JP2004351370A

JP2004351370A - 浄化装置及びその製造方法

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Publication number: JP2004351370A
Application number: JP2003154382A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kato; 陽弘加藤; Akio Mukai; 昭雄向井
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】導光板の表面及び／又は裏面に配置する光触媒の表面積が大きいと共にその取扱いが容易であり、尚且つ製造容易な浄化装置の実現。
【解決手段】導光板１２と、該導光板１２の一端面１２ａに沿って配置されると共に光触媒活性化作用を有する波長の光を放射する光源１４を備え、上記導光板１２の表面及び裏面に、不織布２６を構成する繊維２８の表面に酸化チタン（ＴｉＯ_２）より成る光触媒３０を被着・担持させた光触媒シート３２を被覆して成る浄化装置１０。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面及び／又は裏面に光触媒が配置された導光板と、光触媒を活性化させる光源を備えた浄化装置に係り、特に、導光板の表面及び／又は裏面に配置する光触媒の表面積が大きいと共にその取扱いが容易であり、尚且つ製造容易な浄化装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒は、紫外線等の光の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、この光触媒を表面及び／又は裏面に配置した導光板と、光触媒を活性化させる光源を備えた浄化装置が従来から用いられている。
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。
【０００３】
そこで、本出願人は、先に、導光板と光源とを備え、上記導光板の表面側及び／又は裏面側に、表面を光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置して成る浄化装置を提案した（特願２００３−８２７６５号）。
図１０及び図１１に示すように、この浄化装置７０は、導光板７２と、該導光板７２の一端面７２ａに沿って配置された光源７４と、該光源７４の外側方を覆う反射板７６を備えている。また、上記光源７４の配置される導光板７２の一端面７２ａ以外の端面には反射テープ７８が被着されている。
上記導光板７２の表面及び裏面には、略円錐形状の反射凹部８０が多数形成されている。この反射凹部８０は、導光板７２の一端面７２ａから入射してきた光を導光板７２の表面側及び裏面側に反射させて、導光板７２の表面及び裏面全体から光を均一に放射させるために設けられたものである。
【０００４】
さらに、導光板７２の表面上及び裏面上には透明板８２が配置されており、図１１に拡大して示すように、該透明板８２の表面に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等より成る光触媒８４で被覆された多数の細長い繊維状体８６が、接着剤８８を介して、上記透明板８２表面に対して略垂直に立設状態で被着されている。この結果、導光板７２の表面側及び裏面側に、光触媒８４で被覆された繊維状体８６が多数配置されることとなる。上記繊維状体８６は、ガラス繊維や樹脂繊維等の繊維９０の表面に光触媒８４をコーティングして構成されているものである（図１２及び図１３）。
【０００５】
上記浄化装置７０は、光源７４から光触媒活性化作用を有する波長の光が放射されると、該光は導光板７２の一端面７２ａから導光板７２内部に入射した後、上記反射凹部８０で反射されて導光板７２の表面及び裏面から出射し、さらに、透明板８２を透過して光触媒８４を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができるようになっている。
【０００６】
而して、上記浄化装置７０にあっては、導光板７２の表面及び裏面上に配置した透明板８２の表面に、光触媒８４で被覆された多数の繊維状体８６を、透明板８２表面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、光触媒８４が配置される導光板７２の表面側及び裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体８６の表面積分増大することとなり、この結果、導光板７２の表面側及び裏面側に配置される光触媒８４の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【０００７】
上記浄化装置７０において、透明板８２表面への繊維状体８６の被着は、静電植毛法を用いて行うことができる。これは、繊維状体８６を、静電気を利用して立毛させた状態で、接着剤８８の塗布された透明板８２表面に植毛するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記浄化装置７０は、導光板７２の表面及び裏面上に配置した透明板８２の表面に、光触媒８４で被覆された多数の細長い繊維状体８６を、透明板８２表面に対して略垂直に立設状態で被着していたが、透明板８２表面の繊維状体８６に触れる等して外力が加えられると、繊維状体８６が比較的簡単に剥離してしまうため、その取扱いが不便であった。
また、上記浄化装置７０は、静電植毛法を用いて、透明板８２表面への繊維状体８６の被着を行っていたことから、繊維状体８６や透明板８２表面を帯電させるための設備や工程が必要であり、その製造が煩雑であった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導光板の表面及び／又は裏面に配置する光触媒の表面積が大きいと共にその取扱いが容易であり、尚且つ製造容易な浄化装置及びその製造方法の実現にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る浄化装置は、導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面及び／又は裏面に、不織布を構成する繊維に光触媒を担持させた光触媒シートを被覆したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の浄化装置にあっては、導光板の表面及び／又は裏面に、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを被覆したことから、導光板の表面及び／又は裏面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
また、本発明の浄化装置にあっては、不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを用い、該光触媒シートを導光板の表面及び／又は裏面に被覆したことから、導光板７２の表面及び裏面側に、剥離し易い光触媒８４で被覆された繊維状体８６を被着した従来の浄化装置７０に比べて、その取扱いが容易である。
【００１２】
多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐の表面に光触媒を担持させて形成した織布を、上記光触媒シートの外面に接合しても良い。この場合、不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートの強度を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る浄化装置の製造方法は、導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面及び／又は裏面に、不織布を構成する繊維に光触媒を担持させた光触媒シートを被覆して成る浄化装置の製造方法であって、高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆して形成した複合繊維より成るシート状の集積体を形成する工程と、上記複合繊維より成るシート状の集積体を、導光板の表面及び／又は裏面に被覆する工程と、上記複合繊維を構成する低融点材料より成る繊維の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維の融点より低い温度で、上記複合繊維の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維のみを溶融させ、高融点材料より成る繊維の交差部分を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して接着することにより、上記不織布を形成すると共に、粒子状の光触媒を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、不織布を構成する繊維の表面に接着して上記光触媒シートを形成し、更に、光触媒シートを、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、導光板の表面及び／又は裏面に接着する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の浄化装置の製造方法にあっては、高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆した複合繊維を用い、低融点材料より成る繊維のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布の形成、不織布を構成する繊維に光触媒を担持させた光触媒シートの形成、光触媒シートと導光板の表面及び／又は裏面との接着を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る浄化装置の実施形態を説明する。
本発明に係る浄化装置１０は、図１に示す通り、アクリル樹脂、ガラス、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料より成る導光板１２と、該導光板１２の一端面１２ａに沿って配置された冷陰極管より成る光源１４と、該光源１４の外側方を覆う反射板１６を備えている。
また、上記光源１４の配置される導光板１２の一端面１２ａ以外の端面には、光反射率の高い金属等より成る反射テープ１８が被着されている。
上記光源１４は、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を放射するものであり、上記冷陰極管に限らず、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることもできる。
【００１５】
上記導光板１２の表面及び裏面には、略円錐形状の反射凹部２０が多数形成されている。この反射凹部２０は、導光板１２の一端面１２ａから入射してきた光を導光板１２の表面側及び裏面側に反射させて、導光板１２の表面及び裏面全体から光を均一に放射させるために設けられたものである。すなわち、導光板１２の表面に形成された反射凹部２０で反射された光は導光板１２の裏面側に導かれ、導光板１２の裏面に形成された反射凹部２０で反射された光は導光板１２の表面側に導かれる。
上記反射凹部２０の寸法は、導光板１２の厚さが５ｍｍの場合において、深さが０．０８５ｍｍ〜０．１１６ｍｍ程度、隣接する反射凹部２０間のピッチは０．５ｍｍ程度と成される。上記反射凹部２０は、導光板１２の表面及び裏面にレーザ照射を行うことにより形成することができる。
【００１６】
上記導光板１２の表面及び裏面には、図２乃至図５に示すように、不織布２６を構成する繊維２８の表面に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）より成る光触媒３０を被着・担持させた光触媒シート３２が被覆されている。
尚、光触媒３０は、図５に示したように、繊維２８の表面に緻密な膜状態で被着・担持される場合の他、繊維２８表面の光触媒３０の粒子間に微小な隙間が存在する状態で粗く被着・担持される場合もある。
上記光触媒３０は、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３等、光触媒作用を有する金属酸化物で構成されるが、アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。
また、上記光触媒３０は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。
【００１７】
不織布２６は、多数の繊維２８が立体的に絡み合って形成されるものであり、繊維２８間に多数の空隙３４（図４参照）が形成されるため通気性、通水性に優れており、また、多数の繊維２８が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維２８の表面積が極めて大きいものである。
尚、不織布２６を構成する繊維２８の繊維密度や、不織布の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布２６を構成する繊維２８の総表面積を任意に増減可能である。
【００１８】
上記繊維２８は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂繊維、ガラス繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は５〜２０μｍ、長さは０．５〜２０ｍｍ程度である。
尚、長さが５０〜１００ｍｍ程度の長繊維から成る繊維２８を用いることも勿論可能である。
【００１９】
以下において、導光板１２の表面及び裏面に上記光触媒シート３２を被覆して、上記浄化装置１０を製造する方法について説明する。
先ず、ポリプロピレン等の高融点材料より成る繊維２８を、ポリエチレン等の低融点材料より成る繊維３６で被覆した所定長さの複合繊維３８（図６参照）を多数準備し、カード法やエアレイ法等を用いて、これら多数の複合繊維３８より成るシート状の集積体（ウェブ）を形成する。
【００２０】
次に、上記シート状の集積体を、導光板１２の表面及び裏面に被覆し、この状態で、上記複合繊維３８を構成する低融点材料より成る繊維３６の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維２８の融点より低い温度で、複合繊維３８より成る上記シート状の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維３６のみを溶融させると共に、粒子状の光触媒３０を上記集積体に吹き付ける。
【００２１】
この結果、高融点材料より成る繊維２８の交差部分が、溶融した低融点材料より成る繊維３６を介して接着することにより、不織布２６が形成されると共に、粒子状の光触媒３０が、溶融した低融点材料より成る繊維３６を介して、不織布２６を構成する繊維２８の表面に接着・担持されて上記光触媒シート３２が形成され、更に、光触媒シート３２が、溶融した低融点材料より成る繊維３６を介して、導光板１２の表面及び裏面に接着して上記浄化装置１０が完成する。
【００２２】
上記製造方法にあっては、高融点材料より成る繊維２８を低融点材料より成る繊維３６で被覆した複合繊維３８を用い、低融点材料より成る繊維３６のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布２６の形成、不織布２６を構成する繊維２８の表面へ光触媒３０を担持させた光触媒シート３２の形成、光触媒シート３２と導光板１２の表面及び裏面との接着を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。
【００２３】
尚、上記製造方法以外にも、例えば、光触媒の分散液中に不織布２６を浸漬した後乾燥、焼成させることにより、不織布２６を構成する繊維２８の表面に光触媒３０を被着・担持させて光触媒シート３２を形成した後、該光触媒シート３２を、接着剤を介して、導光板１２の表面及び裏面に被覆しても良い。
【００２４】
上記浄化装置１０にあっては、光源１４から光触媒活性化作用を有する波長の光（紫外線や可視光）が放射されると、該光は導光板１２の一端面１２ａから導光板１２内部に入射した後、上記反射凹部２０で反射されて導光板１２の表面及び裏面から出射し、光触媒シート３２の不織布２６を構成する繊維２８表面の光触媒３０に照射される。この結果、光触媒３０が活性化して空気や水の浄化を行うことができるのである。尚、光源１４から放射された光の中で、導光板１２の一端面１２ａ側へ向かわなかった光も、上記反射板１６で反射させて導光板１２の一端面１２ａ側へ導くことができるため、光触媒３０の活性化効率が高い。
さらに、上記反射テープ１８により、導光板１２の一端面１２ａ以外の端面から光が逃げるのを防止することができるようになっている。
【００２５】
而して、上記浄化装置１０にあっては、導光板１２の表面及び裏面に、単位体積当たりの繊維２８の表面積が極めて大きい不織布２６を構成する繊維２８の表面に光触媒３０を担持せしめて成る光触媒シート３２を被覆したことから、導光板１２の表面及び裏面に配置する光触媒３０の表面積を大きく確保することができる。しかも、不織布２６は通気性、通水性に優れていることから、光触媒３０と、空気や水との接触効率が良好である。
さらに、上記浄化装置１０にあっては、不織布２６を構成する繊維２８の表面に光触媒３０を担持せしめて成る光触媒シート３２を用い、該光触媒シート３２を導光板１２の表面及び裏面に被覆したことから、導光板７２の表面及び裏面側に、剥離し易い光触媒８４で被覆された繊維状体８６を被着した従来の浄化装置７０に比べて、その取扱いが容易である。
【００２６】
尚、不織布２６を構成する繊維２８の表面に光触媒３０を担持せしめて成る上記光触媒シート３２の強度を向上させるため、図７に示すように、表面に光触媒３０を担持させたシート状の織布４０を光触媒シート３２の外面に接合した上で、斯かる織布４０の接合された光触媒シート３２を、導光板１２の表面及び裏面に被覆するようにしても良い。
この織布４０は、樹脂繊維、ガラス繊維、金属繊維等の多数の繊維（図示せず）を縒る等して形成した繊維の集合体より成る紐４２を、略格子状に織り込むと共に、該織布４０を構成する紐４２の表面に光触媒３０を担持させることにより形成されている（図８）。この織布４０は、紐４２間に多数の空隙４４が形成されるように粗織りされているため、通気性に優れている。
図７においては、光触媒シート３２の底面に上記織布４０を接合した場合が示されているが、光触媒シート３２の上面に上記織布４０を接合したり、或いは、光触媒シート３２の外面を上記織布４０で被覆した状態で接合しても良い。
【００２７】
上記織布４０と光触媒シート３２の外面との接合は、例えば、接着剤（図示せず）を介して行うことができる。
また、上記した複合繊維３８を用いて浄化装置１０を製造する場合においては、溶融した低融点材料より成る繊維３６を介して、高融点材料より成る繊維２８の交差部分を接着することにより不織布２６を形成すると共に、粒子状の光触媒３０を溶融した低融点材料より成る繊維３６を介して、不織布２６を構成する繊維２８の表面に接着・担持させ、更に、光触媒シート３２の底面を、溶融した低融点材料より成る繊維３６を介して、導光板１２の表面及び裏面に接着すると共に、上記織布４０を、溶融した低融点材料より成る繊維３６を介して、光触媒シート３２の上面に接合すれば良い。
【００２８】
図９は、複数の上記浄化装置１０を用いて構成した空気浄化装置４６を示すものであり、該空気浄化装置４６は、一側面に吸気口４８を形成すると共に、上記一側面と対向する側面に排気口５０を形成した筐体５２の内部に、３個の上記浄化装置１０とファン５４を収納することにより構成されている。
この空気浄化装置４６は、上記ファン５４を駆動させて、外部の空気を吸気口４８から筐体５２内に導入し、浄化装置１０の光触媒シート３２の不織布２６を構成する繊維２８表面の光触媒３０と接触させて浄化した後、排気口５０から排出する仕組みとなっている。
【００２９】
上記においては、導光板１２の表面側及び裏面側の双方に光触媒シート３２を被覆した場合について説明したが、導光板１２の表面又は裏面の何れか一方にのみ、光触媒シート３２を被覆するようにしても良い。
また、上記においては、導光板１２の一端面１２ａに沿って光源１４を配置した場合について説明したが、導光板１２の複数の端面に沿って、それぞれ光源１４を配置するようにしても良い。要するに、光源１４は導光板１２の少なくとも一端面に沿って配置されていれば良い。
【００３０】
上記においては、不織布２６を構成する繊維２８の「表面」に光触媒３０を担持せしめた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、セルロース系の化学繊維であり、多数の孔を備えた多孔質構造を有するレーヨン繊維に粒子状の光触媒３０を練り混むことにより、繊維２８に光触媒３０を担持させても良い。この場合、光触媒３０は、レーヨン繊維で構成された繊維２８の表面のみならず、レーヨン繊維中にも担持されることとなるが、上記の通り、レーヨン繊維は多孔質構造であるため、孔を介して、繊維２８中に練り混まれた光触媒３０にも光触媒活性化作用を有する波長の光を照射して活性化できると共に、空気や水と接触させて浄化を行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の浄化装置にあっては、導光板の表面及び／又は裏面に、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを被覆したことから、導光板の表面及び／又は裏面に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
また、本発明の浄化装置にあっては、不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを用い、該光触媒シートを導光板の表面及び／又は裏面に被覆したことから、導光板７２の表面及び裏面側に、剥離し易い光触媒８４で被覆された繊維状体８６を被着した従来の浄化装置７０に比べて、その取扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浄化装置を模式的に示す断面図である。
【図２】光触媒シートを模式的に示すに斜視図である。
【図３】光触媒シートを模式的に示す部分拡大図である。
【図４】光触媒シートを構成する繊維を模式的に示す拡大図である。
【図５】光触媒シートを構成する繊維を模式的に示す断面図である。
【図６】複合繊維を示す概略断面図である。
【図７】表面に光触媒を担持させた織布を、光触媒シートの外面に接合した状態を模式的に示す正面図である。
【図８】表面に光触媒を担持させた織布を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明に係る浄化装置を複数個組み合わせて形成した空気浄化装置を示す概略断面図である。
【図１０】従来の浄化装置を示す断面図である。
【図１１】従来の浄化装置の要部を拡大して示す概略断面図である。
【図１２】従来の浄化装置における繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１３】従来の光触媒付放電パネルにおける繊維状体の拡大横断面図である。
【符号の説明】
１０浄化装置
１２導光板
１４光源
２６不織布
２８繊維
３０光触媒
３２光触媒シート
３８複合繊維
４０織布

Claims

導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面及び／又は裏面に、不織布を構成する繊維に光触媒を担持させた光触媒シートを被覆したことを特徴とする浄化装置。
多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐の表面に光触媒を担持させて形成した織布を、上記光触媒シートの外面に接合したことを特徴とする請求項１に記載の浄化装置。
導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面及び／又は裏面に、不織布を構成する繊維に光触媒を担持させた光触媒シートを被覆して成る浄化装置の製造方法であって、
高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆して形成した複合繊維より成るシート状の集積体を形成する工程と、
上記複合繊維より成るシート状の集積体を、導光板の表面及び／又は裏面に被覆する工程と、
上記複合繊維を構成する低融点材料より成る繊維の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維の融点より低い温度で、上記複合繊維の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維のみを溶融させ、高融点材料より成る繊維の交差部分を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して接着することにより、上記不織布を形成すると共に、粒子状の光触媒を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、不織布を構成する繊維の表面に接着して上記光触媒シートを形成し、更に、光触媒シートを、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、導光板の表面及び／又は裏面に接着する工程と、
を備えたことを特徴とする浄化装置の製造方法。