒コート層とは、後述するような光触媒物質を含む被膜を意味し、光触媒物質の蒸着膜のような光触媒物質のみからなる薄膜(一般的な膜厚は100nm〜10μmであり、好ましい膜厚は150nm〜5μmである。)であってもよい。形成の容易さの観点から光触媒コート層は、その硬化体が紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する無機バインダーと、光触媒物質又はその前駆体と、を含んでなる硬化性組成物の硬化体からなることが好ましい。ここで前記硬化性組成物としては、通常の光触媒コーティング剤として入手可能な光触媒物質とバインダーとを含んでなる光触媒コーティング剤のうち、バインダーとして、その硬化体が紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する無機系のものを使用したものが特に制限させることなく使用できる。光触媒物質としては光触媒作用を示すことが知られている物質、たとえばTiO2、SrTiO2、ZnO、CdS,SnO2、WO3等が特に制限なく使用できる。光触媒効果の高さの観点から触媒物質としては、TiO2又はTiO2系光触媒物質の微粒子を使用することが好ましい。光触媒物質の微粒子の粒子径は透過型電子顕微鏡撮影の画像の画像解析によって求められる1次粒子が5nm〜1μmの範囲であればよいが、光触媒機能の高さの観点から上記1次粒子の粒子径が5〜50nmであることが好ましい。 The photocatalyst coat layer of the window material of the present invention means a film containing a photocatalyst material as described later, and is a thin film composed of only a photocatalyst material such as a vapor-deposited film of a photocatalyst material (general film thickness is 100 nm to 10 μm). And a preferable film thickness is 150 nm to 5 μm. From the viewpoint of ease of formation, the photocatalyst coating layer has a curable composition comprising an inorganic binder whose cured body is transparent to ultraviolet rays and excitation light of the photocatalytic substance, and a photocatalytic substance or a precursor thereof. It is preferable to consist of a cured product of the product. Here, as the curable composition, among the photocatalyst coating agent comprising a photocatalyst substance and a binder that are available as a normal photocatalyst coating agent, the cured product is used as an ultraviolet ray and excitation light of the photocatalyst substance. On the other hand, an inorganic material having permeability can be used without any particular limitation. As the photocatalytic substance, a substance known to exhibit a photocatalytic action, for example, TiO 2 , SrTiO 2 , ZnO, CdS, SnO 2 , WO 3 and the like can be used without particular limitation. From the viewpoint of high photocatalytic effect, it is preferable to use fine particles of TiO 2 or TiO 2 -based photocatalytic substance as the catalytic substance. The particle diameter of the fine particles of the photocatalyst material may be in the range of 5 nm to 1 μm for the primary particles determined by image analysis of the transmission electron microscope image. From the viewpoint of the high photocatalytic function, the particles of the primary particles The diameter is preferably 5 to 50 nm.
また、その硬化体が紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する無機バインダーとしては、ケイ酸塩系バインダー、無機コロイド系バインダー、金属アルコキシド系バインダー等を使用することができる。さらに上記硬化性組成物は粘度を調整する等の目的で水及び/又は有機溶媒を含んでいてもよい。なお、無機バインダーの硬化体における紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対する透過性は窓材本体におけるこれら透過性より低いことが多い。 Further, as the inorganic binder whose cured body is transparent to ultraviolet rays and excitation light of the photocatalytic substance, a silicate binder, an inorganic colloid binder, a metal alkoxide binder, and the like can be used. Furthermore, the curable composition may contain water and / or an organic solvent for the purpose of adjusting the viscosity. The transparency of the cured inorganic binder to ultraviolet light and the excitation light of the photocatalytic substance is often lower than that of the window material body.
上記硬化性組成物中における光触媒物質の濃度は、硬化させて光触媒コート層としたときの光触媒機能の強さと紫外線透過性とのバランスから、光触媒コート層の厚さにもよるが、硬化体の質量基準で0.5〜20質量%、特に1〜15質量%とすることが好ましい。なお、光触媒コート層の厚さは一般的には0.3〜50μmの範囲であるが、光触媒物質を露出しやすくして光触媒機能を高め更に光触媒コート層における紫外線透過率をできるだけ高くするために0.5〜10μmとすることが好ましい。なお、硬化性組成物に溶媒以外の成分を特に添加しない場合には、硬化体質量基準で光触媒物質の質量を除いた残余が実質的にバインダーの硬化体の質量となる。 The concentration of the photocatalyst substance in the curable composition depends on the thickness of the photocatalyst coat layer from the balance between the strength of the photocatalyst function and the ultraviolet light transmittance when cured to form a photocatalyst coat layer. It is preferable to set it as 0.5-20 mass% by mass reference | standard, especially 1-15 mass%. The thickness of the photocatalyst coat layer is generally in the range of 0.3 to 50 μm. In order to easily expose the photocatalyst substance to enhance the photocatalyst function and further increase the ultraviolet transmittance in the photocatalyst coat layer as much as possible. It is preferable to set it as 0.5-10 micrometers. When no component other than the solvent is added to the curable composition, the remainder excluding the mass of the photocatalytic substance on the basis of the mass of the cured product is substantially the mass of the binder cured product.
本発明の窓材で使用する窓本体は、窓材の主要部を構成するものであり、紫外線および前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する材料で構成されている必要がある。ここで、光触媒物質の励起光とは、光触媒物質(半導体物質である)がその光を吸収することによって励起され光触媒として機能するようになる光であり、その波長は光触媒物質ごとに特有である。たとえば、TiO2の励起光は波長380nm以下の光である。 The window main body used in the window material of the present invention constitutes the main part of the window material, and needs to be made of a material that is transparent to ultraviolet light and excitation light of the photocatalytic substance. Here, the excitation light of the photocatalytic substance is light that is excited when the photocatalytic substance (which is a semiconductor substance) absorbs the light and functions as a photocatalyst, and its wavelength is unique to each photocatalytic substance. . For example, the excitation light of TiO 2 is light having a wavelength of 380 nm or less.
窓材本体を構成する材料としては、サファイア、天然または合成石英、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、ガラスなどの無機材料、PFA、FEP、ETFE,PCTFE等のフッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、PVC、ポリカーボネートなどの有機材料、及びこれらの複合材料(例えばフッ化カルシウムやフッ化マグネシウムの露出表面をフッ素系樹脂でコーティングしたもの)が好適に使用できる。これら窓材の中でも耐水性の観点からサファイア、天然若しくは合成石英、又はフッ化カルシウム若しくはフッ化マグネシウムの露出表面をフッ素系樹脂でコーティングしたものを使用することが好ましく、耐水性及び防汚性の観点からサファイア、天然若しくは合成石英、フッ化カルシウム、又はフッ化マグネシウムの露出表面(ここでいう露出表面とは、窓材としたときに外側に直接露出する部分、即ち、窓材本体外側面の光触媒コート層で被覆されていない部分の表面を意味する。)をフッ素系樹脂でコーティングしたものを使用することが特に好ましい。なお、窓材本体の厚さは、紫外線透過性の観点からは薄い方がよく、紫外線透過性と強度や取扱やすさのバランスから適宜決定すればよい。一般的な厚さは、通常、20μm〜10mmの範囲であるが、50μm〜7mm、特に100μm〜5mmの範囲内であることが好ましい。 As materials constituting the window material body, inorganic materials such as sapphire, natural or synthetic quartz, calcium fluoride, magnesium fluoride, and glass, fluorine-based resins such as PFA, FEP, ETFE, and PCTFE, polyethylene, polypropylene, PVC, An organic material such as polycarbonate and a composite material thereof (for example, an exposed surface of calcium fluoride or magnesium fluoride coated with a fluorine resin) can be suitably used. Among these window materials, it is preferable to use sapphire, natural or synthetic quartz, or an exposed surface of calcium fluoride or magnesium fluoride coated with a fluorine-based resin from the viewpoint of water resistance. From the viewpoint, the exposed surface of sapphire, natural or synthetic quartz, calcium fluoride, or magnesium fluoride (the exposed surface here refers to the portion directly exposed to the outside when the window material is used, that is, the outside surface of the window material body) The surface of the portion not covered with the photocatalyst coating layer is particularly preferably used as a coating of a fluororesin. Note that the thickness of the window material body is preferably thin from the viewpoint of ultraviolet transparency, and may be appropriately determined from the balance between ultraviolet transparency, strength, and ease of handling. The general thickness is usually in the range of 20 μm to 10 mm, but is preferably in the range of 50 μm to 7 mm, particularly 100 μm to 5 mm.
本発明の窓材においては、前記光触媒コート層は、前記窓材の紫外線が透過し得る部分の外側の面である有効面内に実質的に均一に分散するように形成された互いに独立した複数の光触媒コート層からなるか、打抜網状の光触媒コート層であって、打抜き部が前記有効面内に実質的に均一に分散するように形成された光触媒コート層であり、前記有効面の全面積に対する前記光触媒コート層の総面積の割合(%)で定義される被覆率が2〜95%である必要がある。被覆率が2%未満のときには十分な光触媒機能或いはセルフクリーニング機能を得ることができず、被覆率が95%を越える場合には、光触媒コート層に含まれる光触媒の含有量や膜厚を可能な範囲で制御しても紫外線透過率の著しい低下が避けられない。被覆率が高いほどセルフクリーニング機能は高くなり、紫外線透過率は低下する傾向があるので、使用環境や目的に応じて被覆率を制御すればよい。例えば汚染が激しい環境下で使用する場合には被覆率を高め、例えば70%以上95%以下或いは80%以上95%とすればよく、汚染がそれほど厳しくない環境下で使用する場合には、被覆率を低め2%以上30%未満或いは2%以上20%未満とすればよい。なお、被覆率が0〜10%の範囲において被覆率の増加に伴い表面は急激に親水化され、表面に付着した汚れは水膜によって容易に除去できることが知られている(参考特許文献1:特許第3773087号公報参照)。したがって、窓材の外側表面が常に水流と接触するような条件下で使用する場合には、被覆率はかなり低くても(例えば2%以上10%以下、好ましくは2%以上7%以下)であっても十分なセルフクリーニング効果を得ることができると考えられる。 In the window material according to the present invention, the photocatalyst coat layer includes a plurality of independent photocatalyst layers formed so as to be substantially uniformly dispersed in an effective surface which is an outer surface of a portion of the window material through which ultraviolet rays can pass. A photocatalyst coat layer having a punched net shape, wherein the punched portion is formed so as to be substantially uniformly dispersed in the effective surface. The coverage defined by the ratio (%) of the total area of the photocatalyst coat layer to the area needs to be 2 to 95%. When the coverage is less than 2%, a sufficient photocatalytic function or self-cleaning function cannot be obtained, and when the coverage is more than 95%, the content and film thickness of the photocatalyst contained in the photocatalyst coating layer are possible. Even if it is controlled within the range, a significant decrease in ultraviolet transmittance is inevitable. The higher the coverage, the higher the self-cleaning function and the lower the ultraviolet transmittance, so the coverage may be controlled according to the use environment and purpose. For example, when used in a highly contaminated environment, the coverage is increased, for example, 70% or more and 95% or less or 80% or more and 95%. The rate may be reduced to 2% or more and less than 30% or 2% or more and less than 20%. In addition, it is known that when the coverage is in the range of 0 to 10%, the surface is rapidly hydrophilized as the coverage increases, and dirt attached to the surface can be easily removed by a water film (Reference Patent Document 1: (Refer to Japanese Patent No. 3773087). Therefore, when used under the condition that the outer surface of the window material is always in contact with the water flow, the coverage is considerably low (for example, 2% to 10%, preferably 2% to 7%). Even if it exists, it is thought that sufficient self-cleaning effect can be acquired.
前記複数の光触媒コート層を、前記窓材本体の外側の面上に実質的に均一に分散するように被着させる方法は特に限定されず、たとえば上記参考特許文献1に記載されているように、窓材本体の外側の面上に、直径又は最大径が5mm以下、好ましくは0.1μm〜1mmの島状の光触媒コート層が均一分散するように、平均分散距離間隔が1mm以内、好ましくは0.1μm〜1mmとなるようにして、不連続膜状に被着すればよい。なお、窓材の外側面が常に流水と接触するような条件下で使用する場合には、より粗に分散させてもよく、平均分散距離は10mm以内、好ましくは5mm以内としてもよい。
The method for depositing the plurality of photocatalyst coat layers so as to be substantially uniformly dispersed on the outer surface of the window material main body is not particularly limited. For example, as described in
複数の光触媒コート層を不連続膜状に被着する方法としては、例えば1)窓材本体の外側表面に、フォトレジスト等を用いて所定のパターンを有する保護膜を予め形成してから全面に光触媒コート層を形成し、その後リフトオフ法等により不要な光触媒コート層を除去する方法、2)予め窓材本体の外側表面に所定形状の凹状窪みを所定のパターンで形成しておき、窪みの内部に選択的に光触媒コート層を形成し、必要に応じて表面研磨をする方法、3)凹状窪みが所定パターンで形成された表面の全面にわたって光触媒コート層を形成した後に表面を研磨して窪み外部に形成された光触媒コート層を除去する方法などが採用できる。上記2)又は3)の方法によれば、表面研磨により窓材の外側表面を平滑な平面や滑らかな曲面とすることができ、汚れが溜まり易い段差や溝が表面に存在しないことから高い汚れ除去効果を得る事が出来る。 As a method for depositing a plurality of photocatalyst coat layers in a discontinuous film shape, for example, 1) A protective film having a predetermined pattern is formed in advance on the outer surface of the window material body using a photoresist or the like, and then applied to the entire surface. A method of forming a photocatalyst coat layer, and then removing the unnecessary photocatalyst coat layer by a lift-off method or the like. 2) A concave recess of a predetermined shape is formed in a predetermined pattern on the outer surface of the window material body in advance, and the interior of the recess 3) A method of selectively forming a photocatalyst coat layer and polishing the surface as necessary. 3) After forming the photocatalyst coat layer over the entire surface where the concave recesses are formed in a predetermined pattern, the surface is polished and the exterior of the recesses. For example, a method of removing the photocatalyst coat layer formed on the substrate can be employed. According to the above method 2) or 3), the outer surface of the window material can be made into a smooth flat surface or a smooth curved surface by surface polishing, and there is no step or groove on the surface where dirt easily accumulates. A removal effect can be obtained.
なお、光触媒コート層を形成する方法としては、光触媒物質のみからなる層を形成する場合には、蒸着法やスパッタリング法等の方法が採用できる。また、光触媒微粒子及び無機バインダーを含む硬化性組成物を用いる場合には、ディピング法、スピンコート法、スプレイ法などの塗布方法を用いて該組成物を塗布した後に乾燥し、熱処理等を施して硬化させればよい。 In addition, as a method for forming the photocatalyst coating layer, a method such as a vapor deposition method or a sputtering method can be employed when a layer made of only a photocatalytic substance is formed. In the case of using a curable composition containing photocatalyst fine particles and an inorganic binder, the composition is applied using a coating method such as a dipping method, a spin coating method, or a spray method, and then dried and subjected to a heat treatment or the like. What is necessary is just to harden.
また、打抜網状の光触媒コート層であって、打抜き部が前記有効面上に実質的に均一に分散するように形成された光触媒コート層を形成する場合には、打抜網の形状に対応する凹状窪みを形成し、同様にして該凹状溝内部に光触媒コート層を形成すればよい。なお、打抜網とはパンチングメタルとも呼ばれ、金属板に所定形状の多数の穴をあけたものえあり、打抜網状の光触媒コート層とは、例えば前記海島構造の海の部分を光触媒コート層で形成したもの(島の部分が穴に相当し、光触媒コート層は存在しない)が例示される。 In addition, when forming a photocatalyst coat layer that is a punched net-like photocatalyst coat layer so that the punched portions are substantially uniformly dispersed on the effective surface, it corresponds to the shape of the punched net. A concave depression is formed, and a photocatalyst coating layer may be formed in the concave groove similarly. The punching net is also called punching metal, and has a metal plate with a large number of holes of a predetermined shape. The punching net-like photocatalytic coating layer is, for example, a photocatalytic coating on the sea part of the sea island structure. A layer formed (the island portion corresponds to a hole and the photocatalyst coat layer does not exist) is exemplified.
以下、本発明の窓材および紫外線照射装置について、図面を参照して更に詳しく説明する。 Hereinafter, the window material and ultraviolet irradiation device of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
図1には、上部に開口を有する箱型のケーシング6内に殺菌効果の高いUVC(波長200〜280nmの紫外線)を発光するUV−LED8及びTiO2光触媒の励起能が高いUVA(波長320〜400nmの紫外線)を発光するUV−LED9を収容し、前記開口を本発明の窓材1で塞いで窓部7を構成した本発明の紫外線照射装置10が示されている。窓材1はサファイア又は石英からなる窓材本体2と複数の光触媒コート層3とを有する。上記光触媒コート層3は、窓材本体2の点線で囲われる「紫外線が透過し得る部分(有効部)4」に形成された凹状の窪み5の内部に形成されている。この窪み5は内部に向かって深さ方向に拡径されているため、光触媒コート層3が剥落し難くなっている。更に、外側表面がフラットな窓材本体の外側表面状に光触媒コート層3を形成した場合には、光触媒コート層3が凸部となり窓材表面に段差が生じで汚れが除去され難く汚れ溜まりを形成し易いのに対し、窓材1においては光触媒コート層3の露出表面が窓材本体の露出表面と同じ高さで平面を形成するため、高い汚れ除去効果を得る事が出来る。窓材1において光が各触媒コート層3を通過する部分は(窓材の外側真上から見て、或いは凹状窪み底面が)直径Dの円形をしており、これが一定の間隔(最近接する触媒コート層3との距離である分散距離間隔)Lを隔てて上下左右に整列配置されている。窓材1においてDはLの2倍の長さとしているので、被覆率は約33%となっている。窓材1では全ての触媒コート層3を、同一面積を有する同一形状のものとしたが、触媒コート層3の形状や大きさは自由に変更できる。
FIG. 1 shows a UV-
窓材1において、触媒コート層3は光触媒物質としてTiO2微粒子を含み、更にシリカゾル等の無機バインダーを含む硬化性組成物(光触媒コート剤)を用いて形成している。そして、紫外線照射装置10では、殺菌作用の強いUVCを発光とするUV−LED8に加えてTiO2の励起効率を高める目的でUVAを発光するUV−LED9をケーシング6内に収容している。一般にUVCを発光とするUV−LED8において発光強度を高めることは難いのに対し、UVAを発光するUV−LED9では高強度化が比較的容易であるため、両者を併用することにより、UV−LED8のみを用いた場合に比べて光触媒機能をより高めることができる。なお、図1では光源としてUV−LEDのみを用いた態様を示したが、UVCを発光する低圧水銀ランプやエキシマUVランプとUVAを発光するUV−LED9とを組み合わせて使用することも勿論可能である。
In the
紫外線照射装置10におけるケーシング6を構成する材料としては金属、セラミックス、樹脂、これらの複合材料などが使用できる。ケーシング6内への光源の収納方法は特に限定されず、各UV−LEDを素子の状態のまま収容してもよいし、パッケージ化又はモジュール化して収容してもよい。なお、図1ではUV−LEDの搭載状態の詳細やUV−LEDを駆動させるための電源、配線、回路等は省略している。
As a material constituting the
図2には、別の本発明の窓材1a及びそれを用いた紫外線照射装置10aを示している。これら窓材1a及び紫外線照射装置10aは、触媒コート層3aの分散状態並びにUVCを発光するUV−LED8a及びUVAを発光するUV−LED9aの配置状態が異なる他は、それぞれ図1に示す窓材1及び紫外線照射装置10と異なる点は特にない。すなわち、窓材1aでは触媒コート層3aの数を減らし分散距離を4倍とし、被覆率を約9%としている。また、ケーシング内において光触媒励起用のUV−LED9aを触媒コート層3aの直下に配置すると共に殺菌作用の強いUV−LED8aを触媒コート層3aで被覆されていない部分の直下となるように配置している。このような配置とすることにより、例えば紫外線照射装置10aを紫外線殺菌装置用の光源として用いる場合には、UV−LED8aから出射されるUVCを有効に活用でき、UV−LED9aによって光触媒の励起も十分に行うことができるので効率的な殺菌及びセルフクリーニングが可能となる。なお、紫外線照射装置10aだけなく他の態様の本発明の紫外線照射装置においても、同様の効果が得られるという理由から、光触媒励起用の光源を触媒コート層3aの直下に配置すると共に被照射体に照射したい紫外線の光源を触媒コート層3aで被覆されていない部分の直下となるように配置することが好ましい。
FIG. 2 shows another window material 1a of the present invention and an
図3には、光源として紫外線ランプ11を用いた本発明の紫外線照射装置10bおよびこれに用いられる本発明の窓材1bを示した。窓材1bにおいて凹状窪み5bはその開口部の面積を底部の面積とした以外は図1に示される窓材1と同じである。また、紫外線照射装置10bにおいては、光源として1本の又は並列配置された複数の紫外線ランプ11が収容されている。そして紫外線ランプとしては、発光スペクトルの広い(UVCとUVAを同時に発光する)高圧水銀ランプを使用している。
FIG. 3 shows the ultraviolet irradiation device 10b of the present invention using the
図4には、窓材本体2cの外側面の光触媒コート層で被覆されていない部分の表面をフッ素系樹脂12でコーティングした窓材1cを示した。該窓材1cでは光触媒コート層3cで被覆されていない露出表面が薄いフッ素樹脂で被覆されているため汚れがより付着しにくいという特長を有する。なお、窓材1cにおいて窓材本体2cの表側表面に形成された凹状の溝は深さ方向に拡径されてはいないが、溝側面の上側(外側)の一部をフッ素樹脂12でコーティングした場合には、アンカー効果により光触媒コート層3cの剥落を防止することができる。
FIG. 4 shows a
1、1a、1b、1c・・・本発明の窓材
2、2a、2b、2c・・・窓材本体
3、3a、3b、3c・・・光触媒コート層
4、4a、4b・・・紫外線が透過する部分
5、5a、5b・・・凹状溝
6、6a、6b・・・ケーシング
7、7a、7b・・・窓部
8、8a・・・UVCを発光するUV−LED
9、9a・・・UVAを発光するUV−LED
10、10a、10b・・・本発明の紫外線照射装置
11・・・紫外線ランプ(高圧水銀ランプ)
12・・・フッ素樹脂
DESCRIPTION OF
9, 9a ... UV-LED emitting UVA
DESCRIPTION OF
12 ... Fluororesin
Claims (8)
前記窓材本体は波長220〜280nmの紫外線及び前記光触媒物質の励起光に対して透過性を有する材料で構成されており、
前記光触媒コート層は、前記窓材の紫外線が透過し得る部分の外側の面である有効面内に実質的に均一に分散するように形成された互いに独立した複数の光触媒コート層からなるか、打抜網状の光触媒コート層であって、打抜き部が前記有効面内に実質的に均一に分散するように形成された光触媒コート層であり、
前記有効面の全面積に対する前記光触媒コート層の総面積の割合(%)で定義される被覆率が2〜95%であり、
前記有効面の光触媒コート層で被覆されていない部分は光触媒コート層が存在せず紫外線が透過し得る有効部であることを特徴とする光触媒機能を有する紫外線透過性窓材。 A window material that transmits ultraviolet light emitted from the inner space toward the outer space, and includes a window material body and a photocatalytic substance formed on an outer surface of the window material body. A photocatalyst coating layer,
The window material body is made of a material having transparency to ultraviolet light having a wavelength of 220 to 280 nm and excitation light of the photocatalytic substance,
The photocatalyst coat layer is composed of a plurality of independent photocatalyst coat layers formed so as to be substantially uniformly dispersed in an effective surface that is an outer surface of a portion through which ultraviolet rays of the window material can transmit, or A punched net-like photocatalytic coat layer, wherein the punched portion is formed so as to be substantially uniformly dispersed in the effective surface,
Wherein the ratio of the total area of the photocatalytic coating layer to the total area of the effective surface (%) defined in the coverage Ri 2-95% der,
The ultraviolet transmissive window material having a photocatalytic function, wherein the portion of the effective surface that is not covered with the photocatalyst coat layer is an effective portion that does not have a photocatalyst coat layer and is capable of transmitting ultraviolet rays.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014177925A JP6258163B2 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Ultraviolet-transmissive window material having photocatalytic function and ultraviolet irradiation apparatus having the window material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014177925A JP6258163B2 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Ultraviolet-transmissive window material having photocatalytic function and ultraviolet irradiation apparatus having the window material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016049518A JP2016049518A (en) | 2016-04-11 |
JP6258163B2 true JP6258163B2 (en) | 2018-01-10 |
Family
ID=55657465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014177925A Expired - Fee Related JP6258163B2 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Ultraviolet-transmissive window material having photocatalytic function and ultraviolet irradiation apparatus having the window material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6258163B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112018003564T5 (en) * | 2017-07-11 | 2020-03-26 | Ngk Insulators, Ltd. | TRANSPARENT ENCLOSURE ELEMENT |
WO2019012608A1 (en) * | 2017-07-11 | 2019-01-17 | 日本碍子株式会社 | Transparent sealing member |
KR102285599B1 (en) * | 2020-12-04 | 2021-08-03 | 방호준 | Sterillization module |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10202110A (en) * | 1997-01-23 | 1998-08-04 | Tao:Kk | Flexible photocatalyst body |
JPH10244257A (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-14 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Hot water sterilization device and constant circulation type bus unit device |
JPH1147771A (en) * | 1997-07-31 | 1999-02-23 | Meidensha Corp | Continuous water passing type water treatment apparatus |
JP4439194B2 (en) * | 2003-03-25 | 2010-03-24 | 岡谷電機産業株式会社 | Purification device |
-
2014
- 2014-09-02 JP JP2014177925A patent/JP6258163B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016049518A (en) | 2016-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5374697B2 (en) | UV sterilization water purifier and UV LED unit used for it | |
RU2692314C2 (en) | Biological fouling protection system | |
US10653808B2 (en) | Disinfection apparatus having submersible UV light devices | |
US20170101328A1 (en) | Ultraviolet Transparent Enclosure | |
JP6328527B2 (en) | UV sterilizer | |
US11207435B2 (en) | Humidifier disinfection using ultraviolet light | |
TWI660754B (en) | Microbial sterilization ultraviolet tube and air-conditioning system with microbe sterilization ultraviolet tube | |
WO2008088853A1 (en) | System and methods for self-decontaminating a surface | |
JP6258163B2 (en) | Ultraviolet-transmissive window material having photocatalytic function and ultraviolet irradiation apparatus having the window material | |
WO2014187524A1 (en) | Biocidal purification device | |
KR101253322B1 (en) | Ultraviolet rays sterilization apparatus | |
JP2014233712A (en) | Ultraviolet sterilization device | |
US20190142986A1 (en) | Flowing fluid disinfectors and submersible uv light devices | |
US20090252655A1 (en) | Photo-catalyst air cleaner | |
JP2013531795A (en) | Sensor containing photocatalyst | |
US20180334400A1 (en) | Uv apparatus | |
JP6189804B2 (en) | Composition for photocatalyst coating | |
JP3689939B2 (en) | Photocatalytic device | |
KR102208024B1 (en) | Personal sterilizer having air purification function | |
KR101249885B1 (en) | Photocatalyst water purifier using plasmon | |
JP2018196620A (en) | Washing machine | |
JPH0938189A (en) | Fan having air cleaning function | |
JP2010084356A (en) | Sanitary washing device | |
KR20150050022A (en) | Apparatus for maintaining freshness in refrigerator | |
GB2498541A (en) | Apparatus and method for all-around dry disinfection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161005 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170623 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170821 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6258163 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |