专利名称：纤维状过滤器及空气净化机的制作方法
技术领域：
本发明涉及纤维状过滤器及空气净化机。详细来说，例如，涉及具有能够进行污染物质的无害化、抗菌、及杀菌的光触媒功能的纤维状过滤器及利用这样的纤维状过滤器的空气净化机。
背景技术：
由于高龄化社会的发展，存在免疫力低下的高龄者占总人口的比例增加的倾向， 随之，从预防医院内感染、食物中毒等的观点出发，在医疗现场、食品生产及加工现场进行卫生管理的强化成为紧要课题。在这样的社会背景下，开发了各种抗菌加工制品，近年来， 把光触媒功能应用到抗菌加工尤其受到了集中关注。在此，所谓“光触媒功能”，是指当照射比其传导带和价电子带的禁带宽度能量大的光能时成为激发状态、生成电子-正孔对，而具有引起氧化及还原反应的触媒物质(光半导体物质)的功能。光触媒中，尤其是采用了二氧化钛(110 的光触媒，廉价、化学稳定性优良、且具有高的触媒活性，由于其强力的有机物分解活性，可以分解细菌的菌体，并同时合并分解作为格兰姆阴性菌的细胞壁外壁成分的末端(日文工> K )毒素、产生细菌的毒素(例如， 产生病原性大肠杆菌的舌毒素)等有害物质，而且光触媒具有自身对人体无害的有点。为此，进行了采用二氧化钛的光触媒的研究及应用，在食品容器、建材等的抗菌加工中广泛采用二氧化钛光触媒(例如，参照专利文献1及专利文献2)。另外，由于二氧化钛仅仅在紫外线照射下显现光触媒活性，所以在大体上不含紫外线成分的室内光作用下无法显现充分的触媒活性。为此，作为在可见光照射下显现光触媒活性的光触媒，提出了把氮、碳、硫黄等的原子添加(日文K一到了晶格中的二氧化钛，尤其是，硫黄添加二氧化钛，在可见光区域中的吸光系数高、在可见光下具有高的触媒活性这是已知的(例如，参照专利文献3)。但是，以往，把光触媒附着(日文附着t石)在了陶瓷多孔质体上的光触媒过滤器，被应用于空调机、空气净化机、水处理装置等中。例如，在专利文献4中，记载了对在陶瓷多孔质体上附着了氧化钛的光触媒照射紫外线，由氧化钛的光触媒作用来去除气体的恶臭。另外，以往的光触媒过滤器，是通过浸渍(浸入)到光触媒涂层液中，而在多孔质陶瓷过滤器的表面形成光触媒层的(例如，参照专利文献4及专利文献5)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2007-51263号公报专利文献2 日本特开2006-346651号公报专利文献3 日本特开2004-143032号公报专利文献4 日本特开平3-157125号公报
专利文献5 日本特开2005-349309号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，通过浸渍形成的光触媒层(浸渍层)致密，因此即便在过滤器上施加小的弯曲应力也容易产生裂缝(参照图1(b))。另外，图1(b)中的附图标记101表示多孔质陶瓷过滤器、附图标记102表示浸渍层、附图标记103表示裂缝。本发明鉴于以上几点而提出，目的是提供能够谋求提高光触媒层的强度的纤维状过滤器及利用这样的纤维状过滤器的空气净化机。解决课题的手段为了达成上述目的，本发明涉及的纤维状过滤器设有由直径为50 μ m 500 μ m 的纤维构成的、空隙率为50% 90%的纤维状过滤器主体、和通过喷镀技术在上述纤维的表面成膜的二氧化钛被膜。另外，为了达成上述目的，本发明涉及的空气净化机设有纤维状过滤器和光源，所述纤维状过滤器具有由直径为50 μ m 500 μ m的纤维构成的、空隙率为50% 90%的纤维状过滤器主体、和通过喷镀技术在上述纤维的表面成膜的二氧化钛被膜；所述光源对该纤维状过滤器照射光。进而，本发明涉及的空气净化机设有纤维状过滤器和光源，所述纤维状过滤器具有由直径为50 μ m 500 μ m的铝纤维构成的、单位面积重量为500g/m2 10000g/m2，且空隙率为50% 90%的纤维状过滤器主体；和通过喷镀技术在上述纤维的表面成膜，并且附着了 0. 1质量％ 10质量％的抗菌金属的二氧化钛被膜；所述光源对该纤维状过滤器照射光。在此，由于通过喷镀技术将二氧化钛被膜成膜，因而以在纤维的表面上突刺出二氧化钛颗粒的方式将二氧化钛被膜成膜，通过喷镀热量在其上层上产生局部烧结，并在该状态下将二氧化钛被膜成膜，从而难以产生裂纹、可以谋求提高耐久性。S卩，纤维状过滤器主体表面的二氧化钛被膜，成为在二氧化钛颗粒成为突刺在纤维状过滤器主体的表面上的状态，通过锚固效果实现纤维状过滤器主体与二氧化钛被膜的高的密贴性，另外，层合在其上层的二氧化钛被膜，通过把二氧化钛颗粒彼此进行局部烧结来实现高的密贴性。另外，若构成纤维状过滤器主体的纤维的直径为不足50 μ m,则纤维状过滤器主体的强度不充分，难以通过喷镀技术进行二氧化钛被膜的成膜，担心成品率会降低。另一方面，若构成纤维状过滤器主体的纤维的直径超过500 μ m，则在固定空间内所占的纤维量过多。而且，由于在固定空间内存在的纤维过剩，会无法充分确保二氧化钛被膜所存在的区域，固定空间内的二氧化钛被膜的比例变得过小，难以充分发挥二氧化钛被膜的光触媒功能。为此，使构成纤维状过滤器主体的纤维的直径为50 μ m 500 μ m。另外优选为，使构成纤维状过滤器主体的纤维的直径为100 μ m 200 μ m。进而，当纤维状过滤器主体的空隙率不足50%时，空气阻力变得过大，空气难以通过纤维状过滤器主体、有害物质(被分解物质)难以接触二氧化钛被膜。这一情形，在把纤维状过滤器主体用于空气净化机时，意味着难以充分取得作为空气净化机的功能。另一方面，当纤维状过滤器主体的空隙率超过90%时，在固定空间内所占纤维量过少。而且，考虑到在纤维的表面上将二氧化钛被膜成膜，则由于纤维量过少，使得在固定空间内所占二氧化钛被膜的成膜量不充分，难以充分发挥二氧化钛被膜的光触媒功能。为此，使纤维状过滤器主体的空隙率为50% 90%。另外优选为，使纤维状过滤器主体的空隙率为60% 80%。那么，已知二氧化钛具有锐钛矿(Anatase)型和金红石(Ruttile)型的结晶构造， 锐钛矿型的二氧化钛与金红石型的二氧化钛相比较能够显示更高的光触媒功能。为此，通过使锐钛矿型结晶构造成为70质量％以上地进行二氧化钛被膜的成膜，可以实现高的光触媒功能。但是，锐钛矿型的二氧化钛与金红石型的二氧化钛相比较，一般价格更高，因此， 在重视成本面的场合，最好采用金红石型的二氧化钛。另外，也可以通过在二氧化钛的晶格中添加硫黄、碳、氮等、或附着作为从铁、铜、 铬、镍等的金属络合物或金属盐选择中的至少一种化合物的激活剂，来实现响应可见光式的二氧化钛，而采用这样的响应可见光式的二氧化钛。另外，通过在二氧化钛被膜上附着抗菌金属(例如，Ag、Cu、Ni、C0、ai等)，抗菌作用进一步提高。另外，如果抗菌金属过少则无法发挥抗菌效果，而且，若抗菌金属过多反而也会降低抗菌效果。因此，优选为在二氧化钛被膜上附着0.1质量％ 10质量％的抗菌金
jM O那么，若纤维状过滤器主体的单位面积重量为不足500g/m2，则每单位面积的纤维量过少。而且，考虑到在纤维的表面上将二氧化钛被膜成膜，则由于纤维量过少会造成每单位面积的二氧化钛被膜的成膜量不充分，难以充分发挥二氧化钛被膜的光触媒功能。另一方面，当纤维状过滤器主体的单位面积重量超过10000g/m2时，每单位面积的纤维量变得过多。而且，由于在单位面积中存在剩余的纤维，无法充分确保二氧化钛被膜的存在区域，使每单位面积的二氧化钛被膜的比例过小，难以充分发挥二氧化钛被膜的光触媒功能。为此，使纤维状过滤器主体的单位面积重量为500g/m2 10000g/m2。另外优选为， 纤维状过滤器主体的单位面积重量为500g/m2 3000g/m2。另外，作为构成纤维状过滤器主体的纤维，可列举金属纤维(例如，铝纤维、不锈钢纤维、镍纤维等)、无机纤维(例如，玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、陶瓷纤维、岩石纤维、 矿渣纤维等)、有机纤维(例如，塑料纤维)等。另外，作为对纤维状过滤器照射光的光源，可列举发出紫外线的不可见光灯、紫外线LED灯、可见光LED灯、荧光灯、白炽灯、冷阴极管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)等。发明效果适用了本发明的纤维状过滤器及空气净化机，可实现降低二氧化钛被膜的裂纹、 提高耐久性，由此实现光触媒层的高强度化。
图1是用来说明光触媒层的构成的示意图。
图2是用来说明适用了本发明的空气净化机的一例的示意图。图3是用来说明适用了本发明的空气净化机的另一例的示意图。图4是用来说明适用了本发明的空气净化机的又一例的示意图。
具体实施例方式以下，参照
发明实施方式(以下称为“实施方式)。另外，说明按照下述顺序进行。1.第1实施方式(关于纤维状过滤器(1))2.第2实施方式(关于纤维状过滤器(2))3.第3实施方式(关于纤维状过滤器(3))4.第4实施方式(关于空气净化机(1))
5.第5实施方式(关于空气净化机(2))6.第6实施方式(关于空气净化机(3))7.第7实施方式(关于空气净化机(4))8.第8实施方式(关于空气净化机(5))<1.第1实施方式>图1(a)是用来说明适用了本发明的纤维状过滤器的一例的示意图，在此所示的纤维状过滤器，具有在纤维状过滤器主体1和纤维状过滤器主体1的表面上成膜了的二氧化钛被膜。纤维状过滤器主体1，由直径为50 μ m 500 μ m的铝制的纤维构成(以下，把构成纤维状过滤器主体1的铝制的纤维称作“铝纤维”)，单位面积重量为500g/m2 IOOOOg/ m2、空隙率为50% 90%。二氧化钛被膜，通过采用喷镀技术使作为光触媒颗粒的二氧化钛颗粒2与纤维状过滤器主体的表面撞击而进行成膜。另外，在二氧化钛被膜的成膜中，例如，可以使用日本特开2005-68457号公报中记载了的喷镀温度可变型的高速喷镀装置。在此，本实施方式的二氧化钛被膜，是利用喷镀技术把二氧化钛颗粒2朝纤维状过滤器主体1撞击而成膜的，因此，以使二氧化钛颗粒2在铝纤维的表面突刺的方式形成二氧化钛被膜(参照图1(a)中的附图标记g所表示的二氧化钛颗粒)，可以通过锚固效果实现铝纤维与二氧化钛颗粒2的高的密贴性。另外，对于二氧化钛颗粒2彼此，借助于喷镀时的热量被局部烧结(参照图1(a) 中的附图标记h所示的二氧化钛颗粒)，由此可以实现二氧化钛颗粒2彼此的高的密贴性。因此，在与通过浸渍形成的光触媒层进行比较时，即便在纤维状过滤器主体1上施加了弯曲应力的情况下也难以产生弯曲，可以实现光触媒层(二氧化钛被膜)强度的提
尚ο另外，铝纤维彼此的间隙与以往的多孔质陶瓷过滤器中的孔部的直径(相当于铝纤维彼此的间隙)进行比较，被极短地构成。因此，通过纤维状过滤器的有害物质(被分解物质)与二氧化钛被膜的距离短、有害物质容易与二氧化钛被膜接触，进而，由于有害物质与二氧化钛被膜的距离短所以有害物质的浓度坡度变大、有害物质的移动程度变大。因此，与采用多孔质陶瓷过滤器的场合比较，第1实施方式的纤维状过滤器可以期待气体分解性能的提高。在表1及表2中表示使用了“在多孔质陶瓷过滤器中通过浸渍而形成了光触媒层的过滤器”的乙醛的分解试验的结果、和使用了第1实施方式的纤维状过滤器的乙醛的分解试验的结果。具体来说，在表1中表示时间经过所造成乙醛浓度的减少、在采用了 “在多孔质陶瓷过滤器中通过浸渍而形成了光触媒层的过滤器”的乙醛的分解试验(表1中的符号i所示)中，经过4个小时减少了 SOppm的乙醛，对此，在使用了第1实施方式的纤维状过滤器的乙醛的分解试验(表1中的符号j所示)中，经过两个小时减少了 90ppm的乙醛。另外，乙醛被分解会造成二氧化碳的产生，而表2中表示时间经过所造成的二氧化碳的产生，在采用“在多孔质陶瓷过滤器中通过浸渍而形成了光触媒层的过滤器”的乙醛的分解试验(表2中的符号i所示)中，2个小时产生了 130ppm的二氧化碳，对此，在采用第1实施方式的纤维状过滤器的乙醛的分解试验(表2中的符号j所示)中，2个小时产生了 150ppm的二氧化碳。[表 1]
权利要求
1.一种纤维状过滤器，其特征在于，所述纤维状过滤器设有由直径为50 μ m 500 μ m 的纤维构成的、空隙率为50% 90%的纤维状过滤器主体、和通过喷镀技术在所述纤维的表面成膜的二氧化钛被膜。
2.如权利要求1所述的纤维状过滤器，其特征在于，所述二氧化钛被膜，锐钛矿型结晶构造为70质量％以上。
3.如权利要求1所述的纤维状过滤器，其特征在于，所述二氧化钛被膜为金红石型结晶构造，且附着了激活剂，所述激活剂是从 ^、Οι、&或Ni的金属络合物或金属盐选择中的至少一种化合物。
4.如权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的纤维状过滤器，其特征在于，所述二氧化钛被膜附着了 0. 1质量％ 10质量％的抗菌金属。
5.如权利要求4所述的纤维状过滤器，其特征在于，所述抗菌金属包含银类、铜类、锌类、铝类、镍类、钴类、或铁类金属中的至少一种。
6.如权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的纤维状过滤器，其特征在于，所述二氧化钛被膜包含磷灰石、沸石或活性碳中的至少一种。
7.如权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的纤维状过滤器，其特征在于，所述纤维状过滤器主体由金属纤维、无机纤维或有机纤维构成，单位面积重量为500g/m2 10000g/m2。
8.如权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的纤维状过滤器，其特征在于，所述纤维状过滤器主体由铝纤维构成，单位面积重量为500g/m2 10000g/m2。
9.一种空气净化机，其特征在于，所述空气净化机设有纤维状过滤器和光源，所述纤维状过滤器具有由直径为50 μ m 500 μ m的纤维构成的、空隙率为50 % 90%的纤维状过滤器主体、和通过喷镀技术在所述纤维的表面成膜的二氧化钛被膜；所述光源对该纤维状过滤器照射光。
10.一种空气净化机，其特征在于，所述空气净化机设有纤维状过滤器和光源，所述纤维状过滤器具有由直径为50 μ m 500 μ m的铝纤维构成的、单位面积重量为 500g/m2 10000g/m2，且空隙率为50% 90%的纤维状过滤器主体；和通过喷镀技术在所述纤维的表面成膜，并且附着了 0. 1质量％ 10质量％的抗菌金属的二氧化钛被膜；所述光源对该纤维状过滤器照射光。
11.如权利要求9或10所述的空气净化机，其特征在于，所述光源为发出紫外线的不可见光灯、紫外线LED灯、可见光LED灯、荧光灯、白炽灯、或冷阴极管中的任意一个。
全文摘要
本发明的目的是提供一种可以谋求提高光触媒层的强度的纤维状过滤器及利用这样的纤维状过滤器的空气净化机。为此，在由直径为50μm～500μm的铝纤维构成、单位面积重量为500g/m2～10000g/m2、空隙率为50％～90％的纤维状过滤器主体(1)上，通过喷镀二氧化钛颗粒(2)来进行锐钛矿型结晶构造为70质量％以上的二氧化钛被膜的成膜。
文档编号B01D39/14GK102574036SQ20108004739
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者原贺久人, 吉永宏, 梅田阳平, 樋口友彦, 永吉英昭 申请人:株式会社富士工