(57)【要約】【課題】            光触媒フィルターを構成する光触媒に効率的に紫外線を照射でき、また、浄化する空気を効率的に光触媒に接触できる、臭気物質除去性能が高い小型の脱臭装置を提供することを目的とする。【解決手段】        空気を流通させる反応容器と、該反応容器内に配置された光触媒機能を有する繊維の不織布とからなる光触媒フィルターと、該光触媒フィルターに紫外線を照射するように前記反応容器内に配置された紫外線ＬＥＤユニットとからなる脱臭装置であって、前記繊維は、シリカ成分を主体とする酸化物相（第１相）とチタンを含む金属酸化物相（第２相）との複合酸化物からなるシリカ基複合酸化物繊維であり、前記紫外線ＬＥＤユニットは、前記光触媒フィルターを構成する前記繊維の端面に対向し、前記紫外線ＬＥＤユニットから照射される紫外線が前記繊維の第１相に導入されるように設置されていることを特徴とする小型脱臭装置を提供する。【選択図】          図１
2013202232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を流通させる反応容器と、該反応容器内に配置された光触媒機能を有する繊維の不織布とからなる光触媒フィルターと、該光触媒フィルターに紫外線を照射するように前記反応容器内に配置された紫外線ＬＥＤユニットとからなる脱臭装置であって、
前記繊維は、シリカ成分を主体とする酸化物相（第１相）とチタンを含む金属酸化物相（第２相）との複合酸化物からなるシリカ基複合酸化物繊維であり、
前記紫外線ＬＥＤユニットは、前記光触媒フィルターを構成する前記繊維の端面に対向し、前記紫外線ＬＥＤユニットから照射される紫外線が前記繊維の第１相に導入されるように設置されていることを特徴とする小型脱臭装置。
【請求項２】
前記繊維が、前記第２相を構成する金属酸化物のチタンの存在割合が繊維の表層に向かって傾斜的に増大していることを特徴とする請求項１記載の小型脱臭装置。
【請求項３】
前記光触媒フィルターが対向する２つの主面と４つの側面とからなる平板状であり、
該光触媒フィルターが、その１つの主面より空気が流入し、その反対の主面より流出するように設置されており、
前記紫外線ＬＥＤユニットが前記光触媒フィルターの少なくとも１つの側面に設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の小型脱臭装置。
【請求項４】
前記不織布を構成する繊維の１つの端面が前記特定の１つの側面に存在し、前記繊維の他の端面が前記側面と対向する他の側面に存在することを特徴とする請求項３記載の小型脱臭装置。
【請求項５】
前記光触媒フィルターが、その主面が空気の流れ方向に対してほぼ垂直になるように設置されていることを特徴とする請求項４記載の小型脱臭装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の臭気物質を除去するための小型脱臭装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車内等の比較的狭い空間の臭気物質を除去するために、小型の脱臭装置が求められている。空気中の臭気物質を除去するために、酸化チタンなどの光触媒を用いた脱臭装置が利用されている。これは、酸化チタンなどの光触媒に光を照射することにより光触媒を励起させ、酸化力の強いＯＨラジカルを生成することにより、臭気物質を酸化分解させることにより除去するものである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、光触媒を活性化させる光源と、その周囲に配置された、光触媒を含浸したグラスファイバークロスからなる脱臭フィルターと、送風手段とからなる空気清浄装置が開示されている。同文献に記載されるいずれの空気清浄装置も、光触媒を活性化させる紫外線が、前記の脱臭フィルターの表面、すなわちグラスファイバークロスの表面に照射される構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０７８０５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に代表されるような構造の脱臭装置では、脱臭フィルターの一方の表面には紫外線が照射されるものの、その反対の表面は勿論のこと、フィルター内部への紫外線照射が十分に行われない。また、光源が空気の流路に設置されており、光源によって送風が部分的に遮断される構造でもあり、特に小型の脱臭装置では、浄化する空気を効率的に光触媒に接触させることが困難である。したがって、このような構造の脱臭装置では、臭気物質除去性能を高くすることは困難である。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、光触媒フィルターを構成する光触媒に効率的に紫外線を照射でき、また、浄化する空気を効率的に光触媒に接触できる、臭気物質除去性能が高い小型の脱臭装置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】
【０００７】
以上の目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、紫外線ＬＥＤユニットが、特定のシリカ基複合酸化物繊維の不織布からなる光触媒フィルターの前記繊維の端面に対向し、前記紫外線ＬＥＤユニットから照射される紫外線が前記繊維の特定の構成相に導入されるように設置されている小型脱臭装置を開発し、同装置が高い臭気物質除去効果を発揮できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、空気を流通させる反応容器と、該反応容器内に配置された光触媒機能を有する繊維の不織布とからなる光触媒フィルターと、該光触媒フィルターに紫外線を照射するように前記反応容器内に配置された紫外線ＬＥＤユニットとからなる脱臭装置であって、前記繊維は、シリカ成分を主体とする酸化物相（第１相）とチタンを含む金属酸化物相（第２相）との複合酸化物からなるシリカ基複合酸化物繊維であり、前記紫外線ＬＥＤユニットは、前記光触媒フィルターを構成する前記繊維の端面に対向し、前記紫外線ＬＥＤユニットから照射される紫外線が前記繊維の第１相に導入されるように設置されていることを特徴とする小型脱臭装置を提供する。
【０００９】
さらに、本発明は、前記繊維が、前記第２相を構成する金属酸化物のチタンの存在割合が繊維の表層に向かって傾斜的に増大していることを特徴とする前記の小型脱臭装置を提供する。
【００１０】
また、本発明は、前記光触媒フィルターが対向する２つの主面と４つの側面とからなる平板状であり、該光触媒フィルターが、その１つの主面より空気が流入し、その反対の主面より流出するように設置されており、前記紫外線ＬＥＤユニットが前記光触媒フィルターの少なくとも１つの側面に設置されていることを特徴とする小型脱臭装置を提供する。
【００１１】
さらにまた、本発明は、前記不織布を構成する繊維の１つの端面が前記特定の１つの側面に存在し、前記繊維の他の端面が前記側面と対向する他の側面に存在することを特徴とする小型脱臭装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、前記光触媒フィルターが、その主面が空気の流れ方向に対してほぼ垂直になるように設置されていることを特徴とする小型脱臭装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、紫外線ＬＥＤユニットから照射される紫外線が、光触媒フィルターを構成するシリカ基複合酸化物繊維の端面から前記繊維の特定の構成相に導入されるように光触媒フィルターと紫外線ＬＥＤユニットを設置することで、光触媒に効率的に紫外線を照射でき、また浄化する空気を効率的に光触媒に接触できる、高い臭気物質除去性能を有する小型脱臭装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る小型脱臭装置の概念図である。
【図２】本発明に係る光触媒フィルターの概念図である。
【図３】本発明に係る光触媒フィルターの断面図の模式図である。
【図４】実施例１に係る不織布の繊維の配向を示す模式図である。
【図５】実施例２に係る不織布の繊維の配向を示す模式図である。
【図６】比較例１に係る小型脱臭装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係る小型脱臭装置の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
本発明の小型脱臭装置の一実施形態を図１に示す。本発明の小型脱臭装置は、反応容器１、光触媒フィルター２、紫外線ＬＥＤユニット３、通気手段５、除塵フィルター６、吸気口７、排気口８によって構成されている。
【００１７】
反応容器１は通常直方体であり、上部に吸気口７、下部に排気口８を備え、吸気口７部に、通気手段５と、該通気手段５の前段に除塵フィルター６が設けられている。
【００１８】
光触媒フィルター２は、対向する２つの主面と４つの側面とからなる平板状であり、光触媒フィルター２は、その１つの主面より空気が流入し、その反対の主面より流出するように設置されている。本実施形態では、光触媒フィルター２が、その主面が空気の流れ方向に対してほぼ垂直になるように、２枚の光触媒フィルター２が反応容器１に備わる光触媒フィルター取り付け部９に設置されている。
【００１９】
また、紫外線ＬＥＤユニット３は、光触媒フィルター２を構成するシリカ基複合酸化物繊維の端面に対向し、前記紫外線ＬＥＤユニットから照射される紫外線が前記繊維の第１相に導入されるように、光触媒フィルター２の少なくとも１つの側面に対向するように、光触媒フィルター取り付け部９に設置されている。
【００２０】
紫外線ＬＥＤユニット３に組み込まれる紫外線ＬＥＤランプ４の数に特に制限は無いが、光触媒フィルター２の面積を考慮して決定することが好ましい。
【００２１】
紫外線ＬＥＤユニット３が、前記光触媒フィルター２を構成するシリカ基複合酸化物繊維の端面に対向し、紫外線ＬＥＤユニット３から照射される紫外線が前記繊維の第１相に導入されることで、光触媒フィルターを構成するシリカ基複合酸化物繊維の内部（第１相）からも、表面（第２相）の光触媒機能を有する金属酸化物に紫外線が照射されるようになり、平板状不織布内部のシリカ基複合酸化物繊維の第２相まで、効率的な紫外線照射が行われるようになる。また、紫外線ＬＥＤユニット３が、空気の流路を遮蔽しないので、空気を効率的にシリカ基複合酸化物繊維に接触させることができる。
【００２２】
通気手段５は本発明において必ずしも必要なものではないが、処理する空気を効率的に光触媒フィルター２を通過させるために有効なものである。通気手段５に特に制限は無いが、例えば送風ファン等が利用できる。
【００２３】
除塵フィルター６は、光触媒フィルター２への空気中の埃等の無機粒子状物等の付着を防止する目的で使用されるものであり、不必要であれば必ずしも設置する必要は無い。除塵フィルターに特に制限は無いが、エレクトレット不織布からなるフィルター等が利用できる。
【００２４】
各光触媒フィルター２は、図２に示すように平板状不織布１０と一対の金網１１とからなり、平板状不織布１０が一対のステンレス製の金網１１に挟持されている。このように、金網１１をサポート材として用いてフィルター状にすることにより、空気中の埃等の無機粒子状物等が付着し、光触媒性能が劣化した光触媒フィルター２を容易に取り外し、交換することが可能である。本実施の形態においては、平板状不織布１０を２枚としたが、求められる脱臭性能に応じて、任意にその数を決定することができ、例えば、２〜１０枚とすることができる。この場合も、各光触媒フィルターの断面に対向して、その数に応じて紫外線ＬＥＤユニットが設けられる。また、各光触媒フィルター２は、その主面が空気の流れ方向に垂直に交わることが好ましく、本実施形態においても、そのように設置しているが、流通する空気が効率良く平板状不織布１０を通過すれば良く、例えば、光触媒フィルター２の主面は、空気の流通方向に対して垂直から１０°程度傾いて設置されていても良い。
【００２５】
平板状不織布１０は、シリカ成分を主体とする酸化物相（第１相）とチタンを含む金属酸化物相（第２相）との複合酸化物相からなるシリカ基複合酸化物繊維からなっており、前記繊維は、前記第２相を構成する金属酸化物のチタンの存在割合が繊維の表層に向かって傾斜的に増大していることが好ましい。
【００２６】
光触媒繊維の表面は、必要に応じて白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）及びスズ（Ｓｎ）のうちの１以上が担持されていてもよい。担持方法は、特に限定されないが、前記担持される金属イオンが含まれる液と光触媒繊維とを接触させながら、第２相を構成する金属酸化物のバンドギャップに相当するエネルギー以上のエネルギーを有する光を照射することによって、担持させることができる。
【００２７】
第１相は、シリカ成分を主体とする酸化物相であり、非晶質であっても結晶質であってもよく、またシリカと固溶体あるいは共融点化合物を形成し得る金属元素あるいは金属酸化物を含有してもよい。シリカと固溶体を形成し得る金属元素（Ａ）としては、例えば、チタン等が挙げられる。シリカと固溶体を形成し得る金属酸化物の金属元素（Ｂ）としては、例えば、アルミニウム、ジルコニウム、イットリウム、リチウム、ナトリウム、バリウム、カルシウム、ホウ素、亜鉛、ニッケル、マンガン、マグネシウム、及び鉄等が挙げられる。
【００２８】
第１相は、シリカ基複合酸化物繊維の内部相を形成しており、力学的特性を負担する重要な役割を演じている。シリカ基複合酸化物繊維全体に対する第１相の存在割合は４０〜９８重量％であることが好ましく、目的とする第２相の機能を十分に発現させ、なお且つ高い力学的特性をも発現させるためには、第１相の存在割合を５０〜９５重量％の範囲内に制御することがさらに好ましい。
【００２９】
一方、第２相は、チタンを含む金属酸化物相であり、光触媒機能を発現させる上で重要な役割を演じるものである。金属酸化物を構成する金属としては、チタンが挙げられる。この金属酸化物は、単体でもよいし、その共融点化合物やある特定元素により置換型の固溶体を形成したもの等でもよいが、チタニアであることが好ましい。第２相は、シリカ基複合酸化物繊維の表層相を形成しており、シリカ基複合酸化物繊維の第２相の存在割合は、金属酸化物の種類により異なるが、２〜６０重量％が好ましく、その機能を十分に発現させ、また高強度をも同時に発現させるには５〜５０重量％の範囲内に制御することがさらに好ましい。第２相のＴｉを含む金属酸化物の結晶粒径は１５ｎｍ以下が好ましく、特に１０ｎｍ以下が好ましい。
【００３０】
第２相に含まれる金属酸化物のチタンの存在割合は、シリカ基複合酸化物繊維の表面に向かって傾斜的に増大しており、その組成の傾斜が明らかに認められる領域の厚さは表層から５〜５００ｎｍの範囲に制御することが好ましいが、繊維直径の約１／３に及んでもよい。尚、第１相及び第２相の「存在割合」とは、第１相を構成する金属酸化物と第２相を構成する金属酸化物全体、即ちシリカ基複合酸化物繊維全体に対する第１相の金属酸化物及び第２相の金属酸化物の重量％を示している。
【００３１】
小型脱臭装置において、平板状不織布上の平均紫外線強度は、１ｍＷ／ｃｍ２以上であることが好ましく、さらに２ｍＷ／ｃｍ２以上であることが好ましい。平板状不織布表面での紫外線強度が１ｍＷ／ｃｍ２未満であると、臭気物質の除去性能が不十分であるが、１ｍＷ／ｃｍ２以上であれば、十分な除去性能が期待できる。このような紫外線強度にするには、紫外線ＬＥＤユニットの紫外線ＬＥＤランプ数を調整すれば良い。ここで、平均紫外線強度は、不織布表面の中央部から端部までの複数個所の紫外線強度を測定し、それらの値を平均して平均紫外線強度とすることができる。
【００３２】
以上の構成にすることにより、反応容器１の外から吸気された空気は、光触媒フィルター２を構成する光触媒機能を有する繊維一本一本の隙間を通過する過程で、紫外線ＬＥＤユニット３から放射された３８７nm以下の波長の紫外線によって励起された光触媒フィルター表面に生成するＯＨラジカルにより、空気中に含まれる臭気物質が効率的に酸化分解、除去され、排気口８から排気される。
【００３３】
本発明において、さらに有利な実施形態を説明する。
【００３４】
本発明においては、以下のような不織布からなる光触媒フィルターを用いることがさらに有効である。不織布を構成する繊維の１つの端面が前記特定の１つの側面に存在し、前記繊維の他の端面が前記側面と対向する他の側面に存在するよう構成されている、繊維配向性がある不織布である。
【００３５】
前記の繊維配向性がある不織布からなる光触媒フィルター２を用いて、紫外線ＬＥＤユニット３を、この光触媒フィルターの不織布を構成するシリカ基複合酸化物繊維の端面が存在する少なくとも１つの側面に、シリカ基複合酸化物繊維の端面に対向して設置することで、紫外線ＬＥＤユニット３から照射される紫外線がほぼすべてのシリカ基複合酸化物繊維の第１相に導入されるようになり、光触媒へのさらに効率的な紫外線照射が行われるようになる。以上の構成にすることによって、より高い臭気物質除去性能を有する小型脱臭装置を提供することができる。
【００３６】
次に、傾斜構造を有する光触媒繊維の製造方法について説明する。
【００３７】
（溶融紡糸法）
光触媒繊維は、主として一般式
【００３８】
【化１】
2013202232.tif 000003
【００３９】
（但し、式中のＲは水素原子、低級アルキル基又はフェニル基を示し、ｎは１より大きい整数を示す。）で表される主鎖骨格を有する数平均分子量が２００〜１０，０００のポリカルボシランを、有機金属化合物で修飾した構造を有する変性ポリカルボシラン、あるいは変性ポリカルボシランと有機金属化合物との混合物を得る第Ａ工程、溶融紡糸する第Ｂ工程、不融化処理する第Ｃ工程、及び空気中又は酸素中で焼成する第Ｄ工程により製造することができる。
【００４０】
第Ａ工程は、シリカ基複合酸化物繊維を製造するための出発原料として使用する数平均分子量が１，０００〜５０，０００の変性ポリカルボシランを製造する工程である。上記変性ポリカルボシランの基本的な製造方法は、特開昭５６−７４１２６号に極めて類似しているが、その中に記載されている官能基の結合状態を注意深く制御する必要がある。
【００４１】
変性ポリカルボシランは、主として上記化１で表される主鎖骨格を有する数平均分子量が２００〜１０，０００のポリカルボシランと、一般式、Ｍ(ＯＲ’）ｎあるいは、ＭＲ”ｍ（Ｍは金属元素、Ｒ’は炭素原子数１〜２０個を有するアルキル基又はフェニル基、Ｒ”はアセチルアセトナート、ｍとｎは１より大きい整数）を基本構造とする有機金属化合物とから誘導されるものである。
【００４２】
傾斜構造を有する光触媒繊維を製造するには、前記有機金属化合物の一部のみがポリカルボシランと結合を形成する緩慢な反応条件を選択する必要がある。その為には２８０℃以下、好ましくは２５０℃以下の温度で、不活性ガス中で反応させる必要がある。この反応条件では、有機金属化合物はポリカルボシランと反応したとしても、１官能性重合体として結合（即ちペンダント状に結合）しており、大幅な分子量の増大は起こらない。この有機金属化合物が一部結合した変性ポリカルボシランは、ポリカルボシランと有機金属化合物の相溶性を向上させる上で重要な役割を演じる。
【００４３】
なお、２官能以上の多くの官能基が結合した場合は、ポリカルボシランの橋掛け構造が形成されると共に顕著な分子量の増大が認められる。この場合は、反応中に急激な発熱と溶融粘度の上昇が起こる。一方、１官能しか反応せず未反応の有機金属化合物が残存している場合は、逆に溶融粘度の低下が観察される。
【００４４】
傾斜構造を有する光触媒繊維を製造するには、未反応の有機金属化合物を意図的に残存させる条件を選択することが望ましい。主として上記変性ポリカルボシランと未反応状態の有機金属化合物あるいは２〜３量体程度の有機金属化合物が共存したものを出発原料として用いるが、変性ポリカルボシランのみでも、極めて低分子量の変性ポリカルボシラン成分が含まれる場合は、同様に出発原料として使用できる。
【００４５】
第Ｂ工程においては、第Ａ工程で得られた変性ポリカルボシラン、あるいは変性ポリカルボシランと低分子量の有機金属化合物の混合物（以下、前駆体という場合がある。）を溶融させて紡糸原液を造り、場合によってはこれをろ過してミクロゲル、不純物等の紡糸に際して有害となる物質を除去し、これを通常用いられる合成繊維紡糸用装置により紡糸する。紡糸する際の紡糸原液の温度は原料の変性ポリカルボシランの軟化温度によって異なるが、５０〜２００℃の温度範囲が有利である。上記紡糸装置において、必要に応じてノズル下部に加湿加熱筒を設けてもよい。なお、繊維径は、ノズルからの吐出量と紡糸機下部に設置された高速巻き取り装置の巻き取り速度を変えることにより調整される。
【００４６】
前記紡糸の他に、第Ａ工程で得られた変性ポリカルボシラン、あるいは変性ポリカルボシランと低分子量の有機金属化合物の混合物を、例えばベンゼン、トルエン、キシレンあるいはその他該変性ポリカルボシランと低分子量有機金属化合物を溶融することのできる溶媒に溶解させ、紡糸原液を造り、場合によってはこれをろ過してマクロゲル、不純物等紡糸に際して有害な物質を除去した後、前記紡糸原液を通常用いられる合成繊維紡糸装置により乾式紡糸法により巻き取り速度を制御しながら紡糸してもよい。
【００４７】
これらの紡糸工程において、必要ならば、紡糸装置に紡糸筒を取り付け、その筒内の雰囲気を前記溶媒のうち少なくとも１つの気体との混合雰囲気とするか、あるいは空気、不活性ガス、熱空気、熱不活性ガス、スチーム、アンモニアガス、炭化水素ガス、又は有機ケイ素化合物ガスの雰囲気とすることにより、紡糸筒中の繊維の固化を制御することができる。
【００４８】
第Ｃ工程においては、第Ｂ工程で得られた紡糸繊維を酸化雰囲気中で、張力又は無張力の作用の下で予備加熱を行い、前記紡糸繊維の不融化を行う。第Ｃ工程は、第Ｄ工程の焼成の際に、繊維が溶融せず、且つ隣接繊維と接着しないことを目的として行うものである。処理温度並びに処理時間は、組成により異なり、特に限定されないが、一般に５０〜４００℃の範囲内で、数時間〜３０時間の処理上条件が選択される。酸化雰囲気中には、水分、窒素酸化物、オゾン等、紡糸繊維の酸化力を高めるものが含まれていてもよく、酸素分圧を意図的に変えてもよい。
【００４９】
ところで、原料中に含まれる低分子量物の割合によっては、紡糸繊維の軟化温度が５０℃を下回る場合もあり、その場合は、あらかじめ上記処理温度よりも低い温度で、繊維表面の酸化を促進する処理を施す場合もある。なお、第Ｃ工程並びに第Ｂ工程の際に、原料中に含まれる低分子量物の繊維表面へのブリードアウトが進行し、目的とする傾斜組成の下地が形成されるものと考えられる。
【００５０】
第Ｄ工程においては、第Ｃ工程により不融化された繊維を、張力又は無張力下で、５００〜１８００℃の温度範囲で酸化雰囲気中において焼成し、目的とする、シリカ成分を主体とする酸化物相（第１相）とチタンを含む金属酸化物相（第２相）との複合酸化物相からなり、表層に向かって第２相を構成する金属酸化物のチタンの存在割合が傾斜的に増大する光触媒繊維を得る。第Ｄ工程において、不融化繊維中に含まれる有機物成分は基本的には酸化されるが、選択する条件によっては、炭素や炭化物として繊維中に残存する場合もある。このような状態でも、目的とする機能に支障をきたさない場合はそのまま使用されるが、支障をきたす場合は、更なる酸化処理が施される。その際、目的とする傾斜組成及び結晶構造に問題が生じない温度、及び処理時間が選択される。
【００５１】
なお、光触媒繊維を平板状不織布とするには、以下に示すメルトブロー法を用いることができる。
【００５２】
（メルトブロー法）
平板状不織布は、メルトブロー法を用いて、第Ａ工程で得られた前駆体を溶融し、溶融物を紡糸ノズルから吐出するとともに、前記紡糸ノズルの周囲から加熱窒素ガスを噴出させて紡糸し、紡糸ノズルの下部に配置した受器に紡糸繊維を捕集することにより不織布を形成させ、次いで、該不織布を不融化処理後、酸化雰囲気中で焼成することにより製造することができる。
【００５３】
紡糸ノズルの直径は通常１００〜５００μｍ程度のものを用いる。窒素ガス噴出速度は３０〜３００ｍ／ｓ程度であり、速度が速いほど細い繊維が得られる。窒素ガスの加熱温度は、所望の紡糸繊維が得られれば特に制限はないが、通常５００℃程度に加熱した窒素ガスを噴出させる。従来、一般的なメルトブロー法では、噴出ガスとして空気が用いられているが、第Ａ工程で得られた前記前駆体を紡糸するには窒素を用いる必要がある。噴出ガスとして窒素を用いることにより安定して紡糸を行うことができる。
【００５４】
不織布を構成する繊維の１つの端面が前記特定の１つの側面に存在し、前記繊維の他の端面が前記側面と対向する他の側面に存在する不織布は、例えば以下のようにして製造できる。紡糸ノズルの下部に配置した受器に紡糸繊維を捕集する際、受器を一定方向に連続的に移動させながら紡糸することにより、繊維がほぼ一方向に配向されたシリカ基複合酸化物繊維からなる不織布を製造することができる。そして、この不織布を不織布の側面が繊維の配向と平行な面と垂直な面になるように切断することで、繊維の端面が不織布の特定の１つの側面とこの側面と対向する他の側面に存在する不織布とすることができる。
【００５５】
この場合、吸引可能な受器を用いて、受器の下側から繊維を吸引しながら紡糸することが好ましい。繊維がほぼ一方向に配向された不織布は強度が小さくなりやすいが、適切な速度で吸引しながら紡糸することにより、繊維同士が効果的にからまり、高強度の不織布が得られる。この際の吸引速度は２〜１０ｍ／ｓ程度の範囲が好ましい。
【００５６】
得られた不織布は、上記溶融紡糸法の場合と同様の不融化処理及び焼成（第Ｃ工程及び第Ｄ工程）を行うことにより、光触媒繊維からなる不織布が得られる。メルトブロー法により製造される光触媒繊維は、平均繊維径が１〜２０μｍ、好ましくは、１〜８μｍ、より好ましくは、２〜６μｍと、溶融紡糸法で製造される繊維に比べてより細いものとすることができる。これにより、繊維の表面積も大きくでき、触媒活性が増大する。
【００５７】
平板状不織布の目付けや厚みについては特に限定は無いが、通常目付けが３０〜２００ｇ／ｍ２、厚みは０．２〜６ｍｍであることが好ましい。厚みは、必要に応じて不織布を積層することにより調整できる。厚みは、０．２ｍｍよりも薄い場合には、光触媒量そのものが少なすぎて臭気物質の除去効果が十分に得られない。６ｍｍよりも厚い場合は平板状不織布が抵抗となり、圧力損失が増大し、空気が流通しにくくなる。平板状不織布の形状は特に制限はないが、平板状不織布の表面積を大きくするために波板状にすることもできる。
【００５８】
上記のような平板状不織布１０の製造方法によれば、繊維同士のブリッジングが全く無く、一本一本の繊維表面に酸化チタンを始めとする光触媒成分が緻密に析出した構造の光触媒繊維からなる平板状不織布１０が得られる。また、この繊維からなる平板状不織布１０は、繊維一本一本がある程度の空隙を有して分散した構造になっているために、空気と光触媒との接触面積が非常に大きくなる。一般に、光触媒の機能を十分に引き出すためには、光触媒への光の照射効率と処理流体との接触効率を高めることが必要である。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００６０】
（製造例１）
５リットルの三口フラスコに無水トルエン２．５リットルと金属ナトリウム４００ｇとを入れ窒素ガス気流下でトルエンの沸点まで加熱し、ジメチルジクロロシラン１リットルを１時間かけて滴下した。滴下終了後、１０時間加熱還流し沈殿物を生成させた。この沈殿をろ過し、まずメタノールで洗浄した後、水で洗浄して、白色粉末のポリジメチルシラン４２０ｇを得た。ポリジメチルシラン２５０ｇを水冷還流器を備えた三口フラスコ中に仕込み、窒素気流下、４２０℃で３０時間加熱反応させて数平均分子量が１２００のポリカルボシランを得た。
【００６１】
前記ポリカルボシラン１６ｇにトルエン１００ｇとテトラブトキシチタン６４ｇを加え、１００℃で１時間予備加熱させた後、１５０℃までゆっくり昇温してトルエンを留去させてそのまま５時間反応させ、更に２５０℃まで昇温して５時間反応させ、変性ポリカルボシランを合成した。この変性ポリカルボシランに意図的に低分子量の有機金属化合物を共存させる目的で５ｇのテトラブトキシチタンを加えて、変性ポリカルボシランと低分子量有機金属化合物の混合物を得た。
【００６２】
この変性ポリカルボシランと低分子量有機金属化合物の混合物をトルエンに溶解させた後、ガラス製の紡糸装置に仕込み、内部を十分に窒素置換してから昇温してトルエンを留去させて、１８０℃で溶融紡糸を行った。紡糸繊維を空気中、段階的に１５０℃まで加熱し不融化させた後、１２００℃の空気中で１時間焼成を行い、製造例１に係るシリカ基複合酸化物繊維（光触媒繊維）を得た。
【００６３】
（実施例１）
製造例１により得られた変性ポリカルボシランと低分子量有機金属化合物の混合物をトルエンに溶解させた後、メルトブロー法により紡糸を行った。紡糸ノズルの直径は２５０μｍ、ノズル穴数は１００個であり、１０ｍｍ間隔に一列にノズル穴が配置されているものを使用し、窒素ガス噴出速度は１５０ｍ／ｓであった。受器は固定式で紡糸中に受器は移動させなかった。得られた紡糸繊維を空気中、段階的に１５０℃まで加熱し不融化させた後、１２００℃の空気中で１時間焼成を行い、直径が５μｍのシリカ基複合酸化物繊維（光触媒繊維）の不織布を得て、光触媒フィルターのサイズに切断し、２つの主面と４つの側面とからなる不織布とした。この不織布を構成する繊維の配向は図４のようにランダムであり、繊維の端面は４つの側面にほぼ同じ割合で存在した（側面の単位面積あたりの繊維の存在率が同程度であった）。この不織布から図２のような光触媒フィルターを作製した。このフィルターの大きさは、１０ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍｔ（面積：５０ｃｍ２）である。これを反応容器内に２枚配置し、図１に示される小型脱臭装置を作製した。紫外線ＬＥＤランプ（ナイトライド・セミコンダクター社製ＮＳ３７５Ｌ−５ＲｌＬ（１４ｍＷ））を直線的に１５個配置した紫外線ＬＥＤユニットを、各光触媒フィルターの１０ｃｍ幅の側面に対向するように合計２個設置した。小型脱臭装置の紫外線ＬＥＤユニットの出力を４２０ｍＷとした。吸気口には、送風ファンと、送風ファンの前段にエレクトリック不織布製の除塵フィルター１枚を光触媒フィルターと平行に配置した。この小型脱臭装置を、容積８ｍ３の密閉室に設置した。この密閉室は、臭気物質の吸着を防止するため、ステンレス製の内壁となっている。臭気物質としてアセトアルデヒドを用い、密閉室内のアセトアルデヒド濃度が５ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを密閉室内に充填した後、小型脱臭装置の送風ファンと紫外線ＬＥＤユニットを作動させ、密閉室内の空気を循環処理した。この循環処理の処理速度は１ｍ３／ｍｉｎとした。循環処理は６０分間行った。循環処理前後の密閉室内のアセトアルデヒド濃度をＩＮＯＶＡ社製光音響式マルチガスモニター１３１２型を用いて測定した。結果は表１に示すように、６０分後のアセトアルデヒド濃度は０．３ｐｐｍまで低減していることが分かった。
【００６４】
（実施例２）
製造例１により得られた変性ポリカルボシランと低分子量有機金属化合物の混合物をトルエンに溶解させた後、メルトブロー法により紡糸を行った。紡糸ノズルの直径は２５０μｍ、ノズル穴数は１００個であり、１０ｍｍ間隔に一列にノズル穴が配置されているものを使用し、窒素ガス噴出速度は１５０ｍ／ｓであった。受器は移動式であり、紡糸中はノズル穴の配列と直角方向に受器を１００ｍ／ｍｉｎで移動させた。得られた紡糸繊維を空気中、段階的に１５０℃まで加熱し不融化させた後、１２００℃の空気中で１時間焼成を行い、直径が５μｍのシリカ基複合酸化物繊維（光触媒繊維）の不織布を得た。得られた不織布の繊維の配向は図５のようにほぼ一方向であり、以下のように、光触媒フィルターのサイズ（１０ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍｔ（面積：５０ｃｍ２））に切断し、２つの主面と４つの側面とからなる不織布とした。繊維の端面が不織布の１０ｃｍ幅の側面に存在するように、すなわち、１０ｃｍ幅の側面が繊維の配向と垂直に、５ｃｍ幅の側面が繊維の配向と平行になるように、不織布を切断した。この不織布から図２のような光触媒フィルターを作製した。このフィルターの大きさは、上記の通り１０ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍｔ（面積：５０ｃｍ２）であり、繊維の端面はフィルターの１０ｃｍ幅の側面に存在する。この光触媒フィルターを反応容器内に２枚配置し、図１に示される小型脱臭装置を作製した。紫外線ＬＥＤランプ（ナイトライド・セミコンダクター社製ＮＳ３７５Ｌ−５ＲｌＬ（１４ｍＷ））を直線的に１５個配置した紫外線ＬＥＤユニットを、各光触媒フィルターを構成する繊維の端面が存在する光触媒フィルターの側面、すなわち光触媒フィルターの１０ｃｍ幅側に対向するように合計２個設置した。小型脱臭装置の紫外線ＬＥＤユニットの出力を４２０ｍＷとした。吸気口には、送風ファンと、送風ファンの前段にエレクトリック不織布製の除塵フィルター１枚を光触媒フィルターと平行に配置した。この小型脱臭装置を、容積８ｍ３の密閉室に設置した。この密閉室は、臭気物質の吸着を防止するため、ステンレス製の内壁となっている。臭気物質としてアセトアルデヒドを用い、密閉室内のアセトアルデヒド濃度が５ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを密閉室内に充填した後、小型脱臭装置の送風ファンと紫外線ＬＥＤユニットを作動させ、密閉室内の空気を循環処理した。この循環処理の処理速度は１ｍ３／ｍｉｎとした。循環処理は６０分間行った。循環処理前後の密閉室内のアセトアルデヒド濃度をＩＮＯＶＡ社製光音響式マルチガスモニター１３１２型を用いて測定した。結果は表１に示すように、６０分後のアセトアルデヒド濃度は０．０１ｐｐｍまで低減していることが分かった。
【００６５】
（比較例１）
実施例２と同様に図２のような光触媒フィルターを作製した。このフィルターの大きさは、１０ｃｍ×５ｃｍ×０．３ｍｍｔ（面積：５０ｃｍ２）である。これを反応容器内に配置し、図６に示される小型脱臭装置を作製した。紫外線ＬＥＤユニットは、紫外線ＬＥＤランプ（ナイトライド・セミコンダクター社製ＮＳ３７５Ｌ−５ＲｌＬ（１４ｍＷ））が、ステンレス製パンチング板（穴径：５ｍｍφ、開口率：３０％）の両面に１５個ずつほぼ等間隔に、またランプの向きがステンレス製パンチング板の板面に垂直になるように、合計３０個配置された構造とした。小型脱臭装置の紫外線ＬＥＤユニットの出力を４２０ｍＷとした。光触媒フィルターは２枚とし、紫外線ＬＥＤユニットを挟むように、紫外線ＬＥＤユニットと平行に配置した。吸気口には、送風ファンと、送風ファンの前段にエレクトリック不織布製の除塵フィルター１枚を光触媒フィルターと平行に配置した。紫外線ＬＥＤユニットと光触媒フィルターの距離は３０ｍｍとした。この小型脱臭装置を、容積８ｍ３の密閉室に設置した。この密閉室は、臭気物質の吸着を防止するため、ステンレス製の内壁となっている。臭気物質としてアセトアルデヒドを用い、密閉室内のアセトアルデヒド濃度が５ｐｐｍとなるようにアセトアルデヒドを密閉室内に充填した後、小型脱臭装置の送風ファンと紫外線ＬＥＤユニットを作動させ、密閉室内の空気を循環処理した。この循環処理の処理速度は１ｍ３／ｍｉｎとした。循環処理は６０分間行った。循環処理前後の密閉室内のアセトアルデヒド濃度をＩＮＯＶＡ社製光音響式マルチガスモニター１３１２型を用いて測定した。結果は表１に示すように、６０分後のアセトアルデヒド濃度は１．０５ｐｐｍであり、実施例１、２と比較して臭気物質の除去性能が低いことが分かった。
【００６６】
【表１】
2013202232.tif 000004
【符号の説明】
【００６７】
１      反応容器
２      光触媒フィルター
３      紫外線ＬＥＤユニット
４      紫外線ＬＥＤランプ
５      通気手段
６      除塵フィルター
７      吸気口
８      排気口
９      光触媒フィルター取り付け部
１０    平板状不織布
１１    金網
１２    光触媒繊維
【図１】
2013202232.tif 000005
【図２】
2013202232.tif 000006
【図３】
2013202232.tif 000007
【図４】
2013202232.tif 000008
【図５】
2013202232.tif 000009
【図６】
2013202232.tif 000010