WO2018025370A1 - 光触媒フィルタ - Google Patents

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WO2018025370A1
WO2018025370A1 PCT/JP2016/072932 JP2016072932W WO2018025370A1 WO 2018025370 A1 WO2018025370 A1 WO 2018025370A1 JP 2016072932 W JP2016072932 W JP 2016072932W WO 2018025370 A1 WO2018025370 A1 WO 2018025370A1
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WO
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photocatalytic
white pigment
layer
base material
titanium oxide
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/072932
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寛治 太田
徳岳 文夫
Original Assignee
株式会社オー・ティー・エー
湘南セラミックス株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2016/072932 priority Critical patent/WO2018025370A1/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30

Definitions

  • the present invention relates to a photocatalytic filter that captures, decomposes and removes harmful substances such as viruses using a photocatalyst.
  • the currently popular photocatalytic filter is mainly composed of an alumina ceramic porous body with a UV-responsive photocatalytic layer made of titanium oxide (titanium dioxide: TiO2) formed on the surface of the base material.
  • titanium oxide titanium dioxide
  • the anatase type with high photocatalytic performance is mainly used for titanium oxide.
  • Titanium oxide uses fine particles having a small particle size, particularly nanoparticles having a particle size of the order of several nanometers, in order to increase the specific surface area of the photocatalytically active layer and enhance the decomposition and removal ability.
  • the fluorescent catalyst filter is used for various purposes such as air cleaning and water (contaminated wastewater) cleaning.
  • air purifiers that are housed in an air purifier and those that are attached to an air introduction path to the room or an air exhaust path to the outside, and can be provided in various places.
  • an ultraviolet lamp is accommodated in the case of the air purifier in addition to the photocatalytic filter.
  • the ultraviolet lamp is used to irradiate the photocatalyst with ultraviolet rays to excite the photocatalyst to oxidize and decompose harmful substances in the air.
  • a suction fan is housed in the housing in order to take in the outside air, pass the air through the photocatalytic filter, and discharge the outside.
  • Patent Document 1 is a device related to an air purifier that decomposes and removes pollutants in the air using a photocatalyst, and is a mechanism that is compact for home use and has improved maintainability.
  • Patent Document 1 We have already filed an application for a device for the structure and registered a utility model.
  • the ceramic is used as the base material of the photocatalyst, and the surface has a concave portion, so that it has water absorption, and the slurry of titanium oxide can be absorbed and held on the surface when manufacturing the photocatalytic filter. This is because there are advantages and it is difficult to oxidize even when irradiated with ultraviolet rays.
  • the reason why alumina ceramic is used is that light reflectivity is good and ultraviolet rays are efficiently irradiated onto the photocatalyst to increase the oxidative decomposition ability.
  • the photocatalyst substrate is made of a porous material in order to allow air to be removed from harmful substances to pass through, and to increase the light permeability and efficiently irradiate the photocatalyst with ultraviolet light to enhance the oxidative decomposition ability. Because of the reason.
  • the photocatalytic filter based on alumina ceramic is easily brittlely broken and cracks with a slight impact.
  • a photocatalytic filter when taken in and out of an air cleaner, it may break if dropped from a high position.
  • Patent Document 2 is a photocatalytic filter that is less susceptible to brittle fracture than a photocatalytic filter based on at least an alumina ceramic, preferably stronger and has any shape and size.
  • a photocatalytic filter that is less susceptible to brittle fracture than a photocatalytic filter based on at least an alumina ceramic, preferably stronger and has any shape and size.
  • thin photocatalytic filters that can be easily formed, we have applied for a patent on photocatalytic filters based on materials that are less brittle than conventional ceramics, such as plastic, metal, and glass. , Patented.
  • the base material of the photocatalytic filter can be selected from a wide range of materials such as plastic, metal, and glass.
  • the present invention aims to further improve the photocatalytic effect when using a wide range of materials as the base material of the photocatalytic filter.
  • the first invention is a substrate in which a white pigment is added and a recess is formed on the surface; And a photocatalyst layer formed on the surface of the base material including the inside of the surface recess of the base material, A hole for allowing air to pass therethrough is formed.
  • the second invention is A substrate; A white pigment layer formed on the surface of the substrate and composed of a white pigment; And a photocatalyst layer formed on the surface of the white pigment layer, A hole for allowing air to pass therethrough is formed.
  • the third invention is A fabric or fabric-like substrate formed of a fibrous material to which a white pigment is added or a fibrous material having a white pigment layer formed on the surface; The photocatalyst layer supported by a capillary phenomenon is included on the cloth-like or cloth-like surface.
  • 4th invention is 1st invention or 2nd invention, The base material is fibrous.
  • a fifth invention is the first invention to the third invention,
  • the base material is mainly composed of plastic, metal, ceramic, glass, gypsum, cement, zeolite, paper, cloth, or wood.
  • a sixth invention is the first invention to the third invention,
  • the white pigment is titanium white.
  • a seventh invention is the first invention to the third invention,
  • the white pigment is a rutile type titanium oxide, and the photocatalyst layer is an anatase type titanium oxide layer.
  • the eighth invention is the first invention to the third invention,
  • the white pigment is titanium oxide, lead white, zinc white, gypsum, calcium carbonate or silica alone, or a mixture of two or more white pigments selected from these groups.
  • a ninth invention is the first invention, The average roughness of the surface on which the photocatalyst layer is formed is in the range of 0.01 to 500 ⁇ m on average, and preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the tenth invention is the first invention to the third invention,
  • the photocatalyst layer has a thickness in the range of 0.01 to 100 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the eleventh invention is the first invention,
  • the distance between the concave and convex portions adjacent to each other on the surface where the photocatalyst layer is formed is in the range of 0.01 to 200 ⁇ m on average, and preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the surface on which the photocatalyst layer is formed is characterized in that a recess is formed by sandblasting.
  • a recess is formed by etching the surface on which the photocatalyst layer is formed.
  • a fourteenth aspect based on the first aspect A plurality of recesses are formed on the surface on which the photocatalyst layer is formed, and a plurality of fine irregularities finer than the recesses are formed on the surface on which the photocatalyst layer is formed.
  • the fifteenth invention is the first invention or the second invention,
  • the photocatalytic filter includes a base material made of plastic, is formed in a flat plate shape, and has a louver structure.
  • the sixteenth invention is the first invention or the second invention,
  • the photocatalyst filter is configured to include a base material made of plastic, and is formed in a hollow shape into which an ultraviolet lamp can be inserted with a gap of a predetermined size with respect to the inner peripheral surface of the photocatalyst filter. It is a structure.
  • a groove traversing the plurality of recesses is formed to guide a oxidative decomposition product of harmful substances by the photocatalyst layer.
  • the weight percentage of the white pigment added to the substrate is in the range of 0.1 to 50%.
  • the nineteenth invention is the first invention or the second invention, A photocatalytic filter used in an air cleaning device,
  • the base material is formed in the shape of a blower fan for forming a flow of air in the air cleaning device.
  • the twentieth invention is A frame, An air blower fan that is rotatably supported on the inside of the frame body, and has wings formed so as to form an air flow in a direction from one surface of the frame body toward the other back surface;
  • An ultraviolet light source that is provided on the frame and irradiates ultraviolet rays toward the wing of the blower fan;
  • the blower fans at least a base material that becomes a wing is added with a white pigment, and a recess is formed on the surface of the base material.
  • a photocatalyst layer is formed on the surface of the base material including at least the inside of the surface recess of the base material serving as a wing.
  • the twenty-first invention A frame, An air blower fan that is rotatably supported on the inside of the frame body, and has wings formed so as to form an air flow in a direction from one surface of the frame body toward the other back surface; An ultraviolet light source that is provided on the frame and irradiates ultraviolet rays toward the wing of the blower fan; A white pigment layer composed of a white pigment is formed on the surface of at least the base material serving as a wing of the blower fan, A photocatalyst layer is formed on the surface of the white pigment layer.
  • the twenty-second invention It is the base material to which the white pigment which has a photocatalytic effect was added, Comprising: It is comprised by the base material in which the hole which allows air to pass was formed.
  • the 23rd invention A substrate; A white pigment layer having a photocatalytic effect formed on the surface of the substrate, A hole for allowing air to pass therethrough is formed.
  • the twenty-fourth invention is
  • a fibrous material to which a white pigment having a photocatalytic effect is added, or a white pigment layer having a photocatalytic effect is composed of a fabric or a cloth-like substrate formed by a fibrous material formed on the surface.
  • the twenty-sixth invention A substrate; Formed on the surface of the substrate, and comprising a mixed layer composed of a mixture of a white pigment having a photocatalytic effect and anatase-type titanium oxide, A hole for allowing air to pass therethrough is formed.
  • the twenty-eighth invention is the twenty-fifth invention, A photocatalytic layer made of anatase-type titanium oxide is formed on the surface of the base material including the inside of the surface recess of the base material.
  • the twenty-ninth invention is the twenty-sixth invention, A photocatalytic layer made of anatase type titanium oxide is formed on the surface of the mixed layer.
  • the thirtieth invention is the twenty-seventh invention, A photocatalytic layer made of anatase-type titanium oxide is supported on the cloth-like or cloth-like surface.
  • the thirty-first invention is the twenty-second to thirtieth invention,
  • the white pigment having a photocatalytic effect is titanium white.
  • the thirty-second invention is the twenty-second to thirtieth invention,
  • the white pigment having a photocatalytic effect is a rutile type titanium oxide.
  • the thirty-third invention A base material in which a white pigment is added and a recess is formed on the surface; Formed on the surface of the base material including the inside of the surface recess of the base material, and is configured to include a photocatalytic layer composed of a mixture of a white pigment having a photocatalytic effect and anatase-type titanium oxide, A hole for allowing air to pass therethrough is formed.
  • the 34th invention is A substrate; A white pigment layer formed on the surface of the substrate; Formed on the surface of the white pigment layer, comprising a photocatalytic layer composed of a mixture of a white pigment having a photocatalytic effect and anatase-type titanium oxide, A hole for allowing air to pass therethrough is formed.
  • the 35th invention relates to A fabric or fabric-like substrate formed of a fibrous material to which a white pigment is added or a fibrous material having a white pigment layer formed on the surface; A photocatalyst layer comprising a white pigment having a photocatalytic effect and a mixture of anatase-type titanium oxide supported on the cloth-like or dough-like surface is characterized.
  • the thirty-sixth invention is the thirty-third invention or thirty-fourth invention, The base material is fibrous.
  • a thirty-seventh aspect of the invention is the thirty-third to thirty-fifth aspect of the invention,
  • the white pigment having a photocatalytic effect is titanium white.
  • the thirty-eighth invention is the thirty-third to thirty-fifth inventions,
  • the white pigment having a photocatalytic effect is a rutile type titanium oxide.
  • the term “concave portion” is used to mean a portion formed in a size and shape having a “water absorption”, which sucks a liquid material such as slurry, and a concave portion having a fine structure formed on the surface. It shall be said.
  • the white pigment is a simple substance of titanium oxide, lead white, zinc white, gypsum, calcium carbonate, or silica, or a mixture of two or more white pigments selected from these groups.
  • titanium oxide is particularly desirable.
  • titanium white refers to titanium oxide used as a pigment for white paints, glazes, synthetic fiber applications, and the like.
  • rutile type titanium oxide having low activity as a catalyst and excellent thermal stability is used for paint pigments.
  • Anatase type titanium oxide is used for the photocatalyst layer of the photocatalyst filter. This is because titanium oxide includes an anatase type and a rutile type, and the anatase type has a larger band gap and generally has a higher activity as a photocatalyst.
  • titanium white as a rutile-type white pigment has never been used as a photocatalyst, even though it is used as a paint pigment.
  • the present inventors have obtained the following knowledge about titanium white as a white pigment, and have completed the present invention.
  • the material pellets are mixed with titanium white as a white pigment, kneaded with an extruder, and extruded to produce white pellets.
  • the white pellets were melted and poured into a mold, and molded into the shape of a flat substrate.
  • the substrate is whitened by adding titanium white as a white pigment, so that the ultraviolet reflectivity from the substrate is the state before the substrate is whitened. (For example, it is amber in the case of plastic), the photocatalyst layer was efficiently irradiated with ultraviolet rays, the ability to oxidize and decompose harmful substances, and the photocatalytic effect was improved.
  • the anatase-type titanium oxide (photocatalyst layer) formed on the surface of the substrate is a thin and transparent layer that does not hide the color of the substrate and allows light to pass therethrough. The color of the filter itself (white).
  • the photocatalyst layer can be directly supported (third invention).
  • titanium white as a white pigment is added to the base material of at least the wing part of the blower fan, the function of the photocatalytic filter used in the air cleaning device and the function of the blower fan are combined. can do. Thereby, the space of an air purifier can be made small and the number of parts can be reduced. Further, by irradiating the wings of the rotating fan with ultraviolet rays, the oxidative decomposition of harmful substances is efficiently performed around the rotating wings, and the photocatalytic effect is greatly improved (19th invention, 20th invention, 21st invention).
  • FIG. 1 (a) and 1 (b) are a photograph of the surface layer cross section of the photocatalyst filter of the reference example (FIG. 1 (a)) and a photograph of the surface layer cross section of the photocatalyst filter manufactured by the conventional manufacturing method (FIG. 1). It is a figure which compares and shows 1 (b).
  • FIG. 2 is a view showing a cross-section of the surface layer of the photocatalytic filter produced by the production method of the reference example.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing apparatus for carrying out the manufacturing method of the reference embodiment.
  • 4 (a) and 4 (b) are a photograph of the surface layer cross section of the photocatalyst filter of the reference example (FIG.
  • FIG. 4 (a)) and a photograph of the surface layer cross section of the photocatalyst filter manufactured by the conventional manufacturing method (FIG. 4).
  • 4 (b)) is a diagram showing the comparison.
  • FIG. 5A is a diagram conceptually showing the cross-sectional structure of the surface layer of the photocatalytic filter manufactured by the manufacturing method of the reference example.
  • FIG. 6 is a diagram conceptually showing the cross-sectional structure of the photocatalytic filter of the first embodiment, and corresponds to the cross-sectional structure of the reference embodiment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram conceptually showing the cross-sectional structure of the photocatalytic filter of the second embodiment, and corresponds to the cross-sectional structure of the reference embodiment shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the photocatalytic filter of the second embodiment
  • FIGS. 8A and 8B are a side view and a front view of the photocatalytic filter, respectively.
  • FIG. 9 is a diagram showing a surface layer cross-sectional structure of the photocatalytic filter of the third embodiment.
  • FIGS. 10A, 10B, and 10C are diagrams showing a manufacturing procedure of the photocatalytic filter of the fourth embodiment.
  • FIGS. 11A, 11B, and 11C are diagrams showing a procedure for manufacturing a dough-like photocatalytic filter by the same manufacturing method as in the third embodiment.
  • FIGS. 12 (a), (b), and (c) are diagrams showing a manufacturing procedure of the dough-like photocatalytic filter of the fifth embodiment.
  • FIGS. 13A, 13B, 13C and 13D are diagrams showing a procedure for manufacturing a dough-like photocatalytic filter by the same manufacturing method as in the third embodiment.
  • FIGS. 14A and 14B are diagrams showing the configuration of the air purifying apparatus of the sixth embodiment.
  • FIG. 14A is a perspective view
  • FIG. 14B is a cross-sectional view taken along a diagonal line AA.
  • FIG. 15 is a diagram showing a cross-sectional structure near the surface of the blower fan.
  • FIG. 16 is a view showing a cross-sectional structure near the surface of the blower fan.
  • FIG. 15 is a diagram showing a cross-sectional structure near the surface of the blower fan.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line BB of the air cleaning device of the sixth embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating each configuration example in which the photocatalytic filter is formed in a hollow shape.
  • FIGS. 18A, 18B, and 18C are diagrams illustrating configuration examples in which the photocatalytic filter is formed in a cylindrical shape. It is.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of an air purifier configured using the photocatalytic filter illustrated in FIG. 18A
  • FIG. 19A is a perspective view illustrating the configuration of the air purifier.
  • FIG.19 (b) is a figure explaining the flow of air while showing the cross section of an air cleaner.
  • FIGS. 20A and 20B are diagrams showing other configuration examples corresponding to FIGS.
  • FIGS. 21A and 21B are diagrams showing other configuration examples corresponding to FIGS. 18B and 19B, respectively.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of use in which a storage case is disposed in a duct of an indoor air conditioner or an automobile air conditioner.
  • FIG. 23 is a view showing a configuration example of a layout different from the layout of the air purifier shown in FIGS. 19 to 21.
  • FIG. 23 (a) is a longitudinal sectional view of the air purifier
  • FIG. FIG. 23A shows a cross section taken along the line AA in FIG. 23A
  • FIG. 23C shows a cross section taken along the line BB in FIG. 23A.
  • FIG. 24 is a diagram exemplifying a usage example in which the housing is arranged in the pipe.
  • FIG. 25 is a view showing the photocatalytic filter
  • FIG. 25 (a) is a front view of the photocatalytic filter
  • FIG. 25 (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 27 (a).
  • Fig.26 (a) is a figure which shows the surface layer part of a photocatalyst filter
  • FIG.26 (b) is a figure which expands and shows the recessed part 11 of Fig.26 (a).
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing a photocatalytic filter disposed and stored in a storage case similar to that shown in FIG. FIG.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a case where a photocatalytic filter having a louver structure is formed in a cylindrical shape
  • FIG. 28 (a) is a perspective view
  • FIG. 28 (b) is a cross-sectional view
  • FIG. 29 is a diagram exemplifying a base material, and is a diagram showing a base material constituting a photocatalytic filter having a louver structure.
  • FIG. 29A is a diagram of a wing plate portion of the base material as viewed from above.
  • FIG. 29 (b) is a cross-sectional view of the slats
  • FIG. 29 (c) is a perspective view showing a partially enlarged surface of the slats.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a case where a photocatalytic filter having a louver structure is formed in a cylindrical shape
  • FIG. 28 (a) is a perspective view
  • FIG. 28 (b) is a cross-sectional view
  • FIG. 30 is a cross-sectional view conceptually showing the operation of the photocatalytic filter.
  • FIG. 31A and FIG. 31B are diagrams illustrating a groove formation mode.
  • FIG. 32 is a diagram showing a surface layer cross-sectional structure of the photocatalytic filter of the seventh embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram showing a cross-sectional structure of the surface layer of the photocatalytic filter of the seventh embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram showing a surface layer cross-sectional structure of the photocatalytic filter of the eighth embodiment.
  • FIG. 35 is a diagram showing a cross-sectional structure of the surface layer of the photocatalytic filter of the eighth embodiment.
  • FIG. 36 is a diagram showing a surface layer cross-sectional structure of the photocatalytic filter of the ninth embodiment.
  • FIG. 37 is a diagram showing a surface layer cross-sectional structure of the photocatalytic filter of the ninth embodiment.
  • FIG. 38 is a view showing the surface layer sectional structure of the photocatalytic filter of the tenth embodiment.
  • FIG. 39 is a diagram showing a surface layer sectional structure of the photocatalytic filter of the tenth embodiment.
  • FIG. 40 is a diagram conceptually illustrating a state where a photocatalytic layer is formed by mixing anatase-type titanium oxide and rutile-type titanium oxide.
  • titanium oxide is exemplified as a photocatalyst.
  • the present invention can be applied to any photocatalyst such as zinc oxide, gallium phosphide, and gallium arsenide as long as it can be put to practical use by future technological improvements. Can do. (Reference Example) First, a method for producing a photocatalytic filter in which titanium oxide is firmly adhered on an alumina ceramic layer will be described.
  • FIG. 3 shows an example of a manufacturing apparatus for carrying out the manufacturing method of the present embodiment.
  • the suction port 81a communicates with the vacuum vessel 80 and the vacuum vessel 80, and the air in the vacuum vessel 80 is sucked to bring the inside of the vacuum vessel 80 from the atmospheric pressure.
  • a pump (vacuum pump) 81 for making a low-pressure vacuum
  • a vibration plate 82 for placing the vacuum vessel 80 and vibrating the vacuum vessel 80
  • a vibrator 83 for vibrating the vibration plate 82
  • the vacuum vessel 80 above
  • a tank 84 in which the titanium oxide slurry 29 is stored a nozzle 85 for dropping and supplying the titanium oxide slurry 29 into the vacuum container 80 toward the lower side of the vacuum container 80, and the tank 84 and the nozzle 85.
  • a supply path 86 that communicates with each other and a valve 87 that is provided on the supply path 86 and opens and closes the supply path 86 are configured.
  • the nozzle 85 and the supply path 86 are set to have a small diameter and a small opening area that keep the vacuum pump 80 hermetically sealed and does not impede suction by the pump 81.
  • the titanium oxide slurry 29 is a solution composed of only a solvent and titanium oxide fine powder, and is made of 100% titanium oxide to which an additive containing a binder other than these is not added.
  • the fine titanium oxide powder is composed of nanoparticles having a particle size of about 1 to 100 nm, and preferably one having a particle size of one order of nanometers (10 nm or less).
  • a predetermined amount of titanium oxide particles is dispersed in a predetermined amount of water to form a slurry.
  • a commercially available anatase type TiO2 aqueous solution can be used.
  • an alumina ceramic ( ⁇ -Al 2 O 3) porous body (alumina ceramic foam) 10 is placed in a vacuum vessel 80 as a base material.
  • the alumina ceramic porous body 10 is formed in a flat plate shape, for example.
  • the alumina ceramic porous body (alumina ceramic foam) 10 is produced using a urethane foam porous body as a raw material, as in the conventional case.
  • the pump 81 and the vibrator 83 are operated to slightly vibrate the alumina ceramic porous body 10 and to make the vacuum vessel 80 in a vacuum state.
  • valve 87 is opened, and the titanium oxide slurry 29 in the tank 84 is supplied to the surface of the alumina ceramic porous body 10 in the vacuum vessel 80 through the supply path 86 and the nozzle 85.
  • the valve 87 is closed.
  • FIG. 2 shows a cross section of the surface layer of the photocatalytic filter 30 manufactured by the manufacturing method of the embodiment.
  • a concave portion 11 is formed which is formed in a bowl shape spreading in the bottom as viewed in cross section.
  • the recess 11 is formed in a size and shape having “water absorption” for sucking a liquid material such as slurry.
  • the recess 11 has a diameter of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the titanium oxide slurry 29 When the titanium oxide slurry 29 is supplied to the surface of the alumina ceramic porous body 10, the titanium oxide slurry 29 flows into the recesses 11 on the surface of the ceramic layer 10. At this time, bubbles are generated in the recess 11. The bubbles inhibit the titanium oxide slurry 29 from entering the recess 11.
  • the alumina ceramic porous body 10 is in a vacuum state while slightly vibrating. As a result, bubbles are removed from the inside of the recess 11 formed on the surface of the alumina ceramic porous body 10. Then, the slurry 29 of titanium oxide is continuously supplied to the alumina ceramic porous body 10 while removing bubbles from the inside of the recess 11.
  • the titanium oxide enters the bottom surface 11a of the surface recess 11 of the ceramic layer 10, and the titanium oxide particles are in contact with each other as compared with the cross-sectional structure of the photocatalytic filter 30 'shown in FIG. And the titanium oxide layer 20 is obtained in which the gaps between the titanium oxide particles are reduced and the gaps between the titanium oxide particles are uniform. For this reason, the titanium oxide layer 20 having a high anchoring effect on the surface of the ceramic layer 10 of the titanium oxide particles and being firmly adhered to the surface of the ceramic layer 10 and difficult to peel off is obtained.
  • the titanium oxide layer 20 formed on the surface of the ceramic layer 10 has the nanoparticles alone or the nanoparticles having a diameter of 10 nm to 100 nm.
  • Exist as aggregates, and these single nanoparticles are connected to each other or between nanoparticle aggregates or between single nanoparticles and nanoparticle aggregates, and their It is observed that there are uniform gaps between 0.1 nm and 10 nm.
  • FIGS. 1A and 1B are a photograph of a surface layer cross section of the photocatalyst filter 30 of the present embodiment (FIG. 1A) and a surface layer cross section of a photocatalyst filter 30 ′ manufactured by the manufacturing method of the prior art 1. FIG. This is shown in comparison with the photograph (FIG. 1B).
  • the titanium oxide particles are densely entered into the concave portion 11 up to the bottom surface 11a of the concave portion 11 to obtain a high anchor effect, whereas the photocatalytic filter 30 ′ of the prior art 1 is obtained.
  • the titanium oxide particles hardly enter the recesses 11 and the recesses 11 are hollow so that the anchor effect is extremely poor.
  • FIG. 4A and 4B are a cross-sectional photograph of the photocatalyst filter 30 of the present embodiment (FIG. 4A) and the surface layer of the photocatalyst filter 30 ′′ produced by the production method of the prior art 2.
  • FIG. A cross-sectional photograph (FIG. 4B) is shown in comparison.
  • the titanium oxide layer 20 ′′ is composed of a sintered body of an inorganic binder and titanium oxide particles, titanium oxide particles are contained in the baked and solidified inorganic binder. There are very few titanium particles that are buried and exposed from the inorganic binder and function as photocatalysts. As a result, the specific surface area of the photocatalytic active layer made of titanium oxide is substantially reduced, and the oxidative decomposition ability of the photocatalyst is remarkably reduced. For example, the specific surface area shows a low value of 6.65 m 2 / g.
  • the titanium oxide layer 20 formed on the surface of the ceramic layer 10 is composed only of 100% titanium oxide particles that do not have an additive containing a binder other than the titanium oxide particles. It is a layer. Since the titanium oxide layer 20 does not contain additives such as an inorganic binder and is formed by natural drying at room temperature without baking, the area where the surface of each titanium oxide particle is exposed is very large. In addition, as described above, the titanium oxide particles are arranged by point bonding with uniform and minute voids. As a result, the specific surface area of the photocatalytic active layer made of titanium oxide is substantially very large. For example, the specific surface area is 18.58 m ⁇ 2> / g, which is much larger than the specific surface area of prior art 2 (6.65 m ⁇ 2> / g).
  • FIG. 5A conceptually shows the cross-sectional structure of the surface layer of the photocatalytic filter 30 manufactured by the manufacturing method of the embodiment.
  • the photocatalytic filter 30 includes a substrate 10 made of a plate-like alumina ceramic foam having a thickness of 10 mm and a length and width of 150 mm (150 mm square; 150 mm ⁇ 150 mm), and a film formed on the surface of the substrate 10. And a titanium oxide layer 20 having a thickness of 1 ⁇ m.
  • An experiment was conducted using the photocatalytic filter 30 as a sample.
  • the air purifier was placed in a container with a volume of 30 m 3, formaldehyde was introduced into the container, the air volume was set to 20 m 3 / min, and the change over time in the formaldehyde concentration in the container was measured.
  • a 1312 type multi gas monitor manufactured by INOVA
  • an RCS air sampler manufactured by Biotest
  • the photocatalytic filter 30 of the present embodiment can rapidly reduce the concentration of formaldehyde in the container as compared with the conventional photocatalytic filter 30 ′. .
  • the photocatalytic filter 30 of the present embodiment has an effect that the oxidative decomposition ability by the photocatalyst is remarkably improved as compared with the conventional case. For this reason, for example, when used in an air cleaner, it is necessary to increase the amount of light by increasing the number of ultraviolet lamps or making the ultraviolet lamp itself large in order to compensate for the lack of oxidative decomposition ability due to the photocatalyst. As a result, the air cleaner (housing) can be made compact, and the manufacturing cost can be reduced.
  • bubbles are removed from the recesses 11 formed on the surface of the base material 10 by making the base material 10 in a vacuum state while being vibrated slightly.
  • bubbles are removed from the concave portion 11 formed on the surface of the base material 10 by only slightly vibrating the base material 10 without being in a vacuum state.
  • bubbles are removed from the concave portion 11 formed on the surface of the base material 10 by making the base material 10 in a vacuum state while slightly vibrating, but this is an example. As long as the bubbles can be removed from the inside of the recess 11 formed on the surface of the substrate 10, any technical means that can be taken at present and in the future can be applied.
  • the base material 10 was an alumina ceramic
  • the base material 10 not only the same oxide type ceramic but the case where arbitrary ceramics, such as silicon carbide (SiC), are used as the base material 10
  • this implementation is carried out.
  • Example manufacturing techniques can be applied.
  • the titanium oxide slurry 29 uses a solution made of 100% titanium oxide to which no additive is added. However, the slurry needs to be 100% as long as the purity is high and the oxidative decomposition ability can be secured. There is no.
  • the photocatalytic filter 30 In order to use the photocatalytic filter 30 for applications such as an air purifier, the photocatalytic filter 30 has a plate width of 30 mm to 600 mm, a thickness of 2 mm to 30 mm, and a thickness of the titanium oxide layer 20. A range of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m is desirable.
  • the substrate 10 is formed in a flat plate shape
  • the photocatalytic filter 30 in which the titanium oxide layer 20 as a photocatalyst layer is formed on the surface of the substrate 10 is formed in a flat plate shape. It is one form and you may form the photocatalyst filter 30 in hollow shape.
  • the photocatalytic filter 30 is desirably formed in a hollow shape through which the ultraviolet lamp can be inserted with a gap of a predetermined size.
  • the photocatalytic filter 30 As an example of a form in which the photocatalytic filter 30 is formed in a hollow shape, it can be formed in a cylindrical shape. In addition, as an example of a form in which the photocatalytic filter 30 is formed in a hollow shape, the cross-sectional shape of the photocatalytic filter that is perpendicular to the insertion direction of the ultraviolet lamp can be a quadrangle.
  • FIG. 18 shows each configuration example in which the photocatalytic filter 30 is formed in a hollow shape.
  • 18A, 18B, and 18C illustrate a configuration example in which the photocatalytic filter 30 is formed in a cylindrical shape.
  • the photocatalytic filter 30 is manufactured using a manufacturing method equivalent to the first embodiment, except for the step of manufacturing the base material 10 into a cylindrical shape.
  • the photocatalytic filter 30 includes a hollow portion 131 and a thick portion 132 that covers the hollow portion 131. As shown in a part of the thick portion 132 in an enlarged manner, a hole communicating in the thickness direction, that is, A hole 133 having a structure as a ceramic porous body is formed. Therefore, a structure in which air or liquid can flow into the hollow portion 131 through the thick portion 132, or a structure in which air or liquid can flow out from the hollow portion 131 through the thick portion 132, and It has become.
  • the photocatalytic filter 30 is manufactured to have an inner diameter and a length that allow the ultraviolet lamp 140 to be inserted into the hollow portion 131.
  • the inner diameter of the photocatalytic filter 30 is such that when the ultraviolet lamp 140 is inserted into the hollow portion 131, the gap d has a predetermined size with respect to the inner peripheral surface of the thick portion 132, and preferably has a gap d of 2 mm to 20 mm. Is set to a size that can be arranged.
  • the ultraviolet lamp 140 may be a hot cathode tube, a cold cathode tube, an LED, or the like.
  • FIG. 19 illustrates a configuration example of the air purifier 200 configured using the photocatalytic filter 30 illustrated in FIG.
  • FIG. 19A is a perspective view showing the configuration of the air purifier 200
  • FIG. 19B is a diagram illustrating a cross section of the air purifier 200 and explaining the flow of air.
  • a storage case 201 is accommodated in the air purifier 200.
  • an ultraviolet resistant plastic such as ABS can be used.
  • 19A and 19B the left side in the drawing is defined as the front side of the air cleaner 200, and the right side in the drawing is defined as the rear side of the air cleaner 200.
  • a suction fan 202 is provided at the rear of the air cleaner 200 and behind the storage case 201.
  • the control circuit mechanism unit 9 includes a motor that drives the suction fan 202, a control circuit, a power source that controls driving of the ultraviolet lamp 140 to turn on and off, a control circuit, and the like.
  • an air inlet 203 for taking in air from the outside is formed in the front part of the air purifier 200 and in front of the storage case 201.
  • An exhaust port 204 for exhausting air to the outside is provided at the rear of the air cleaner 200 and behind the suction fan 202.
  • the storage case 201 is formed with an air inflow opening 205 and an air outflow opening 206.
  • the storage case 201 is disposed such that the air inflow opening 205 is located on the front side of the air purifier 200 and the air outflow opening 206 is located on the rear side of the air purifier 200.
  • the photocatalytic filter 30 is stored in a state where the ultraviolet lamp 140 is disposed in the hollow portion 131 as shown in FIG. Both ends of the ultraviolet lamp 140 are provided in the storage case 201 and attached to the socket portions 17 and 17, respectively.
  • the air inflow opening 205 and the air outflow opening 206 are arranged in a direction perpendicular to the insertion direction of the ultraviolet lamp 140. Both ends of the ultraviolet lamp 140 are supported and the photocatalytic filter 30 is accommodated.
  • a plurality of sets (for example, three sets) each including the ultraviolet lamp 140 and the photocatalytic filter 30 are arranged in a line along the vertical direction of the storage case 201.
  • the photocatalyst filters 30, 30, 30 adjacent in the vertical direction are arranged without a gap so that the outer circumferences thereof are in contact with each other.
  • the pre-filter 7 is disposed on the front side of the storage case 201.
  • the suction fan 202 rotates, the outside air is sucked from the air inlet 203 of the air purifier 200 as indicated by the arrow, and the air is passed through the air inflow opening 205 of the storage case 201 to generate the photocatalyst.
  • the filter 30 is reached. Further, the air passes through the thick part 132 and enters the hollow part 131, and passes through the thick part 132 on the opposite side via the hollow part 131. Further, the air is discharged to the outside from the exhaust port 204 of the air purifier 200 through the air outflow opening 206 of the storage case 201. At this time, the ultraviolet lamp 140 is assumed to be lit.
  • the titanium oxide layer 20 as a photocatalyst layer is irradiated with ultraviolet rays and air passes through the photocatalyst filter 30, the harmful substances in the air are oxidatively decomposed and captured by the photocatalyst filter 30. , Decomposed and removed.
  • the case where the photocatalytic filter 30 is formed in a cylindrical shape is illustrated, but any shape can be used as long as it is hollow. Further, the case where one ultraviolet lamp 140 is disposed per one independently separated photocatalytic filter 30 is illustrated, but a plurality of ultraviolet lamps 140 are disposed per one independently separated photocatalytic filter 30. May be. 20A and 20B show other configuration examples corresponding to FIGS. 18B and 19B, respectively.
  • the cross-sectional shape of the photocatalytic filter 30 that is perpendicular to the insertion direction of the ultraviolet lamp 140 is a quadrangle (for example, a square).
  • one ultraviolet lamp 140 is disposed for each independently separated photocatalytic filter 30, and an air cleaner is housed by housing a plurality of sets of photocatalytic filters 30 and ultraviolet lamps 140. 200 is configured.
  • FIGS. 21A and 21B show other configuration examples corresponding to FIGS. 18B and 19B, respectively.
  • the cross-sectional shape of the photocatalytic filter 30 that is perpendicular to the insertion direction of the ultraviolet lamp 140 is a quadrangle (for example, a rectangle).
  • a plurality of (for example, three) ultraviolet lamps 140, 140, 140 are arranged for each independently separated photocatalytic filter 30, and one set of the photocatalytic filter 30 and the ultraviolet lamp are arranged.
  • the air purifier 200 is configured. 19 to 21 exemplify the case where the photocatalytic filter 30 is installed indoors as the air purifier 200, this is merely an example and can be used for any application.
  • FIG. 22 illustrates a usage example in which the storage case 201 is disposed in a duct of an indoor air conditioner or an automobile air conditioner.
  • a storage case 201 is provided in a duct 210, and an air flow is formed in the longitudinal direction of the duct 210 as shown by an arrow by an axial fan or the like (not shown), so that an air conditioner duct is formed. Hazardous substances in the air passing through the inside are captured, decomposed and removed.
  • the layout of the air cleaner 200 shown in FIGS. 19 to 21 is an example, and any other layout can be used.
  • FIG. 23 shows a configuration example of a layout different from the layout of the air purifier 200 shown in FIGS.
  • FIG. 23 (a) shows a longitudinal sectional view of the air purifier 200
  • FIG. 23 (b) shows an AA section of FIG. 23 (a)
  • FIG. 23 (c) shows a sectional view of FIG. A BB cross section is shown.
  • This air cleaner 200 is installed in, for example, an automobile.
  • a hollow photocatalyst filter 30 and an ultraviolet lamp 140 similar to those shown in FIG. 18 are provided in the housing 300, and the air cleaner 200 is configured.
  • the casing 300 has a substantially cylindrical shape, and the photocatalytic filter 30 is also formed in a similar cylindrical shape.
  • UV-resistant plastic for example, ABS can be used as the housing 300 and the material inside the housing 300.
  • the photocatalytic filter 30 is supported in the housing 300 by a partition plate 301 as a support means.
  • the partition plate 301 is connected to the inner peripheral surface of the housing 300 and supports the photocatalytic filter 30 and the ultraviolet lamp 140.
  • the housing 300 has an air inlet 302 and an air outlet 303 formed therein.
  • the cylindrical casing 300 is installed such that the longitudinal direction is the vertical vertical direction.
  • the air exhaust port 303, the ultraviolet lamp 140 are inserted and arranged, and the photocatalyst filter 30, the partition plate 301, and the blower 310 constituting the air flow forming means are sequentially arranged.
  • the air inlet 302 is formed on the side of the blower 310.
  • the blower 310 is a centrifugal blower, and sucks air in the axial direction from the air suction port 311 and sends air in the circumferential direction from the air feed port 312.
  • the air exhaust port 303 is provided on one end side in the longitudinal direction of the photocatalytic filter 30, and the air delivery port 312 of the blower 310 is provided on the other end side in the longitudinal direction of the photocatalytic filter 30.
  • the blower 310 and the photocatalytic filter 30 are partitioned by a partition plate 301.
  • the partition plate 301 is configured to close the other end of the photocatalytic filter 30 and to communicate the air delivery port 312 of the blower 310 and the outer peripheral surface of the thick portion 132 of the photocatalytic filter 30 through the opening 304. Yes.
  • the photocatalytic filter 30 is positioned so that the hollow portion 131 communicates with the air discharge port 303, and the upper outer peripheral surface (the outer peripheral surface of the thick portion 132) is supported by the upper plate 300T.
  • An upper holding member 300S is formed on the upper plate 300T, and the upper holding member 300S is brought into contact with the upper outer peripheral surface of the photocatalytic filter 30 (the outer peripheral surface of the thick portion 132), so The air is prevented from leaking toward you.
  • the socket portion 17 is provided on the inner side surface of the upper plate 300T of the housing 300, and the socket portion 17 is provided on the upper surface of the partition plate 301. Both ends of the ultraviolet lamp 140 are attached to these socket portions 17 and 17 provided inside the housing 300.
  • the control circuit mechanism unit 9 is disposed at a predetermined location in the housing 300, controls the turning on and off of the ultraviolet lamp 140, and drives and controls the blower 310.
  • the blower 310 sucks air sucked from the air suction port 302 from the air suction port 311 and sends it out from the air delivery port 312, and the hollow part is formed through the opening 304 of the partition plate 301 and the thick part 132 of the photocatalytic filter 30. It is supplied to 131 and discharged to the outside of the housing 300 through the hollow portion 131 and the air discharge port 303. For this reason, when the titanium oxide layer 20 as a photocatalyst layer is irradiated with ultraviolet rays and air passes through the photocatalyst filter 30, the harmful substances in the air are oxidatively decomposed and captured by the photocatalyst filter 30. , Decomposed and removed.
  • the photocatalytic filter 30 may have a rectangular cross section as shown in FIGS. 20 (a) and 21 (a).
  • FIG. 23 the case where the photocatalytic filter 30 is installed in an automobile or the like as the air cleaner 200 is illustrated, but this is an example, and the photocatalytic filter 30 can be used for any application.
  • FIG. 24 illustrates a usage example in which the casing 300 is arranged in the pipe 211.
  • a blower or a suction fan having the same function as the blower 310 is installed outside the casing 300, the blower 310 and the air inlet 302 of the casing 300 can be omitted.
  • a casing 300 is provided in the pipe 211, and an air flow is formed in the longitudinal direction of the pipe 211 as shown by an arrow by an axial fan or the like (not shown). That is, the air flowing through the pipe 211 flows into the opening 304 of the partition plate 301, is supplied to the hollow portion 131 through the thick portion 132 of the photocatalytic filter 30, and passes through the hollow portion 131 to the air discharge port 303. And is led to the rear of the pipe 211.
  • the main material of the base material 10 is alumina ceramic, and a material obtained by adding a white pigment to the main material alumina ceramic is used as the base material 10.
  • FIG. 6 conceptually shows the cross-sectional structure of the photocatalytic filter 30 of the first embodiment.
  • FIG. 6 corresponds to the cross-sectional structure of the reference example shown in FIG.
  • the base material 10 is mainly composed of alumina ceramic, and titanium white, that is, rutile type titanium oxide is added as a white pigment 15 to the main material in a range of 0.1 to 50% by weight.
  • rutile type titanium oxide fine particles having a relatively larger particle diameter than that of the anatase type titanium oxide, particularly micron particles having a particle diameter of several microns are used.
  • the base material 10 is made of an alumina ceramic to which rutile-type titanium oxide as the white pigment 15 is added, and the manufacturing technology for “removing bubbles” described in the reference example is provided on the surface of the base material 10. Is used to form a photocatalytic layer 20 of anatase-type titanium oxide, and a photocatalytic filter 30 is formed.
  • the main material of the substrate 10 may be a material similar to ceramic, that is, a material having a water absorption property in which a concave portion is formed on the surface.
  • Such materials are a) a simple substance of gypsum or cement or zeolite b) a composite of two or more materials selected from the group of gypsum or cement or zeolite c) a ceramic and one or more materials selected from the group of gypsum or cement or zeolite A complex is mentioned. Therefore, the base material 10 can be obtained by using these materials as main materials to which titanium white is added.
  • the white pigments listed below may be used as the white pigment added to the substrate 10 in addition to the above-described titanium oxide (titanium white).
  • the main material of the base material 10 is a simple substance of gypsum
  • the process of adding a white pigment is not particularly required.
  • the surface of the base material 10 has the following uneven microstructure. a) Average roughness of the surface of the substrate 10 on which the photocatalytic layer 20 is formed: The average value is in the range of 0.01 to 500 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m. b) Distance between adjacent concave and convex portions on the surface of the substrate 10 on which the photocatalytic layer 20 is formed: an average value in the range of 0.01 to 200 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the surface of the base material 10 can be made into the fine structure of the numerical values shown in the above a) and b) by adjusting the firing temperature.
  • the thickness of the photocatalyst layer 20 in the range of 0.01 to 100 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the photocatalytic filter 30 can be configured in various shapes and incorporated into various types of air purifiers. (Second embodiment)
  • the method of manufacturing the photocatalytic filter 30 using the manufacturing technique of “removing bubbles” in the reference embodiment is different from the ceramic material in that the material itself does not have a recess that causes water absorption (or is poor in water absorption). It can also be applied to a substrate by artificially forming a recess on the surface.
  • a substrate is a) a single piece of plastic or metal or glass b) a composite of two or more materials selected from the group of plastics or metals or glass c) one or more materials selected from the group of plastics or metals or glass and ceramics Complex
  • a base material mainly composed of wood, cloth, or paper (pulp) can be used.
  • the shape of a base material can use the thing of arbitrary shapes, such as block shape, flat plate shape, film shape, and fiber shape. Examples of the base material in which the fiber is knitted into a fabric or fabric will be described later.
  • the material in order to improve the property that the photocatalytic filter based on alumina ceramic is easily cracked, d) It is desirable that the material is made of a material that is less susceptible to brittle fracture than alumina ceramic.
  • the material is strong and strong, can be formed into any shape and size, is light and thin. It should be noted that most plastics, metals, or glasses satisfy some or all of the conditions d) and e).
  • the weight of the white pigment (for example, titanium oxide (titanium white)) exemplified in the first embodiment is 0.1 to 50% by weight with respect to the main material of the single material or composite exemplified above.
  • a material added as a percentage is prepared as a base material 10, and a concave portion is artificially formed on the surface of the base material 10, and the manufacturing technique of “removing bubbles” is used as in the reference example or the first example.
  • the titanium oxide particles are allowed to enter the recess 11 until reaching the bottom surface 11a.
  • the photocatalyst layer 20 having a high purity or made of 100% titanium oxide is not peeled off on the surface of the base material 10 without using a binder or an additive.
  • the photocatalytic filter 30 having high durability and high oxidative decomposition ability can be manufactured.
  • the concave portion 11 can be formed by subjecting the surface of the plate-shaped member to a surface treatment such as a physical treatment or a chemical treatment.
  • the plate-like member surface may be sandblasted as a physical treatment to form the recess 11, or the plate-like member surface may be etched as a chemical treatment to form the recess 11.
  • a plate-like member having a concave portion 11 formed on the surface may be integrally molded using a molding technique such as injection molding.
  • a plate-like member having a concave portion 11 formed on the surface may be molded using machining such as casting, plastic working (pressing, forging, etc.) or cutting.
  • FIG. 7 conceptually shows the cross-sectional structure of the photocatalytic filter 30 of the second embodiment.
  • FIG. 7 corresponds to the sectional structure of the reference embodiment shown in FIG. 5A or the sectional structure of the first embodiment shown in FIG.
  • titanium white that is, rutile-type titanium oxide is added as a white pigment 15 to the main material in a range of 0.1 to 50% by weight. Use what was done.
  • the base material 10 is made of, for example, a plastic or metal to which rutile type titanium oxide (titanium white) is added, and an anatase type titanium oxide photocatalyst layer 20 is formed on the surface of the base material 10.
  • the photocatalytic filter 30 is configured.
  • FIG. 8 the structural example of the photocatalyst filter 30 of 2nd Example is shown.
  • 8A and 8B are a side view and a front view of the photocatalytic filter 30, respectively.
  • a main material of the base material 10 for example, metal or plastic can be used.
  • the photocatalytic filter 30 is manufactured as follows.
  • a base material 10 made of a plate-like metal having a large number of air-passing through-holes 12 formed at equal intervals in the thickness direction is molded.
  • the white pigment exemplified in the first embodiment for example, titanium oxide (titanium white)
  • the through hole 12 is formed so as to penetrate the front surface 30a and the back surface 30b of the photocatalytic filter 30, and is formed in a circular shape, for example (FIGS. 8A and 8B).
  • sandblasting is performed on the surface of the base material 10 to which a white pigment is added with a metal as a main material, and a large number of recesses 11 are formed on the surface of the base material 10.
  • the concave portion 11 is formed up to the entire surface of the base material 10 exposed to the outside, that is, the inner surface of the through hole 12.
  • the recess 11 is set to have a size and shape that allow titanium oxide to enter the bottom surface 11a. For example, blasting conditions such as the particle size of blast particles are set, and sandblasting is performed. However, the size and shape of the recess 11 are set to a size and shape that allow titanium oxide to enter the bottom surface 11a.
  • the concave portion 11 may be formed on the surface of the base material 10 in the same manner.
  • the plate-like base material 10 in which the through holes 12 and the recesses 11 are formed may be integrally formed by injection molding.
  • the base material 10 having the through holes 12 and the recesses 11 formed in this way is prepared, the base material 10 is put in the vacuum vessel 80 and the base material 10 is vibrated slightly as in the reference example. However, by making the vacuum state, 100% titanium oxide not containing additives such as a binder is removed from the surface of the base material 10 while removing bubbles from the inside of the recesses 11 formed on the surface of the base material 10. Slurry 29 is supplied. Thereafter, the photocatalytic filter 30 in which the titanium oxide layer 20 is formed on the surface of the substrate 10 is obtained through the same process.
  • titanium oxide particles have entered the recess 11 until reaching the bottom surface 11a.
  • the titanium oxide layer 20 is firmly adhered to the base material 10, and the specific surface area of the photocatalytic active layer made of titanium oxide. Is substantially very large (FIG. 7).
  • the photocatalytic filter 30 can be housed and used in an air purifier.
  • the photocatalytic filter 30 of the second embodiment is configured using the base material 10 using a material that is less brittle than alumina ceramics, the photocatalytic filter 30 is not easily broken and does not break with a slight impact. Moreover, since it is strong in strength, it becomes easy to manufacture a thin one, and the photocatalytic filter 30 can be thinned. In some cases, the photocatalytic filter can be formed into a film by making it an extremely thin film. Also, it is easier to machine because it is less brittle fracture than alumina ceramic. In particular, machining of metals and plastics is extremely easy. Moreover, since it is hard to break, there is no restriction
  • FIGS. 8A and 8B processing is performed in which plate-like base material 10 is provided with ventilation holes 12 of the same diameter at equal intervals at narrow intervals.
  • plastic or metal as the base material 10
  • a light material such as plastic as a constituent material of the base material 10
  • FIG. 25 shows another configuration example of the photocatalytic filter 30 of the second embodiment.
  • FIG. 25 (a) is a front view of the photocatalytic filter 30, and
  • FIG. 25 (b) is an AA view of FIG. 25 (a). It is sectional drawing.
  • the photocatalytic filter 30 is made of a plastic material, preferably a UV-resistant plastic material such as ABS, and the white pigment exemplified in the first embodiment (for example, titanium oxide (titanium white)) is 0.1 to 50% by weight.
  • the photocatalyst layer 20 such as a titanium oxide layer is formed on the surface of the base material 10 added in step 1 and is formed in a flat plate shape.
  • the flat substrate 10 has a louver structure. That is, in the flat base material 10, the inside of the frame plate 37 is partitioned by the partition plate 38, and a plurality of blades 39, 39 ... are shown in the frame partitioned by the frame plate 37 and the partition plate 38.
  • the structure is arranged at regular intervals in the vertical direction.
  • the wing plate 39 is disposed with a predetermined inclination angle ⁇ with respect to the plate thickness direction so that the front surface 30a side is lowered and the back surface 30b side is raised.
  • the photocatalytic filter 30 having such a louver structure has a light shielding efficiency between the front surface 30a and the back surface 30b depending on the inclination angle ⁇ , the length and width of the wing plate 39, and the size of the arrangement interval of the wing plates 39 in the vertical direction in the drawing.
  • the amount of air passing can be adjusted. In particular, since there is little loss of light and less pressure loss of air, the ability to oxidatively decompose harmful substances increases, and the photocatalytic effect is improved.
  • FIG. 26A is a diagram showing a surface layer portion of the photocatalytic filter 30, and FIG. 26B is an enlarged view showing the concave portion 11 of FIG.
  • the white pigment for example, titanium oxide (titanium white)
  • the white pigment enumerated in the first embodiment is made of plastic as a main material, and the weight percentage is 0.1 to 50%.
  • a plurality of concave portions 11 are artificially formed on the surface of the added base material 10, and a plurality of fine irregularities 11 b smaller than the concave portion 11 are formed on the surface of the base material 10. Therefore, the fine unevenness 11b is also formed in the recess 11.
  • a louvered mold (a mold corresponding to the frame plate 37, the cut plate 38, and the wing plate 39) is formed on the original mold.
  • a mold corresponding to the plurality of recesses 11, 11, is formed on the original mold.
  • the mold is subjected to sand blasting to form a mold corresponding to the plurality of fine irregularities 11b, 11b.
  • titanium white as a white pigment is mixed with plastic material pellets in a weight percentage of 0.1 to 50%, extruded with an extruder, kneaded together, and added with white pigment. A white material pellet is produced.
  • the white material pellet added with the white pigment is melted, and the molten plastic material is put into the mold. Then, mold.
  • a material is injected into a mold by injection molding, and cooled and solidified to form a louver structure.
  • a plurality of recesses 11, 11... Are formed on the surface, and a plurality of recesses are formed on the surface.
  • the photocatalytic filter 30 is manufactured by using the same “removing air bubbles” manufacturing technique as in the reference example so that the titanium oxide particles enter the recess 11 until reaching the bottom surface. To do.
  • the photocatalyst layer 20 is formed by using the conventional manufacturing method without using the same “removing bubbles” manufacturing technique as in the reference example. May be. The thickness of the photocatalyst layer 20 can be adjusted according to the depth of the recess 11.
  • the base material 10 uses plastic as a main material
  • other materials such as metal and glass exemplified in the second embodiment can also be used as a main material.
  • the plate-shaped louver structure photocatalytic filter 30 shown in FIG. 25 can be used for various applications such as an indoor air cleaner, an automobile air cleaner, a duct cleaner, and a pipe cleaner.
  • the photocatalyst filters 30 and 30 having a plate-like louver structure shown in FIG. are placed and housed, and placed in the casing of the air cleaner, in the duct or in the pipe so that an air flow is formed in the left-right direction in the figure.
  • the surface of the photocatalytic filter 30 facing the ultraviolet lamp 140 is disposed on the back surface 30b side.
  • the photocatalyst layer can be efficiently irradiated with the ultraviolet rays generated by the ultraviolet lamp 140, and the shielding efficiency of the ultraviolet rays can be improved.
  • the gap between the upper and lower blades 39 in the figure functions as an air passage hole in the same manner as the through hole 12 described above.
  • FIG. 25 illustrates the case where the photocatalytic filter 30 having a louver structure is formed in a plate shape, but the photocatalytic filter 30 having a louver structure may be formed in a hollow shape.
  • FIG. 28 illustrates a case where the photocatalytic filter 30 having a louver structure is formed in a cylindrical shape.
  • FIG. 28A is a perspective view
  • FIG. 28B is a cross-sectional view.
  • the photocatalytic filter 30 having a louver structure is composed of a hollow portion 131 and a thick portion 132 as in the hollow photocatalytic filter 30 described in the first embodiment.
  • a lamp 140 is inserted and arranged.
  • the thick portion 132 is formed in a roll shape so that the vertical direction of FIG. 25 (a) is the circumferential direction of the plate-like photocatalytic filter 30 shown in FIG. 25 (a) with FIG. It is formed and the front surface 30a is formed on the outer peripheral side and the back surface 30b is formed on the inner peripheral side.
  • the hollow photocatalyst filter 30 having a louver structure has a cylindrical shape, but this is only an example, and the cross section of the hollow photocatalyst filter 30 having a louver structure may be rectangular. Below, the other structural example of the photocatalyst filter 30 of a louver structure is demonstrated.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating the substrate 10 used in the second embodiment, and is a diagram illustrating the substrate 10 constituting the photocatalytic filter 30 having a louver structure.
  • 29A is a view of the portion of the wing plate 39 of the base material 10 as viewed from above
  • FIG. 29B is a sectional view of the wing plate 39
  • FIG. It is a perspective view which expands and shows a part of surface.
  • the surface of the slat 39 has a plurality of circular recesses 11, 11,... It is formed at a predetermined pitch PT1 in the vertical direction, that is, in the vertical direction in the drawing and in the horizontal direction in the drawing.
  • the surface of the wing plate 39 is a groove that traverses the plurality of recesses 11, 11...
  • a groove 11c is formed.
  • the grooves 11c are formed in the vertical direction in the figure and in the horizontal direction in the figure so as to intersect each other perpendicularly at the center of the concave part 11 at the same pitch PT1 of the concave part 11. As shown in FIG.
  • the recess 11 has a predetermined depth dp1
  • the groove 11c has the same depth dp1 as indicated by a broken line in the figure.
  • the depth dp1 and the width of the groove 11c are such that the oxidative decomposition product 11d is guided to the groove 11c and the oxidative decomposition product 11d is removed so as not to inhibit the irradiation of the ultraviolet light L onto the titanium oxide layer 20. It is set to a value that is possible.
  • a plurality of fine irregularities 11 b are formed on the surface of the base material 10 that is the slat 39.
  • the titanium oxide layer 20 is formed on the surface of the substrate 10, and the photocatalytic filter 30 is manufactured.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view conceptually showing the operation of the photocatalytic filter 30.
  • the titanium oxide layer 20 which is a photocatalyst layer
  • ultraviolet light L of an ultraviolet lamp not shown
  • the excited and activated photocatalyst reacts with harmful substances in the air, and the harmful substances are oxidized and decomposed.
  • an oxidative decomposition product 11d reaction product
  • the generated oxidative decomposition product 11d is intensively guided to the groove 11c and removed from the surface of the photocatalytic filter 30, particularly the recess 11, as shown by the arrows in the figure.
  • the photocatalytic filter 30 even if the photocatalytic filter 30 is used for a long period of time, it is possible to suppress the oxidative decomposition product 11d from being deposited particularly on the concave portion 11 on the surface of the photocatalytic filter 10, and to suppress a decrease in the ability to oxidize and decompose harmful substances. it can. Thereby, the durability of the photocatalytic filter 30 is dramatically improved.
  • FIG. 29 the case where the grooves 11c are formed so as to intersect perpendicularly at the center of the concave portion 11 at a predetermined pitch PT1 in the width direction and the length direction of the wing plate 39 has been described as an example.
  • the form of formation is arbitrary, and as shown in FIG. 31 (a), it may be formed in an oblique direction of the slats 39. As shown in FIG. 31 (b), only one groove 11c is formed in the recess 11. You may form so that it may cross.
  • the photocatalytic filter 30 may be formed in a flat plate shape, and the photocatalytic filter 30 is formed in a hollow shape in the same manner as described with reference to FIGS.
  • the air purifier 200 can be configured by using the photocatalyst filter 30 formed in a shape, or can be arranged in the duct 210 and the pipe 211.
  • the surface of the base material 10 has the following uneven microstructure. a) Average roughness of the surface of the substrate 10 on which the photocatalytic layer 20 is formed: The average value is in the range of 0.01 to 500 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m. b) Distance between adjacent concave and convex portions on the surface of the substrate 10 on which the photocatalytic layer 20 is formed: an average value in the range of 0.01 to 200 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the thickness of the photocatalyst layer 20 in the range of 0.01 to 100 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the base material 10 Since the white of the ultraviolet reflectance is maximum and the minimum is black, the base material 10 is whitened by adding titanium white as a white pigment, so that the base material 10 is whitened by the ultraviolet reflectance from the base material 10. It is higher than the previous state (for example, it is amber in the case of plastic), and the ultraviolet ray is efficiently irradiated to the photocatalyst layer 20, and the oxidative decomposition ability of harmful substances is improved compared to the photocatalytic filter described in the reference example, The photocatalytic effect was improved.
  • the anatase-type titanium oxide (photocatalyst layer 20) formed on the surface of the base material is a thin layer and transparent, and does not conceal the color of the base material 10 and transmits light. Becomes the color (white) of the photocatalytic filter itself.
  • the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite and the like as exemplified and enumerated in the first embodiment can be used, and exemplified and enumerated in the second embodiment.
  • the same plastic, metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc. can be used.
  • the cross-sectional structure of the surface layer of the photocatalytic filter 30 of the third embodiment is different from the first and second embodiments, and the white pigment 15 is added to the substrate 10 itself.
  • a white pigment layer 14 composed of 100% of the white pigment 15 is formed on the surface of the substrate 10, and a photocatalyst layer 20 of titanium oxide is formed on the surface of the white pigment layer 14.
  • a method of forming the white pigment layer 14 on the surface of the substrate 10 a) coating b) plating c) thermal spraying d) sintering e) pasting or the like can be used.
  • titanium oxide titanium white
  • titanium white titanium white
  • lead white, zinc white, gypsum, carbonic acid can be used.
  • Calcium, silica and the like can also be used.
  • the thickness of the white pigment layer 14 is desirably in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the white pigment layer 14 desirably has 100% by weight of the white pigment 15, but does not necessarily have a purity of 100% and may contain impurities.
  • the thickness of the photocatalyst layer 20 is set to 0.01 to 2 as in the first and second embodiments. It is desirable to adjust in the range of 100 ⁇ m, preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the photocatalytic filter 30 of the third embodiment is manufactured, for example, as follows.
  • a thin transparent cellophane having an adhesive surface on one side is prepared, and the other surface that is not the adhesive surface of the cellophane is processed by sandblasting to form a microstructure with an uneven surface. It is desirable to have a very fine roughness with plastic particles.
  • the photocatalytic filter 30 in which the white pigment layer 14 of titanium white is formed on the surface of the plastic substrate 10 through cellophane serving as an adhesive layer (not shown in FIG. 9) is obtained.
  • the white pigment layer 14 may be directly sprayed on the surface of the base material 10 by coating to form the white pigment layer 14 (FIG. 9).
  • the material of the base material 10 may be made of the same metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc., as exemplified in the second embodiment, instead of plastic. It can be composed of the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite and the like as exemplified in the examples.
  • the white pigment 14 constituting the white pigment layer 15 is replaced with titanium oxide (titanium white) by the same lead white, zinc white, and gypsum as exemplified in the first embodiment (second embodiment).
  • titanium oxide titanium oxide
  • calcium carbonate, silica and the like can be used.
  • plating, thermal spraying, sintering, or the like can be used instead of painting and pasting.
  • the photocatalytic filter described in the third embodiment can obtain the same effects as those of the photocatalytic filter described in the first embodiment or the second embodiment. Further, according to the third embodiment, since the photocatalyst layer 20 is formed on the white pigment layer 14 with 100% white pigment, the reflectivity of ultraviolet light is further improved, and the photocatalyst is efficiently irradiated with ultraviolet rays. As a result, the ability to oxidatively decompose harmful substances can be further enhanced.
  • the photocatalytic filter 30 can be configured in various shapes and incorporated into various types of air purifiers.
  • the photocatalytic filter 30 can be configured in various shapes and incorporated into various types of air purifiers (fourth embodiment).
  • the base material having any shape such as a block shape, a flat plate shape, a film shape, and a fiber can be used.
  • examples of the photocatalytic filter 30 using a material configured in a fibrous form will be described.
  • FIG. 10 shows a manufacturing procedure of the photocatalytic filter 30 of the fourth embodiment.
  • a plastic material in which titanium white as a white pigment 15 is added in a range of 0.1 to 50% by weight is formed into a fiber shape.
  • a large number of fibrous base materials 10, 10... Are obtained.
  • a plurality of fibrous base materials 10 to which these titanium whites (rutile type titanium oxide: white pigment 15) are added.
  • a recess 11 is formed on the surface of the surface by sandblasting or the like, and an anatase-type titanium oxide photocatalyst layer 20 is formed on the surface including the recess 11.
  • the material of the fibrous base material 10 may be composed of the same metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc. as exemplified in the second embodiment, instead of plastic. It can be composed of the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite, etc. as exemplified and listed in the first embodiment.
  • the white pigment 15 is replaced with titanium oxide (titanium white) by the same lead white, zinc white, gypsum, calcium carbonate, silica, and the like as exemplified in the first example (second example). Can be used.
  • a dough-like photocatalytic filter 30 can be manufactured by the same manufacturing method as in the third embodiment. That is, as shown to Fig.11 (a), a plastic material is formed in a fibrous form and many fibrous base materials 10,10 ... are acquired.
  • the surface of the plurality of fibrous base materials 10, 10, is formed in a thickness range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the photocatalyst layer 20 is formed on the surface of the white pigment layer 14.
  • the material of the fibrous base material 10 may be composed of the same metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc. as exemplified in the second embodiment, instead of plastic. It can be composed of the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite, etc. as exemplified and listed in the first embodiment.
  • the white pigment 15 constituting the white pigment layer 14 is replaced with titanium oxide (titanium white) by the same lead white, zinc white and gypsum as those exemplified in the first example (second example).
  • titanium oxide titanium oxide
  • zinc white and gypsum as those exemplified in the first example (second example).
  • Calcium carbonate, silica and the like can be used.
  • plating, thermal spraying, sintering, or the like can be used instead of painting and pasting. According to the fourth embodiment, the same effects as those of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment can be obtained.
  • the dough-like photocatalytic filter 30 of the fourth embodiment is configured by knitting a large number of fibrous base materials 10, 10...
  • the gap functions as a hole through which air passes, and the photocatalytic filter 30 can be made extremely thin (FIGS. 10C and 11C).
  • thickness reduction of the air cleaner incorporating this thin photocatalyst filter 30 is implement
  • the fabric-like photocatalytic filter 30 of the fourth embodiment can be used as a filter for health and hygiene applications such as a mask and goggles worn by humans.
  • the photocatalyst layer 20 is formed on the fibrous base material 10 and then knitted into a fabric shape.
  • the photocatalyst layer 20 is formed on a fabric material knitted into a fabric shape. Implementation is also possible.
  • FIG. 12 shows the manufacturing procedure of the photocatalytic filter of the fifth embodiment.
  • a plastic material to which titanium white as a white pigment 15 is added in a range of 0.1 to 50% by weight is used as a fiber.
  • a large number of fibrous materials 19, 19... Are obtained.
  • a 100% anatase-type titanium oxide slurry 29 not containing additives such as a binder is supplied to the surface of the dough-like substrate 10.
  • the titanium oxide slurry 29 supplied to the surface of the dough-like base material 10 enters the gaps (fabric meshes) between the many fibrous materials 19, 19... With good water absorption.
  • the titanium oxide slurry 29 is supported on the surface of the substrate 10.
  • a photocatalytic filter 30 having the photocatalytic layer 20 supported on the surface of the dough-like base material 10 is formed as shown in FIG. In this way, the photocatalytic filter 30 formed in a dough shape can be manufactured.
  • the fibrous material 19 may be made of the same metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc. as exemplified in the second embodiment, instead of plastic. It can be composed of the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite and the like as exemplified in the examples.
  • the white pigment 15 is replaced with titanium oxide (titanium white) by the same lead white, zinc white, gypsum, calcium carbonate, silica, and the like as exemplified in the first example (second example). Can be used.
  • the photocatalyst layer 20 is formed after the dough-like material 19 having the white pigment layer 14 formed on the surface is produced by the same manufacturing method as in the third embodiment.
  • the photocatalytic filter 30 may be manufactured. That is, first, as shown in FIG. 13A, a plastic material is formed into a fibrous shape, and a large number of fibrous materials 19, 19... Are obtained.
  • titanium white as a white pigment 15 is applied to the surfaces of the plurality of fibrous materials 19, 19,. Is formed with a thickness of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • a 100% anatase-type titanium oxide slurry 29 not containing an additive such as a binder is supplied to the surface of the dough-like substrate 10 on which the white pigment layer 14 is formed.
  • the titanium oxide slurry 29 supplied to the surface of the dough-like base material 10 (the surface of the white pigment layer 14) absorbs water in the gaps (mesh of the dough) between the many fibrous materials 19, 19.
  • the titanium oxide slurry 29 is supported on the surface of the dough-like base material 10 by the capillarity.
  • a photocatalytic filter 30 having the photocatalytic layer 20 supported on the surface of the dough-like substrate 10 is formed. In this way, the photocatalytic filter 30 formed in a dough shape can be manufactured.
  • the fibrous material 19 may be made of the same metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc. as exemplified in the second embodiment, instead of plastic. It can be composed of the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite and the like as exemplified in the examples.
  • the white pigment 15 constituting the white pigment layer 14 is replaced with titanium oxide (titanium white) by the same lead white, zinc white and gypsum as those exemplified in the first example (second example).
  • titanium oxide titanium oxide
  • zinc white and gypsum as those exemplified in the first example (second example).
  • Calcium carbonate, silica and the like can be used.
  • plating, thermal spraying, sintering, or the like can be used instead of painting and pasting. According to the fifth embodiment, the same effects as those of the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment can be obtained.
  • the dough-like photocatalytic filter 30 of the fifth embodiment has titanium oxide supported on the dough-like base material 10 by capillary action, the concave portion 11 is artificially formed by sandblasting as in the second embodiment.
  • the photocatalyst filter 30 having the photocatalyst layer 20 fixed on the cloth-like surface can be obtained reliably and easily. It is also possible to configure the cloth-like photocatalytic filter 30 using chemical fibers or the like.
  • FIG. 14A is a perspective view
  • FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the diagonal line AA.
  • the air cleaning device 400 is rotatably supported inside the frame body 410 functioning as a fan shroud, and inside the frame body 410, and air is passed in a direction from one surface 410A of the frame body 410 to the other back surface 410B.
  • a blower fan 420 in which a plurality of wings 421, 421,... Are formed so as to form a flow, and an ultraviolet light source that is provided on the frame 410 and irradiates ultraviolet rays toward the wings 421 of the blower fan 420.
  • an ultraviolet lamp 430 is provided on the frame 410 and irradiates ultraviolet rays toward the wings 421 of the blower fan 420.
  • the frame 410 is formed in a square shape when viewed from the front surface 410A or the back surface 410B, and ultraviolet lamps (UV LEDs) 413 are disposed at the four corners, respectively. Holes 412 for irradiating ultraviolet rays emitted from an ultraviolet lamp (UV LED) 413 toward the wings 421 of the blower fan 420 are provided at locations corresponding to the four corners of the inner peripheral surface 411 of the frame 410. It is open.
  • a frame member 414 for rotatably supporting the blower fan 420 is spanned inside the frame body 410.
  • the blower fan 420 includes, for example, seven wings 421, 421,... And a central base 422 that supports the roots of the seven wings 421, 421,.
  • the central base 422 is formed in a cylindrical shape.
  • the central base 422 functions as a housing for the electric motor 440.
  • a rotor 441 of the electric motor 440 and a stator 442 for rotating the wings 421 around the rotation center 422C of the central base 422 are provided. Contained.
  • the rotor 441 of the electric motor 440 is rotatably supported by the frame member 414, and the stator 442 of the electric motor 440 is supported by the frame member 414.
  • the photocatalyst layer 20 is formed on the surface of the blower fan 420 and also functions as an ultraviolet filter.
  • FIG. 15 is a view showing a cross-sectional structure near the surface of the blower fan 420.
  • a plastic material in which titanium white as the white pigment 15 is added in the range of 0.1 to 50% by weight is molded to form a blower fan 420 shape. Get 10.
  • the concave portion 11 is formed by sandblasting or the like on the surface of the base material 10 in the shape of the blower fan 420 to which titanium white as the white pigment 15 is added, and the concave portion 11 is included.
  • a photocatalytic layer 20 of titanium oxide is formed on the surface.
  • the photocatalytic filter 30 formed in the shape of the blower fan 420 can be manufactured.
  • the material of the base material 10 of the cold air fan 420 may be composed of the same metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc., as exemplified in the second embodiment, instead of plastic.
  • it can be composed of the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite, etc. as exemplified and enumerated in the first embodiment.
  • the white pigment 15 is replaced with titanium oxide (titanium white) by the same lead white, zinc white, gypsum, calcium carbonate, silica, and the like as exemplified in the first example (second example). Can be used.
  • the photocatalytic filter 30 formed in the shape of the blower fan 420 can be manufactured by the same manufacturing method as in the third embodiment.
  • FIG. 16 is a view showing a cross-sectional structure near the surface of the blower fan 420.
  • a plastic material is molded into the shape of the blower fan 420 to obtain the base material 10 formed into the shape of the blower fan 420.
  • the white pigment layer 14 with 100% titanium white as the white pigment 15 is applied to the surface of the base material 10 formed in the shape of the blower fan 420 by pasting or painting. Are formed in a thickness range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the photocatalyst layer 20 is formed on the surface of the white pigment layer 14.
  • the photocatalytic filter 30 formed in the shape of the blower fan 420 can be manufactured.
  • the material of the base material 10 of the blower fan 420 may be composed of the same metal, glass, wood, cloth, paper (pulp), etc., as exemplified in the second embodiment, instead of plastic.
  • it can be composed of the same alumina ceramic, gypsum, cement, zeolite, etc. as exemplified and enumerated in the first embodiment.
  • the white pigment 15 constituting the white pigment layer 14 is replaced with titanium oxide (titanium white) by the same lead white, zinc white and gypsum as those exemplified in the first example (second example).
  • titanium oxide titanium oxide
  • zinc white zinc white
  • gypsum gypsum
  • Calcium carbonate, silica and the like can be used.
  • FIG. 17 is a sectional view taken along the line BB of the air cleaning device 400.
  • the titanium oxide layer 20 as the photocatalyst layer on the surface of the rotating blades 421 is irradiated with ultraviolet rays.
  • the harmful substances in the air are captured and decomposed and removed by the photocatalyst layer 20 on the surface of the rotating wing 421 as the harmful substances in the air are oxidized and decomposed.
  • the white pigment is added to the entire base material 10 of the blower fan 420 or the white pigment layer 14 is formed on the entire surface of the base material 10 of the blower fan 420 has been described as an example.
  • the white pigment layer 14 is formed on the surface of the base material 10 corresponding to at least the blades 421 of the blower fan 420, or at least the base material 10 corresponding to the blades 421 of the blower fan 420 is added. It only has to be done.
  • the same effects as those of the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment can be obtained.
  • titanium white as a white pigment is added to at least the base material 10 that becomes the wing 421 of the air blowing fan 420, or Since the white pigment layer 14 is formed on the surface of the base material 10 which becomes at least the wings 421, the function of the photocatalytic filter 30 used in the air purifier and the function of the blower fan 420 can be combined. Thereby, the space of an air purifier can be made small and the number of parts can be reduced.
  • the photocatalyst filter 30 having various shapes is accommodated in the air cleaner or the photocatalyst filter 30 having various shapes is provided in the duct or pipe has been described.
  • the photocatalytic filter 30 is formed and installed in any location, such as an air intake of a building such as a factory or a building, a ventilation fan, an exhaust duct of an indoor or automobile air conditioner, in a shape and size according to the location. can do. (Seventh embodiment)
  • the white pigment 15 is added to the base material 10, or the white pigment layer 14 made of the white raw material 15 is formed on the surface of the base material 10.
  • both the white pigment 15 and the anatase-type titanium oxide 16 are added to the substrate 10, or as illustrated in FIG.
  • a mixed layer 14 ′ composed of a mixture of the white raw material 15 and the anatase-type titanium oxide 16 on the surface of the base material 10 instead of the white pigment layer 14.
  • the white pigment 15 is preferably a white pigment having a photocatalytic effect, such as titanium white or rutile titanium oxide.
  • the mixture of the white pigment 15 and the anatase type titanium oxide 16 is added in the range of 0.1 to 50% by weight.
  • the catalyst odor is further eliminated and the photocatalytic effect is further improved.
  • the white pigment 15 is added to the base material 10 and the photocatalyst layer 20 is formed to form the photocatalytic filter 30, or the white raw material 15 is formed on the surface of the base material 10.
  • the white pigment layer 14 is formed, and the photocatalyst layer 20 is further formed to constitute the photocatalyst filter 30.
  • the formation of the photocatalyst layer 20 may be omitted and the photocatalyst filter 30 may be configured.
  • both the white pigment 15 and the anatase-type titanium oxide 16 are added to the substrate 10, or as illustrated in FIG. 35, It is also possible to configure the photocatalytic filter 30 by forming a mixed layer 14 ′ composed of a mixture of the white raw material 15 and the anatase type titanium oxide 16 on the surface of the base material 10 instead of the white pigment layer 14. It is.
  • the white pigment 15 is preferably a white pigment having a photocatalytic effect, such as titanium white or rutile titanium oxide.
  • the mixture of the white pigment 15 and the anatase type titanium oxide 16 is added in the range of 0.1 to 50% by weight.
  • the white pigment 15 is added to the base material 10 and the photocatalyst layer 20 is formed to form the photocatalytic filter 30, or the white raw material 15 is formed on the surface of the base material 10.
  • the white pigment layer 14 is formed, and the photocatalyst layer 20 is further formed to constitute the photocatalyst filter 30.
  • the formation of the photocatalyst layer 20 may be omitted in the first to sixth embodiments.
  • the white pigment 15 having a photocatalytic effect is added to the base material 10 as illustrated in FIG. 36, or the surface of the base material 10 is illustrated as illustrated in FIG.
  • the photocatalytic filter 30 can be configured by forming the white pigment layer 14 composed of the white pigment 15 having a photocatalytic effect.
  • the white pigment 15 having a photocatalytic effect is preferably, for example, titanium white or rutile type titanium oxide.
  • the white pigment 15 is added in the range of 0.1 to 50% by weight.
  • the white pigment 15 is added to the base material 10 and the photocatalytic layer 20 is formed as a titanium oxide layer of anatase-type titanium oxide to form the photocatalytic filter 30, or A white pigment layer 14 made of a white raw material 15 is formed on the surface of the base material 10, and a photocatalyst layer 20 as a titanium oxide layer of anatase type titanium oxide is further formed to constitute a photocatalytic filter 30.
  • the white raw material 15 and the anatase-type titanium oxide are used instead of the photocatalytic layer 20 as the titanium oxide layer of the anatase-type titanium oxide.
  • the photocatalytic filter 30 may be configured using a photocatalyst layer 20 ′ composed of a mixture with the photocatalyst 16.
  • a photocatalytic layer 20 ′ as a titanium oxide layer composed of a mixture of the white raw material 15 and anatase type titanium oxide 16 is formed on the surface of the base material 10 to which the white pigment 15 is added.
  • the white pigment layer 14 is formed on the surface of the base material 10, and the surface is further oxidized with a mixture of the white raw material 15 and the anatase-type titanium oxide 16. It is also possible to configure the photocatalytic filter 30 by forming the photocatalytic layer 20 ′ as a titanium layer.
  • the white pigment 15 is preferably a white pigment having a photocatalytic effect, such as titanium white or rutile titanium oxide.
  • FIG. 40 is a diagram conceptually showing a state in which a photocatalytic layer 20 ′ is formed on the surface of the photocatalytic filter 30 by mixing anatase type titanium oxide 16 and rutile type titanium oxide 15 (white pigment, titanium white). .
  • the particle size of the anatase-type titanium oxide 16 is about 7 nm, the particle size of the rutile-type titanium oxide 15 is 200 to 300 nm, and the difference in particle size is large. Many anatase-type titanium oxides 16 are attached.
  • the presence of the rutile type titanium oxide 15 as the white pigment increases the ultraviolet reflectivity, so that a synergistic photocatalytic effect with the anatase type titanium oxide 16 can be obtained. It was confirmed that the specific surface area of the photocatalytic active layer by titanium oxide 16 was substantially increased, and the oxidative decomposition ability by the photocatalyst was remarkably improved.

Abstract

広範な材料を光触媒フィルタの基材として使用することができるようにするとともに、光触媒効果を向上させる。基材には、白色顔料が添加され、表面に凹部が形成される。基材の表面凹部内を含む当該基材表面に光触媒層が形成される。光触媒フィルタには、空気を通過させる孔が形成されている。

Description

光触媒フィルタ
本発明は、光触媒を利用してウイルスなどの有害物を捕獲、分解除去する光触媒フィルタに関するものである。
従来より、光触媒を利用してウイルスなどの有害物を捕獲、分解除去する光触媒フィルタが開発され、製品化されている。
  現在市販されている光触媒フィルタは、アルミナセラミック多孔質体を基材として、その基材表面に酸化チタン(二酸化チタン:TiO2)からなる紫外線応答型の光触媒層を形成したものが主流を占めている。なお、酸化チタンには、光触媒性能の高いアナターゼ型が主として使用される。酸化チタンは、光触媒活性層の比表面積を拡大させて分解除去能力を高めるために、粒径が小さい微粒子、とりわけ粒径数ナノオーダーのナノ粒子が用いられる。
  光触媒フィルタは、空気清浄用、水(汚染排水)清浄用と様々な用途に用いられる。また空気清浄用としても、空気清浄機内に収容されるもの、室内への空気導入路あるいは室外への空気排気路に取り付けられるものなどがあり、様々な場所に設けることができる。
 光触媒フィルタを、たとえば空気清浄機内に収容する場合には、空気清浄機の筐体内に、光触媒フィルタに加えて、紫外線ランプが収容される。紫外線ランプは、光触媒に紫外線を照射し光触媒を励起し空気中の有害物を酸化分解させるために用いられる。また同筐体内に、外気を取り込み光触媒フィルタに空気を通過させて外部に排出させるために吸入ファンが収納される。
 これにより空気清浄機に外気が取り込まれて光触媒フィルタを外気が通過し、その際に有害物が光触媒フィルタで捕獲、分解除去され、清浄な空気となって外部に排出される。
 本出願人は、下記特許文献1に掲げるように、光触媒を利用して空気中の汚染物質を分解除去する空気清浄機に関する考案であって、家庭用にコンパクト化し、かつメンテナンス性を高めた機構、構造に関する考案を、既に出願し、実用新案登録している。
 光触媒の基材に、セラミックを用いているのは、表面に凹部が形成されており、それにより、吸水性があり、光触媒フィルタの製造の際に酸化チタンのスラリーを表面で吸水して保持できる利点があること、また紫外線を照射しても酸化しにくいこと、などの理由からである。また、アルミナセラミックを用いているのは、光の反射性がよく紫外線が光触媒に効率よく照射され酸化分解能力が高まるなどの理由からである。
 また光触媒の基材を多孔質体としているのは、有害物除去対象となる空気を通過させるため、また光透過性を高めて光触媒に紫外光を効率よく照射して酸化分解能力を高めるためなどの理由による。
  しかし、アルミナセラミックを基材とする光触媒フィルタは、脆性破壊し易く、僅かな衝撃で割れてしまう。たとえば空気清浄機から光触媒フィルタを出し入れする際に、高い位置から落下させると、割れることがある。
 また強度的に弱いために、薄いものを製造しにくい。また脆性破壊性故に機械加工しにくく、割れにくくするために形状や大きさに制限がある。このため、任意の形状および大きさに仕上げたり、均等な通気用の孔を狭い間隔で形成することが難しい。また、プラスチックなどと比較して重量的に重い。
 そこで、本出願人は、下記特許文献2に掲げるように、少なくともアルミナセラミックを基材とする光触媒フィルタよりも脆性破壊しにくい光触媒フィルタ、望ましくは、更に強度的に強く、任意の形状、大きさに容易に形成でき、軽く、薄い光触媒フィルタを市場に提供することを目的として、プラスチック、金属、ガラスなど、既存のセラミックよりも脆性破壊し難い材料を基材とする光触媒フィルタに関して、特許出願し、特許を受けている。
実用新案登録第3150894号公報(実願2009-1595号) 特許第5395253号公報
 上記特許文献2によって、光触媒フィルタの基材を、プラスチック、金属、ガラスなどの広範な材料の中から選択できるようになった。
 そこで、本発明は、広範な材料を光触媒フィルタの基材とするに際して、さらに光触媒効果を向上させることを解決課題とするものである。
 第1発明は、白色顔料が添加され、表面に凹部が形成された基材と、
前記基材の表面凹部内を含む当該基材表面に形成された光触媒層と
を含んで構成され、
空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする。
 第2発明は、
基材と、
前記基材の表面に形成され、白色顔料で構成された白色顔料層と、
前記白色顔料層の表面に形成された光触媒層と
を含んで構成され、
空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする。
 第3発明は、
白色顔料が添加された繊維状の材料あるいは白色顔料層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材と、
前記布地状若しくは生地状の表面に、毛細管現象により担持された光触媒層と
を含んで構成されていることを特徴とする。
 第4発明は、第1発明または第2発明において、
前記基材は、繊維状であることを特徴とする。
 第5発明は、第1発明から第3発明において、
前記基材は、プラスチックまたは金属またはセラミックまたはガラスまたは石膏またはセメントまたはゼオライトまたはペーパーまたは布または木材を主材料として構成されていることを特徴とする。
 第6発明は、第1発明から第3発明において、
前記白色顔料は、チタニウムホワイトであることを特徴とする。
 第7発明は、第1発明から第3発明において、
前記白色顔料は、ルチル型の酸化チタンであり、前記光触媒層は、アナターゼ型の酸化チタンの層であることを特徴とする。
 第8発明は、第1発明から第3発明において、
前記白色顔料は、酸化チタンまたは鉛白または亜鉛華または石膏または炭酸カルシウムまたはシリカの単体、あるいはこれらの群から選択された2以上の白色顔料の混合物であることを特徴とする。
 第9発明は、第1発明において、
前記光触媒層が形成される表面の平均粗さは、平均値で0.01~500μmの範囲であり、望ましくは、0.1~10μmの範囲であることを特徴とする。
 第10発明は、第1発明から第3発明において、
 前記光触媒層の厚さは、0.01~100μmの範囲であり、望ましくは、0.1~10μmの範囲であることを特徴とする。
 第11発明は、第1発明において、
前記光触媒層が形成される表面の隣り合う凹部と凸部の間隔は、平均値で0.01~200μmの範囲であり、望ましくは、0.1~10μmの範囲であることを特徴とする。
 第12発明は、第1発明において、
前記光触媒層が形成される表面に、サンドブラストを施すことにより凹部が形成されていることを特徴とする。
 第13発明は、第1発明において、
前記光触媒層が形成される表面に、エッチングを施すことにより凹部が形成されていることを特徴とする。
 第14発明は、第1発明において、
前記光触媒層が形成される表面に複数の凹部が形成され、前記光触媒層が形成される表面に前記凹部よりも細かい複数の微細凹凸が形成されていること
を特徴とする。
 第15発明は、第1発明または第2発明において、
光触媒フィルタは、プラスチックを材料とする基材を含んで構成され、平板状に形成され、ルーバ構造であることを特徴とする。
 第16発明は、第1発明または第2発明において、
光触媒フィルタは、プラスチックを材料とする基材を含んで構成され、紫外線ランプが当該光触媒フィルタの内周面に対して所定の大きさの隙間を以って挿通し得る中空状に形成され、ルーバ構造であることを特徴とする。
 第17発明は、第14発明において、
前記複数の凹部を横断する溝であって、光触媒層による有害物の酸化分解生成物が導かれる溝が形成されていることを特徴とする。
 第18発明は、第1発明または第3発明において、
 前記基材に添加される白色顔料の重量パーセントは、0.1~50%の範囲であることを特徴とする。
 第19発明は、第1発明また第2発明において、
 空気清浄装置に用いられる光触媒フィルタであって、
 前記基材が、前記空気清浄装置において空気の流れを形成するための送風用ファンの形状に形成されていることを特徴とする。
 第20発明は、
 枠体と、
 前記枠体の内側で、回転自在に支持され、前記枠体の一方の表面から、他方の裏面に向かう方向に、空気の流れを形成するように羽が形成された送風用ファンと、
 前記枠体に設けられ、前記送風用ファンの羽に向けて紫外線を照射する紫外線光源とを備え、
 前記送風用ファンのうち、少なくとも羽となる基材に、白色顔料が添加され、前記基材の表面に凹部が形成され、
前記少なくとも羽となる基材の表面凹部内を含む当該基材表面に光触媒層が形成されていることを特徴とする。
 第21発明は、
 枠体と、
 前記枠体の内側で、回転自在に支持され、前記枠体の一方の表面から、他方の裏面に向かう方向に、空気の流れを形成するように羽が形成された送風用ファンと、
 前記枠体に設けられ、前記送風用ファンの羽に向けて紫外線を照射する紫外線光源とを備え、
 前記送風用ファンのうち、少なくとも羽となる基材の表面に、白色顔料で構成された白色顔料層が形成され、
前記白色顔料層の表面に光触媒層が形成されていることを特徴とする。
 第22発明は、
 光触媒効果を有する白色顔料が添加された基材であって、空気を通過させる孔が形成された基材で構成されていることを特徴とする。
 第23発明は、
基材と、
前記基材の表面に形成された光触媒効果を有する白色顔料層と
を含んで構成され、
空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする。
 第24発明は、
 光触媒効果を有する白色顔料が添加された繊維状の材料あるいは光触媒効果を有する白色顔料層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材で構成されていることを特徴とする。
 第25発明は、
 光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとが添加された基材であって、空気を通過させる孔が形成された基材で構成されていることを特徴とする。
 第26発明は、
 基材と、
前記基材の表面に形成され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された混合層と
を含んで構成され、
空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする。
 第27発明は、
 光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとが添加された繊維状の材料あるいは光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された混合層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材で構成されていることを特徴とする。
 第28発明は、第25発明において、
 前記基材の表面凹部内を含む当該基材表面に、アナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒層が形成されていることを特徴とする。
 第29発明は、第26発明において、
 前記混合層の表面に、アナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒層が形成されていることを特徴とする。
 第30発明は、第27発明において、
 前記布地状若しくは生地状の表面に、アナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒層が担持されていることを特徴とする。
 第31発明は、第22発明から第30発明において、
 前記光触媒効果を有する白色顔料は、チタニウムホワイトであることを特徴とする。
 第32発明は、第22発明から第30発明において、
 前記光触媒効果を有する白色顔料は、ルチル型の酸化チタンであることを特徴とする。
 第33発明は、
白色顔料が添加され、表面に凹部が形成された基材と、
前記基材の表面凹部内を含む当該基材表面に形成され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された光触媒層と
を含んで構成され、
空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする。
 第34発明は、
基材と、
前記基材の表面に形成された白色顔料層と、
前記白色顔料層の表面に形成され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された光触媒層と
を含んで構成され、
空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする。
 第35発明は、
白色顔料が添加された繊維状の材料あるいは白色顔料層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材と、
前記布地状若しくは生地状の表面に担持され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された光触媒層と
を含んで構成されていることを特徴とする。
 第36発明は、第33発明または第34発明において、
前記基材は、繊維状であることを特徴とする。
 第37発明は、第33発明から第35発明において、
 前記光触媒効果を有する白色顔料は、チタニウムホワイトであることを特徴とする。
 第38発明は、第33発明から第35発明において、
 前記光触媒効果を有する白色顔料は、ルチル型の酸化チタンであることを特徴とする。
 本明細書において「凹部」とは、スラリー等液状のものを吸い込む、「吸水性」を有する大きさ、形状に形成された部位の意味で用い、表面に形成された凹凸の微細構造の凹部をいうものとする。
 本明細書において、白色顔料とは、酸化チタンまたは鉛白または亜鉛華または石膏または炭酸カルシウムまたはシリカの単体、あるいはこれらの群から選択された2以上の白色顔料の混合物のことである。白色顔料の中では、酸化チタンが特に望ましい。
 本明細書において、チタニウムホワイトとは、白色の塗料、釉薬、化合繊用途などの顔料として使われる酸化チタンのことである。主として、塗料の顔料には触媒としての活性の低く熱安定性等に優れるルチル型の酸化チタンが用いられる。
 光触媒フィルタの光触媒層には、アナターゼ型の酸化チタンが使用されている。これは酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があるが、アナターゼ型の方がバンドギャップが大きく一般的に光触媒としての活性が高いからである。
 一方で、ルチル型の白色顔料としてのチタニウムホワイトは、塗料の顔料として使用されることはあっても、光触媒の用途として今まで使用されることはなかった。
 しかしながら、本発明者らは、白色顔料としてのチタニウムホワイトに関してつぎのような知見を得て、本発明を完成するに至った。
 すなわち、光触媒フィルタの基材となるプラスチックを白色に着色することを目的として、材料ペレットに、白色顔料としてのチタニウムホワイトを混ぜ合わせて押出機で練り混ぜて押出しを行い、白色のペレットを生成し、この白色のペレットを溶融して金型に流し込み、平板状の基材の形状に成型した。
 そして、この白色の基材の表面にサンドブラストを施し微細構造の凹凸を形成して、その凹部内に、上記特許文献2に示される発明にしたがい、アナターゼ型の酸化チタンのスラリーが吸い込まれるように、基材表面に向けて供給した。
 以後、上記スラリーを自然乾燥させて、基材に白色顔料としてのチタニウムホワイトが添加され基材表面に光触媒層が形成された光触媒フィルタを得た。
 このようにして製作された光触媒フィルタは、白色の美的外観を持つ以外に、つぎのような予測しない効果が得られることが実験により明らかになった。
1)紫外線反射率は白が最大で黒が最小のため、白色顔料としてのチタニウムホワイトの添加により基材が白化することにより、基材からの紫外線反射率が、基材を白化する前の状態(たとえばプラスチックの場合は飴色である)よりも高まり、紫外線が光触媒層に効率よく照射されて、有害物の酸化分解能力が向上し、光触媒効果が向上した。なお、基材表面に形成されているアナターゼ型の酸化チタン(光触媒層)は薄い層で透明であり、基材の色を隠蔽せず光が透過するため、白化した基材の色がそのまま光触媒フィルタ自体の色(白色)となる。
2)基材に添加されているルチル型の酸化チタン(チタニウムホワイト)と基材表面に形成されているアナターゼ型の酸化チタン(光触媒層)との相乗効果により、有害物の酸化分解能力が相乗的に向上して、光触媒効果が相乗的に向上した。すなわち、基材のルチル型の酸化チタン(チタニウムホワイト)単独による光触媒効果と、基材表面のアナターゼ型の酸化チタン(光触媒層)単独による光触媒効果との総和を超えた相乗的な光触媒効果が得られた。
3)基材に白色顔料としてのチタニウムホワイトを添加しなかった場合と比較して、触媒臭が飛躍的に解消された。これは有害物の酸化分解が完全に行われていることを意味する。
 また、上記1)、3)の効果は、チタニウムホワイト(酸化チタン)以外の白色顔料、つまり鉛白または亜鉛華または石膏または炭酸カルシウムまたはシリカを基材に添加した場合にも確認された(第1発明)。
 また、基材に白色顔料を添加する代わりに、基材の表面に白色顔料層を形成するものであっても同様の効果が得られる(第2発明)。
 繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材とすることで、サンドブラストなどにより表面に凹凸微細構造を形成せずとも、毛細管現象を利用して、布地状若しくは生地状の表面に、光触媒層を直接担持することができる(第3発明)。
 さらに、送風用ファンのうち、少なくとも羽となる部分の基材に、白色顔料としてのチタニウムホワイトが添加されているため、空気清浄装置に用いられる光触媒フィルタの機能と送風用ファンの機能とを兼用することができる。これにより空気清浄装置の場積を小さくできたり、部品点数の軽減を図ることができる。また、回転する送風用ファンの羽に、紫外線が照射されることにより、回転する羽の周辺で、有害物の酸化分解が効率よく行われ、光触媒効果が飛躍的に向上する(第19発明、第20発明、第21発明)。
図1(a)、(b)は、参考実施例の光触媒フィルタの表層断面の写真(図1(a))と、従来技術の製造方法にて製造された光触媒フィルタの表層断面の写真(図1(b))とを対比して示す図である。 図2は、参考実施例の製造方法によって製造される光触媒フィルタの表層の断面を示す図である。 図3は、参考実施例の製造方法を実施するための製造装置の一例を示した図である。 図4(a)、(b)は、参考実施例の光触媒フィルタの表層断面の写真(図4(a))と、従来技術の製造方法にて製造された光触媒フィルタの表層断面の写真(図4(b))とを対比して示す図である。 図5(a)は、参考 実施例の製造方法によって製造された光触媒フィルタの表層の断面構造を概念的に示す図である。 図6は、第1実施例の光触媒フィルタの断面構造を概念的に示す図で、図5(a)に示す参考実施例の断面構造に対応する図である。 図7は、第2実施例の光触媒フィルタの断面構造を概念的に示す図で、図5(a)に示す参考実施例の断面構造あるいは図6に示す第1実施例の断面構造に対応する図である。 図8は、第2実施例の光触媒フィルタの構成例を示す図で、図8(a)、(b)はそれぞれ光触媒フィルタの側面図および正面図である。 図9は、第3実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図10(a)、(b)、(c)は、第4実施例の光触媒フィルタの製造手順を示す図である。 図11(a)、(b)、(c)は、第3実施例と同様の製造方法にて、生地状の光触媒フィルタを製造する手順を示す図である。 図12(a)、(b)、(c)は、第5実施例の生地状の光触媒フィルタの製造手順を示す図である。 図13(a)、(b)、(c)、(d)は、第3実施例と同様の製造方法にて、生地状の光触媒フィルタを製造する手順を示す図である。 図14は、第6実施例の空気清浄装置の構成を示す図で、図14(a)は斜視図で、図14(b)は対角線A-A断面図である。 図15は、送風用ファンの表面付近の断面構造を示した図である。 図16は、送風用ファンの表面付近の断面構造を示した図である。 図17は、第6実施例の空気清浄装置の中心B-B断面図を示す図である。 図18は、光触媒フィルタを中空状に形成する各構成例を示した図で、図18(a)、(b)、(c)は、光触媒フィルタを円筒形状に形成した構成例を例示した図である。 図19は、図18(a)に示される光触媒フィルタを用いて構成した空気清浄機の構成例を例示する図で、図19(a)は、空気清浄機の構成を斜視図にて示したものであり、図19(b)は、空気清浄機の断面を示すとともに空気の流れを説明する図である。 図20(a)、(b)はそれぞれ、図18(b)、図19(b)に相当する他の構成例を示す図である。 図21(a)、(b)はそれぞれ、図18(b)、図19(b)に相当する他の構成例を示す図である。 図22は、収納ケースを室内用エアコンあるいは自動車用エアコンのダクト内に配置する使用例を例示する図である。 図23は、図19~図21に示す空気清浄機のレイアウトとは異なるレイアウトの構成例を示す図で、図23(a)は空気清浄機の縦断面図を示し、図23(b)は、図23(a)のA-A断面を示し、図23(c)は、図23(a)のB-B断面を示した図である。 図24は、筐体を配管内に配置する使用例を例示する図である。 図25は、光触媒フィルタを示す図であり、図25(a)は、光触媒フィルタの正面図、図25(b)は、図27(a)のA-A断面図である。 図26(a)は、光触媒フィルタの表層部を示す図で、図26(b)は、図26(a)の凹部11を拡大して示す図である。 図27は、図13(b)に示すのと同様の収納ケース内に配置、収納される光触媒フィルタを示した断面図である。 図28は、ルーバ構造の光触媒フィルタを円筒形状に形成した場合を例示する図で、図28(a)は斜視図で、図28(b)は断面図である。 図29は、基材を例示した図であり、ルーバ構造の光触媒フィルタを構成する基材を示した図であり、図29(a)は、基材のうち羽板の部分を上面からみた図で、図29(b)は、羽板の断面図で、図29(c)は、羽板の表面を一部拡大して示す斜視図である。 図30は、光触媒フィルタの作用を概念的に示す断面図である。 図31(a)、(b)は、溝の形成態様を例示する図である。 図32は、第7実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図33は、第7実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図34は、第8実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図35は、第8実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図36は、第9実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図37は、第9実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図38は、第10実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図39は、第10実施例の光触媒フィルタの表層断面構造を示す図である。 図40は、アナターゼ型酸化チタンとルチル型酸化チタンを混合して光触媒層を形成した場合の状態を概念的に示す図である。
  以下、図面を参照して、本発明に係る光触媒フィルタの実施の形態について説明する。
 なお、本明細書では、光触媒として酸化チタンを例示しているが、将来の技術改善により実用化できるのであれば、酸化亜鉛、ガリウムリン、ガリウム砒素などの任意の光触媒に本発明を適用することができる。
(参考実施例)
  まず、アルミナセラミック層上に酸化チタンが強固に密着した光触媒フィルタの製造方法について説明する。
  図3は、本実施例の製造方法を実施するための製造装置の一例を示している。
  同図3に示すように、実施例の製造装置は、真空容器80と、真空容器80に、吸入口81aが連通し、真空容器80内の空気を吸引して真空容器80内を大気圧よりも低圧の真空状態にするポンプ(真空ポンプ)81と、真空容器80を載置し真空容器80を振動させる振動板82と、振動板82を振動させる加振器83と、真空容器80の上方に設けられ酸化チタンのスラリー29が貯留されたタンク84と、真空容器80の下方に向けて真空容器80内に酸化チタンのスラリー29を滴下し供給するノズル85と、タンク84とノズル85とを連通する供給路86と、供給路86上に設けられ供給路86を開閉するバルブ87とを含んで構成されている。なお、ノズル85および供給路86は、真空ポンプ80の密閉性を保ちポンプ81による吸引を阻害しない程度の小口径および小開口面積に定められる。
 酸化チタンのスラリー29は、溶媒と酸化チタン微粉末のみからなり、これら以外のバインダーを含む添加物が添加されていない100%酸化チタンからなる溶液である。酸化チタン微粉末は、粒径1~100nm程度のナノ粒子で構成され、好ましくは、1桁ナノオーダーの粒径(10nm以下)のものを用いる。酸化チタン粒子を所定量だけ所定量の水に分散させてスラリー状とする。なお、市販のアナターゼ型TiO2水溶液を使用することができる。
 まず、真空容器80内に、アルミナセラミック(α-Al2O3)の多孔質体(アルミナセラミックフォーム)10を基材として入れる。アルミナセラミック多孔質体10は、たとえば平板状に形成されている。アルミナセラミック多孔質体(アルミナセラミックフォーム)10は、従来と同様に、ウレタンフォーム多孔質体を原材料として製造されたものである。
 つぎにポンプ81および加振器83を作動させて、アルミナセラミック多孔質体10を微振動させるとともに、真空容器80内を真空状態にする。
 つぎに、バルブ87を開き、タンク84内の酸化チタンのスラリー29を供給路86、ノズル85を介して、真空容器80内のアルミナセラミック多孔質体10の表面に供給する。必要な量を供給し終えたら、バルブ87を閉じる。
 つぎに、アルミナセラミック多孔質体10の表面に酸化チタンのスラリー29が、浸漬されている状態を所定時間(たとえば20分)保持する。所定時間経過後、ポンプ81および加振器83の作動を停止し、真空容器80から、酸化チタンのスラリー29が表面に付着しているアルミナセラミック多孔質体10を取り出す。以後、自然乾燥して、アルミナセラミック多孔質体10の表面に酸化チタン層20が形成された光触媒フィルタ30を得る。
 図2は、実施例の製造方法によって製造される光触媒フィルタ30の表層の断面を示す。
 アルミナセラミック多孔質体10の表面には、断面でみて底広がりの壺状に形成された凹部11が形成されている。凹部11は、スラリー等の液状体を吸い込む、「吸水性」を有する大きさ、形状に形成されている。凹部11は、直径が0.1μm~10μmの大きさである。
 酸化チタンのスラリー29がアルミナセラミック多孔質体10の表面に供給されると、セラミック層10の表面の凹部11内に酸化チタンのスラリー29が流れ込む。このとき凹部11内で気泡が発生する。気泡は、酸化チタンのスラリー29が凹部11内に入り込むことを阻害する。ここで、本実施例では、アルミナセラミック多孔質体10を微振動させつつ、真空状態にしている。これによりアルミナセラミック多孔質体10の表面に形成された凹部11内から、気泡が取り除かれる。そして、凹部11内から気泡を取り除きつつ、アルミナセラミック多孔質体10に対して、酸化チタンのスラリー29を供給し続ける。こうしてセラミック多孔質体10の表面に形成された凹部11内から、気泡を取り除きつつ、アルミナセラミック多孔質体10に対して、酸化チタンのスラリー29を供給し続けた結果、凹部11内に酸化チタンのスラリー29が、気泡に阻害されることなく、入り込む。なお、以下では、この製造技術のことを、「気泡を取り除く」製造技術というものとする。
 この結果、図2に示すように、セラミック層10表面凹部11の底面11aまで酸化チタンが入り込むとともに、図1(b)に示す光触媒フィルタ30´の断面構造に比べて、酸化チタン粒子同士が接点で結合し酸化チタン粒子同士の間で空隙が小さくなり酸化チタン粒子同士の間の空隙が均等となっている酸化チタン層20が得られる。このため酸化チタン粒子のセラミック層10表面へのアンカー効果が高くセラミック層10表面に強固に密着し剥離しにくい酸化チタン層20が得られる。
 たとえば酸化チタンを、粒径が5nmから20nmのナノ粒子とすると、セラミック層10の表面に形成された酸化チタン層20は、ナノ粒子が単独として、または、ナノ粒子が、10nmから100nmの径の集合体として存在しており、これら単独のナノ粒子同士の間またはナノ粒子の集合体同士の間または単独のナノ粒子とナノ粒子の集合体との間が接点で結合しており、かつそれらの間は、0.1nmから10nmの均等な空隙を有しているのが観察される。
 図1(a)、(b)は、本実施例の光触媒フィルタ30の表層断面の写真(図1(a))と、従来技術1の製造方法にて製造された光触媒フィルタ30´の表層断面の写真(図1(b))とを対比して示す。
 本実施例の光触媒フィルタ30では、酸化チタンの粒子が凹部11の底面11a至るまで凹部11内に緻密に入り込んでおり高いアンカー効果を得ているのに対して、従来技術1の光触媒フィルタ30´にあっては、酸化チタンの粒子が、凹部11に殆ど入り込んでおらず凹部11が空洞になっておりアンカー効果に極めて乏しいことが明らかにみてとれる。
 図4(a)、(b)は、本実施例の光触媒フィルタ30の表層断面の写真(図4(a))と、従来技術2の製造方法にて製造された光触媒フィルタ30´´の表層断面の写真(図4(b))とを対比して示す。
  従来技術2の光触媒フィルタ30´´の場合には、酸化チタン層20´´が無機バインダーと酸化チタン粒子の焼結体で構成されているため、焼き固められた無機バインダー中に酸化チタン粒子が埋没されてしまい、無機バインダーから露出し光触媒として機能するチタン粒子は、極く僅かとなる。この結果、酸化チタンによる光触媒活性層の比表面積が実質的に小さくなり光触媒による酸化分解能力が格段に低下する。たとえば比表面積は、6.65m2/gという低数値を示す。
  これに対して本実施例の光触媒フィルタ30では、セラミック層10の表面に形成された酸化チタン層20は、酸化チタンの粒子以外のバインダーを含む添加物を有しない100%酸化チタンの粒子のみからなる層である。酸化チタン層20が無機バインダーなどの添加物を含んでおらず焼き固めることなく常温で自然乾燥により形成されているため、個々の酸化チタン粒子の表面が露出している面積が非常に大きい。しかも、前述のように、酸化チタン粒子同士が均等かつ微小な空隙を以って点接合にて配列されている。この結果、酸化チタンによる光触媒活性層の比表面積が実質的に非常に大きいものとなる。たとえば比表面積は、18.58m2/gであり、従来技術2の比表面積(6.65m2/g)に較べて格段に大きくなる。
  また、本実施例の光触媒フィルタ30による有害物の酸化分解能力を検証する実験を行った。対比のために、「気泡を取り除く」製造技術を用いないで製造した従来技術1の光触媒フィルタ30´(図1(b)、(c))の実験結果を比較例として示す。
  図5(a)は、実施例の製造方法によって製造された光触媒フィルタ30の表層の断面構造を概念的に示す。光触媒フィルタ30は、厚さが10mmで縦幅、横幅ともに150mm(150mm角;150mm×150mm)の平板状のアルミナセラミックフォームで構成された基材10と、基材10の表面に形成された膜厚1μmの酸化チタン層20とからなる。この光触媒フィルタ30を試料として実験を行った。
  上記試料を8枚、特許文献1に示される空気清浄機に入れて実験を行った。対比のために従来技術1の製造方法で製造方法にて図5(a)と同じ大きさ、形状に形成した光触媒フィルタ30´を用意し同様に特許文献1に示される空気清浄機に入れて実験を行った。なお、空気清浄機に収納される紫外線ランプの本数、光量は同じ条件とした。
  空気清浄機を、容積30m3の容器内に配置し、ホルムアルデヒドを容器内に導入し、風量を20m3/minに設定し、容器内のホルムアルデヒド濃度の経時変化を測定した。測定には、1312型マルチガスモニタ(INOVA社製)、RCSエアサンプラ(Biotest社製)を用いた。
  図5(b)に実験結果を示す。図中、実線が実施例の光触媒フィルタ30で、破線が比較例の光触媒フィルタ30´である。
  同図5(b)から、明らかなように、従来の光触媒フィルタ30´に較べて本実施例の光触媒フィルタ30の方が、容器内のホルムアルデヒドを迅速に低濃度化させることができるのがわかる。
 このように本実施例の光触媒フィルタ30は、従来に較べて光触媒による酸化分解能力が格段に向上するという効果が得られる。このため、たとえば空気清浄機の用途に用いた場合には、光触媒による酸化分解能力の不足を補うために紫外線ランプの本数を増やしたり紫外線ランプ自体を大きなものとすることで光量を増加する必要がなくなり、空気清浄機(筐体)のコンパクト化が図られるとともに、製造コストを低減させることができるようになる。
 なお、この実施例では、基材10を微振動させつつ、真空状態にすることによって、基材10の表面に形成された凹部11内から、気泡を取り除くようにしているが、必ずしも両者を併用するには及ばず、スラリー29の粘度等の条件によっては、真空状態にせずに、基材10を微振動させることのみで、基材10の表面に形成された凹部11内から、気泡を取り除くようにする実施も可能であり、また基材10を微振動させることはせずに、真空状態にすることのみで、基材10の表面に形成された凹部11内から、気泡を取り除くようにする実施も可能である。
 また、実施例では、基材10を微振動させつつ、真空状態にすることによって、基材10の表面に形成された凹部11内から、気泡を取り除くようにしているが、これは一例であり、基材10の表面に形成された凹部11内から、気泡を取り除くことができるのであれば、現在および将来にわたって取り得る任意の技術的手段を適用することができる。
 なお、基材10がアルミナセラミックである場合を想定して説明したが、同様の酸化物系セラミックはいうに及ばず、炭化珪素(SiC)等任意のセラミックを基材10とする場合に本実施例の製造手法を適用することができる。また、酸化チタンのスラリー29は、添加物が添加されていない100%酸化チタンからなる溶液を用いているが、純度が高く酸化分解能力を担保することができるのであれば必ずしも100%である必要はない。
 なお、光触媒フィルタ30を、空気清浄機などの用途に供するには、30mm~600mmの範囲の縦横幅を有し、厚さ2mm~30mmの範囲の板状とし、酸化チタン層20の膜厚を0.1μm~10μmの範囲とすることが望ましい。
 また、実施例では、基材10を平板状に形成し、光触媒層としての酸化チタン層20が基材10の表面に形成された光触媒フィルタ30を平板状に形成しているが、これはあくまで一形態であり、光触媒フィルタ30を中空状に形成してもよい。この場合、光触媒フィルタ30は、紫外線ランプが所定の大きさの隙間を以って挿通し得る中空状に形成されることが望ましい。
 光触媒フィルタ30を中空状に形成する形態の一例として、円筒形状に形成することができる。また、光触媒フィルタ30を中空状に形成する形態の一例として、紫外線ランプの挿通方向に対して垂直となる光触媒フィルタの断面の形状を、四角形にすることができる。
 図18は、光触媒フィルタ30を中空状に形成する各構成例を示したものである。
図18(a)、(b)、(c)は、光触媒フィルタ30を円筒形状に形成した構成例を例示する。
 図18(a)に示すように、光触媒フィルタ30は、基材10を円筒形状に製造する工程を除く他、この第1実施例と同等の製造方法を用いて製造される。光触媒フィルタ30は、中空部131と、当該中空部131を覆う肉厚部132とからなり、当該肉厚部132には一部を拡大して示すように、肉厚方向に連通する孔、つまりセラミック多孔質体として構造上有する孔133が形成されている。したがって、肉厚部132を介して空気あるいは液体が中空部131に流入することが可能な構造あるいは中空部131から空気あるいは液体が肉厚部132を介して外部に流出することが可能な構造となっている。
 図18(b)、(c)に示すように、光触媒フィルタ30は、中空部131に、紫外線ランプ140を挿通でき配置することができる内径、長さになるように製造される。光触媒フィルタ30の内径は、紫外線ランプ140が中空部131に挿通された際に肉厚部132の内周面に対して所定の大きさの隙間d、望ましくは2mm~20mmの隙間dを以って配置することができる大きさに設定される。なお、光触媒フィルタ30の内径Dは、上記隙間dと紫外線ランプ140の直径Xとを合計した値D=X+2dとして設定される。なお紫外線ランプ140は、熱陰極管、冷陰極管、LEDなどを用いることができる。
 図19は、図18(a)に示される光触媒フィルタ30を用いて構成した空気清浄機200の構成例を例示する。図19(a)は、空気清浄機200の構成を斜視図にて示したものであり、図19(b)は、空気清浄機200の断面を示すとともに空気の流れを説明する図である。
 空気清浄機200には、収納ケース201が収容される。なお収納ケース201の内部の材料には、耐紫外線のプラスチック、たとえばABSを用いることができる。
 図19(a)、(b)の図中左側を空気清浄機200の前側、図中右側を空気清浄機200の後ろ側と定義する。
 空気清浄機200の後部にあって収納ケース201よりも後方には、吸引ファン202が設けられる。なお、制御回路機構部9は、吸引ファン202を駆動するモータ、制御回路および紫外線ランプ140の点灯、消灯を駆動制御する電源、制御回路等からなる。
 空気清浄機200の前部にあって収納ケース201の前方には、外部より空気を吸気する吸気口203が形成されている。空気清浄機200の後部にあって吸引ファン202よりも後方には、空気を外部に排気する排気口204が設けられる
収納ケース201には、空気流入用の開口部205と空気流出用の開口部206が形成されている。収納ケース201は、空気流入用の開口部205が空気清浄機200の前側に位置し空気流出用の開口部206が空気清浄機200の後ろ側に位置するように、配置されている。
 収納ケース201の内部には、図18(c)に示すように中空部131に紫外線ランプ140が配置された状態で光触媒フィルタ30が収納される。紫外線ランプ140の両端はそれぞれ、収納ケース201に設けられてソケット部17、17に装着される。
 この場合、図19(b)に示すように、紫外線ランプ140の挿通方向に対して垂直となる方向に、空気流入用の開口部205と空気流出用の開口部206が配置される態様で、紫外線ランプ140の両端が支持されて光触媒フィルタ30が収納される。図19の構成例では、紫外線ランプ140および光触媒フィルタ30からなる組が複数組(たとえば3組)、収納ケース201の上下方向に沿って一列に配置される。この場合、上下方向に隣り合う光触媒フィルタ30、30、30は、それらの外周が互いに接触する程度に隙間なく配置することが望ましい。なお、図19において収納ケース201の前側にはプレフィルタ7が配置される。
 吸引ファン202が回転すると、矢印にて空気の流れを示すように、空気清浄機200の吸気口203から外気が吸込まれ、収納ケース201の空気流入用の開口部205を介して、空気が光触媒フィルタ30に達する。さらに空気は肉厚部132を通過して中空部131に入り込み、中空部131を介して反対側の肉厚部132を通過する。さらに空気は、収納ケース201の空気流出用の開口部206を介して空気清浄機200の排気口204から外部に排出される。このとき紫外線ランプ140は点灯状態にあるものとする。このため光触媒層としての酸化チタン層20に紫外線が照射され、空気が光触媒フィルタ30を通過する際に、空気中の有害物が酸化分解される等して当該有害物が光触媒フィルタ30にて捕獲、分解除去される。
 図18、図19に示す構成例では、光触媒フィルタ30を円筒形状にする場合を例示したが、中空状であれば任意の形状とすることができる。また、独立分離した1つの光触媒フィルタ30当たり、1本の紫外線ランプ140を配置する場合を例示したが、独立分離した1つの光触媒フィルタ30当たり、複数本の紫外線ランプ140を配置するように構成してもよい。
 図20(a)、(b)はそれぞれ、図18(b)、図19(b)に相当する他の構成例を示す。
 図20(a)に示すように、紫外線ランプ140の挿通方向に対して垂直となる光触媒フィルタ30の断面の形状は、四角形(たとえば正方形)に形成されている。また、図20(b)に示すように、独立分離した1つの光触媒フィルタ30当たり、1本の紫外線ランプ140が配置され、複数組の光触媒フィルタ30および紫外線ランプ140を収納することで空気清浄機200が構成される。
 図21(a)、(b)はそれぞれ、図18(b)、図19(b)に相当する他の構成例を示す。
 図21(a)に示すように、紫外線ランプ140の挿通方向に対して垂直となる光触媒フィルタ30の断面の形状は、四角形(たとえば長方形)に形成されている。また、図21(b)に示すように、独立分離した1つの光触媒フィルタ30当たり、複数本(たとえば3本)の紫外線ランプ140、140、140が配置され、1組の光触媒フィルタ30および紫外線ランプ140を収納することで空気清浄機200が構成される。
 図19~図21では、光触媒フィルタ30が空気清浄機200として室内に設置される場合を例示したが、これは一例であり、任意の用途に用いることができる。
 図22は、収納ケース201を室内用エアコンあるいは自動車用エアコンのダクト内に配置する使用例を例示する。
 同図22に示すように、ダクト210内に収納ケース201が設けられ、図示しない軸流ファンなどによって、矢印にて示すようにダクト210の長手方向に空気の流れが形成されて、エアコンのダクト内を通過する空気中の有害物が捕獲、分解除去される。
 図19~図21に示す空気清浄機200のレイアウトは、一例であり、これ以外の任意のレイアウトにすることができる。
 図23は、図19~図21に示す空気清浄機200のレイアウトとは異なるレイアウトの構成例を示す。図23(a)は空気清浄機200の縦断面図を示し、図23(b)は、図23(a)のA-A断面を示し、図23(c)は、図23(a)のB-B断面を示している。この空気清浄機200は、例えば自動車内に設置される。
 同図23に示すように、図18に示されるのと同様の中空状の光触媒フィルタ30と紫外線ランプ140が、筐体300内に設けられて、空気清浄機200が構成される。筐体300は、略円筒形状であり、光触媒フィルタ30も同様の円筒形状に形成されている。なお筐体300および筐体300の内部の材料には、耐紫外線のプラスチック、たとえばABSを用いることができる。
 光触媒フィルタ30は、筐体300内で、支持手段としての仕切り板301により支持されている。仕切り板301は、筐体300の内周面に接続されて光触媒フィルタ30および紫外線ランプ140を支持している。
 筐体300には、空気吸入口302および空気排出口303が形成されている。
 円筒形状の筐体300は、長手方向が鉛直上下方向となるように設置される。
 筐体300の上方から下方に向けて、空気排出口303、紫外線ランプ140が挿通、配置された光触媒フィルタ30、仕切り板301、空気流れ形成手段を構成する送風機310が順次配置される構造となっている。空気吸入口302は、送風機310の側方に形成されている。送風機310は、遠心型の送風機であり、空気吸込み口311から軸方向に空気を吸込み、空気送り出し口312から周方向に空気を送り出す。
 光触媒フィルタ30の長手方向の一端側に空気排出口303が設けられ、光触媒フィルタ30の長手方向の他端側に、送風機310の空気送り出し口312が設けられている。
 送風機310と光触媒フィルタ30とは、仕切り板301によって仕切られている。仕切り板301は、光触媒フィルタ30の他端を閉塞し、かつ送風機310の空気送り出し口312と光触媒フィルタ30の肉厚部132の外周面とを開口部304を介して連通させるように構成されている。
 光触媒フィルタ30は、中空部131が空気排出口303に連通するように位置決めされて、その上側の外周面(肉厚部132の外周面)が上板300Tに支持されている。上板300Tには、上側保持部材300Sが形成されており、上側保持部材300Sが光触媒フィルタ30の上側外周面(肉厚部132の外周面)に当接されることにより中空部131からの外方への空気の漏れを阻止している。
 筐体300の上板300Tの内側面には、ソケット部17が設けられているとともに、仕切り板301の上面には、ソケット部17が設けられている。紫外線ランプ140の両端は、筐体300の内部に設けられたこれら各ソケット部17、17に装着されている。  
制御回路機構部9は、筐体300内の所定箇所に配され、紫外ランプ140の点灯および消灯を制御するとともに送風機310を駆動制御する。
 送風機310は、空気吸入口302から吸入された空気を、空気吸込み口311より吸込んで空気送り出し口312から送り出し、仕切り板301の開口部304、光触媒フィルタ30の肉厚部132を介して中空部131に供給し、当該中空部131を経由して空気排出口303を介して筐体300の外部に排出させる。このため光触媒層としての酸化チタン層20に紫外線が照射され、空気が光触媒フィルタ30を通過する際に、空気中の有害物が酸化分解される等して当該有害物が光触媒フィルタ30にて捕獲、分解除去される。なお、図23に示す構成例の空気清浄機200においても図20(a)、図21(a)に示すように光触媒フィルタ30の断面を四角形に形成してもよい。
 図23では、光触媒フィルタ30が空気清浄機200として自動車内などに設置される場合を例示したが、これは一例であり、任意の用途に用いることができる。
 図24は、筐体300を配管211内に配置する使用例を例示する。ただし、別途、送風機310と同機能の送風機あるいは吸入ファンが筐体300の外部に設置される場合には、送風機310および筐体300の空気吸入口302を省略することができる。
 同図24に示すように、配管211内に筐体300が設けられ、図示しない軸流ファンなどによって、矢印に示すように配管211の長手方向に空気の流れが形成される。すなわち、配管211を流れる空気は、仕切り板301の開口部304に流入し、光触媒フィルタ30の肉厚部132を介して中空部131に供給され、当該中空部131を経由して空気排出口303から排出され、配管211の後方へ導かれる。このため光触媒層としての酸化チタン層20に紫外線が照射され、空気が光触媒フィルタ30を通過する際に、空気中の有害物が酸化分解される等して当該有害物が光触媒フィルタ30にて捕獲、分解除去される。
(第1実施例)
 第1実施例以下の各実施例では、参考実施例の重複した記載に関して説明を省略しつつ説明する。
 参考実施例では、アルミナセラミック(α-Al2O3)の多孔質体(アルミナセラミックフォーム)10を基材として用いた。
 この第1実施例では、基材10の主材料がアルミナセラミックである点には変わりなく、その主材料のアルミナセラミックに対して白色顔料が添加されたものを基材10として用いる。
 図6は、第1実施例の光触媒フィルタ30の断面構造を概念的に示す。図6は、図5(a)に示す参考実施例の断面構造に対応する。
 基材10には、アルミナセラミックを主材料として、この主材料に対して、白色顔料15としてチタニウムホワイト、つまりルチル型の酸化チタンが重量パーセントで、0.1~50%の範囲で添加されたものを用いる。ルチル型の酸化チタンは、アナターゼ型の酸化チタンよりも比較的粒径が大きい微粒子、とりわけ粒径数ミクロンオーダーのミクロン粒子が用いられる。
 すなわち、基材10は、白色顔料15としてのルチル型の酸化チタンが添加されたアルミナセラミックで構成されており、その基材10の表面に、参考実施例で説明した「気泡を取り除く」製造技術を用いて、アナターゼ型の酸化チタンの光触媒層20が形成され、光触媒フィルタ30が構成される。
 基材10の主材料としては、セラミックと同様の材料、つまり表面に凹部が形成された、吸水性のある材料であればよい。このような材料は、
a)石膏またはセメントまたはゼオライトの単体
b)石膏またはセメントまたはゼオライトの群から選択された2以上の材料の複合体
c)石膏またはセメントまたはゼオライトの群から選択された1以上の材料とセラミックとの複合体
が挙げられる。したがって、これら材料を主材料としてチタニウムホワイトが添加されたものを基材10とすることができる。
 基材10に添加される白色顔料は、上記した酸化チタン(チタニウムホワイト)以外にも、以下に列挙する白色顔料を用いてもよい。
a)鉛白の単体
b)亜鉛華の単体
c)石膏の単体
d)炭酸カルシウムの単体
e)シリカの単体
d)酸化チタン、鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカの群から選択された2以上の白色顔料の混合物
 なお、基材10の主材料が石膏の単体であるときに、白色顔料として石膏の単体を選択するときは、特に白色顔料を添加する工程を要しない。
 酸化チタンスラリーの吸水性を高め、酸化チタン粒子のセラミック層10表面へのアンカー効果を高めるためには、基材10の表面はつぎのような凹凸の微細構造にしておくことが望ましい。
a)光触媒層20が形成される基材10の表面の平均粗さ:平均値で0.01~500μmの範囲、望ましくは、0.1~10μmの範囲。
b)光触媒層20が形成される基材10の表面の隣り合う凹部と凸部の間隔:平均値で0.01~200μmの範囲、望ましくは、0.1~10μmの範囲。
 たとえば基材10の主材料がセラミックの場合には、焼成温度を調整することにより、基材10の表面を、上記a)、b)に示される数値の微細構造にすることができる。
 また、基材10の表面に強固に光触媒層20が密着し剥離し難くするためには、光触媒層20の厚さをつぎのように調整することが望ましい。
a)光触媒層20の厚さ:0.01~100μmの範囲、望ましくは、0.1~10μmの範囲。
 基材10の表面の粗さと酸化チタンスラリーの濃度を調整することにより、上記a)に示される数値の膜厚に調整することができる。
 この第1実施例においても、参考実施例と同様に、図18~図24で例示したように、光触媒フィルタ30を各種形状に構成して、各種形式の空気清浄機に組み入れることができる。
(第2実施例)
 参考実施例における「気泡を取り除く」製造技術を用いて光触媒フィルタ30を製造する手法は、セラミックと異なりその材料自体に、吸水性を生じせしめる凹部がない(あるいはあっても吸水性に乏しいもの)基材にも、人工的に表面に凹部を形成することにより、適用することができる。このような基材は、
a)プラスチックまたは金属またはガラスの単体
b)プラスチックまたは金属またはガラスの群から選択された2以上の材料の複合体
c)プラスチックまたは金属またはガラスの群から選択された1以上の材料とセラミックとの複合体
が挙げられる。ただし、紫外線照射に対して劣化が少なく耐候性を備えているものであれば、木材、布、紙(パルプ)を主材料とする基材を使用することができる。
 また、基材の形状は、ブロック状、平板状、フィルム状、繊維状などの任意の形状のものを使用することができる。繊維を編んで生地状あるいは布地状とした基材についての実施例については後述する。
 ここで、上記基材は、アルミナセラミックを基材とする光触媒フィルタの割れやすいという特性を改善するために、
d)少なくともアルミナセラミックよりも脆性破壊しにくい材料で構成されている
ことが望ましい。
e)さらに、強度的に強く、任意の形状、大きさに形成でき、軽く、薄い材料である
ことが望ましい。なお、大抵のプラスチックまたは金属またはガラスはこのようなd)、e)の一部または全部の条件を満たす。
 上記例示される単体材料あるいは複合体を主材料をとして、その主材料に対して、第1実施例で例示列挙した白色顔料(たとえば酸化チタン(チタニウムホワイト))が0.1~50%の重量パーセントで添加されたものを基材10として用意し、その基材10の表面に、人工的に凹部を形成し、参考実施例あるいは第1実施例と同様に「気泡を取り除く」製造技術を用いて、その凹部11内に酸化チタン粒子を底面11aに至るまで入り込ませるようにする。これにより、参考実施例あるいは第1実施例と同様に、基材10表面に、バインダーや添加物を用いることなく、純度の高いあるいは100%酸化チタンからなる光触媒層20を、剥離が生じないように確実に固定し、以って耐久性が高く酸化分解能力の高い光触媒フィルタ30を製造することができる。
 人工的に凹部11を形成する技術的手法は、現在あるいは将来にわたり当業者が考えられる全ての方法を含む。たとえば、板状の部材の表面に、物理的処理あるいは化学的処理などの表面処理を施し、凹部11を形成することができる。板状の部材表面に物理的処理としてサンドブラストを施し、凹部11を形成してもよく、板状の部材表面に化学的処理としてエッチングを施し、凹部11を形成してもよい。また、板状の部材の表面に、放電加工、レーザ加工などにより凹部11を形成してもよい。
  また、たとえばプラスチックなどが原材料であれば、射出成型などの成型加工技術を用いて、表面に凹部11が形成された板状の部材を一体成型してもよい。
 また、たとえば金属などが原材料であれば、鋳造、塑性加工(プレス、鍛造など)、切削などの機械加工を用いて、表面に凹部11が形成された板状の部材を成型してもよい。
 図7は、第2実施例の光触媒フィルタ30の断面構造を概念的に示す。図7は、図5(a)に示す参考実施例の断面構造あるいは図6に示す第1実施例の断面構造に対応する。
 基材10には、たとえばプラスチックあるいは金属を主材料として、この主材料に対して、白色顔料15としてチタニウムホワイト、つまりルチル型の酸化チタンが重量パーセントで、0.1~50%の範囲で添加されたものを用いる。  
 すなわち、基材10は、たとえばルチル型の酸化チタン(チタニウムホワイト)が添加されたプラスチックあるいは金属で構成されており、その基材10の表面にアナターゼ型の酸化チタンの光触媒層20が形成されて、光触媒フィルタ30が構成される。
 図8に、第2実施例の光触媒フィルタ30の構成例を示す。図8(a)、(b)はそれぞれ光触媒フィルタ30の側面図および正面図である。基材10の主材料としては、たとえば金属、プラスチックを使用することができる。
この光触媒フィルタ30は、つぎのようにして製造される。
a)板厚方向に、空気通過用の貫通孔12が多数、等間隔に形成された板状の金属からなる基材10を成型する。ただし、基材10には、第1実施例で例示列挙した白色顔料(たとえば酸化チタン(チタニウムホワイト))が0.1~50%の重量パーセントで添加されている。
 貫通孔12は、光触媒フィルタ30のオモテ面30aおよび裏面30bを貫くように穿設され、たとえば円形状に形成される(図8(a)、(b))。
b)つぎに、金属を主材料として白色顔料が添加された基材10の表面にサンドブラスト処理を施し、基材10の表面に多数の凹部11を形成する。なお、凹部11は、基材10が外界に露出している面の全面つまり貫通孔12の内側の面に至るまで形成される。凹部11は、酸化チタンが底面11aまで入り込むことができる大きさ、形状に設定する。たとえばブラスト粒子の粒径などのブラスト条件を設定して、サンドブラスト処理を施す。ただし、凹部11の大きさ、形状は、酸化チタンが底面11aまで入り込むことができる大きさ、形状に設定する。
 また、ブラスト処理の代わりにエッチング処理を施し、同様に基材10の表面に凹部11を形成してもよい。
 また、プラスチックが原材料であれば、射出成型により、貫通孔12および凹部11が形成された板状の基材10を一体成型してもよい。
c)このようにして貫通孔12および凹部11が形成された基材10が作成されると、参考実施例と同様に、基材10を真空容器80内に入れ、基材10を微振動させつつ、真空状態にすることによって、基材10の表面に形成された凹部11内から、気泡を取り除きつつ、基材10の表面に対して、バインダーなどの添加物を含まない100%酸化チタンのスラリー29を供給する。以後同様な工程を経て基材10の表面に酸化チタン層20が形成された光触媒フィルタ30を得る。
 凹部11には、参考実施例と同様に底面11aに至るまで酸化チタン粒子が入り込んでおり、酸化チタン層20が基材10に強固に密着しているとともに、酸化チタンによる光触媒活性層の比表面積が実質的に非常に大きいものとなる(図7)。
 光触媒フィルタ30は、空気清浄機内に収納して使用することができる。
 本第2実施例の光触媒フィルタ30は、アルミナセラミックよりも脆性破壊しにくい材料を用いて基材10を用いて構成されているため、割れにくく、僅かな衝撃で割れるようなことはなくなる。また強度的に強いために、薄いものを製造し易くなり、光触媒フィルタ30の薄状化を図ることができる。場合によっては、光触媒フィルタを、極薄膜化しフィルム状に形成することもできる。またアルミナセラミックよりも脆性破壊性しにくいために機械加工し易い。とりわけ、金属、プラスチックに対する機械加工は極めて容易である。また、割れにくいため形状や大きさに特に制限はない。このため、任意の形状および大きさに容易に仕上げることができる。とりわけアルミナセラミックを材料とした場合には、図8(a)、(b)に示すごとく、板状の基材10に同径の通気用の貫通孔12を狭い間隔で等間隔に配置する加工を行うことは困難であったが、プラスチックや金属を基材10とすることで、このような孔12の加工形成を容易に行うことができる。また、プラスチックなどの軽量な材料を基材10の構成材料として用いることで、光触媒フィルタ10の軽量化を図ることができる。
 更に強固に酸化チタンなどの光触媒層20を剥離し難くするために、凹部11内表面に微細な凹凸を形成する実施も可能である。
 図25は、第2実施例の光触媒フィルタ30の他の構成例であり、図25(a)は、光触媒フィルタ30の正面図、図25(b)は、図25(a)のA-A断面図である。
 光触媒フィルタ30は、プラスチック、望ましくは耐紫外線のプラスチック、たとえばABSを主材料として、第1実施例で例示列挙した白色顔料(たとえば酸化チタン(チタニウムホワイト))が0.1~50%の重量パーセントで添加された基材10の表面に酸化チタン層などの光触媒層20を形成してなるものであり、平板状に形成されている。
 平板の基材10は、ルーバ構造となっている。すなわち、平板の基材10は、枠板37内が仕切り板38によって仕切られ、枠板37と仕切り板38とによって仕切られた枠内に、複数の羽板39、39...が図中上下方向に一定間隔で配置された構造となっている。羽板39は、基材10の断面でみたとき、オモテ面30a側が下がり裏面30b側が上がるように板厚方向に対して所定の傾斜角度αをもって配置されている。かかるルーバ構造の光触媒フィルタ30は、傾斜角度α、羽板39の長さ、幅、羽板39の図中上下方向の配置間隔の大きさによって、オモテ面30a、裏面30b間における光の遮蔽効率、空気の通過量を調整することができる。とりわけ光の損失が少なく、空気の圧力損失が少ないため、有害物質の酸化分解能力が高まり、光触媒効果が向上する。
 図26(a)は、光触媒フィルタ30の表層部を示す図で、図26(b)は、図26(a)の凹部11を拡大して示す図である。
 同図26に示すように、図6と同様に、プラスチックを主材料とし、第1実施例で例示列挙した白色顔料(たとえば酸化チタン(チタニウムホワイト))が0.1~50%の重量パーセントで添加された基材10の表面に、人工的に複数の凹部11が形成され、かつ基材10の表面に、凹部11よりも細かい複数の微細凹凸11bが形成される。したがって、凹部11内にも微細凹凸11bが形成されることになる。
 かかる基材10を製造するには、たとえば、まず、金型の原板に、ルーバ構造の型(仕枠板37、切り板38、羽板39に応じた型)を形成する。つぎに複数の凹部11、11、...に応じた型を形成する。つぎに、金型にサンドブラスト処理を施して複数の微細凹凸11b、11b...に応じた型を形成する。一方で、プラスチックの材料ペレットに対して、白色顔料としてのチタニウムホワイトを重量パーセントで0.1~50%の比率で混ぜ合わせ、押出機で押出しを行い、両者を練り混ぜて、白色顔料添加の白色材料ペレットを生成する。
 こうして基材10を成形するための金型と、白色顔料添加の白色材料ペレットが生成されると、白色顔料添加の白色材料ペレットを溶融した上で、金型に、その溶融したプラスチック材料を投入して、成型する。たとえば射出成形により、材料を金型内に射出注入し、冷却・固化させることによって、ルーバ構造の形状に成形され、その表面に複数の凹部11、11...が形成され、さらに表面に複数の微細凹凸11b、11b...が形成された基材10を成型する。
 こうして基材10が製造されると、参考実施例と同様の「気泡を取り除く」製造技術を用いて、その凹部11内に酸化チタン粒子を底面に至るまで入り込ませるようにして光触媒フィルタ30を製造する。なお、微細凹凸11bによる酸化チタン粒子のアンカー効果が極めて高いものであるため、参考実施例と同様の「気泡を取り除く」製造技術を用いることなく従来の製造方法を用いて光触媒層20を形成してもよい。なお、光触媒層20の厚さは、凹部11の深さに応じて調整することができる。
 図26では、基材10がプラスチックを主材料とする場合を例にとり説明したが、この第2実施例で例示列挙した金属、ガラスなどの他の材料を主材料とすることもできる。
 図25に示される板状のルーバ構造の光触媒フィルタ30は、室内用空気清浄機、自動車内用空気清浄機、ダクト内清浄用、配管内清浄用などの各種用途に用いることができる。
 たとえば図27に断面図にて示すように、収納ケース41内に、紫外線ランプ140、140、140を挟んで図中左右にそれぞれ、図25に示される板状のルーバ構造の光触媒フィルタ30、30を配置、収納し、これを図中左右方向に空気の流れが形成されるように、空気清浄機の筐体内あるいはダクト内あるいは配管内に配置する。この場合、紫外線ランプ140に対面する光触媒フィルタ30の面は、裏面30b側となるように配置することが望ましい。このように配置することで紫外線ランプ140によって発生した紫外線が効率よく光触媒層に照射されるとともに、紫外線の遮蔽効率を向上させることができる。
 光触媒フィルタ30における図中上下方向の羽板39、39間の隙間は、前述した貫通孔12と同様に空気通過用の孔として機能する。
 図示しないファンなどによって空気の流れが形成されると、矢印に示すごとく、図中左側の光触媒フィルタ30における図中上下方向の羽板39、39間の隙間を介して空気が通過して、紫外線ランプ140が配置された空間に流れ込み、さらに図中右側の光触媒フィルタ30における図中上下方向の羽板39、39間の隙間を介して空気が通過して、図中右側(空気清浄機の排出口あるいはダクト内後方あるいは配管内後方)に排出される。
 このため光触媒層としての酸化チタン層20に紫外線が照射され、空気が光触媒フィルタ30を通過する際に、空気中の有害物が酸化分解される等して当該有害物が光触媒フィルタ30にて捕獲、分解除去される。
  図25は、ルーバ構造の光触媒フィルタ30を板状に形成した場合を例示しているが、ルーバ構造の光触媒フィルタ30を中空状に形成してもよい。
  図28は、ルーバ構造の光触媒フィルタ30を円筒形状に形成した場合を例示している。
  図28(a)は斜視図で、図28(b)は断面図である。
 同図28に示すように、ルーバ構造の光触媒フィルタ30は、第1実施例で説明した中空状の光触媒フィルタ30と同様に、中空部131と肉厚部132とからなり、中空部131に紫外線ランプ140が挿入、配置される。肉厚部132は、図25(a)を展開図として同図25(a)に示される板状の光触媒フィルタ30を同図25(a)の上下方向が周方向となるようにロール状に形成してなるものであり、オモテ面30aが外周側、裏面30bが内周側となるように形成される。
 図28では、ルーバ構造の中空状の光触媒フィルタ30を円筒形状としているが、あくまでこれは一例であり、ルーバ構造の中空状の光触媒フィルタ30の断面は四角形であってもよい。
 以下では、ルーバ構造の光触媒フィルタ30の他の構成例を説明する。
 図29は、第2実施例に用いられる基材10を例示した図であり、ルーバ構造の光触媒フィルタ30を構成する基材10を示した図である。図29(a)は、基材10のうち羽板39の部分を上面からみた図で、図29(b)は、羽板39の断面図で、図31(c)は、羽板39の表面を一部拡大して示す斜視図である。
 同図29(a)に示すように、羽板39の表面には、上面からみて、所定の直径d1を有する円形状の凹部11、11...が複数、羽板39の幅方向、長さ方向、つまり図中上下方向および図中左右方向に所定のピッチPT1で形成されている。さらに、羽板39の表面には、図中破線にて示すように、複数の凹部11、11...を横断する溝であって、光触媒層による有害物の酸化分解生成物11dが導かれる溝11cが形成されている。溝11cは、図中上下方向および図中左右方向に、凹部11のピッチPT1と同ピッチにて、凹部11の中心で互いに垂直に交差するように形成されている。図29(b)に示すように、凹部11は、所定の深さdp1を有しており、図中破線にて示すように溝11cについても同じ深さdp1を有している。溝11cの深さdp1および幅は、酸化分解生成物11dを当該溝11cに導き、紫外線Lの酸化チタン層20への照射を阻害することのないように酸化分解生成物11dを除去することができる程度の値に定められる。
 図29(c)に拡大して示すように、羽板39たる基材10の表面には、複数の微細凹凸11bが形成されている。
 さらに、図30に断面図にて示すように、基材10の表面に酸化チタン層20が形成されて、光触媒フィルタ30が製造されることになる。
 図30は、光触媒フィルタ30の作用を概念的に示す断面図である。
 図示しない紫外線ランプの紫外線Lが光触媒層である酸化チタン層20に照射されると、励起され活性化された光触媒と空気中の有害物とが反応して、有害物が酸化分解され、二酸化炭素等の酸化分解生成物11d(反応生成物)が生成される。生成された酸化分解生成物11dは、図中矢印に示すごとく、溝11cに集中的に導かれ、光触媒フィルタ30の表面、とりわけ凹部11から除去される。このため光触媒フィルタ30を長期使用したとしても、酸化分解生成物11dが、光触媒フィルタ10の表面のとりわけ凹部11に堆積することを抑制でき、有害物を酸化分解する能力の低下を抑制することができる。これにより光触媒フィルタ30の耐久性が飛躍的に向上する。
 なお、図29では、溝11cが羽板39の幅方向、長さ方向に所定のピッチPT1で凹部11の中心で垂直に交差するように形成される場合を例にとり説明したが、溝11cの形成態様は任意であり、図31(a)に示すように、羽板39の斜め方向に形成してもよく、図31(b)に示すように、凹部11に1本の溝11cのみが横断するように形成してもよい。
 なお、この第2実施例においても、光触媒フィルタ30を平板状に形成してもよく、参考実施例の図18~図24で説明したのと同様に光触媒フィルタ30を中空状に形成し、中空状に形成した光触媒フィルタ30を用いて空気清浄機200を構成したり、ダクト210内、配管211内に配置することができる。
 酸化チタンスラリーの吸水性を高め、酸化チタン粒子のセラミック層10表面へのアンカー効果を高めるためには、基材10の表面はつぎのような凹凸の微細構造にしておくことが望ましい。
a)光触媒層20が形成される基材10の表面の平均粗さ:平均値で0.01~500μmの範囲、望ましくは、0.1~10μmの範囲。
b)光触媒層20が形成される基材10の表面の隣り合う凹部と凸部の間隔:平均値で0.01~200μmの範囲、望ましくは、0.1~10μmの範囲。
 たとえば基材10の表面をサンドブラストによって処理する場合には、サンドブラストに使用する粒子(研磨材)のシリカ、アルミナ、炭化ケイ素。プラスチック粒などの材料、粒径等を調整することにより、上記a)、b)に示される数値の微細構造にすることができる。
 また、基材10の表面に強固に光触媒層20が密着し剥離し難くするためには、光触媒層20の厚さをつぎのように調整することが望ましい。
a)光触媒層20の厚さ:0.01~100μmの範囲、望ましくは、0.1~10μmの範囲。
 基材10の表面の粗さと酸化チタンスラリーの濃度を調整することにより、上記a)に示される数値の膜厚に調整することができる。
(第1実施例または第2実施例で説明した光触媒フィルタの効果)
 第1実施例または第2実施例で説明した光触媒フィルタは、白色の美的外観を持つ以外に、つぎのような予測しない効果が得られることが実験により明らかになった。
1)紫外線反射率は白が最大で黒が最小のため、白色顔料としてのチタニウムホワイトの添加により基材10が白化することにより、基材10からの紫外線反射率が、基材10を白化する前の状態(たとえばプラスチックの場合は飴色である)よりも高まり、紫外線が光触媒層20に効率よく照射されて、参考実施例で説明した光触媒フィルタよりも、有害物質の酸化分解能力が向上し、光触媒効果が向上した。なお、基材表面に形成されているアナターゼ型の酸化チタン(光触媒層20)は薄い層で透明であり、基材10の色を隠蔽せず光が透過するため、白化した基材10の色がそのまま光触媒フィルタ自体の色(白色)となる。
2)基材10に添加されているルチル型の酸化チタン(チタニウムホワイト)と基材表面に形成されているアナターゼ型の酸化チタン(光触媒層)との相乗効果により、酸化分解能力が相乗的に向上して、光触媒効果が相乗的に向上した。すなわち、基材10のルチル型の酸化チタン(チタニウムホワイト)単独による光触媒効果と、基材表面のアナターゼ型の酸化チタン(光触媒層20)単独による光触媒効果との総和を超えた相乗的な光触媒効果が得られた。
3)基材10に白色顔料としてのチタニウムホワイトが添加しなかった場合(参考実施例)と比較して、触媒臭が飛躍的に解消された。これは有害物質の酸化分解が完全に行われていることを意味する。
 また、上記1)、3)の効果は、チタニウムホワイト(酸化チタン)以外の白色顔料、つまり鉛白または亜鉛華または石膏または炭酸カルシウムまたはシリカを基材に添加した場合にも確認された。
(第3実施例)
 上記第1実施例、第2実施例のように、基材10に白色顔料15を添加する代わりに、基材10の表面に白色顔料層を形成するものであっても同様の効果が得られる。
 この第3実施例に使用される基材10の材料は、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどを用いることもでき、第2実施例で例示列挙したものと同じプラスチック、金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などを用いることができる。
 しかし、この第3実施例の光触媒フィルタ30の表層断面構造は、図9に示されるように、第1実施例、第2実施例と異なり、基材10そのものには、白色顔料15は添加されておらず、基材10の表面に、白色顔料15が100%で構成された白色顔料層14を形成し、その白色顔料層14の表面に酸化チタンの光触媒層20を形成した構造となっている。
 基材10の表面へ白色顔料層14を形成する手法としては、
a)塗装
b)メッキ
c)溶射
d)焼結
e)貼り付け
などを用いることができる。
 白色顔料15は、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じく、特に望ましくは酸化チタン(チタニウムホワイト)を使用することができ、他に鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することもできる。
 白色顔料層14の膜厚は、1μm~100μmの範囲が望ましい。
 白色顔料層14は、白色顔料15が重量パーセントで100%であることが望ましいが、必ずしも純度100%である必要はなく、不純物があってもよい。
 また、白色顔料層14の表面に強固に光触媒層20が密着し剥離し難くするためには、光触媒層20の厚さを、第1実施例、第2実施例と同様に、0.01~100μmの範囲、望ましくは、0.1~10μmの範囲に調整することが望ましい。
 第3実施例の光触媒フィルタ30は、たとえば、つぎのようにして製造される。
まず、片面が接着面である薄い透明のセロファンを用意し、そのセロファンの接着面でない反対側の片面をサンドブラストによって処理し、表面を凹凸のある微細構造とする。プラスチック粒により極めて細かい粗さとすることが望ましい。
 そしてセロファンのサンドブラスト処理された面に、チタニウムホワイトを塗装によって定着させる。このようにしてセロファンの上に白色顔料の層を、1μm~100μmの範囲で積層する。
 つぎにプラスチックの基材10の表面に、白色顔料15の層14が積層されたセロファンを貼り付ける。
 このようにしてプラスチックの基材10の表面に、接着層となるセロファンを介して(図9では図示せず)、チタニウムホワイトの白色顔料層14が形成された光触媒フィルタ30が得られる。
 なお、基材10の表面を、サンドブラスト処理した上で、直接、白色顔料15を塗装によって基材10の表面に吹き付けて、白色顔料層14を形成してもよい(図9)。
 同様にして、基材10の材料を、プラスチックの代わりに、第2実施例で例示列挙したものと同じ金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などで構成してもよく、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどで構成することができる。
 同様にして、白色顔料層15を構成する白色顔料14は、酸化チタン(チタニウムホワイト)の代わりに、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じ鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することができる。
 また、基材10の表面へ白色顔料層14を形成する手法としては、塗装、貼り付けの代わりに、メッキ、溶射、焼結などを用いることができる。
 第3実施例で説明した光触媒フィルタは、第1実施例または第2実施例で説明した光触媒フィルタの効果と同様の効果が得られる。さらに第3実施例によれば、白色顔料100%の白色顔料層14の上に光触媒層20が形成されているために、紫外光の反射性が一層向上し、紫外線が光触媒に効率よく照射されることになり、有害物質の酸化分解能力を一層高めることができる。
 この第3実施例においても、第1実施例と同様に、図18~図24に示されるように、光触媒フィルタ30を各種形状に構成して、各種形式の空気清浄機に組み入れることができるとともに、第2実施例と同様に、図25~図31に示されるように、光触媒フィルタ30を各種形状に構成して、各種形式の空気清浄機に組み入れることができる
(第4実施例)
 第1実施例から第3実施例では、基材の形状は、ブロック状、平板状、フィルム状、繊維などの任意の形状のものを使用することができる。以下、繊維状に構成した材料を用いた光触媒フィルタ30の実施例について説明する。
 図10は、第4実施例の光触媒フィルタ30の製造手順を示す。
 図10(a)に示すように、まず、第2実施例と同様に、白色顔料15としてのチタニウムホワイトが重量パーセントで0.1~50%の範囲で添加されたプラスチック材を、繊維状に形成して、多数の繊維状の基材10、10・・・を取得する。
 つぎに、図10(b)に示すように、第2実施例と同様に、これらチタニウムホワイト(ルチル型の酸化チタン:白色顔料15)が添加された複数の繊維状の基材10、10・・の表面に、サンドブラスト等により凹部11を形成し、この凹部11を含む表面に、アナターゼ型の酸化チタンの光触媒層20を形成する。
つぎに、光触媒層20が表面に形成された多数の繊維状の基材10、10・・・を編んで、生地状に形成する。こうして生地状に形成された光触媒フィルタ30を製造することができる。
 同様にして、繊維状の基材10の材料を、プラスチックの代わりに、第2実施例で例示列挙したものと同じ金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などで構成してもよく、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどで構成することができる。
 同様にして、白色顔料15は、酸化チタン(チタニウムホワイト)の代わりに、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じ鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することができる。
 また、図11に示すように、第3実施例と同様の製造方法にて、生地状の光触媒フィルタ30を製造することができる。
 すなわち、図11(a)に示すように、プラスチック材を、繊維状に形成して、多数の繊維状の基材10、10・・・を取得する。
 つぎに、図11(b)に示すように、第3実施例と同様に、これら複数の繊維状の基材10、10・・の表面に、貼り付けあるいは塗装により、チタニウムホワイトが100%の白色顔料層14を、膜厚1μm~100μmの範囲で形成する。そして、この白色顔料層14の表面に、光触媒層20を形成する。
つぎに、図11(c)に示すように、白色顔料層14が表面に形成され、さらに白色顔料層14の上に光触媒層20が形成された多数の繊維状の基材10、10・・・を編んで、生地状に形成する。こうして生地状に形成された光触媒フィルタ30を製造することができる。
 同様にして、繊維状の基材10の材料を、プラスチックの代わりに、第2実施例で例示列挙したものと同じ金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などで構成してもよく、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどで構成することができる。
 同様にして、白色顔料層14を構成する白色顔料15は、酸化チタン(チタニウムホワイト)の代わりに、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じ鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することができる。
 また、繊維状の基材10の表面へ白色顔料層14を形成する手法としては、塗装、貼り付けの代わりに、メッキ、溶射、焼結などを用いることができる。
 この第4実施例によれば、第1実施例、第2実施例、第3実施例と同様の効果が得られる。
 特に、第4実施例の生地状の光触媒フィルタ30は、多数の繊維状の基材10、10・・・を編んで構成されたものであるため、各繊維状の基材10、10間の隙間が、空気が通過する孔として機能し、光触媒フィルタ30を極めて薄くすることができる(図10(c)、図11(c))。このため、この薄い光触媒フィルタ30が組み入れられた空気清浄機の薄型化が実現される。また第4実施例の生地状の光触媒フィルタ30を、人間に装着するマスク、ゴーグルなどの保健衛生用途のフィルタとして使用することができる。
(第5実施例)
 第4実施例では、繊維状の基材10に、光触媒層20を形成してから、生地状に編んでいるが、繊維状の材料を生地状に編んだものに、光触媒層20を形成する実施も可能である。
 図12は、第5実施例の光触媒フィルタの製造手順を示す。
 すなわち、図12(a)に示すように、まず、第2実施例と同様に、白色顔料15としてのチタニウムホワイトが重量パーセントで0.1~50%の範囲で添加されたプラスチック材を、繊維状に形成して、多数の繊維状の材料19、19・・・を取得する。
つぎに、図12(b)に示すように、白色顔料15(チタニウムホワイト)が添加された多数の繊維状の材料19、19・・・を編んで、生地状の基材10に形成する。
 つぎに、生地状の基材10の表面に対して、バインダーなどの添加物を含まない100%のアナターゼ型の酸化チタンのスラリー29を供給する。生地状の基材10の表面に供給された酸化チタンスラリー29は、多数の繊維状の材料19、19・・・間の隙間(生地のメッシュ)に、吸水性良く入り込み 毛細管現象により、生地状の基材10の表面で、酸化チタンスラリー29を担持する。
 以後、酸化チタンスラリー29を自然乾燥させると、図12(c)に示すように、生地状の基材10の表面に光触媒層20が担持された光触媒フィルタ30が構成される。
こうして生地状に形成された光触媒フィルタ30を製造することができる。
 同様にして、繊維状の材料19を、プラスチックの代わりに、第2実施例で例示列挙したものと同じ金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などで構成してもよく、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどで構成することができる。
 同様にして、白色顔料15は、酸化チタン(チタニウムホワイト)の代わりに、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じ鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することができる。
 また、図13に示すように、第3実施例と同様の製造方法にて、白色顔料層14が表面に形成された生地状の材料19を生成してから、光触媒層20を形成することで、光触媒フィルタ30を製造してもよい。
 すなわち、まず、図13(a)に示すように、プラスチック材を、繊維状に形成して、多数の繊維状の材料19、19・・・を取得する。
 つぎに、図13(b)に示すように、第3実施例と同様に、これら複数の繊維状の材料19、19・・の表面に、貼り付けあるいは塗装により、白色顔料15としてのチタニウムホワイトが100%の白色顔料層14を膜厚1μm~100μmの範囲で形成する。
つぎに、図13(c)に示すように、白色顔料層14が表面に形成された多数の繊維状の材料19、19・・・を編んで、白色顔料層14が表面に形成された生地状の基材10に形成する。
 つぎに、白色顔料層14が表面に形成された生地状の基材10の表面に対して、バインダーなどの添加物を含まない100%のアナターゼ型の酸化チタンのスラリー29を供給する。生地状の基材10の表面(白色顔料層14の表面)に供給された酸化チタンスラリー29は、多数の繊維状の材料19、19・・・間の隙間(生地のメッシュ)に、吸水性良く入り込み 毛細管現象により、生地状の基材10の表面で、酸化チタンスラリー29を担持する。以後、図13(d)に示すように、酸化チタンスラリー29を自然乾燥させると、生地状の基材10の表面に光触媒層20が担持された光触媒フィルタ30が構成される。
こうして生地状に形成された光触媒フィルタ30を製造することができる。
 同様にして、繊維状の材料19を、プラスチックの代わりに、第2実施例で例示列挙したものと同じ金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などで構成してもよく、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどで構成することができる。
 同様にして、白色顔料層14を構成する白色顔料15は、酸化チタン(チタニウムホワイト)の代わりに、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じ鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することができる。
 また、繊維状の材料19の表面へ白色顔料層14を形成する手法としては、塗装、貼り付けの代わりに、メッキ、溶射、焼結などを用いることができる。
 この第5実施例によれば、第1実施例、第2実施例、第3実施例、第4実施例と同様の効果が得られる。
 特に、第5実施例の生地状の光触媒フィルタ30は、毛細管現象により、生地状の基材10上で酸化チタンが担持されるため、第2実施例のように、サンドブラストなどにより凹部11を人工的に形成することなく、確実かつ容易に、生地状の表面に光触媒層20が定着された光触媒フィルタ30を得ることができる。化学繊維などを用いて布地状の光触媒フィルタ30を構成することも可能である。
(第6実施例)
 上述した各実施例では、空気清浄機を構成する場合に、光触媒フィルタ30以外に紫外線ランプ、送風用ファンを設けるようにしているが、送風用ファンの機能と光触媒フィルタの機能を兼用するように空気清浄機を構成する実施も可能である。
 この第6実施例の空気清浄装置の構成は、図14に示される。図14(a)は斜視図で、図14(b)は対角線A-A断面図である。
 空気清浄装置400は、ファンシュラウドとして機能する枠体410と、枠体410の内側で、回転自在に支持され、枠体410の一方の表面410Aから、他方の裏面410Bに向かう方向に、空気の流れを形成するように複数の羽421、421・・・が形成された送風用ファン420と、枠体410に設けられ、送風用ファン420の羽421に向けて紫外線を照射する紫外線光源としての紫外線ランプ430とを備えて構成される。
 枠体410は、表面410Aあるいは裏面410Bからみて正方形状に形成されており、4隅にはそれぞれ、紫外線ランプ(UV LED)413が配置されている。枠体410の内周面411の上記4隅に対応する箇所には、紫外線ランプ(UV LED)413から射出される紫外線を、送風用ファン420の羽421に向けて照射するための孔412が開口している。
 枠体410の内側には、送風用ファン420を回転自在に支持するためのフレーム部材414が架け渡されている。
 送風用ファン420は、たとえば7枚の羽421、421・・・と、7枚の羽421、421・・・の根元を支持する中央基部422とから構成されている。中央基部422は、円筒形状に形成されている。中央基部422は、電動モータ440のハウジングとして機能し、中央基部422内には、羽421を、中央基部422の回転中心422Cの周りに回転させるための電動モータ440のロータ441および、ステータ442が収容されている。電動モータ440のロータ441は、フレーム部材414に回転自在に支持されており、電動モータ440のステータ442は、フレーム部材414に支持されている。
 送風用ファン420の表面には、光触媒層20が形成されており、紫外線フィルタとしても機能する。
 図15は、送風用ファン420の表面付近の断面構造を示した図である。
 第2実施例と同様に、白色顔料15としてのチタニウムホワイトが重量パーセントで0.1~50%の範囲で添加されたプラスチック材を成型して、送風用ファン420の形状に形成された基材10を取得する。
 つぎに、第2実施例と同様に、白色顔料15としてのチタニウムホワイトが添加された送風用ファン420の形状の基材10の表面に、サンドブラスト等により凹部11を形成し、この凹部11を含む表面に、酸化チタンの光触媒層20を形成する。
こうして送風用ファン420の形状に形成された光触媒フィルタ30を製造することができる。
 同様にして、冷風用ファン420の基材10の材料を、プラスチックの代わりに、第2実施例で例示列挙したものと同じ金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などで構成してもよく、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどで構成することができる。
 同様にして、白色顔料15は、酸化チタン(チタニウムホワイト)の代わりに、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じ鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することができる。
 また、第3実施例と同様の製造方法にて、送風用ファン420の形状に形成された光触媒フィルタ30を製造することができる。
 図16は、送風用ファン420の表面付近の断面構造を示した図である。
 第3実施例と同様に、プラスチック材を、送風用ファン420の形状に成型して、送風用ファン420の形状に形成された基材10を取得する。
 つぎに、第3実施例と同様に、この送風用ファン420の形状に形成された基材10の表面に、貼り付けあるいは塗装により、白色顔料15としてのチタニウムホワイトが100%の白色顔料層14を膜厚1μm~100μmの範囲で形成する。
 つぎに、この白色顔料層14の表面に、光触媒層20を形成する。
こうして送風用ファン420の形状に形成された光触媒フィルタ30を製造することができる。
 同様にして、送風用ファン420の基材10の材料を、プラスチックの代わりに、第2実施例で例示列挙したものと同じ金属、ガラス、木材、布、紙(パルプ)などで構成してもよく、第1実施例で例示列挙したものと同じアルミナセラミック、石膏、セメント、ゼオライトなどで構成することができる。
 同様にして、白色顔料層14を構成する白色顔料15は、酸化チタン(チタニウムホワイト)の代わりに、第1実施例(第2実施例)で例示列挙したものと同じ鉛白、亜鉛華、石膏、炭酸カルシウム、シリカ等を使用することができる。
 また、送風用ファン420の形状の基材10の表面へ白色顔料層14を形成する手法としては、塗装、貼り付けの代わりに、メッキ、溶射、焼結などを用いることができる。
 図17は、空気清浄装置400の中心B-B断面図を示す。
 電動モータ440が作動して送風用ファン420が回転すると、枠体410の一方の表面410Aから、他方の裏面410Bに向かう方向に、矢印で示すごとく、空気の流れが形成される。
 これによりフレーム部材414の隙間および送風用ファン420の各羽421、421・・・の間の隙間を、空気が通過する。
 一方で、枠体410の4隅の孔412、412・・・から、4つの紫外線ランプ(UV LED)413、413・・・によって、送風用ファン420の回転する7枚の羽421、421・・・に向けて紫外線が照射されている。
 これにより空気が送風用ファン420の各羽421、421・・・の間の隙間を通過する際に、その回転する羽421の表面の光触媒層としての酸化チタン層20に紫外線が照射されることになり、空気中の有害物が酸化分解される等して当該有害物が、回転する羽421表面の光触媒層20にて捕獲、分解除去される。
 なお、送風用ファン420の基材10の全体に白色顔料が添加されているか、あるいは送風用ファン420の基材10の表面の全体に白色顔料層14が形成されている場合を例にとり説明したが、送風用ファン420のうち少なくとも羽421に相当する基材10に白色顔料が添加されているか、送風用ファン420のうち少なくとも羽421に相当する基材10の表面に白色顔料層14が形成されていればよい。
 この第6実施例によれば、第1実施例、第2実施例、第3実施例、第4実施例と同様の効果が得られる。
 特に、第6実施例の冷風用ファン420の形状の光触媒フィルタ30は、送風用ファン420のうち、少なくとも羽421となる基材10に、白色顔料としてのチタニウムホワイトが添加されているか、または、少なくとも羽421となる基材10の表面に白色顔料層14が形成されているため、空気清浄装置に用いられる光触媒フィルタ30の機能と送風用ファン420の機能とを兼用することができる。これにより空気清浄装置の場積を小さくできたり、部品点数の軽減を図ることができる。また、光触媒フィルタ30としての送風用ファン420の回転する羽421に、紫外線を照射することにより、回転する羽421の周辺で、有害物の酸化分解が効率よく行われ、光触媒効果が飛躍的に向上する。
 なお、以上の説明では、各種形状の光触媒フィルタ30が空気清浄機内に収納される場合や各種形状の光触媒フィルタ30がダクト内あるいは配管内に設けられる想定して説明したが、これは一例であり、工場、ビルディング等の建屋の空気取り入れ口、換気扇、室内用あるいは自動車用エアコンデショナの排気ダクトなど任意の場所に、その場所に応じた形状、大きさに光触媒フィルタ30を形成して、設置することができる。
(第7実施例)
 第1実施例から第6実施例では、基材10に、白色顔料15を添加するか、あるいは基材10の表面に、白色原料15からなる白色顔料層14を形成するようにしている。
 しかし、第1実施例から第6実施例において、図32に例示するように、基材10に、白色顔料15とアナターゼ型の酸化チタン16の両方を添加するか、あるいは図33に例示するように、基材10の表面に、白色顔料層14の代わりに、白色原料15とアナターゼ型の酸化チタン16との混合物で構成された混合層14´を形成する実施も可能である。
 白色顔料15としては、光触媒効果を有する白色顔料であること、たとえばチタニウムホワイト、ルチル型の酸化チタンであることが望ましい。白色顔料15とアナターゼ型の酸化チタン16の混合物は、重量パーセントで0.1~50%の範囲で添加される。
 第7実施例によれば、第1実施例から第6実施例と比較して、触媒臭がさらに解消され、光触媒効果がさらに向上する。
(第8実施例)
 第1実施例から第6実施例では、基材10に、白色顔料15を添加し、さらに光触媒層20を形成して光触媒フィルタ30を構成するか、あるいは基材10の表面に、白色原料15からなる白色顔料層14を形成し、さらに光触媒層20を形成して光触媒フィルタ30を構成するようにしている。
 しかし、図34、図35に例示するように、第1実施例から第6実施例において、光触媒層20の形成を省略して光触媒フィルタ30を構成してもよい。
 光触媒層20の形成を省略した上で、図34に例示するように、基材10に、白色顔料15とアナターゼ型の酸化チタン16の両方を添加するか、あるいは図35に例示するように、基材10の表面に、白色顔料層14の代わりに、白色原料15とアナターゼ型の酸化チタン16との混合物で構成された混合層14´を形成することで光触媒フィルタ30を構成する実施も可能である。
 白色顔料15としては、光触媒効果を有する白色顔料であること、たとえばチタニウムホワイト、ルチル型の酸化チタンであることが望ましい。白色顔料15とアナターゼ型の酸化チタン16の混合物は、重量パーセントで0.1~50%の範囲で添加される。
(第9実施例)
 第1実施例から第6実施例では、基材10に、白色顔料15を添加し、さらに光触媒層20を形成して光触媒フィルタ30を構成するか、あるいは基材10の表面に、白色原料15からなる白色顔料層14を形成し、さらに光触媒層20を形成して光触媒フィルタ30を構成するようにしている。
 しかし、図36、図37に例示するように、第1実施例から第6実施例において、光触媒層20の形成を省略してもよい。
 光触媒層20の形成を省略した上で、図36に例示するように、基材10に、光触媒効果を有する白色顔料15を添加するか、あるいは図37に例示するように、基材10の表面に、光触媒効果を有する白色顔料15からなる白色顔料層14を形成することで光触媒フィルタ30を構成する実施も可能である。
 光触媒効果を有する白色顔料15としては、たとえばチタニウムホワイト、ルチル型の酸化チタンであることが望ましい。白色顔料15は、重量パーセントで0.1~50%の範囲で添加される。
(第10実施例)
 第1実施例から第6実施例では、基材10に、白色顔料15を添加し、さらにアナターゼ型酸化チタンの酸化チタン層としての光触媒層20を形成して光触媒フィルタ30を構成するか、あるいは基材10の表面に、白色原料15からなる白色顔料層14を形成し、さらにアナターゼ型酸化チタンの酸化チタン層としての光触媒層20を形成して光触媒フィルタ30を構成するようにしている。
 しかし、図38、図39に例示するように、第1実施例から第6実施例において、アナターゼ型酸化チタンの酸化チタン層としての光触媒層20の代わりに、白色原料15とアナターゼ型の酸化チタン16との混合物で構成された光触媒層20´を用いて光触媒フィルタ30を構成してもよい。
 図38に例示するように、白色顔料15が添加された基材10の表面に、白色原料15とアナターゼ型の酸化チタン16との混合物で構成された酸化チタン層としての光触媒層20´を形成するか、あるいは図39に例示するように、基材10の表面に、白色顔料層14を形成し、さらにその表面に、白色原料15とアナターゼ型の酸化チタン16との混合物で構成された酸化チタン層としての光触媒層20´を形成することで光触媒フィルタ30を構成する実施も可能である。
 白色顔料15としては、光触媒効果を有する白色顔料であること、たとえばチタニウムホワイト、ルチル型の酸化チタンであることが望ましい。
 図40は、アナターゼ型酸化チタン16とルチル型酸化チタン15(白色顔料、チタニウムホワイト)を混合して光触媒フィルタ30の表面に光触媒層20´を形成した場合の状態を概念的に示す図である。
 アナターゼ型酸化チタン16の粒径は、7nm程度であり、ルチル型酸化チタン15の粒径は、200~300nmであり、粒径の大きさの差は大きく、ルチル型酸化チタン15の外周表面に、多数のアナターゼ型酸化チタン16が付着する状態となっている。
 このため、前述したように、白色顔料としてのルチル型酸化チタン15の存在により、紫外線反射率が高まり、アナターゼ型酸化チタン16との相乗的な光触媒効果が得られるのはもちろんのこと、アナターゼ型酸化チタン16による光触媒活性層の比表面積が実質的に大きくなり光触媒による酸化分解能力が格段に向上したことが確認された。
 なお、上述し各実施例では、光触媒フィルタ30に空気を通過させるようにして空気内の有害物を除去する場合を想定したが、光触媒フィルタ30に工場排水等の液体を通過させるようにして液体内の有害物を除去する実施も当然可能である。
  10  基材、14  白色顔料層、15 白色顔料、11  凹部、20  光触媒層(酸化チタン層)、30  光触媒フィルタ

Claims (38)

  1. 白色顔料が添加され、表面に凹部が形成された基材と、
    前記基材の表面凹部内を含む当該基材表面に形成された光触媒層と
    を含んで構成され、
    空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  2. 基材と、
    前記基材の表面に形成された白色顔料層と、
    前記白色顔料層の表面に形成された光触媒層と
    を含んで構成され、
    空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  3. 白色顔料が添加された繊維状の材料あるいは白色顔料層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材と、
    前記布地状若しくは生地状の表面に担持された光触媒層と
    を含んで構成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  4. 前記基材は、繊維状であることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒フィルタ。
  5. 前記基材は、プラスチックまたは金属またはセラミックまたはガラスまたは石膏またはセメントまたはゼオライトまたはペーパーまたは布または木材を主材料として構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  6. 前記白色顔料は、チタニウムホワイトであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  7. 前記白色顔料は、ルチル型の酸化チタンであり、前記光触媒層は、アナターゼ型の酸化チタンの層であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  8. 前記白色顔料は、酸化チタンまたは鉛白または亜鉛華または石膏または炭酸カルシウムまたはシリカの単体、あるいはこれらの群から選択された2以上の白色顔料の混合物であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  9. 前記光触媒層が形成される表面の平均粗さは、平均値で0.01~500μmの範囲であり、望ましくは、0.1~10μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の光触媒フィルタ。
  10. 前記光触媒層の厚さは、0.01~100μmの範囲であり、望ましくは、0.1~10μmの範囲であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  11. 前記光触媒層が形成される表面の隣り合う凹部と凸部の間隔は、平均値で0.01~200μmの範囲であり、望ましくは、0.1~10μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の光触媒フィルタ。
  12. 前記光触媒層が形成される表面に、サンドブラストを施すことにより凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光触媒フィルタ。
  13. 前記光触媒層が形成される表面に、エッチングを施すことにより凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光触媒フィルタ。
  14. 前記光触媒層が形成される表面に複数の凹部が形成され、前記光触媒層が形成される表面に前記凹部よりも細かい複数の微細凹凸が形成されていること
    を特徴とする請求項1に記載の光触媒フィルタ。
  15. 光触媒フィルタは、プラスチックを材料とする基材を含んで構成され、平板状に形成され、ルーバ構造であることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒フィルタ。
  16. 光触媒フィルタは、プラスチックを材料とする基材を含んで構成され、紫外線ランプが当該光触媒フィルタの内周面に対して所定の大きさの隙間を以って挿通し得る中空状に形成され、ルーバ構造であることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒フィルタ。
  17. 前記複数の凹部を横断する溝であって、光触媒層による有害物の酸化分解生成物が導かれる溝が形成されていることを特徴とする請求項14記載の光触媒フィルタ。
  18.  前記基材に添加される白色顔料の重量パーセントは、0.1~50%の範囲であることを特徴とする請求項1または3に記載の光触媒フィルタ。
  19.  空気清浄装置に用いられる光触媒フィルタであって、
     前記基材が、前記空気清浄装置において空気の流れを形成するための送風用ファンの形状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒フィルタ。
  20.  枠体と、
     前記枠体の内側で、回転自在に支持され、前記枠体の一方の表面から、他方の裏面に向かう方向に、空気の流れを形成するように羽が形成された送風用ファンと、
     前記枠体に設けられ、前記送風用ファンの羽に向けて紫外線を照射する紫外線光源とを備え、
     前記送風用ファンのうち、少なくとも羽となる基材に、白色顔料が添加され、前記基材の表面に凹部が形成され、
    前記少なくとも羽となる基材の表面凹部内を含む当該基材表面に光触媒層が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  21.  枠体と、
     前記枠体の内側で、回転自在に支持され、前記枠体の一方の表面から、他方の裏面に向かう方向に、空気の流れを形成するように羽が形成された送風用ファンと、
     前記枠体に設けられ、前記送風用ファンの羽に向けて紫外線を照射する紫外線光源とを備え、
     前記送風用ファンのうち、少なくとも羽となる基材の表面に、白色顔料で構成された白色顔料層が形成され、
     前記白色顔料層の表面に光触媒層が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  22.  光触媒効果を有する白色顔料が添加された基材であって、空気を通過させる孔が形成された基材で構成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  23.  基材と、
    前記基材の表面に形成された光触媒効果を有する白色顔料層と
    を含んで構成され、
    空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  24.  光触媒効果を有する白色顔料が添加された繊維状の材料あるいは光触媒効果を有する白色顔料層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材で構成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  25.  光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとが添加された基材であって、空気を通過させる孔が形成された基材で構成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  26.  基材と、
    前記基材の表面に形成され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された混合層と
    を含んで構成され、
    空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  27.  光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとが添加された繊維状の材料あるいは光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された混合層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材で構成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  28.  前記基材の表面凹部内を含む当該基材表面に、アナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒層が形成されていることを特徴とする請求項25に記載の光触媒フィルタ。
  29.  前記混合層の表面に、アナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒層が形成されていることを特徴とする請求項26に記載の光触媒フィルタ。
  30.  前記布地状若しくは生地状の表面に、アナターゼ型の酸化チタンからなる光触媒層が担持されていることを特徴とする請求項27に記載の光触媒フィルタ。
  31.  前記光触媒効果を有する白色顔料は、チタニウムホワイトであることを特徴とする請求項22から30のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  32.  前記光触媒効果を有する白色顔料は、ルチル型の酸化チタンであることを特徴とする請求項22から30のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  33. 白色顔料が添加され、表面に凹部が形成された基材と、
    前記基材の表面凹部内を含む当該基材表面に形成され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された光触媒層と
    を含んで構成され、
    空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  34. 基材と、
    前記基材の表面に形成された白色顔料層と、
    前記白色顔料層の表面に形成され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された光触媒層と
    を含んで構成され、
    空気を通過させる孔が形成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  35. 白色顔料が添加された繊維状の材料あるいは白色顔料層が表面に形成された繊維状の材料によって形成された布地若しくは生地状の基材と、
    前記布地状若しくは生地状の表面に担持され、光触媒効果を有する白色顔料とアナターゼ型の酸化チタンとの混合物で構成された光触媒層と
    を含んで構成されていることを特徴とする光触媒フィルタ。
  36. 前記基材は、繊維状であることを特徴とする請求項33または34に記載の光触媒フィルタ。
  37.  前記光触媒効果を有する白色顔料は、チタニウムホワイトであることを特徴とする請求項33から35のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
  38.  前記光触媒効果を有する白色顔料は、ルチル型の酸化チタンであることを特徴とする請求項33から35のいずれか一項に記載の光触媒フィルタ。
     
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