(57)【要約】【課題】所望の部分に光触媒機能を発現させることができ、汚染空気の浄化処理能力に限界がなく、使い勝手に優れた光ファイバ、フィルタ部材、空気浄化システムおよび空気浄化方法を提供すること。【解決手段】光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面から漏れ、漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部Ｐcが形成されている光ファイバ１、光ファイバを用いたフィルタ部材、フィルタ部材を用いた空気浄化システムおよび空気浄化方法。【選択図】      図１
2004358459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部が形成されていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないと共に、該光ファイバに光触媒担持膜が斑点状に形成されていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
前記光ファイバに形成された光触媒担持膜の総面積は、光ファイバの表面積の２０〜７０％であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記光ファイバに斑点状に形成された光触媒担持膜の平均サイズが１〜５０μｍであることを特徴とする請求項２または３に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記光触媒は、酸化チタンまたは酸化チタン含有物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項６】
酸化チタン前駆体を用いて前記光ファイバの側面の少なくとも一部に光触媒を担持することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記光ファイバに斑点状に形成された光触媒担持膜は、前記の酸化チタン、酸化チタン含有物、および酸化チタン前駆体の群から選ばれた少なくとも１種を含む溶液を前記光ファイバに噴霧することにより形成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項８】
光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部が形成された多数の光ファイバが、束ねた一端側を光源側に配置し、他端側が配管内に収容されていることを特徴とするフィルタ部材。
【請求項９】
光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って減少しない漏光部が形成された多数の光ファイバが、束ねた一端側を光源側に配置し、他端側が配管内に収容されると共に、内面に光触媒が担持された浄化部が形成された多数の挿通孔を有する支持部材に支持されていることを特徴とするフィルタ部材。
【請求項１０】
前記光源は、配管外に設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載のフィルタ部材。
【請求項１１】
前記光源は、配管内に設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載のフィルタ部材。
【請求項１２】
前記光触媒は、可視光応答型であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載のフィルタ部材。
【請求項１３】
前記多数の光ファイバは、他端側を空気流の上流側に向けて配管内に収容されていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載のフィルタ部材。
【請求項１４】
前記多数の光ファイバは、束ねた結束部と光源との間を結ぶ導光部を有することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一つに記載のフィルタ部材。
【請求項１５】
請求項８〜１４のいずれか一つに記載のフィルタ部材が取り付けられた空調用または換気用の通気管と、送気手段とを備えたことを特徴とする空気浄化システム。
【請求項１６】
光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の一部から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部が形成された多数の光ファイバを、空調用または換気用の通気管内に配置し、前記多数の光ファイバに励起光を導入することによって前記空調用または換気用の通気管内を流れる空気を浄化することを特徴とする空気浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光触媒機能を有する光ファイバ、フィルタ部材、空気浄化システムおよび空気浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷暖房効果を高める目的から住宅の高気密化、高断熱化が進むにつれて、居住空間内で発生したホルムアルデヒド等の有毒ガス等を含む汚染空気が問題となり、換気設備等による機械式換気設備が不可欠となっている。このような換気設備としては、外的環境の変化に影響され難く、安定して住宅全体を換気することができるダクト方式がある。ダクト方式の換気設備は、天井裏に給排気用のダクトを配管し、汚染空気の屋外への排出と、屋外の新鮮な空気の屋内への供給を行っている。
【０００３】
このとき、屋外の空気を、ダクトを通じて屋内に供給すると、空気中に浮遊する虫，花粉，塵埃等がダクト内に侵入して堆積し、塵埃内で繁殖した細菌類が給気の際に室内に放散される。一方、室内の汚染空気を、ダクトを通じて屋外に排出すると、ダクト内に室内の塵埃，水分，油分等が侵入して堆積し、ダクト内に付着する。このため、通常は、塵埃等を物理的に除去するため、ダクトに簡単なフィルタを設置している。
【０００４】
しかし、このようなフィルタは、超微粒子，細菌類，ＮＯｘやＳＯｘ等の有害物質を除去する効果が少ない。このため、用いるフィルタの目を細かくすると、目詰まりや汚れによって給排気に伴う空気流の圧力損失が増大するうえ、清掃や交換の周期が極端に短くなるという不具合があった。
【０００５】
そこで、上述のような問題を解決するため、光触媒を付着させたハニカムフィルタを用いることで、空気の汚染やフィルタの汚れを光触媒の分解作用によって自己浄化する技術が開発されている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４１７２０号公報
【特許文献２】特開２０００−５１３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ハニカムフィルタは、光触媒機能を発現させるための光、特に、紫外光を照射する必要があるが、構造上、光を均一に照射することができず、光触媒機能を発現する部分と発現しない部分とが発生してしまうという不具合があった。
【０００８】
また、ハニカムフィルタは、通気路を形成する各セルの内部にも紫外光を到達させるために、通気路に沿った長さが１０ｍｍ以下に設定されている。このため、ハニカムフィルタは、汚染空気等との接触時間が短いため、浄化処理能力に限界があり、特に、ＮＯｘやＳＯｘ等の有害物質を低濃度まで浄化することは困難であった。
【０００９】
さらに、ハニカムフィルタは、塵埃等で覆われてしまうと、光触媒に光が照射され難くなって光触媒活性が低下してしまうことから、定期的に清掃するか交換しなければならず、使い勝手がよくないという問題があった。
【００１０】
そこで、表面に突起を形成した導光体などのフィルタ基材の全面に光触媒作用を有する金属化合物をディッピング法などで担持させたフィルタ素材が提案されている。しかしながら、この方法では導光体よりも高い屈折率を有する光触媒または光触媒含有物が、導光体の全面に塗布されているため、導光体を伝播した光が、すぐに漏れきり、長手方向で光が急激に減衰し、長く光触媒浄化作用を発現させることができなかった。
【００１１】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、所望の部分に光触媒機能を発現させることができ、汚染空気の浄化処理能力に限界がなく、使い勝手に優れた光ファイバ、フィルタ部材、空気浄化システムおよび空気浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる光ファイバは、光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、光ファイバの全長に亘って光触媒機能を発現するようにしている。
【００１４】
請求項２の発明によれば、光ファイバに光触媒担持膜が斑点状に形成されているため、露光量が伝播方向に沿って急激に減少しない。
【００１５】
請求項３の発明にかかる光ファイバは、上記の発明において、前記光触媒担持膜の総面積が、光ファイバの表面積の２０〜７０％であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明にかかる光ファイバは、上記の発明において、前記の個々の光触媒担持膜の平均サイズが１〜５０μｍであることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５の発明にかかる光ファイバは、上記の発明において、前記光触媒は、酸化チタンまたは酸化チタン含有物であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明にかかる光ファイバは、上記の発明において、前記光触媒担持膜が酸化チタン前駆体を用いて形成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明にかかる光ファイバは、上記の発明において、前記光ファイバに斑点状に形成された光触媒担持膜は、前記の酸化チタン、酸化チタン含有物、および酸化チタン前駆体の群から選ばれた少なくとも１種を含む溶液を前記光ファイバに噴霧することにより形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項８の発明にかかるフィルタ部材は、光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部が形成された多数の光ファイバが、束ねた一端側を光源側に配置し、他端側が配管内に収容されていることを特徴とする。
【００２１】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項９の発明にかかるフィルタ部材は、光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って減少しない漏光部が形成された多数の光ファイバが、束ねた一端側を光源側に配置し、他端側が配管内に収容されると共に、内面に光触媒が担持された浄化部が形成された多数の挿通孔を有する支持部材に支持されていることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０の発明にかかるフィルタ部材は、上記の発明において、前記光源は、配管外に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１の発明にかかるフィルタ部材は、上記の発明において、前記光源は、配管内に設けられていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１２の発明にかかるフィルタ部材は、上記の発明において、前記光触媒は、可視光応答型であることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１３の発明にかかるフィルタ部材は、上記の発明において、前記多数の光ファイバは、他端側を空気流の上流側に向けて配管内に収容されていることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１４の発明にかかるフィルタ部材は、上記の発明において、前記多数の光ファイバは、束ねた結束部と光源との間を結ぶ導光部を有することを特徴とする。
【００２７】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１５の発明にかかる空気浄化システムは、上記フィルタ部材が取り付けられた空調用または換気用の通気管と、送気手段とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１６の発明にかかる空気浄化方法は、光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部が形成された多数の光ファイバを、空調用または換気用の通気管内に配置し、前記多数の光ファイバに励起光を導入することによって前記空調用または換気用の通気管内を流れる空気を浄化することを特徴とする。
【００２９】
ここで、本明細書において、光ファイバとは、コアとクラッドとを有する光ファイバの他、石英系ガラス等を線引きして得られ、一端から入射した光を他端へと導光することができるファイバ状のライトガイドを含むものとする。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないと共に、光触媒が担持された浄化部が形成されている光ファイバと、この光ファイバを用いたフィルタ部材並びに光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って減少しない漏光部が形成された多数の光ファイバが、束ねた一端側を光源側に配置し、他端側が配管内に収容されるフィルタ部材、および、光ファイバの側面の少なくとも一部に、入射した光が伝播するのに従って側面の少なくとも一部から漏れ、その漏光量が伝播方向に沿って減少しない漏光部が形成された多数の光ファイバが、束ねた一端側を光源側に配置し、他端側が配管内に収容されると共に、内面に光触媒が担持された浄化部が形成された多数の挿通孔を有する支持部材に支持されているフィルタ部材と、このフィルタ部材を用いた空気浄化システムおよび空気浄化方法としたので、所望の部分に光触媒機能を発現させることができ、汚染空気の浄化処理能力に限界がなく、使い勝手に優れているという効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、この発明にかかる光ファイバ、フィルタ部材、空気浄化システムおよび空気浄化方法に関する好適な実施の形態について説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１である光ファイバについて説明する。図１は、この発明の実施の形態１である光ファイバの構成を示す断面図である。光ファイバ１は、図１に示すように、コア１ａの外側にクラッド１ｂが配置され、クラッド１ｂの外周に樹脂被覆１ｃが施された石英系のシングルモードファイバで、先端側に浄化部Ｐcが形成されている。浄化部Ｐcは、表面の樹脂被覆１ｃをメチルエチルケトン等の溶剤を用いて除去した後、露出したクラッド１ｂの表面をフッ酸でエッチング処理し、その上にクラッド１ｂよりも屈折率が大きい光触媒層１ｄを形成したものである。このとき、クラッド１ｂは、光ファイバ１に入射した光がコア１ａおよびクラッド１ｂ内を図１に矢印で示すように伝播するのに従って側面から漏れ（図中、斜めの矢印参照）、その漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないようにグラデーションをかけてエッチング処理をする。
【００３３】
光ファイバ１は、コア１ａが石英ガラス、クラッド１ｂがフッ化アクリレート樹脂からなるポリマークラッドファイバを用いてもよい。また、光ファイバ１は、光を伝播させて側面から漏らすことができ、光触媒活性に必要な紫外光の吸収，散乱，反射が少なく、異物や泡を含まず、紫外光透過特性が良好で、紫外光によって光学的に変質しない材料であれば、どのような素材のものでも使用可能であるが、特に、石英ガラスを用いることが好ましい。また、光触媒自身と反応しないもの、さらに、光触媒活性を下げない材質のものが好ましい。光触媒活性を下げない材質のものとしては、光触媒中への不純物の拡散がなく、光触媒活性を劣化させないとともに、光触媒薄膜を形成しやすく、化学的耐久性や透明性などに優れているものなどが挙げられる。光ファイバの直径は、数ミクロンから数ミリメートルまで適宜選択することができ、特に１００〜５００μｍが好ましい。
【００３４】
一方、浄化部Ｐcは、光ファイバ１の側面全体に亘って形成してもよいし、先端側のみならず中間部分の適宜位置の側面に形成してもよい。また、浄化部Ｐcは、光ファイバ１の側面から漏光させる漏光処理方法として、前記フッ酸によるエッチング処理の他、機械加工（たとえば、ショットブラスト等のブラスト処理）や熱加工によって損傷を与える方法、所定の曲率を付与する方法等があるが、少なくとも漏光量が０．１ｍＷ／ｃｍ2以上となることが好ましい。
【００３５】
光触媒は、光触媒活性を発現するものであれば特に限定はないが、酸化チタンは酸化力が強いため最も好ましい。このとき、酸化チタンは、アナターゼ型，ルチル型，ブルッカイト型等の結晶構造を有するが、光触媒活性が高いという特徴を有する点でアナターゼ型、ブルッカイト型を使用することが望ましい。また、光触媒は、酸素欠陥型酸化チタン，遷移金属ドープ酸化チタン，窒素ドープ酸化チタン等の可視光応答型を用いると、蛍光灯の他に太陽光中の可視光を励起光として使用することができ、光源駆動用の電源が不要となるので好ましい。
【００３６】
一方、光触媒層１ｄは、ゾルゲル法，パエロゾル法，フォッシュコート法，蒸着法，スパッタ法，熱分解法，金属酸化法等の公知の技術を用いて光触媒を光ファイバ１に担持させたり、市販のコーティングエッチング液，ゾル或いはスラリーを塗布したりして形成することができる。厚さは０．１〜２μｍとすることが好ましい。また、光触媒層１ｄは、光触媒反応で分解されない紫外線透過率に優れたバインダを利用して光触媒微粒子を光ファイバ１に担持させることで形成してもよい。たとえば、バインダと光触媒微粒子を混合し、漏光処理を施した光ファイバ１の側面にコーティングしたり、漏光処理を施した光ファイバ１の側面にバインダを塗布した後、光触媒微粒子を付着させたりして光触媒層１ｄを形成してもよい。このようにして形成した光触媒層１ｄは、必要に応じショットブラストを施すことにより、バインダで覆われた光触媒微粒子を露出させてもよい。バインダとしては、シリカやアルミナ等の無機系バインダ、フッ素樹脂等の有機系バインダの他、公知の光触媒難分解性のバインダを使用することができる。また、光触媒を光ファイバに担持させる他の方法として、実施の形態２で後述するように、ペルオキソチタン酸水溶液等の酸化チタン前駆体をスプレーなどで噴霧して担持させることもできる。
【００３７】
光ファイバ１は、入射した光がコア１ａおよびクラッド１ｂ内を伝播するのに従って側面から漏れる光の漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないように浄化部Ｐcが形成されている。このため、光ファイバ１は、入射した光が浄化部Ｐc内を伝播するのに伴って側面から漏れる漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないので、浄化部Ｐc全体が長手方向に沿って光触媒機能を発現することができる。また、光ファイバ１は、側面であればどこであっても浄化部Ｐcを形成することができるので、所望の部分に光触媒機能を発現させることができる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２（ａ）および（ｂ）は、この発明の実施の形態２である光触媒担持ファイバの側面図および断面図である。光触媒担持ファイバは、図２（ａ）に示すように、光ファイバ２０ａの表面にそれよりも屈折率の高い光触媒担持膜２０ｂが斑点状に形成されているものである。このとき、光触媒担持ファイバ２０に導入された光が、光ファイバ２０ａを図２（ｂ）に矢印で示すように伝播するのに従って、表面の高屈折率の光触媒担持膜２０ｂに漏れ出し、光触媒活性を発現させることができる。
【００３９】
光ファイバ２は図２に示すように、光ファイバの表面全面が光触媒担持膜２０ｂで覆われことなく、光ファイバ２０ａが露出している部分が斑点状に形成されており、かつある部分で局所的に漏光量が多くならないように光触媒担持膜２０ｂが形成されていることが好ましい。光触媒が光ファイバの表面全面ではなく、斑点状に形成されているので、入射した光が伝播するのに従って、光触媒担持膜２０ｂの部分のみから漏れ、それ以外の光はガイド効果が生じるため、漏光量が伝播方向に沿って急激に減衰することがなく、長手方向に長く光触媒浄化作用を発現させることができる。
【００４０】
図３は光触媒担持ファイバの製造設備である。石英ガラス等の光ファイバ素線を線引き中に、噴霧装置３０ａにより酸化チタン、酸化チタン含有物、および酸化チタン前駆体の群から選ばれた少なくとも１種を含む溶液を噴霧し、ファイバ自身の温度で該溶液中の溶媒を気化させる。酸化チタン前躯体は密着性が高いため、曲面を有するファイバに対しても高密着を得られ、多数束ねた浄化部材であっても、光触媒担持膜が剥離しにくいため、特に好ましい。酸化チタン前躯体は、常温ではアモルファス状態で、２００〜５００℃で熱処理をすることでアナターゼ型に結晶化する。噴霧装置３０ａの噴霧圧力は、特に限定されないが、０．１〜０．５ＭＰａが好ましい。なお、ファイバ自身の熱で溶媒が気化しない場合は、加熱炉３０ｂで加熱して溶媒を気化させる。溶液を噴霧する際のファイバの温度、および、加熱炉の温度は、溶媒が気化する温度であれば特に限定されないが、８００℃を超えると酸化チタンが光触媒活性の低いルチル型に変わってしまうので好ましくない。
【００４１】
光触媒担持膜２０ｂの占める総面積は、光ファイバの表面積に対して２０〜７０％であることが好ましい。２０％未満の場合、光触媒の量が不十分であったり、光の吸収が不足したりして、効率的な光触媒作用を発現させることができない恐れがあり、一方で７０％を超える場合、漏光量が伝播方向に沿って急激に減衰する恐れがある。
【００４２】
個々の光触媒担持膜２０ｂの平均サイズは１〜５０μｍであることが好ましい。平均サイズは不定形状の斑点の最短径と最長径の平均値から求めた。平均サイズがこの範囲であれば、有害物質の捕捉効果が生まれ、光触媒作用がより効果的に発現する。平均サイズが５０μｍを超えると、特に曲面を有する光ファイバに対する光触媒担持膜の密着性が低くなり、光触媒担持膜に亀裂が入り、光ファイバから剥離する恐れがある。
【００４３】
光触媒担持膜２０ｂの膜厚は、０．０１〜４０μｍ、特に０．１〜２μｍが好ましい。０．０１μｍ未満の場合、光触媒の量が不十分であったり、光の吸収が不足したりして、効率的な光触媒作用を発現させることができない恐れがあり、一方で４０μｍを超える場合、逆に光触媒内部での光の吸収量が多く、膜表面に達する光強度が低下する恐れがある。また、膜に亀裂が入りやすく、亀裂から剥離が生じる恐れがある。
【００４４】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３であるフィルタ部材を空気浄化方法と共に説明する。図４は、この発明の実施の形態３であるフィルタ部材の構成を示す断面図である。図５は、フィルタ部材を構成する多数の光ファイバを保持するファイバ支持部材の構造を示す要部拡大図である。
【００４５】
フィルタ部材３は、図４に示すように、浄化部Ｐcが形成された２〜３万本の光ファイバ１が、束ねた一端側が外壁７に設置したガラス７ｃと当接され、浄化部Ｐcを形成した他端側が配管４内に収容されている。配管４は、一端が住宅の外壁７に形成した開口部に取り付けられ、他端は空調用または換気用のダクト８に接続されている。また、多数の光ファイバ１は、光触媒層１ｄに可視光応答型の光触媒を用いており、両側が配管４内に配置したファイバ支持部材５によって保持されている。このとき、外壁７は、開口部に簡易フィルタ７ａとグリル７ｂ並びに可視光から紫外線まで透過するガラス７ｃが取り付けられている。ガラス７ｃには、束ねた多数の光ファイバ１の端面が当接している。このとき、多数の光ファイバ１は、屋外側の端部に屋外からの光を効率良く入射させるための集光レンズを設けてもよい。
【００４６】
ファイバ支持部材５は、配管４の軸方向に沿って、図５に示すようにハニカムコアからなるセル５ａが形成され、各セル５ａに複数の光ファイバ１が挿通されている。
【００４７】
以上のように構成されるフィルタ部材３は、ガラス７ｃを通じて太陽光（可視光）が多数の光ファイバ１内に導入される。このため、フィルタ部材３は、屋外の空気を簡易フィルタ７ａを通じて矢印で示すように屋内に導入したとき、空気中に浮遊する虫，花粉，塵埃あるいはＮＯx等の汚染物質が侵入しても、多数の光ファイバ１において光触媒層１ｄの光触媒が太陽光によって励起されているため、多数の浄化部Ｐcが汚染物質を含んだ空気を浄化して室内に供給する。
【００４８】
このように、フィルタ部材３は、多数の浄化部Ｐcが太陽光（可視光）を光源として利用することにより浄化機能を発現しているため、光照射ランプ等の人工光源を必要とせず、電源が不要なことから経済的である。また、フィルタ部材３は、日陰となる場所であっても暗部でなければ太陽の反射光を利用できるので、配置上の自由度が高く、環境に優しい空気浄化手段といえる。しかも、フィルタ部材３は、多数の浄化部Ｐcが全長に亘って浄化機能を発現しているため、汚染空気の浄化処理能力に限界はなく、清掃する必要もないので使い勝手もよい。
【００４９】
ここで、フィルタ部材３は、図４に矢印で示す場合とは逆方向に空気を流し、室内側の空気を室外に排出する際に浄化することも可能である。
【００５０】
また、フィルタ部材３は、ファイバ支持部材５に代えて、図６に示すファイバ支持部材６を用い、ファイバ支持部材６に浄化部を形成すると共に、光部材２を支持するようにしてもよい。
【００５１】
ここで、光部材２は、石英系ガラス等を線引きして得られ、一端から入射した光を他端へと導光するライトガイドとなるファイバ状の部材で、光ファイバ１と同様に、入射した光が伝播するのに従って側面から漏れる光の漏光量が伝播方向に沿って急激に減少しないように外表面にグラデーションがかけられている。但し、光部材２は、光ファイバ１と異なり浄化部Ｐcとなる光触媒層は形成されていない。一方、ファイバ支持部材６は、図６に示すように、多数の平板６ａ間に波板６ｂを配置して多数のセル６ｃを形成したハニカム構造を有する部材で、図５に示すファイバ支持部材５と同様に、平板６ａと波板６ｂとによって形成される多数のセル６ｃの内面に光触媒が担持された浄化部Ｐcが形成され、各セル６ｃに複数の光部材２が挿通されている。
【００５２】
従って、図６に示すファイバ支持部材６を用いたフィルタ部材３は、複数の光部材２を挿通したファイバ支持部材６を汚染空気が通過する際に光部材２の側面から導入された光が漏れ、この漏れ光によって各セル６ｃ内面の光触媒層を活性化して光触媒機能が発現される。このため、ファイバ支持部材６を用いたフィルタ部材３は、屋外から導入した空気が汚染されていても、この汚染空気はファイバ支持部材６を通過する際に浄化部Ｐcによって浄化され、浄化された空気を室内に供給することができる。しかも、ファイバ支持部材６は、構造が簡単なことからファイバ支持部材５よりも安価に製造することができる。
【００５３】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４であるフィルタ部材を空気浄化方法と共に説明する。実施の形態２のフィルタ部材３は人工光源が不要であったが、この実施の形態４のフィルタ部材は、人工光源を用いるタイプである。図７は、この発明の実施の形態４であるフィルタ部材の構成を示す断面図である。ここで、以下に説明する各実施の形態のフィルタ部材においては、実施の形態３のフィルタ部材３と同一の構成部分には同一の符号を付している。
【００５４】
フィルタ部材９は、図７に示すように、浄化部Ｐcが形成された２〜３万本の光ファイバ１が、束ねた一端側を配管４の管壁４ａに配置し、浄化部Ｐcを形成した他端側を矢印で示す空気流の上流側に向けて配管４内に収容されている。このとき、多数の光ファイバ１は、光触媒層１ｄに紫外線によって光触媒活性を発現する光触媒を用い、束ねた一端側の端面は、管壁４ａの開口に取り付けた紫外線透過性の高いガラス４ｂと当接されている。フィルタ部材９は、ガラス４ｂに光源ＳLを当接させて使用される。このとき、多数の光ファイバ１は、ガラス４ｂ側の端部に光源ＳLからの屋外からの光を効率良く入射させるため、集光レンズを使用してもよい。
【００５５】
以上のように構成されるフィルタ部材９は、多数の光ファイバ１の浄化部Ｐcを空気流の上流側に向けて使用される。このため、フィルタ部材９は、常に、光触媒活性が高い部分が汚染空気の上流側となるため、高い浄化効率を発揮することができる。しかも、フィルタ部材９は、フィルタ部材３と同様に、多数の浄化部Ｐcが全長に亘って浄化機能を発現しているため、汚染空気の浄化処理能力に限界はなく、清掃する必要もないので使い勝手もよい。
【００５６】
ここで、フィルタ部材９は、図７に矢印で示す方向とは逆方向に空気を流すことによって汚染空気を浄化することも可能である。
【００５７】
また、フィルタ部材９は、図８に示すように、ファイバ支持部材５に代えて、多数の光部材２を支持したファイバ支持部材６を用い、光源ＳLを配管４内に設けてもよい。この場合、光源ＳLとしてＬＥＤ等を使用することができる。光源ＳLをこのように設置すると、フィルタ部材９は、光源ＳLを多数の光部材２に最も接近させて配置できることから、光エネルギーの損失を最小に抑えることができる。
【００５８】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５として、実施の形態２のフィルタ部材３を用いた空気浄化システムについて説明する。図９は、この発明の実施の形態５である空気浄化システムの概略構成図である。空気浄化システム１０は、図９（ａ）に示すように、屋内と屋外とを接続する給気ダクト１１，１２と、排気ダクト１３，１４と、本体ユニット１５とを備え、給気ダクト１１の外端にフィルタ部材３が設けられている。
【００５９】
給気ダクト１１，１２は、室外の空気を室内へ供給する通気管であり、給気ダクト１１は室外側に、給気ダクト１２は室内側に、それぞれ配置される。一方、排気ダクト１３，１４は、室内の空気を室外へ排出する通気管で、排気ダクト１３は室内側に、排気ダクト１４は室外側に、それぞれ配置される。給気ダクト１１，１２および排気ダクト１３，１４は、それぞれの端部に簡易フィルタ１１ａ〜１４ａが設けられている。
【００６０】
本体ユニット１５は、室内の空気と室外の空気との温度差を利用することで、室外の空気を室内の温度に近づけて供給するもので、熱交換器１５ａ、給気ファン１５ｂおよび排気ファン１５ｃを有している。従って、空気浄化システム１０においては、室外の空気は、給気ファン１５ｂによって、点線で示すように給気ダクト１１→本体ユニット１５→給気ダクト１２を通って室内へ供給され、室内の空気は、排気ファン１５ｃによって、実線で示すように排気ダクト１３→本体ユニット１５→排気ダクト１４を通って室外へ排気される。
【００６１】
空気浄化システム１０は、給気ダクト１１の外端にフィルタ部材３を設けたので、取り込んだ直後に室外の空気をフィルタ部材３によって浄化することから、給気ダクト１１，１２を汚すことがなく、常に清浄な外気を室内へ供給することができる。
【００６２】
但し、飲食店等のように、調理場の空気を排気する場合、空気浄化システム１０は、図９（ｂ）に示すように、排気ダクト１４の外端にフィルタ部材３を設ける。空気浄化システム１０は、排気ダクト１４の外端にフィルタ部材３を設けることによって、排気側の外壁を汚染空気で汚さないようにすることができる。
【００６３】
（実施の形態６）
つぎに、この発明の実施の形態６として、実施の形態４のフィルタ部材９を用いた空気浄化システムについて説明する。図１０は、この発明の実施の形態６である空気浄化システムの概略構成図である。ここで、実施の形態６の空気浄化システム２０においては、実施の形態５の空気浄化システム１０と同一の構成部分には同一の符号を付している。
【００６４】
空気浄化システム２０は、図１０（ａ）に示すように、給気ダクト１２の室内側端にフィルタ部材９が設けられている。これにより、実施の形態６の空気浄化システム２０は、外気が汚れている場合のみならず、給気ダクト１１，１２が汚れている場合でも室内には清浄な空気が供給されるようにしている。
【００６５】
ここで、空気浄化システム２０は、図１０（ｂ）に示すように、排気ダクト１３の室内側端にフィルタ部材９を設けてもよく、このようにすると、室内の汚れた空気を浄化して室外へ排出することができる。
【００６６】
また、フィルタ部材９は、図１１に示すように、多数の光ファイバ１を配管４の長さよりも長く設定することで、束ねた結束部Ｂから光源ＳLまでを導光部Ｇとして延長させてもよい。このようにすると、フィルタ部材９は、空気浄化システムに用いる場合、ダクトに設置する関係上、近くに光源ＳLがないようなときでも、自由に配置することができ、空気浄化システムの設計上の自由度が増す。
【００６７】
さらに、空気浄化システムにおいて、フィルタ部材９を複数設ける必要がある場合には、図１２に示すように、多数の光ファイバ１を途中で分岐させた導光部Ｇを用いる。このようにすると、空気浄化システムは、フィルタ部材９ごとに光源ＳLを設ける必要がなく経済的なうえ、各フィルタ部材９も任意の位置に配置することができて自由な設計が可能になるという利点がある。
【実施例１】
【００６８】
図３に示した、この発明の実施の形態２の光触媒担持ファイバの製造設備を用いて、コアなし母材を径１２５μｍで線引き中に、ペルオキソチタン酸水溶液を噴霧圧力０．４ＭＰａで噴霧した。その後、光触媒活性を高め、かつファイバとの密着性を向上させるために３５０℃で熱処理をして、ファイバ径１２５μｍ、光ファイバに形成されている個々の光触媒担持膜の平均サイズが２０μｍ、光ファイバの表面積に対して光触媒担持膜の占める総面積が５０％である光触媒担持ファイバを得た。
【００６９】
図１３は、上述の光触媒担持ファイバを長さ約２０ｃｍに切断し、約５０００本束ねて、一端側を光源に配置したフィルタ装置の構成図、図１４は光触媒担持ファイバ束の断面図である。ファイバ長手方向に沿ってファイバ間の空隙に４０ｐｐｍアセトアルデヒドガスを通過させたところ、１回通過させることでアセトアルデヒドガスの濃度が１／１０以下になった。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、この発明にかかる光ファイバ、フィルタ部材、空気浄化システムおよび空気浄化方法は、所望の部分に光触媒機能を発現させることができ、汚染空気の浄化処理能力に限界がなく、使い勝手に優れているので、居住空間内で発生したホルムアルデヒド等の有毒ガス等を含む汚染空気を浄化する光ファイバ、フィルタ部材、空気浄化システムおよび空気浄化方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１である光ファイバの構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２である光ファイバの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２である光ファイバの製造設備を示す概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３であるフィルタ部材の構成を示す断面図である。
【図５】フィルタ部材を構成する多数の光ファイバを保持するファイバ支持部材の構造を示す要部拡大図である。
【図６】ファイバ支持部材の他の構造を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４であるフィルタ部材の構成を示す断面図である。
【図８】光源を配管内に設置した実施の形態４の変形例を示すフィルタ部材の断面図である。
【図９】この発明の実施の形態５である空気浄化システムを示す概略構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態６である空気浄化システムを示す概略構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４であるフィルタ部材に導光部を設けた変形例を示す断面図である。
【図１２】図１１のフィルタ部材を複数にした変形例を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態２である光ファイバを束ねたフィルタ装置を示す概略構成図である。
【図１４】図１３の光ファイバ束を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  光ファイバ
１ａ  コア
１ｂ  クラッド
１ｃ  樹脂被覆
１ｄ  光触媒層
２  光部材
３，９  フィルタ部材
４  配管
４ａ  管壁
５  ファイバ支持部材
５ａ  セル
６  ファイバ支持部材
６ａ  平板
６ｂ  波板
６ｃ  セル６ｃ
７  外壁
７ａ  簡易フィルタ
７ｂ  グリル
７ｃ  ガラス
８  ダクト
１０，２０  空気浄化システム
１１，１２  給気ダクト
１１ａ，１２ａ  簡易フィルタ
１３，１４  排気ダクト
１３ａ，１４ａ  簡易フィルタ
１５  本体ユニット
１５ａ  熱交換器
１５ｂ  給気ファン
１５ｃ  排気ファン
２０  光触媒担持ファイバ
２０ａ  光ファイバ
２０ｂ  光触媒担持膜
３０  光触媒担持ファイバ製造設備
３０ａ  噴霧装置
３０ｂ  加熱炉
４０  フィルタ装置
４０a   光源
４０b   流体入口
４０c   流体出口
５０  光触媒担持ファイバ束
５１  空隙
Ｂ  結束部
Ｇ  導光部
Ｈ  通気孔
Ｐc   浄化部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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