JP2005185515A

JP2005185515A - 光触媒を用いた消臭体

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Publication number: JP2005185515A
Application number: JP2003430755A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kudo; 大介工藤; Kuniko Kato; 久仁子加藤; Yasuo Iida; 康雄飯田
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】構造が簡単で、かつ簡易な製造で得られると共に、光触媒の機能を損なわず、優れた消臭効果を有する光触媒を用いた消臭体を提供する。
【解決手段】表面に光触媒体を担持したゲル状物質を有する消臭部本体と、該消臭部本体を照射する発光ダイオードを有する照射体とを備えたことを特徴とする光触媒を用いた消臭体。
ゲル状物質としては、透明及び／又は半透明であれば、特に制限されないが、例えば、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体やポリアクリル酸塩架橋体が挙げられる。
【選択図】なし

Description

本発明は、室内・トイレなどの住居空間を対象とした光触媒を用いた消臭体に関する。

近年、住宅の気密化や清潔志向の高まりとともに、家庭内に存在する悪臭を消したいというニーズが高まってきている。

これまで、室内・トイレなどの住居空間を対象とした家庭用消臭芳香剤は、消臭性を有する物質を水または一部溶剤を含む水系媒体に溶かした水溶液や、香料の水溶液又は水性エマルジョンといったものを一定の容器に入れたもの、あるいは、これらの液を寒天やカラギーナン等の多糖類で固形化したものが一般的に知られている(特許文献１参照)。

また、二酸化チタンに代表される光半導体の微粒子による光触媒作用、特にその強い酸化作用が注目されている。中でも、光触媒体を利用した消臭システムとしては、光触媒体へ効率よく光を照射させるために、光ファイバーなどの導光体を用いたり(特許文献２参照)、更に、悪臭を除去するために、空気をファンで撹拌したり(特許文献３参照)、フィルタで濾過したりしたもの(特許文献４〜６参照)が知られている。
また、その利用される場所として、自動車(特許文献７参照)や、家電(特許文献８参照)の一部に組み込まれて、あるいは単体の空気清浄機として利用されているものが数多く知られている。

しかしながら、光触媒体は、一般的に粉体であることが多く、消臭剤等に応用する場合、光触媒体を均一に広げたり、使用中や製品輸送中などでの光触媒体の飛散を防ぐ目的で、何らかの製剤化が必要である。
上記特許文献１〜８に記載される各技術でも、光触媒体をフィルターに担持させたり、光触媒体自体を薄膜化したりする手法などが用いられているが、このような場合、その製造工程が煩雑になることや、特殊な製造環境が必要となることなど、製造上のデメリットが生じるなどの課題がある。
特開平９−２９９４６８号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開平１１−１５５９３８号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開平９−３８１８９号公報（特許請求の範+囲、実施例等）特開２００１−９５９０２号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００１−９６１１４号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２０００−２５４５０号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００１−９６１６９号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開平７−２７００４４号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、上記従来技術の課題等に鑑み、これを解消しようとするものであり、室内・トイレなどの住居空間を対象とした家庭用消臭芳香剤に応用すべく、構造が簡単で、かつ簡易な製造で得られると共に、光触媒の機能を損なわず、優れた消臭効果を有する光触媒を用いた消臭体を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来の課題等を解決するために、鋭意検討した結果、特定の物質に光触媒体を担持させ、これに特定の照射体を照射させることにより、上記光触媒を用いた消臭体が得られることを見い出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、表面に光触媒体を担持したゲル状物質を有する消臭部本体と、該消臭部本体を照射する発光ダイオードを有する照射体とを備えたことを特徴とする光触媒を用いた消臭体に存する。

本発明によれば、構造が簡単で、かつ簡易な製造で得られると共に、光触媒の機能を損なわず、優れた消臭効果を有する光触媒を用いた消臭体が提供される。

以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明の光触媒を用いた消臭体は、表面に光触媒体を担持したゲル状物質を有する消臭部本体と、該消臭部本体を照射する発光ダイオードを有する照射体とを備えたことを特徴とするものである。

本発明に用いる光触媒体としては、例えば、ＴｉＯ₂、ＷＯ₃、ＣｄＳ、ＳｒＴｉＯ₃、ＭｏＳ₂などの少なくとも１種を用いることができるが、安全性や光触媒活性の程度を考慮すると、ＴｉＯ₂を用いることが望ましい。
ＴｉＯ₂としては、ルチル型及びアナターゼ型のいずれも用いることができるが、触媒活性の高いアナターゼ型を用いることが好ましい。

本発明に用いるゲル状物質は、透明及び／又は半透明であれば、特に制限されないが、例えば、水を溶媒として用いる場合には、カッパカラギーナン等のカラギーナン、寒天、ゼラチン、ペクチン、ジュランガムのような天然系高分子や、カルボキシメチルセルロース等のカルボキシポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメタクリレート、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール等のビニル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、ポリメタクリル酸エステル系、ポリメタクリルアミド系、スチレン系ブロックポリマー、ポリアクリル酸やその塩、架橋ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、これらの混合物又は架橋ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド共重合体等の架橋ポリアルキレンオキサイド、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体などの少なくとも１種が挙げられる。また、有機溶媒を用いる場合には、パルミチン酸ナトリウム、オクチル酸アルミニウム等の高級脂肪酸多価金属塩、１２−ヒドロキシステアリン酸などの少なくとも１種が挙げられる。常温で製造できる等の点から、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体やポリアクリル酸塩架橋体であることが望ましい。
また、ゲル状物質の形状は、特に制限されないが、悪臭物質などを含む気相との接触機会を多くする等の点から球形であることが望ましい。更に、球形である場合、膨潤時の粒径としては、見た目の美しさや縮退の様子が分りやすい等の観点から、好ましくは１〜１５ｍｍ、更に好ましくは、３〜８ｍｍであることが望ましい。

本発明の消臭部本体は、上記光触媒体をゲル状物質に担持させることにより構成されるものであるが、好ましくは、ゲル状物質に担持させた光触媒体は、空気及び／又は光が透過可能な容器に充填されていることが望ましい。
担持方法としては、例えば、ゲル状物質に水を加えて膨潤させた中に、光触媒体を加えて、均一に撹拌することによりゲル状物質表面に担持させる、または、光触媒分散液を均一に噴霧させることによりゲル状物質表面に担持させる方法などが挙げられる。
また、ＴｉＯ₂等の光触媒体を担持させたゼオライトなどの無機多孔質などの無機物をゲル表面に担持してもよい。

上記光触媒体の含有量（担持量）は、消臭効果、光源、消臭対象空間の大きさ、ゲル状物質の大きさ等により適宜量となるものであるが、好ましくは、光触媒体とゲル状物質の合計量に対して、０．０１〜１０質量％、更に好ましくは、０．１〜５質量％とすることが望ましい。

この光触媒体を担持したゲル状物質は、透明及び／又は半透明であり、後述する照射体（発光ダイオード）で照射された光が透過・屈折・反射などをすることにより、光触媒体を活性化して消臭機能を発揮することができる。
この光触媒体をゲル状物質に担持させることにより、光触媒体を均一に広げることができ、また、使用中や製品輸送中などでの光触媒体の飛散を防ぐことができる。

本発明において、上記消臭部本体を照射して光触媒体を活性化させる照射体として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する光源が用いられる。用いるＬＥＤは、短波長の光を発光するものが好ましく、更に好ましくは３６０〜４００ｎｍ（紫色）に最大発光波長を持ったものが特に望ましい。また、発光ダイオード（ＬＥＤ）の数は、照射量、光触媒体の量、消臭効果等を考慮して適宜設定されるものであり、洋ダンスなどの閉鎖空間であれば、１個〜４個程度である。
なお、ＬＥＤを用いることにより、従来のブラックライトや冷陰極管などを用いるものよりも、消費電力及び／又は装置体積を小さくすることができる。また、この発光ダイオード（ＬＥＤ）の電源としては、小型電池等を用いることができる。

本発明では、更に、植物抽出物等の消臭基剤及び／又は香料を、ゲル状物質及び／又は別の基剤に担持させ、併用すると、消臭効果をより高めることができるので、更に好ましい。この植物抽出物等の消臭基剤及び／又は香料の併用により、植物抽出物等の消臭基剤及び／又は香料の状態を把握できるため、ゲル状物質が縮退し、交換時期を視認することができる。

図１は、本発明の光触媒を用いた消臭体の実施形態の一例を示す斜視図態様で示す概略図である。
本実施形態の光触媒を用いた消臭体Ａは、上面部か開口した透明な容器１０内に光触媒体を担持したゲル状物質（イソブチレン−無水マレイン酸共重合体＋アナターゼ型ＴｉＯ₂）１１が収納された消臭部本体１２と、該消臭部本体１２を照射する発光ダイオード（紫色ＬＥＤ）を有する照射体２０とを備えたものである。
この照射体２０は、発光ダイオード２１が消臭部本体１２の中央部にテープ状部材２２により取り付けられており、該発光ダイオード２１はリード線２３，２３により電池からなる電源部２４に接続されている。なお、一方のリード線２３の途中には、固定抵抗部２５を取り付けている。
この実施形態では、電源部２４のスイッチ（図示せず）をＯＮ状態にすることにより、照射体（発光ダイオード）で照射された光が透過・屈折・反射などをすることにより、消臭部本体１２の光触媒体１１を活性化して消臭効果を発揮することができるものとなる。

図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｂ）は、本発明の光触媒を用いた消臭体の実施形態の他例（消臭体Ｂ〜Ｆ）を示す斜視図態様で示す概略図である。
図２（ａ）に示す消臭体Ｂは、通気孔を有する球体型の透明容器３０の中央部に、放射状に３個の発光ダイオードを有する照射体３５を固定したものであり、透明容器３０内に光触媒体を担持したゲル状物質３１を収納したものである。なお、発光ダイオードは、電池からなる電源部３２に並列に接続されている。
この実施形態では、上記実施形態と同様に、電源部３２のスイッチ（図示せず）をＯＮ状態にすることにより、照射体（発光ダイオード）で照射された光が透過・屈折・反射などをすることにより、ゲル状物質３１の表面に担持される光触媒体を活性化して消臭効果を発揮することができる（以下の実施形態においても同様）。

図２（ｂ）に示す消臭体Ｃは、通気孔を有するピラミッド型の透明容器３０ａの中央部に、１個の発光ダイオードを有する照射体３５を固定したものであり、透明容器３０ａ内に光触媒体を担持したゲル状物質３１を収納したものである。なお、図示しないが発光ダイオードは、電池からなる電源部３２に接続されている。
図２（ｃ）に示す消臭体Ｄは、光触媒体を担持したゲル状物質３１を通気性のある不織布（又はフィルム）３３で包んで充填してなる消臭部本体３４を有し、該消臭部本体３４の両端の好適な場所に消臭部本体の中央部方向へ照射されるように４個の発光ダイオードを有する照射体３５を固定したものである。なお、発光ダイオードは、電池からなる電源部３２に並列に接続されている。

図３（ａ）に示す消臭体Ｅは、ワイングラス様の上面が開口した透明容器３０ｂの中央下部に、１個の発光ダイオードを有する照射体３５を固定したものであり、該透明容器３０ｂ内に光触媒体を担持したゲル状物質３１を収納したものである。３６は持ち運び用等の把持部である。なお、発光ダイオードは、電池からなる電源部３２に接続されている。
図３（ｂ）に示す消臭体Ｆは、通気性を有する玉子型の透明容器３０ｃの中央下部に、発光ダイオードを有する照射体３５を固定したものであり、該透明容器３０ｃ内に光触媒体を担持したゲル状物質３１を収納したものである。なお、発光ダイオードは、電池からなる電源部３２に接続されている。

このように構成される本発明では、表面に光触媒体を担持したゲル状物質からなる消臭部本体と、該消臭部本体を照射する発光ダイオードからなる照射体とを備えたものから構成されるので、構造が簡単で、かつ簡易な製造で得られると共に、光触媒の機能を損なわず、優れた消臭効果を有する光触媒を用いた消臭体が得られることとなる。

次に、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記実施例等に限定されるものではない。

〔試験例１（実施例１）、洋ダンスでの実使用評価〕
図１に準拠すると共に、下記構成の光触媒を用いた消臭体を用いて下記方法により洋ダンスでの実使用評価を行った。
（１）用いた試料等
ゲル状物質：イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、「球状ＫＩゲル２０１Ｋ−Ｇ１」，クラレ社製
光触媒体：光触媒用酸化チタンＳＴ−０１、石原産業社製
照射体：紫色ＬＥＤ、「ＤＤＬ−５Ｎ３ＣＵＶ−Ａ」(ＵＶ３０°、φ５ｍｍ)、ＳＡＮＤＥＲ社製

（２）サンプルの調製方法
２００ｍＬのビーカーに、上記イソブチレン−無水マレイン酸共重合体０．２ｇを秤量した。次いで、イオン交換水１０ｇを加えて、３０分間静置して膨潤させた。上記酸化チタン０．０１ｇを加えて、スパチラでゆっくり均一に撹拌した。
これをプラスチックカップ（ＭＣＰ−８０、竹本容器社製）に移し、図１のようにテープ状部材２２で上記照射体（紫色ＬＥＤ）２１を固定した。電源２４及び固定抵抗２５を直列に接続して、実施例１の光触媒を用いた消臭体Ａを得た。

（３）評価方法
ｉ）対象空間
１０家庭で使用している洋ダンス(平均容積約５００Ｌ)
ｉｉ）評価方法
サンプル設置前に、洋ダンスの扉を静かに開け、下記表１に従って悪臭の官能評価を行い、初期値（Ｓ）を得た。
次に、洋タンスの下部に上記で調製した実施例１を設置して、再び扉を閉め、３日間静置した。なお、この間、洋ダンスへの衣類の出し入れは通常行った。
３日間経過後、扉を開け、再び下記表１に従って悪臭の官能評価を行い、実測値（Ｊ）を得た。
そして、下記式（Ｉ）より臭気改善度（ＳＫ)を求めた。なお、臭気改善度が正の値を示した場合、消臭効果が認められたことを意味する。
臭気改善度（ＳＫ）＝初期値（Ｓ）−実測値（Ｊ） ………（Ｉ）
これらの評価結果を下記表２に示す。

上記表２の結果から明らかように、臭気改善度が正の値となったパネルが６０％であり、実施例１による悪臭低減効果は十分認められ、その有用性が確認された。

〔試験例２（実施例２〜３及び比較例１〜３）〕
下記構成の光触媒を用いた消臭体を用いて下記方法により消臭評価を行った。
（１）用いた試料等
ゲル状物質：イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、「球状ＫＩゲル２０１Ｋ−Ｇ１」，クラレ社製
ゲル状物質：ポリアクリル酸塩架橋体、「アロンザップＴＳ−Ｕ−１」，東亜合成社製
光触媒体：光触媒用酸化チタンＳＴ−０１、石原産業社製
照射体：紫色ＬＥＤ、「ＤＤＬ−５Ｎ３ＣＵＶ−Ａ」(ＵＶ３０°、φ５ｍｍ)、ＳＡＮＤＥＲ社製

（２）サンプルの調製方法
（実施例２）
２００ｍＬのビーカーに、上記イソブチレン−無水マレイン酸共重合体０．２ｇを秤量した。次いで、イオン交換水１０ｇを加えて、３０分間静置して膨潤させた。上記酸化チタン０．０１ｇを加えて、スパチラでゆっくり均一に撹拌した。
これをプラスチックカップ（ＭＣＰ−８０、竹本容器社製）に移し、図４に示すようにテープ状部材２２で上記照射体（紫色ＬＥＤ）２１を固定して実施例２の消臭体を得た。なお、実施例１と同様の部材は同一符号を付けてその説明を省略する（以下、同様）。

（実施例３）
２００ｍＬのビーカーに、上記ポリアクリル酸塩架橋体０．２ｇを秤量した。次いで、イオン交換水１０ｇを加えて、３０分間静置して膨潤させた。上記酸化チタン０．０１ｇを加えて、スパチラでゆっくり均一に撹拌した。
これをプラスチックカップ（ＭＣＰ−８０、竹本容器社製）に移し、２００ｍＬのビーカーに、上記イソブチレン-無水マレイン酸共重合体０．２ｇを秤量した。次いで、イオン交換水１０ｇを加えて、３０分間静置して膨潤させた。上記酸化チタン０．０１ｇを加えて、スパチラでゆっくり均一に撹拌した。
これをプラスチックカップ（ＭＣＰ−８０、竹本容器社製）に移し、図４のようにテープ状部材２２で上記照射体（紫色ＬＥＤ）２１を固定して実施例３の消臭体を得た。

（比較例１）
上記実施例１において、光触媒体である酸化チタン０．０１ｇを使用しない以外は、上記実施例１と同様にして得た。
（比較例２）
上記実施例２において、光触媒体である酸化チタン０．０１ｇを使用しない以外は、上記実施例２と同様にして得た。

（３）評価方法
１）対象空間
図６に示す容量１．８Ｌ中蓋付ねじ口ガラス瓶４０を使用した。モデル悪臭物質をマイクロシリンジで注入できるように、注入口４１にパッキン４２（島津注入口パッキン標準型、ジーエルサイエンス社製）を取り付けた中蓋（図５参照）４３を用意した。さらに、紫色ＬＥＤに電気を供給するリード線（被覆電線）を逃がすための孔も開けておく。
２）モデル悪臭
１０ｍＬメスフラスコにナトリウムメチルスルフィド（純正化学社製）０．３ｇを秤量した。イオン交換水にてメスアップして得た。

３）評価方法
１．８Ｌ中蓋付ねじ口ガラス瓶４０に、それぞれ実施例１〜３、比較例１及び２の消臭体を入れた。更に、何も入れないものをブランク(比較例３)とした。
注入口を取り付けた中蓋でふたをし、被覆電線４５を逃がした後、隙間をシリコーン系充填剤（バスボンド、水もれ防止シール、コニシ社製）で封じた。シリコーン系充填剤が十分固化したことを確認後、注入口からマイクロシリンジにてモデル悪臭を１０μＬ添加した。この時、サンプルにかからないように注意した。次に、図６に示すように結線し、安定化電源４６（ＰＭＣ１８−２、菊水電子工業社製）でテスター４７（ＣＤＭ−５０００Ｅ，カスタム社製）により１９．０ｍＡを通電させた。
モデル悪臭添加後，４時間後と２０時間後に、ガス検知管（メチルメルカプタン用Ｎｏ．７１、ガステック社製）にて経時（０〜２０時間）におけるメチルメルカプタン濃度測定を行った。この時、スタート時のメチルメルカプタン濃度で除して、その残存率を算出した。
これらの結果を表３及び図７に示す。

上記表３及び図７の結果から明らかなように、本発明の範囲となる実施例１及び２は、本発明の範囲外となる比較例１〜３に較べて、悪臭物質であるメチルメルカプタンを著しく減少できることを確認した。

本発明の光触媒を用いた消臭体の実施形態の一例を示す斜視図態様で示す概略図である。（ａ）〜（ｃ）は、夫々本発明の光触媒を用いた消臭体の実施形態の他例を示す斜視図態様で示す概略図である。（ａ）〜（ｂ）は、夫々本発明の光触媒を用いた消臭体の実施形態の他例を示す斜視図態様で示す概略図である。試験例２で使用した光触媒を用いた消臭体を示す斜視図態様で示す部分概略図である。注入口を取り付けた中蓋の一例を示す斜視図態様で示す概略図である。試験例２の評価試験を斜視図態様で示す概略図である。経時（０〜２０時間）におけるメチルメルカプタン濃度を測定した結果を示す図表（グラフ）である。

符号の説明

Ａ光触媒を用いた消臭体
１０消臭部本体
１１光触媒体を担持したゲル状物質
２０照射体

Claims

表面に光触媒体を担持したゲル状物質を有する消臭部本体と、該消臭部本体を照射する発光ダイオードを有する照射体とを備えたことを特徴とする光触媒を用いた消臭体。