| 【発明の名称】 |
照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤嶋 昭
【氏名】橋本 和仁
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| 【要約】 |
【課題】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紫外線吸収機能をも備えた照明装置を提供する。
【解決手段】紫外線を含む光源である発光部２と、発光部２の一部又は全部を覆って設けられ、発光部２から射出された光を反射又は透過するカバー部材３と、カバー部材３の内側面に存在させ発光部２からの光によって光触媒反応を示す、パラジウムや白金等で修飾した酸化チタン等からなる半導体物質４とから構成する。発光部２からの射出光が半導体物質４に吸収され光触媒反応を示し、この半導体物質４近傍の悪臭を放つ気体や有毒な気体を無臭、無害なものにする。さらに、半導体物質４が光触媒反応に伴って紫外線を吸収するため、紫外線の多い安価な蛍光灯を安全に使用することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 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】 前記酸化チタンは前記カバー部材の外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７】 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１〜６のいずれかに記載の照明装置。
【請求項８】 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１〜７のいずれかに記載の照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は照明機能以外に周囲の消臭、消毒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】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】
【発明の実施の形態】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ＦＬ４ＢＬＢ）］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３００ｎｍ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３００〜４００ｎｍ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３Ａ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),P48(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１２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、ＴｉＯ2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、ＴｉＯ2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、ＴｉＯ2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）反射部材の内側面に半導体物質を施したので、この反射部材の内側面が光触媒反応によって浄化され、常に良好な状態に維持することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００８７
【氏名又は名称】東陶機器株式会社
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| 【出願日】 |
平成４年８月１４日（１９９２．８．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１３６２
【弁理士】
【氏名又は名称】阿仁屋 節雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１００２２１（Ｐ２０００−１００２２１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月７日（２０００．４．７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４１８４０ |
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