JP6615136B2 - ハニカムコアの光触媒システム - Google Patents

Description

本発明は、ハニカムコアの光触媒システムに関する。例えば、空気清浄機のフィルターとして使用され、空気中の有害物質等を浄化する、ハニカムコアの光触媒システムに関するものである

《技術的背景》
酸化チタン等の光触媒は、紫外線等を受光するとことにより表面に強力な酸化力が生じ、有害な化学物質，浮遊菌，ウイルス，臭気，汚れ等を浄化する。
もって、このような酸化力に着目した光触媒システムが、例えば空気清浄機のフィルターを始め、空気や水等の浄化用に広く利用されている。

《従来技術》
ところで、このような光触媒システムにおいて、酸化チタン等の光触媒は、セラミックス等の硬質材製の担体に担持されていた。
例えば、空気清浄機において、酸化チタンの粉体が、平面形状の硬質材製の担体に担持されていた。代表的には、網目状，格子状をなし多数の開口が形成されたセラミックス製等の担体外表面に、焼付処理されていた。
そして、このように光触媒を担持した担体が、フィルターとして空気流中に介装されると共に、紫外線等の光源が付設されていた。

このような光触媒システムとしては、例えば、次の特許文献１，２中に示されたものが挙げられる。
特開２００３−０１０７２９号公報 特開２００２−１４３２８１号公報

ところで、このような従来技術については、次の問題が課題として指摘されていた。
《第１の問題点》
第１に、従来の光触媒システムについては、酸化チタン等の光触媒が担体から脱落することがある、という問題が指摘されていた。
すなわち、セラミックス等の硬質材製の担体に衝撃荷重が加わると、光触媒に亀裂，ヒビ，割れ等のクラック破損が発生し、光触媒が担体表面から脱落することがあった。例えば、担体としての製作時や使用時において、担体を平面形状から少しでも形状変化させようとした際や、引張荷重や圧縮荷重が作用した際において、クラック破損が発生し易かった。

《第２の問題点》
第２に、従来の光触媒システムについては、光源からの受光効率に問題が指摘されていた。
例えばセラミックスの担体は、焼成された焼物製よりなり、その他の担体も硬質材製よりなっており、自在な形状変化が困難であった。すなわち、従来の担体は平面形状をなしており、円筒状や湾曲状等の三次元への変形加工が困難であった。もって担持された光触媒について、光源からの受光量にバラツキやムラが指摘され、受光効率が、悪かった。
光源からの紫外線等は、全周方向に放射されるのに対し、光触媒は、平面形状の担体に担持されているので、光源からの距離が遠い端部ほど受光量が低下し、受光効率が悪かった。受光量がトータル的には低下していた。
そこで、光触媒の酸化力が十分発揮されない、浄化対象の酸化分解が不十分という指摘があった。

《第３の問題点》
第３に、従来の光触媒システムについては、形状的な制限がある、という問題も指摘されていた。
上述したように、従来の光触媒の担体は、焼成されたセラミックス，その他の硬質材製よりなり、平面形状をなしており、三次元への形状変化，変形加工が困難であった。
もって、このような担体を用いた光触媒システム機器は、平面形状に形状制限されており、その搭載設計に自由度がなかった。例えば、三次元で湾曲した隙間には、搭載不可能とされる等、使用ニーズに対応できないことが、多々あった。

《本発明について》
本発明のハニカムコアの光触媒システムは、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、クラック破損が防止され、第２に、受光効率が向上し、第３に、形状的制限がなく自由度が広がる、ハニカムコアの光触媒システムを提案することを目的とする。

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲の請求項１に記載したように、次のとおりである。
このハニカムコアの光触媒システムは、空気を浄化する、ハニカムコアを光を照射する光源と共に使用した光触媒システムであって、該ハニカムコアは、セル壁にて区画形成された中空柱状の多数のセルの平面的集合体よりなり、該セル壁の材料として酸化チタンが使用されており、通過する空気を清浄化する。

そして、該光源は湾曲部を有しており、該ハニカムコアはフレックスコアよりなり、該セル壁が直線状をなさず途中で内外に折曲され凹凸が存し該セルが略凸字状をなしており、もって平面形状から湾曲した形状に加工されて、該光源から該ハニカムコアまでの間隔距離が一定化，均一化されている。

そして該セル壁の材料として、酸化チタン単体製の箔材、又は酸化チタンと他の金属又は金属酸化物との合金製の箔材が、使用されている。もって該ハニカムコアは、自体が酸化チタンの光触媒よりなり、平面形状から湾曲した形状に加工され、引張荷重や圧縮荷重が作用しても、光触媒がクラック破損や脱落する事態は発生しない。
該酸化チタンは、該光源からの受光により酸化力を生じ、該セルを通過する有害な化学物質，浮遊菌，ウイルス，臭気，又は汚れについて、化学物質浄化，殺菌，殺ウイルス，防臭，又は防汚の作用を発揮する。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この光触媒システムは、フレックスコアを用いてなると共に、セル壁に酸化チタンが使用されている。
（２）フレックスコアよりなるので、三次元へ変形加工可能である。酸化チタンを用いたので、受光により酸化力を生じ、セルを通過する浄化対象を浄化する。
（３）このような光触媒システムの具体例としては、筒体状，その他の中空湾曲状のフレックスコア内に、見合った柱状の光源を内蔵した例や、中空湾曲状のフレックスコア内に、見合った略球状部，その他の湾曲部を有した光源を内蔵した例が、挙げられる。
（４）使用例としては、空気清浄機，ルームエアコン，車載エアコン，加湿機，その他の各種機器について、空気浄化用のフィルターとして組み込む例が、代表的である。
（５）さてそこで、この光触媒システムによると、以下のようになる。まず、フレックスコア自体が酸化チタンを用いてなり、両者は一体であり、光触媒のクラック破損，脱落は発生しない。フレックスコアのハニカムコアは、平面形状から湾曲した形状に加工されても、光触媒のクラック破損，脱落は発生しない。
（６）フレックスコアを採用したので、内蔵される光源に見合った形状、例えば三次元の筒体状や中空湾曲状に、変形加工可能である。
（７）そこで、光源からフレックスコア（酸化チタン）までの間隔距離が、一定となる。従って、光源から全周方向に放射される光について、フレックスコアでの受光量が均一化される。もって、受光量のバラツキが回避され、受光効率が向上する。
（８）フレックスコア採用により、使用ニーズに対応した三次元への形状変化，変形加工が可能である。もって形状的制限がなくなり、設計の自由度が広がる。
（９）そこで、本発明は次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、クラック破損が防止される。
本発明に係るハニカムコアの光触媒システムでは、フレックスコア製のハニカムコア自体が、酸化チタンの光触媒を使用してなる。
もって、前述したこの種従来技術のように、光触媒が担体から脱落するような事態は発生しない。製作時や使用時に衝撃荷重が加わっても、光触媒に亀裂，ひび，剥がれ等のクラック破損が発生して、脱落する事態は発生しない。
本発明では、酸化チタンを用いたフレックスコアにて、光触媒システムが構成されているので、平面形状から三次元へ形状変化しても、又、引張荷重や圧縮荷重が作用しても、光触媒のクラック破損は発生しない。

《第２の効果》
第２に、受光効率が向上する。
本発明に係るハニカムコアの光触媒システムは、ハニカムコアとして初めてフレックスコアを採用しなり、三次元へ自在に変形加工可能である。
前述したこの種従来技術のように、平面形状の担体に担持されて受光していたのに比し、光触媒全体の受光量が大きく増加する。酸化チタンを用いたフレックスコアのセル壁各箇所について、光源からの距離が適切かつ均一に維持され、受光量の低下箇所やバラツキ，ムラは回避され、光触媒としての受光効率が大きく向上する。
従って、光触媒の酸化力が十分発揮され、浄化対象の酸化分解をより確実に実現可能となる。

《第３の効果》
第３に、形状的制限がなくなり自由度が広がる。
本発明に係るハニカムコアの光触媒システムは、ハニカムコアとしてフレックスコアを採用してなり、三次元へ自在に変形加工可能である。
そこで、使用ニーズに対応した形状変化，変形加工が可能となる。前述したこの種従来技術のように、光触媒システム機器が平面形状に形状制限されることはなく、その搭載設計に自由度を持たせることが可能となる。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

本発明に係るハニカムコアの光触媒システムについて、発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、第１例の斜視図、（２）図は、第１例の正断面説明図である。（３）図は、第２例の正断面図、（４）図は、第２例の正断面説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、斜視写真である。そして（１）図は第１例、（２）図は第２例、（３）図はフレックスコアを、それぞれ示す。。 同発明を実施するための形態の説明に供する。そして（１）図は、第３例の斜視説明図、（２）図は、第４例の正断面説明図である。（３）図は、空気清浄機の斜視説明図である。 フレックスコアの製造工程の説明に供し、正面図である。そして、（１）図は母材シート、（２）図は波板、（３）図は、接着剤が塗布された波板、（４）図は、重積された波板、（５）図は製造されたフレックスコアを、それぞれ示す。（６）図は、フレックスコアの他の例を示す。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
《本発明の概要》
まず、本発明の概要について説明する。
本発明のハニカムコア１の光触媒システムは、空気を浄化するハニカムコア１を使用したシステムに関する。
ハニカムコア１は、セル壁２にて区画形成された中空柱状の多数のセル３の平面的集合体よりなり、セル壁２の材料として酸化チタンが使用されており、通過する空気を清浄化する。
そしてハニカムコア１は、フレックスコア４よりなる。フレックスコア４は、セル壁２が直線状をなさず途中で内外に折曲され凹凸が存し、セル３が略凸字状をなしており、もって、使用ニーズに対応し三次元へ自在に変形加工可能であること、を特徴とする。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、このような本発明について、詳細に説明する。

《ハニカムコア１（フレックスコア４）について》
まず、図４，図２の（３）図を参照して、フレックスコア４のハニカムコア１について説明する。
この光触媒システムでは、ハニカムコア１としてフレックスコア４が用いられている。まず、ハニカムコア１は、セル壁２にて区画形成された中空柱状の多数のセル３の平面的集合体よりなる。そして重量比強度に優れ、軽量であると共に高い強度や剛性を備えている。又、平面精度、整流効果、単位容積当りの表面積が大、その他の特性が知られており、広く各種の構造材として使用されている。
そして、このようなハニカムコア１としてフレックスコア４が用いられている。フレックスコア４は、セル壁２が途中で内外に折曲されセル３が略凸字状をなしており、三次元へ変形加工可能である。

フレックスコア４について、更に詳述する。その製造方法の一例については、次のとおり。まず、図４の（１）図に示した箔材の母材シート５が準備され、図４の（２）図に示したように、三角形の波形の凹凸が連続的に折り曲げ形成された波板６にコルゲート成形される。そして成形された波板６について、図４の（３）に示したように、１条置きに頂部に、接着剤やろう材等の接合材Ｇが塗布される。
それから図４の（４）図に示したように、各波板６を、塗布された接合材Ｇが上下間で１波ずつ左右にずれる位置関係で、凹凸の頂部どおし谷部どおしを合わせつつ、上下多層のブロック状に重積する。
そして、重積された波板６間を、加熱加圧等により接合材Ｇで接合した後、重積方向Ｂを展張方向Ｗとして引張力を加えることにより、各波板６の非接合部分が、展張され変形分離して離隔される。このような工程を辿り、変形した各波板６にて各セル壁２が形成される。

このような工程を辿り、図４の（５）図に示したフレックスコア４が成形される。なお、このように成形されたフレックスコア４について、更に引張力を加えてオーバー展張すると、図４の（６）図に示したフレックスコア４が成形される。
成形されたフレックスコア４は、セル壁２が、通常のハニカムコア１のように直線状をなさず、すべて途中で内外に折り曲げられ凹凸が存している。もってセル３が、特殊な凸字状をなし、長方形や六角形に近い中央部７と、三角形や楕円形に近い突出部８とからなる。
フレックスコア４は、このような構成形状に基づき、全体的に容易にねじれ変形等可能であり、所定曲率の三次元へ自在に曲面成形可能，変形加工可能である。
なおフレックスコア４については、特開平７−４７６２５号公報，実開平７−１２８５０号公報，特開平１０−３２９２５０号公報等を参照。
ハニカムコア１（フレックスコア４）については、以上のとおり。

《光触媒について》
次に、光触媒について説明する。
この光触媒システムでは、ハニカムコア１つまりフレックスコア４のセル壁２の材料として、酸化チタン単体製の箔材、又は酸化チタンと他の金属又は金属酸化物との合金製の箔材が、光触媒として使用されている。
酸化チタンは、受光により強力な酸化力を生じ、セル３を通過する空気中の有害な化学物質，浮遊菌，ウイルス，臭気，汚れ等の浄化対象Ａについて作用を発揮する。

これらについて更に詳述する。光触媒としては酸化チタン、具体的には二酸化チタンＴｉＯ_２が使用される。周知のとおり酸化チタンは、光が当たると励起され、その表面に強力な酸化力が生じる（表面に正孔そしてＯＨラジカル・ＯＨが、活性種として生成される）。
代表的には、例えば波長３８０ｎｍ付近の紫外線を照射すると、活性化され極めて高活性な酸化力を発揮する。その他の紫外線や可視光を照射した場合も、同様である。
酸化チタンは、このような酸化力により、空気中に含有された浄化対象Ａを無害な物質へと分解又は置換して除去し、もって空気を浄化する。
このような酸化チタンがハニカムコア１のセル壁２の材料として使用される。図４中に示した母材シート５の箔材として、使用される。

使用形態としては、酸化チタン単体製の箔材、又は酸化チタンと他の金属の合金箔材、又は、酸化チタンと他の金属酸化物の合金箔材が使用される。勿論、単なる混合物態様も包含される。又、非金属元素を微量含有する場合も多い。
そして例えば、純チタンＴｉと鉄Ｆｅとを酸化，溶融して酸化チタンと酸化鉄との合金箔材としたものも考えられる。使用例としては、新日鉄住金株式会社製の品名「ＴＩＴＡＮＩＵＭ ＦＯＩＬ」，製品名「Ｅｃｏ Ｂｅａｕｔｙ」，「Ｅｃｏ Ｔｉｔａｎｉａ」が挙げられる。
このような酸化チタンの光触媒に光を照射する光源９としては、紫外線や可視光を含む光を照射する、ＵＶ蛍光管，ＵＶ・可視光対応型蛍光管，その他の蛍光管，ＵＶ電球，ＵＶ・可視光対応型電球，その他の白熱灯電球，ブラックライト，水銀灯，キセノンランプ，ハロゲンランプ，太陽光等々が考えられる。
光触媒については、以上のとおり。

《各例について》
次に、本発明に係る光触媒システムの各例について詳述する。第１例については、次のとおり。
図１の（１）図，（２）図，図２の（１）図に示した第１例において、光源９は、例えばＵＶ・可視光対応型蛍光管よりなり、直線円柱状をなしている。そして、酸化チタンを使用したハニカムコアつまりフレックスコア４は、見合った直線円筒体状に加工されており、内部に等間隔を存しつつ光源９が内蔵されている。光源９外周面とこれをカバーするフレックスコア４内周面間の隙間は、等間隔寸法に設定されている。
そして図１の（２）図に示したように、送風手段１０のファンから供給された空気流Ｃが、光源９付近を経由した後、フレックスコア４の各セル３を通過する。
次に、第２例については、次のとおり。
図１の（３）図，（４）図，図２の（２）図に示した第２例において、光源９は、例えばＵＶ・可視光対応型電球よりなり、略球状部を有している。そして、酸化チタンを使用したハニカムコア１つまりフレックスコア４は、見合った中空の球や半球等の湾曲状に加工されており、内部に等間隔を存しつつ光源９が内蔵されている。光源９外周面とフレックスコア４内周面間の隙間は、略３６０度にわたり等間隔寸法に設定されている。
そして図１の（４）図に示したように、送風手段のファン（図示せず）から供給された空気流Ｃが、光源９付近を経由した後、フレックスコア４の各セル３を通過する。

第３例については、次のとおり。
図３の（１）図に示した第３例において、光源９は、例えばＵＶ・可視光対応型蛍光管よりなり、直線円柱状をなしている。そして、ハニカムコア１つまりフレックスコア４は、見合った中空の略かまぼこ型の直線半円湾曲状に加工されており、内部に等間隔を存しつつ光源９が内蔵されている。
その他の構成や、空気流Ｃの流れ等については、第１例について前述した所に準じる。
第４例については、次のとおり。
図３の（２）図に示した第４例において、光源９は、例えばＵＶ・可視光対応型電球よりなり、浅い半球部を有している。そしてハニカムコア１つまりフレックスコア４は、見合った略傘状・丸皿状の中空湾曲状に加工されており、内部に等間隔を存しつつ光源９が内蔵されている。
その他の構成や、空気流Ｃの流れ等については、第２例について前述した所に準じる。
各例については、以上のとおり。

《空気浄化フィルター１１としての使用について》
この光触媒システムは、空気浄化用のフィルター１１として、代表的に使用される。
すなわち、この光触媒システムの酸化チタンを使用したハニカムコア１つまりフレックスコア４は、前述した各例においても説明したように、空気を清浄化するフィルター１１として、代表的に使用される。図３の（３）図は、空気清浄機１２の清浄化フィルター１１として組み込まれた例を示す。
この空気清浄機１２において、フレックスコア４のフィルター１１は、空気流Ｃを供給するシロッコファン等の送風手段１０、および隣接された光照射用のＵＶ・可視光対応型蛍光管の光源９と共に、使用される。図中１３は、集塵フィルター、１４は吸気口、１５は排気口である。
空気清浄機１２において、吸気口１４からフレックスコア４のフィルター１１に供給された空気流Ｃは、集塵フィルター１３で集塵された後、排気口１５から排出される。
勿論、このフレックスコア４のフィルター１１は、このような空気清浄機１２への組み込み例に限らず、ルームエアコン，車載エアコン，その他各種機器において空気清浄化用に組み込み使用可能である。
空気浄化用のフィルター１１としての使用については、以上のとおり。

《作用等》
本発明のハニカムコア１の光触媒システムは、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）この光触媒システムは、フレックスコア４製のハニカムコア１よりなる（図２の（３）図，図４を参照）と共に、そのセル壁２の材料として酸化チタンＴｉＯ_２が使用されている。

（２）このようにフレックスコア４よりなるので、三次元へ変形加工可能である。そしてセル壁２に酸化チタンを用いてなるので、光源９からの受光により、強力な酸化力を生じる。
もってフレックスコア４のセル３を通過する空気流Ｃに含有された有害な化学物質、例えばホルムアルデヒド，トリクロロエチレン，ＮＯｘを始め、浮遊菌，ウイルス，臭気，汚れ等の浄化対象Ａを、浄化する。化学物質浄化，殺菌，殺ウイルス，防臭，防汚等の作用を発揮する。

（３）このような光触媒システムの具体例については、次のとおり。第１例や第３例では、筒体状やその他の中空湾曲状のハニカムコア１つまりフレックスコア４内に、見合った形状の直線柱状の光源９が、間隔を存し内蔵されている（図１の（１）図，（２）図，図２の（１）図，図３の（１）図等を参照）。
第２例や第４例では、中空湾曲状のハニカムコア１つまりフレックスコア４内に、見合った形状の略球状部その他の湾曲部を有した光源９が、間隔を存し内蔵されている（図１の（３）図，（４）図，図２の（２）図，図３の（２）図等を参照）。

（４）代表的使用例としては、空気を浄化するフィルター１１が挙げられる。すなわち、この光触媒システムのフィルター１１は、例えば空気清浄機，ルームエアコン，車載エアコン，加湿器，その他各種機器について、空気の浄化用に組み込み使用される。その際は、送風手段１０や光源９と共に使用される（図３の（３）図を参照）。

（５）さてそこで、この光触媒システムによると、以下のようになる。まず、ハニカムコア１つまりフレックスコア４自体が、酸化チタンの光触媒を使用してなる。
すなわち、セル壁２の材料として、酸化チタン単体製の箔材、又は酸化チタンと他の金属又は金属酸化物との合金製の箔材が使用される。このように、酸化チタンとフレックスコア４とは一体であり、亀裂，ヒビ，割れ等のクラック破損により、光触媒がハニカムコア１から脱落する事態は発生しない。

（６）又、この光触媒システムでは、ハニカムコア１としてフレックスコア４を採用してなり、三次元へ自在に変形加工可能である。
そこで、筒体状や中空湾曲状に加工することにより、間隔を存して内蔵される光源９に見合った形状に、変形可能である（前述した各例を参照）。

（７）そこで、酸化チタンを用いたフレックスコア４のセル壁２の各位置，各箇所それぞれについて、光源９からの間隔距離が一定，均一となり、光源９からの全周方向に放射される光の受光量が、一定，均一に等しく維持される。
このように、この光触媒システムによると、受光量の低下箇所やバラツキ，ムラの発生が回避され、受光量がトータル的に増加し、光触媒としての受光効果率が大きく向上する。

（８）更に、この光触媒システムは、このようにハニカムコア１としてフレックスコア４を採用し、三次元へ変形可能である。
そこで、例えば三次元で湾曲した隙間にも搭載可能である等、使用ニーズに対応した形状変化，変形加工が可能である。形状的制限がなく搭載設計の自由度が広がり、各種の場所，位置，状況について広く使用することができる。
なおケースによっては、フレックスコア４がまず形状設計され、これに対応すべく光源９の形状や大きさが設定されることも多いと考えられる。

（９）なお、この光触媒システムは、酸化チタンを使用したフレックスコア４のハニカムコア１よりなる。そこで以上説明した以外にも、酸化チタンとしての特性や、ハニカムコア４としての特性も、勿論備えている。
まず、酸化チタンそしてチタンの特性として、加工性，可塑性，靭性，重量比強度，耐久性等々や、耐食性，耐熱性，耐水性等々に優れている。つまり、機械的にも化学的にも優れている。
又、ハニカムコア１の特性として、単位容積当りの表面積が大であり、酸化チタンを使用したセル壁２と、セル３を通過する空気流Ｃそして浄化対象Ａとの接触面積が広く確保され、もってこの面からも浄化対象Ａの酸化分解，除去が促進される。
本発明の作用等については、以上のとおり。

Ｂ 重積方向
Ｗ 展張方向
Ａ 浄化対象
Ｃ 空気流
Ｇ 接合材
１ ハニカムコア
２ セル壁
３ セル
４ フレックスコア
５ 母材シート
６ 波板
７ 中央部
８ 突出部
９ 光源
１０ 送風手段
１１ フィルター
１２ 空気清浄機
１３ 集塵フィルター
１４ 吸気口
１５ 排気口

Claims (1)

1. 空気を浄化する、ハニカムコアを光を照射する光源と共に使用した光触媒システムであって、該ハニカムコアは、セル壁にて区画形成された中空柱状の多数のセルの平面的集合体よりなり、該セル壁の材料として酸化チタンが使用されており、通過する空気を清浄化し、
   かつ、該光源は湾曲部を有しており、該ハニカムコアはフレックスコアよりなり、該セル壁が直線状をなさず途中で内外に折曲され凹凸が存し該セルが略凸字状をなしており、もって平面形状から湾曲した形状に加工されて、該光源から該ハニカムコアまでの間隔距離が一定化，均一化されており、
   該セル壁の材料として、酸化チタン単体製の箔材、又は酸化チタンと他の金属又は金属酸化物との合金製の箔材が、使用されており、もって該ハニカムコアは、自体が酸化チタンの光触媒よりなり、平面形状から湾曲した形状に加工され引張荷重や圧縮荷重が作用しても、光触媒がクラック破損や脱落する事態は発生せず、
   該酸化チタンは、該光源からの受光により酸化力を生じ、該セルを通過する有害な化学物質，浮遊菌，ウイルス，臭気，又は汚れについて、化学物質浄化，殺菌，殺ウイルス，防臭，又は防汚の作用を発揮すること、を特徴とするハニカムコアの光触媒システム。