(57)【要約】【課題】気化した化学物質等を光触媒機能で分解して脱臭すると共に、分解能力を超えた化学物質等は細孔に吸着して脱臭することができ、細孔における化学物質等の吸着能力が飽和した際には、太陽光などに晒すことにより、細孔内の化学物質を光触媒機能で分解して吸着能力を回復させ、化学物質等の吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる分解性能の高い吸着剤の提供。【解決手段】ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材と、光触媒粒子を含む溶射材料を粒状素材の外表面に溶射して形成された溶射皮膜と、を備え、粒状素材の外表面に溶射付着した光触媒粒子と粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着した光触媒粒子間には細孔より大きな隙間が形成されている。【選択図】図１
2017035645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材と、光触媒粒子を含む溶射材料を前記粒状素材の外表面に溶射して形成された溶射皮膜と、を備え、前記粒状素材の外表面に溶射付着した前記光触媒粒子と前記粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着した前記光触媒粒子間には前記細孔より大きな隙間が形成されていることを特徴とする吸着剤。
【請求項２】
前記粒状素材の主成分が、ゼオライト、セピオライト、活性炭、シリカゲルの何れか一種又は二種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の吸着剤。
【請求項３】
前記溶射材料の主成分が、粒径が１０μｍ〜１００μｍの二酸化チタンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着剤。
【請求項４】
前記溶射材料に含まれる前記光触媒粒子に抗菌性金属が担持されていること特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の吸着剤。
【請求項５】
請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の吸着剤の製造方法であって、
ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の外表面に光触媒粒子を含む溶射材料を溶射し前記粒状素材の外表面に溶射付着した前記光触媒粒子と前記粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着する前記光触媒粒子間には前記細孔より大きな隙間を有する溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成工程を備えていることを特徴とする吸着剤の製造方法。
【請求項６】
複数の開口部を有する吸着剤保持体の中に請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の吸着剤が充填されていることを特徴とする空気清浄用フィルタ。
【請求項７】
請求項６に記載の空気清浄用フィルタを備えたことを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアや低級脂肪酸等の気化している化学物質を短時間で効果的に吸着、分解し脱臭可能な吸着剤とその製造方法、該吸着剤を用いることによりホテル、介護施設、病院等の各種施設におけるアンモニアや低級脂肪酸等を急速に吸着し脱臭することができる空気清浄用フィルタ及び空気清浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、（特許文献１）や（特許文献２）等のように、ゼオライト、シリカゲル、セピオライトなどのミクロポーラス材料乃至メソポーラス材料からなる素材に光触媒粒子をゾルゲル法でディッピングしたり、スプレーなどでコーティングしたり、或いは５ｎｍ程度の非常に細かい光触媒微粒子を混ぜた液体に素材を浸漬したりして、素材の細孔内表面に光触媒微粒子を担持させた吸着剤が知られている。
また、（特許文献３）には、ファンと集塵フィルタとを有する集塵部と、粒子状の光触媒を充填した触媒層と触媒層に短波長の光を照射するＬＥＤとを有する脱臭部と、からなる空気清浄機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７００６１号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１５１４号公報
【特許文献３】特開平１１−３１４０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）等のように、ゾルゲル法でディッピングしたり、スプレーなどでコーティングしたりした場合、ポーラス素材の細孔の大半が溶剤で塞がれ、ポーラス素材における化学物質の吸着能力が低下してしまうという課題を有していた。また、光触媒粒子が溶剤膜に埋没し溶剤膜表面から露出する面積が狭く、気化した化学物質の光触媒粒子による分解効果が十分に発揮できないという課題を有していた。
（２）（特許文献２）等のように、市販されている５〜１０ｎｍの光触媒粒子を混ぜた液体にメソポーラス素材を浸漬して細孔内表面に光触媒微粒子を担持させた場合、細孔内部に侵入した光触媒粒子が、ポーラス素材の細孔入口を塞いだり、細孔内面に付着したりしてポーラス素材における化学物質の吸着能力が低下するうえ、細孔内部に進入した光触媒には光が当たらず、光触媒による化学物質の分解性能が十分に発揮できないという課題を有していた。
（３）（特許文献３）では、空気清浄機の脱臭部として、粒子状の光触媒を充填した触媒層を有しており、粒子状の光触媒については、多孔質状とすることが望ましく、吸着剤粉末と光触媒粉末から構成することが望ましいことが記載されている。
しかし、詳細な説明には、「粒子状触媒は、粒径０．１μｍのアナターゼ型ＴｉＯ2粉末４重量部と、粒径０．５μｍの活性炭粉末１重量部、及び少量のバインダからなり、粒径４±１ｍｍの多孔質のものである」との記載しかなく、具体的にどのようにして多孔質状に形成しているのか不明であるが、ＴｉＯ2粉末がバインダに埋没したり、活性炭の細孔内部に侵入したりして、粒子状触媒表面での露出面積が不足し、光触媒粒子による化学物質の分解効率低下や性能低下が発生することや、活性炭の細孔内部に侵入したＴｉＯ2粉末やバインダ粉末が細孔の入口を塞いだり、細孔内面に付着したりして、活性炭における化学物質の吸着能力の低下が発生することが考えられ、化学物質の吸着、分解性能の効率性、安定性に欠けるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、気化した化学物質等を光触媒機能で分解して脱臭すると共に、分解能力を超えた化学物質等は細孔に吸着して脱臭することができ、細孔における化学物質等の吸着能力が飽和した際には、太陽光などに晒すことにより、細孔内の化学物質を光触媒機能で分解して吸着能力を回復させ、化学物質等の吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる分解性能の高い吸着剤の提供、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の細孔入口を実質的に塞ぐことなく素材表面を光触媒粒子で覆うことができ、粒状素材が有する本来の高い吸着能力と合わせて長期間にわたって吸着性能を維持することができる吸着剤の製造方法の提供、該吸着剤を用いることにより、ホテル、介護施設、病院等の各種施設におけるアンモニア臭や低級脂肪酸臭等を急速吸着・脱臭することができ、速効性、信頼性に優れる高機能な空気清浄用フィルタ及び空気清浄機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段及びそれによって得られる作用、効果】
【０００６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の吸着剤、吸着剤の製造方法と空気清浄用フィルタ及び空気清浄機は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の吸着剤は、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材と、光触媒粒子を含む溶射材料を前記粒状素材の外表面に溶射して形成された溶射皮膜と、を備え、前記粒状素材の外表面に溶射付着した前記光触媒粒子と前記粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着した前記光触媒粒子間には前記細孔より大きな隙間が形成された構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材と、光触媒粒子を含む溶射材料を粒状素材の外表面に溶射して形成された溶射皮膜を備えることにより、バインダ等を用いずに、粒状素材の外表面に直接溶射された光触媒粒子で粒状素材の表面全体を被覆できると共に、粒状素材の外表面に溶射付着した光触媒粒子と粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着した光触媒粒子間には細孔より大きな隙間が形成されているため、溶射皮膜の光触媒機能で分解しきれない化学物質や湿気がこれらの隙間を通って粒状素材の細孔に進入し吸着されるので、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材が有する高い吸着能力と合わせて長期間にわたって吸着性能を維持することができ、化学物質等の吸着の確実性、安定性に優れる。
（２）粒状素材の外表面に光触媒粒子が溶射されて溶射皮膜が形成されているので、太陽光、紫外線ランプ、蛍光灯などに晒すことにより、粒状素材の外表面において溶射皮膜の光触媒機能で化学物質等を分解することができると共に、粒状素材の細孔内に捕捉された溶射皮膜（粒状素材の外表面）近傍の化学物質等も分解して、細孔内の化学物質等を徐々に粒状素材の外表面側に移動させて分解することができ、粒状素材の吸着能力を回復させ、初期の吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる。
【０００７】
ここで、粒状素材を形成するミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料としては、セピオライトやゼオライト等の鉱物系多孔質物質や活性炭、シリカゲル等が好適に用いられる。これらは単独で用いてもよいし、複数混合して用いてもよい。活性炭の種類は適宜、選択することができるが、もみ殻を原料とするもみ殻活性炭は、ミクロポアとマクロポアが多いヤシ殻活性炭に比べメソポアが多く、吸着性に優れるので好ましい。
粒状素材の寸法形状としては、直径が２ｍｍ〜４ｍｍ、長さが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度のペレット状に形成されたものが好適に用いられる。
粒状素材の直径が２ｍｍより小さくなるか、長さが５ｍｍより短くなるにつれ、粒状素材への溶射加工が困難になる傾向があり、直径が４ｍｍより大きくなるか、長さが１０ｍｍより長くなるにつれ、通気性がよくなる反面、吸着性が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
吸着剤は、通気性を有する紙製や布製の袋、合成繊維製のネット（網状袋体）、合成樹脂製若しくは金属製の容器等で形成された吸着剤保持体に充填する等して使用することができる。
尚、吸着剤の充填率は、吸着剤の用途や吸着剤保持体の形態等に応じて、適宜、選択することができる。
【０００８】
光触媒粒子としては、二酸化チタンや酸化亜鉛，酸化タングステン，酸化カドミウム，酸化インジウム，酸化銀，酸化マンガン，酸化銅，酸化鉄，酸化スズ，酸化バナジウム，酸化ニオブ，酸化ジルコニウム等の金属酸化物半導体、硫化カドミウム，硫化亜鉛，硫化インジウム，硫化鉛，硫化銅，硫化モリブデン，硫化タングステン，硫化アンチモン，硫化ビスマス等の金属硫化物半導体、チタン酸ストロンチウム、セレン化カドミウム、タンタル酸カリウム及びこれらの混合物を使用することができる。中でも、二酸化チタンは安価であり、化学的安定性に優れ、かつ高い触媒活性を有しているので好ましい。
二酸化チタンには、結晶構造の違いによりアナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）型やルチル（Ｒｕｔｉｌｅ）型等が存在するが、結晶構造は特に限定されず、一方のみを用いてもよいし、これらの混合物を用いてもよい。尚、光触媒機能を重視する場合にはアナターゼ型の二酸化チタンを使用することが好ましく、コスト面を重視する場合にはルチル型の二酸化チタンを使用することが好ましい。
また、二酸化チタンの結晶格子中に、硫黄，炭素，窒素等をドープしたり、溶射皮膜に増感剤である鉄，銅，クロム、ニッケル等の金属錯体又は金属塩から選ばれる少なくとも１以上の化合物を混合又は担持させたりすることにより可視光応答型の溶射皮膜としてもよい。
【０００９】
溶射皮膜を形成する方法としては、溶射であれば特に限定されず、フレーム溶射，高速フレーム溶射，ガス式溶射、アーク溶射，プラズマ溶射，線爆溶射等の電気式溶射、コールドスプレー法等の方法を用いることができる。中でも、高速フレーム溶射は、溶射材料が半溶融状態で溶射されて熱の影響を受け難く、また、音速の数倍の速度で吹き付けるので、溶射材料が粒状素材に食い込んでアンカー効果が得られ易いため、密着性の高い溶射皮膜を形成することでき好ましい。溶射皮膜を形成する方法は、例えば、ステンレス網を加工した有底筒状容器に多数の粒状素材を収納し、該筒状容器を回転させながら側周面方向から溶射材料を溶射することで、効率よく一度に多数の粒状素材表面に溶射皮膜を形成することができる。
尚、ミクロポアの径は２ｎｍ以下、メソポアの径は２ｎｍ〜５０ｎｍであるが、粒状素材の外表面に形成される溶射皮膜には、ミクロポア乃至メソポアの細孔より大きな隙間があり、化学物質等がこの隙間を通って粒状素材の細孔に進入し確実に吸着される。
よって、溶射皮膜の光触媒機能による分解能力を超える量の化学物質等が存在している場合や、夜間等で溶射皮膜の光触媒機能が発揮されない場合等は、粒状素材が有する高い吸着能力で化学物質等を確実に吸着することができ、化学物質等の吸着、分解の安定性、持続性に優れる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の吸着剤であって、前記粒状素材の主成分が、ゼオライト、セピオライト、活性炭、シリカゲルの何れか一種又は二種以上の混合物である構成を有している。
この構成により、請求項１の作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）粒状素材の主成分が、ゼオライト、セピオライト、活性炭、シリカゲルの何れか一種又は二種以上の混合物であることにより、化学物質と共に吸着される水分によってボロボロになるようなことが無く耐久性があり、太陽光に晒したり、電子レンジ等を用いて加熱したりして乾燥することで、臭い吸着性能や除湿性能が回復して繰り返し使用することができ、耐久性、長寿命性、省資源性に優れる。
（２）親水性のゼオライト又はセピオライトと、疎水性の活性炭を組合せた場合、周囲の湿度の影響を受け難く、高湿度でも吸着性能を維持することができ、性能安定性、汎用性に優れる。
【００１１】
ここで、ゼオライト、セピオライト、活性炭の混合割合は適宜、選択することができる。
尚、混合物としては、粉末状のゼオライト、セピオライト、活性炭の二種以上の材料を混合しスラリー状にした素材を造粒機で成形したものが好適に用いられる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の吸着剤であって、前記溶射材料の主成分が、粒径が１０μｍ〜１００μｍの二酸化チタンである構成を有している。
この構成により、請求項１又は２の作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）溶射材料の主成分が、粒径が１０μｍ〜１００μｍの二酸化チタンであることにより、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材における直径５０ｎｍ未満の細孔が溶射後の二酸化チタン粒子で塞がれることがなく、ミクロポア乃至メソポアの細孔よりも大きな隙間を有するので、二酸化チタンによって分解されなかた化学物質等も粒状素材の細孔に確実に進入させて吸着させることができると共に、粒状素材の表面の細孔内に捕捉された化学物質や細孔から放出された化学物質等を二酸化チタンで効率的に分解して高い吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる。
【００１３】
ここで、溶射材料の主成分である二酸化チタンは、粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの二酸化チタンの粒子又はその集合体を１０μｍ〜１００μｍの粒径まで粗大化（造粒）したものが好適に用いられる。粗大化（造粒）した二酸化チタンの粒径が１０μｍより小さくなるにつれ、溶射後の各々の二酸化チタンの粒径が微細化し、粒状素材の細孔が二酸化チタンで覆われ易くなり、粒状素材の表面に溶射付着した二酸化チタンと粒状素材の表面との間や、重なって溶射付着した二酸化チタンの微粒子間に形成される隙間が減少して、化学物質が粒状素材の細孔に入り込み難くなって吸着性能が低下し易くなる傾向があり、１００μｍより大きくなるにつれ、溶射被膜の表面比率が高くなり、粒状素材の吸着能力が抑制され易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
二酸化チタンの粒子を粗大化（造粒）する方法は適宜、選択することができるが、水及び／又はアルコールやアセトン等の有機系溶液に二酸化チタンの粒子を混合してスラリー化する方法が好適に用いられる。尚、生成したスラリーに超音波を照射したり、バインダーとして合成樹脂、ガラス或いはアルミニウム、亜鉛、すず、ニッケル等を含む低融点金属等の粉末を加えたりしてもよい。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の吸着剤であって、前記溶射材料に含まれる前記光触媒粒子に抗菌性金属が担持された構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項の作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）溶射材料に含まれる光触媒粒子に抗菌性金属が担持されているので、吸着剤を押入れ、冷蔵庫、下駄箱、靴内部などの脱臭剤として用いた場合に、吸着剤表面に黴や雑菌等が発生せず、脱臭効果を維持することができ、脱臭性能の安定性、長寿命性に優れる。
【００１５】
ここで、抗菌性金属としては、銀，銅，亜鉛，ニッケル，コバルト，アルミニウム，鉄やこれらの化合物等を使用することができる。これら抗菌性金属を加えて、抗菌性を高める場合、溶射皮膜の総量に対し、０．１質量％〜１０質量％含めることが好ましい。
溶射皮膜中の抗菌性金属の量が０．１質量％より少なくなるにつれ、抗菌性の向上が見られなくなる傾向があり、１０質量％より多くなるにつれ、光触媒粒子の量が減り、光触媒機能が低下すると共に、粒状素材の表面の細孔内に捕捉された化学物質や細孔から放出された化学物質が単位時間当りに溶射皮膜中の光触媒粒子に接触できる量が低下し、光触媒機能による分解性能が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の吸着剤の製造方法であって、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の外表面に光触媒粒子を含む溶射材料を溶射し前記粒状素材の外表面に溶射付着した前記光触媒粒子と前記粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着する前記光触媒粒子間には前記細孔より大きな隙間を有する溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成工程を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の外表面に光触媒粒子を含む溶射材料を溶射し粒状素材の外表面に溶射付着した光触媒粒子と粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着する光触媒粒子間には細孔より大きな隙間を有する溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成工程を有することにより、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の細孔入口を実質的に塞ぐことなく素材表面を光触媒粒子で覆うことができ、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料が有する本来の高い吸着能力を維持しつつ、光触媒機能を付与することができ、量産性、品質の安定性に優れる。
（２）溶射皮膜形成工程で粒状素材の外表面に溶射材料を溶射して溶射皮膜を形成することにより、溶射材料の一部分が粒状素材に食い込み易く、密着性の高い溶射皮膜が得られ、溶射材料に含まれる金属化合物の光触媒機能を長期間にわたって発揮することができ、長寿命性、高品質性に優れる。
【００１７】
ここで、溶射皮膜を形成する際の溶射フレームの温度は７００℃〜２，０００℃が好ましい。溶射フレームの温度が７００℃より低くなるにつれ、溶射する光触媒粒子への入熱が不足し易く、粒状素材の表面に安定した溶射皮膜が形成され難くなる傾向があり、２０００℃より高くなるにつれ、溶射する光触媒粒子に過剰に入熱され易くなり、特に光触媒粒子として二酸化チタンを使用する場合にはアナターゼ型からルチル型へと変態する量が増加して、光触媒機能が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。溶射皮膜を形成する際の溶射フレームの温度が７００℃〜２，０００℃であることにより、粒状素材の表面を光触媒粒子で安定的に被覆して、光触媒機能を十分に発揮することができ、溶射皮膜の均質性、光触媒機能の安定性に優れる。
また、溶射皮膜を形成する際の溶射材料の噴出速度は８００ｍ/秒〜２，０００ｍ/秒が好ましい。溶射材料の噴出速度が８００ｍ/秒より遅くなるにつれ、溶射材料が熱の影響を受け易く、また、溶射材料が粒状素材に食い込み難くなって密着性が低下し易くなる傾向があり、２，０００ｍ/秒より速くなるにつれ、粒状素材が破壊され易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。溶射皮膜を形成する際の溶射材料の噴出速度が８００ｍ/秒〜２，０００ｍ/秒であることにより、溶射材料が半溶融状態で溶射されて熱の影響を受け難く、また、音速の数倍の速度で吹き付けることにより、溶射材料が粒状素材に食い込んでアンカー効果が得られ易く、密着性の高い溶射皮膜を形成することでき、溶射皮膜の安定性、耐久性に優れる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、空気清浄用フィルタであって、複数の開口部を有する吸着剤保持体の中に請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の吸着剤が充填された構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）複数の開口部を有する吸着剤保持体の中に吸着剤が充填されているので、空気清浄用フィルタを通過する空気中に含まれる化学物質等を効率的に吸着、分解することができ、機能性、空気清浄の効率性、確実性に優れる。
（２）吸着剤保持体の中に充填される吸着剤の粒状素材の外表面に光触媒粒子が溶射されて溶射皮膜が形成されているので、太陽光、紫外線ランプ、蛍光灯などに晒すことにより、粒状素材の外表面において溶射皮膜の光触媒機能で化学物質等を分解することができると共に、粒状素材の細孔内に捕捉された溶射皮膜（粒状素材の外表面）近傍の化学物質等も分解して、細孔内の化学物質等を徐々に粒状素材の外表面側に移動させて分解することができ、粒状素材の吸着能力を回復させ、初期の吸着能力を維持し続けることができ、長寿命性、空気清浄機能の安定性に優れる。
【００１９】
ここで、吸着剤保持体は金属製でも合成樹脂製でもよい。吸着剤保持体を金属で形成する場合、空気清浄用フィルタの表裏を金網等の網体で覆うことにより、内部に吸着材を充填して封入することができる。また、吸着剤保持体として合成樹脂製の網状袋体等に吸着材を充填する場合、金属製の金網やエキスパンドメタル等で表裏を覆うことにより、吸着剤保持体を補強して形状を保つことができ、空気清浄用フィルタの保形性、取扱い性に優れる。
尚、吸着剤保持体が金属製の場合、材質は特に限定されず、鉄、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、タングステン、モリブデン等を用いることができる。
吸着剤保持体の開孔率は５０％〜９０％のものが好適に用いられる。吸着剤保持体の開孔率が５０％より小さくなるにつれ、吸着剤の露出が小さくなり、単位時間当たりに吸着剤の細孔に進入できる空気の量が少なくなって、化学物質等の吸着量が低下し易くなる傾向があり、９０％より大きくなるにつれ、吸着剤保持体の構造強度が弱くなり、外力等による破損等が発生し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
吸着剤保持体の１つの開口部の大きさは、吸着剤が脱落せず、通気性と、吸着剤に太陽光等を照射して光触媒機能により吸着能力を回復させるための透光性を有していればよい。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の空気清浄機は、請求項６に記載の空気清浄用フィルタを備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）吸着剤が充填された空気清浄用フィルタにより、アンモニア臭や低級脂肪酸臭等を急速に吸着、脱臭することができ、空気清浄の速効性、信頼性に優れる。
（２）空気清浄用フィルタに充填された吸着剤を構成する粒状素材がミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成されていることにより、溶射皮膜の光触媒機能で分解しきれない化学物質や湿気が粒状素材の細孔に進入して吸着されるので、高い吸着能力を有し、化学物質等の吸着性に優れる。
（３）空気清浄用フィルタに充填された吸着剤を構成する粒状素材の外表面に光触媒粒子が溶射されて溶射皮膜が形成されているので、太陽光、紫外線ランプ、蛍光灯などに晒すことにより、粒状素材の外表面において溶射皮膜の光触媒機能で化学物質等を分解することができると共に、粒状素材の細孔内に捕捉された溶射皮膜（粒状素材の外表面）近傍の化学物質等も分解して、細孔内の化学物質等を徐々に粒状素材の外表面側に移動させて分解することができ、粒状素材の吸着能力を回復させ、初期の吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる。
【００２１】
ここで、空気清浄機とは、いわゆる一般的な空気清浄機を始め、空気清浄機能を有する脱臭機、エアコン、加湿器などの各種機器を総称したものをいう。
空気清浄機の内部に空気清浄用フィルタと対向させて光照射部を設けることにより、空気清浄用フィルタに充填された吸着剤に必要な光を照射して光触媒粒子の光触媒機能を発揮させることができる。光照射部の光源としては、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）、ＬＥＤ等が好適に用いられる。
尚、光照射部は常に光を照射している必要はなく、手動で光照射の有無を切り替えてもよいし、タイマー等を用いて所定の時間間隔で自動的に光照射の有無を切り替えてもよい。溶射皮膜の光触媒機能が発揮されない場合でも、粒状素材が有する高い吸着能力で化学物質等を確実に吸着することができ、必要に応じて光照射部から光を照射して、光触媒機能で化学物質等を分解できるためである。
また、空気清浄機には、本願の空気清浄用フィルタ以外の各種フィルタを組合せて使用することができ、その数や配置等は適宜、選択することができる。空気清浄機の設置場所や発生する化学物質の種類等に応じて、機能の異なる各種フィルタを組合せることにより、確実かつ効率的に空気の浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１の吸着剤の表面部を示す要部断面模式図
【図２】実施の形態２の空気清浄用フィルタを示す正面模式図
【図３】実施の形態２の空気清浄用フィルタを備えた空気清浄機の構成を示す要部側面模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態における吸着剤、吸着剤の製造方法と空気清浄用フィルタ及び空気清浄機について、図面を参照しながら説明する。尚、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の吸着剤の表面部を示す要部断面模式図である。
図１中、１は本発明の実施の形態１における吸着剤、２はゼオライトでペレット状に形成されミクロポア乃至メソポアの細孔２ａを有する吸着剤１の粒状素材、３は光触媒粒子である二酸化チタン粒子３ａと抗菌性金属の銀粒子３ｂが粒状素材２の外表面に溶射されて形成された溶射皮膜、３ｃは粒状素材２の外表面に溶射付着した二酸化チタン粒子３ａと粒状素材２の外表面との間、及び重なって溶射付着した二酸化チタン粒子３ａ間に形成された細孔２ａより大きな隙間である。
この吸着剤１は、通気性を有する紙製や布製の袋、合成繊維製のネット（網状袋体）、合成樹脂製若しくは金属製の容器等で形成された吸着剤保持部材に充填する等して使用することができる。
【００２４】
本実施の形態では、粒状素材２としてゼオライトを用いたが、粒状素材２はこれに限定されるものではなく、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成することができる。例えば、セピオライト、活性炭、シリカゲル等を用いてもよいし、これらを複数混合して用いてもよい。
特に、親水性のゼオライト又はセピオライトと、疎水性の活性炭を組合せた場合、周囲の湿度の影響を受け難く、高湿度でも吸着性能を維持することができ、性能安定性、汎用性に優れる。
尚、粒状素材２は直径が２ｍｍ〜４ｍｍ、長さが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度のペレット状に形成した。
粒状素材の直径が２ｍｍより小さくなるか、長さが５ｍｍより短くなるにつれ、粒状素材への溶射加工が困難になる傾向があり、直径が４ｍｍより大きくなるか、長さが１０ｍｍより長くなるにつれ、通気性がよくなる反面、吸着性が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
【００２５】
本実施の形態では、溶射皮膜３を形成する溶射材料の主成分（光触媒粒子）として、化学的安定性に優れ、かつ高い触媒活性を有する二酸化チタンを用いた。
尚、溶射材料の主成分である二酸化チタンは、粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの二酸化チタンの粒子又はその集合体を１０μｍ〜１００μｍの粒径まで粗大化（造粒）して溶射を行った。これにより、溶射後の二酸化チタン３ａの平均粒径は１．５μｍ程度となり、粒状素材２の５０ｎｍ以下の細孔２ａを実質的に塞ぐことなく溶射被膜３を形成することができた。粗大化（造粒）した二酸化チタンの粒径が１０μｍより小さくなるにつれ、溶射後の各々の二酸化チタンの粒径が微細化し、粒状素材２の細孔２ａが二酸化チタン３ａで覆われ易くなり、粒状素材２の表面に溶射付着した二酸化チタン３ａと粒状素材２の表面との間や、重なって溶射付着した二酸化チタン３ａの微粒子間に形成される隙間３ｃが減少して、化学物質や湿気が粒状素材２の細孔２ａに入り込み難くなって吸着性能が低下し易くなる傾向があり、１００ｎｍより大きくなるにつれ、溶射被膜の表面比率が高くなり、粒状素材の吸着能力が抑制され易くなる傾向があることがわかったためである。
【００２６】
溶射皮膜３を形成する際の溶射フレームの温度は７００℃〜２，０００℃とした。
溶射フレームの温度が７００℃より低くなるにつれ、溶射する二酸化チタン３ａへの入熱が不足し易く、粒状素材２の表面に安定した溶射皮膜が形成され難くなる傾向があり、２０００℃より高くなるにつれ、溶射する二酸化チタン３ａに過剰に入熱され易くなり、アナターゼ型からルチル型へと変態する量が増加して、光触媒機能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
溶射材料の噴出速度は８００ｍ/秒〜２，０００ｍ/秒とした。
溶射材料の噴出速度が８００ｍ/秒より遅くなるにつれ、溶射材料が熱の影響を受け易く、また、溶射材料が粒状素材に食い込み難くなって密着性が低下し易くなる傾向があり、２，０００ｍ/秒より速くなるにつれ、粒状素材が破壊され易くなる傾向があることがわかったためである。
【００２７】
本実施の形態では、二酸化チタン３ａに、抗菌性金属として銀を担持して抗菌性を高めた。このとき、溶射被膜３における銀粒子の平均粒径は１０μｍ程度であった。尚、抗菌性金属は、溶射皮膜３の総量に対し、０．１質量％〜１０質量％の割合で含めることができ、銀以外に銅，亜鉛，ニッケル，コバルト，アルミニウム，鉄やこれらの化合物等を用いてもよい。
溶射皮膜３中の抗菌性金属の量が０．１質量％より少なくなるにつれ、抗菌性の向上が見られなくなる傾向があり、１０質量％より多くなるにつれ、二酸化チタン３ａ（光触媒粒子）の量が減り、光触媒機能が低下すると共に、粒状素材２の細孔２ａ内に捕捉された化学物質や細孔２ａから放出された化学物質が単位時間当りに溶射皮膜３中の二酸化チタン３ａに接触できる量が低下し、光触媒機能による分解性能が低下し易くなる傾向があることがわかったためである。
【００２８】
また、二酸化チタン３ａの結晶格子中に、硫黄，炭素，窒素等をドープしたり、溶射皮膜３に増感剤である鉄，銅，クロム、ニッケル等の金属錯体又は金属塩から選ばれる少なくとも１以上の化合物を混合又は担持させたりして可視光応答型の溶射皮膜としてもよい。
尚、溶射材料に用いる光触媒粒子として、二酸化チタン以外に酸化亜鉛，酸化タングステン，酸化カドミウム，酸化インジウム，酸化銀，酸化マンガン，酸化銅，酸化鉄，酸化スズ，酸化バナジウム，酸化ニオブ，酸化ジルコニウム等の金属酸化物半導体、硫化カドミウム，硫化亜鉛，硫化インジウム，硫化鉛，硫化銅，硫化モリブデン，硫化タングステン，硫化アンチモン，硫化ビスマス等の金属硫化物半導体、チタン酸ストロンチウム、セレン化カドミウム、タンタル酸カリウム及びこれらの混合物を使用することができる。
【００２９】
以上のように構成された実施の形態１の吸着剤は、以下の作用を有する。
（１）ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材と、光触媒粒子を含む溶射材料を粒状素材の外表面に溶射して形成された溶射皮膜を備えることにより、バインダ等を用いずに、粒状素材の外表面に直接溶射された光触媒粒子で粒状素材の表面全体を被覆できると共に、粒状素材の外表面に溶射付着した光触媒粒子と粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着した光触媒粒子間には細孔より大きな隙間が形成されているため、溶射皮膜の光触媒機能で分解しきれない化学物質や湿気がこれらの隙間を通って粒状素材の細孔に進入し吸着されるので、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材が有する高い吸着能力と合わせて長期間にわたって吸着性能を維持することができ、化学物質等の吸着の確実性、安定性に優れる。
（２）粒状素材の外表面に光触媒粒子が溶射されて溶射皮膜が形成されているので、太陽光、紫外線ランプ、蛍光灯などに晒すことにより、粒状素材の外表面において溶射皮膜の光触媒機能で化学物質等を分解することができると共に、粒状素材の細孔内に捕捉された溶射皮膜（粒状素材の外表面）近傍の化学物質等も分解して、細孔内の化学物質等を徐々に粒状素材の外表面側に移動させて分解することができ、粒状素材の吸着能力を回復させ、初期の吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる。
（３）粒状素材の主成分が、ゼオライト、セピオライト、活性炭、シリカゲルの何れか一種又は二種以上の混合物であることにより、化学物質と共に吸着される水分によってボロボロになるようなことが無く耐久性があり、太陽光に晒したり、電子レンジ等を用いて加熱したりして乾燥することで、臭い吸着性能や除湿性能が回復して繰り返し使用することができ、耐久性、長寿命性、省資源性に優れる。
（４）溶射材料の主成分が、粒径が１０μｍ〜１００μｍの二酸化チタンであることにより、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材における直径５０ｎｍ未満の細孔が溶射後の二酸化チタン粒子で塞がれることがなく、ミクロポア乃至メソポアの細孔よりも大きな隙間を有するので、二酸化チタンによって分解されなかた化学物質等も粒状素材の細孔に確実に進入させて吸着させることができると共に、粒状素材の表面の細孔内に捕捉された化学物質や細孔から放出された化学物質等を二酸化チタンで効率的に分解して高い吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる。
（５）溶射材料に含まれる光触媒粒子に抗菌性金属が担持されているので、吸着剤を押入れ、冷蔵庫、下駄箱、靴内部などの脱臭剤として用いた場合に、吸着剤表面に黴や雑菌等が発生せず、脱臭効果を維持することができ、脱臭性能の安定性、長寿命性に優れる。
【００３０】
以上のように構成された実施の形態１の吸着剤の製造方法は、以下の作用を有する。
（１）ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の外表面に光触媒粒子を含む溶射材料を溶射し粒状素材の外表面に溶射付着した光触媒粒子と粒状素材の外表面との間、及び重なって溶射付着する光触媒粒子間には細孔より大きな隙間を有する溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成工程を有することにより、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の細孔入口を実質的に塞ぐことなく素材表面を光触媒粒子で覆うことができ、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料が有する本来の高い吸着能力を維持しつつ、光触媒機能を付与することができ、量産性、品質の安定性に優れる。
（２）溶射皮膜形成工程で粒状素材の外表面に溶射材料を溶射して溶射皮膜を形成することにより、溶射材料の一部分が粒状素材に食い込み易く、密着性の高い溶射皮膜が得られ、溶射材料に含まれる金属化合物の光触媒機能を長期間にわたって発揮することができ、長寿命性、高品質性に優れる。
【００３１】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２の空気清浄用フィルタを示す正面模式図である。
図２中、５は実施の形態２の空気清浄用フィルタ、６は表裏が複数の開口部７ａを有する金属製の網体７で覆われ内部に実施の形態１の吸着剤１が充填された吸着剤保持体、８は断面コ字型に形成され網体７の外周を囲繞する吸着剤保持体６の金属製の枠体である。
枠体８の下面側に網体７をスポット溶接等で固定し、吸着材１を充填した後、枠体８の上面側に網体７をスポット溶接等で固定して覆うことにより、表裏の網体７と枠体８で囲まれた吸着剤保持体６の中に吸着材１を封入することができる。
吸着剤保持体６を形成する網体７の材質としては、鉄、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、タングステン、モリブデン等の金属が好適に用いられる。
尚、吸着剤保持体６として合成樹脂製の網状袋体等に吸着材１を充填する場合、吸着材１が充填された網状袋体等の表裏を金属製の金網やエキスパンドメタル等で覆い、外周を枠体８で囲むことにより、吸着剤保持体６を補強して形状を保つことができ、空気清浄用フィルタ５の保形性、取扱い性に優れる。
を用いてもよいし、合成樹脂を用いてもよい。
【００３２】
吸着剤保持体６の開孔率は５０％〜９０％とした。吸着剤保持体６の開孔率が５０％より小さくなるにつれ、吸着剤１の露出が小さくなり、単位時間当たりに吸着剤１の細孔２ａに進入できる空気の量が少なくなって、化学物質等の吸着量が低下し易くなる傾向があり、９０％より大きくなるにつれ、吸着剤保持体６の構造強度が弱くなり、外力等による破損等が発生し易くなる傾向があることがわかったためである。
吸着剤保持体６における網体７の１つの開口部７ａの大きさは、吸着剤１が脱落せず、通気性と、吸着剤１に太陽光等を照射して光触媒機能により吸着能力を回復させるための透光性を有していればよい。
【００３３】
以上のように構成された実施の形態２における空気清浄用フィルタを備えた空気清浄機について説明する。
図３は実施の形態２の空気清浄用フィルタを備えた空気清浄機の構成を示す要部側面模式図である。
図３中、１０は実施の形態２における空気清浄用フィルタ５を備えた空気清浄機、１１は空気清浄用フィルタ５の下流側に配設されたアルミ繊維フィルタ等のポストフィルタ、１２はポストフィルタ１１の下流側に配設され空気清浄機１０の内部に空気を吸入するファンである。
図３において、空気清浄機１０を運転するとファン１２が回転して室内の空気と共に空気中に含まれる塵埃や微粒子、化学物質等の処理対象物質が空気清浄機１０の内部に吸入される。
このとき、空気清浄機１０の最上流側（空気流入側）に空気清浄用フィルタ５が配設されていることにより、アンモニアや低級脂肪酸等の化学物質が短時間で効果的に吸着、分解される。空気清浄用フィルタ１を通過した空気は下流側のポストフィルタ１１で塵埃や微粒子が捕集、保持され、浄化された空気が空気清浄機１０の吹出口から吐出される。
空気清浄機１０の内部には空気清浄用フィルタ５と対向させて光照射部を設けることが好ましい。空気清浄用フィルタ５に充填された吸着剤１に必要な光を照射して光触媒粒子の光触媒機能を発揮させることができるためである。光照射部の光源としては、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）、ＬＥＤ等が好適に用いられる。光照射部は常に光を照射している必要はなく、手動で光照射の有無を切り替えてもよいし、タイマー等を用いて所定の時間間隔で自動的に光照射の有無を切り替えてもよい。
尚、空気清浄機１０の構成は本実施の形態に限定されるものではなく、さらに異なる機能を有する１乃至複数のフィルタを組合せて使用することができる。
本実施の形態では、空気清浄機１０について説明したが、空気清浄用フィルタ１は、空気清浄機能を有する脱臭機、エアコン、加湿器などの各種機器のフィルタとして用いることができる。
【００３４】
以上のように構成された実施の形態２における空気清浄用フィルタは、以下の作用を有する。
（１）複数の開口部を有する吸着剤保持体の中に吸着剤が充填されているので、空気清浄用フィルタを通過する空気中に含まれる化学物質等を効率的に吸着、分解することができ、機能性、空気清浄の効率性、確実性に優れる。
（２）吸着剤保持体の中に充填される吸着剤の粒状素材の外表面に光触媒粒子が溶射されて溶射皮膜が形成されているので、太陽光、紫外線ランプ、蛍光灯などに晒すことにより、粒状素材の外表面において溶射皮膜の光触媒機能で化学物質等を分解することができると共に、粒状素材の細孔内に捕捉された溶射皮膜（粒状素材の外表面）近傍の化学物質等も分解して、細孔内の化学物質等を徐々に粒状素材の外表面側に移動させて分解することができ、粒状素材の吸着能力を回復させ、初期の吸着能力を維持し続けることができ、長寿命性、空気清浄機能の安定性に優れる。
【００３５】
以上のように構成された実施の形態２における空気清浄用フィルタを備えた空気清浄機は、以下の作用を有する。
（１）吸着剤が充填された空気清浄用フィルタにより、アンモニア臭や低級脂肪酸臭等を急速脱臭することができ、空気清浄の速効性、信頼性に優れる。
（２）空気清浄用フィルタに充填された吸着剤を構成する粒状素材がミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成されていることにより、溶射皮膜の光触媒機能で分解しきれない化学物質や湿気が粒状素材の細孔に進入して吸着されるので、高い吸着能力を有し、化学物質等の吸着性に優れる。
（３）空気清浄用フィルタに充填された吸着剤を構成する粒状素材の外表面に光触媒粒子が溶射されて溶射皮膜が形成されているので、太陽光、紫外線ランプ、蛍光灯などに晒すことにより、粒状素材の外表面において溶射皮膜の光触媒機能で化学物質等を分解することができると共に、粒状素材の細孔内に捕捉された溶射皮膜（粒状素材の外表面）近傍の化学物質等も分解して、細孔内の化学物質等を徐々に粒状素材の外表面側に移動させて分解することができ、粒状素材の吸着能力を回復させ、初期の吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（比較例１）
直径が２ｍｍ〜４ｍｍ、長さが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度のゼオライト製のペレット（粒状素材）をそのまま吸着剤として使用した。
【００３７】
（実施例１）
比較例１と同様の直径が２ｍｍ〜４ｍｍ、長さが５ｍｍ〜１０ｍｍ程度のゼオライト製のペレット（粒状素材）の外表面に、二酸化チタンを含む溶射材料によって溶射皮膜を形成したものを吸着剤として使用した。尚、溶射材料の主成分である二酸化チタンは、粒径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍの二酸化チタンの粒子又はその集合体を１０μｍ〜１００μｍの粒径まで粗大化（造粒）したものであり、溶射フレームの温度は７００℃〜２，０００℃、溶射材料の噴出速度は８００ｍ/秒〜２，０００ｍ/秒であった。
【００３８】
表１に（比較例１）及び（実施例１）の吸着剤によるアンモニアガスの吸着状況を示す。
【表１】
2017035645.tif 000003
表１より、（比較例１）及び（実施例１）の吸着剤によるアンモニアガスの吸着状況には大差がなく、測定開始から２４時間経過後まで、ほぼ同等の吸着性能を示している。つまり、（実施例１）において、粒状素材の外表面に溶射皮膜を形成しても、粒状素材の細孔入口が実質的に塞がれることはなく、粒状素材が有する本来の高い吸着能力が維持されていると言える。尚、（実施例１）の吸着剤は、粒状素材の外表面に形成された溶射皮膜に二酸化チタンが含まれているので、太陽光、紫外線ランプ、蛍光灯などに晒すことにより、粒状素材の細孔内に捕捉された化学物質や細孔から放出された化学物質等を効率的に分解して吸着能力を回復させることができ、初期の吸着能力を維持し続けることができると思われる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、気化した化学物質等を光触媒機能で分解して脱臭すると共に、分解能力を超えた化学物質や湿気を細孔に吸着して脱臭、除湿すると共に、細孔における化学物質や湿気の吸着能力が飽和した際には、太陽光などに晒すことにより、化学物質を光触媒機能で分解し、細孔に吸着した湿気を放出させて吸着能力を回復させ、化学物質や湿気の吸着能力を維持し続けることができ、化学物質等の吸着、分解の効率性、確実性、安定性に優れる分解性能の高い吸着剤の提供、ミクロポア乃至メソポアの細孔を有するポーラス材料で形成された粒状素材の細孔入口を実質的に塞ぐことなく素材表面を光触媒粒子で覆うことができ、粒状素材が有する本来の高い吸着能力と合わせて長期間にわたって吸着性能を維持することができる吸着剤の製造方法の提供、該吸着剤を用いることにより、ホテル、介護施設、病院等の各種施設におけるアンモニア臭や低級脂肪酸臭等を急速吸着・脱臭することができ、速効性、信頼性に優れる高機能な空気清浄用フィルタ及び空気清浄機の提供を行い、各種施設の環境改善に貢献することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  吸着剤
２  粒状素材
２ａ  細孔
３  溶射皮膜
３ａ  二酸化チタン粒子
３ｂ  銀粒子
３ｃ  隙間
５  空気清浄用フィルタ
６  吸着剤保持体
７  網体
７ａ  開口部
８  枠体
１０  空気清浄機
１１  ポストフィルタ
１２  ファン
【図２】
2017035645.tif 000004
【図３】
2017035645.tif 000005
【図１】
2017035645.tif 000006