脱臭機
【課題】風速が早い領域でも脱臭フィルタとして利用可能であり、光触媒担持量を増やすことができ、形状安定性を有する脱臭フィルタを備えた脱臭機を提供すること。
【解決手段】本体１の内部に、三次元立体編物に光触媒を保持させた脱臭フィルタ２と、光触媒の励起光源としてのランプ３と、送風手段としてのファン４とを備え、前記編物の編目部分が接着されている脱臭フィルタを備えた脱臭機とすることにより、低消費電力で風量が大きく、脱臭性能に優れた脱臭機を得ることができる。
【解決手段】本体１の内部に、三次元立体編物に光触媒を保持させた脱臭フィルタ２と、光触媒の励起光源としてのランプ３と、送風手段としてのファン４とを備え、前記編物の編目部分が接着されている脱臭フィルタを備えた脱臭機とすることにより、低消費電力で風量が大きく、脱臭性能に優れた脱臭機を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を利用した脱臭機、殺菌機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の脱臭装置には、紫外線光源と、光触媒が担持された多孔体と、該光源と多孔体との間に空気を導入するための手段とを備えてなる脱臭・殺菌装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その脱臭装置について図１１を参照しながら説明する。図１０に示すように、脱臭・殺菌装置は、管状の紫外線光源（殺菌灯）１０３と光触媒で被覆した２枚の筒状のガラスクロス１０４を同軸的に設け、空気導入側にブロア１０２を取り付けたものである。ブロア１０２によってフィルタ１０１を通過して吸入された空気は、紫外線光源（殺菌灯）１０３とガラスクロス１０４との間に導入され、ガラスクロス１０４を通過して多孔板１０５より排出されるものであり、紫外線光源（殺菌灯）１０３により殺菌されると共に、光触媒の光化学反応によって脱臭されるものである。
【０００４】
また、従来の脱臭フィルタとして、表裏二枚の地組織とそれを連結する連結糸からなる三次元立体編物の空洞に吸着剤がバインダーで接着されている吸着剤担持繊維構造材が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１−１３９１３９号公報
【特許文献２】特許第３０４５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来の脱臭・殺菌装置に用いられるガラスクロスは、風速１ｃｍ／ｓｅｃにおける圧力損失が１〜２０ｍｍＨ2Ｏ程度のものが好適とされ、風速が早い領域では圧力損失が高すぎるため、空気清浄機や脱臭機などのフィルタとしては、実用には適さないものであった。また、触媒担持量を多くするとガラスクロスの開孔部が目詰まりして、実質的に風を流すことが困難となるため、触媒担持量を増やすことが難しいという課題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載の従来の吸着剤担持繊維構造材は、吸着剤を担持するための樹脂繊維素材であり、触媒を担持する用途には不向きであった。すなわち、触媒を担持した場合、繊維に触媒に対する化学的・機械的強度が要求され、光触媒をそのまま担持すると触媒によって生成されるラジカル種によって樹脂繊維が劣化するという課題があった。また、発生したラジカル種が繊維の分解のために消費されてしまうため、脱臭フィルタとしての脱臭性能が十分に発揮できないという課題があった。また、繊維の劣化により、三次元立体構造を長期間維持することが困難であるという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、風速が早い領域でも脱臭フィルタとして利用可能であり、光触媒担持量を増やすことができ、光触媒を担持しても繊維が劣化せず、形状安定性を有する脱臭フィルタを備えた脱臭機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光触媒脱臭機は、上記目的を達成するために、脱臭フィルタと、送風手段とを備えた脱臭機において、前記脱臭フィルタが、裏表二層の編地と前記編地を連結する連結繊維からなる三次元立体編物に光触媒を保持され、前記編物の編目部分が接着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、三次元立体編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、無機繊維がガラス繊維であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、編地を連結する連結繊維の少なくとも一部が樹脂繊維であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、裏表二層の編地が、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、光透過性のバインダーを用いて繊維に光触媒を接着したことを特徴とするものである。
【００１４】
また、バインダーがＳｉＯ2を主成分とするガラスであることを特徴とするものである。
【００１５】
また、三次元立体編物を構成する繊維の直径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントで構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、光触媒の粒子径が三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１８】
また、連結繊維が屈曲していることを特徴とするものである。
【００１９】
また、三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、光触媒が酸化チタンであることを特徴とするものである。
【００２１】
また、脱臭フィルタに光触媒と吸着剤を担持させたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、脱臭フィルタに抗菌性の金属を担持させたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、光触媒を励起する光源を備え、光源による光を脱臭フィルタに照射することを特徴とするものである。
【００２４】
また、脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、風速が早い領域でも脱臭フィルタとして利用可能であり、光触媒担持量を増やすことができ、光触媒を担持しても繊維が劣化せず、形状安定性を有する脱臭フィルタを備えた脱臭機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の請求項１記載の発明は、脱臭フィルタと、送風手段とを備えた脱臭機において、前記脱臭フィルタが、裏表二層の編地と前記編地を連結する連結繊維からなる三次元立体編物に光触媒を保持され、前記編物の編目部分が接着されていることを特徴としたものである。三次元立体編物なので、ガラスクロスなどの二次元織物に比べてフィルタ面積が大きいため、触媒担持量を多くすることができる。また、光触媒担持後の脱臭フィルタが三次元の多孔体となり、臭気と触媒の接触時間を長くすることができるため、空気がフィルタを一回通過した際の脱臭性能を向上させることができる。また、ガラスクロスなどの二次元織物を複数枚重ねたものに比べて通風路が確保されているため、低圧損にすることができる。また、織物に比べて編物なので形状安定性がよく、強度にも優れるという作用を有する。また、繊維同士が密に絡み合っているため、絡み合った場所に光触媒を保持しやすいという作用を得ることができる。また、編目同士が接着されているので形状安定性がよいという作用を有する。また、三次元立体構造をもつ繊維に光触媒が担持されているので、同体積のハニカム構造に比べて表面積が広く、脱臭性能を高くすることができる。また、表裏二層の編地および編地を連結する繊維の表面および繊維間に光触媒を保持することができるため、ハニカム構造に比べて光触媒担持量を増やすことができる。また、ハニカム構造と比べると、繊維の隙間から三次元のいりくんだ空洞内部まで光が到達するので、より多くの光触媒を活性化して脱臭性能を高めることができる。
【００２７】
また、三次元立体編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維であることを特徴としたものであり、編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維なので、光触媒による繊維の劣化が少ないという作用を有する。
【００２８】
また、無機繊維がガラス繊維であることを特徴としたものであり、光触媒によって繊維が劣化することがないという作用を有する。ガラス繊維は光透過性または反射性を有するため、担持した光触媒に効率的に光を照射でき、脱臭性能を高めることができるという作用を有する。
【００２９】
また、編地を連結する連結繊維の少なくとも一部が樹脂繊維であることを特徴としたものであり、樹脂繊維は無機繊維に比べて繊維の曲げ強さが強く、弾性があり、光触媒を保持させる加工時の加工性に優れるため、脱臭フィルタの変形を防止し、厚み方向の寸法精度を高めることができる。
【００３０】
また、裏表二層の編地が、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口を有することを特徴としたものであり、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００３１】
また、光透過性のバインダーを用いて繊維に光触媒を接着したことを特徴としたものであり、光透過性のバインダーが紫外線を透過または反射するので、光触媒がより活性化されるという作用を有する。
【００３２】
また、バインダーがＳｉＯ2を主成分とするガラスであることを特徴としたものであり、光触媒によって劣化しないガラスが光触媒に密着しているので、光触媒を長期間安定的に担持することができる。また、ガラス層によって樹脂と光触媒が密着しにくいため、繊維が劣化する恐れがすくないという作用を有する。また、ガラス層が紫外線を透過または反射するので、光触媒がより活性化されるという作用を有する。
【００３３】
また、三次元立体編物を構成する繊維の直径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴としたものであり、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。また、適度の形状安定性、形状維持性を有し、強度が優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００３４】
また、三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントで構成されていることを特徴としたものであり、マルチフィラメントを使用することにより、表面積が広く、脱臭性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。また、同じ断面積の連結繊維であっても、一本の太い繊維よりも複数の細い繊維をより合わせたマルチフィラメントのほうが粉落ちすることなく光触媒の担持量を増加させることができ、脱臭性能に優れたものが得られる。複数の細い繊維に担持した場合、光触媒が繊維間に入り込んではさまり、強固に固定化されるためである。
【００３５】
光触媒の粒子径が三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴としたものであり、光触媒が繊維の直径よりも小さいため、光触媒が繊維間の編目や重なり部分に入り込みやすく、強固に固定化されるという効果を得ることができる。その結果、光触媒の担持量を増加させることができる。
【００３６】
また、連結繊維が屈曲していることを特徴としたものであり、湾曲した通風路になるため、光触媒と臭気を含む空気の接触時間を長くすることができ、脱臭性能を向上させることができる。また、編物の開口部分に照射された光も屈曲した繊維表面に照射されるため、脱臭フィルタの受光面積を拡大し、脱臭性能を高めることができる。
【００３７】
また、三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴としたものであり、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタを得ることができる。三次元立体構造なので、平面構造に比べて編物の強度が強く、変形しにくいという作用を有する。また光触媒と臭気の接触時間が長くなり、脱臭性能が向上するという作用を有する。
【００３８】
また、光触媒が酸化チタンであることを特徴としたものであり、光触媒としての性能に優れ、安価で安全であるという作用を有する。
【００３９】
また、脱臭フィルタに光触媒と吸着剤を担持させたことを特徴としたものであり、吸着剤が臭気を引き寄せ、脱臭フィルタ周辺に濃縮された臭気を光触媒で効率的に分解できるため、脱臭性能を高めることができる。また、光があたらない場合でも脱臭フィルタの消臭作用を得ることができる。
【００４０】
また、脱臭フィルタに抗菌性の金属を担持させたことを特徴としたものであり、光があたらない場合にも、脱臭フィルタに抗菌作用を与えることができる。
【００４１】
また、光触媒を励起する光源を備え、光源による光を脱臭フィルタに照射することを特徴としたものであり、光源による光を脱臭フィルタに照射することにより、より効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００４２】
また、脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えたことを特徴としたものであり、光源による光を効率的に脱臭フィルタに照射することにより、より効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４４】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における脱臭機である。本発明の脱臭機は、本体１の内部に三次元立体編物に光触媒を保持させた脱臭フィルタ２と、光触媒の励起光源としてのランプ３と、送風手段としてのファン４とを備えている。脱臭フィルタ２は、ランプ３から照射された光を受光可能な位置に配置されている。送風手段としてのファン４によって送られた空気は、脱臭フィルタ２を通過することにより脱臭される。三次元立体編物を構成する繊維は樹脂繊維と無機繊維から成っており、三次元立体編物を構成する繊維の編目部分は接着されている。三次元立体編物は、内部を空気が通過できる程度の連通した開口がある。
【００４５】
図２は三次元立体編物からなる脱臭フィルタ２の斜視図、図３は編地と連結繊維の開口部分の拡大斜視図、図４は三次元立体編物を構成する繊維の編目部分の拡大図である。脱臭フィルタ２は、略正六角形の開口５を有する二枚の編地６、７と連結繊維８からなる三次元立体編物である。Ａは開口５の最長対角線を示し、Ｂは厚みを示している。片側の編地を構成する編目９のうちのひとつから、４本の連結繊維８が反対側の編地を構成する編目に延び、二枚の編地を曲線的に連結しており、前記編地６、７および連結繊維８によって形成される編目９の間隙に光触媒１０を保持している。光触媒１０は編目９以外の繊維表面にも、図示しないバインダーによって保持されており、脱臭フィルタ２の全体が光触媒１０によって被覆されている。
【００４６】
特許文献１に記載の従来の脱臭・殺菌装置に用いられるガラスクロスは、風速１ｃｍ／ｓ（０．０１ｍ／ｓ）における圧力損失が１〜２０ｍｍＨ2Ｏ （１０〜２００Ｐａ）程度のものが好適とされ、空気清浄機や脱臭機などのフィルタとして要求される０．１ｍ／ｓ以上の風速では圧力損失が高すぎるため、実用には適さないものであった。また、触媒担持量を多くするとガラスクロスの開孔部が目詰まりして、実質的に風を流すことが困難となるため、触媒担持量を増やすことが難しいという課題があった。
【００４７】
ガラスクロスのような織物の場合、織物の繊維の重なり部分をバインダーで接着をしないと形状保持ができないため、繊維の重なり部分は接着剤でうめられている。結果として織物に触媒担持する際には、織物の重なり部分には触媒を保持することができない。一方、編物の場合、編物の繊維同士を接着するバインダーは必ずしも必須ではなく、編目を適当な間隔で設けることによって形状保持できるため、ループ状になった編目部分に光触媒を保持することができ、織物よりも触媒担持量を増やすことができる。
【００４８】
また、特許文献２に記載のような樹脂繊維で構成した三次元立体編物では、触媒を担持した場合、繊維に触媒に対する化学的・機械的強度が要求され、光触媒をそのまま担持すると触媒によって生成されるラジカル種によって樹脂繊維が劣化するという課題があった。触媒に対する耐久性を有する無機繊維で立体編物を構成した場合、樹脂繊維にくらべると無機繊維は曲げ強度が弱くコシがないため、形状を保持することが困難である。本発明では、無機繊維の編目部分を接着することによって形状を安定化させることが可能となっている。また、無機繊維と有機繊維を併用することにより、形状を維持することが可能となっている。
【００４９】
本発明の脱臭フィルタは三次元立体編物なので、ガラスクロスなどの二次元織物に比べてフィルタの表面積が大きく、触媒担持量を多くすることができる。また、光触媒担持後の脱臭フィルタが三次元の多孔体となり、臭気と触媒の接触時間を長くすることができるため、空気がフィルタを一回通過した際の脱臭性能を向上させることができる。また、ガラスクロスなどの二次元織物を複数枚重ねたものに比べて、通風路が確保されているため、低圧損にすることができる。また、織物に比べて編物なので形状安定性がよく、強度にも優れるという作用を有する。さらに、編物の編目部分が接着されているので、フィルタに対する圧縮・引っ張りなどの変形要因に対して強度が強く、形状安定性がよい。また、繊維同士が密に絡み合っているため、絡み合った場所に光触媒を保持しやすいという作用を有する。また、編目同士が接着されているので形状安定性がよいという作用を有する。また、編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維なので、光触媒による繊維の劣化が少ないという作用を得ることができる。
【００５０】
図５は、三次元立体構造であるハニカムコルゲートフィルタの斜視図である。ハニカムコルゲートフィルタ１１は、波板１２と平板１３を積層した構造となっており、波板１２と平板１３の間に開口１４を有している。
【００５１】
図６は（Ａ）ハニカム構造体を利用した脱臭フィルタの光のあたり方、図６（Ｂ）は三次元立体編物を利用した脱臭フィルタの光のあたり方を示す模式図である。図６のドット部分はランプ３から照射された光のあたる範囲を模式的にあらわしている。脱臭フィルタ２を通過する臭気は、脱臭フィルタ２に保持された光触媒に吸着されるとともに、光触媒の酸化作用によって分解され、脱臭フィルタ２は再生される。（Ａ）のようにハニカム構造体を利用した脱臭フィルタでは、ハニカム内部の光触媒は、ハニカムを構成する壁によって影となる部分が多く、ランプ３からの効果的な光照射が行われないため光触媒の酸化作用が十分働かず臭気が分解されないため、脱臭フィルタの再生が不十分になることがあった。一方、（Ｂ）のように三次元立体編物を利用した脱臭フィルタでは、編物の繊維が光を遮断する壁を形成していないため、編地の開口部に保持された光触媒と、連結繊維に保持された光触媒の両方に光照射される。その結果、脱臭フィルタ内部の光触媒にも光が照射されるため、臭気が分解され脱臭フィルタを十分に再生することができる。なお、図５では励起光源を示したが、脱臭機の一部をガラスのような光透過性の材料で構成し、外光の自然照射によって脱臭フィルタの再生を行ってもよい。
【００５２】
光触媒としては、酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化ビスマスなどの金属酸化物、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化モリブデンなどの金属硫化物、チタンナイトライドなどの窒化物が挙げられ、安全性、経済性などの面から、酸化チタンが好ましい。また、光触媒の表面にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ等の助触媒を添加してもよい。
【００５３】
無機繊維としては、金属、ガラス、セラミックなどが挙げられるが，紫外線に対する強度を有していることが望ましい。金属としては、鉄・ステンレス・アルミ・銅・銀・金繊維などが挙げられる。セラミックとしては、アルミナ、シリカ、ウォラストナイト、チタン酸カリウム繊維などが挙げられる。ガラス繊維は樹脂繊維のように光触媒による劣化をうけることがなく、長期にわたって信頼性の高い三次元立体編物を得ることができる。また、ガラス繊維は光透過性および光反射性を有するため、光触媒に効率的に光を照射することができ、優れた脱臭性能を得ることができる。ガラス繊維の材質としては、石英ガラス、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｓガラス、Ａガラスなど光透過性および光反射性を有するものを利用することができる。
【００５４】
三次元立体編物を構成する繊維は、光触媒性能と担持強度が確保できる材質であれば完全に無機物である必要はなく、樹脂繊維や天然繊維などを利用して、繊維表面にチタンやシリカやアルミナや金属などの被膜をコーティングあるいは蒸着して、繊維の表面部分を無機物にして利用してもよい。
【００５５】
編地を連結する連結繊維は、樹脂繊維を無機繊維と混合して利用してもよい。連結繊維は三次元立体編物の立体形状を安定化させるために、適度な弾力性と強度が必要である。とくに脱臭フィルタを製造する際の触媒担持工程や乾燥工程では、脱臭フィルタに応力や熱がかかるため変形が生じやすい。樹脂繊維にくらべると無機繊維は曲げ強度が弱くコシがないため、無機繊維で立体編物を作成すると、変形が生じやすくなる。そこで、樹脂繊維と無機繊維を混合して編物を構成することによって形状を安定化させることができる。
【００５６】
樹脂繊維としては、ポリエステル、ナイロン、アクリル等の合成繊維、羊毛、綿等の天然繊維、あるいはキュプラ等の再生繊維など、各種材質を用いることができる。繊維の材質を選択することにより、たとえば、ポリエステルなど硬質の繊維を用いた場合には、開口の形状や厚み、脱臭フィルタの形状を維持することが容易となる。
【００５７】
三次元立体編物を構成する繊維の編目部分の接着には、適当なバインダーを用いる方法、熱処理をして繊維を溶着する方法などが挙げられる。バインダーとしては、光触媒の触媒作用によって劣化しなければよく、シリコーンやフッ素樹脂、シリカゾル、アルミナゾル、硫酸カルシウム、粘土等が挙げられる。
【００５８】
光透過性のバインダーを用いると、バインダーが光透過性および光反射性を有するため、光触媒に効率的に光を照射することができ、優れた脱臭性能を得ることができる。光透過性のバインダーとしては、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＬｉＯ2などのケイ酸塩からなるアルカリシリケート、シリカゾルなどの無機コロイド、シリカ、ケイ素、チタンなどのアルコキシド類とその加水分解物などが挙げられる。なお、Ｎａなどのアルカリ成分は光触媒の結晶性を低下させ、光触媒性能を低下させることがあるため、バインダーとしては、主成分がＳｉＯ2であることがのぞましく、シリカゾルまたはシリカアルコキシド類の加水分解物などが好適である。
【００５９】
送風手段としては、本体内部に風を取り込むことができれば特に問題はなく、プロペラファン、シロッコファン、ターボファン、ブロアなどあらゆる送風手段を利用することができる。送風手段によって送られる空気が脱臭フィルタを通過する風量は任意の範囲で設計することができるが、十分な脱臭性能を得るためには風速０．２〜２ｍ／ｓ程度にするとよい。
【００６０】
裏表二層の編地の開口は、開口の最長対角線Ａが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２〜６ｍｍである。これによって、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００６１】
また、編地の開口形状は、略正多角形であることが好ましく、表裏編面に、同じ形状または同じサイズの開口を連続して設けることができるために、閉塞部を作ることなく連続的な開口を得ることができる。開口の形状としては、三角形や四角形、六角形であれば、同じ形状およびサイズの開口を連続して設けることができ、編地における開口の配置としてはもっとも効率的である。また、たとえば同じ四角形であっても、長方形やひし形の開口に比べ、正方形の開口は対向する辺のすべてがもっとも離れた配置になるため、脱臭フィルタの形状が安定化する。ここで、表裏編面の開口位置をずらして配置しても特に問題はなく、この場合、空気が脱臭フィルタの内部を曲線的に通過する一方で、開口部から入射した光は連結繊維に直線的に照射されるため、脱臭フィルタを透過する光を減らすことができるという効果を得ることができる。
【００６２】
三次元立体編物を構成する繊維の直径は、１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍから２００μｍである。これによって、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。また、適度の反発性を有し、強度が優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００６３】
また、三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントであってもよい。連結繊維にマルチフィラメントを使用することにより、表面積が広く、脱臭性能に優れた脱臭フィルタになる。モノフィラメントを複数本ひきそろえる場合には、形状安定性に優れた脱臭フィルタを得ることができるが、マルチフィラメントを用いる場合に比べ、表面積が少なくなる。なお、モノフィラメントとマルチフィラメントをひきそろえて使用しても良い。その場合には、マルチフィラメントの配合割合を変化させることにより、強度と触媒保持量のバランスを調整することができる。一本の太い繊維よりも複数の細い繊維をより合わせたマルチフィラメントのほうが粉落ちすることなく光触媒の担持量を増加させることができ、脱臭性能に優れたものが得られる。細い繊維に担持した場合、光触媒が繊維間に入り込んではさまり、強固に固定化されるとともに、外部から衝撃が加わった場合にも繊維を介して衝撃が伝わるので脱落しにくいという作用を得ることができる。連結繊維のマルチフィラメント配合割合を増加させれば、単位体積あたりの繊維原材料の使用量を同等に保ちながら、脱臭フィルタ全体の表面積を増加させることができ、高効率で経済性に優れた脱臭フィルタを得ることができる。
【００６４】
光触媒の粒子径は、三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいほうが好ましい。光触媒が繊維の直径よりも小さいため、光触媒が繊維間の編目や重なり部分に入り込みやすく、強固に固定化されるという効果を得ることができる。その結果、光触媒の担持量を増加させることができる。光触媒の粒子径は、一次粒子径として６〜１００ｎｍ程度であるが、実際は一次粒子が凝集して０．１〜１００μｍ程度の二次粒子になっていることが多い。ここでいう光触媒の粒子径は二次粒子の状態を示し、光触媒を編物に分散させる際に繊維の編目や重なり部分に入り込みやすいことが必要である。
【００６５】
連結繊維は屈曲していてもよく、湾曲した通風路になるため、光触媒と臭気を含む空気の接触時間を長くすることができ、脱臭性能が向上するという作用を得ることができる。また、編物の開口部分に照射された光も屈曲した繊維表面に照射されるため、脱臭フィルタの受光面積を拡大することができる。
【００６６】
光触媒は光が照射されることによって触媒作用を発揮することから、脱臭フィルタには光があたることが必要である。光の照射は脱臭機内部に光源を備える方法と、太陽光や室内照明の光など脱臭機外部の光を利用する方法がある。脱臭機外部の光を利用するためには、脱臭機の一部を光透過性の部材で構成すればよく、脱臭フィルタの周囲をガラス、透明樹脂などで構成して光を脱臭フィルタにあててやればよい。
【００６７】
脱臭機内部に光源を備える方法では、光触媒を励起する光源としてブラックライト、冷陰極管、殺菌灯、蛍光灯などのランプが挙げられる。光触媒を励起することができればいかなる手段を用いてもよいが，冷陰極管は比較的低コストであり，耐久寿命も長いことから光源として好ましい。ＬＥＤ光源を複数配列して光源としてもよい。
【００６８】
励起光源から脱臭フィルタに照射される光は、波長４００ｎｍ以下の紫外線を０．００１〜１０．０ｍＷ／ｃｍ2の範囲となるように脱臭フィルタに照射されることが好ましく、より好ましくは０．５〜２ｍＷ／ｃｍ2の光強度である。照射強度は、励起光源の数、発光強度、励起光源と脱臭フィルタの距離を、任意の値に設計して制御することができる。
【００６９】
脱臭フィルタの紫外線透過率は、１０％以下であることが好ましく、より好ましくは５％以下である。これによって、脱臭フィルタが光を効率的に受光することができ、脱臭性能が高いという作用を得ることができる。脱臭フィルタの紫外線透過率は、編地の開口率、繊維の使用量、脱臭フィルタの厚み、連結繊維の本数および屈曲状態、表裏の開口部の位置によって任意の値に制御することができる。
【００７０】
脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えていてもよく、光源による光を効率的に脱臭フィルタに照射することにより、より効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００７１】
三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタを得ることができる。三次元立体構造なので平面構造に比べて編物の強度が強いという作用を有する。また光触媒と臭気の接触時間が長くなり、脱臭性能が向上するという作用を有する。気体の圧力損失は、主に表面と裏面の編地の形状と開口面積によって支配され、連結繊維の形状の影響は少ないと考えられる。厚みを１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることにより、圧力損失を低く保ちながら、表面と裏面の間に十分な触媒量を保持することができる。また、保持された触媒と、そこを通過する空気などの気体との接触時間も十分に得られる。
【００７２】
脱臭フィルタは、吸着剤を含んでいてもよい。吸着剤を含むことにより、吸着剤で臭気を濃縮して光触媒で効率的に分解させることができ、優れた脱臭性能を得ることができる。また、光触媒に光が照射されていないときでも脱臭作用を得ることができる。吸着剤としては、活性炭、活性炭素繊維、ゼオライト、シリカゲル、セピオライト、珪藻土、アパタイトなどが挙げられ、紫外線領域の光吸収量が少ないハイシリカゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ＝１６以上）が好適である。光触媒と吸着剤の比率としては任意の配合を用いることができるが、好ましくは光触媒濃度が２０〜８０ｗｔ％である。
【００７３】
脱臭フィルタは抗菌性の金属を担持していてもよい。抗菌性の金属としては、銀・銅・亜鉛などの金属イオンを溶出する無機化合物、銀・銅・亜鉛の金属微粒子、銀ゼオライト、銀含有リン酸ジルコニウムなどが挙げられる。抗菌性の金属を担持することにより、光があたらない場合にも、脱臭フィルタに抗菌作用を与え、フィルタを清潔に保つことができる。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。
【００７５】
（実施例１）
脱臭フィルタを作成するために、図２、図３に示すような三次元立体編物を利用した。用いた三次元立体編物は、略正六角形の開口を有する二枚の編地６、７と連結繊維８からなっている。開口５の最長対角線Ａは５ｍｍ、厚みＢは８ｍｍである。連結繊維８には単繊維径５５μｍ（３３０／１０ｄｔｅｘ）を１０本束ねたポリエステルマルチフィラメントを使用している。三次元立体編物の編目部分を接着し、繊維の少なくとも一部を無機繊維とするために、バインダーを用いた。バインダーとして、テトラエトキシシランとエタノールを主成分として混合した溶液に、少量の塩酸と水を加えて加水分解を行ったものを用いた。三次元立体編物をバインダー溶液に含浸し、余剰液を除いた後、７０℃で２０分乾燥することによって、ポリエステルマルチフィラメントをＳｉＯ2成分で被覆した。乾燥後の三次元立体編物は、編目部分が接着されて強度が向上し、形状が安定化した。
【００７６】
酸化チタンと上記のバインダー液を混合した液に、上記の三次元立体編物を含浸し、余剰液を除いた後、７０℃で２０分乾燥することにより、脱臭フィルタ（立体編物Ａ）を作成した。得られた脱臭フィルタ（立体編物Ａ）は、さらに強度が向上した。脱臭フィルタ（立体編物Ａ）の表面を顕微鏡で観察すると、表面に酸化チタンと思われる粒子状の成分が保持されている様子が観察できた。
【００７７】
（実施例２）
編物を構成する繊維をポリエステルからガラス繊維に変え、実施例１と同じ形状の三次元立体編物を作成した。開口の最長対角線Ａは５ｍｍ、厚みＢは８ｍｍである。連結繊維には繊維径５５μｍを１０本束ねたガラス繊維マルチフィラメントを使用している。ガラス繊維は光触媒に対する耐久性を備えているため、光触媒とバインダーを含む液を直接塗布することとした。また、ガラス繊維はポリエステル繊維に比べて水に対するなじみ性が良いため、テトラエトキシシランとエタノールを主成分として混合した溶液ではなく、水系バインダーであるコロイダルシリカを用いて、エタノールが残留しない脱臭フィルタを作成した。液の成分は、コロイダルシリカ・酸化チタン・吸着剤としての疎水性ゼオライト・界面活性剤・水である。ガラス繊維でできた三次元立体編物を液に含浸すると、液の重量によって変形が生じやすいため、塗布液をスプレーで噴霧して光触媒とバインダーと吸着剤を含む液を塗布した。液はあらかじめボールミルを用いて十分混合攪拌したものを用いた。スプレー塗布した編物を、１００℃で２０分乾燥させる作業を３回繰り返し、脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）を作成した。脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）の表面を顕微鏡で観察すると、表面に酸化チタンと吸着剤と思われる粒子状の成分が混在して保持されている様子が観察できた。
【００７８】
作成した脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）の連結繊維は屈曲しており、脱臭フィルタの開口部から見ると連結繊維が開口部をふさぐように伸びている。脱臭フィルタの厚み方向から断面を見ると、連結繊維が波状に規則配列されており、連結繊維間が屈曲して連通した通風路を形成している様子が観察された。
【００７９】
紫外線冷陰極管と紫外線強度計を３０ｍｍの間隔をおいて配置し、紫外線強度を測定した。脱臭フィルタなしでは、２．３００ｍＷ／ｃｍ2であった。光触媒を保持させる前の三次元立体編物で遮光した場合、０．５４５ｍＷ／ｃｍ2であった。触媒を保持させた脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）で遮光した場合、０．０４６ｍＷ／ｃｍ2であった。それぞれの強度差から、脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）の受光率は９８％となった。
【００８０】
（実施例３）
開口の最長対角線Ａを７ｍｍ、厚みＢは８ｍｍとした三次元立体編物を作成した。連結繊維には繊維径１３８μｍのポリエステルモノフィラメントと、繊維径１５μｍを３６本束ねたガラス繊維マルチフィラメントを使用している。実施例２と同様に、水系バインダーであるコロイダルシリカを用いて、エタノールが残留しない脱臭フィルタを作成した。液の成分は、コロイダルシリカ・酸化チタン・吸着剤としての疎水性ゼオライト・界面活性剤・水である。スプレー塗布した編物を、１００℃で２０分乾燥させる作業を３回繰り返し、脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）を作成した。脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）の表面を顕微鏡で観察すると、表面に酸化チタンと吸着剤と思われる粒子状の成分が混在して保持されている様子が観察できた。
【００８１】
作成した脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）の連結繊維は屈曲しており、脱臭フィルタの開口部から見ると連結繊維が開口部の一部をふさぐように伸びている。脱臭フィルタの厚み方向から断面を見ると、連結繊維が波状に規則配列されており、連結繊維間が屈曲して連通した通風路を形成している様子が観察された。
【００８２】
紫外線冷陰極管と紫外線強度計を３０ｍｍの間隔をおいて配置し、紫外線強度を測定した。脱臭フィルタなしでは、２．３００ｍＷ／ｃｍ2であった。光触媒を保持させる前の三次元立体編物で遮光した場合、１．１００ｍＷ／ｃｍ2であった。触媒を保持させた脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）で遮光した場合、０．３５０ｍＷ／ｃｍ2であった。それぞれの強度差から、脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）の受光率は８５％となった。
【００８３】
（実施例４） （面風速と圧力損失）
実施例２および３で作成した脱臭フィルタの面風速と圧力損失の関係を図７に示す。比較対照として、図５のような三次元構造をもつハニカムコルゲートフィルタ（ハニカムＡ：１８０セル／ｉｎ2、厚み１０ｍｍ）、三次元構造をもつハニカムコルゲートフィルタ（ハニカムＢ：８０セル／ｉｎ2、厚み１０ｍｍ）、ガラス繊維織物フィルタ（繊維織物Ａ、模紗織、縦１１×３本／２５ｍｍ、横１１×３本／２５ｍｍ、質量３５４ｇ／ｍ2、標準番手１３５ｔｅｘ）、ガラス繊維織物フィルタ（繊維織物Ｂ：模紗織、縦７．５×４本／２５ｍｍ、横６×４本／２５ｍｍ、質量３７５ｇ／ｍ2、標準番手１６９ｔｅｘ）、ガラス繊維織物フィルタ（繊維織物Ｂを２枚重ねたもの）を示した。立体編物Ｂは、繊維織物Ａおよび繊維織物Ｂよりも圧力損失が低くなっているが、ハニカムＡ、Ｂよりは圧力損失が高い。立体編物Ｃは、立体編物Ｂよりも開口径が大きいため、さらに圧力損失が低くなっており、ハニカムＢとほぼ同じ圧力損失を示した。
【００８４】
立体編物を利用して、脱臭フィルタとして多用されているハニカムコルゲートフィルタと同じような低圧損脱臭フィルタを作ることができた。
【００８５】
（実施例５） （圧力損失と触媒担持量）
実施例２および３で作成した脱臭フィルタの圧力損失と固形分添着量の関係を図８に示す。フィルタの圧力損失は面風速１ｍ／ｓ時の値、固形分添着量はフィルタに付着している光触媒・吸着剤・バインダーの量を合計したものである。
【００８６】
繊維織物を利用した脱臭フィルタでは圧力損失が高く、固形分添着量は少ないものとなった。固形分添着量を増やすためにフィルタ量を増やそうとすると、圧力損失も上昇しまうことがわかり、低圧損で固形分添着量の多いフィルタを得るには立体形状が必要であることがわかる。立体編物では、脱臭フィルタとして多用されているハニカムコルゲートフィルタと同じような低圧損で固形分添着量の多い脱臭フィルタを作ることができることがわかる。このような編物は、設計上の工夫で糸の太さや織りかたや開口径を変えることで圧力損失を制御することが容易である。
【００８７】
（実施例６） （脱臭性能）
作成した脱臭フィルタを用いて脱臭試験を行った。容積１ｍ3のアクリル製試験容器内に、脱臭フィルタ・送風手段としてのファン・光源としての紫外線冷陰極管を設置した脱臭ユニットを設置した。脱臭フィルタは７８ｍｍ×１３０ｍｍの大きさとし、脱臭フィルタを通過する空気が、面風速１．５ｍ／ｓになるように調整した。脱臭フィルタと紫外線冷陰極管は密着させ、脱臭フィルタの表裏面を照射できる位置に紫外線冷陰極管を各１本ずつ設置した。紫外線冷陰極管は、長さ１５０ｍｍ、中心発光波長３６５ｎｍ、７ｍｍの距離で測定した紫外線強度が２ｍＷ／ｃｍ2のものを使用した。アクリル製試験容器内を温度２５±３℃、湿度５０±５％にした状態で、濃度が２０ｐｐｍになるようにアセトアルデヒドを導入した。アセトアルデヒド濃度はガスクロマトグラフィーを用いて定量した。
【００８８】
アセトアルデヒド脱臭性能の比較を図９に示す。縦軸は初期濃度を１００％としたときのアセトアルデヒド残存率である。脱臭フィルタなしであるＢＬＡＮＫでは、１２０分後の残存率が９０％となっており、試験容器のもれ・およびアクリル容器への吸着作用の影響が約１０％存在している条件での評価となっている。
【００８９】
ガラス繊維織物Ａ、Ｂでは、光触媒の作用によって臭気の減衰がみられるものの、脱臭速度はあまり高くない。ハニカムフィルタＡは、初期（０〜１５分）の脱臭がはやく、その後の脱臭速度も速い。ハニカムフィルタＢは、初期（０〜１５分）の脱臭がはやく、その後の脱臭速度がやや遅く、ハニカムのセル数（開口径）の差によって、変化がみられた。初期の脱臭性能は、主に吸着剤の吸着能力および脱臭フィルタへのガスの拡散速度に影響を受けていると考えられ、ハニカム構造はガスの拡散性能に優れているため脱臭性能が高いと考えられる。１５分以降の脱臭速度は、主に光触媒の臭気分解性能に影響を受けていると考えられ、セル数が多く、コルゲートの間隔が狭いハニカムＡの方が光を効率的に受光できたものと考えられる。
【００９０】
立体編物Ａ、Ｂは、ほぼ同じような脱臭性能の傾向を示し、初期（０〜１５分）の脱臭がおそく、その後の脱臭速度が速かった。１０〜４０分にかけての脱臭速度はハニカム以上であったことから、ハニカムと比べてガスの拡散性能には劣るが光を効率的に受光でき、光触媒の作用をより効率的に発揮できるものと考えられる。
【００９１】
（実施例７） （光触媒による脱臭フィルタの再生効果）
光触媒による脱臭フィルタの再生効果を調べるため、以下の実験を行った。実施例６と同様の条件で、アセトアルデヒドのガスを３０分おきに等量ずつ追加導入し、容器内のアセトアルデヒド濃度を測定した。評価した脱臭フィルタは、立体編物ＢとハニカムＡである。結果を図１０に示す。
【００９２】
アセトアルデヒドの導入回数が３回目までは、ハニカムＡの方が高い脱臭性能を示した。特に、ガス導入直後の吸着作用が強くなっており、実施例６とほぼ同様の傾向となった。導入回数が４〜７回目では、立体編物Ｂの方が高い脱臭性能を示しており、その差は導入回数を増やすごとに増大した。図９の●と▲は、ガスを導入して３０分後のアセトアルデヒド濃度を示しており、回数を増すごとに濃度差が広がっていることがわかる。この理由として、ハニカムＡよりも立体編物Ｂの方が、脱臭フィルタ全体に光が照射され、光触媒によって吸着剤に吸着されたアセトアルデヒドを分解して再生されているためと考えられる。試験後の脱臭フィルタは、両者ともやや黄色に変色していたが、立体編物Ｂのほうが白く見える面積が大きく、広い範囲を再生できている様子がうかがえた。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
風速が早い領域でも脱臭フィルタとして利用可能であり、光触媒担持量を増やすことができ、光触媒を担持しても繊維が劣化せず、形状安定性を有する脱臭フィルタを備えた脱臭機を提供することができ、脱臭機、空気清浄機、脱臭機能付きエアコン、殺菌装置などの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態の脱臭機を示す概略断面図
【図２】同脱臭機の三次元立体編物からなる脱臭フィルタの斜視図
【図３】同脱臭機の三次元立体編物からなる脱臭フィルタの編地と連結繊維の開口部分の拡大図
【図４】同脱臭機の三次元立体編物からなる脱臭フィルタを構成する繊維の編目部分の拡大図
【図５】ハニカムコルゲートフィルタの斜視図
【図６】脱臭フィルタの光のあたり方を示す模式図
【図７】脱臭フィルタの面風速と圧力損失の関係を示すグラフ
【図８】脱臭フィルタの圧力損失と固形分添着量の関係を示すグラフ
【図９】アセトアルデヒド残存率と経過時間の関係を示すグラフ
【図１０】アセトアルデヒド残存率と経過時間の関係を示すグラフ
【図１１】従来の脱臭装置を示す概略断面図
【符号の説明】
【００９５】
１ 本体
２ 脱臭フィルタ
３ ランプ
４ ファン
５ 開口
６ 編地
７ 編地
８ 連結繊維
９ 編目
１０ 光触媒
１１ ハニカムコルゲートフィルタ
１２ 波板
１３ 平板
１４ 開口
１０１ フィルタ
１０２ ブロア
１０３ 紫外線光源
１０４ ガラスクロス
１０５ 多孔板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒を利用した脱臭機、殺菌機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の脱臭装置には、紫外線光源と、光触媒が担持された多孔体と、該光源と多孔体との間に空気を導入するための手段とを備えてなる脱臭・殺菌装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その脱臭装置について図１１を参照しながら説明する。図１０に示すように、脱臭・殺菌装置は、管状の紫外線光源（殺菌灯）１０３と光触媒で被覆した２枚の筒状のガラスクロス１０４を同軸的に設け、空気導入側にブロア１０２を取り付けたものである。ブロア１０２によってフィルタ１０１を通過して吸入された空気は、紫外線光源（殺菌灯）１０３とガラスクロス１０４との間に導入され、ガラスクロス１０４を通過して多孔板１０５より排出されるものであり、紫外線光源（殺菌灯）１０３により殺菌されると共に、光触媒の光化学反応によって脱臭されるものである。
【０００４】
また、従来の脱臭フィルタとして、表裏二枚の地組織とそれを連結する連結糸からなる三次元立体編物の空洞に吸着剤がバインダーで接着されている吸着剤担持繊維構造材が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１−１３９１３９号公報
【特許文献２】特許第３０４５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来の脱臭・殺菌装置に用いられるガラスクロスは、風速１ｃｍ／ｓｅｃにおける圧力損失が１〜２０ｍｍＨ2Ｏ程度のものが好適とされ、風速が早い領域では圧力損失が高すぎるため、空気清浄機や脱臭機などのフィルタとしては、実用には適さないものであった。また、触媒担持量を多くするとガラスクロスの開孔部が目詰まりして、実質的に風を流すことが困難となるため、触媒担持量を増やすことが難しいという課題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載の従来の吸着剤担持繊維構造材は、吸着剤を担持するための樹脂繊維素材であり、触媒を担持する用途には不向きであった。すなわち、触媒を担持した場合、繊維に触媒に対する化学的・機械的強度が要求され、光触媒をそのまま担持すると触媒によって生成されるラジカル種によって樹脂繊維が劣化するという課題があった。また、発生したラジカル種が繊維の分解のために消費されてしまうため、脱臭フィルタとしての脱臭性能が十分に発揮できないという課題があった。また、繊維の劣化により、三次元立体構造を長期間維持することが困難であるという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、風速が早い領域でも脱臭フィルタとして利用可能であり、光触媒担持量を増やすことができ、光触媒を担持しても繊維が劣化せず、形状安定性を有する脱臭フィルタを備えた脱臭機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光触媒脱臭機は、上記目的を達成するために、脱臭フィルタと、送風手段とを備えた脱臭機において、前記脱臭フィルタが、裏表二層の編地と前記編地を連結する連結繊維からなる三次元立体編物に光触媒を保持され、前記編物の編目部分が接着されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、三次元立体編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、無機繊維がガラス繊維であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、編地を連結する連結繊維の少なくとも一部が樹脂繊維であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、裏表二層の編地が、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、光透過性のバインダーを用いて繊維に光触媒を接着したことを特徴とするものである。
【００１４】
また、バインダーがＳｉＯ2を主成分とするガラスであることを特徴とするものである。
【００１５】
また、三次元立体編物を構成する繊維の直径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントで構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、光触媒の粒子径が三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１８】
また、連結繊維が屈曲していることを特徴とするものである。
【００１９】
また、三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、光触媒が酸化チタンであることを特徴とするものである。
【００２１】
また、脱臭フィルタに光触媒と吸着剤を担持させたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、脱臭フィルタに抗菌性の金属を担持させたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、光触媒を励起する光源を備え、光源による光を脱臭フィルタに照射することを特徴とするものである。
【００２４】
また、脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、風速が早い領域でも脱臭フィルタとして利用可能であり、光触媒担持量を増やすことができ、光触媒を担持しても繊維が劣化せず、形状安定性を有する脱臭フィルタを備えた脱臭機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の請求項１記載の発明は、脱臭フィルタと、送風手段とを備えた脱臭機において、前記脱臭フィルタが、裏表二層の編地と前記編地を連結する連結繊維からなる三次元立体編物に光触媒を保持され、前記編物の編目部分が接着されていることを特徴としたものである。三次元立体編物なので、ガラスクロスなどの二次元織物に比べてフィルタ面積が大きいため、触媒担持量を多くすることができる。また、光触媒担持後の脱臭フィルタが三次元の多孔体となり、臭気と触媒の接触時間を長くすることができるため、空気がフィルタを一回通過した際の脱臭性能を向上させることができる。また、ガラスクロスなどの二次元織物を複数枚重ねたものに比べて通風路が確保されているため、低圧損にすることができる。また、織物に比べて編物なので形状安定性がよく、強度にも優れるという作用を有する。また、繊維同士が密に絡み合っているため、絡み合った場所に光触媒を保持しやすいという作用を得ることができる。また、編目同士が接着されているので形状安定性がよいという作用を有する。また、三次元立体構造をもつ繊維に光触媒が担持されているので、同体積のハニカム構造に比べて表面積が広く、脱臭性能を高くすることができる。また、表裏二層の編地および編地を連結する繊維の表面および繊維間に光触媒を保持することができるため、ハニカム構造に比べて光触媒担持量を増やすことができる。また、ハニカム構造と比べると、繊維の隙間から三次元のいりくんだ空洞内部まで光が到達するので、より多くの光触媒を活性化して脱臭性能を高めることができる。
【００２７】
また、三次元立体編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維であることを特徴としたものであり、編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維なので、光触媒による繊維の劣化が少ないという作用を有する。
【００２８】
また、無機繊維がガラス繊維であることを特徴としたものであり、光触媒によって繊維が劣化することがないという作用を有する。ガラス繊維は光透過性または反射性を有するため、担持した光触媒に効率的に光を照射でき、脱臭性能を高めることができるという作用を有する。
【００２９】
また、編地を連結する連結繊維の少なくとも一部が樹脂繊維であることを特徴としたものであり、樹脂繊維は無機繊維に比べて繊維の曲げ強さが強く、弾性があり、光触媒を保持させる加工時の加工性に優れるため、脱臭フィルタの変形を防止し、厚み方向の寸法精度を高めることができる。
【００３０】
また、裏表二層の編地が、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口を有することを特徴としたものであり、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００３１】
また、光透過性のバインダーを用いて繊維に光触媒を接着したことを特徴としたものであり、光透過性のバインダーが紫外線を透過または反射するので、光触媒がより活性化されるという作用を有する。
【００３２】
また、バインダーがＳｉＯ2を主成分とするガラスであることを特徴としたものであり、光触媒によって劣化しないガラスが光触媒に密着しているので、光触媒を長期間安定的に担持することができる。また、ガラス層によって樹脂と光触媒が密着しにくいため、繊維が劣化する恐れがすくないという作用を有する。また、ガラス層が紫外線を透過または反射するので、光触媒がより活性化されるという作用を有する。
【００３３】
また、三次元立体編物を構成する繊維の直径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴としたものであり、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。また、適度の形状安定性、形状維持性を有し、強度が優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００３４】
また、三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントで構成されていることを特徴としたものであり、マルチフィラメントを使用することにより、表面積が広く、脱臭性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。また、同じ断面積の連結繊維であっても、一本の太い繊維よりも複数の細い繊維をより合わせたマルチフィラメントのほうが粉落ちすることなく光触媒の担持量を増加させることができ、脱臭性能に優れたものが得られる。複数の細い繊維に担持した場合、光触媒が繊維間に入り込んではさまり、強固に固定化されるためである。
【００３５】
光触媒の粒子径が三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴としたものであり、光触媒が繊維の直径よりも小さいため、光触媒が繊維間の編目や重なり部分に入り込みやすく、強固に固定化されるという効果を得ることができる。その結果、光触媒の担持量を増加させることができる。
【００３６】
また、連結繊維が屈曲していることを特徴としたものであり、湾曲した通風路になるため、光触媒と臭気を含む空気の接触時間を長くすることができ、脱臭性能を向上させることができる。また、編物の開口部分に照射された光も屈曲した繊維表面に照射されるため、脱臭フィルタの受光面積を拡大し、脱臭性能を高めることができる。
【００３７】
また、三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴としたものであり、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタを得ることができる。三次元立体構造なので、平面構造に比べて編物の強度が強く、変形しにくいという作用を有する。また光触媒と臭気の接触時間が長くなり、脱臭性能が向上するという作用を有する。
【００３８】
また、光触媒が酸化チタンであることを特徴としたものであり、光触媒としての性能に優れ、安価で安全であるという作用を有する。
【００３９】
また、脱臭フィルタに光触媒と吸着剤を担持させたことを特徴としたものであり、吸着剤が臭気を引き寄せ、脱臭フィルタ周辺に濃縮された臭気を光触媒で効率的に分解できるため、脱臭性能を高めることができる。また、光があたらない場合でも脱臭フィルタの消臭作用を得ることができる。
【００４０】
また、脱臭フィルタに抗菌性の金属を担持させたことを特徴としたものであり、光があたらない場合にも、脱臭フィルタに抗菌作用を与えることができる。
【００４１】
また、光触媒を励起する光源を備え、光源による光を脱臭フィルタに照射することを特徴としたものであり、光源による光を脱臭フィルタに照射することにより、より効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００４２】
また、脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えたことを特徴としたものであり、光源による光を効率的に脱臭フィルタに照射することにより、より効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４４】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における脱臭機である。本発明の脱臭機は、本体１の内部に三次元立体編物に光触媒を保持させた脱臭フィルタ２と、光触媒の励起光源としてのランプ３と、送風手段としてのファン４とを備えている。脱臭フィルタ２は、ランプ３から照射された光を受光可能な位置に配置されている。送風手段としてのファン４によって送られた空気は、脱臭フィルタ２を通過することにより脱臭される。三次元立体編物を構成する繊維は樹脂繊維と無機繊維から成っており、三次元立体編物を構成する繊維の編目部分は接着されている。三次元立体編物は、内部を空気が通過できる程度の連通した開口がある。
【００４５】
図２は三次元立体編物からなる脱臭フィルタ２の斜視図、図３は編地と連結繊維の開口部分の拡大斜視図、図４は三次元立体編物を構成する繊維の編目部分の拡大図である。脱臭フィルタ２は、略正六角形の開口５を有する二枚の編地６、７と連結繊維８からなる三次元立体編物である。Ａは開口５の最長対角線を示し、Ｂは厚みを示している。片側の編地を構成する編目９のうちのひとつから、４本の連結繊維８が反対側の編地を構成する編目に延び、二枚の編地を曲線的に連結しており、前記編地６、７および連結繊維８によって形成される編目９の間隙に光触媒１０を保持している。光触媒１０は編目９以外の繊維表面にも、図示しないバインダーによって保持されており、脱臭フィルタ２の全体が光触媒１０によって被覆されている。
【００４６】
特許文献１に記載の従来の脱臭・殺菌装置に用いられるガラスクロスは、風速１ｃｍ／ｓ（０．０１ｍ／ｓ）における圧力損失が１〜２０ｍｍＨ2Ｏ （１０〜２００Ｐａ）程度のものが好適とされ、空気清浄機や脱臭機などのフィルタとして要求される０．１ｍ／ｓ以上の風速では圧力損失が高すぎるため、実用には適さないものであった。また、触媒担持量を多くするとガラスクロスの開孔部が目詰まりして、実質的に風を流すことが困難となるため、触媒担持量を増やすことが難しいという課題があった。
【００４７】
ガラスクロスのような織物の場合、織物の繊維の重なり部分をバインダーで接着をしないと形状保持ができないため、繊維の重なり部分は接着剤でうめられている。結果として織物に触媒担持する際には、織物の重なり部分には触媒を保持することができない。一方、編物の場合、編物の繊維同士を接着するバインダーは必ずしも必須ではなく、編目を適当な間隔で設けることによって形状保持できるため、ループ状になった編目部分に光触媒を保持することができ、織物よりも触媒担持量を増やすことができる。
【００４８】
また、特許文献２に記載のような樹脂繊維で構成した三次元立体編物では、触媒を担持した場合、繊維に触媒に対する化学的・機械的強度が要求され、光触媒をそのまま担持すると触媒によって生成されるラジカル種によって樹脂繊維が劣化するという課題があった。触媒に対する耐久性を有する無機繊維で立体編物を構成した場合、樹脂繊維にくらべると無機繊維は曲げ強度が弱くコシがないため、形状を保持することが困難である。本発明では、無機繊維の編目部分を接着することによって形状を安定化させることが可能となっている。また、無機繊維と有機繊維を併用することにより、形状を維持することが可能となっている。
【００４９】
本発明の脱臭フィルタは三次元立体編物なので、ガラスクロスなどの二次元織物に比べてフィルタの表面積が大きく、触媒担持量を多くすることができる。また、光触媒担持後の脱臭フィルタが三次元の多孔体となり、臭気と触媒の接触時間を長くすることができるため、空気がフィルタを一回通過した際の脱臭性能を向上させることができる。また、ガラスクロスなどの二次元織物を複数枚重ねたものに比べて、通風路が確保されているため、低圧損にすることができる。また、織物に比べて編物なので形状安定性がよく、強度にも優れるという作用を有する。さらに、編物の編目部分が接着されているので、フィルタに対する圧縮・引っ張りなどの変形要因に対して強度が強く、形状安定性がよい。また、繊維同士が密に絡み合っているため、絡み合った場所に光触媒を保持しやすいという作用を有する。また、編目同士が接着されているので形状安定性がよいという作用を有する。また、編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維なので、光触媒による繊維の劣化が少ないという作用を得ることができる。
【００５０】
図５は、三次元立体構造であるハニカムコルゲートフィルタの斜視図である。ハニカムコルゲートフィルタ１１は、波板１２と平板１３を積層した構造となっており、波板１２と平板１３の間に開口１４を有している。
【００５１】
図６は（Ａ）ハニカム構造体を利用した脱臭フィルタの光のあたり方、図６（Ｂ）は三次元立体編物を利用した脱臭フィルタの光のあたり方を示す模式図である。図６のドット部分はランプ３から照射された光のあたる範囲を模式的にあらわしている。脱臭フィルタ２を通過する臭気は、脱臭フィルタ２に保持された光触媒に吸着されるとともに、光触媒の酸化作用によって分解され、脱臭フィルタ２は再生される。（Ａ）のようにハニカム構造体を利用した脱臭フィルタでは、ハニカム内部の光触媒は、ハニカムを構成する壁によって影となる部分が多く、ランプ３からの効果的な光照射が行われないため光触媒の酸化作用が十分働かず臭気が分解されないため、脱臭フィルタの再生が不十分になることがあった。一方、（Ｂ）のように三次元立体編物を利用した脱臭フィルタでは、編物の繊維が光を遮断する壁を形成していないため、編地の開口部に保持された光触媒と、連結繊維に保持された光触媒の両方に光照射される。その結果、脱臭フィルタ内部の光触媒にも光が照射されるため、臭気が分解され脱臭フィルタを十分に再生することができる。なお、図５では励起光源を示したが、脱臭機の一部をガラスのような光透過性の材料で構成し、外光の自然照射によって脱臭フィルタの再生を行ってもよい。
【００５２】
光触媒としては、酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化ビスマスなどの金属酸化物、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化モリブデンなどの金属硫化物、チタンナイトライドなどの窒化物が挙げられ、安全性、経済性などの面から、酸化チタンが好ましい。また、光触媒の表面にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ等の助触媒を添加してもよい。
【００５３】
無機繊維としては、金属、ガラス、セラミックなどが挙げられるが，紫外線に対する強度を有していることが望ましい。金属としては、鉄・ステンレス・アルミ・銅・銀・金繊維などが挙げられる。セラミックとしては、アルミナ、シリカ、ウォラストナイト、チタン酸カリウム繊維などが挙げられる。ガラス繊維は樹脂繊維のように光触媒による劣化をうけることがなく、長期にわたって信頼性の高い三次元立体編物を得ることができる。また、ガラス繊維は光透過性および光反射性を有するため、光触媒に効率的に光を照射することができ、優れた脱臭性能を得ることができる。ガラス繊維の材質としては、石英ガラス、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｓガラス、Ａガラスなど光透過性および光反射性を有するものを利用することができる。
【００５４】
三次元立体編物を構成する繊維は、光触媒性能と担持強度が確保できる材質であれば完全に無機物である必要はなく、樹脂繊維や天然繊維などを利用して、繊維表面にチタンやシリカやアルミナや金属などの被膜をコーティングあるいは蒸着して、繊維の表面部分を無機物にして利用してもよい。
【００５５】
編地を連結する連結繊維は、樹脂繊維を無機繊維と混合して利用してもよい。連結繊維は三次元立体編物の立体形状を安定化させるために、適度な弾力性と強度が必要である。とくに脱臭フィルタを製造する際の触媒担持工程や乾燥工程では、脱臭フィルタに応力や熱がかかるため変形が生じやすい。樹脂繊維にくらべると無機繊維は曲げ強度が弱くコシがないため、無機繊維で立体編物を作成すると、変形が生じやすくなる。そこで、樹脂繊維と無機繊維を混合して編物を構成することによって形状を安定化させることができる。
【００５６】
樹脂繊維としては、ポリエステル、ナイロン、アクリル等の合成繊維、羊毛、綿等の天然繊維、あるいはキュプラ等の再生繊維など、各種材質を用いることができる。繊維の材質を選択することにより、たとえば、ポリエステルなど硬質の繊維を用いた場合には、開口の形状や厚み、脱臭フィルタの形状を維持することが容易となる。
【００５７】
三次元立体編物を構成する繊維の編目部分の接着には、適当なバインダーを用いる方法、熱処理をして繊維を溶着する方法などが挙げられる。バインダーとしては、光触媒の触媒作用によって劣化しなければよく、シリコーンやフッ素樹脂、シリカゾル、アルミナゾル、硫酸カルシウム、粘土等が挙げられる。
【００５８】
光透過性のバインダーを用いると、バインダーが光透過性および光反射性を有するため、光触媒に効率的に光を照射することができ、優れた脱臭性能を得ることができる。光透過性のバインダーとしては、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＬｉＯ2などのケイ酸塩からなるアルカリシリケート、シリカゾルなどの無機コロイド、シリカ、ケイ素、チタンなどのアルコキシド類とその加水分解物などが挙げられる。なお、Ｎａなどのアルカリ成分は光触媒の結晶性を低下させ、光触媒性能を低下させることがあるため、バインダーとしては、主成分がＳｉＯ2であることがのぞましく、シリカゾルまたはシリカアルコキシド類の加水分解物などが好適である。
【００５９】
送風手段としては、本体内部に風を取り込むことができれば特に問題はなく、プロペラファン、シロッコファン、ターボファン、ブロアなどあらゆる送風手段を利用することができる。送風手段によって送られる空気が脱臭フィルタを通過する風量は任意の範囲で設計することができるが、十分な脱臭性能を得るためには風速０．２〜２ｍ／ｓ程度にするとよい。
【００６０】
裏表二層の編地の開口は、開口の最長対角線Ａが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２〜６ｍｍである。これによって、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００６１】
また、編地の開口形状は、略正多角形であることが好ましく、表裏編面に、同じ形状または同じサイズの開口を連続して設けることができるために、閉塞部を作ることなく連続的な開口を得ることができる。開口の形状としては、三角形や四角形、六角形であれば、同じ形状およびサイズの開口を連続して設けることができ、編地における開口の配置としてはもっとも効率的である。また、たとえば同じ四角形であっても、長方形やひし形の開口に比べ、正方形の開口は対向する辺のすべてがもっとも離れた配置になるため、脱臭フィルタの形状が安定化する。ここで、表裏編面の開口位置をずらして配置しても特に問題はなく、この場合、空気が脱臭フィルタの内部を曲線的に通過する一方で、開口部から入射した光は連結繊維に直線的に照射されるため、脱臭フィルタを透過する光を減らすことができるという効果を得ることができる。
【００６２】
三次元立体編物を構成する繊維の直径は、１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍから２００μｍである。これによって、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタとすることができる。また、適度の反発性を有し、強度が優れた脱臭フィルタとすることができる。
【００６３】
また、三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントであってもよい。連結繊維にマルチフィラメントを使用することにより、表面積が広く、脱臭性能に優れた脱臭フィルタになる。モノフィラメントを複数本ひきそろえる場合には、形状安定性に優れた脱臭フィルタを得ることができるが、マルチフィラメントを用いる場合に比べ、表面積が少なくなる。なお、モノフィラメントとマルチフィラメントをひきそろえて使用しても良い。その場合には、マルチフィラメントの配合割合を変化させることにより、強度と触媒保持量のバランスを調整することができる。一本の太い繊維よりも複数の細い繊維をより合わせたマルチフィラメントのほうが粉落ちすることなく光触媒の担持量を増加させることができ、脱臭性能に優れたものが得られる。細い繊維に担持した場合、光触媒が繊維間に入り込んではさまり、強固に固定化されるとともに、外部から衝撃が加わった場合にも繊維を介して衝撃が伝わるので脱落しにくいという作用を得ることができる。連結繊維のマルチフィラメント配合割合を増加させれば、単位体積あたりの繊維原材料の使用量を同等に保ちながら、脱臭フィルタ全体の表面積を増加させることができ、高効率で経済性に優れた脱臭フィルタを得ることができる。
【００６４】
光触媒の粒子径は、三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいほうが好ましい。光触媒が繊維の直径よりも小さいため、光触媒が繊維間の編目や重なり部分に入り込みやすく、強固に固定化されるという効果を得ることができる。その結果、光触媒の担持量を増加させることができる。光触媒の粒子径は、一次粒子径として６〜１００ｎｍ程度であるが、実際は一次粒子が凝集して０．１〜１００μｍ程度の二次粒子になっていることが多い。ここでいう光触媒の粒子径は二次粒子の状態を示し、光触媒を編物に分散させる際に繊維の編目や重なり部分に入り込みやすいことが必要である。
【００６５】
連結繊維は屈曲していてもよく、湾曲した通風路になるため、光触媒と臭気を含む空気の接触時間を長くすることができ、脱臭性能が向上するという作用を得ることができる。また、編物の開口部分に照射された光も屈曲した繊維表面に照射されるため、脱臭フィルタの受光面積を拡大することができる。
【００６６】
光触媒は光が照射されることによって触媒作用を発揮することから、脱臭フィルタには光があたることが必要である。光の照射は脱臭機内部に光源を備える方法と、太陽光や室内照明の光など脱臭機外部の光を利用する方法がある。脱臭機外部の光を利用するためには、脱臭機の一部を光透過性の部材で構成すればよく、脱臭フィルタの周囲をガラス、透明樹脂などで構成して光を脱臭フィルタにあててやればよい。
【００６７】
脱臭機内部に光源を備える方法では、光触媒を励起する光源としてブラックライト、冷陰極管、殺菌灯、蛍光灯などのランプが挙げられる。光触媒を励起することができればいかなる手段を用いてもよいが，冷陰極管は比較的低コストであり，耐久寿命も長いことから光源として好ましい。ＬＥＤ光源を複数配列して光源としてもよい。
【００６８】
励起光源から脱臭フィルタに照射される光は、波長４００ｎｍ以下の紫外線を０．００１〜１０．０ｍＷ／ｃｍ2の範囲となるように脱臭フィルタに照射されることが好ましく、より好ましくは０．５〜２ｍＷ／ｃｍ2の光強度である。照射強度は、励起光源の数、発光強度、励起光源と脱臭フィルタの距離を、任意の値に設計して制御することができる。
【００６９】
脱臭フィルタの紫外線透過率は、１０％以下であることが好ましく、より好ましくは５％以下である。これによって、脱臭フィルタが光を効率的に受光することができ、脱臭性能が高いという作用を得ることができる。脱臭フィルタの紫外線透過率は、編地の開口率、繊維の使用量、脱臭フィルタの厚み、連結繊維の本数および屈曲状態、表裏の開口部の位置によって任意の値に制御することができる。
【００７０】
脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えていてもよく、光源による光を効率的に脱臭フィルタに照射することにより、より効果的に光触媒作用を発揮させることができる。
【００７１】
三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、十分な開口をもち、通気性能に優れた脱臭フィルタを得ることができる。三次元立体構造なので平面構造に比べて編物の強度が強いという作用を有する。また光触媒と臭気の接触時間が長くなり、脱臭性能が向上するという作用を有する。気体の圧力損失は、主に表面と裏面の編地の形状と開口面積によって支配され、連結繊維の形状の影響は少ないと考えられる。厚みを１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることにより、圧力損失を低く保ちながら、表面と裏面の間に十分な触媒量を保持することができる。また、保持された触媒と、そこを通過する空気などの気体との接触時間も十分に得られる。
【００７２】
脱臭フィルタは、吸着剤を含んでいてもよい。吸着剤を含むことにより、吸着剤で臭気を濃縮して光触媒で効率的に分解させることができ、優れた脱臭性能を得ることができる。また、光触媒に光が照射されていないときでも脱臭作用を得ることができる。吸着剤としては、活性炭、活性炭素繊維、ゼオライト、シリカゲル、セピオライト、珪藻土、アパタイトなどが挙げられ、紫外線領域の光吸収量が少ないハイシリカゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ＝１６以上）が好適である。光触媒と吸着剤の比率としては任意の配合を用いることができるが、好ましくは光触媒濃度が２０〜８０ｗｔ％である。
【００７３】
脱臭フィルタは抗菌性の金属を担持していてもよい。抗菌性の金属としては、銀・銅・亜鉛などの金属イオンを溶出する無機化合物、銀・銅・亜鉛の金属微粒子、銀ゼオライト、銀含有リン酸ジルコニウムなどが挙げられる。抗菌性の金属を担持することにより、光があたらない場合にも、脱臭フィルタに抗菌作用を与え、フィルタを清潔に保つことができる。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。
【００７５】
（実施例１）
脱臭フィルタを作成するために、図２、図３に示すような三次元立体編物を利用した。用いた三次元立体編物は、略正六角形の開口を有する二枚の編地６、７と連結繊維８からなっている。開口５の最長対角線Ａは５ｍｍ、厚みＢは８ｍｍである。連結繊維８には単繊維径５５μｍ（３３０／１０ｄｔｅｘ）を１０本束ねたポリエステルマルチフィラメントを使用している。三次元立体編物の編目部分を接着し、繊維の少なくとも一部を無機繊維とするために、バインダーを用いた。バインダーとして、テトラエトキシシランとエタノールを主成分として混合した溶液に、少量の塩酸と水を加えて加水分解を行ったものを用いた。三次元立体編物をバインダー溶液に含浸し、余剰液を除いた後、７０℃で２０分乾燥することによって、ポリエステルマルチフィラメントをＳｉＯ2成分で被覆した。乾燥後の三次元立体編物は、編目部分が接着されて強度が向上し、形状が安定化した。
【００７６】
酸化チタンと上記のバインダー液を混合した液に、上記の三次元立体編物を含浸し、余剰液を除いた後、７０℃で２０分乾燥することにより、脱臭フィルタ（立体編物Ａ）を作成した。得られた脱臭フィルタ（立体編物Ａ）は、さらに強度が向上した。脱臭フィルタ（立体編物Ａ）の表面を顕微鏡で観察すると、表面に酸化チタンと思われる粒子状の成分が保持されている様子が観察できた。
【００７７】
（実施例２）
編物を構成する繊維をポリエステルからガラス繊維に変え、実施例１と同じ形状の三次元立体編物を作成した。開口の最長対角線Ａは５ｍｍ、厚みＢは８ｍｍである。連結繊維には繊維径５５μｍを１０本束ねたガラス繊維マルチフィラメントを使用している。ガラス繊維は光触媒に対する耐久性を備えているため、光触媒とバインダーを含む液を直接塗布することとした。また、ガラス繊維はポリエステル繊維に比べて水に対するなじみ性が良いため、テトラエトキシシランとエタノールを主成分として混合した溶液ではなく、水系バインダーであるコロイダルシリカを用いて、エタノールが残留しない脱臭フィルタを作成した。液の成分は、コロイダルシリカ・酸化チタン・吸着剤としての疎水性ゼオライト・界面活性剤・水である。ガラス繊維でできた三次元立体編物を液に含浸すると、液の重量によって変形が生じやすいため、塗布液をスプレーで噴霧して光触媒とバインダーと吸着剤を含む液を塗布した。液はあらかじめボールミルを用いて十分混合攪拌したものを用いた。スプレー塗布した編物を、１００℃で２０分乾燥させる作業を３回繰り返し、脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）を作成した。脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）の表面を顕微鏡で観察すると、表面に酸化チタンと吸着剤と思われる粒子状の成分が混在して保持されている様子が観察できた。
【００７８】
作成した脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）の連結繊維は屈曲しており、脱臭フィルタの開口部から見ると連結繊維が開口部をふさぐように伸びている。脱臭フィルタの厚み方向から断面を見ると、連結繊維が波状に規則配列されており、連結繊維間が屈曲して連通した通風路を形成している様子が観察された。
【００７９】
紫外線冷陰極管と紫外線強度計を３０ｍｍの間隔をおいて配置し、紫外線強度を測定した。脱臭フィルタなしでは、２．３００ｍＷ／ｃｍ2であった。光触媒を保持させる前の三次元立体編物で遮光した場合、０．５４５ｍＷ／ｃｍ2であった。触媒を保持させた脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）で遮光した場合、０．０４６ｍＷ／ｃｍ2であった。それぞれの強度差から、脱臭フィルタ（立体編物Ｂ）の受光率は９８％となった。
【００８０】
（実施例３）
開口の最長対角線Ａを７ｍｍ、厚みＢは８ｍｍとした三次元立体編物を作成した。連結繊維には繊維径１３８μｍのポリエステルモノフィラメントと、繊維径１５μｍを３６本束ねたガラス繊維マルチフィラメントを使用している。実施例２と同様に、水系バインダーであるコロイダルシリカを用いて、エタノールが残留しない脱臭フィルタを作成した。液の成分は、コロイダルシリカ・酸化チタン・吸着剤としての疎水性ゼオライト・界面活性剤・水である。スプレー塗布した編物を、１００℃で２０分乾燥させる作業を３回繰り返し、脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）を作成した。脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）の表面を顕微鏡で観察すると、表面に酸化チタンと吸着剤と思われる粒子状の成分が混在して保持されている様子が観察できた。
【００８１】
作成した脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）の連結繊維は屈曲しており、脱臭フィルタの開口部から見ると連結繊維が開口部の一部をふさぐように伸びている。脱臭フィルタの厚み方向から断面を見ると、連結繊維が波状に規則配列されており、連結繊維間が屈曲して連通した通風路を形成している様子が観察された。
【００８２】
紫外線冷陰極管と紫外線強度計を３０ｍｍの間隔をおいて配置し、紫外線強度を測定した。脱臭フィルタなしでは、２．３００ｍＷ／ｃｍ2であった。光触媒を保持させる前の三次元立体編物で遮光した場合、１．１００ｍＷ／ｃｍ2であった。触媒を保持させた脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）で遮光した場合、０．３５０ｍＷ／ｃｍ2であった。それぞれの強度差から、脱臭フィルタ（立体編物Ｃ）の受光率は８５％となった。
【００８３】
（実施例４） （面風速と圧力損失）
実施例２および３で作成した脱臭フィルタの面風速と圧力損失の関係を図７に示す。比較対照として、図５のような三次元構造をもつハニカムコルゲートフィルタ（ハニカムＡ：１８０セル／ｉｎ2、厚み１０ｍｍ）、三次元構造をもつハニカムコルゲートフィルタ（ハニカムＢ：８０セル／ｉｎ2、厚み１０ｍｍ）、ガラス繊維織物フィルタ（繊維織物Ａ、模紗織、縦１１×３本／２５ｍｍ、横１１×３本／２５ｍｍ、質量３５４ｇ／ｍ2、標準番手１３５ｔｅｘ）、ガラス繊維織物フィルタ（繊維織物Ｂ：模紗織、縦７．５×４本／２５ｍｍ、横６×４本／２５ｍｍ、質量３７５ｇ／ｍ2、標準番手１６９ｔｅｘ）、ガラス繊維織物フィルタ（繊維織物Ｂを２枚重ねたもの）を示した。立体編物Ｂは、繊維織物Ａおよび繊維織物Ｂよりも圧力損失が低くなっているが、ハニカムＡ、Ｂよりは圧力損失が高い。立体編物Ｃは、立体編物Ｂよりも開口径が大きいため、さらに圧力損失が低くなっており、ハニカムＢとほぼ同じ圧力損失を示した。
【００８４】
立体編物を利用して、脱臭フィルタとして多用されているハニカムコルゲートフィルタと同じような低圧損脱臭フィルタを作ることができた。
【００８５】
（実施例５） （圧力損失と触媒担持量）
実施例２および３で作成した脱臭フィルタの圧力損失と固形分添着量の関係を図８に示す。フィルタの圧力損失は面風速１ｍ／ｓ時の値、固形分添着量はフィルタに付着している光触媒・吸着剤・バインダーの量を合計したものである。
【００８６】
繊維織物を利用した脱臭フィルタでは圧力損失が高く、固形分添着量は少ないものとなった。固形分添着量を増やすためにフィルタ量を増やそうとすると、圧力損失も上昇しまうことがわかり、低圧損で固形分添着量の多いフィルタを得るには立体形状が必要であることがわかる。立体編物では、脱臭フィルタとして多用されているハニカムコルゲートフィルタと同じような低圧損で固形分添着量の多い脱臭フィルタを作ることができることがわかる。このような編物は、設計上の工夫で糸の太さや織りかたや開口径を変えることで圧力損失を制御することが容易である。
【００８７】
（実施例６） （脱臭性能）
作成した脱臭フィルタを用いて脱臭試験を行った。容積１ｍ3のアクリル製試験容器内に、脱臭フィルタ・送風手段としてのファン・光源としての紫外線冷陰極管を設置した脱臭ユニットを設置した。脱臭フィルタは７８ｍｍ×１３０ｍｍの大きさとし、脱臭フィルタを通過する空気が、面風速１．５ｍ／ｓになるように調整した。脱臭フィルタと紫外線冷陰極管は密着させ、脱臭フィルタの表裏面を照射できる位置に紫外線冷陰極管を各１本ずつ設置した。紫外線冷陰極管は、長さ１５０ｍｍ、中心発光波長３６５ｎｍ、７ｍｍの距離で測定した紫外線強度が２ｍＷ／ｃｍ2のものを使用した。アクリル製試験容器内を温度２５±３℃、湿度５０±５％にした状態で、濃度が２０ｐｐｍになるようにアセトアルデヒドを導入した。アセトアルデヒド濃度はガスクロマトグラフィーを用いて定量した。
【００８８】
アセトアルデヒド脱臭性能の比較を図９に示す。縦軸は初期濃度を１００％としたときのアセトアルデヒド残存率である。脱臭フィルタなしであるＢＬＡＮＫでは、１２０分後の残存率が９０％となっており、試験容器のもれ・およびアクリル容器への吸着作用の影響が約１０％存在している条件での評価となっている。
【００８９】
ガラス繊維織物Ａ、Ｂでは、光触媒の作用によって臭気の減衰がみられるものの、脱臭速度はあまり高くない。ハニカムフィルタＡは、初期（０〜１５分）の脱臭がはやく、その後の脱臭速度も速い。ハニカムフィルタＢは、初期（０〜１５分）の脱臭がはやく、その後の脱臭速度がやや遅く、ハニカムのセル数（開口径）の差によって、変化がみられた。初期の脱臭性能は、主に吸着剤の吸着能力および脱臭フィルタへのガスの拡散速度に影響を受けていると考えられ、ハニカム構造はガスの拡散性能に優れているため脱臭性能が高いと考えられる。１５分以降の脱臭速度は、主に光触媒の臭気分解性能に影響を受けていると考えられ、セル数が多く、コルゲートの間隔が狭いハニカムＡの方が光を効率的に受光できたものと考えられる。
【００９０】
立体編物Ａ、Ｂは、ほぼ同じような脱臭性能の傾向を示し、初期（０〜１５分）の脱臭がおそく、その後の脱臭速度が速かった。１０〜４０分にかけての脱臭速度はハニカム以上であったことから、ハニカムと比べてガスの拡散性能には劣るが光を効率的に受光でき、光触媒の作用をより効率的に発揮できるものと考えられる。
【００９１】
（実施例７） （光触媒による脱臭フィルタの再生効果）
光触媒による脱臭フィルタの再生効果を調べるため、以下の実験を行った。実施例６と同様の条件で、アセトアルデヒドのガスを３０分おきに等量ずつ追加導入し、容器内のアセトアルデヒド濃度を測定した。評価した脱臭フィルタは、立体編物ＢとハニカムＡである。結果を図１０に示す。
【００９２】
アセトアルデヒドの導入回数が３回目までは、ハニカムＡの方が高い脱臭性能を示した。特に、ガス導入直後の吸着作用が強くなっており、実施例６とほぼ同様の傾向となった。導入回数が４〜７回目では、立体編物Ｂの方が高い脱臭性能を示しており、その差は導入回数を増やすごとに増大した。図９の●と▲は、ガスを導入して３０分後のアセトアルデヒド濃度を示しており、回数を増すごとに濃度差が広がっていることがわかる。この理由として、ハニカムＡよりも立体編物Ｂの方が、脱臭フィルタ全体に光が照射され、光触媒によって吸着剤に吸着されたアセトアルデヒドを分解して再生されているためと考えられる。試験後の脱臭フィルタは、両者ともやや黄色に変色していたが、立体編物Ｂのほうが白く見える面積が大きく、広い範囲を再生できている様子がうかがえた。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
風速が早い領域でも脱臭フィルタとして利用可能であり、光触媒担持量を増やすことができ、光触媒を担持しても繊維が劣化せず、形状安定性を有する脱臭フィルタを備えた脱臭機を提供することができ、脱臭機、空気清浄機、脱臭機能付きエアコン、殺菌装置などの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態の脱臭機を示す概略断面図
【図２】同脱臭機の三次元立体編物からなる脱臭フィルタの斜視図
【図３】同脱臭機の三次元立体編物からなる脱臭フィルタの編地と連結繊維の開口部分の拡大図
【図４】同脱臭機の三次元立体編物からなる脱臭フィルタを構成する繊維の編目部分の拡大図
【図５】ハニカムコルゲートフィルタの斜視図
【図６】脱臭フィルタの光のあたり方を示す模式図
【図７】脱臭フィルタの面風速と圧力損失の関係を示すグラフ
【図８】脱臭フィルタの圧力損失と固形分添着量の関係を示すグラフ
【図９】アセトアルデヒド残存率と経過時間の関係を示すグラフ
【図１０】アセトアルデヒド残存率と経過時間の関係を示すグラフ
【図１１】従来の脱臭装置を示す概略断面図
【符号の説明】
【００９５】
１ 本体
２ 脱臭フィルタ
３ ランプ
４ ファン
５ 開口
６ 編地
７ 編地
８ 連結繊維
９ 編目
１０ 光触媒
１１ ハニカムコルゲートフィルタ
１２ 波板
１３ 平板
１４ 開口
１０１ フィルタ
１０２ ブロア
１０３ 紫外線光源
１０４ ガラスクロス
１０５ 多孔板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱臭フィルタと、送風手段とを備えた脱臭機において、前記脱臭フィルタが、裏表二層の編地と前記編地を連結する連結繊維からなる三次元立体編物に光触媒を保持され、前記編物の編目部分が接着されていることを特徴とした脱臭機。
【請求項２】
三次元立体編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維であることを特徴とした請求項１記載の脱臭機。
【請求項３】
無機繊維がガラス繊維であることを特徴とする請求項２記載の脱臭機。
【請求項４】
編地を連結する連結繊維の少なくとも一部が樹脂繊維であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の脱臭機。
【請求項５】
裏表二層の編地が、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の脱臭機。
【請求項６】
光透過性のバインダーを用いて繊維に光触媒を接着したことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の脱臭機。
【請求項７】
バインダーがＳｉＯ2を主成分とするガラスであることを特徴とする請求項６に記載の脱臭機。
【請求項８】
三次元立体編物を構成する繊維の直径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の脱臭機。
【請求項９】
三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントで構成されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１０】
光触媒の粒子径が三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１１】
連結繊維が屈曲していることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１２】
三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１３】
光触媒が酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１４】
脱臭フィルタに光触媒と吸着剤を担持させたことを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１５】
脱臭フィルタに抗菌性の金属を担持させたことを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１６】
光触媒を励起する光源を備え、光源による光を脱臭フィルタに照射することを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１７】
脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えたことを特徴とする請求項１乃至１６いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１】
脱臭フィルタと、送風手段とを備えた脱臭機において、前記脱臭フィルタが、裏表二層の編地と前記編地を連結する連結繊維からなる三次元立体編物に光触媒を保持され、前記編物の編目部分が接着されていることを特徴とした脱臭機。
【請求項２】
三次元立体編物を構成する繊維の少なくとも一部が無機繊維であることを特徴とした請求項１記載の脱臭機。
【請求項３】
無機繊維がガラス繊維であることを特徴とする請求項２記載の脱臭機。
【請求項４】
編地を連結する連結繊維の少なくとも一部が樹脂繊維であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の脱臭機。
【請求項５】
裏表二層の編地が、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の開口を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の脱臭機。
【請求項６】
光透過性のバインダーを用いて繊維に光触媒を接着したことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の脱臭機。
【請求項７】
バインダーがＳｉＯ2を主成分とするガラスであることを特徴とする請求項６に記載の脱臭機。
【請求項８】
三次元立体編物を構成する繊維の直径が１μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の脱臭機。
【請求項９】
三次元立体編物を構成する連結繊維の少なくとも一部がマルチフィラメントで構成されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１０】
光触媒の粒子径が三次元立体編物を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１１】
連結繊維が屈曲していることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１２】
三次元立体編物の厚みが１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１３】
光触媒が酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１４】
脱臭フィルタに光触媒と吸着剤を担持させたことを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１５】
脱臭フィルタに抗菌性の金属を担持させたことを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１６】
光触媒を励起する光源を備え、光源による光を脱臭フィルタに照射することを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の脱臭機。
【請求項１７】
脱臭フィルタと送風手段の間に光触媒を励起する光源を備えたことを特徴とする請求項１乃至１６いずれかに記載の脱臭機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−４２１８８（Ｐ２０１０−４２１８８Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０９６４６（Ｐ２００８−２０９６４６）
【出願日】平成２０年８月１８日（２００８．８．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１８日（２００８．８．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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