(57)【要約】【課題】自動車の室内で発生する有機化合物を分解、除去可能な乗り物用ガラス、および当該有機化合物の分解、除去に有利な空気浄化技術を提供する。【解決手段】空気浄化システムは、空気循環システムとフロントガラス２０とを含む。空気循環システムは、車室内に開口する吸気口および送風口を含む。フロントガラス２０は、自動車用ガラス２１と、自動車用ガラス２１の車室内側の表面上に配置されている光触媒層とを含む。当該光触媒層は、多孔質の酸化チタン粒子２３を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗り物用ガラスと、前記乗り物用ガラスの室内側の表面上に配置されている光触媒層と、を有し、
前記光触媒層は、多孔質の酸化チタン粒子を含む、
空気浄化乗り物用ガラス。
【請求項２】
前記光触媒層は、前記多孔質の酸化チタン粒子が分散されている光透過性を有するマトリクス層である、請求項１に記載の空気浄化乗り物用ガラス。
【請求項３】
前記乗り物用ガラスの室内側の表面に担持されているバリア層をさらに含み、
前記光触媒層は、前記バリア層に担持されている、
請求項１または２に記載の空気浄化乗り物用ガラス。
【請求項４】
室内に開口する吸気口および送風口を含み、前記室内の空気を循環させる空気循環システムと、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気浄化乗り物用ガラスと、を有し、
前記送風口は、前記空気浄化乗り物用ガラスの室内側の表面に沿って送風する窓用吹き出し口を含む、
空気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化性能を有する乗り物用のガラス（「空気浄化乗り物用ガラス」とも言う）およびそれを含む空気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化チタンなどの光触媒特性を有する金属酸化物は、光照射環境において有機化合物を分解する性質を有する。このような性質を利用して、多孔質構造の光触媒膜をガラスの表面に有する光触媒被覆ガラスが知られている。光触媒被覆ガラスは、有機チタン化合物などの有機金属化合物と有機ポリマーを含有する塗布液をガラスに塗布し、焼成することによって得られる。当該光触媒被覆ガラスは、ガラスの所期の透明性と、光触媒機能との両方を発現する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車の車室内には、有機高分子を材料とするシートなどの内装品から、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が継続して発生することがある。また、たばこのヤニなどの自動車の搭乗者が有機系の汚染物質を発生することがある。これらの有機化合物は、その臭気のために、あるいは窓に付着することにより、乗り物の搭乗者に不快感を与えることがある。
【０００５】
本発明は、乗り物の室内で発生する有機化合物を分解、除去可能な乗り物用ガラスを提供することを第１の課題とする。
また、本発明は、乗り物の室内で発生する有機化合物の分解、除去に有利な空気浄化技術を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも上記第１の課題を解決するための一手段として、乗り物用ガラスと、当該乗り物用ガラスの室内側の表面上に配置されている光触媒層とを有し、当該光触媒層が多孔質の酸化チタン粒子を含む空気浄化乗り物用ガラス、を提供する。
【０００７】
また、本発明は、少なくとも上記第２の課題を解決するための一手段として、室内に開口する吸気口および送風口を含む、上記室内の空気を循環させる空気循環システムと、上記の空気浄化乗り物用ガラスとを有する空気浄化システムであって、上記送風口が上記空気浄化乗り物用ガラスの室内側の表面に沿って送風する窓用吹き出し口を含む空気浄化システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、酸化チタン粒子と空気との接触性がより高められていることから、乗り物の室内で発生する有機化合物が内気循環によって光触媒層に供給された場合でも、空気中の当該有機化合物を効率よく捕集し、分解、除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空気浄化システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１中のＡ部を拡大して模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係る空気浄化システムの構成を図１に模式的に示す。
空気浄化システム１０は、図１に示されるように、例えばトラックの車室内に適用される。空気浄化システム１０は、空気循環システムとフロントガラス２０とを含む。
【００１１】
上記空気循環システムは、車室内、例えば運転席の後方、に開口する吸気口１１と、車室内におけるフロントガラス２０の近傍に開口する送風口１２と、吸気口１１および送風口１２を接続するダクト１３と、ダクト１３内の空気を送風口１２に向けて送るためのブロア１４と、ダクト１３内の空気の温度を調整するための温度調整装置１５と、ダクト１３の送風口１２に通じる部分に配置されたダンパ１６と、を有する。送風口１２は、フロントガラス２０の車室内側の表面に沿って（図１中の矢印で示す方向に沿って）送風するための窓用吹き出し口である。
【００１２】
フロントガラス２０は、図２に示されるように、自動車用ガラス２１と、自動車用ガラス２１の車室内側の表面に担持されているバリア層２２と、多孔質の酸化チタン粒子２３が分散されている光透過性を有するマトリクス層２４とを有する。マトリクス層２４は、バリア層２２上に配置されている光触媒層に該当している。このように、フロントガラス２０は、自動車用ガラス２１の車室内側の表面上に光触媒層を有する空気浄化用自動車用ガラスである。
【００１３】
自動車用ガラス２１は、通常のトラック用のフロントガラス２０である。
【００１４】
バリア層２２は、酸化チタン粒子２３に対する失活成分が自動車用ガラス２１から光触媒層に侵入することを防止のための層である。失活成分は、例えばナトリウムイオンである。また、バリア層２２は、自動車用ガラス２１の光透過性を実質的に損なわない光透過性を有している。バリア層２２の例には、シリカ（ＳｉＯ２）の層が含まれる。
【００１５】
バリア層２２は、薄すぎると上記失活成分に対するバリア機能が不十分になることがあり、厚すぎるとバリア機能が頭打ちになり、またフロントガラス２０の可視光透過性が低下するおそれがある。上記バリア機能を十分に確保する観点から、バリア層２２の厚さは、０．０５μｍ以上であることが好ましい。バリア層２２の厚さは、上記の観点に加えて、上記バリア機能が頭打ちになる観点およびフロントガラス２０の可視光透過性を十分に確保する観点から、０．０５μｍ以上の適当な値に決めることができる。
【００１６】
マトリクス層２４は、酸化チタン粒子２３を担持する層であり、光透過性を有する。マトリクス層２４は、金属酸化物によって構成され得る。当該金属酸化物は、酸化チタン粒子２３と下層（本実施形態ではバリア層２２）とを接着するバインダーとして機能する。当該金属酸化物は、一種でもそれ以上でもよく、その例には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５が含まれる。上記金属酸化物は、形成されるマトリクス層２４の膜強度を高める観点から、ＳｉＯ２であることが好ましい。
【００１７】
マトリクス層２４は、薄すぎると光触媒機能が不十分となることがあり、厚すぎるとフロントガラス２０の可視光透過性が低下するおそれがある。上記光触媒機能を十分に確保する観点から、マトリクス層２４の厚さは、０．０５μｍ以上であることが好ましい。マトリクス層２４の厚さは、上記の観点に加えて、フロントガラス２０の可視光透過性を十分に確保する観点から、０．０５μｍ以上の適当な値に決めることができる。
【００１８】
酸化チタン粒子２３は、多孔質の粒子である。酸化チタン粒子２３が多孔質であることにより、空気との接触面積が大きく、当該空気中の有機成分に対する高い捕集能力を示す。
【００１９】
このような多孔質による効果を発現する観点から、酸化チタン粒子２３のＢＥＴ比表面積は、２５ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。酸化チタン粒子２３のＢＥＴ比表面積は、上記の観点に加えて、酸化チタン粒子２３の強度を十分に確保する観点から、２５ｍ２／ｇ以上の適当な値に決めることができる。
【００２０】
酸化チタン粒子２３のＢＥＴ比表面積は、常法によって測定することが可能であり、酸化チタン粒子２３が市販品である場合では、カタログ値であってもよい。
【００２１】
また、酸化チタン粒子２３は、大きすぎるとフロントガラス２０の可視光透過性が不十分になることがあり、小さすぎるとマトリクス層２４における酸化チタン粒子２３の含有量が多くなる傾向にある。フロントガラス２０の可視光透過性を十分に確保する観点から、酸化チタン粒子２３の個数平均一次粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、酸化チタン粒子２３の個数平均一次粒径は、酸化チタン粒子２３の過剰な配合を抑制する観点から、２ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
酸化チタン粒子２３の個数平均一次粒径は、常法によって測定することが可能であり、酸化チタン粒子２３が市販品である場合では、カタログ値であってもよい。酸化チタン粒子２３の個数平均一次粒径は、酸化チタン粒子２３の分級または分級品の混合によって調整することが可能である。
【００２３】
酸化チタン粒子２３の粒子形状は、空気中の有機成分の捕集効果を高める観点から、球形であることが好ましい。このような観点から、酸化チタン粒子２３の平均円形度は、０．６以上であることが好ましい。酸化チタン粒子２３の平均円形度の上限は、１．０であり、酸化チタン粒子２３の平均円形度は、上記の観点に加えて、実質的に十分な上記捕集効果が得られる観点、および、酸化チタン粒子２３の入手のしやすさの観点から、０．６以上１．０以下の適当な値に決めることができる。
【００２４】
酸化チタン粒子２３の平均円形度は、常法によって測定することが可能であり、酸化チタン粒子２３が市販品である場合では、カタログ値であってもよい。
【００２５】
マトリクス層２４における酸化チタン粒子２３の含有量は、少なすぎると酸化チタンによる光触媒機能が不十分となることがあり、多すぎるとマトリクス層２４の膜強度が不十分になるおそれがあり、またフロントガラス２０の可視光透過性が不十分となるおそれがある。上記光触媒機能を十分に確保する観点から、マトリクス層２４における酸化チタン粒子２３の含有量は、３質量％以上であることが好ましい。マトリクス層２４における酸化チタン粒子２３の含有量は、上記の観点に加えて、マトリクス層２４の膜強度およびフロントガラス２０の可視光透過性を十分に確保する観点から、３質量％以上の適当な値に決めることができる。
【００２６】
マトリクス層２４における酸化チタン粒子２３の含有量は、公知の無機用の元素分析法によって測定することが可能である。
【００２７】
バリア層２２およびマトリクス層２４は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記以外の他の成分をさらに含有していてもよい。当該他の成分の例には、金属酸化物の超微粒子（ナノサイズの粒子）が含まれる。当該金属酸化物は、一種でもそれ以上でもよく、その例には、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３が含まれる。バリア層２２またはマトリクス層２４における当該超微粒子の含有量は、本実施形態の効果と当該超微粒子による効果との両方が得られる範囲において、適宜に決めてよい。
【００２８】
バリア層２２は、シリカを含有する塗布液（ゾル）を自動車用ガラス２１の車室内側の表面に塗布し、低温で焼き付けることによって作製することができる。上記塗布液の塗布は、公知の塗布方法によって行うことができ、当該塗布方法の例には、スプレー塗布、浸漬塗布およびスピンコーティングが含まれる。また、上記焼き付けの条件は、例えば１００℃で１〜２時間である。
【００２９】
マトリクス層２４は、上記バインダーとしての上記金属酸化物またはその前駆体と、酸化チタン粒子２３とを含有する塗布液（ゾル）をバリア層２２に塗布し、上記金属酸化物またはその前駆体を高温で焼き付ける（焼結させる）ことにより作製することができる。上記前駆体は、例えば金属の塩化物または水酸化物である。上記塗布液の塗布は、バリア層２２用の塗布液と同様に、公知の塗布方法によって行うことができ、当該塗布方法の例には、スプレー塗布、浸漬塗布およびスピンコーティングが含まれる。また、上記焼結の温度の条件は、例えば８００℃である。また、焼結時間は、例えば０．５〜１．０時間である。
【００３０】
あるいは、バリア層２２およびマトリクス層２４は、一回の焼き付けで作製することが可能である。すなわち、バリア層２２用の塗布液を自動車用ガラス２１の車室内側の表面に塗布し、乾燥させ、次いでその上にマトリクス用の塗布液を塗布し、次いで高温で焼結することにより、バリア層２２およびマトリクス層２４の両方を作製することができる。
【００３１】
このようにして、フロントガラス２０の車室内側の表面の全体には、バリア層２２およびマトリクス層２４がこの順で配置される。マトリクス層２４の表面には、マトリクス層２４中の酸化チタン粒子２３の一部が露出している。
【００３２】
車室内には、種々の有機高分子材料（ポリエステル繊維やポリウレタンなど）を用いた内装品が配置されている。当該有機高分子材料は、アセトアルデヒドやホルムアルデヒド、トルエンなどの揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）を長期にわたり放出することがある。また、車室内の搭乗者が喫煙車である場合には、たばこのヤニが喫煙により車室内に放出される。さらに、車室内には種々の雑菌が侵入あるいは増殖し、車室内の空気中に存在する。ＶＯＣやヤニ、微生物などの有機成分は、車室内の空気中に漂い、あるいはフロントガラス２０の車室内側の表面に付着する。
【００３３】
車室内の空気は、吸気口１１からダクト１３に吸い込まれ、ブロア１４によって温度調整装置１５に送られ、その温度が調整される。温度が調整された空気は、ダンパ１６を経て送風口１２から車室内に、図中の矢印が示す方向に吹き出す。
【００３４】
フロントガラス２０の車室内側の表面には、マトリクス層２４に担持された酸化チタン粒子２３が露出している。酸化チタン粒子２３は、十分に小さい多孔質の球状粒子であるので、送風口１２から吹き出された空気中の上記有機成分は、酸化チタン粒子２３に効率よく捕集される。
【００３５】
フロントガラス２０は、十分な光透過性を有することから、フロントガラス２０に自然光などの光が照射されると、酸化チタン粒子２３が光触媒として機能し、捕集した上記有機成分を分解する。当該有機成分は、酸化、分解によって、最終的に水や二酸化炭素などの無色無臭の低分子の物質まで分解される。車室内の空気は、空気循環システムによって、吸気口１１から吸い込まれて送風口１２から吹き出されるサイクルを繰り返し、その都度、空気中の上記有機成分が酸化チタン粒子２３によって捕集され、分解される。
【００３６】
こうして、空気循環システムによって車室内の空気を循環させることによって、車室内の空気中の上記有機成分の濃度が十分に低く抑えられ、その結果、当該車室内の空気が浄化され、また除菌される。
【００３７】
自動車用ガラス２１からナトリウムイオンが水分の存在下で溶出する場合には、当該ナトリウムイオンの溶出をバリア層２２が妨げる。よって、当該ナトリウムイオンは、酸化チタン粒子２３に到達せず、酸化チタン粒子２３の所期の光触媒機能が維持される。
【００３８】
また、上記有機成分の供給源から直接フロントガラス２０の車室内側の表面に到達した有機成分（例えば、たばこのヤニ）も、酸化チタン粒子２３に捕集される。日中のフロントガラス２０には、常に自然光が照射される。酸化チタン粒子２３に捕集された有機成分は、当該自然光の照射によって分解される。よって、フロントガラス２０の有機成分による着色が生じず、フロントガラス２０の清浄な状態が常に保たれる。
【００３９】
なお、自動車用ガラス２１は、フロントガラス用の自動車用ガラスの他にも、サイドガラスやリアガラス、天窓であってもよく、これらの他の自動車用ガラスの車室内側の表面にもバリア層２２およびマトリクス層２４をさらに配置してもよい。
【００４０】
また、バリア層２２およびマトリクス層２４は、フロントガラス２０の上記表面の一部にのみ配置されていてもよい。たとえば、バリア層２２およびマトリクス層２４は、フロントガラス２０の上記表面における、送風口１２からの空気が直接当たる部分にのみ配置されていてもよい。
【００４１】
また、酸化チタン粒子２３は、多孔質の酸化チタン粒子２３がフロントガラス２０の室内側の表面に適量担持される範囲において、マトリクス層２４以外の手段によって担持されていてもよい。たとえば、酸化チタン粒子２３は、裏面に粘着シートが配置された透明なシリカ層の表面に担持されていてもよい。
【００４２】
また、たとえば、自動車用ガラス２１の室内側の表面に水分が実質的に存在しないように当該表面およびその近傍の環境が制御される場合のように、自動車用ガラス２１におけるナトリウムイオンの溶出が抑制される場合には、バリア層２２は、なくてもよい。
【００４３】
以上の説明から明らかなように、フロントガラス２０は、自動車用ガラス２１と、自動車用ガラス２１の車室内側の表面上に配置されている、多孔質の酸化チタン粒子２３を含む光触媒層とを有する。よって、自動車などの乗り物の室内で発生する有機化合物を光触媒により分解、除去することができる。
【００４４】
また、上記光触媒層が、酸化チタン粒子２３が分散されている光透過性を有するマトリクス層２４であることは、酸化チタン粒子２３を、空気中の有機成分に対して高い捕集能力を有する状態で強固にフロントガラス２０の車室内側の表面に保持する観点から、より一層効果的である。
【００４５】
また、フロントガラス２０が自動車用ガラス２１の車室内側の表面に担持されているバリア層２２をさらに含み、上記光触媒層がバリア層２２に担持されていることは、酸化チタン粒子２３の光触媒機能を長期にわたり維持する観点からより一層効果的である。
【００４６】
また、空気浄化システム１０は、車室内に開口する吸気口１１および送風口１２を含む、車室内の空気を循環させるための空気循環システムとフロントガラス２０とを有し、送風口１２は、フロントガラス２０の車室内側の表面に沿って送風するための車窓用吹き出し口を含んでいる。よって、空気浄化システム１０は、自動車などの乗り物の室内で発生する有機化合物の光触媒および内気循環を利用した分解、除去に有利である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、自動車などの乗り物で最も光が照射されやすい窓ガラスでの光触媒反応によって空気中の有機成分を分解、除去することができる。よって、室内の清浄な環境を長期にわたって維持することができ、搭乗者、特に運転手の疲労の蓄積を緩和する効果が期待でき、当該乗り物の安全性の向上も期待される。また、自動車用以外のガラス、および、自動車以外の乗り物の運転席を含む室内や住居などの、自動車の車室内以外の室内に対しても適用可能であり、光触媒を利用した空気浄化技術の普及および発展も期待される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  空気浄化システム
１１  吸気口
１２  送風口
１３  ダクト
１４  ブロア
１５  温度調整装置
１６  ダンパ
２０  フロントガラス
２１  自動車用ガラス
２２  バリア層
２３  酸化チタン粒子
２４  マトリクス層
【図１】
2017077996.tif 000003
【図２】
2017077996.tif 000004