JP4439194B2

JP4439194B2 - Purification device

Info

Publication number: JP4439194B2
Application number: JP2003082765A
Authority: JP
Inventors: 博山崎; 陽弘加藤
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP2004290724A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光触媒を用いて空気や水の浄化を行う浄化装置に係り、特に、表面側及び／又は裏面側に光触媒が配置された導光板と、光触媒を活性化させる光源を備えた浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の光触媒は、紫外線等の光の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、実開平６−８５０８５号や特開平９−２０３５８２号に開示されているように、斯かる光触媒を用いて空気や水の浄化を行う装置が従来から用いられている。
【０００３】
図１４は、光触媒を用いた従来の浄化装置の一例を示すものであり、該浄化装置70は、透光性材料より成る導光板72と、該導光板72の一端面72ａに沿って配置された光源74と、該光源74の外側方を覆う反射板76を備えると共に、上記導光板72の表面上及び裏面上に、光触媒78を膜状に被着して構成されている。上記光源74は冷陰極管等より成り、光触媒78を活性化する紫外線等の光を放射するものである。
この浄化装置70にあっては、光源74から放射された紫外線等の光が導光板72の一端面72ａから導光板72内部に入射した後、導光板72の表面及び裏面から出射して光触媒78を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができるようになっている。
【特許文献１】
実開平６−８５０８５号
【特許文献２】
特開平９−２０３５８２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気や水の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。
しかしながら、上記従来の浄化装置70にあっては、光触媒78が導光板72の表面上及び裏面上に膜状に配置されていることから、光触媒78の表面積を導光板72の表裏両面の表面積以上に拡大することはできなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置した光触媒の表面積を飛躍的に拡大させることのできる浄化装置の実現にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る空気又は水の浄化装置は、導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面側及び／又は裏面側に、シリカガラスより成る繊維の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を形成し、さらに、上記シンタリング層の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒を被覆して構成した多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の浄化装置にあっては、導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される導光板の表面側及び／又は裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【０００８】
また、上記繊維状体が、シリカガラスより成る繊維の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を形成し、さらに、上記シンタリング層の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒を被覆して構成されている。この結果、シリカガラスの微細孔中に、アナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層を介して、光触媒と繊維とが結合されることとなるため、光触媒と繊維との結合が非常に強固となり、光触媒が容易に剥離を生じることがなく、耐久性に優れている。
【０００９】
また、本発明の他の空気又は水の浄化装置は、導光板と、該導光板の端面から導光板内部に光触媒活性化作用を有する波長の光を入射する光源とを備え、上記導光板の表面側及び／又は裏面側に、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、反射材を被覆し、さらに、上記反射材の表面に光触媒を被覆して構成した多数の繊維状体を立設状態で配置したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の浄化装置にあっても、導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される導光板の表面側及び／又は裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００１１】
また、本発明の他の浄化装置にあっては、上記繊維状体が、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維の表面に、反射材を被覆し、さらに、上記反射材の表面に光触媒を被覆して構成されている。
而して、繊維の表面に被覆された光触媒が薄い場合には、光触媒に照射された光の一部が光触媒を透過して繊維に吸収されてしまうが、この繊維状体にあっては、繊維の表面に反射材を被覆しているので、光触媒を透過してきた光を反射させて光触媒の活性化に再び活用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る浄化装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る第１の浄化装置10を示すものであり、該第１の浄化装置10は、アクリル樹脂、ガラス、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料より成る導光板12と、該導光板12の一端面12ａに沿って配置された冷陰極管より成る光源14と、該光源14の外側方を覆う反射板16を備えている。
また、上記光源14の配置される導光板12の一端面12ａ以外の端面には、光反射率の高い金属等より成る反射テープ18が被着されている。
上記光源14は、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を放射するものであり、上記冷陰極管に限らず、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることもできる。
【００１３】
上記導光板12の表面及び裏面には、略円錐形状の反射凹部20が多数形成されている。この反射凹部20は、導光板12の一端面12ａから入射してきた光を導光板12の表面側及び裏面側に反射させて、導光板12の表面及び裏面全体から光を均一に放射させるために設けられたものである。すなわち、導光板12の表面に形成された反射凹部20で反射された光は導光板12の裏面側に導かれ、導光板12の裏面に形成された反射凹部20で反射された光は導光板12の表面側に導かれる。
上記反射凹部20の寸法は、導光板12の厚さが５mmの場合において、深さが0.085mm〜0.116mm程度、隣接する反射凹部20間のピッチは0.5mm程度と成される。
上記反射凹部20は、導光板12の表面及び裏面にレーザ照射を行うことにより形成することができる。
【００１４】
さらに、導光板12の表面上及び裏面上には、ガラスや樹脂等の透光性材料より成る透明板22が配置されており、図２に拡大して示すように、該透明板22の表面に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等より成る光触媒24で被覆された多数の細長い第１の繊維状体26が、接着剤28を介して、上記透明板22表面に対して略垂直に立設状態で被着されている。この結果、導光板12の表面側及び裏面側に、光触媒24で被覆された第１の繊維状体26が多数配置されることとなる。
上記光触媒24は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。
【００１５】
上記第１の繊維状体26は、図３及び図４に示すように、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の樹脂繊維やガラス繊維等の繊維30の表面に光触媒24をコーティングして構成され、その直径は５〜５０μｍ、長さは２００〜５０００μｍ程度である。また、隣接する第１の繊維状体26同士の間隔は、５〜１００μｍ程度と成されていて密集度は高い。
上記光触媒24の厚さは、１〜３μｍ程度と成されている。上記繊維30への光触媒24の被覆方法は、従来から用いられている各種方法を使用でき、例えば、光触媒の分散液中に、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維30を浸漬した後、乾燥・焼成させることにより被覆可能である。
【００１６】
透明板22表面への上記第１の繊維状体26の被着は、静電植毛法を用いて行うことができる。これは、第１の繊維状体26を、静電気を利用して立毛させた状態で、接着剤28の塗布された透明板22表面に植毛するものである。すなわち、静電気を利用して第１の繊維状体26をマイナス又はプラスの電荷に帯電させると共に、透明板22表面を第１の繊維状体26の電荷とは逆の電荷で帯電させることにより、静電引力を利用して、透明板22表面に第１の繊維状体26を立毛させた状態で略垂直に植毛させるのである。
尚、上記接着剤28は、光触媒活性化作用を有する波長の紫外線や可視光等の光を透過させる透光性材料より成り、例えば、アルカリシリケート結合物、エチルシリケート結合物、アルコキシラン結合物、有機官能基を部分的に導入したアルコキシラン結合物及び有機ポリマーを反応させたアルコキシラン結合物等の無機結合材やハイブリッド系無機結合材を好適に用いることができる。
【００１７】
上記第１の浄化装置10にあっては、光源14から光触媒活性化作用を有する波長の光（紫外線や可視光）が放射されると、該光は導光板12の一端面12ａから導光板12内部に入射した後、上記反射凹部20で反射されて導光板12の表面及び裏面から出射し、さらに、透明板22を透過して光触媒24を活性化することにより、空気や水の浄化を行うことができるようになっている。
尚、上記の通り、接着剤28は透光性を有していることから、当該接着剤28によって光触媒活性化作用を有する波長の光が遮られることはない。
また、光源14から放射された光の中で、導光板12の一端面12ａ側へ向かわなかった光も、上記反射板16で反射させて導光板12の一端面12ａ側へ導くことができるため、光触媒24の活性化効率が高い。
さらに、上記反射テープ18により、導光板12の一端面12ａ以外の端面から光が逃げるのを防止することができるようになっている。
【００１８】
而して、上記第１の浄化装置10にあっては、導光板12の表面及び裏面上に配置した透明板22の表面に、光触媒24で被覆された多数の第１の繊維状体26を、透明板22表面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、光触媒24が配置される導光板12の表面側及び裏面側の表面積が、被着された多数の第１の繊維状体26の表面積分増大することとなり、この結果、従来の浄化装置70の如く光触媒78を導光板72の表面及び裏面上に膜状に配置した場合に比較して、導光板12の表面側及び裏面側に配置される光触媒24の表面積を飛躍的に拡大することができる。
例えば、被着する第１の繊維状体26の数、直径、長さ、第１の繊維状体26同士の間隔を適宜調整することにより、導光板12の表面及び裏面の表面積の数千倍以上の表面積で光触媒24を配置することが可能である。
また、各第１の繊維状体26は、透明板22表面に対して「略垂直」に被着されていることから、第１の繊維状体26同士が交差して絡み合うことがなく、その結果、光触媒活性化作用を有する波長の光の照射を受けた際に、光の当たらない影の部分を生じることが殆どない。従って、各第１の繊維状体26の光触媒24に光が十分に照射されることとなり、光触媒24の活性化効率が非常に高くなっている。
【００１９】
図５は、複数の第１の浄化装置10を用いて構成した空気浄化装置32を示すものであり、該空気浄化装置32は、一側面に吸気口34を形成すると共に、上記一側面と対向する側面に排気口36を形成した筐体38の内部に、３個の上記第１の浄化装置10とファン40を収納することにより構成されている。
この空気浄化装置32は、上記ファン40を駆動させて、外部の空気を吸気口34から筐体38内に導入し、第１の浄化装置10の第１の繊維状体26表面の光触媒24と接触させて浄化した後、排気口36から排出する仕組みとなっている。
【００２０】
図６及び図７は、本発明に係る第２の浄化装置42を示すものである。この第２の浄化装置42は、上記第１の浄化装置10における透明板22を用いることなく、導光板12の表面上及び裏面上に、直接、光触媒24で被覆された多数の第１の繊維状体26を、接着剤28を介して、導光板12の表面及び裏面に対して略垂直に立設状態で被着した点に特徴を有し、それ以外の構成は上記第１の浄化装置10と実質的に同じである。
尚、反射凹部20の光反射効率の低下を防止するため、図７に示すように、導光板12の表面及び裏面の反射凹部20の形成箇所には、接着剤28及び第１の繊維状体26を被着していない。
この第２の浄化装置42は、導光板12の表面及び裏面の反射凹部20の形成箇所をマスクした状態で、導光板12の表面及び裏面に接着剤28を塗布した後、静電植毛法により第１の繊維状体26を、接着剤28の塗布された導光板12の表面及び裏面上に植毛し、その後、マスクを除去することにより製造される。
【００２１】
この第２の浄化装置42にあっては、導光板12の表面上及び裏面上に、光触媒24で被覆された多数の第１の繊維状体26を、導光板12の表面及び裏面に対して略垂直に立設状態で被着したことから、上記第１の浄化装置10と同様に、光触媒24が配置される導光板12の表面側及び裏面側の表面積が、被着された多数の第１の繊維状体26の表面積分増大することとなり、導光板12の表面側及び裏面側に配置される光触媒24の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【００２２】
上記第２の浄化装置42は、導光板12の表面上及び裏面上に、直接、第１の繊維状体26を被着しているため、上記第１の浄化装置10における透明板22が不要となり、部品点数の削減を図ることができる。
一方、上記第１の浄化装置10は、導光板12の表面上及び裏面上に配置した透明板22の表面に第１の繊維状体26を被着しているため、第２の浄化装置42のように、導光板12の表面及び裏面の反射凹部20の形成箇所を避けて第１の繊維状体26を被着する必要がなく、透明板22の全面に亘って第１の繊維状体26を被着できる。従って、第１の浄化装置10は、第２の浄化装置42に比べて、より多くの第１の繊維状体26を、導光板12の表面側及び裏面側に配置することが可能である。
【００２３】
上記においては、導光板12の表面側及び裏面側の双方に第１の繊維状体26を被着した場合について説明したが、導光板12の表面側又は裏面側の何れか一方にのみ、第１の繊維状体26を被着するようにしても良い。
また、上記においては、導光板12の一端面12ａに沿って光源14を配置した場合について説明したが、導光板12の複数の端面に沿って、それぞれ光源14を配置するようにしても良い。要するに、光源14は導光板12の少なくとも一端面に沿って配置されていれば良い。
【００２４】
上記第１の浄化装置10及び第２の浄化装置42において、第１の繊維状体26の代わりに、図８及び図９に示す第２の繊維状体44、図１０及び図１１に示す第３の繊維状体46、図１２及び図１３に示す第４の繊維状体48を用いることもできる。
【００２５】
図８及び図９に示す第２の繊維状体44は、シリカガラスより成る繊維30の表面に、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層50が形成され、さらに、上記シンタリング層50の表面に、アナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒24が被覆されることにより構成されている。
この第２の繊維状体44は、シリカガラスより成る繊維30の作成時において、シリカガラス繊維の材料であるシリカの焼結前に、該シリカを、光触媒24の材料であるチタンの金属アルコキシド溶液中に含浸させた後、４００〜８００℃の温度で加熱・焼結させることにより得ることができる。
すなわち、焼結前のシリカは、表面に多数の微細孔を有しているため、シリカをチタンの金属アルコキシド溶液中に含浸させると、上記シリカの表面がチタンの金属アルコキシド溶液で被覆されると共に、シリカの微細孔中に、チタンの金属アルコキシド溶液が浸透することとなる。この状態で、４００〜８００℃の温度で加熱すると、シリカが焼結してシリカガラスより成る繊維30が形成されると共に、シリカ表面のチタンの金属アルコキシド溶液が加水分解・重合反応してアナターゼ型の酸化チタンより成る光触媒24が形成される。さらに、シリカ表面のの微細孔も焼結してシリカガラスが形成されると共に、シリカの微細孔中に浸透したチタンの金属アルコキシド溶液も加水分解・重合反応してアナターゼ型の酸化チタンが形成され、この結果、シリカガラスの微細孔中にアナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結した上記シンタリング層50が構成されることととなる。
この第２の繊維状体44にあっては、シリカガラスの微細孔中に、アナターゼ型の酸化チタンが浸透した状態で焼結したシンタリング層50を介して、光触媒24と繊維30とが結合されることとなるため、光触媒24と繊維30との結合が非常に強固となり、光触媒24が容易に剥離を生じることがなく、耐久性に優れている。
【００２６】
図１０及び図１１に示す第３の繊維状体46は、アナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ_２）より成る光触媒繊維52で構成されている。
この光触媒繊維52は、例えば、以下の方法により形成することができる。先ず、チタンの金属アルコキシドと、該チタンの金属アルコキシドの加水分解のための水と、メタノール等の溶媒と、上記チタンの金属アルコキシドの加水分解・重合反応の調整剤とを調合し、溶液状態の光触媒材料を作製する。
次に、溶液状態の光触媒材料を、例えば２００℃程度の比較的低温で加熱等することにより、溶媒を蒸発させると共に、上記チタンの金属アルコキシドの加水分解・重合反応を一部進行させて、溶液状態の光触媒材料を粘性ゾル状と成す。
次に、粘性ゾル状の光触媒材料を延伸した後、４００℃〜８００℃の温度で加熱・焼成して、チタンの金属アルコキシドの重合反応を完全に進行させることにより、ゲル状の細長い光触媒繊維を形成し、この光触媒繊維を、所定の長さに切断すれば、上記光触媒繊維52を形成することができる。
【００２７】
図１２及び図１３に示す第４の繊維状体48は、樹脂繊維やガラス繊維等の繊維30の表面に反射材54が被覆され、さらに、上記反射材54の表面に光触媒24が被覆されることにより構成されている。
上記反射材54は、アルミニウム等の光反射率の高い材料で構成され、蒸着等の方法により繊維30の表面に被覆される。
而して、繊維30の表面に被覆された光触媒24が薄い場合には、光触媒24に照射された光の一部が光触媒24を透過して繊維30に吸収されてしまうが、この第４の繊維状体48にあっては、繊維30の表面に反射材54を被覆しているので、光触媒24を透過してきた光を反射させて光触媒24の活性化に再び活用することができる。
【００２８】
尚、図示は省略するが、光反射率の高い材料で構成した繊維や、光反射率の高い白色の繊維を用い、これら繊維の表面に光触媒を被覆した場合においても、上記第４の繊維状体48と同等の効果を得ることができる。
【００２９】
光触媒としては、上記の酸化チタン以外に、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３等、光触媒作用を有する他の金属酸化物を用いることができるが、アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の浄化装置にあっては、導光板の表面側及び／又は裏面側に、光触媒で被覆された多数の繊維状体を立設状態で配置したことから、光触媒が配置される導光板の表面側及び／又は裏面側の表面積が、被着された多数の繊維状体の表面積分増大することとなり、この結果、導光板の表面側及び／又は裏面側に配置される光触媒の表面積を飛躍的に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の浄化装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る第１の浄化装置の要部を拡大して示す概略断面図である。
【図３】第１の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図４】第１の繊維状体の拡大横断面図である。
【図５】第１の浄化装置を複数個組み合わせて形成した空気浄化装置を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る第２の浄化装置を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る第２の浄化装置の要部を拡大して示す概略断面図である。
【図８】第２の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図９】第２の繊維状体の拡大横断面図である。
【図１０】第３の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１１】第３の繊維状体の拡大横断面図である。
【図１２】第４の繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１３】第４の繊維状体の拡大横断面図である。
【図１４】従来の浄化装置を示す断面図である。
【符号の説明】
10 第１の浄化装置
12 導光板
14 光源
22 透明板
24 光触媒
26 第１の繊維状体
28 接着剤
42 第２の浄化装置
44 第２の繊維状体
46 第３の繊維状体
48 第４の繊維状体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a purification device that purifies air or water using a photocatalyst, and in particular, a purification device that includes a light guide plate in which a photocatalyst is disposed on the front side and / or the back side, and a light source that activates the photocatalyst. About.
[0002]
[Prior art]
Photocatalysts such as titanium oxide (TiO ₂ ) are activated when irradiated with light such as ultraviolet rays to produce a strong redox effect, and harmful compounds such as nitrogen oxides (NO _X ) and sulfur oxides (SO _X ) As shown in Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-85085 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-203582, air or water is used. Conventionally, a device for purifying the above has been used.
[0003]
FIG. 14 shows an example of a conventional purification device using a photocatalyst. The purification device 70 is disposed along a light guide plate 72 made of a light-transmitting material and one end surface 72a of the light guide plate 72. The light source 74 and a reflection plate 76 that covers the outside of the light source 74 are provided, and a photocatalyst 78 is deposited on the front and back surfaces of the light guide plate 72 in a film form. The light source 74 is composed of a cold cathode tube or the like, and emits light such as ultraviolet rays for activating the photocatalyst 78.
In this purification device 70, light such as ultraviolet rays emitted from the light source 74 enters the light guide plate 72 from one end surface 72 a of the light guide plate 72, and then exits from the front and back surfaces of the light guide plate 72 to form the photocatalyst 78. By activating the air, water and water can be purified.
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 6-85085 [Patent Document 2]
JP-A-9-203582 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, decomposition of harmful compounds, pollutants and the like by the photocatalyst is an effect caused by contact of these harmful compounds and pollutants with the photocatalyst. Therefore, in order to improve the ability of the photocatalyst to purify air and water, it is desirable to increase the surface area of the photocatalyst as much as possible.
However, in the conventional purification device 70, since the photocatalyst 78 is disposed in a film shape on the front and back surfaces of the light guide plate 72, the surface area of the photocatalyst 78 is greater than the surface area of both the front and back surfaces of the light guide plate 72. Could not be expanded.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to dramatically increase the surface area of the photocatalyst disposed on the front surface side and / or the back surface side of the light guide plate. The realization of purification equipment.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an air or water purification apparatus according to the present invention includes a light guide plate, and a light source that allows light having a wavelength having a photocatalytic activation action to enter the light guide plate from an end surface of the light guide plate. And forming a sintering layer on the front side and / or back side of the light guide plate, which is sintered in a state where the anatase-type titanium oxide penetrates into the fine pores of the silica glass on the surface of the fiber made of silica glass, Further, the present invention is characterized in that a large number of fibrous bodies constituted by covering the surface of the sintering layer with a photocatalyst made of anatase type titanium oxide are arranged in an upright state.
[0007]
In the purification apparatus of the present invention, since a large number of fibrous bodies coated with the photocatalyst are arranged in an upright state on the front surface side and / or the back surface side of the light guide plate, the light guide plate on which the photocatalyst is arranged is arranged. The surface area on the front side and / or the back side increases the surface integral of the many fibrous bodies deposited, and as a result, the surface area of the photocatalyst arranged on the front side and / or back side of the light guide plate jumps. Can be enlarged.
[0008]
In addition, a sintering layer formed by sintering the fibrous body on a surface of a fiber made of silica glass in a state in which anatase-type titanium oxide has permeated into fine pores of silica glass is formed, and further, the sintering layer Is coated with a photocatalyst made of anatase-type titanium oxide. As a result, the photocatalyst and the fiber are bonded to each other through the sintering layer sintered with the anatase-type titanium oxide permeating into the fine pores of the silica glass. Becomes very strong, the photocatalyst does not easily peel off, and is excellent in durability.
[0009]
In addition, another air or water purification device of the present invention includes a light guide plate, and a light source that enters light having a wavelength having a photocatalytic activation action from an end surface of the light guide plate into the light guide plate. On the front side and / or back side, a large number of fibrous bodies are constructed by covering the surface of fibers such as resin fibers and glass fibers with a reflecting material and further covering the surface of the reflecting material with a photocatalyst. It is arranged in a state.
[0010]
Even in the other purification apparatus of the present invention, a large number of fibrous bodies coated with the photocatalyst are arranged in an upright state on the front surface side and / or the back surface side of the light guide plate. The surface area of the front surface side and / or the back surface side of the optical plate increases the surface integral of a large number of deposited fibrous bodies. As a result, the surface area of the photocatalyst disposed on the front surface side and / or the back surface side of the light guide plate Can be dramatically expanded.
[0011]
In another purification apparatus of the present invention, the fibrous body covers a surface of a fiber such as a resin fiber or glass fiber with a reflecting material, and further covers a surface of the reflecting material with a photocatalyst. Configured.
Thus, when the photocatalyst coated on the surface of the fiber is thin, a part of the light irradiated to the photocatalyst passes through the photocatalyst and is absorbed by the fiber. In this fibrous body, Since the reflective surface is coated on the surface of the fiber, the light transmitted through the photocatalyst can be reflected and used again for the activation of the photocatalyst.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a purification device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first purification device 10 according to the present invention. The first purification device 10 includes a light guide plate 12 made of a translucent material such as acrylic resin, glass, polycarbonate resin, and the like. A light source 14 composed of a cold cathode tube disposed along one end surface 12 a of the light guide plate 12 and a reflecting plate 16 covering the outer side of the light source 14 are provided.
Further, a reflection tape 18 made of a metal having a high light reflectivity is attached to the end face other than the one end face 12a of the light guide plate 12 on which the light source 14 is disposed.
The light source 14 emits light such as ultraviolet light or visible light having a wavelength having a photocatalytic activation effect, and is not limited to the cold cathode tube, and a light emitting diode (LED) or the like can also be used.
[0013]
A large number of substantially conical reflective recesses 20 are formed on the front and back surfaces of the light guide plate 12. The reflective recess 20 reflects light incident from the one end surface 12a of the light guide plate 12 to the front surface side and the back surface side of the light guide plate 12 so that light is uniformly emitted from the entire front surface and back surface of the light guide plate 12. It is provided. That is, the light reflected by the reflective recess 20 formed on the surface of the light guide plate 12 is guided to the back side of the light guide plate 12, and the light reflected by the reflective recess 20 formed on the back surface of the light guide plate 12 12 led to the surface side.
When the thickness of the light guide plate 12 is 5 mm, the dimensions of the reflective recess 20 are 0.085 mm to 0.116 mm in depth and the pitch between adjacent reflective recesses 20 is approximately 0.5 mm.
The reflective recess 20 can be formed by performing laser irradiation on the front and back surfaces of the light guide plate 12.
[0014]
Further, a transparent plate 22 made of a light-transmitting material such as glass or resin is disposed on the front and back surfaces of the light guide plate 12, and the surface of the transparent plate 22 is enlarged as shown in FIG. In addition, a large number of elongated first fibrous bodies 26 covered with a photocatalyst 24 made of titanium oxide (TiO ₂ ) or the like are erected substantially vertically with respect to the surface of the transparent plate 22 via an adhesive 28. Is attached. As a result, a large number of first fibrous bodies 26 covered with the photocatalyst 24 are arranged on the front and back sides of the light guide plate 12.
As the photocatalyst 24, not only a photocatalyst activated by irradiation with ultraviolet rays but also a visible light photocatalyst activated by irradiation with visible light can be used.
[0015]
As shown in FIGS. 3 and 4, the first fibrous body 26 is formed by coating a photocatalyst 24 on the surface of a fiber 30 such as a resin fiber such as nylon, polyester, or acrylic, or a glass fiber, and its diameter. Is about 5 to 50 μm and the length is about 200 to 5000 μm. Moreover, the space | interval of adjacent 1st fibrous bodies 26 is comprised with about 5-100 micrometers, and the density is high.
The photocatalyst 24 has a thickness of about 1 to 3 μm. As the method of coating the fiber 30 with the photocatalyst 24, various conventional methods can be used. For example, the fiber 30 such as resin fiber or glass fiber is immersed in a dispersion of the photocatalyst, and then dried and fired. Can be coated.
[0016]
The first fibrous body 26 can be applied to the surface of the transparent plate 22 using an electrostatic flocking method. In this method, the first fibrous body 26 is planted on the surface of the transparent plate 22 to which the adhesive 28 is applied in a state where the first fibrous body 26 is raised using static electricity. That is, by using static electricity to charge the first fibrous body 26 to a negative or positive charge, and charging the surface of the transparent plate 22 with a charge opposite to the charge of the first fibrous body 26, Using electrostatic attraction, the first fibrous body 26 is raised on the surface of the transparent plate 22 and is implanted substantially vertically.
The adhesive 28 is made of a light-transmitting material that transmits light such as ultraviolet light and visible light having a wavelength having a photocatalytic activation action. For example, an alkali silicate bond, an ethyl silicate bond, an alkoxylane bond, Inorganic binders and hybrid inorganic binders such as alkoxysilane bonds obtained by partially introducing an organic functional group and alkoxylane bonds obtained by reacting an organic polymer can be suitably used.
[0017]
In the first purification device 10, when light (ultraviolet light or visible light) having a photocatalytic activation effect is emitted from the light source 14, the light is transmitted from the one end surface 12 a of the light guide plate 12 to the light guide plate 12. After entering the interior, it is reflected by the reflective recess 20 and exits from the front and back surfaces of the light guide plate 12, and further passes through the transparent plate 22 to activate the photocatalyst 24, thereby purifying air and water. Be able to.
As described above, since the adhesive 28 has translucency, the adhesive 28 does not block light having a wavelength having a photocatalytic activation action.
Further, among the light emitted from the light source 14, the light that has not been directed to the one end surface 12 a side of the light guide plate 12 can be reflected by the reflection plate 16 and guided to the one end surface 12 a side of the light guide plate 12. The activation efficiency of the photocatalyst 24 is high.
Further, the reflection tape 18 can prevent light from escaping from an end face other than the one end face 12 a of the light guide plate 12.
[0018]
Thus, in the first purification device 10, a large number of first fibrous bodies 26 coated with the photocatalyst 24 are formed on the surface of the transparent plate 22 disposed on the front and back surfaces of the light guide plate 12. Since the surface of the light guide plate 12 on which the photocatalyst 24 is disposed is deposited, the surface areas of the light guide plate 12 on which the photocatalyst 24 is disposed have a large number of first fibers deposited. As a result, the surface integral of the light guide plate 12 is increased as compared with the case where the photocatalyst 78 is arranged in a film form on the front and back surfaces of the light guide plate 72 as in the conventional purification device 70. In addition, the surface area of the photocatalyst 24 disposed on the back side can be dramatically increased.
For example, by appropriately adjusting the number of first fibrous bodies 26 to be deposited, the diameter, the length, and the distance between the first fibrous bodies 26, the surface area of the front and back surfaces of the light guide plate 12 is several thousand times larger. It is possible to arrange the photocatalyst 24 with the above surface area.
Moreover, since each 1st fibrous body 26 is adhere | attached "substantially perpendicularly" with respect to the transparent plate 22 surface, the 1st fibrous bodies 26 do not cross and entangle each other, As a result, when irradiated with light having a wavelength having a photocatalytic activation effect, a shadow portion that is not exposed to light hardly occurs. Therefore, the photocatalyst 24 of each first fibrous body 26 is sufficiently irradiated with light, and the activation efficiency of the photocatalyst 24 is very high.
[0019]
FIG. 5 shows an air purification device 32 configured by using a plurality of first purification devices 10. The air purification device 32 forms an intake port 34 on one side surface and faces the one side surface. The first purification device 10 and the fan 40 are housed in a housing 38 having an exhaust port 36 formed on the side surface.
The air purification device 32 drives the fan 40 to introduce external air into the housing 38 through the air inlet 34, and the photocatalyst 24 on the surface of the first fibrous body 26 of the first purification device 10. After purifying by contact, it is discharged from the exhaust port 36.
[0020]
6 and 7 show a second purification device 42 according to the present invention. The second purifying device 42 has a large number of first fibers coated directly with the photocatalyst 24 on the front and back surfaces of the light guide plate 12 without using the transparent plate 22 in the first purifying device 10. The structure 26 is characterized in that it is attached in an erected state substantially perpendicularly to the front and back surfaces of the light guide plate 12 via an adhesive 28, and the other configuration is the first purification device. It is substantially the same as 10.
In order to prevent a decrease in the light reflection efficiency of the reflective recess 20, as shown in FIG. 7, the adhesive 28 and the first fibrous body are formed at the locations where the reflective recesses 20 are formed on the front and back surfaces of the light guide plate 12. 26 is not worn.
The second purifying device 42 applies an adhesive 28 to the front and back surfaces of the light guide plate 12 in a state where the formation of the reflective recesses 20 on the front and back surfaces of the light guide plate 12 is masked, and then performs electrostatic flocking. The first fibrous body 26 is produced by flocking the front and back surfaces of the light guide plate 12 coated with the adhesive 28, and then removing the mask.
[0021]
In the second purification device 42, a large number of first fibrous bodies 26 covered with the photocatalyst 24 are formed on the front and back surfaces of the light guide plate 12 on the front and back surfaces of the light guide plate 12. Since it was deposited in a substantially vertically standing state, the surface area on the front surface side and the back surface side of the light guide plate 12 on which the photocatalyst 24 is disposed is the same as in the first purification device 10 described above. As a result, the surface integral of the one fibrous body 26 is increased, and the surface area of the photocatalyst 24 disposed on the front and back sides of the light guide plate 12 can be dramatically increased.
[0022]
Since the second purification device 42 directly covers the first fibrous body 26 on the front surface and the back surface of the light guide plate 12, the transparent plate 22 in the first purification device 10 is not necessary. Thus, the number of parts can be reduced.
On the other hand, since the first purification device 10 has the first fibrous body 26 attached to the surface of the transparent plate 22 disposed on the front surface and the back surface of the light guide plate 12, the second purification device 42. Thus, there is no need to deposit the first fibrous body 26 avoiding the formation of the reflective recesses 20 on the front and back surfaces of the light guide plate 12, and the first fibrous body over the entire surface of the transparent plate 22. Can wear 26. Therefore, the first purification device 10 can arrange more first fibrous bodies 26 on the front and back sides of the light guide plate 12 as compared to the second purification device 42.
[0023]
In the above description, the case where the first fibrous body 26 is attached to both the front surface side and the back surface side of the light guide plate 12 has been described. One fibrous body 26 may be attached.
In the above description, the light source 14 is disposed along the one end surface 12 a of the light guide plate 12. However, the light source 14 may be disposed along a plurality of end surfaces of the light guide plate 12. In short, the light source 14 may be disposed along at least one end surface of the light guide plate 12.
[0024]
In the first purification device 10 and the second purification device 42, instead of the first fibrous body 26, the second fibrous body 44 shown in FIGS. 8 and 9, the first fibrous body 44 shown in FIGS. 3 fibrous body 46 and the fourth fibrous body 48 shown in FIGS. 12 and 13 can also be used.
[0025]
The second fibrous body 44 shown in FIGS. 8 and 9 is a sintered layer 50 sintered in a state in which anatase-type titanium oxide penetrates into the fine pores of silica glass on the surface of the fiber 30 made of silica glass. Further, the surface of the sintering layer 50 is covered with a photocatalyst 24 made of anatase-type titanium oxide.
This second fibrous body 44 is obtained by preparing a metal alkoxide solution of titanium, which is a material of the photocatalyst 24, before sintering the silica, which is a material of the silica glass fiber, in the production of the fiber 30 made of silica glass. After impregnating in, it can be obtained by heating and sintering at a temperature of 400 to 800 ° C.
That is, since the silica before sintering has many fine pores on the surface, when the silica is impregnated in the metal alkoxide solution of titanium, the surface of the silica is covered with the metal alkoxide solution of titanium. Then, the metal alkoxide solution of titanium penetrates into the fine pores of silica. In this state, when heated at a temperature of 400 to 800 ° C., the silica is sintered to form the fiber 30 made of silica glass, and the titanium metal alkoxide solution on the silica surface is hydrolyzed and polymerized to cause anatase type. A photocatalyst 24 made of titanium oxide is formed. In addition, the fine pores on the silica surface are also sintered to form silica glass, and the metal alkoxide solution of titanium that has penetrated into the fine pores of the silica is also hydrolyzed and polymerized to form anatase-type titanium oxide. As a result, the sintering layer 50 sintered with the anatase-type titanium oxide permeating into the fine pores of the silica glass is formed.
In the second fibrous body 44, the photocatalyst 24 and the fiber 30 are bonded via a sintering layer 50 that is sintered in a state where anatase-type titanium oxide is infiltrated into the fine pores of silica glass. Therefore, the bond between the photocatalyst 24 and the fiber 30 becomes very strong, the photocatalyst 24 does not easily peel off, and is excellent in durability.
[0026]
The third fibrous body 46 shown in FIGS. 10 and 11 is composed of a photocatalytic fiber 52 made of anatase-type titanium oxide (TiO ₂ ).
The photocatalytic fiber 52 can be formed by, for example, the following method. First, a titanium metal alkoxide, water for hydrolysis of the titanium metal alkoxide, a solvent such as methanol, and a regulator of hydrolysis and polymerization reaction of the titanium metal alkoxide are prepared. A photocatalytic material is prepared.
Next, by heating the photocatalytic material in a solution state at a relatively low temperature of, for example, about 200 ° C., the solvent is evaporated and the hydrolysis / polymerization reaction of the metal alkoxide of titanium partially proceeds to obtain a solution. The photocatalytic material in a state is made into a viscous sol.
Next, after stretching the viscous sol-like photocatalyst material, it is heated and baked at a temperature of 400 ° C. to 800 ° C. to completely advance the polymerization reaction of the metal alkoxide of titanium, thereby forming a gel-like elongated photocatalyst fiber. The photocatalytic fiber 52 can be formed by forming and cutting the photocatalytic fiber into a predetermined length.
[0027]
In the fourth fibrous body 48 shown in FIGS. 12 and 13, the surface of the fiber 30 such as resin fiber or glass fiber is coated with the reflecting material 54, and the surface of the reflecting material 54 is coated with the photocatalyst 24. It is constituted by.
The reflecting material 54 is made of a material having high light reflectance such as aluminum, and is coated on the surface of the fiber 30 by a method such as vapor deposition.
Thus, when the photocatalyst 24 coated on the surface of the fiber 30 is thin, a part of the light irradiated to the photocatalyst 24 passes through the photocatalyst 24 and is absorbed by the fiber 30. In the fibrous body 48, since the surface of the fiber 30 is coated with the reflecting material 54, the light transmitted through the photocatalyst 24 can be reflected and used again for the activation of the photocatalyst 24.
[0028]
Although not shown in the drawing, the fourth fibrous shape is used even when a fiber made of a material having a high light reflectance or a white fiber having a high light reflectance is used and the surface of these fibers is coated with a photocatalyst. An effect equivalent to that of the body 48 can be obtained.
[0029]
As the photocatalyst, other metal oxides having photocatalytic action such as ZnO, SrTiO ₃ , BaTiO ₃ , Fe ₂ O _{3 and the} like can be used in addition to the above-mentioned titanium oxide. It can be used most preferably.
[0030]
【The invention's effect】
In the purification apparatus of the present invention, since a large number of fibrous bodies coated with the photocatalyst are arranged in an upright state on the front surface side and / or the back surface side of the light guide plate, the light guide plate on which the photocatalyst is arranged is arranged. The surface area on the front side and / or the back side increases the surface integral of the many fibrous bodies deposited, and as a result, the surface area of the photocatalyst arranged on the front side and / or back side of the light guide plate jumps. Can be enlarged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first purification device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a main part of the first purification device according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of a first fibrous body.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a first fibrous body.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an air purification device formed by combining a plurality of first purification devices.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a second purification device according to the present invention.
FIG. 7 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a main part of a second purification device according to the present invention.
FIG. 8 is an enlarged longitudinal sectional view of a second fibrous body.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a second fibrous body.
FIG. 10 is an enlarged longitudinal sectional view of a third fibrous body.
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a third fibrous body.
FIG. 12 is an enlarged longitudinal sectional view of a fourth fibrous body.
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a fourth fibrous body.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a conventional purification device.
[Explanation of symbols]
10 First purification device
12 Light guide plate
14 Light source
22 Transparent plate
24 photocatalyst
26 First fibrous body
28 Adhesive
42 Second purification device
44 Second fibrous body
46 Third fibrous body
48 Fourth fibrous body

Claims

A light guide plate; and a light source that allows light having a wavelength having a photocatalytic activation effect to enter the light guide plate from the end face of the light guide plate, and the surface of the light guide plate and / or the back side of the fiber made of silica glass. Formed on the surface is a sintering layer sintered with anatase-type titanium oxide permeating into the fine pores of silica glass, and the surface of the sintering layer is coated with a photocatalyst made of anatase-type titanium oxide. A device for purifying air or water, wherein a large number of fibrous bodies configured as described above are arranged in an upright state.

A light guide plate, and a light source for entering light having a wavelength having a photocatalytic activation effect from the end face of the light guide plate into the light guide plate. Resin fibers, glass fibers, etc. A device for purifying air or water, characterized in that a large number of fibrous bodies constituted by covering the surface of the fiber with a reflecting material and further covering the surface of the reflecting material with a photocatalyst are arranged in an upright state. .