专利名称：净化单元及除臭装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用光催化剂结构体对空气中含有的净化对象物质进行净化的净化
单元及除臭装置。
背景技术：
近年来，使用含有光催化剂活性物质的光催化剂结构体来进行大气净化、除臭、净水、抗菌、防污、水分解的光催化剂装置的开发日益进展。光催化剂结构体通过照射规定波长的光而在膜面上引起氧化还原反应(光催化剂反应)，从而对附着在膜面上的物质进行净化。这种光催化剂结构体通常通过在基板上层叠由氧化钛(TiO2)等构成的光催化剂膜
而生成。在使用了这样的光催化剂结构体的净化单元及除臭装置中，从吸气口取入装置周边的空气，使从光源射出的光向光催化剂膜照射，从而利用光催化剂膜对取入了的空气中含有的净化对象物质进行净化。此时，期望将从光源射出的光向光催化剂膜引导，以在光催化剂膜上效率良好地产生光催化剂反应。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种利用光催化剂反应来净化空气的净化单元。该方面涉及的净化单元具备射出光的第一光源；反射从所述第一光源射出的光的第一反射板；通过照射从所述第一光源射出的光来引起所述光催化剂反应的多个净化板。这里，在所述第一反射板与所述第一光源之间配置所述多个净化板中的至少一个所述净化板。从所述第一光源射出的光在透过配置于所述第一反射板与所述第一光源之间的所述净化板后被所述第一反射板反射，而向所述多个净化板照射。本发明的第二方面涉及一种除臭装置。该方面涉及的除臭装置具备上述第一方面涉及的净化单元；用于使空气在除臭装置内流动的风扇；用于控制所述风扇及所述净化单元的控制部。本发明的上述目的、其它目的及新特征通过参照以下的附图来理解下述实施方式的说明而得以进一步完全地明确。
图IA至IC是表示通过照射光来引起光催化剂反应的净化板的结构例的图，图ID是表示实施例涉及的净化板的结构的图。图2是说明通过照射光来引起光催化剂反应的净化板的结构例的图。图3A及3B是表示比较例涉及的净化板和光源的配置的示意图及实施例的配置原理涉及的净化板和光源的配置的示意图。图4是实施例涉及的净化单元的分解立体图。图5是表示实施例涉及的净化单元的净化板的结构的立体图。
图6是实施例涉及的净化单元的剖视图。图7A及7B是表示在实施例涉及的净化板的交界面上产生的反射的图及反射的光的比例(反射率)的模拟结果。图8是表示实施例涉及的净化单元内的空气的流动的图。图9A至9E是表示图案I涉及的光源和反射板的位置的示意图及这种情况下的净化板的面上的光的强度分布的模拟结果。图IOA至IOE是表示图案2涉及的光源和反射板的位置的示意图及这种情况下的净化板的面上的光的强度分布的模拟结果。图IlA至IlE是表示图案3涉及的光源和反射板的位置的示意图及这种情况下的净化板的面上的光的强度分布的模拟结果。
图12A至12E是表示图案4涉及的光源和反射板的位置的示意图及这种情况下的净化板的面上的光的强度分布的模拟结果。图13是表示实施例涉及的除臭装置的结构的图。
具体实施例方式其中，附图主要是用于说明，本发明的范围并不局限于此。 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。<净化板的结构例>首先，参照图IA IC和图2，对通过照射光来引起光催化剂反应的净化板的结构例进行说明。图IA是表示净化板ClO的层叠结构的图，图IB是表示净化板ClO的基板Cll的凹凸结构Clla的图，图IC是表示凹凸结构Clla的二次电子照片的图。参照图1A，净化板ClO具有基板(11、透射膜(12、光催化剂膜(13、吸附膜(14。需要说明的是，图IA所示的z轴方向表示基板CU、透射膜C12、光催化剂膜C13、吸附膜C14
的层叠方向。基板Cll由聚碳酸酯等透光性材料形成,折射率设定为I. 6以使后述的波长405nm的青色的光透过80%以上。如图1B、1C所示，在基板Cll的透射膜C12侧的面上，纵横均等地以固定间距排列有圆柱状的突起，从而形成凹凸结构Clla。凹凸结构Clla的间距(圆柱状突起的宽度)在纵横均为250nm，圆柱状突起的高度为175nm。需要说明的是，图IC的照片是利用溅射在凹凸结构Clla上形成20nm的合金膜后，为了进行电子照片拍摄而在将Pt-Pd蒸镀了 10 A的状态下进行拍摄时的照片。这里，参照图2对基板Cll的形成顺序进行说明。首先，在硅原盘上利用旋涂法涂敷抗蚀剂(工序I)。接着，通过EB绘制(电子束切割)来形成上述间距的凹凸结构(工序2)。在该绘制后，进行显影处理(工序3)，进行RIE加工(工序4)。并且，进行氧等离子体抛光，从而除去残存的抗蚀剂(工序5)。由此，在硅原盘上形成凹凸结构(Si原基)。接着，对该Si原基进行镀镍(工序6)，使Ni堆积。然后，从堆积的Ni层剥离Si原基来制作压模(工序7)。相对于该压模进行射出成形(工序8)，从而制作基板Cll (工序9)。由此，形成转印有凹凸结构的基板CU。
需要说明的是，作为基板Cll的材料，除聚碳酸酯以外，还可以使用聚烯烃这样的透光性材料。尤其是在所使用的波长中基板Cll上的光的吸收少为好(基板Cll上的光的吸收造成损失)，基板Cll中未添加有杂质或紫外线吸收剂为好。并且，除聚烯烃以外，还可以使用聚乳酸等生物降解性材料。若使用生物降解性材料，则废弃时不会产生有害物质，也不需要为了进行焚烧等处理而消耗能量，能够减小环境负载等。并且，也可以取代EB绘制而使用激光束切割。这种情况下，在硅原盘上涂敷光致抗蚀剂层。并且，作为切割束，使用波长400nm左右的激光。返回图1A，透射膜C12通过溅射法层叠在按上述顺序形成的基板Cll的凹凸结构Clla上。透射膜C12由·Al2O3构成，折射率与基板Cll大致相同而设定为1.6。并且，透射膜C12的上表面和下表面反映出基板Cll的凹凸结构Clla而成为凹凸结构。需要说明的是，透射膜C12由非电解质的无机材料构成，因此不会因后述的光催化剂膜C13的光催化剂反应而被侵蚀。另外，由于透射膜C12与基板Cll的折射率大致相同，因此具有不易因折射率差而引起界面处的反射这样的优点。这里，透射膜C12的膜厚及Ra (表面粗糙度)以使基板Cl I不会被光催化剂膜C13侵蚀的方式设定。并且，透射膜C12的膜厚及Ra以使从基板Cll侧入射的光充分地到达光催化剂膜C13且从光催化剂膜C13侧入射的光充分地到达基板Cll的方式设定。需要说明的是，透射膜C12的Ra的控制通过调节溅射时的气体压力来进行。光催化剂膜C13通过溅射法层叠在透射膜C12的上表面上。光催化剂膜C13由TiO2构成，折射率设定为2. 5。另外，光催化剂膜C13的上表面和下表面反映出在透射膜C12的上表面形成的凹凸结构而成为凹凸结构。由此，反映出基板Cll的表面的凹凸结构Clla的结构形成在光催化剂膜C13的上表面(吸附膜C14侧的面)上，光催化剂膜C13上表面的表面积变大，净化对象物质与光催化剂膜C13的接触机会增加，从而容易引起光催化剂反应。另外，上述凹凸结构以比照射的光的波长短的间距构成，因此具有界面处的外观上的折射率逐渐变化，不易产生反射这样的优点。由此，能够使光效率良好地向光催化剂膜C13的垂直方向透过。需要说明的是，成膜后的光催化剂膜C13自身的表面可以通过层叠时气体压力的调整而形成为多孔质状。由此，由于光催化剂膜C13自身形成为多孔质状，因此能够增大光催化剂膜C13的表面积，并且能够比基板Cll的凹凸结构Clla还增加光催化剂膜C13的表面积。若光催化剂膜C13的膜厚过小，则透射膜C12的上表面没有被光催化剂膜C13完全覆盖。另一方面，若光催化剂膜C13的膜厚大，则在透射膜C12的上表面形成的凹凸结构不会反映在光催化剂膜C13的上表面(吸附膜C14侧的面)上，此外，从透射膜C12侧及吸附膜C14侧入射的光因光催化剂膜C13的吸收而分别难以透过到光催化剂膜C13的上表面及下表面。考虑到上述情况，光催化剂膜C13的膜厚以使透射膜C12的上表面被充分覆盖且光充分透过光催化剂膜C13的方式设定。即，优选光催化剂膜C13的膜厚以完全覆盖透射膜C12的表面这样的程度较薄地形成。形成光催化剂膜C13的TiO2含有锐钛矿结晶微粒子。锐钛矿结晶根据带隙而吸收波长388nm以下的紫外线，引起光催化剂反应。并且，锐钛矿结晶以微粒子状存在于光催化剂膜C13内，因此即使基板Cll的形状复杂，也能够相对于基板Cll均匀地分布。由此，容易在光催化剂膜C13上广范围且有效地引起光催化剂反应。
并且，已知TiO2除锐钛矿结晶结构以外,还形成金红石结构、无定形结构、板钛矿结构，根据结构不同而光催化剂反应不同。即，反应的活性或反应的波长对各结构来说都不相同。形成光催化剂膜C13的TiO2包含多种结构。具体而言，由TiO2构成的光催化剂膜C13是具有锐钛矿结晶结构，包含无定形状的物质及锐钛矿结晶缺陷、或者含有溅射时所含的微量的氮的微粒子、金红石微粒子的复合膜。由此，光催化剂膜C13的光催化剂反应不仅由前述的锐钛矿结晶的反应波长即388nm以下的光促进，还由389 500nm的可见光区域的波长的光(青色的光)促进。需要说明的是，作为向光催化剂膜C13照射的光的波长，优选为395 410nm。需要说明的是，光催化剂膜C13对附着在光催化剂膜C13上的物质产生光催化剂作用。作为接受光催化剂作用的物质，例举有氨、乙醛、硫化氢、甲硫醇、甲醛、醋酸、甲苯、菌、油分等。上述物质接受光催化剂作用而分解成二氧化碳或水等。吸附膜C14通过溅射法层叠在光催化剂膜C13的上表面上。吸附膜C14由透光性的SiO2构成，折射率为I. 45。SiO2具有吸湿性，且具有容易取入空气中的水分子或气相气体的性质。由此，吸附膜C14的上表面存在的空气中的物质容易附着在吸附膜C14上。并·且，吸附到吸附膜C14上的物质容易停留在吸附膜C14上而接受光催化剂膜C13的光催化剂作用。需要说明的是，吸附膜C14以不完全覆盖光催化剂膜C13的上表面的方式层叠在光催化剂膜C13上。另外，若以反映出光催化剂膜C13上的凹凸结构的厚度来构成吸附膜C14，则吸附膜C14的凹凸结构具有比光的波长短的间距，因此折射率逐渐变化。由此，不易产生吸附膜C14上的反射，因此吸附膜C14也容易使光透过。另外，若在光催化剂膜C13上形成凹凸结构，则能够预估到表面积增大效果所带来的吸附率增加。这种情况下，若吸附膜C14进而形成为多孔结构为好。即，通过降低溅射时的气体压力(具体而言为O. 8 IPa以上)或提高溅射速率(70A /min以上)，由此在吸附膜C14上形成无数微细孔。由此，附着在吸附膜C14的上表面上的物质经由微细孔与光催化剂膜C13相接。并且，入射到吸附膜C14上的光容易透过吸附膜C14而到达光催化剂膜C13。优选吸附膜C14的膜厚设定为容易使附着在吸附膜C14上的物质与光催化剂膜C13有效地相接而使光透过这样的厚度。当对如此构成的净化板ClO从基板Cll的下表面或吸附膜C14的上表面照射波长405nm的青色的光时，该青色的光到达光催化剂膜C13。由此，从吸附膜C14侧进入而与光催化剂膜C13相接的物质能够接受光催化剂作用。这里，产生光催化剂作用的净化板可以如图ID所示的净化板10那样构成。净化板10在净化板ClO的下表面层叠有与图ID同样的透射膜C12、光催化剂膜C13及吸附膜C14。基板Cll的厚度设定为O. 4mm，透射膜C12的厚度设定为7nm，光催化剂膜C13的厚度设定为15nm，吸附膜C14的厚度设定为7nm。此时，从净化板10的上表面或下表面入射的光的80%以上透过净化板10而从相反侧的面射出。若如此构成净化板10，则能够净化上表面侧和下表面侧的物质，因此与图IA的净化板ClO相比，能够进一步提高净化能力。此时，净化板10的透射率尤为重要，越高越好，优选为80%以上。这里，考虑将净化板10沿上下方向排列多张，从最上段的净化板10的上侧朝下射出光的情况。这种情况下，若透射率变低，则因乘幂而导致向下段的光量降低。即，将净化板10的透射率设为T且将净化板的张数设为N时，向下侧透过最下段的净化板10的光的比例(最终透射比率)由下式(I)表示。式I
(τ V
最终透射比率= --…(I)
Uoo J
优选净化板10的透射率以使上述式(I)的值成为O. I以上的方式设计。这样，透过最下段的净化板10后的光的光量成为出射光量的10%，即使在最下段的净化板10中也促进最低限度的光催化剂反应。在上述式⑴中，当T = 63%、N= 5时，透过最下段的净化板10后的光量成为出射光量的10%左右。这种情况下，若将净化板10的张数从5增力口，则最下段的净化板10中的光催化剂反应的效率会变得非常低。若T = 80%，则即使N=7，透过最下段的净化板10后的光量也成为出射光量的20%左右。这种情况下，在最下段(第7张)的净化板10中也能够获得充分的光催化剂反应，并且，在上述式(I)的值成为O. I左右前，都能够增加净化板10的张数。接着，考虑净化板10沿上下方向排列多张，在最上段的净化板10的上侧配置反射光的反射板，从比最上段的净化板10靠下侧的位置朝上射出光的情况。这种情况下，若将反射板与光源之间的净化板10的张数设为n，则向下侧透过最下段的净化板10的光的比例(最终透射比率)由下式⑵表示。式2
/ JT \ (N + η)
最终透射比率= --**· ( 2 )
Uoo J这种情况下，也优选净化板10的张数、反射板与光源之间的净化板10的张数、透射率以使在最下段的净化板10中促进最低限度的光催化剂反应的方式、即以使式(2)的值成为O. I以上的方式设计。在以下的实施例中，示出使用了净化板10的净化单元及除臭装置。<净化板和光源的配置原理>接着，对上述净化板10、向净化板10照射光的光源的配置原理进行说明。图3Α是表示净化板10和光源的配置(比较例)的示意图。在图3Α的结构中，配置有具有相同大小的面的四张净化板10，净化板10的各面与ζ轴垂直地配置。净化板10内的基板CU、透射膜C12、光催化剂膜C13、吸附膜C14的层叠方向与图ID同样为ζ轴方向。四张净化板10以在ζ轴方向上彼此设有间隙S的方式配置。间隙S为由上下排列的两张净化板10形成的空间。更详细而言，间隙S为在包含上侧的净化板10的下表面的平面与包含下侧的净化板10的上表面的平面之间形成的空间。
在X轴方向上配置一个光源，在y轴方向上与净化板10的y轴方向的宽度匹配地配置多个光源(未图示)。在最上侧(ζ轴正方向侧)的净化板10的上侧配置具有曲面形状的反射板。反射板在x-z平面内成为抛物线形状，光源配置在该抛物线的焦点位置处。含有净化对象物质的空气从净化板10的左侧通过各净化板10的间隙而被向右方向(X轴正方向)输送。若这样设置净化板10和光源，则从光源射出的光在透过四张净化板10的同时分别向四张净化板10入射。由此，与各净化板10的光催化剂膜C13接触的净化对象物质通过光催化剂反应而被净化。然而，在图3A的结构中，被反射板反射后的光从上向下地透过各净化板10 —次，因此光透过净化板10的次数合计为四次，光的利用效率并没有那么高。图3B是表示比图3A提高了光的利用效率的净化板10和光源的配置(实施例的配置原理)的示意图。 在图3B的结构中，在由最上侧的净化板10与从上数第二张净化板10形成的间隙中设置光源。这种情况下的反射板也在X-Z平面内成为抛物线形状，光源配置在该抛物线的焦点位置处。若这样配置净化板10和光源，则从光源射出的光从最上侧的净化板10的下侧的面入射，透过该净化板10而被反射板反射。被反射板反射后的光这次沿ζ轴负方向(从上向下)透过最上侧的净化板10，向从上数第二张净化板10入射。由此，光透过净化板10的次数合计比净化板10的配置张数多，为五次，与图3A相比，光的利用效率得以提高。由此，能够提高四张净化板10的净化能力。并且，通过将光源配置在反射板的x-z平面内的抛物线的焦点位置处，由此由反射板反射的光被沿与净化板10垂直的方向反射，能够效率良好地透过四张净化板10。并且，这种情况下，由于通过各净化板10的间隙S来输送空气，且在该间隙S中设置光源，因此利用向间隙S流入的空气来冷却光源。由此，由于抑制光源的温度上升，因此能够使从光源射出的光的波长稳定。尤其在光源为LED或激光的情况下,具有在发光点处产生热量而使光源的寿命变短的问题，但通过利用流入的空气来冷却光源，由此能够实现光源的长寿命化和输出的稳定化。需要说明的是，在图3B中，在三个间隙S中最上侧的间隙S中配置有光源，但并不局限于此，可以在其它间隙S中配置光源。这种情况下，从光源射出的光也向上透过位于光源与反射板之间的净化板，而被反射板反射。由此，这种情况下，与图3A相比，也能够提高光的利用效率，且抑制光源的温度上升。在以下的净化单元及除臭装置的实施例中，基于图3B所示的配置原理来配置净化板和光源。<净化单元的实施例>在本实施例中，LED21a、22a与本发明所记载的“第一光源”、“第二光源”对应。反射板31、32与本发明所记载的“第一反射板”、“第二反射板”对应。通气口 IOOa与本发明所记载的“取入口”对应。本发明与本实施例的对应记载只不过为一例，本发明并没有限定于本实施例。以下，对净化单元的实施例进行说明。
图4是本实施例的净化单元100的分解立体图。净化单元100具备净化板11 14、发光单元21、22、具有曲面形状的反射板31、32、基体40、两张支承板50、侧面板61、62、上板70、盖80。需要说明的是，净化板11 14与图ID所示的净化板10同样构成。发光单元21、22分别沿Y轴方向具有三个LED21a和三个LED22a。发光单元21、22根据输入的控制信号而分别使LED21a、22a发光。LED21a、22a分别朝向反射板31、32射出波长405nm的光。设置在发光单元21中的三个LED21a的方向相同，并且，设置在发光单元22中的三个LED22a的方向相同。需要说明的是，在发光单元21、22中沿Y轴方向配置有三个LED，但并不局限于此，也可以适当调整设置的LED的数目。反射板31、32为曲面形状的反射镜。反射板31将从LED21a射出且透过净化板11后的光朝向净化板11反射。反射板32将从LED22a射出且透过净化板14后的光朝向净化板14反射。反射板31、32中形成有将LED21a、22a的出射波长的光(在本实施例中为405nm)反射的反射膜。具体而言，反射膜由Ag及Ag+Al的合金类构成，反射率为80%以上。 并且，为了提高光的利用效率，反射率越高越好。在支承板50上形成有用于供净化板11 14、发光单元21、22、反射板31、32通过的孔50a、能够在净化单元100内由支承板50划分出的区域间实现Y轴方向的空气的移动的五个孔50b。在侧面板61上形成有分别保持净化板11 14和反射板31、32的Y轴正方向的端部的凹处，在侧面板62上形成有分别保持净化板11 14和反射板31、32的Y轴负方向的端部的凹处。盖80具有与X-Y平面平行的上表面、与Y-Z平面平行的前面部80a和背面部80b。前面部80a的Z轴方向的长度比背面部80b短。在组装时，净化板11 14、发光单元21、22、反射板31、32通过形成在两张支承板50上的孔50a。由此，净化板11 14与图3B的四张净化板10同样地隔开间隙而平行排列。并且，净化板11 14和反射板31、32的端部分别保持在侧面板61、62的凹处，而侧面板61、62设置在基体40上。并且，上板70设置在两张支承板50和侧面板61、62的上端，盖80设置在上板70的上方。这样，完成净化单元100。图5是表示净化单元100的结构的立体图。需要说明的是，侧面板61、62、上板70、盖80为了方便而省略图示。发光单元21定位在由净化板11和12形成的间隙中，发光单元22定位在由净化板13和14形成的间隙中。图6是沿Y轴负方向观察净化单元100时的剖视图。净化板11 14、LED21a、反射板31根据图3B的配置原理而配置。即，LED21a配置在由净化板11和12形成的间隙中。并且，净化板11 14、LED22a、反射板32也根据图3B的配置原理而配置。即，LED22a配置在由净化板13和14形成的间隙中。从LED21a、22a射出的光的扩张角为120度，LED21a、22a分别朝向反射板31、32照射光。发光单元21、22(1^021&、22&)在乂-2平面内相对于乂轴倾斜45度配置。另外，在发光单元22的下端与基体40的上表面之间设有间隙。净化板11 14在X-Z平面内相对于Z轴倾斜20配置。并且，净化板11 14相对于基体40配置在Z轴方向上各不相同的位置处。具体而言，净化板14的下端与基体40的上表面接地，净化板13、12、11按顺序从基体40的上表面离开。
在前面部80a与基体40之间形成有用于将外部的空气向净化单元100内取入的通气口 100a。并且，在背面部80b与基体40之间形成有用于将净化单元100内的空气向外部排出的通气口 100b。此外，参照对图8空气的流动进行说明。从发光单元21的LED21a射出的光向净化板11的左侧(X轴正方向侧)的面入射。入射到净化板11的左侧的面上的光透过净化板11而被反射板31反射。被反射板31反射后的光向净化板11的右侧(X轴负方向侧)的面入射。入射到净化板11的右侧的面上的光透过净化板11而按净化板12、13、14的顺序透过。从发光单元22的LED22a射出的光向净化板14的右侧的面入射。入射到净化板14的右侧的面上的光透过净化板11而被反射板32反射。被反射板32反射后的光向净化板14的左侧的面入射。入射到净化板11的左侧的面上的光透过净化板14而按净化板13、12、11的顺序透过。需要说明的是，在本实施例的净化单元100中，与上述图3B的配置原理不同，被反射板31、32反射后的光相对于净化板11 14向从垂直方向稍偏离的方向入射。这样，若·净化板11 14相对于入射的光倾斜配置，则存在因向净化板11 14入射的光的入射角的不同而被净化板11 14反射的光的比例(损失比例)增加的情况。因此，在本实施例中，将被反射板31、32反射后的光相对于净化板11 14的入射角设定在将损失比例抑制得较低的范围内。在本实施例中，如上所述通过净化板10的各层的凹凸结构，能够尽可能地抑制反射而有效地利用光。然而，若考虑到与各层对应的材质的折射率，则在折射率不同的层间发生反射。这里，在净化板10的单侧的面上，假想折射率不同的三个层。即，假想与吸附膜C14对应的LI层(折射率I. 45)、与光催化剂膜C13对应的L2层(折射率2. 5)、与透射膜C12和基板Cll对应的L3层(折射率I. 6)。这种情况下，如图7A所示，当光从LI层侧以入射角Θ入射时，在LI层与L2层的交界面上产生反射1，在L2层与L3层的交界面上产生反射2。图7B是表示在图7A的状态下，在从LI层侧入射的光中合并反射I和反射2而得到的光所占的比例(反射率)的模拟结果。参照图7B可知，当入射角超过42度时，反射率超过20%。因此，需要使光以小于42度的角度入射。理想优选O度(与面垂直)。当入射角为42度而反射率成为20%时，单面侧(LI L3层)的透射率成为80%，由于LI L3层配置在净化板10的两面上，因此透过净化板10的光的比例成为64%。这种情况下，若相对于五张净化板10射出光，则透过所有的净化板10后的光的光量成为出射时的光量的
10%左右。由此，当入射角超过42度时，透过第五张净化板10后的光的光量成为出射时的光量的10%以下，光催化剂反应的效率变得非常差。图8是表示净化单元100内的空气的流动的图。需要说明的是，图8与图6同样是沿Y轴负方向观察净化单元100时的剖视图。参照图6来进行说明，净化单元100内的各构件(净化板11 14、发光单元21、22、反射板31、32)配置在净化单元100内。通过上述各构件来划分由基体40、支承板50、侧面板61、62、上板70、盖80包围的净化单元100内的空间，由此在净化单元100内形成流路。从通气口 IOOa取入的外部的空气通过上述流路而从通气口 IOOb排出。图8中用虚线的箭头示出在净化单元100内的流路中从净化单元100的外部进入的空气向净化单元100的外部排出的流动。从通气口 IOOa取入到净化单元100内的空气以通过净化板11 14和反射板31、32之间的方式流动。此时，取入了的空气中含有的净化对象物质附着在净化板11 14的吸附膜C14上。由此，净化板11 14的附近的空气中的净化对象物质如上述那样停留在吸附膜C14上，而与光催化剂膜C13相接。在该状态下，若从发光单元21、22的LED21a、22a射出的光向光催化剂膜C13照射，则引起光催化剂反应，将与光催化剂膜C13相接的净化对象物质分解。净化对象物质被分解而得以净化了的空气从通气口 IOOb排出。并且，如图8所示，净化板11 14以与基体40的距离随着离开通气口 IOOa而逐渐变小的方式配置，净化板14的下端与基体40的上表面接地。由此，如图8所示，从通气口 IOOa取入的外部的空气的流动被净化板11 14逐渐遮挡，而被净化板14完全遮挡。由此，从通气口 IOOa取入的外部的空气有效地向由净化板11 14形成的间隙分流。需要说 明的是，净化板11 14与基体40的距离以使从通气口 IOOa取入的外部的空气向由净化板11 14形成的间隙大致均匀地分流的方式设定。另外，若这样配置，则能够使取入到净化单元100中的空气以与马上要取入到净化单元100中的空气的流动(X轴正方向的流动)不同的方式分流。由此，即使减小净化单元100的X轴方向的宽度，取入的空气也在流路内长时间地流动，且取入的空气的通过距离变长。由此，取入的空气与设置在流路上的光催化剂膜C13接触的机会增加，从而提高净化效率。并且，从发光单元22的右侧流动来的空气通过发光单元22的下端与基体40的上表面之间而向净化板14的下端附近流动。并且，流动到净化板14的下端附近的空气沿着净化板14的右侧的面向上方向流动。由此，在净化板14的下端，也能够通过光催化剂反应来进行净化对象物质的分解。如图8的虚线所示，由于被净化板10分流了的空气沿着净化板10的附近流动，因此适于利用光催化剂进行净化。<与配置相关的模拟>这里，本申请的发明人在净化单元100内如上述那样配置有净化板11 14时，对净化板11 14上的光强度进行了模拟。在以下的模拟中，从光源射出的光的波长为365nm,从光源射出的光的扩张角与上述LED21a、22a同样为120度。并且，在任一模拟中，光源都沿Y轴方向排列三个，从各光源射出的光的强度都相同。并且，从沿Y轴方向排列的三个光源射出的光的强度的合计在任一模拟中都相同(O. 33X3瓦)。图9A是表示图案I的情况下的光源和反射板的位置的示意图。图9B 9E分别是表示这种情况下的净化板14、13、12、11的右侧(X轴负方向侧)的面上的光的强度分布的模拟结果。需要说明的是，图9B 9E通过将用颜色表示的图转换成亮度色标而得到。在图案I中，与图3A同样，光源配置在由净化板11 14形成的间隙的外侧。并且，为了将从光源射出的光有效地向净化板11 14上引导，使用了两张反射板。这两张反射板的形状在X-Z平面内表示为y = O. 0042x2、y = O. 0032x2。这种情况下，如图9B 9E所示，光强度在净化板11 14的右侧的面上分布。净化板14、13、12、11的右侧的面上的光强度分别为O. 50瓦、O. 42瓦、O. 27瓦、O. 12瓦，上述光强度的总和为I. 31瓦。
图IOA是表示图案2的情况下的光源和反射板的位置的示意图。图IOB IOE分别是表示这种情况下的净化板14、13、12、11的右侧(X轴负方向侧)的面上的光的强度分布的模拟结果。在图案2中，光源配置在由净化板12和13形成的间隙中。另外，为了将从光源射出的光有效地向净化板11 14上引导，使用了一张反射板。该反射板的形状在X-Z平面内表示为y = O. 005x2。这种情况下，如图IOB IOE所示，光强度在净化板11 14的右侧的面上分布。净化板14、13、12、11的右侧的面上的光强度分别为O. 43瓦、O. 82瓦、O. 13瓦、O. 08瓦，上述光强度的总和比图案I大，为I. 46瓦。图IlA是表示图案3的情况下的光源和反射板的位置的示意图。图IlB IlE分
别表示这种情况下的净化板14、13、12、11的右侧(X轴负方向侧)的面上的光的强度分布的模拟结果。在图案3中，光源和反射板与上述LED21a、反射板31同样配置。该反射板的形状在X-Z平面内表示为y = O. 013158X2。这种情况下，如图IlB IlE所示，光强度在净化板11 14的右侧的面上分布。净化板14、13、12、11的右侧的面上的光强度分别为O. 21瓦、O. 30瓦、O. 42瓦、I. 25瓦，上述光强度的总和比图案2大，为2. 18瓦。图12A是表示图案4的情况下的光源和反射板的位置的示意图。图12B 12E分别是表示这种情况下的净化板14、13、12、11的右侧(X轴负方向侧)的面上的光的强度分布的模拟结果。在图案4中，光源和反射板与上述LED22a和反射板32同样地配置。该反射板的形状与图案3的反射板同样，在X-Z平面内表示为y = 0.013158X2。这种情况下，如图12B 12E所示，光强度在净化板11 14的右侧的面上分布。净化板14、13、12、11的右侧的面上的光强度分别为I. 44瓦、O. 31瓦、O. 22瓦、O. 16瓦，上述光强度的总和与图案3大致相同，为2. 13瓦。由此，如图案2 4所示那样在由净化板11 14形成的任一间隙中配置光源的情况比如图案I所示那样在由净化板11 14形成的间隙的外侧配置光源的情况更能够有效地将光向净化板11 14上引导。并且，如图案3、4所示那样从光源射出的光在透过净化板一次后被反射板反射的情况比如图案2所示那样在由净化板12和13形成的间隙中配置光源的情况能够更有效地将光向净化板11 14上引导。以上，根据本实施例的净化单元100，从通气口 IOOa取入到净化单元100内的空气被净化板11 14的光催化剂膜C13净化，而从通气口 IOOb排出。由此，当净化单元100例如设置在用于空气流动的通道中时，通道的入口附近的空气中含有的净化对象物质被净化单元100分解，净化后的空气被向通道的出口输送。这样设置有净化单元100的通道的入口和出口例如设置在超级市场或便利商店等中陈列商品的陈列柜等的空气循环路径中，由此能够对陈列柜的内部的空气进行净化。此外，冷藏库内的空气循环等通过设置在使用风扇来使空气循环的通道内也是有益的。另外，根据本实施例的净化单元100，LED21a配置在由净化板11和12形成的间隙中，LED22a配置在由净化板13和14形成的间隙中。由此，LED21a、22a比如图3A和图9A所示那样配置在净化板11 14的外侧的情况更能够有效地使光向净化板11 14上照射。由此，在净化板11 14上效率良好地产生光催化剂反应。需要说明的是，根据本实施例，LED21a、22a比如图IOA所示那样配置在由净化板12和13形成的间隙中的情况更能够有效地使光向净化板11 14上照射。另外，根据本实施例的净化单元100，LED21a、22a分别配置在由净化板11和12形成的间隙、由净化板13和14形成的间隙中。并且，上述间隙构成取入到净化单元100内的空气的流路。由此，LED21a、22a被空气冷却，因此抑制LED21a、22a的温度上升。由此，LED21a、22a能够稳定地照射相同波长的光，并且，能够避免净化单元100的高温化。并且，根据本实施例的净化单元100，空气如图8所示那样在净化单元100内流动。即，从通气口 IOOa取入的空气的流动方向与由净化板11 14形成的间隙中的空气的流动方向不同。这种情况与如图3B所示那样空气向四张净化板10的间隙的扩张方向(图3B的左右方向)流动的情况相比，空气更容易滞留在净化单元100内。由此，从通气口 IOOa取入的空气中含有的净化对象物质容易滞留而附着在净化板11 14上，与图3B那样的结构相比，进一步促进净化作用。·另外，根据本实施例的净化单元100，从通气口 IOOa取入的外部的空气的流动被净化板11 14逐渐遮挡，而被净化板14完全遮挡。由此，从通气口 IOOa取入的外部的空气相对于净化板11 14大致相等地分流，因此在净化板11 14上进一步效率良好地产生光催化剂反应。并且，根据本实施例的净化单元100，LED21a、22a分别配置在由净化板11和12形成的间隙、由净化板13和14形成的间隙中。由此，与如图3B和图9A所示那样光源配置在净化板11 14的外侧的情况相比，能够减小净化单元100的X轴方向上的大小。由此，能够使净化单元100小型化。另外，在本实施例的净化单元100中，净化板11 14的光催化剂膜C13在波长405nm的青色的光的作用下产生光催化剂反应。LED或半导体激光光源等在制造上的成本通常随着出射波长变短而变高，出射波长越接近可见光区域越低。由此，根据本实施例的净化单元100，能够降低LED21a、22a的制造成本，因此能够降低净化单元100所耗费的成本。作为这种情况下的光催化剂膜C13的材料，尤其是使用在波长为405nm的光的作用下产生光催化剂反应的材料的话更为有效。具体而言，优选在TiO2中含有担载有Fe、Cu的材料、WO3及在WO3中担载有Pt的材料。上述材料能够比金红石等更有效地利用405nm的可见光。〈除臭装置的实施例〉在本实施例中，控制电路170与本发明所记载的“控制部”对应。上述本发明与本实施例的对应的记载只不过是一例，本发明并不局限于本实施例。以下是将上述净化单元100适用于除臭装置的例子。图13是表示除臭装置I的结构的图。除臭装置I具备净化单元100、鼓风路径110、风扇121、122、过滤器131、132、臭气传感器140、LED驱动电路150、风扇驱动电路161、162、控制电路170。鼓风路径110形成为中空的筒体，空气能够在该鼓风路径110中沿X轴正方向流通。在鼓风路径Iio的入口和出口分别形成有吸气口 IlOa和排气口 110b。另外，在鼓风路径110的中心附近形成有用于配置净化单元100的净化区域110c。
净化单元100为上述净化单元100。净化单元100的通气口 IOOa朝向吸气口 IlOa侦牝通气口 IOOb朝向排气口 IlOb侧。需要说明的是，在图13中，在净化单元100的内部示意性地示出发光单元21、22，而对净化单元100的其它结构省略图示。风扇121、122使空气从吸气口 IIOa朝向排气口 IIOb流通。由此，位于吸气口 IlOa附近的空气被风扇121从吸气口 IIOa吸入，通过净化区域IIOc而被风扇122从排气口 IlOb送出。过滤器131除去从吸气口 IlOa吸入的空气中含有的大的灰尘，过滤器132除去从过滤器131侧送出的空气中含有的小的灰尘。臭气传感器140检测从风扇121朝向净化区域IlOc送出的空气中含有的臭的成分。臭气传感器140的检测信号被向控制电路170输出。LED驱动电路150根据来自控制电路170的指令来驱动配置在发光单元21、22中的LED21a、22a。风扇驱动电路161、162根据来自控制电路170的指令来分别驱动风扇121、122。控制电路170根据臭气传感器140的输出信号来控制LED驱动电路150和风扇驱动电 路161、162。例如在臭气传感器140的检测信号超过规定值时，控制电路170以使LED21a、22a的出射功率变大的方式控制LED驱动电路150。若这样构成除臭装置1，则通过驱动风扇121而从吸气口 IlOa取入的空气被过滤器131、132除去灰尘，而向净化区域IlOc送出。送到净化区域IlOc的空气被取入净化单元100内，如上所述那样被净化单元100内的净化板11 14分解了净化对象物质。在净化单元100内净化了的空气通过通气口 IOOb而从净化单元100排出，朝向风扇122输送。通过驱动风扇121、122而将净化区域IlOc的空气朝向排气口 IlOb送出并从排气口 IlOb送出。这样，净化了除臭装置I的附近的空气中含有的空气。以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的实施方式并不局限于此。例如，在上述实施例的净化板11 14中，使用了在波长405nm的可见光的作用下产生光催化剂反应的光催化剂膜C13，也可以取代该光催化剂膜C13而使用在紫外线(例如，波长375nm的光)的作用下产生光催化剂反应的光催化剂膜。另外，在上述实施例的净化板11 14中，光催化剂膜C13如图ID所示那样具有一定的厚度，但并不局限于此，光催化剂膜C13也可以在图ID的X轴方向或Y轴方向上具有不同的厚度。这种情况下，在图6中，以将净化板11 14的光催化剂膜C13的厚度大的端部定位在下方的方式设置净化板11 14。这样，由于含有更多净化对象物质的空气容易附着在光催化剂膜C13的厚度大的端部，因此能够提高净化单元100的净化能力。并且，在上述实施例的净化板11 14中，如图ID所示，在基板Cl I的上表面侧和下表面侧这两方层叠有透射膜C12、光催化剂膜C13、吸附膜C14。然而，并不局限于此，如图IA所示，也可以仅在基板Cll的单面侧层叠透射膜C12、光催化剂膜C13、吸附膜C14。此外，在上述实施例中，使用了 LED21a、22a作为引起光催化剂反应的光源，但也可以取代LED21 a、22a而使用半导体激光。半导体激光为相干光源，对特定的结晶面来说有效。另外，在上述实施例中，反射板31、32的曲面形状在X-Z平面内由抛物线表示，但并不局限于此，也可以由椭圆等其它曲线表示。另外，反射板31、32的曲面形状在X-Z平面内分别由多个曲线表示也可。这种情况下，被反射板31、32反射后的光相对于净化板11 14的入射角也设定在将被净化板11 14反射的光的比例(损失比例)抑制得较低的范围内。另外，在上述实施例中，使用了四张净化板11 14，但净化板的数目并不局限于此，可以为四张以外的复数。在使用五张以上的净化板时，在从端部数第二张净化板与第三张净化板之间等光相对于所有的净化板的照射效率最高的位置处配置发光单元21、22即可。并且，也可以通过净化板间的间隔或发光单元21、22的射出功率的不同来改变光相对于所有的净化板的照射效率最高的位置。由此，可以根据净化板的张数、净化板间的间隔、发光单元21、22的射出功率来适当设定在哪些净化板间的间隙中配置发光单元21、22。
此外，本发明的实施方式可以在权利要求书所表达的技术思想的范围内适当进行各种变更。
权利要求
1.一种净化单元，其利用光催化剂反应来净化空气，所述净化单元具备 射出光的第一光源； 反射从所述第一光源射出的光的第一反射板； 通过照射从所述第一光源射出的光来引起所述光催化剂反应的多个净化板， 在所述第一反射板与所述第一光源之间配置所述多个净化板中的至少一个所述净化板， 从所述第一光源射出的光在透过配置于所述第一反射板与所述第一光源之间的所述净化板后被所述第一反射板反射，而向所述多个净化板照射。
2.根据权利要求I所述的净化单元，其中， 在所述第一反射板与所述第一光源之间配置所述多个净化板中的一个所述净化板。
3.根据权利要求I所述的净化单元，其中， 还具备 相对于所述多个净化板配置在与所述第一反射板相反的一侧的第二反射板； 射出与所述第一光源射出的光相同波长的光的第二光源， 在所述第二反射板与所述第二光源之间配置所述多个净化板中的至少一个所述净化板， 从所述第二光源射出的光在透过配置于所述第二反射板与所述第二光源之间的所述净化板后被所述第二反射板反射，而向所述多个净化板照射。
4.根据权利要求I所述的净化单元，其中， 所述净化单元内的流路以由所述多个净化板形成的间隙中的空气的流动方向与被取入所述净化单元中的空气的流动方向不同的方式构成。
5.根据权利要求4所述的净化单元，其中， 所述多个净化板以逐渐遮挡从所述净化单元的空气的取入口取入的空气的流动的方式配置，距所述取入口最远的所述净化板完全遮挡从所述取入口取入的空气的流动。
6.一种除臭装置，其具备 利用光催化剂反应来净化空气的净化单元； 用于使空气在所述除臭装置内流动的风扇； 用于控制所述风扇及所述净化单元的控制部， 所述净化单元具备射出光的第一光源、反射从所述第一光源射出的光的第一反射板、通过照射从所述第一光源射出的光来引起所述光催化剂反应的多个净化板， 在所述第一反射板与所述第一光源之间配置所述多个净化板中的至少一个所述净化板， 从所述第一光源射出的光在透过配置于所述第一反射板与所述第一光源之间的所述净化板后被所述第一反射板反射，而向所述多个净化板照射。
7.根据权利要求6所述的除臭装置，其中， 在所述第一反射板与所述第一光源之间配置所述多个净化板中的一个所述净化板。
8.根据权利要求6所述的除臭装置，其中， 还具备 相对于所述多个净化板配置在与所述第一反射板相反的一侧的第二反射板；射出与所述第一光源射出的光相同波长的光的第二光源， 在所述第二反射板与所述第二光源之间配置所述多个净化板中的至少一个所述净化板， 从所述第二光源射出的光在透过配置于所述第二反射板与所述第二光源之间的所述净化板后被所述第二反射板反射，而向所述多个净化板照射。
9.根据权利要求6所述的除臭装置，其中， 所述净化单元内的流路以由所述多个净化板形成的间隙中的空气的流动方向与被取入所述净化单元中的空气的流动方向不同的方式构成。
10.根据权利要求9所述的除臭装置，其中， 所述多个净化板以逐渐遮挡从所述净化单元的空气的取入口取入的空气的流动的方式配置，距所述取入口最远的所述净化板完全遮挡从所述取入口取入的空气的流动。
全文摘要
一种净化单元及除臭装置。本发明提供一种利用光催化剂反应来净化空气的净化单元，其具备将光射出的第一光源；将从所述第一光源射出的光反射的第一反射板；通过照射从所述第一光源射出的光来引起所述光催化剂反应的多个净化板。这里，在所述第一反射板与所述第一光源之间配置所述多个净化板中的至少一个所述净化板，从所述第一光源射出的光在透过配置于所述第一反射板与所述第一光源之间的所述净化板后被所述第一反射板反射，而向所述多个净化板照射。
文档编号A61L9/20GK102895869SQ20121026261
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月26日 优先权日2011年7月29日
发明者中谷守雄, 日比野克俊, 松村吉晋 申请人:三洋电机株式会社