JP2018086263A

JP2018086263A - 光触媒担持フィルタおよび取り付け型空気清浄器

Info

Publication number: JP2018086263A
Application number: JP2017223355A
Authority: JP
Inventors: 栄造渡辺; Eizo Watanabe
Original assignee: Silicon Plus Corp
Current assignee: Silicon Plus Corp
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: JP6923918B2

Abstract

【課題】光触媒担持フィルタを構成する固形状基材に担持された光触媒に紫外線エネルギーが効率良く照射され、光触媒作用が活性化されること。さらに、かかる光触媒担持フィルタを適用した取り付け型空気清浄器を提供すること。【解決手段】厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３０を設けてなる固形状基材１０と、貫通孔３０の内部を含む固形状基材１０の表面に形成された光触媒層２０と、を有し、貫通孔３０は、固形状基材１０の表面２１に設けた孔径ａの第１開口部３１と、固形状基材１０の裏面２２に設けた孔径ｂの第２開口部３２とを有し、孔径ａに対して孔径ｂが小さい（孔径ａ＞孔径ｂ）ことを特徴とする光触媒担持フィルタと、光触媒担持フィルタを空気流入口と空気排気口を設けた容器本体の風路中に設け、前記容器本体を前記送風機に装着して使用する取り付け型空気清浄器により課題が達成される。【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒坦持フィルタおよび取り付け型空気清浄器に関する。

有機物質を分解活性する光触媒は、環境浄化の視点から注目されている。例えば、特許文献１には、炭素やシリコン等からなるスポンジ状多孔質構造体表面に、酸化チタン皮膜が形成された可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルタが記載されている。特許文献２には、ポリウレタンスポンジにフェノール樹脂溶液およびシリコン粉末を含浸させた後に、炭素化、反応焼結、さらにＳｉ溶融含浸処理を行ったＳｉ／ＳｉＣ多孔質体に光触媒をコーティングしたフィルタを具えた光触媒浄化装置が記載されている。
また、特許文献３には、光触媒を所定の基材に担持したフィルタを具え、車両のエアコン吹き出し口に外付け装着して使用する車両用空気清浄機が記載されている。

国際公開第２００４／０９４０４４号特開２０１０−１１０７１５号公報特開２０００−２５４５０号公報

光触媒は、紫外線照射により励起して空気中の有害物を酸化分解させる。光触媒をコーティングしたフィルタを具えた光触媒浄化装置では、有害物は、吸入ファンにより装置内に取り込まれた外気が、スポンジ状多孔質構造体のフィルタにコーティングした光触媒で捕獲、分解除去され、清浄な空気となって外部に排出される。このとき、紫外線が効率良く光触媒に照射されると光触媒作用が活性化される。
しかし、スポンジ状多孔質構造体に表面に光触媒を担持した光触媒担持フィルタの場合、光触媒担持フィルタを通過する有害物と光触媒とが接触するが、スポンジ状多孔質構造体の奥深くに紫外線エネルギーが届かない傾向が考えられる。そのため、光触媒担持フィルタ全体にコーティングした光触媒の一部に不活性な部分が生じ、光触媒作用の活性化が阻害される場合がある。
本発明の目的は、光触媒担持フィルタを構成する固形状基材に坦持された光触媒に紫外線エネルギーが効率良く照射され、光触媒作用が活性化されることにある。
また、光触媒担持フィルタの利用方法として、自動車のダッシュボードやサーキュレーター等の送風機に簡便に取り付けが可能な取り付け型空気清浄器が挙げられる。
そこで、本発明の目的は、送風機に簡便に取り付けられる取り付け型空気清浄器に、かかる光触媒担持フィルタを適用することにある。

かくして、本発明によれば、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を設けてなる固形状基材と、前記貫通孔の内部を含む前記固形状基材の表面に形成された光触媒層と、を有し、前記貫通孔は、前記固形状基材の前記表面に設けた孔径ａの第１開口部と、当該固形状基材の裏面に設けた孔径ｂの第２開口部とを有し、当該孔径ａに対して当該孔径ｂが小さい（孔径ａ＞孔径ｂ）ことを特徴とする光触媒担持フィルタが提供される。
ここで、前記固形状基材は、炭化ケイ素を含む外層と、グラファイト状炭素材料を含む内層と、を有することが好ましい。
前記貫通孔の孔径は、前記表面の前記孔径ａから前記裏面の前記孔径ｂまで連続的に減少していることが好ましい。
前記貫通孔の孔径は、前記表面の前記孔径ａから前記裏面の前記孔径ｂまで段階的に減少していることが好ましい。
前記光触媒層は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含むことが好ましい。
さらに、本発明によれば、送風機に取り付けられる取り付け型空気清浄器であって、空気流入口と空気排気口を設けた容器本体と、前記容器本体を前記送風機の空気吹き出し口に装着可能とする係止具と、前記空気流入口から前記空気排気口への風路中に設けられ、複数の貫通孔を設けた固形状基材の表面に光触媒層が形成された光触媒担持フィルタと、を有し、前記光触媒担持フィルタの前記貫通孔は、前記固形状基材の前記表面に設けた孔径ａの第１開口部と、当該固形状基材の裏面に設けた孔径ｂの第２開口部とを有し、当該孔径ａに対して当該孔径ｂが小さい（孔径ａ＞孔径ｂ）ことを特徴とする取り付け型空気清浄器が提供される。

本発明によれば、光触媒担持フィルタを構成する固形状基材に坦持された光触媒に紫外線エネルギーが効率良く照射され、光触媒作用が活性化される。
さらに、本発明によれば、送風機に簡便に取り付けられる取り付け型空気清浄器に、かかる光触媒担持フィルタが適用される。

本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの第１の実施例を説明する図であって、図１（ａ）は概略斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光触媒担持フィルタのＸ−Ｘ概略断面図である。本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの層構造の例を説明する概略断面図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの貫通孔の断面形状例を説明する概略断面図である。図４（ａ）〜図４（ｆ）は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの貫通孔の平面形状例と配置状態を説明する概略図である。本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの第２の実施例を説明する図であって、図５（ａ）は中空状に形成した光触媒担持フィルタの概略斜視図であり、図５（ｂ）は光触媒担持フィルタに紫外線ランプを取り付けた場合の概略斜視図である。図６（ｃ）は、図５（ｂ）に示す光触媒担持フィルタのＹ−Ｙ概略断面図である。図６（ｂ）は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの第３の実施例を説明する概略斜視図である。本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器の一例を示す概要図である。図７（ａ）は、取り付け型空気清浄器の斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ方向から見た取り付け型空気清浄器の正面図である。本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器の分解斜視図である。本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器を、送風機に適用する場合を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。すなわち、実施の形態の例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、実際の大きさを表すものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、本明細書において、「層上」等の「上」は、必ずしも上面に接触して形成される場合に限定されず、離間して上方に形成される場合や、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。

（光触媒担持フィルタ）
図１は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタ１００の第１の実施例を説明する図であって、図１（ａ）は概略斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光触媒担持フィルタ１００のＸ−Ｘ概略断面図である。
図１（ａ）に示すように、光触媒担持フィルタ１００は、厚さ方向に表面２１と裏面２２を貫通する複数の貫通孔３０を設けてなる固形状基材１０と、貫通孔３０の内部を含む固形状基材１０の表面２２に形成された光触媒層２０と、を有している。
本実施の形態では、固形状基材１０と光触媒層２０を含む光触媒担持フィルタ１００の厚さｄは、通常、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である。貫通孔３０の平面形状は、円形または楕円形である。隣接する２個の貫通孔３０の距離（ピッチ）Ｌａは、通常、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。隣接する２個の貫通孔３０の間隔Ｌｂは、通常、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。

図１（ｂ）に示すように、本実施の形態では、光触媒担持フィルタ１００の光触媒層２０は、固形状基材１０の表面２１側および貫通孔３０の内部を含む固形状基材の表面に形成されている。尚、光触媒層２０は、固形状基材１０の裏面２２側に形成されていてもよい。
図１（ｂ）に示すように、光触媒担持フィルタ１００の貫通孔３０は、固形状基材１０の表面２１側に設けた孔径ａの第１開口部３１と、固形状基材１０の裏面２２側に設けた孔径ｂの第２開口部３２とを有し、孔径ａに対して孔径ｂが小さくなるように（孔径ａ＞孔径ｂ）形成されている。これにより、本実施の形態では、貫通孔３０の固形状基材１０の厚さ方向の断面形状は、孔径が連続的に減少するテーパ形状になるように形成されている。
第１開口部３１の孔径ａの大きさは、通常、０．０５ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。第２開口部３２の孔径ｂの大きさは、通常、０．０１ｍｍ〜３ｍｍの範囲である。

図２は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタ１００の層構造の例を説明する概略断面図である。図２に示すように、光触媒担持フィルタ１００は、固形状基材１０と、固形状基材１０の表面に形成された光触媒層２０とを有している。固形状基材１０は、光触媒層２０と接する外層１１と、外層１１のさらに内側を構成する内層１２とを有している。本実施の形態では、固形状基材１０の外層１１は、炭化ケイ素を含む材料から構成される。固形状基材１０の内層１２は、グラファイト状炭素材料から構成される。
光触媒層２０の厚さｄ_２は、通常、０．１μｍ〜１μｍの範囲である。固形状基材１０の外層１０の厚さｄ_１は、通常、１μｍ〜１０μｍの範囲である。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタ１００の貫通孔３０の断面形状例を説明する概略断面図である。尚、光触媒層２０（図１（ｂ）参照）は省略している。
図３（ａ）に示す貫通孔３０の断面形状例では、固形状基材１０の表面２１側から裏面２２側に向かって、貫通孔３０の孔径が連続的に減少するテーパ状になるように形成されている。すなわち、貫通孔３０の孔径は、第１開口部３１の孔径ａから第２開口部３２の孔径ｂ（孔径ａ＞孔径ｂ）になるまで連続的に減少し、裏面２２側の孔径ｂが孔径ａより小さくなるように、円錐状の貫通孔３０が形成されている。

図３（ｂ）に示す貫通孔３０の断面形状例では、固形状基材１０の表面２１側から裏面２２側に向かって、貫通孔３０の内側に２個の段差３３が設けられ、孔径が断続的に減少するように形成されている。すなわち、貫通孔３０の孔径は段差３３の部分までテーパ状に連続的に減少し、さらに、段差３３を超えた箇所から再び孔径が連続的に減少するように形成されている。

図３（ｃ）に示す貫通孔３０の断面形状例では、固形状基材１０の表面２１側から裏面２２側に向かって、貫通孔３０の内側に２個の段差３３が設けられている。貫通孔３０の形状は、最初の段差３３の部分まで一定の孔径（＝孔径ａ）に保たれる。さらに、最初の段差３３を超えた箇所から二つ目の段差３３の部分まで、孔径ａより小さい孔径ｃ（孔径ａ＞孔径ｃ＞孔径ｂ）に保たれる。そして、二つ目の段差３３の部分を超えた箇所から裏面２２側まで、孔径ｂに保たれるように形成されている。

図３（ｄ）に示す貫通孔３０の断面形状例では、固形状基材１０の表面２１側から裏面２２側に向かってゆるやかな円錐状に形成された貫通孔３０の内面に沿って、螺旋状の溝３４が設けられている。貫通孔３０の孔径は、第１開口部３１の孔径ａと比べて第２開口部３２の孔径ｂが小さく（孔径ａ＞孔径ｂ）なるように形成されている。

本実施の形態では、第１開口部３１の孔径ａと第２開口部３２の孔径ｂとの比（孔径ｂ／孔径ａ）は、通常、０．１〜０．９の範囲であり、好ましくは、０．２〜０．８の範囲である。貫通孔３０の形状を、第１開口部３１の孔径ａに比較して第２開口部３２の孔径ｂを小さくなる（孔径ａ＞孔径ｂ）ように形成することにより、光触媒担持フィルタ１００の貫通孔３０の内部を含む固形状基材１０の表面２１に形成された光触媒層２０の光触媒作用が活性化される傾向がある。すなわち、光触媒担持フィルタ１００の表面２１側から紫外線エネルギーを照射する場合、光触媒層２０の貫通孔３０の内部に形成された部分に紫外線エネルギーが効率良く照射される。その結果、表面２１側と裏面２２側の孔径が同じ場合と比較して、光触媒作用が活性化されると考えられる。

貫通孔３０の形状は、上述した円錐状（図３（ａ））、断続的なテーパ状（図３（ｂ））、孔径が異なる円筒状の組み合わせ（図３（ｃ））、孔径が減少するスパイラル状（ネジ型）（図３（ｄ））に止まらず、貫通孔３０の孔径が減少するように形成されているものであれば限定されない。また、貫通孔３０の内側に、表面２１側から裏面２２側に向かって縦溝が形成されてもよい。

図４（ａ）〜図４（ｆ）は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタ１００の貫通孔３０の平面形状例と配置状態を説明する概略図である。図４（ａ）〜図４（ｆ）には、光触媒担持フィルタ１００の平面図として、貫通孔３０の表面２１側に形成された第１開口部３１の配置状態が示されている。
図４（ａ）に示された貫通孔３０は、同一孔径で円形状に形成された複数の第１開口部３１が、縦方向と横方向とに等間隔で配置され、全体として格子状に形成されている。
図４（ｂ）に示された貫通孔３０は、同一孔径で円形状に形成された複数の第１開口部３１が、縦方向と横方向とで、それぞれ１個分だけずらして配置されている。
図４（ｃ）に示された貫通孔３０は、同一の三角形状に形成された複数の第１開口部３１が、隣接する貫通孔３０に対し互いに１８０度回転させた関係になるように、縦方向と横方向とで、それぞれ配置されている。
図４（ｄ）に示された貫通孔３０は、同一の四角形状に形成された複数の第１開口部３１が、縦方向と横方向とに等間隔で配置され、全体として格子状に形成されている。
図４（ｅ）に示された貫通孔３０は、同一の四角形状に形成された複数の第１開口部３１が、縦方向と横方向とで、それぞれ１個分だけずらして配置されている。
図４（ｆ）に示された貫通孔３０は、同一の六角形状に形成された複数の第１開口部３１が、縦方向と横方向とで、それぞれ１個分だけずらして最密充填となるように配置されている。

貫通孔３０の平面形状は、図４に示すような円形、三角形、正方形、六角形のほか、長方形、菱形等の四角形；五角形、七角形以上の多角形；楕円形、星形等が挙げられる。
貫通孔３０の平面形状は、表面２１側の第１開口部３１と裏面２２側の第２開口部３２とで、形状が異なっていてもよい。また、図４に示すように、同一形状の複数の貫通孔３０の平面形状の大きさが同一のほか、平面形状の大きさが異なってもよい。さらに、異なる平面形状の貫通孔３０が混在していてもよい。

貫通孔３０の分布状態は、図４に示すように、光触媒担持フィルタ１００の表面２１に格子状等のように規則的に均一に分布しているほか、放射状、同心円状等でもよい。また、貫通孔３０が光触媒担持フィルタ１００の表面２１にランダムに分布していてもよい。さらに、例えば、光触媒担持フィルタ１００の表面２１の中央部において貫通孔３０の分布密度が高く、かつ周辺部ほど分布密度が低下する等、貫通孔３０の分布密度が不均一でもよい。
また、光触媒担持フィルタ１００の表面２１の表面積に対し、表面２１に分布する第１開口部３１の面積の総和（表面２１における貫通孔３０の占める割合）は、特に限定されないが、本実施の形態では、通常、５０％〜９５％の範囲で調製されている。

図５は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの第２の実施例を説明する図であって、図５（ａ）は円筒状に形成した光触媒担持フィルタ２００の概略斜視図であり、図５（ｂ）は光触媒担持フィルタ２００に紫外線ランプ２５０を取り付けた場合の概略斜視図である。
図５（ａ）に示す光触媒担持フィルタ２００は、中央部分に直径Ｄの中空部２１１が形成された円筒部２１０を有している。円筒部２１０は固形状基材１０（図１参照）に相当する。円筒部２１０には、円筒部２１０の内面側（中空部２１１側）から円筒部２１０の外面側に貫通する複数個の貫通孔２３０が形成されている。尚、図５（ａ）では、円筒部２１０の全体に形成される貫通孔２３０の一部を示している。また、図示しないが、光触媒層２０（図１参照）は、円筒部２１０の内面側（中空部２１１の表面）と貫通孔２３０の内部の表面に形成されている。
図５（ａ）に示すように、貫通孔２３０は、円筒部２１０の内面側に形成された第１開口部２３１と円筒部２１０の外面側に形成された第２開口部２３２とを有する。そして、第１開口部２３１の孔径ａに対し、第２開口部２３２の孔径ｂが小さくなる（孔径ａ＞孔径ｂ）ように形成されている。

図５（ｂ）に示す光触媒担持フィルタ２００は、中空部２１１に紫外線ランプ２５０が挿通されている。図５（ａ）と同様な構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
図５（ｂ）に示す光触媒担持フィルタ２００の場合、浄化対象となる流体（空気、水等）は、中空部２１１に挿通された紫外線ランプ２５０と円筒部２１０との隙間から流入し、貫通孔２３０を介して円筒部２１０の外側に流出する。紫外線ランプ２５０として、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線エネルギーが得られる発光ダイオード（ＬＥＤ）、熱陰極管、冷陰極管等が挙げられる。
尚、紫外線ランプ２５０には、外部に設けた発光ダイオード（ＬＥＤ）等により発生した紫外線エネルギーが、光ファイバ等を介して導入される紫外線導光体を使用することもできる。

図６（ａ）は、図５（ｂ）に示す光触媒担持フィルタ２００のＹ−Ｙ概略断面図である。尚、図５（ｂ）と同様な構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、図示しないが、光触媒層２０（図１参照）は、円筒部２１０の内面側（中空部２１１の表面）と貫通孔２３０の内部の表面に形成されている。
図６（ａ）に示すように、光触媒担持フィルタ２００の中空部２１１に紫外線ランプ２５０が収納されている。紫外線ランプ２５０の両端部はソケット２１２に装着される。

図６（ｂ）は、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタの第３の実施例を説明する概略斜視図である。
図６（ｂ）に示す光触媒担持フィルタ３００は、中央部分に直径Ｄの中空部３１１が形成された本体部３１０を有している。尚、図示しないが、中空部３１１には、図５（ｂ）と同様に紫外線ランプ２５０（図５（ｂ）参照）が挿通される。
本体部３１０は、光触媒担持フィルタ３００の固形状基材１０（図１参照）に相当する。本体部３１０は、断面形状が四角形となるように形成されている。本体部３１０には、本体部３１０の内面側（中空部３１１側）から本体部３１０の外面側に貫通する複数の貫通孔３３０が形成されている。

尚、図６（ｂ）では、本体部３１０の全体に形成される貫通孔３３０の一部を示している。また、図示しないが、光触媒層２０（図１参照）は、本体部３１０の内面側（中空部３１１の表面）と貫通孔２３０の内部の表面に形成されている。
図６（ｂ）に示すように、貫通孔３３０は、本体部３１０の内面側に形成された第１開口部３３１と本体部３１０の外面側に形成された第２開口部３３２とを有する。そして、第１開口部３３１の孔径ａに対し、第２開口部３３２の孔径ｂが小さくなる（孔径ａ＞孔径ｂ）ように形成されている。
尚、本体部３１０の断面形状は、２辺（Ｍ_１，Ｍ_２）の長さが等しい（Ｍ_１＝Ｍ_２）正方形、２辺（Ｍ_１，Ｍ_２）の長さが異なる（Ｍ_１＝Ｍ_２）長方形の形状であればとくに限定されない。

次に、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタ１００の各層を説明する。
（固形状基材）
本実施の形態において、固形状基材１０の内層１２はグラファイト状炭素材料から構成される。グラファイト状炭素材料は、炭素材料用樹脂を熱処理加工する等の公知の方法により製造できる。ここで、一般に、有機化合物を加熱すると酸素、水素、窒素等の炭素以外の原子が離脱して炭素化し、さらに加熱を続けると黒鉛化（グラファイト）する。
本実施の形態では、公知の成形方法により成形した炭素材料用樹脂成形体を、熱処理温度９００℃〜１４５０℃で炭素化し、さらに、温度１５００℃〜２０００℃程度で熱処理を行うことにより黒鉛化（グラファイト）し、グラファイト状炭素材料が得られる。

炭素材料用樹脂としては、例えば、フェノール樹脂が挙げられる。なお、フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類との縮合反応により得られる樹脂状物質であって、アルカリ触媒を使用するレゾール型フェノール樹脂、酸触媒を使用するノボラック型フェノール樹脂が挙げられる。
炭素材料用樹脂成形体を得る成形方法としては、例えば、炭素材料用樹脂をゴムの容器型に入れ６面を等圧でプレスする冷間静水圧プレス法、炭素材料用樹脂を押出型に入れて片方から圧力をかけノズルから押し出す押し出し成形法、炭素材料用樹脂を金型に入れてプレスして成形するプレス成形法等が挙げられる。

本実施の形態において、固形状基材１０の外層１１は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む材料から構成される。炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む外層１１の調製方法は特に限定されないが、本実施の形態では、例えば、以下のように調製される。
先ず、前述した固形状基材１０の内層１２を成形するために、フェノール樹脂等を用いて炭素材料用樹脂成形体を成形し、次に、成形した炭素材料用樹脂成形体の表面をシリコン（Ｓｉ）粉末により被覆する。その後、表面をシリコン（Ｓｉ）粉末で被覆した炭素材料用樹脂成形体を熱処理して炭素化し、さらに、加熱処理して黒鉛化（グラファイト）することにより、グラファイト状炭素材料からなる内層１２の表面に炭化ケイ素（ＳｉＣ）から構成される外層１１が形成される。

成形した炭素材料用樹脂成形体の表面をシリコン（Ｓｉ）粉末により被覆する方法は、特に限定されないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）粉末を、メチルアルコール、エチルアルコール等の分散媒に分散させたシリコン（Ｓｉ）スラリーを表面に含浸させ、乾燥する方法が挙げられる。シリコン（Ｓｉ）粉末としては、平均粒径が１μｍ〜１０μｍ程度の微粉末が好ましい。

尚、本実施の形態では、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から構成される外層１１の形成において使用するシリコン粉末のシリコン（Ｓｉ）とフェノール樹脂等の炭素（Ｃ）との混合の割合は、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との原子比がＳｉ／Ｃ＝０．０５〜４になるように選ぶのが望ましい。

（光触媒層２０）
本実施の形態において、光触媒層２０に使用する光触媒は、例えば、フィルタとして使用する場合、浄化対象としての空気等の流体中に含まれる有害有機物質等を酸化分解による光触媒反応が可能な金属酸化物が挙げられ、特に限定されるものではない。
光触媒の具体例としては、例えば、二酸化チタン（特に、アナタース型二酸化チタン）、ルチル型二酸化チタン、ブルッカイト型二酸化チタンが挙げられる。さらに、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化第二鉄等を含んでいても良い。

本実施の形態では、光触媒としては、アナタース型二酸化チタンを５０質量％以上含んでいるものが好ましい。尚、これらの化合物は、複数種を適宜混合して用いてもよい。
光触媒は、粉末状、塊状、粒状、平板状、繊維状等の様々な形態のものを用いることができる。本実施の形態では、平均粒径１ｎｍ〜１００ｎｍの粉末状の二酸化チタンを使用している。

本実施の形態において、光触媒は、通常、以下の手順により、固形状基材１０の外層１１に坦持される。即ち、グラファイト状炭素材料を含む内層１２と炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む外層１１からなる固形状基材１０を、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒を含有するスラリー（ＴｉＯ_２スラリー）に浸漬し、乾燥後、大気中において１００℃〜８００℃程度の温度で焼成する。尚、ＴｉＯ_２スラリーの分散媒として水を使用する。
本実施の形態では、ＴｉＯ_２スラリーには、例えば、ポリビニルアルコールの水溶液中に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等を添加、所定の粘度に調整してもよい。ポリビニルアルコールは二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を固形状基材１０の外層１１の表面に固定する結着剤としても有用である。
ＴｉＯ_２スラリー中の二酸化チタン（ＴｉＯ_２）の濃度は特に限定されないが、本実施の形態では、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む外層１１に坦持した際に、チタン（Ｔｉ）と炭素（Ｃ）のモル比（Ｔｉ／Ｃ）が０．１〜２の範囲内になるように調整されている。

以上、詳述したように、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタ１００は、光触媒層２０を有する固形状基材１０の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３０の形状を、表面２１側の第１開口部３１の孔径ａに比較して裏面２２側の第２開口部３２の孔径ｂを小さくなるように形成することにより、光触媒担持フィルタ１００の表面２１側から照射される紫外線が貫通孔３０の内部に形成された光触媒層２０に効率良く照射される。その結果、光触媒作用が活性化される。

（取り付け型空気清浄器）
次に、本実施の形態が適用される光触媒担持フィルタ１００を具える取り付け型空気清浄器について説明する。
図７は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器４００の一例を示す概要図である。図７（ａ）は、取り付け型空気清浄器４００の斜視図である。図７（ａ）に示すように、取り付け型空気清浄器４００は、空気流入口４１１を設けたケースＡ４１０ａと空気排気口４１２（点線で表示）を設けたケースＢ４１０ｂとを組み合わせて一体化した容器本体４１０と、容器本体４１０の外部に設けられて容器本体４１０を、例えば、送風機の一形態としての自動車のエアコンの空気吹き出し口（図示せず）に装着可能とする係止具４４０とから構成される。取り付け型空気清浄器４００は、内部に光触媒担持フィルタと紫外線照射手段を具えている（後述）。

図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ方向から見た取り付け型空気清浄器４００の正面図である。図７（ｂ）に示すように、容器本体４１０を構成するケースＢ４１０ｂには、２個の空気排気口４１２が設けられている。各空気排気口４１２は、横方向に細長く形成されたスリット状の穴を縦方向に７段並べて形成されている。

図８は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器４００の分解斜視図である。図８に示すように、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器４００は、自動車のエアコン等の空気吹き出し口（図示せず）側に空気流入口４１１が形成されたケースＡ４１０ａと、空気排気口４１２が形成されてケースＡ４１０ａと一体となって容器本体４１０（図７（ａ）参照）を構成するケースＢ４１０ｂとを有している。空気流入口４１１の形状は特に限定されないが、本実施の形態では、ケースＡ４１０ａに矩形状の穴が複数形成されている。また、空気排気口４１２の形状は、前述したように、横方向に細長く形成されたスリット状の穴を縦方向に複数段並べて形成されている（図７（ｂ）参照）。

容器本体４１０（図７（ａ）参照）内部には、ケースＡ４１０ａの空気流入口４１１からケースＢ４１０ｂの空気排気口４１２への風路中に設けられた光触媒担持フィルタ１００と、光触媒担持フィルタ１００に紫外線エネルギーを供給する紫外線照射手段４３０が備えられている。さらに、本実施の形態では、光触媒担持フィルタ１００の空気流入口４１１側の面と空気排気口４１２側の面とにそれぞれ平板状のナイロンメッシュ４２１が設けられ、フィルタ面の保護や、大きなゴミの付着が防止されている。

紫外線照射手段４３０は、紫外線エネルギーを供給するＬＥＤランプを有する基板４３１と外部電源（図示せず）と結合するＵＳＢ端子４３２とを具えている。本実施の形態では、紫外線照射手段４３０は、空気排気口４１２が形成されたケースＢ４１０ｂ側から光触媒担持フィルタ１００に波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を照射している。本実施の形態では、ＬＥＤランプに使用する発光ダイオードとして、ナイトライド・セミコンダクター株式会社製ＮＳ３７５Ｌ−５ＲＬＬ（発光波長３７５ｎｍ〜３８０ｎｍ、発光出力８．４ｍＷ〜１４．０ｍＷ）を採用している。係止具４４０は、空気流入口４１１が形成されたケースＡ４１０ａに取り付けられ、容器本体４１０（図７（ａ）参照）を、自動車のエアコンの空気吹き出し口（図示せず）に装着する。

図９は、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器１００を、送風機６００に適用する場合を説明する図である。図９に示すように、本実施の形態が適用される取り付け型空気清浄器５００は、空気排気口５２０を設けた容器本体５１０と、容器本体５１０を送風機６００に装着可能とする係止具５４０とを有する。尚、空気排気口５２０に対向する面に設ける空気流入口と、容器本体５１０に内蔵される光触媒担持フィルタおよび紫外線照射手段（図示せず）は省略する。

送風機６００は、空気吹き出し口６１１を設けた送風機本体６１０を有し、送風機本体６１０の両側に取り付け部６４０が設けられている。取り付け部６４０に取り付け型空気清浄器５００の係止具５４０が固定されることにより、取り付け型空気清浄器５００が送風機６００に取り付けられる。
本実施の形態では、取り付け型空気清浄器５００には、送風機６００の送風機本体６１０の幅に対応して、係止具５４０がＡ方向に移動可能のように係止具可動部５４１が設けられている。尚、図示しないが、取り付け型空気清浄器５００の係止具５４０が、送風機６００の取り付け部６４０に固定されることにより、取り付け型空気清浄器５００が送風機６００に取り付けられる。

１０…固形状基材、１１…外層、１２…内層、２０…光触媒層、２１…表面、２２…裏面、３０，２３０，３３０…貫通孔、３１，２３１，３３１…第１開口部、３２，２３２，３３２…第２開口部、３４…螺旋状の溝、２１０…円筒部、２１１，３１１…中空部、２５０…紫外線ランプ、３１０…本体部、１００，２００，３００…光触媒担持フィルタ、４００,５００…取り付け型空気清浄器、４１０,５１０…容器本体、４１０ａ…ケースＡ、４１０ｂ…ケースＢ、４１１…空気流入口、４１２,５２０…空気排気口、４２１…ナイロンメッシュ、４３０…紫外線照射手段、４３１…基板、４３２…ＵＳＢ端子、４４０,５４０…係止具、５４１…係止具可動部、６００…送風機、６１０…送風機本体、６１１…空気吹き出し口、６４０…取り付け部

Claims

厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を設けてなる固形状基材と、
前記貫通孔の内部を含む前記固形状基材の表面に形成された光触媒層と、を有し、
前記貫通孔は、前記固形状基材の前記表面に設けた孔径ａの第１開口部と、当該固形状基材の裏面に設けた孔径ｂの第２開口部とを有し、当該孔径ａに対して当該孔径ｂが小さい（孔径ａ＞孔径ｂ）
ことを特徴とする光触媒担持フィルタ。
前記固形状基材は、炭化ケイ素を含む外層と、グラファイト状炭素材料を含む内層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒担持フィルタ。
前記貫通孔の孔径は、前記表面の前記孔径ａから前記裏面の前記孔径ｂまで連続的に減少していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒担持フィルタ。
前記貫通孔の孔径は、前記表面の前記孔径ａから前記裏面の前記孔径ｂまで段階的に減少していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒担持フィルタ。
前記光触媒層は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光触媒担持フィルタ。
送風機に取り付けられる取り付け型空気清浄器であって、
空気流入口と空気排気口を設けた容器本体と、
前記容器本体を前記送風機に装着可能とする係止具と、
前記空気流入口から前記空気排気口への風路中に設けられ、複数の貫通孔を設けた固形状基材の表面に光触媒層が形成された光触媒担持フィルタと、を有し、
前記光触媒担持フィルタの前記貫通孔は、前記固形状基材の前記表面に設けた孔径ａの第１開口部と、当該固形状基材の裏面に設けた孔径ｂの第２開口部とを有し、当該孔径ａに対して当該孔径ｂが小さい（孔径ａ＞孔径ｂ）
ことを特徴とする取り付け型空気清浄器。