(57)【要約】      （修正有）【課題】紫外線量が少ない状況下でも、空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性を奏する扇風機を提供する。【解決手段】扇風機の羽根３０は、扇風機の羽根３０を回転し、空気を前方へ押し出すときに、押し出す空気により羽根３０に生じる応力により紫外線を発光する応力発光材料と、ＴｉＯ2系光触媒とを含む。応力発光材料は、ＣａxＳｒ1-xＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8（0.2≦ｘ≦1）、Ｓｒ3Ａｌ2Ｏ6、ＳｒyＢａ1-yＡｌ2Ｏ4（0.8≦ｙ≦1）、Ｓｒ2ＭｇＳｉ2Ｏ7、Ｓｒ3（ＰＯ4）2、Ｂａ3（ＰＯ4）2で表される材料からなる群より選択される少なくとも1種であり、これらの材料は、材料を構成するアルカリ土類金属イオンの0.1モル％〜10モル％がＣｅイオンで置換されている。【選択図】図３
2015048788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扇風機の羽根を回転し、空気を前方へ押し出すとき、押し出す空気により羽根に生じる応力により紫外線を発光する応力発光材料と、ＴｉＯ2系光触媒とを含む羽根を備える扇風機であって、
前記応力発光材料は、つぎの一般式（１）〜（６）
（１）ＣａxＳｒ1-xＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8
（２）Ｓｒ3Ａｌ2Ｏ6
（３）ＳｒyＢａ1-yＡｌ2Ｏ4
（４）Ｓｒ2ＭｇＳｉ2Ｏ7
（５）Ｓｒ3（ＰＯ4）2
（６）Ｂａ3（ＰＯ4）2
（ただし、式中ｘは、０．２≦ｘ≦１である。また、ｙは、０．８≦ｙ≦１である。）
で表される材料からなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記一般式（１）〜（６）で表される材料は、該材料を構成するアルカリ土類金属イオンの０．１モル％〜１０モル％がＣｅイオンで置換されている
扇風機。
【請求項２】
前記一般式（１）〜（６）で表される材料は、該材料を構成するアルカリ土類金属イオンの０．５モル％〜３モル％がＣｅイオンで置換されている請求項１に記載の扇風機。
【請求項３】
前記応力発光材料は、原材料を１２００℃以上に焼成した後、徐々に降温して製造する請求項１又は２に記載の扇風機。
【請求項４】
ＴｉＯ2系光触媒を含有する層を羽根の表面側に配置し、ＴｉＯ2系光触媒層の下に応力発光材料を配置する請求項１〜３のいずれかに記載の扇風機。
【請求項５】
前記ＴｉＯ2系光触媒層を形成する羽根の基材が、前記応力発光材料を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の扇風機。
【請求項６】
前記ＴｉＯ2系光触媒層は、金属アルコキシド系バインダを含有する請求項１〜５のいずれかに記載の扇風機。
【請求項７】
前記ＴｉＯ2系光触媒層を形成する羽根の基材と、前記ＴｉＯ2系光触媒層との間に、アクリルシリコン樹脂を含む中間層を備える請求項１〜６のいずれかに記載の扇風機。
【請求項８】
前記一般式（１）〜（６）で表される材料は、該材料を構成するアルカリ土類金属イオンが、Ｔｂ、Ｄｙ又はＫの金属イオンでさらに置換され、該金属イオンと前記Ｃｅイオンとの合計置換量が、前記一般式（１）〜（６）で表される材料を構成するアルカリ土類金属イオンの１モル％〜３モル％である請求項１〜７のいずれかに記載の扇風機。
【請求項９】
前記羽根は、圧力面にディンプルを備える請求項１〜８のいずれかに記載の扇風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性に優れる扇風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅の気密化が進むとともに、トルエン、キシレン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等の有機物質を含有する新建材が多用されるため、住宅内の空気の汚染が進行し、シックハウス症候群等の健康障害が問題になっている。シックハウス症候群は、住宅内にあるジュータンや家具から放散する有機物質も原因の一つとなるため、住宅の新築やリフォームのときだけの問題ではない。また、気密化の進んだ住宅では結露が生じやすいため、多湿な環境はカビやダニの発生を促し、これらの原因物質に対して敏感なアレルギー体質の人が増加したことも、シックハウス症候群を顕在化させる要因になっている。したがって、住宅内の空気の浄化、消臭、抗菌と防カビに関するニーズは高い。
【０００３】
扇風機は、専ら住宅内で使用され、使用により空気の流れを作り、住宅内の空気を撹拌する。また、扇風機は、使用者が涼を求めて使用するため、使用者は、涼風を送って来る扇風機の正面に向かって座り、回転している扇風機の羽根を見ながら涼を楽しむことが多い。したがって、扇風機には、住宅内の空気の浄化、消臭、抗菌と防カビ特性が求められている。さらに、扇風機を使用すると、空気中に浮遊する汚染物質により、特に羽根部が次第に汚れるため、扇風機の羽根部には防汚性が必要である。
【０００４】
扇風機に、空気の浄化力、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性を付与するために、扇風機の羽根部に光触媒を形成する技術が知られている。図3は、光触媒を備える従来の扇風機の羽根部の構造を表す斜視図である（特許文献1参照）。この扇風機は、図3に示すように、羽根部30が、ブレード32の外枠であるブレードフレーム33と、ブレードフレーム33の内側に配置し、翼面を形成する空気濾過部31とを備える。また、空気濾過部31は、光触媒を添加した不織布により形成する。特許文献1によれば、扇風機を運転することにより、空気がブレード32の翼面を通過し、空気濾過部31の光触媒により空気を清浄化することができるとある。
【０００５】
光触媒は、太陽光や蛍光灯等の光により励起し、光触媒の表面に電子と正孔が生じる。発生した電子は、空気中の酸素と結合し、Ｏ2-(スーパーオキシドイオン)となり、一方、正孔は、空気中の水分子と結合し、ＯＨラジカルを生じる。生じたＯ2-(スーパーオキシドイオン)とＯＨラジカルは活性酸素種であり、強い酸化力を発揮し、光触媒の表面の有機物質を分解するため、空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性を発揮する。
【０００６】
光触媒を構成するＴｉＯ2のバンドギャップエネルギーは3.2ｅＶであり、価電子帯の電子が、バンドギャップエネルギーより大きなエネルギーの光を吸収すると、伝導帯に励起し、励起した電子と、価電子帯に生じる正孔により光触媒反応を起こす。ここに、ＴｉＯ2のバンドギャップエネルギーをＥ（3.2ｅＶ）、プランク定数をｈ（6.63×10-34Ｊｓ）、振動数をνとすると、
Ｅ＝ｈν    （式1）
の関係が成立する。一方、光の速度をｃ（3.0×108ｍ／ｓ）、光の波長をλとすると、
ν＝ｃ／λ    （式2）
の関係が成立する。
【０００７】
したがって、（式1）と（式2）とから、
Ｅ＝ｈｃ／λ
∴λ＝ｈｃ／Ｅ    （式3）
となる。（式3）に、ｈ、ｃとＥの値を代入すると、
λ＝6.63×10-34Ｊｓ×3.0×108ｍ／ｓ÷（3.2ｅＶ）
となり、1ｅＶ＝1.60×10-19Ｊより
λ＝6.63×10-34Ｊｓ×3.0×108ｍ／ｓ÷（3.2×1.60×10-19Ｊ）
≒3.88×10-7ｍ
＝388×10-9ｍ
＝388ｎｍ
【０００８】
したがって、ＴｉＯ2系光触媒は、388ｎｍより短波長（高エネルギー）の光、すなわち紫外線により励起し、触媒反応が進行する。太陽光線に含まれる紫外線（波長10ｎｍ〜400ｎｍ）は、地球に到達すると、短波長の紫外線が、成層圏のオゾンや大気中の酸素と窒素により吸収されるため、線量的に見ると、地上で観測される紫外線の99％が波長315ｎｍ〜400ｎｍの近紫外線である。したがって、地上では、波長315ｎｍ〜388ｎｍの紫外線によりＴｉＯ2系光触媒は機能している。
【０００９】
ところで、摩擦力、衝撃力、振動、風力等の機械的な外力を材料に加えることにより、材料の内部に応力が生じ、生じた応力により紫外線を発光する応力発光材料が知られている（特許文献2参照）。特許文献2における実施例1では、ＣａＣＯ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｔｂ4Ｏ7とＳｉＯ2とを、Ｃａ0.99Ｃｅ0.005Ｔｂ0.005Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8の原子組成となるように秤量し、混合する。その後、還元性雰囲気中、2℃／分で昇温し、1400℃で4時間焼成し、続いて2℃／分で降温することにより、発光ピーク波長が380ｎｍの応力発光材料を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2004-132348号公報
【特許文献２】特許第4868500号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
我が国における1日当たりの日照時間は、夏場でも60％程度であり、冬場では約40％に低下し、日照が有っても、午前中は西側側面に太陽光が当たらず、午後は東側側面に太陽光が当たらず、北側側面にはいつも太陽光は当たらない。さらに、冬季の東北や北海道地方では曇天の日が多いため、太陽光強度が低い。一方、扇風機は、専ら屋内で使用し、屋内では、窓ガラスを通過し、減衰した太陽光と蛍光灯の光しか利用できず、夜間には蛍光灯の光しか利用できない。この蛍光灯源から放射される紫外線量は、7μＷ／ｃｍ2／1000Ｌｘ程度であり、地上での太陽光線中の紫外線量1ｍＷ／ｃｍ2の約1／100に過ぎない。このため、太陽光と蛍光灯からの紫外線のみでは、光触媒の機能を十分に引き出すことができない。
【００１２】
本発明の課題は、昼夜を問わず、扇風機に照射する紫外線量が少ない状況下でも、空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性を奏する扇風機を提供することにある。また、これらの機能を効率的に発揮する態様の扇風機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の扇風機の羽根は、扇風機の羽根を回転し、空気を前方へ押し出すときに、押し出す空気により羽根に生じる応力により紫外線を発光する応力発光材料と、ＴｉＯ2系光触媒とを含む。応力発光材料は、次の一般式(1)〜(6)
(1)ＣａxＳｒ1-xＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8
(2)Ｓｒ3Ａｌ2Ｏ6
(3)ＳｒyＢａ1-yＡｌ2Ｏ4
(4)Ｓｒ2ＭｇＳｉ2Ｏ7
(5)Ｓｒ3（ＰＯ4）2
(6)Ｂａ3（ＰＯ4）2
（ただし、式中ｘは、0.2≦ｘ≦1である。また、ｙは、0.8≦ｙ≦1である。）
で表される材料からなる群より選択される少なくとも1種である。
【００１４】
これらの一般式(1)〜(6)で表される材料は、材料を構成するアルカリ土類金属イオンの0.1モル％〜10モル％がＣｅイオンで置換されている。また、一般式(1)〜(6)で表される材料は、材料を構成するアルカリ土類金属イオンの0.5モル％〜3モル％がＣｅイオンで置換されている態様が好ましい。応力発光材料は、原材料を1200℃以上に焼成した後、徐々に降温して製造することができる。
【００１５】
ＴｉＯ2系光触媒を含有する層を羽根の表面側に配置し、ＴｉＯ2系光触媒層の下に応力発光材料を配置する態様が好ましく、ＴｉＯ2系光触媒層を形成する羽根の基材が、応力発光材料を含有する態様も好適である。また、ＴｉＯ2系光触媒層が、金属アルコキシド系バインダを含有すると、特に有効である。また、ＴｉＯ2系光触媒層を形成する羽根の基材と、ＴｉＯ2系光触媒層との間に、アクリルシリコン樹脂を含む中間層を設けると、さらに有効である。
【００１６】
また、一般式(1)〜(6)で表される材料は、材料を構成するアルカリ土類金属イオンが、Ｔｂ、Ｄｙ又はＫの金属イオンでさらに置換され、この金属イオンとＣｅイオンとの合計置換量が、一般式(1)〜(6)で表される材料を構成するアルカリ土類金属イオンの1モル％〜3モル％である態様が好ましい。一方、羽根は、圧力面にディンプルを備えると、騒音防止効果が得られる点で、好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性に優れる扇風機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の扇風機を構成する羽根部の斜視図である。
【図２】アルコキシシランを原料とするゾル−ゲル反応を示す図である。
【図３】光触媒を備える従来の扇風機の羽根部の構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の扇風機は、応力発光材料とＴｉＯ2系光触媒とを含む羽根を備え、応力発光材料は、扇風機の羽根を回転し、空気を前方へ押し出すときに、押し出す空気により羽根に生じる応力により紫外線を発光する。このため、扇風機に照射する太陽光や蛍光灯からの紫外線量が不十分な状況下でも、応力発光材料からの紫外線により、光触媒を活性化することができる。したがって、昼夜を問わず、扇風機に照射する紫外線量が低い場合でも、空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性を奏する。また、扇風機を構成する要素のうち、羽根部は、回転により空気を後方から前方へ押し出すため、空気との接触頻度が大きく、新しい空気が常に供給され、触媒反応による生成物が表面で滞留しない。したがって、羽根部の表面に光触媒を配置することにより、空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性を高めることができる。
【００２０】
応力発光材料は、次の一般式（1）〜（6）
（1）ＣａxＳｒ1-xＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8
（2）Ｓｒ3Ａｌ2Ｏ6
（3）ＳｒyＢａ1-yＡｌ2Ｏ4
（4）Ｓｒ2ＭｇＳｉ2Ｏ7
（5）Ｓｒ3（ＰＯ4）2
（6）Ｂａ3（ＰＯ4）2
（ただし、式中ｘは、0.2≦ｘ≦1である。また、ｙは、0.8≦ｙ≦1である。）
で表される材料からなる群より選択される少なくとも1種である。これらの応力発光材料の種類、特性及び製造方法は、特許文献2に開示されている。
【００２１】
一般式（1）〜（6）で表される材料は、所定の紫外線を発光する応力発光材料を得る点で、材料を構成するアルカリ土類金属イオンの0.1モル％〜10モル％がＣｅイオンで置換されている態様が好ましい。また、一般式（1）〜（6）で表される材料は、材料により発光ピーク波長が異なり、光触媒は388ｎｍ以下の幅広い紫外線により活性化するため、ピーク波長を相互に補完する点で、一般式（1）〜（6）で表される材料を併用する態様が好ましい。また、紫外線は、化学線とも呼ばれ、化学的な作用が大きいため、安全性の観点から、発光波長が320ｎｍ以上の応力発光材料を好ましく使用することができる。
【００２２】
応力発光材料は、製造する材料の酸素以外の原子組成に合わせて原料を配合し、混合した後、還元性雰囲気（5％の水素を含有するアルゴン雰囲気）中で焼成することにより製造することができる。原料としては、焼成により、Ｃｅイオン等で置換された一般式（1）〜（6）で表される材料を形成するものを使用する。このような原料には、たとえば、アルカリ土類金属（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ）又はアルカリ金属（Ｋ）を含む塩（炭酸塩、硝酸塩、リン酸水素塩等）、希土類元素（ランタノイドであるＣｅ、Ｔｂ、Ｄｙ）を含む酸化物（ＣｅＯ2、Ｔｂ4Ｏ7等）又は硝酸塩（Ｃｅ(ＮＯ3)3等）、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2等がある。
【００２３】
焼成は、所定の応力発光特性を得る点で、最高温度は1200℃以上が好ましく、1400℃以上がより好ましい。また、同様の観点から、最高温度を4時間以上保持する態様が好ましい。昇温は、所定の応力発光特性を得る点で、2℃／分程度で徐々に行うことが好ましく、降温についても同様の観点から、2℃／分程度で徐々に行う態様が好ましい。なお、焼成の最高温度は、各材料の融点以下に設定する。
【００２４】
かかる応力発光材料の組成、発光ピーク波長と発光強度を表1〜表3に示す。応力発光は、応力発光材料の粉末とエポキシ樹脂とを質量比1：1の割合で混練し、直方体（20ｍｍ×45ｍｍ×5ｍｍ）に成形し、乾燥後、材料試験機で圧縮荷重を負荷することにより測定する。
【００２５】
【表１】
2015048788.tif 000003
【００２６】
Ｃａ0.2Ｓｒ0.77Ｃｅ0.03Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｃｅイオンへの置換率：3モル％）と、
Ｃａ0.8Ｓｒ0.17Ｃｅ0.03Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（Ｃｅイオンへの置換率：3モル％）とは、
応力により紫外線を発光する。表1の結果も併せて考慮すると、アルカリ土類金属イオンの一部を、Ｔｂ、ＤｙやＫで置換することなく、Ｃｅイオンのみで置換することにより、紫外線を発光する応力発光材料が得られる。また、このときのアルカリ土類金属イオンのＣｅイオンへの置換率は、効果的な紫外線発光を得る点で、0.5モル％〜3モル％がより好ましい。
【００２７】
一般式（1）  ＣａxＳｒ1-xＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8で表される材料を構成するアルカリ土類金属イオン（Ｃａ、Ｓｒ）の一部をＣｅイオンで置換した材料のうち、
Ｃａ0.2Ｓｒ0.77Ｃｅ0.03Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（ｘ＝0.2）と、
Ｃａ0.8Ｓｒ0.17Ｃｅ0.03Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（ｘ＝0.8）とは、
応力により紫外線を発光する。また、
Ｃａ0.995Ｃｅ0.005Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（ｘ＝1）の発光ピーク波長は400ｎｍである。したがって、一般式（1）におけるｘは、効果的に紫外線を発光する応力発光材料を得る点で、0.2以上、1以下が好ましい。Ｃａ0.995Ｃｅ0.005Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8（ｘ＝1）の発光ピーク波長は400ｎｍであるが、光触媒を活性化する388ｎｍ以下の近紫外線領域がピークのショルダーに含まれるため、本発明において利用することができる。
【００２８】
【表２】
2015048788.tif 000004
【００２９】
一般式（3）  ＳｒyＢａ1-yＡｌ2Ｏ4で表される材料を構成するアルカリ土類金属イオン（Ｓｒ、Ｂａ）の一部をＣｅイオン等で置換した応力発光材料におけるｙ値は、表2に示すように、効果的に紫外線を発光する応力発光材料を得る点で、0.8以上、1以下が好ましい。
【００３０】
【表３】
2015048788.tif 000005
【００３１】
一般式（1）〜（6）で表される材料は、材料を構成するアルカリ土類金属イオンが、Ｃｅイオンにより置換されているが、発光強度を高める点で、さらに、Ｔｂ、Ｄｙ又はＫの金属イオンで置換されている態様が好ましい。同様の観点から、金属イオン（Ｔｂ、Ｄｙ又はＫの金属イオン）とＣｅイオンとの合計置換量は、表3に示すように、一般式(1)〜(6)で表される材料を構成するアルカリ土類金属イオンの1モル％〜3モル％である態様が好ましい。
【００３２】
応力発光材料は、一般式（1）〜（6）毎に整理すると、たとえば次の材料が該当する。
（1）ＣａxＳｒ1-xＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8  （0.2≦ｘ≦1）
Ｃａ0.995Ｃｅ0.005Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8  （発光ピーク波長：400ｎｍ）
Ｃａ0.99Ｃｅ0.005Ｔｂ0.005Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8  （発光ピーク波長：380ｎｍ）
Ｃａ0.2Ｓｒ0.77Ｃｅ0.01Ｄｙ0.02Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8  （発光ピーク波長：350ｎｍ）
Ｃａ0.2Ｓｒ0.79Ｃｅ0.005Ｔｂ0.005Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8  （発光ピーク波長：380ｎｍ）
（2）Ｓｒ3Ａｌ2Ｏ6
Ｓｒ2.97Ｃｅ0.01Ｔｂ0.02Ａｌ2Ｏ6  （発光ピーク波長：382ｎｍ）
【００３３】
（3）ＳｒyＢａ1-yＡｌ2Ｏ4  （0.8≦ｙ≦1）
Ｓｒ0.995Ｃｅ0.005Ａｌ2Ｏ4  （発光ピーク波長：382ｎｍ）
Ｓｒ0.998Ｃｅ0.001Ｔｂ0.001Ａｌ2Ｏ4  （発光ピーク波長：366ｎｍ）
Ｓｒ0.8Ｂａ0.19Ｃｅ0.005Ｔｂ0.005Ａｌ2Ｏ4  （発光ピーク波長：385ｎｍ）
（4）Ｓｒ2ＭｇＳｉ2Ｏ7
Ｓｒ1.978ＭｇＣｅ0.01Ｔｂ0.002Ｋ0.01Ｓｉ2Ｏ7  （発光ピーク波長：368ｎｍ）
（5）Ｓｒ3（ＰＯ4）2
Ｓｒ2.985Ｃｅ0.015(ＰＯ4)2  （発光ピーク波長：350ｎｍ）
（6）Ｂａ3（ＰＯ4）2
Ｂａ2.99Ｃｅ0.01(ＰＯ4)2  （発光ピーク波長：380ｎｍ）
【００３４】
応力発光材料の平均粒径は、応力発光材料を配合する層の機械的強度を高める点で、10ｎｍ以上が好ましく、20ｎｍ以上がより好ましい。一方、応力発光材料の平均粒径は、応力発光材料を配合する層を平滑化し、透明度を高める点で、200ｎｍ以下が好ましく、150ｎｍ以下がより好ましい。
【００３５】
ＴｉＯ2系光触媒は、たとえば石原産業株式会社製ＳＴ-01（平均粒径7ｎｍ）、ＳＴ-21（平均粒径20ｎｍ）、ＳＴ-31（平均粒径7ｎｍ）、ＳＴ-30Ｌ（平均粒径7ｎｍ）を好ましく使用することができる。また、ＴｉＯ2系光触媒の水分散液は、分散性に優れ、光触媒層を形成するときの作業性が良好である点で好ましい。光触媒の水分散液は、たとえば石原産業株式会社製ＳＴＳ-01（平均粒径7ｎｍ：ｐＨ1.5硝酸酸性）、ＳＴＳ-02（平均粒径7ｎｍ：ｐＨ1.5塩酸酸性）等を好ましく使用することができる。ＴｉＯ2系光触媒の平均粒径は、光触媒層の強度を高める点で、5ｎｍ以上が好ましい。一方、ＴｉＯ2系光触媒の平均粒径は、光触媒機能が高い点及び光触媒層の透明度を高める点で、50ｎｍ以下が好ましく、30ｎｍ以下がより好ましい。粒径の測定は、Ｘ線小角散乱法による。
【００３６】
本発明の扇風機を構成する羽根は、ＴｉＯ2系光触媒を含み、羽根がＴｉＯ2系光触媒を含むとは、ＴｉＯ2系光触媒を含有する層を羽根の表面に形成する態様が含まれる。また、ＴｉＯ2系光触媒層は、金属アルコキシド系バインダを含有する態様が好ましい。金属アルコキシド系バインダは、金属アルコキシドを原料とし、ゾル−ゲル法によって製造することができ、基材上に強固なセラミック薄膜又はガラス薄膜を形成し、光触媒に対しても安定である。また、常温硬化により膜を形成し得るため、作業上、有利である。図2は、アルコキシシランを原料とするゾル−ゲル反応を示す図であるが、他の種類の金属アルコキシドを原料とする場合においても同様の反応が進行する。
【００３７】
ゾル−ゲル反応は、まず図2（ａ）に示すように、アルコキシシランが加水分解し、シラノールとアルコールを生成する。生成したシラノールは、図2（ｂ）に示すように、シラノール同士が縮合してシロキサンと水を生成する。または、図2（ｃ）に示すように、生成したシラノールが、他のアルコキシシランと縮合してシロキサンとアルコールを生成する。このように、ゾル−ゲル反応は、アルコキシシランの加水分解反応と縮合反応により構成され、常温で硬化し、シラノール結合を有する強固な薄膜を形成する。アルコキシシランには、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等がある。
【００３８】
金属アルコキシドを構成する金属は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ等を使用することができるが、多くの金属アルコキシドでは反応性が大きいため、反応を遅らせるために、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド等の乾燥制御剤を使用する。これらの乾燥制御剤は、反応中間体と水素結合を形成することにより反応を制御する。一方、アルコキシシランの場合には加水分解速度が遅いため、通常、酸性触媒とアルコールの共存下で反応を行う。酸性触媒には、塩酸、硝酸等の鉱酸を利用することができる。また、アルコールには、エタノール、メタノール等の沸点の低いアルコールが乾燥において有利である。
【００３９】
金属アルコキシドを構成するアルコキシには、メトキシ、エトキシ、ブトキシ等があるが、本発明の扇風機を構成する羽根は、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）等の合成樹脂からなるため、強制乾燥する場合には、乾燥温度を低く抑える必要がある。図2に示すように、ゾル−ゲル反応により、アルコールが生成するが、アルコールの沸点は、メタノール65℃、エタノール78℃、1-プロパノール97℃、2-プロパノール82℃、1-ブタノール117℃、2-ブタノール98℃である。したがって、乾燥温度を低く抑える点で、生成するアルコールがメタノール又はエタノールである態様が好ましく、このため、メトキシ又はエトキシを有する金属アルコキシドが好ましい。
【００４０】
金属アルコキシド系バインダは、金属アルコキシドと水とを混合することにより形成できるほか、金属アルコキシドの加水分解反応生成物、その縮合反応生成物からも形成することができる。光触媒層における金属アルコキシド系バインダの含有量は、塗膜強度を高める点で、20質量％以上が好ましく、25質量％以上がより好ましく、30質量％以上が特に好ましい。また、光触媒層における金属アルコキシド系バインダの含有量は、光触媒の機能を高く維持する点及び金属アルコキシド系バインダにより形成する塗膜の亀裂を抑える点で、70質量％以下が好ましく、60質量％以下がより好ましく、50質量％以下が特に好ましい。
【００４１】
光触媒層におけるＴｉＯ2系光触媒の含有量は、光触媒の機能を高く維持する点で、30質量％以上が好ましく、40質量％以上がより好ましく、50質量％以上が特に好ましい。また、光触媒層におけるＴｉＯ2系光触媒の含有量は、塗膜強度を高める点で、80質量％以下が好ましく、75質量％以下がより好ましく、70質量％以下が特に好ましい。光触媒層の厚さは、触媒機能を高める点で、0.1μｍ以上が好ましく、0.2μｍ以上が好ましい。また、光触媒層の厚さは、基材の透明性を確保する点と塗膜の亀裂を抑える点で、1μｍ以下が好ましく、0.8μｍ以下がより好ましい。光触媒層は、ローラ、刷毛、エアスプレ等により形成する。光触媒層を形成する塗布液には、必要に応じて界面活性剤、消泡剤、増粘剤等を配合する。
【００４２】
本発明の扇風機を構成する羽根の表面に光触媒層を形成し、光触媒層内に光触媒と応力発光材料の双方を配合することができる。かかる態様において、光触媒と応力発光材料との配合組成は、使用する光触媒と応力発光材料の種類により相違するが、一般的には、紫外線量の少ない雰囲気下でも光触媒活性を高める点で、光触媒：応力発光材料の比の値（＝前項÷後項）が、0.2〜5.0が好ましく、0.5〜2.0がより好ましい。光触媒層中の光触媒と応力発光材料の含有量は、光触媒の機能を高める点で、30質量％以上が好ましく、40質量％以上がより好ましく、50質量％以上が特に好ましい。また、光触媒層における光触媒と応力発光材料の含有量は、塗膜強度を高める点で、80質量％以下が好ましく、75質量％以下がより好ましく、70質量％以下が特に好ましい。
【００４３】
また、かかる態様において、光触媒層における金属アルコキシド系バインダの含有量は、塗膜強度を高める点で、20質量％以上が好ましく、25質量％以上がより好ましく、30質量％以上が特に好ましい。一方、光触媒層における金属アルコキシド系バインダの含有量は、光触媒の機能を高める点及び金属アルコキシド系バインダにより形成する塗膜の亀裂を抑える点で、70質量％以下が好ましく、60質量％以下がより好ましく、50質量％以下が特に好ましい。
【００４４】
羽根の表面に形成する光触媒層内に、光触媒と応力発光材料の双方を配合する態様は、応力発光材料の配合量を増加するにつれて、層内の光触媒の配合割合が減少する。また、応力発光材料には光触媒機能がないため、表層に配置する応力発光材料の裏側に光触媒が配置する場合は、羽根の外部から入射する紫外線が応力発光材料により遮断されるため、光触媒は機能を発揮しない点で、不利である。
【００４５】
したがって、羽根の表面側にＴｉＯ2系光触媒層を配置し、ＴｉＯ2系光触媒層の下に応力発光材料を配置する態様が、羽根の表面から入射する紫外線を有効に活用できる点及び基材側から応力発光材料が生み出す紫外線も有効に活用できる点で、好ましい。このように光触媒と応力発光材料とを分離して配置する態様には、光触媒層の下に、応力発光材料を含有する応力発光材料層を形成する態様と、ＴｉＯ2系光触媒層を形成する羽根の基材が応力発光材料を含有する態様がある。また、光触媒層の下に、応力発光材料層を形成する態様には、光触媒層を形成する羽根の基材と、光触媒層との間に、金属アルコキシド系バインダ又はアクリルシリコン樹脂を含む中間層を形成し、中間層が応力発光材料を含有する態様が含まれる。
【００４６】
光触媒層の下に、応力発光材料層を形成する態様において、応力発光材料層は、金属アルコキシド系バインダを含有する態様が好ましい。金属アルコキシド系バインダにより、透明性の高いガラス薄膜を形成し得るため、応力発光材料からの紫外線が光触媒層に有効に透過する点で有利である。また、金属アルコキシド系バインダの代わりに、応力発光材料層がアクリルシリコン樹脂を含有する態様は、アクリルシリコン樹脂が透明であり、応力発光材料から発生する紫外線を光触媒層に透過できる点で、好ましい。応力発光材料層中の金属アルコキシド系バインダ又はアクリルシリコン樹脂の含有量は、塗膜強度を高める点で、20質量％以上が好ましく、25質量％以上がより好ましく、30質量％以上が特に好ましい。一方、応力発光材料層における金属アルコキシド系バインダ又はアクリルシリコン樹脂の含有量は、応力発光機能を高める点で、70質量％以下が好ましく、60質量％以下がより好ましく、50質量％以下が特に好ましい。
【００４７】
かかる態様において、応力発光材料層における応力発光材料の含有量は、発光する紫外線量を確保する点で、30質量％以上が好ましく、40質量％以上がより好ましく、50質量％以上が特に好ましい。また、応力発光材料層における応力発光材料の含有量は、塗膜強度を高める点で、80質量％以下が好ましく、75質量％以下がより好ましく、70質量％以下が特に好ましい。応力発光材料層の厚さは、触媒活性化機能を高める点で、0.1μｍ以上が好ましく、0.2μｍ以上がより好ましい。また、応力発光材料層の厚さは、透明性を確保する点と塗膜の亀裂を抑える点で、1μｍ以下が好ましく、0.8μｍ以下がより好ましい。応力発光材料層は、ローラ、刷毛、エアスプレ等により形成する。応力発光材料層を形成する塗布液には、界面活性剤、消泡剤、増粘剤等を配合することができる。
【００４８】
扇風機を構成する羽根は、アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、エチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ樹脂）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）等により製造する。このため、光触媒層を形成する羽根の基材が応力発光材料を含有する態様では、ＡＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂又はＰＰ樹脂等に応力発光材料を配合し、その後、成形する。応力発光材料の配合量は、発光する紫外線量を確保する点で、10質量％以上が好ましく、15質量％以上がより好ましく、20質量％以上が特に好ましい。一方、応力発光材料の配合量は、羽根の機械的強度を高める点で、50質量％以下が好ましく、45質量％以下がより好ましく、40質量％以下が特に好ましい。
【００４９】
羽根の基材は、ＡＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂、ＰＰ樹脂等のプラスチック（有機物質）であるため、ＴｉＯ2系光触媒を含む層を基材表面に直接形成すると、触媒機能により、基材が劣化しやすくなる。したがって、基材の劣化を防止する点で、ＴｉＯ2系光触媒層を形成する羽根の基材とＴｉＯ2系光触媒層との間に、中間層を形成する態様が好ましく、アクリルシリコン樹脂を含む中間層が好適である。アクリルシリコン樹脂は、密着性が高いため、光触媒層の触媒機能を有効に遮断することができる。また、光触媒層を強固に保持し、光触媒層の亀裂を抑制する機能が大きい。
【００５０】
アクリルシリコン樹脂は、ロックペイント株式会社製ロックカチオンシーラーマルチ（商標名）、エスケー化研株式会社製ＳＫシリコンクリヤーＷ（商標名）等を使用することができる。たとえばロックカチオンシーラーマルチは、水性エマルジョンであるため、塗布により容易に中間層を形成することができ、形成する中間層が透明である。したがって、基材中に応力発光材料を有する態様においても、応力発光材料からの紫外線を光触媒層に有効に透過することができる。また、常温硬化型であり、自己架橋型であり、接着力が大きい点で好適である。中間層の厚さは、光触媒層の触媒機能を遮断する点で、0.1μｍ以上が好ましく、0.2μｍ以上がより好ましい。また、中間層の厚さは、光触媒層の触媒機能の遮断性が飽和になるため、経済性を考慮して1μｍ以下とする態様が好ましい。中間層は、ローラ、刷毛、エアスプレ等により形成する。
【００５１】
図1は、本発明の扇風機を構成する羽根部の斜視図である。図1に示すように、羽根部1に配置する各羽根は、運転時に空気を押し出す面（空気圧がかかる面）である圧力面にディンプル2を備える態様が好ましい。扇風機の運転時に、各羽根に配置するディンプル2に小さな渦流が発生し、この渦流により、羽根の圧力面における空気の剥離流の発生を抑制するため、運転時の騒音を低減することができる。一方、羽根にディンプルを形成することにより、羽根部の表面積が大きくなるため、光触媒機能を高めることができる。また、扇風機の運転時にディンプルで発生する渦流により、羽根表面で触媒に接する空気量を多くすることができる。したがって、ディンプルを形成していない態様と比べて、触媒機能が大きい。
【００５２】
ディンプルの効果的な態様は、羽根の形状と回転数により異なるが、家庭用の扇風機に使用する羽根の場合には、各ディンプルは平面視円形状が好ましく、かかる円の直径は8ｍｍ〜11ｍｍが好ましく、9ｍｍ〜10ｍｍがより好ましい。また、各ディンプルの内部形状は球冠状が好ましく、球冠部のＲは130ｍｍ〜170ｍｍが好ましく、140ｍｍ〜160ｍｍがより好ましい。ディンプルは、羽根部の中心軸から見て同心円状に配置する態様が好ましく、ディンプル間の距離（隣接するディンプルの中心間の距離）は、11.5ｍｍ〜14.5ｍｍが好ましく、12.5ｍｍ〜13.5ｍｍがより好ましい。
【００５３】
（実施例1）
応力発光材料Ｃａ0.99Ｃｅ0.005Ｔｂ0.005Ａｌ2Ｓｉ2Ｏ8を製造するために、目的物の原子組成（酸素を除く。）となるように、ＣａＣＯ3、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｔｂ4Ｏ7とＳｉＯ2とを秤量し、混合した。その後、還元性雰囲気（5％水素を含有するアルゴン雰囲気）中、2℃／分で昇温し、1400℃で4時間焼成し、続いて2℃／分で徐々に降温することにより応力発光材料（発光ピーク波長380ｎｍ）を製造し、粒径80ｎｍ程度に粉末化した。次に、応力発光材料とテトラメトキシシラン（キシダ化学株式会社製）を用い、応力発光材料層を形成するための塗液を調製した。この塗液は、応力発光材料とアルコキシド系バインダの質量比が75：25、塩酸酸性（ｐＨ3）、固形分濃度4.0質量％となるように調製した。
【００５４】
得られた塗液を、図1に示すような扇風機用の羽根部1の各羽根に刷毛により塗布し、応力発光材料層を形成した。応力発光材料層の常温乾燥後の厚さは0.8μｍとした。図1に示す羽根部1は、ＡＳ樹脂からなり、直径309ｍｍ、中心に配置するハブの直径94ｍｍであった。各羽根に配置するディンプル2は、平面視円形状であり、円の直径10ｍｍで、各ディンプルの内部形状は球冠状であり、球冠部のＲは150ｍｍであった。また、各ディンプルは、羽根部の中心軸から見て同心円状に配置し、ディンプル間の距離（隣接するディンプルの中心間の距離）は、13.0ｍｍであった。
【００５５】
次に、応力発光材料層の上に、光触媒層を形成した。光触媒層を形成するための塗液は、ＴｉＯ2系光触媒の水分散体（石原産業株式会社製ＳＴＳ-02：ＴｉＯ2濃度30質量％、平均粒径7ｎｍ、塩酸酸性ｐＨ1.5）とテトラメトキシシラン（キシダ化学株式会社製）を用い、調製した。この塗液は、ＴｉＯ2とアルコキシド系バインダの質量比が65：35、塩酸酸性（ｐＨ3）、固形分濃度3.5質量％とした。この塗液を、応力発光材料層上に刷毛で塗布し、光触媒層を形成した。光触媒層の常温乾燥後の厚さは0.8μｍとした。
【００５６】
（実施例2）
応力発光材料Ｓｒ1.978ＭｇＣｅ0.01Ｔｂ0.002Ｋ0.01Ｓｉ2Ｏ7を製造するために、目的物の原子組成（酸素を除く。）となるように、ＳｒＣＯ3、ＭｇＣＯ3、ＣｅＯ2、Ｔｂ4Ｏ7、ＫＣｌとＳｉＯ2とを秤量し、混合した。他の点は、実施例1と同様にして、応力発光材料（発光ピーク波長368ｎｍ）を製造し、実施例1と同様に基材上に応力発光材料層を形成し、その上に光触媒層を形成した。
【００５７】
次に、実施例1と実施例2で作成した羽根部と、応力発光材料層と光触媒層を形成していない羽根部（比較例1）と、実施例1と同様の方法で基材上に光触媒層のみを形成した羽根部（比較例2）について、消臭性と防汚性を評価した。
【００５８】
消臭性の評価は、180ｃｍ×180ｃｍ×150ｃｍの透明なアクリル板（ポリメチルメタクリレート）製密閉容器に、羽根部を取り付けた扇風機を入れ、密閉容器内で10本のタバコに火を付け、5分間放置し、タバコを取り出した。その後、扇風機のスイッチを入れ、羽根部を1200ｒｐｍで回転させながら8時間運転し、スイッチを切り、10人の被験者が密閉容器内の臭いを嗅ぎ、タバコの臭い（アセトアルデヒド臭等）が残っているかどうかを評価した。官能評価は、10人全員が臭いを感じなかったときは「Ａ」とし、臭いを感じた人数が1人〜3人のときは「Ｂ」とし、臭いを感じた人数が4人以上のときは「Ｃ」と評価した。また、評価は、蛍光灯を付けた部屋に透明アクリル板製密閉容器を設置した場合と、暗室に容器を設置した場合の2通りの態様で実施した。
【００５９】
防汚性の評価は、羽根部を取り付けた扇風機を暗室に入れ、羽根部を1200ｒｐｍで回転させながら1ヶ月間運転し、その後、表面の汚れを目視により観察し、汚れがほとんど認められないときは「Ｄ」と評価し、汚れが多いときは「Ｅ」と評価した。
【００６０】
消臭性と防汚性についての評価を表4に示す。表4に示すように、実施例1と実施例2の扇風機の羽根は、蛍光灯を付けた部屋でも、暗室でも、消臭性（空気の浄化機能）を有し、暗室でも防汚性を示した。
【００６１】
【表４】
2015048788.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００６２】
照射する紫外線量が低い状況下でも、空気の浄化、消臭性、抗菌性、防カビ性と防汚性を発揮する扇風機を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
1  羽根部
2  ディンプル
30  羽根部
31  空気濾過部
32  ブレード
33  ブレードフレーム
【図１】
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【図２】
2015048788.tif 000008
【図３】
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