(57)【要約】【課題】緻密な光触媒層を形成するために、水性媒体中にアナターゼ型酸化チタン微粒子が分散された状態を長期的に保つこと。【解決手段】加水分解によって生成される鏃型形状の結晶粒子の光触媒と球状の結晶粒子の光触媒とが結合し、前記加水分解の際に用いられる水酸化物から離脱した陽イオンが修飾された光触媒粒子を備え、前記鏃型形状の結晶粒子は、５ｎｍ〜３０ｎｍの大きさであり、その平均サイズが、前記球状の結晶粒子の平均サイズ以上であり、前記鏃型形状の結晶粒子の光触媒がアナタース型とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加水分解によって生成される鏃型形状の結晶粒子の光触媒と球状の結晶粒子の光触媒とが結合し、前記加水分解の際に用いられる水酸化物から離脱した陽イオンが修飾された光触媒粒子を備える光触媒液。
【請求項２】
前記光触媒粒子は、扁平形状の結晶粒子と前記扁平形状の結晶粒子に対して厚みがある立体形状の結晶粒子との結合物である、請求項１記載の光触媒液。
【請求項３】
前記鏃型形状の結晶粒子は、５ｎｍ〜３０ｎｍの大きさであり、その平均サイズが、前記球状の結晶粒子の平均サイズ以上であり、
前記鏃型形状の結晶粒子の光触媒がアナタース型である、請求項１記載の光触媒液。
【請求項４】
請求項１記載の光触媒液が塗布された物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒液及びそれが塗布された物品に関し、特に、緻密な光触媒層を形成し得る光触媒液及びそれが塗布された物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、チタン化合物水溶液と塩基を混合・反応させてチタン化合物を加水分解する工程と、前記加水分解工程により得られる加水分解物を分離する工程と、前記分離工程により得られた分離残渣を乾燥する工程と、前記乾燥残渣を焼成する工程とを含む酸化チタンの製造方法において、前記加水分解工程が、予め水性媒体中にアナターゼ型酸化チタン微粒子を分散された分散液を調製し、前記分散液に、チタン化合物水溶液と塩基を混合・反応させてチタン化合物を加水分解することを特徴とする酸化チタンの製造方法が開示されている。【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２０４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されている製造方法によって製造された酸化チタンは、水性媒体中にアナターゼ型酸化チタン微粒子が分散された状態を長期的に保つことが困難であるという問題がある。この結果、水性媒体中にアナターゼ型酸化チタン微粒子が沈殿することがあり、この結果、緻密な光触媒層を形成することが困難となる。【０００５】
そこで、本発明は、上記問題を解決することができる光触媒液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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の光触媒液は、
加水分解によって生成される鏃型形状の結晶粒子の光触媒と球状の結晶粒子の光触媒とが結合し、前記加水分解の際に用いられる水酸化物から離脱した陽イオンが修飾された光触媒粒子を備える。【０００７】
なお、前記鏃型形状の結晶粒子は、５ｎｍ〜３０ｎｍの大きさであり、その平均サイズが、前記球状の結晶粒子の平均サイズ以上であり、
前記鏃型形状の結晶粒子の光触媒がアナタース型であってもよい。【０００８】
前記光触媒粒子は、扁平形状の結晶粒子と前記扁平形状の結晶粒子に比較して厚みがある立体形状の結晶粒子との結合物である。【０００９】
前記各粒子のいずれかは、可視光線によって光触媒活性が得られるように、バンドギャップを狭めるべく、例えば、結晶状態の構造欠陥を生じさせている。【００１０】
前記扁平形状の結晶粒子の平均サイズを、前記立体的形状の結晶粒子の平均サイズ以上とすると、光触媒液を塗布乾燥させたときに、光触媒膜の気孔率低下に寄与するため好ましい。【００１１】
具体的には、塗布乾燥後の光触媒の気孔率が５０％以下であるとよい。光媒体の単位容積あたりの結晶数が増加して、再結合速度を遅くする等に貢献するためである。【００１２】
なお、本発明の光触媒液は、空気清浄機、加湿器、又は、エアーコンディショナーなどの空調機に好適に用いることができる。一例としては、空調機の筐体は透光性を有しており、前記光触媒液の塗布対象は、当該筐体を通じて得られる光を用いて触媒作用が得られるようにすることができる。
【発明の実施の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態の光触媒液について図面に基づいて説明する。なお、本実施形態の光触媒液とは、可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体を意味し、本実施形態に係る光触媒粒子は、いわゆる可視光応答型のものとしている。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体の製造工程の概要説明図である。
【００１５】
この液体は、２種類の光触媒粒子の結合体を含む。まず、２種類の光触媒粒子の一方となる光触媒原液を製造する（ステップＳ１）。
【００１６】
光触媒原液を製造するために、まず、水酸化チタン、塩化チタン、四塩化チタン、酸化チタン、硫化チタン等の水溶性のチタン酸塩の水溶液を用意する（ステップＳ１１）。つづいて、当該水溶液に対して、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、アンモニア水等の水酸化物からなる沈殿物生成剤を加える（ステップＳ１２）。これにより、上記水溶液等に水酸化チタンの沈殿物が生成される。
【００１７】
具体的には、例えば、四塩化チタンの約１０重量％〜約２０重量％の水溶液約１０ｍｌに対して、蒸留水約１０００ｍｌで希釈したものを分散液として用意する。また、上記分散液に対して、約２０重量％〜約３０重量％のアンモニア水約１０ｍｌを、蒸留水約１００ｍｌで希釈したものを用意する。そして、上記分散液に対して上記アンモニア水約１０ｍｌ程度を滴下することで、水酸化チタンの沈殿物を生成する。
【００１８】
つぎに、上記分散液の中から沈殿物を遠心分離や濾別等によって抽出して、その後、水酸化チタンゲル自体を、不純物除去のために、純水、イオン交換水、蒸留水などで水洗する（ステップＳ１３）。水酸化チタンゲルに純水、イオン交換水、又は、蒸留水を加えて約１００ｍｌ〜約５００ｍｌとした水酸化チタン懸濁液を製造する（ステップＳ１４）。
【００１９】
つぎに、水酸化チタン懸濁液に約２５重量％〜約４５重量％の過酸化水素水を約１０ｍｌ〜約５０ｍｌ加えて攪拌してから（ステップＳ１５）、例えば２時間〜１５時間、６５℃〜４５０℃の温度で加熱する（ステップＳ１６）。こうして、約５ｎｍ〜約３０ｎｍのアナターゼ結晶の酸化チタンを含む光触媒原液を得る。なお、この光触媒原液には、約５ｎｍ以下の結晶化が不完全な酸化チタンも残存している。
【００２０】
ここで、本実施形態に係る光触媒原液は、既知のものに比して、上記の例で言えば、アンモニア水を、一般的にいうと、水酸化ナトリウム等の水酸化物を、高濃度及び／又は多量に加えているところが特徴的である。これは、以下説明する理由により、光触媒原液中におけるアンモニウムイオン等を相対的に見て過剰とするためである。具体的には、本実施形態では、アンモニウムイオン濃度は、１００ｐｐｍ以上、好ましくは１５０ｐｐｍ以上となる条件で、光触媒原液を製造している。
【００２１】
この光触媒原液は、酸化チタンの長手方向の平均サイズが約１０ｎｍである。酸化チタンの表面には、ペルオキソ基が修飾されることになる。このため、光触媒原液中では、ペルオキソ基の分極によって粒子間の電気的斥力が働き、酸化チタンが相互に反発しあうので凝集することない。
【００２２】
また、上記の例で言えば、光触媒原液中におけるアンモニウムイオンを相対的に見て過剰となる条件で混合しているため、アンモニウムイオンは、光触媒原液内の光触媒を修飾することになり、これらによる反発力も上記分散に寄与している。このため、光触媒原液は、酸化チタンが均一に分散した液体となる。
【００２３】
また、こうして製造した酸化チタンは、１個以上のＯＨ基を有することになる。また、アンモニウムイオンによって、光触媒原液のｐＨは７．０を上回り、製造条件にもよるが通常は、このｐＨは７．３程度以上になる。
【００２４】
光触媒原液に含まれる酸化チタンの結晶粒子は、略鏃型をしている（以下、「鏃型酸化チタン」と称する。）。略鏃型となるのは、ステップＳ１４の加熱によって、酸化チタンの結晶がアモルファスからアナタース型結晶となったことを意味する。なお、酸化チタンは、略鏃型とするためには、上記の例で言えば、アンモニウムイオン以外の不純物を極力少なくする必要がある。
【００２５】
もっとも、光触媒原液に含まれる鏃型酸化チタンの形状は制御可能であり、略鏃型以外にも、例えば、ステップＳ１４，Ｓ１５間に、光触媒原液に対してホウ素などを添加することによって、長手方向に沿った断面が、略四角形、略五角形、略八角形などの扁平な種々の幾何学形状とすることも可能である。本実施形態では、光触媒原液の酸化チタンの結晶粒子が、扁平形状であればよい。
【００２６】
すなわち、本明細書における「扁平形状」とは、面方向に相対的に広く、かつ、厚み方向の相対的に薄い形状の総称と定義する。面は平滑面のみでなく、多少の凹凸状、曲面状のものも含む。面の形状も限定されず、円、楕円、六角形、四角形等の多角形など何でもよい。扁平形状の光触媒粒子の大きさは、板面方向には、おおよそ３ｎｍ２〜４０ｎｍ２程度の範囲に収まり、平均では１０ｎｍ２〜２０ｎｍ２程度である。扁平形状の光触媒粒子の厚みは、おおよそ０．３ｎｍ〜５ｎｍ程度の範囲に収まり、平均では１ｎｍ〜３ｎｍ程度である。
【００２７】
化学式１は、鏃型酸化チタンの化学構造式である。化学式１に示すように、鏃型酸化チタンは、一対のチタン（Ｔｉ）が５つの酸素（Ｏ）を通じて結合されていて、かつ、各チタンは２つのＯＨ基と結合されている。また、これら全体は、陽イオンであるところのアンモニウムイオンによって修飾されている。
【化１】
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【００２８】
つぎに、２種類の光触媒粒子の他方となる光触媒原体を製造する（ステップＳ２）。
【００２９】
まず、酸化鉄及び酸化チタンが主成分であるイルメナイト鉱石と硫酸とを反応させることによって硫酸塩を製造する（ステップＳ２１）。つぎに、硫酸塩から不純物を除去する（ステップＳ２２）。その後、その硫酸塩を加水分解して（ステップＳ２３）、不溶性の白色含水酸化チタンを沈澱させる。この際、一つ以上のＯＨ基が形成される。
【００３０】
その後、これを中和洗浄し、乾燥又は焼成して、平均サイズが６ｎｍ程度で大きさにばらつきが少ない略球型となるまで微粒子化することによって、光触媒原体を得る。このように製造した酸化チタンは、１個以上のＯＨ基を有することになる。
【００３１】
なお、上記製造方法は、いわゆる硫酸法と称されている手法であるが、これに限定されず、塩素法、フッ酸法塩化チタンカリ法、四塩化チタン水溶液法、アルコキシド加水分解法など他の製造方法を用いてもよい。
【００３２】
また、可視光照射によって光触媒作用が得られるように、可視光域の吸収が可能なバンドギャップとすべく、酸化チタンに対する各種ドーパントの導入、酸化チタンの高温還元、酸化チタンに対するＸ線などの高エネルギー照射などを行う。
【００３３】
光触媒原体に含まれる酸化チタンの結晶粒子は、立体形状であるところの球型をしている（以下、「球型酸化チタン」と称する。）。球型酸化チタンの結晶粒子の形状は、制御可能であり、球型以外にも、例えば、断面が略楕円型、円型、角型、これらの折れ線型などの立体的な種々の形状とすることが可能である。本実施形態では、光触媒原体の酸化チタンの結晶粒子が、立体的な形状であればよい。
【００３４】
すなわち、本明細書における「立体形状」とは、「扁平形状」とは異なり、面方向と厚み方向との相対差が小さい形状の総称と定義される。
【００３５】
ここで、本実施形態では、鏃型酸化チタンの結晶粒子の平均サイズを、球型酸化チタンの結晶粒子の平均サイズ以上としている。こうすると、鏃型酸化チタンの隙間に、球型酸化チタンが入りこむことになり、しかも、後述するように両酸化チタンは相互に混合される。このため、光触媒液を被塗布体に対して塗布乾燥させた場合、光触媒の気孔率の低下が実現する。
【００３６】
つぎに、光触媒液を製造する（ステップＳ３）。
【００３７】
まず、ステップＳ１で製造した光触媒原液に対して、ステップＳ２で製造した光触媒原体を混ぜて（ステップＳ３１）、必要に応じて、この光触媒原液を攪拌して、鏃型酸化チタンと球型酸化チタンとを結合させる（ステップＳ３２）。この際、光触媒原液を加熱等する処理は不要であるであるし、攪拌スピード、攪拌時間などの攪拌条件は特段限定されるものではない。
【００３８】
ここで、既述のように、光触媒原液内の酸化チタンは、ペルオキソ基で修飾されており、かつ、水酸化物であるアンモニウムイオンによって修飾されているため、光触媒原液中で分散していて、この状態を維持しながら光触媒原液に対して光触媒原体を添加するとよい。なお、上記の分散状態は、製造後数年経過後にも沈殿物が見られなかったため、維持されていると考えられる。
【００３９】
このためには、ペルオキソ基の減少を回避する、又は、光触媒原液中における上記分散に寄与するアンモニウイオン濃度などの不純物の減少を回避するとよい。具体的には、ペルオキソチタン酸の濃度が例えば５ｗ％以下とならないようにする、又は、アンモニウムイオンなど不純物が例えば１００ｐｐｍ以下とならないようする。
【００４０】
また、既述のように、光触媒原液内の酸化チタンと光触媒原体の酸化チタンとの双方ともに、１個以上のＯＨ基を有している。このため、両酸化チタンは、互いのＯＨ基部分で水素結合がなされる。つまり、ＯＨ基が置換基となる。もっとも、置換基は、ＯＨ基に限定されるものではない点に留意されたい。
【００４１】
ところで、一般的な球型酸化チタンは非水系で製造され、鏃型酸化チタンは水系で製造されている。したがって、これらは、理論的には結合しない。そこで、本発明者は、これらを結合させるべく、例えばＯＨ基を含む球型酸化チタンを選択した。この結果、上記のように、球型酸化チタンと鏃型酸化チタンとを、ＯＨ基を通じて相互に結合することが可能となる。
【００４２】
球型酸化チタンの大半は、光触媒原液中の鏃型酸化チタンと結合される。なお、所要の振動等を光触媒原液に加えても、球型酸化チタンと鏃型酸化チタンとの分離は確認されなかった。
【００４３】
なお、球型の光触媒粒子による光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度と、本実施形態の光触媒液を塗布乾燥させた光触媒膜表面の電子・正孔の再結合速度とを、フェムト秒レーザーパルスの拡散反射スペクトル（ＰＰ−ＤＲＳ）法を採用して測定した結果、両社には以下のような相違があった。
【００４４】
球型の光触媒側では２０ピコセコンド経過時にほとんどの電子・正孔の再結合が完了しているが、本実施形態に係る光触媒側では２０ピコセコンド経過時にも半分以上の電子・正孔の再結合が完了しなかった。これは、本実施形態に係る光触媒側では、電子・正孔の再結合速度が遅いことを意味している。
【００４５】
また、
電子濃度＝時間ゼロでの電子濃度／１＋時刻ゼロでの電子濃度×電子・正孔の再結合の二次速度定数×時間＋ベースライン
という数式を用いて、両社の電子濃度を算出した結果、球型の光触媒側の電子濃度は約１０×１０１２ｃｍ３／ｓ、本実施形態の光触媒側の電子濃度は約１×１０１２ｃｍ３／ｓであった。
【００４６】
両者には、約１０倍程度の電子濃度の相違が確認された。これは、実施形態に係る光触媒含有フィルタ１６の光触媒性が、球状の光触媒粒子しか用いていないフィルタの光触媒性に比して１０倍優れていることを意味する。
【００４７】
すなわち、電子と正孔との「再結合速度」が遅いことは、光触媒性が優れていることと同義である。「再結合速度」を決定するパラメータは、「B. Ohtani, S.-W. Zhang, S.-i. Nishimoto and T. Kagiya, J. Photochem. Photobiol.,A: Chem., 64, 223 (1992)」、「B. Ohtani and S.-i. Nishimoto, J. Phys. Chem., 97, 920 (1993)」に記載されているように、光触媒粒子の結晶性、及び、光触媒粒子の径（表面積）である。
【００４８】
アモルファス状態の光触媒の高結晶化を実現しようとする場合には、その阻害要因となる不純物をゼロに近くし、かつ、結晶化のための十分な時間を確保することが必要である。このため、本願発明の場合には、既述のように、不純物除去のために、純水、イオン交換水、蒸留水などで水洗し、例えば２時間〜１５時間、６５℃〜４００℃の温度で加熱している。すなわち、「扁平形状」の光触媒粒子を用いると、「再結合速度」に寄与する、光触媒の高結晶化を実現できる。
【００４９】
ここで、光触媒粒子の径が小さいほど光触媒粒子の表面積が大きくなり、その結果、光触媒粒子の表面に吸着可能な分子数が増加し、触媒活性が高くなる。その一方で、「J. Phys. Chem., 99,16655(1995)」に記載されているように、光触媒粒子の粒径が２ｎｍ以下になると、電子と正孔との対再結合が生じやすくなるので触媒活性が低下するとも言われている。
【００５０】
本実施形態の光触媒含有フィルタ１６は、その光触媒における「扁平形状」の光触媒粒子の大きさが５ｎｍ〜３０ｎｍとばらついている。ただし、この光触媒粒子には、５ｎｍ以下の結晶化が不完全なものもある。この結果、２ｎｍ以下の大きさの光触媒粒子、上記対再結合を生じさせて、触媒活性が低下する場合がある。
【００５１】
このデメリットは、「立体形状」の光触媒粒子を用いることで解消することができる。すなわち、「立体形状」の光触媒粒子は、径の平均的な大きさが６ｎｍであり、しかも径の大きさのばらつきが少ない。このため、「立体形状」の光触媒粒子と「扁平形状」の光触媒粒子とが結合された光触媒粒子は、相対的に、２ｎｍ以下の大きさのものが少なくなる。すなわち、各々の径の大きさが６ｎｍの光触媒粒子を、５ｎｍ〜３０ｎｍの大きさの光触媒粒子とともに用いることで、対再結合の発生原因である２ｎｍ以下の大きさの光触媒粒子の割合を少なくし、デメリットを低下させている。
【００５２】
（比較例）
１．光触媒原液のみを基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約６０％の気孔率が確認された。
【００５３】
２．球型酸化チタンを蒸留水に混ぜてから、基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約７０％の気孔率が確認された。
【００５４】
３．本実施形態に係る光触媒液を基板に塗布して乾燥させた後に、当該基板表面を電子顕微鏡を用いて観察したところ、表面に付着した酸化チタンには、平均的に約３０％の気孔率が確認された。気孔率が４５％を超える部分は確認されなかった。
【００５５】
また、本実施形態に係る光触媒液を基板に塗布して乾燥させた光触媒膜での光触媒結晶の配向性が高いことが確認された。さらに、光触媒膜の強度が優れていることも確認できた。
【００５６】
なお、本実施形態に係る光触媒液内における、２種類の形状の酸化チタンの混合割合を、約３：７，約５：５，約７：３など種々変更しても、気孔率に大差はなかった。
【００５７】
ちなみに、光触媒液における球状の酸化チタンの含有割合が高まるに連れて、鑓状の酸化チタンと球状の酸化チタンとが結合状態にある酸化チタンが重くなり、これが光触媒液中に沈殿することになった。結局のところ、鑓状の酸化チタンと球状の酸化チタンとの割合は、約３：７乃至約７：３が好ましく、約５：５が最良であることがわかった。
【００５８】
なお、本実施形態では、主として、光触媒液として酸化チタン含有液を例に説明したが、液状に限定されず、ゲル状、ゾル状のものもこれに含まれるものとする。また、光触媒活性物質は、酸化チタン（ＴｉＯ２）のみならず、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、Ｉｎ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｆｅ２ＴｉＯ３、ＰｂＯ、Ｖ２Ｏ５、ＦｅＴｉＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＫＴａＯ３、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ、ＧａＰ、ＣｄＳ、ＺｎＳなどとしてもよい。
【実施例】
【００５９】
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１の空気清浄機１００の模式的な内部構成を示す断面図である。本実施例の空気清浄機１００は、図２に示すように、以下説明する、吸込口１０と、ファン１２と、オゾンガス発生器１４と、光触媒含有フィルタ１６と、光源１８と、排出口２０と、光触媒溶液噴霧器２２と、制御部２４と、筐体３０と、を備える。【００６０】
吸込口１０は、筐体３０の第１面に形成されており、空気清浄機１００の設置位置周辺の空気を吸い込む部分である。吸込口１０には、濾過フィルタ、静電式フィルタなどを設けている。これらのフィルタには、後述する光触媒を含有させておくとよい。なお、吸込口１０から吸い込まれる空気とは、単に、地球を包む大気圏の下層部分を構成する無色透明な混合気体という意味だけではなく、細かい粒子（花粉やハウスダスト等）や臭い（ペットや調理時等の臭い等）が含まれているものをいう。【００６１】
ファン１２は、筐体３０の吸込口１０近傍に設けられている。ファン１２は、吸込口１０から空気を吸い込み、排出口２０から清浄空気を排出するためのものである。もっとも、ファン１２は、筐体３０内であれば、例えば、排出口２０付近に設けられていてもよい。【００６２】
オゾンガス発生器１４は、ファン１２を駆動させることによって筐体３０内に吸い込まれる空気に混合されるオゾンガスを発生させるものである。オゾンガス発生器１４は、光触媒含有フィルタ１６よりも、気体流路の上流に設けられることが必須である。なお、オゾンガス発生器１４の近傍には、オゾン濃度を測定するためのオゾンセンサが設けられていて、制御部２４が、オゾンセンサの検知結果に基づいてオゾン発生量を制御する。【００６３】
光触媒含有フィルタ１６は、オゾンガス発生器１４によって発生されたオゾンガスと吸込口１０から吸い込まれた空気との混合ガスの流路に設けられている。光触媒含有フィルタ１６には、既述の実施例で説明した光触媒液が塗布されたものである。【００６４】
図２には、２つの光触媒含有フィルタ１６を設けている例を示しているが、この数は例示であり、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、光触媒含有フィルタ１６に代えて、光触媒含有シートを用いてもよい。【００６５】
さらには、光触媒含有フィルタ１６を用いることに代えて、筐体３０の全体又は少なくとも内壁に光触媒を混入又は塗布することで、筐体３０内のスペース効率を向上させてもよい。なお、筐体３０は、製造段階で光触媒を混入すると、筺体３０の内壁及び外壁表面にも光触媒が現れる。この場合、筺体３０の外壁に接触した空気も、光触媒作用により清浄されるという効果を奏する。【００６６】
光源１８は、光触媒含有フィルタ１６を照明するものである。光源１８は、紫外光、可視光など、光触媒含有フィルタ１６の光触媒に対して、光触媒作用を付与するものであればよい。光源１８は、図面の手前奥方向に延びている。光源１８の数も例示であり、図示している数に限定されるものではない。【００６７】
なお、後述するように、光触媒をいわゆる可視光応答型とし、かつ、筐体３０の少なくとも一部を透明または半透明のように、スケルトンタイプとする場合には、光源１８を筐体３０内に設けることは必ずしも必須ではない。【００６８】
排出口２０は、光触媒含有フィルタを通過した清浄空気が、筺体３０外に排出される部分である。排出口２０は、筐体３０の第１面の裏面である第２面に設けられている。【００６９】
光触媒溶液噴霧器２２は、定期的に或いは所定の使用期間経過ごとに、光触媒含有フィルタ１６に対して光触媒溶液を噴霧するものである。図示しない光触媒溶液の容器及び光触媒含有フィルタ１６は、筺体３０に対して着脱可能としており、適宜交換可能に構成している。【００７０】
制御部２４は、ファン１２、オゾンガス発生器１４、光源１８、及び、光触媒溶液噴霧器２２の動作を制御するものである。制御部２４は、本体の電源がオンされてからオフされるまでファン１２を例えば５秒間で１回転するように制御する。【００７１】
制御部２４は、ファン１２の駆動に付帯してオゾンガス発生器１４から２〜８ｇ／Ｈ程度でオゾンガスが発生するように制御する。制御部２４は、ファン１２の駆動に付帯して光源１８を点灯させる。制御部２４は、光触媒溶液噴霧器２２に対して、本体の電源が例えば１０００時間オンされる度に、数ｍｌ程度噴霧するように制御する。【００７２】
筐体３０は、吸込口１０及び排出口２０が形成されている。筐体３０の材料は、限定されるものではなく、プラスチック、アルミニウムなど適宜選択すればよい。ただし、筐体３０の少なくとも一部を透明プラスチックなどのように透光性を有する材料を用いてスケルトンタイプとした場合には、筐体３０を通じて入射される光によっても、光触媒含有フィルタ１６の触媒作用が得られるため好ましい。【００７３】
なお、必要に応じて、混合ガスの濃度を均一にして空気清浄の効率化を図るために、例えば、気体の流路であって、オゾンガス発生器１４と光触媒含有フィルタ１６との間に、空気とオゾンガスとを撹拌する撹拌部を設けてもよい。【００７４】
更には、筐体３０内であって光触媒含有フィルタ１６に対する気体流路の下流にマイナスイオン発生器を設けてもよい。なお、筐体３０の形状、構成比率等は例示であり、図示しているものに限定されない。【００７５】
まず、空気清浄機１００の電源がオンされると、制御部２４は、ファン１２を駆動する。これにより、ファン１２が回転すると、吸込口１０から周辺空気が筺体３０内に吸い込まれる。また、制御部２４は、オゾンガス発生器１４を駆動する。これにより、オゾンガス発生器１４からオゾンガスが発生される。この結果、オゾンガス発生器１４を通過する空気は、オゾンガスとの混合ガスとなる。この際、上記空気は、オゾンガスの抗菌・殺菌効果により一部抗菌・殺菌される。【００７６】
また、混合ガスは、ファン１２が回転しているので、光触媒含有フィルタ１６に到達する。制御部２４は、光源１８を点灯させているため、光触媒含有フィルタ１６が照明されることになる。【００７７】
光触媒含有フィルタ１６では、光源１８からの光を受けて光触媒作用が得られている、光触媒含有フィルタ１６付近に到達した混合ガスは抗菌・殺菌され始め、光触媒含有フィルタ１６を通過した混合ガスは抗菌・殺菌が完了する。【００７８】
（実施例２）
図３は、本発明の実施例２の加湿システム２００の模式的な内部構成を示す断面図である。ここでは、水をフィルタに含ませた後に当該フィルタに空気を当てることで気化させた水分を放出するタイプの加湿器を備える加湿システムについて説明する。【００７９】
もっとも、加湿器のタイプはこれ限定されるものではなく、例えば、水を超音波振動によって細かな粒子にして放出するタイプの加湿器、水を加熱させることによって生じる蒸気を放出するタイプの加湿器、或いは、これらを適宜組み合わせたものであっても、本発明を適用することができる。【００８０】
また、加湿器に供給する水の容器としては、近年、ペットボトルを用いるタイプのものがあるので、このような加湿器を備える加湿システムを例に、本実施例について説明する。また、ペットボトルの口を下方に向けてセットするタイプの加湿器と、上方に向けてセットするタイプの加湿器とがあるが、これらのいずれについても、本発明を適用することができる。【００８１】
図３には、以下説明する、ペットボトル２０２と、光触媒塗布体２０４と、受け皿２０６と、加湿部２０８と、送風部２１０と、筐体２１２と、吸入口２１４と、吐出口２１６と、受部２１８とを示している。【００８２】
ペットボトル２０２は、加湿対象の空気に付与する水源となる水が溜められている容器である。ペットボトル２０２は、これに限定されるものではないが、光触媒塗布体２０４に対して触媒反応に必要な光が十分に到達するように、透明又は半透明といった透光性のある素材のものとすることが好ましい。【００８３】
光触媒塗布体２０４は、実施形態で説明した光触媒液を塗布したプラスチック、アルミニウムなど適宜選択すればよい。光触媒塗布体２０４は、ペットボトル２０２内に、水とともに収容されるものである。光触媒塗布体２０４は、大きさは限定されるものではないが、一般的には光触媒効果を高めるために、光の照射面積を大きくするとよい。【００８４】
したがって、光触媒塗布体２０４は、プラスチック製の場合には、ペットボトル２０２の口よりも小さく丸めた状態で、又は、折りたたんだ状態で、或いは、そのままの状態で、ペットボトル２０２内に投入するような大きさとすればよい。このため、光触媒塗布体２０４は、例えば、シート状の可撓性がある素材とすることが好ましい。【００８５】
一方、光触媒塗布体２０４は、アルミニウム製の場合には、ペットボトル２０２の口の径よりも細径のものとすればよい。係る場合には、光触媒塗布体２０４をペットボトル２０２から適宜取り出して洗浄することもできる。【００８６】
もっとも、本実施例の加湿システム２００は、光触媒塗布体２０４を備えることは必須ではない。例えば、光触媒塗布体２０４を備えることに代えて、又は、これとともに、その内壁に実施形態で説明した光触媒液が塗布されたペットボトル２０２を用いることもできる。【００８７】
受け皿２０６は、ペットボトル２０２に溜められていた水を受けるものである。受け皿２０６は、汎用的なペットボトル２０２の容量に対応する容積のものとしている。具体的には、これが通常考えられる使用時に溢れてこぼれない程度の大きさとすればよい。【００８８】
一例としては、１リットルの水を受けられるようにすれば、５００ミリリットル用のペットボトル２０２を受け部２１６にセットした場合でも、溢れないようにすることができる。【００８９】
受け皿２０６の内壁には、ペットボトル２０２が透光性のある素材とされているか否かに拘わらず、実施形態で説明した光触媒液を塗布するとともに、光触媒液の塗布部分を照明する光源を筐体２１２内に設けるとよい。【００９０】
なお、筐体２１２の受け皿２０６の斜め上方あたりをスケルトンタイプとしている場合には、受け皿２０６に光が到達することが可能となるので、当該光源を設けることは必須ではない。【００９１】
加湿部２０８は、受け皿２０６で受けられた水又はペットボトル２０２から排出された水を加湿するものである。加湿部２０８は、既知のように、水を含むことができるフィルタ（図示せず）を備えている。【００９２】
加湿部２０８を構成する既知のフィルタ表面には、ペットボトル２０２が透光性のある素材とされているか否かに拘わらず、実施形態で説明した光触媒液を塗布するとともに、光触媒液の塗布部分を照明する光源を筐体２１２内に設けるとよい。【００９３】
加湿部２０８は、図示しないモータの駆動によって、例えば、図３における反時計回りに回動される。加湿部２０８は、受け皿２０６内に一定量の水がある場合に、当該水に接する位置に配置されている。【００９４】
ここで、水を加熱させることによって生じる蒸気を放出するタイプの加湿器の場合には、加湿器の電源をオフしている状態では、筐体２１２内に相対的に長時間、水が溜まったままになるので、当該水に雑菌等が繁殖する機会を回避するために、受け皿２０６及び／又は加湿部２０８に、実施形態で説明した光触媒液を塗布するとともに、光触媒液の塗布部分を照明する光源を筐体２１２内に設けることが好適である。【００９５】
送風部２１０は、加湿対象の空気を筐体２１２内に吸い込み、加湿部２０８によって加湿された空気を、筐体２１２外に放出するものである。送風部２１０は、図示しない幾つかのファンを備えており、図示しないモータの駆動によって回動する。送風部２１０の回動方向は、図面手前から奥行である。なお、図３に示す例では、送風部２１０は、吸入口２１４に設けられているが、吐出口２１６付近に設けてもよい。【００９６】
筐体２１２は、上記各部が収容されるものである。筐体２１２は、送風部２１０の駆動時に加湿対象の空気を吸い込む吸入口２１４と、吸入口２１４の例えば対向面に位置する吐出口２１６と、ペットボトル２０２を受ける受部２１８とを有する。【００９７】
筐体２１２は、典型的にはプラスチックなどの樹脂製、アルミニウム製、防錆対策がなされた金属製又は合金製などのようにとすればよいが、他の素材としてもよい。また、実施例１と同様に、筐体３０の少なくとも一部を透明プラスチックなどのように透光性を有する材料を用いてスケルトンタイプとすることも一法である。【００９８】
つぎに、図３に示す加湿システム２００の動作について説明する。まず、典型的には、飲料水などが入っていた使用済みのペットボトル２０２を用意する。そして、ペットボトル２０２内の水に雑菌等が繁殖することを防止するために、ペットボトル２０２をよく洗浄してから、その中に光触媒塗布体２０４を投入する。【００９９】
或いは、その内壁に実施形態で説明した光触媒液が塗布されたペットボトル２０２を用意し、選択的に、その中に光触媒塗布体２０４を投入する。【０１００】
つづいて、そのペットボトル２０２に水道水などを入れた状態で、ペットボトル２０２の口が下向きになる態様で、筐体２１２の受部２１８にセットする。この際、ペットボトル２０２が透光性のある素材とされている場合であれば、光触媒塗布体２０４に対して触媒反応に必要な光が十分に到達する。【０１０１】
このため、ペットボトル２０２内の水は、光触媒塗布体２０４等の光触媒反応によって、経時により発生し得る雑菌等の繁殖が抑制される。したがって、本実施例の場合には、ペットボトル２０２を受部２１８にセットした場合には、雑菌等が繁殖していない水が、受部２１８底面の開口部から、加湿部２０８に向けて滴下することになる。【０１０２】
この際、この水は、加湿部２０８で受けられるとともに、余剰分は下方に位置する受け皿２０６に向かい、受け皿２０６で受けられることになる。したがって、加湿部２０８のフィルタには、受け皿２０６で受けられた水又はペットボトル２０２から排出された水が含まれる。【０１０３】
その後、加湿器の電源をオンすると、加湿部２０８及び送風部２１０が、これらに連結されている図示しないモータの駆動によって回動される。送風部２１０が回動すると、筐体２１２に対して、吸入口２１４から加湿システム２００周辺の加湿対象の空気が取り込まれる。【０１０４】
この空気は、加湿部２０８のフィルタに含まれた水を気化させ、これにより、水分を含むことになる。こうして、加湿された空気は、筐体２１２から吐出口２１６を通じて加湿システム２００周辺に吐出される。【０１０５】
ここで、受け皿２０６及び／又は加湿部２０８に対して、実施形態で説明した光触媒液を塗布するとともに、光触媒液の塗布部分を照明する光源を筐体２１２内に設ける場合には、加湿器の電源をオンすると、光源が点灯するようにしてある。【０１０６】
なお、当該光源については、実施例１と同様にすればよいが、さらに、受け皿２０６で受けられている水に雑菌等が繁殖することを防止するために、加湿器の電源をオフした場合にも、例えば、数分から数時間は、光源を点灯又は点滅させることとも一法である。【０１０７】
本実施例の加湿システム２００によれば、吐出口２１６を通じて周辺に吐出される加湿された空気に雑菌等が含まれることを防止できるという利点がある。【０１０８】
（他の実施例）
本明細書において説明してきた光触媒液は、様々なものに塗布することができる。例えば、住宅などの建物の外装（タイル、コンクリート、ガラス、テント材、太陽光パネルのカバーガラスなど）、建物の内装（蛍光灯、カーテン、壁紙、天井材など）、電化製品（エアーコンディショナー、冷蔵庫、洗濯機など）、車両（自動車のサイドミラー、窓ガラス、ボディなど）、道路関係（トンネルの証明、遮蔽板、遮音壁など）、農業関係（残留農薬処理、畜産飼育防臭、水耕栽培など）、印刷関係（オフセット印刷など）、医療関係（カテーテル、手術器具、カーテン、ガン治療など）が挙げられる。【０１０９】
また、本明細書において説明してきた光触媒液は、珪藻土、セメントモルタル、コンクリート、ドロマイトプラスター、漆喰などのように多孔質又は凹凸を有する部材に塗布すると好適である。この光触媒液は、部材の多孔質部分又は凹凸部分に対して、その全体を覆うように塗膜を形成するのではなく、部分的に浸透していき塗膜を形成することになる。【０１１０】
そうすると、例えば、漆喰及び光触媒は、いずれも、ホルムアルデヒドなどの化学物質過敏症の主たる原因物質の吸着分解機能を有するが、漆喰壁の全面に光触媒塗布膜が形成されてしまうと、せっかく漆喰が有する吸着分解機能が十分に発揮できないことになる。【０１１１】
しかし、本明細書において説明してきた光触媒液を漆喰壁に塗布すると、漆喰壁が有する吸着分解機能と光触媒塗膜が有する吸着分解機能とのいずれも損なうことがない。漆喰と光触媒との吸着原理、吸着対象は必ずしも全てが一致するわけではないので、双方の吸着分解機能を発現させることができることは有用である。なお、漆喰は、これに限定されるものではないが、例えばほたての貝殻などの自然物が原料とされているとよい。【０１１２】
本明細書において説明してきた光触媒液は、このような様々な用途において、消臭、除菌、防汚などに貢献するので、塗布される物品は限定的ではない。なお、本明細書では、空気清浄機及び加湿器を含む、光触媒液の様々な用途についても説明したが、本発明を逸脱しない範囲で、種々、活用することができ、その権利範囲は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施形態に係る可視光線によって光触媒活性が得られる光触媒粒子を含む液体の製造工程の概要説明図である。
【図２】本発明の実施例１の空気清浄機１００の模式的な内部構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２の加湿システム２００の模式的な内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  発光素子収容部
２０  ＬＥＤ
３０  電池収容部
６０  ストラップ
１００  光源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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