JP2004108853A

JP2004108853A - 有機物フリー・ゼロガス発生器

Info

Publication number: JP2004108853A
Application number: JP2002269456A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nishii; 西井　由和
Original assignee: Hoya Candeo Optronics Corp
Current assignee: Hoya Candeo Optronics Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】総揮発性有機化合物濃度が１０μｇ／ｍ^３以下のゼロガスを供給するゼロガス発生器であって、その使用及び維持管理が簡単で、コストが安く、長期の連続使用が可能である有機化合物フリー・ゼロガス発生器を提供することである。
【解決手段】本発明の有機化合物フリー・ゼロガス発生器は、フィルタ装置が、２個以上直列接続されたフィルタで構成されたものであって、前方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率と比較して、後方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率の方が大きく，総揮発性有機化合物濃度を１０μｇ／ｍ^３以下にすることを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、被処理ガス中に含有する揮発性有機化合物の濃度を可能な限り低下させたガスを発生する有機物フリー・ゼロガス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気の汚染濃度を調べる際、その評価基準として標準ガスが利用される。その標準ガスは、これを大きく分類すると、ゼロガスとスパンガスの２つに分けられる。ゼロガスとは、ガス計測器等の計器のゼロ点を調整するためのものであって、主に汚染物質が含まれない窒素や空気が使用される。また、スパンガスとは、測定される汚染物質（例：ＮＯ_２、ＣＯ、ベンゼン等）が窒素や空気等の気体中に所定量含有している混合ガスのことである。ガス計測器のゼロ点を決めるのがゼロガスであり、ガス計測器の目盛りを決めるのがスパンガスである。
【０００３】
一方、近年、建築材料から放散される揮発性有機化合物が原因とされるシックハウス症候群や化学物質過敏症が社会問題となっている。これらの対策の一つとして、個々の建築材料から放散される揮発性有機化合物の放散速度の測定値をもとに、住宅を建築したときの揮発性有機化合物濃度を見積もり、規制値と比較して建築材料の使用量をコントロールしようとする試みがなされている。この放散速度の測定における揮発性有機化合物濃度のゼロ点として、有機化合物フリーのゼロガスが使用される。
【０００４】
上記した規制値は、米国規格のＡＳＴＭ　Ｄ５１１６−９７、欧州規格のＥＮＶ１３４１９−１：１９９９で規格化されており、その中で有機化合物フリーのゼロガスの総揮発性有機化合物濃度（以下、「ＴＶＯＣ濃度」という。）は、１０μｇ／ｍ^３以下と規定されている。
【０００５】
放散速度測定における有機化合物フリー・ゼロガスを得る手段として、従来、２つの装置が使用されていた。１つは、高純度空気を封入したガスボンベから高純度空気を供給する装置であり、もう１つは、有機化合物を含有する空気を活性炭に通して、活性炭の吸着作用により有機化合物を除去し、繰り返し活性炭を通すことによって、空気中のＴＶＯＣ濃度を低下させるための流体回路を備えた空気清浄装置である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前者の装置は、ガスボンベによる供給であるために、高純度空気を連続使用する放散速度測定には度重なるガスボンベの交換が必要となる。また、このガスボンベから供給される空気のＴＶＯＣ濃度を１０μｇ／ｍ^３以下にした高純度空気は、非常に高価である。
【０００７】
後者の装置は、活性炭による吸着作用を利用しているため、吸着できる揮発性有機化合物の濃度に下限があり、吸着能力が失われてしまう破過現象が起こるという問題がある。上記濃度の下限と破過が起こるまでの時間は、フィルタに吸着させる物質により異なるため、様々な種類の揮発性有機化合物を含む空気を吸着させる場合、フィルタの維持管理が困難となる。また、吸着できる濃度の下限があるため、到達できるＴＶＯＣ濃度に限界がある。
【０００８】
さらに、活性炭は揮発性有機化合物のような低沸点有機化合物の飽和吸着量が小さいため、このような物質を吸着させる場合、破過までの時間が短く、長期に渡って使用することができない。
【０００９】
また、使用済みの活性炭には有害な揮発性有機化合物が高濃度に濃縮、吸着しており、取り扱いは容易ではない。
【００１０】
本発明の課題は、ＴＶＯＣ濃度が１０μｇ／ｍ^３以下のガスを供給することができるゼロガス発生器であって、その使用及び維持管理が簡単であって、コストが安く、長期の連続使用が可能である有機化合物フリー・ゼロガス発生器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、揮発性有機化合物を含有する被処理ガスをフィルタ装置に導入させて、このフィルタ装置から総揮発性有機化合物の濃度を低下させたガスを発生する有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記フィルタ装置が２個以上直列接続されたフィルタで構成されたものであって、前方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率と比較して、後方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率の方が大きく，総揮発性有機化合物濃度を１０μｇ／ｍ^３以下にすることを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、隣接して直列接続された何れのフィルタについても、前方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率と比較して、後方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率の方が大きいことを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記フィルタが、漏光型光触媒フィルタであって、ガラスファイバの外側面に突起を分散させて形成し、その外側面と突起の上に光触媒層を形成した光触媒ガラスファイバ素材を、少なくとも一方の端部を揃えて多数束ねることにより、隣接する光触媒ガラスファイバ素材の相互間に、前記被処理ガスの流路となる空隙部を形成した光触媒ガラスファイバ束と、前記少なくとも一方の端部に光を入射する光源部とを備え、前記空隙部に流された前記被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物が前記光触媒層に捕捉され、前記入射された光が前記光触媒ガラスファイバ素材の内部に伝播して、前記光触媒層に漏れ出た光が前記光触媒層を照射することにより前記光触媒層を活性化させて、前記光触媒層に捕捉された前記被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物を光触媒作用によって分解・除去させることを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２及び３の何れかに記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物の濃度を低下させるプリフィルタを前記フィルタの前に接続して、前記揮発性有機化合物の濃度を低下させた被処理ガスを前記フィルタに導入させることを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【００１５】
請求項１に記載の発明において，「揮発性有機化合物」として、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、パラジクロロベンゼン等が挙げられる。
【００１６】
請求項１に記載の発明において、「フィルタ」は、漏光型光触媒フィルタ、白金触媒フィルタ、パラジウム触媒フィルタ等の酸化触媒フィルタが使用される。
【００１７】
請求項１及び２に記載の発明において、「フィルタ」は２個以上直列接続するが、このフィルタの個数、寸法は、分解する揮発性有機物の種類、濃度、必要なゼロガスの流量等によって決められる。また、前方より後方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率が大きく、隣接して直列接続された何れのフィルタについても、前方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率と比較して、後方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率の方が大きいため、直列接続するフィルタの数を増加させるに従って、ＴＶＯＣ濃度を低下させることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明の「光触媒ガラスファイバ素材」は、ガラスファイバの外側面に粒子を接着して突起を形成し、前記ガラスファイバと前記突起の上に光触媒層を設けたものである。
【００１９】
前記ガラスファイバとして、石英ガラス、シリケートガラス、ボロシリケートガラス、無アルカリガラス等の材料を使用したガラスファイバが挙げられる。
【００２０】
前記粒子の材料として、ガラス、セラミックス、ガラスセラミックス、プラスチック等が使用される。
【００２１】
突起を形成する方法として、次の各種態様が挙げられる。
（１）接着剤に、粒子を混合、分散又は懸濁させて作製した塗布液をガラスファイバの表面に塗布する方法。
（２）ガラスファイバの表面に接着剤を塗布し、接着剤が固化する前に粒子を付着させる方法。
（３）ガラスファイバと粒子を熱融着する方法。この場合、両者を共に加熱してもよく、熱したガラスファイバの表面に粒子を散布してもよく、あるいは、ガラスファイバ表面に熱した粒子又は溶融した粒子を散布してもよい。
（４）ガラスファイバの表面に、固化後に粒子を形成する液体を散布又は噴霧し、固化する方法。
（５）ガラスファイバの表面を試薬等で変質させた後、粒子を付着させ、固化する方法。
【００２２】
前記光触媒として、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ナトリウム、二酸化ジルコニウム、硫化カドニウム、α−Ｆｅ_２Ｏ_３等が挙げられる。
【００２３】
この光触媒層を形成する方法としては、例えばディップ法、パエロゾル法、ウオッシュ・コート法、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、熱分解法、金属酸化法等が使用される。光触媒層の厚さは、０．１〜１０μｍの範囲内のものが好ましい。
【００２４】
請求項３に記載の発明の「光源部」は、紫外線を放射する蛍光灯、水銀ランプ等の紫外光照射装置が使用される。
【００２５】
請求項３に記載の発明の「漏光型光触媒フィルタ」は、漏光型光触媒フィルタに流す揮発性有機化合物を含む被処理ガスの流量を小さくするほど、前記被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物濃度の低下率を、大きくすることができるという特性を持つ。
【００２６】
請求項４に記載の発明の「プリフィルタ」は、揮発性有機化合物を吸着して濃度を低下させる吸着材として、粒状活性炭、シリカゲル、アルミナ、活性白土、ゼオライト、イオン交換樹脂等や、揮発性有機化合物を分解して濃度を低下させる装置として、誘電体バリア放電エキシマランプ、低圧水銀ランプ等を使用した紫外光照射装置、プラズマ発生装置等が使用される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、揮発性有機化合物としてベンゼンを使用した場合を説明する。ベンゼンは他の揮発性有機化合物と比較して濃度を低下させることが困難な揮発性有機化合物である。
【００２８】
従って、ベンゼンの濃度を低下させることができれば、同じ条件下で、他の揮発性有機化合物の濃度を低下させることができると共に、他の揮発性有機化合物の濃度を、低下させたベンゼンの濃度よりも、更に低下させることができる。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態の一例であるゼロガス発生器の構成図を示す。ベンゼン２と空気３は、ボンベにより供給される。ベンゼン２は、マスフローコントローラー５ａで流量を調整し、空気３は、湿度調整装置４で相対湿度を４５±５％とし、マスフローコントローラー５ｂで流量を調整し、混合器６で上記したベンゼンと空気を混合して、所定の濃度に調整されたベンゼン含有ガスを得る。このベンゼン含有ガスは、被処理ガスとして、フィルタ装置１に供給される。
【００３０】
フィルタ装置１は、２個以上直列接続された漏光型光触媒フィルタ１００により構成される。図１に示すフィルタ装置１は、漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｆを６個直列接続した事例である。なお、漏光型光触媒フィルタ１００の接続個数が４個の場合は、漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄを使用する。同様に、漏光型光触媒フィルタ１００の接続個数が２個の場合は、漏光型光触媒フィルタ１００ａ、１００ｂを使用する。
【００３１】
図２は、上記の漏光型光触媒フィルタ１００に使用する光触媒ガラスファイバ素材２０を示す。図２（ａ）は、光触媒ガラスファイバ素材２０の長手方向の断面を示し、図２（ｂ）は、この光触媒ガラスファイバ素材２０を束ねたときの、隣り合う２本の光触媒ガラスファイバ素材２０の長手方向の断面を示す。
【００３２】
図２（ａ）に示す光触媒ガラスファイバ素材２０は、直径１２５μｍのボロシリケートガラス製のガラスファイバ２１の外側面に、平均粒径３０μｍの石英ガラス製の粒状物２２を無機接着剤２３により固着して、突起を分散させて形成し、この突起とガラスファイバ２１の上に、光触媒層２４として二酸化チタンをディップ法により塗布し、焼成して、作製される。光触媒層２４の厚さは２μｍである。
【００３３】
このような光触媒ガラスファイバ素材２０を、少なくとも一方の端部を揃えて多数（本例では１万３千本）束ねることにより、隣接する光触媒ガラスファイバ素材２０の相互間に空隙部２７が形成され、この空隙部２７が、被処理ガスの流路となる。なお、図２（ｂ）は、一断面を示すことから、個々の流路は閉鎖されているかのように見えるが、他の断面において連通している。
【００３４】
光源部２５によって放射された紫外光２６（波長：３６５ｎｍ）が、光触媒ガラスファイバ素材２０の端部に入射され、光触媒ガラスファイバ素材２０のガラスファイバ２１内を伝搬しながら、光触媒層２４に漏れ出し、光触媒層２４を活性化する。図２（ｂ）中の実線矢印は、ガラスファイバ２１内を伝搬しながら光触媒層２４に漏れ出す紫外光を示す。
【００３５】
被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物（ベンゼン）は、空隙部２７の流路に流れて、紫外光２６の漏出光によって活性化された光触媒層２４の表面に捕捉されて、光触媒作用によって分解・除去される。
【００３６】
図３は、漏光型光触媒フィルタ１００の光触媒ガラスファイバ束２００の長手方向に沿った断面を示す。実線矢印は、被処理ガスの流れの方向を示す。前記光触媒ガラスファイバ素材２０を、端部を揃えて１万３千本束ねて、光触媒ガラスファイバ束２００とし、光触媒ガラスファイバ素材２０の相互間に形成された空隙部２７が、濾過作用を奏する流路となる（図２（ｂ）参照）。前記光触媒ガラスファイバ束２００の寸法は、直径３０ｍｍ、長さ２００ｍｍである。
【００３７】
光源部２５ａ、２５ｂ（東芝ライテック（株）製ＥＦＤ１５ＢＬＢ）によって、図中の白抜き矢印で示される紫外光２６ａ、２６ｂ（波長：３６５ｎｍ）を放射し、この紫外光２６ａ、２６ｂが、石英ガラス製の光取り入れ窓３０ａ、３０ｂを通して、前記光触媒ガラスファイバ束２００の両方の端部に入射する。この紫外光２６ａ、２６ｂは、ガラスファイバ２１内を伝搬しながら光触媒層２４に漏れ出し、光触媒層２４を活性化する（図２（ｂ）参照）。光触媒ガラスファイバ束２００の両方の端部における紫外光の照度は１０ｍＷ／ｃｍ^２である。
【００３８】
被処理ガスは、導入口３２からフランジ３１ａに形成された導入孔３３を通って、光触媒ガラスファイバ束２００の、光触媒ガラスファイバ素材２０の相互間に形成された空隙部２７の流路に流入し、被処理ガス中のベンゼンが、活性化した光触媒層２４の表面に捕捉され、光触媒作用により分解され（図２（ｂ）参照）、フランジ３１ｂに形成された排出孔３５を通り、排出口３４より排出される。
【００３９】
フィルタ装置１を構成する個々の漏光型光触媒フィルタ１００による、揮発性有機化合物濃度（本例ではベンゼン濃度。）の低下率を調べるために、個々の漏光型光触媒フィルタ１００の導入口３２と排出口３４における揮発性有機化合物濃度を、ガスクロマトグラフィ（（株）島津製作所製　ＦＣ−１４Ｂ）、又はガスクロマトグラフ質量分析計（アジレント・テクノロジー製、以下「ＧＣ−ＭＳ」という。）で測定した。ＧＣ−ＭＳで測定する場合、サンプルは捕集管で濃縮した後、ＧＣ−ＭＳに導入する。試料採取位置は図１に示したフィルタ装置１の黒丸で示す。
【００４０】
漏光型光触媒フィルタ１００による揮発性有機化合物濃度の低下率は、低下率＝（Ｃ_ｉｎ−Ｃ_ｏｕｔ）／Ｃ_ｉｎにより計算した。ここでＣ_ｉｎは漏光型光触媒フィルタ１００の導入口３２における揮発性有機化合物濃度、Ｃ_ｏｕｔは漏光型光触媒フィルタ１００の排出口３４における揮発性有機化合物濃度である。
【００４１】
まず、図１に示したゼロガス発生器において、漏光型光触媒フィルタ１００ａと１００ｂを２個直列接続したフィルタ装置１の場合の実施例を説明する。
【００４２】
実施例１：被処理ガスの流量を３Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分、以下同じ。）、被処理ガスのベンゼン濃度を３２８μｇ／ｍ^３とした場合、前方の漏光型光触媒フィルタ（１００ａ）による低下率は９０．５％、後方の漏光型光触媒フィルタ（１００ｂ）による低下率は９７．５％であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は０．８μｇ／ｍ^３であった。
【００４３】
実施例２：被処理ガスの流量を実施例１と同じ３Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を９１１μｇ／ｍ^３とした場合、前方（１００ａ）の漏光型光触媒フィルタによる低下率は８３．１％、後方（１００ｂ）の漏光型光触媒フィルタによる低下率は９３．８％であり、後方の漏光型光触媒フィルタの低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は９．５μｇ／ｍ^３であった。
【００４４】
実施例３：被処理ガスの流量を１Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を１６２００μｇ／ｍ^３とした場合、前方（１００ａ）の漏光型光触媒フィルタによる低下率は７２．２％、後方（１００ｂ）の漏光型光触媒フィルタによる低下率は９９．９％であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は１．５μｇ／ｍ^３であった。
【００４５】
実施例１，２において、被処理ガスの流量を一定（３Ｌ／ｍｉｎ）として、被処理ガスのベンゼン濃度を変化させても、前方の漏光型光触媒フィルタ１００ａによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタ１００ｂによる低下率の方が大きく、フィルタ装置１より排出された被処理ガスのベンゼン濃度は１０μｇ／ｍ^３以下であった。
【００４６】
実施例３において、被処理ガスの流量を変化させても、前方の漏光型光触媒フィルタ１００ａによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタ１００ｂによる低下率の方が大きく、ベンゼン濃度を高くしても、被処理ガスの流量を小さくすることによって、フィルタ装置１より排出される被処理ガスのベンゼン濃度を１０μｇ／ｍ^３以下とすることができた。
【００４７】
次に、図１に示したゼロガス発生器において、漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄを４個直列接続したフィルタ装置１の場合の実施例を説明する。
【００４８】
実施例４：被処理ガスの流量を５Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を２６９μｇ／ｍ^３とした場合、４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に５８．９％（１００ａ）、６５．７％（１００ｂ）、７２．４％（１００ｃ）、７８．８％（１００ｄ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は２．２μｇ／ｍ^３であった。
【００４９】
実施例５：被処理ガスの流量を実施例４と同じ５Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を５３２μｇ／ｍ^３とした場合、４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に５２．７％（１００ａ）、５９．４％（１００ｂ）、６６．２％（１００ｃ）、７２．９％（１００ｄ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は９．３μｇ／ｍ^３であった。
【００５０】
実施例６：被処理ガスの流量を３Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を３６９０μｇ／ｍ^３とした場合、４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に６１．１％（１００ａ）、７７．２％（１００ｂ）、９０．１％（１００ｃ）、９７．３％（１００ｄ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は０．９μｇ／ｍ^３であった。
【００５１】
実施例７：被処理ガスの流量を実施例６と同じ３Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を５７９０μｇ／ｍ^３とした場合、４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に５１．７％（１００ａ）、６８．０％（１００ｂ）、８３．３％（１００ｃ）、９３．９％（１００ｄ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は９．１μｇ／ｍ^３であった。
【００５２】
実施例８：被処理ガスの流量を１Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を２０７００μｇ／ｍ^３とした場合、４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に５．４％（１００ａ）、２８．６％（１００ｂ）、８７．２％（１００ｃ）、＞９９．９％（１００ｄ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は＜０．１μｇ／ｍ^３であった。ここで、「＜０．１μｇ／ｍ^３」とは、４個目の漏光型光触媒フィルタ１００ｄの排出口における濃度が、濃度測定装置の検出限界未満であることを意味する。この「＜０．１μｇ／ｍ^３」より、４個目の漏光型光触媒フィルタ１００ｄの濃度低下率を計算すると「＞９９．９％」となる。
【００５３】
４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄを直列接続したフィルタ装置を使用した実施例４〜８において、被処理ガスの流量を一定として、被処理ガスのベンゼン濃度を変化させても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、また、隣接して直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率と比較して、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、フィルタ装置より排出された被処理ガスのベンゼン濃度は１０μｇ／ｍ^３以下であった。
【００５４】
また、被処理ガスの流量を変化させても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、また、隣接して直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率と比較して、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、ベンゼン濃度を高くしても、被処理ガスの流量を小さくすることによって、フィルタ装置１より排出される被処理ガスのベンゼン濃度を１０μｇ／ｍ^３以下とすることができた。
【００５５】
次に、図１に示したゼロガス発生器において、漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｆを６個直列接続したフィルタ装置１の場合の実施例を説明する。
【００５６】
実施例９：被処理ガスの流量を５Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を１５９０μｇ／ｍ^３とした場合、６個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｆにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に４０．９％（１００ａ）、４６．９％（１００ｂ）、５３．３％（１００ｃ）、６０．１％（１００ｄ）、６６．９％（１００ｅ）、７３．６％（１００ｆ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は８．１μｇ／ｍ^３であった。
【００５７】
実施例１０：被処理ガスの流量を実施例９と同じ５Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を５３５μｇ／ｍ^３とした場合、６個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｆにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に５２．７％（１００ａ）、５９．４％（１００ｂ）、６６．２％（１００ｃ）、７２．９％（１００ｄ）、７９．２％（１００ｅ）、８４．９％（１００ｆ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は０．３μｇ／ｍ^３であった。
【００５８】
実施例１１：被処理ガスの流量を３Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を１２４００μｇ／ｍ^３とした場合、６個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｆにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に２５．７％（１００ａ）、３７．２％（１００ｂ）、５１．７％（１００ｃ）、６８．０％（１００ｄ）、８３．２％（１００ｅ）、９３．９％（１００ｆ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は９．１μｇ／ｍ^３であった。
【００５９】
実施例１２：被処理ガスの流量を実施例１１と同じ３Ｌ／ｍｉｎ、被処理ガスのベンゼン濃度を９６３０μｇ／ｍ^３とした場合、６個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｆにおけるベンゼン濃度の低下率は、前方から順に３５．６％（１００ａ）、４９．８％（１００ｂ）、６６．０％（１００ｃ）、８１．６％（１００ｄ）、９２．９％（１００ｅ）、９８．４％（１００ｆ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。フィルタ装置１から排出された被処理ガスのベンゼン濃度は０．２μｇ／ｍ^３であった。
【００６０】
６個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｆを、直列接続したフィルタ装置を使用した実施例９〜１２において、被処理ガスの流量を一定として、被処理ガスのベンゼン濃度を変化させても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、また、隣接して直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率と比較して、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、フィルタ装置１より排出された被処理ガスのベンゼン濃度は１０μｇ／ｍ^３以下であった。
【００６１】
また、被処理ガスの流量を変化させても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、また、隣接して直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率と比較して、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、ベンゼン濃度を高くしても、被処理ガスの流量を小さくすることによって、フィルタ装置１より排出される被処理ガスのベンゼン濃度を１０μｇ／ｍ^３以下とすることができた。
【００６２】
以上、説明した実施例１〜１２において、直列接続する漏光型光触媒フィルタの数、被処理ガス中のベンゼン濃度、被処理ガスの流量を変化させても、前方の漏光型光触媒フィルタの低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタの低下率が大きく、隣接して直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率と比較して、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率の方が大きく、フィルタ装置１から排出されるガス中のベンゼン濃度を１０μｇ／ｍ^３以下とすることができた。
【００６３】
図４は、本発明の他の実施の形態であるゼロガス発生器の構成を示す。本実施形態のゼロガス発生器は、被処理ガスとして、ベンゼンを含む大気を吸引してゼロガスを発生させる。
【００６４】
本装置に導入する大気は、ＧＣ−ＭＳによる分析の結果、揮発性有機化合物が３０種類含まれ、かつベンゼンを１３５００ｐｐｍ含み、トルエン換算濃度によるＴＶＯＣ濃度は１３６００μｇ／ｍ^３であった。
【００６５】
フィルタ装置１は、４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄを直列接続して構成される。
【００６６】
大気は、ポンプ８（榎本マイクロポンプ製作所（株）ＤＭ−７０７ＳＴ−２０Ｖ）で吸引して、ゼロガス発生器に導入させる。
【００６７】
バルブ４１は、ゼロガスの圧力と最大流量とを予め調整するためのものである。ゼロガスの圧力は、圧力計４２で計測される。最大流量は、図示していない体積流量計を、ゼロガス発生器の出口に取り付けて計測される。
【００６８】
ゼロガス発生器によって発生されたゼロガスを他の装置に供給する場合、他の装置の圧力損失が大きいと、ゼロガス発生器によって発生されたゼロガスの圧力を大きくしなければ、その装置にゼロガスを供給できない場合がある。そのような場合、使用状況に合わせて、ゼロガスの圧力を調整する。
【００６９】
流量調整バルブ４３は、前記した最大流量の範囲内で、ゼロガスの流量を調整する。この流量は、流量計９で計測される。
【００７０】
流量調整された大気は、フィルタ装置１に導入され、揮発性有機化合物濃度を低下させて、ゼロガス発生器より排出される。
【００７１】
本実施の形態において、ゼロガスの最大流量を３Ｌ／ｍｉｎ、流量を２Ｌ／ｍｉｎ、供給圧力を１１ｋＰａとして、ゼロガスを発生させた。フィルタ装置１を構成する、４個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ〜１００ｄにおける、ベンゼン濃度の低下率は、前方から順に、４３．４％（１００ａ）、７２．０％（１００ｂ）、９４．５％（１００ｃ）、９９．９％（１００ｄ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる除去率が大きく、直列接続された何れの漏光型光触媒フィルタについても、前方の漏光型光触媒フィルタによる低下率よりも、後方の漏光型光触媒フィルタによる低下率が大きかった。ゼロガス発生器によって排出されるガスをＧＣ−ＭＳで分析した結果、ＴＶＯＣ濃度は０．２μｇ／ｍ^３であり、米国及び欧州のゼロガスの規定値である、ＴＶＯＣ濃度１０μｇ／ｍ^３以下を満たすゼロガスが得られた。
【００７２】
図５は、本発明の他の実施の形態である、プリフィルタを備えたゼロガス発生器の構成を示す。
【００７３】
本発明の請求項４に記載の「揮発性有機化合物を含有するガス中の揮発性有機化合物の濃度を低下させるプリフィルタ」として、誘電体バリア放電エキシマランプを用いた紫外光照射装置を使用している。このプリフィルタの使用によって、高濃度の揮発性有機化合物を含む被処理ガスを、本実施の形態のゼロガス発生器に通して、ゼロガスを発生させることができる。
【００７４】
フィルタ装置１は、２個直列接続された漏光型光触媒フィルタ１００ａ、１００ｂによって構成される。
【００７５】
被処理ガスは、ポンプ８によって吸引され、ゼロガス発生器に導入する。
【００７６】
バルブ４１は、ゼロガスの圧力と最大流量とを予め調整するためのものである。ゼロガスの圧力は、圧力計４２で計測される。最大流量は、図示していない体積流量計を、ゼロガス発生器の出口に取り付けて計測される。
【００７７】
ゼロガス発生器によって発生されたゼロガスを他の装置に供給する場合、他の装置の圧力損失が大きいと、ゼロガス発生器によって発生されたゼロガスの圧力を大きくしなければ、その装置にゼロガスを供給できない場合がある。そのような場合、使用状況に合わせて、ゼロガスの圧力を調整する。
【００７８】
流量調整バルブ４３は、前記した最大流量の範囲内で、ゼロガスの流量を調整する。この流量は、流量計９で計測される。
【００７９】
流量調整された被処理ガスは、誘電体バリア放電エキシマランプ５２（発光波長１７２ｎｍ）を備えたプリフィルタ５０に導入される。この誘電体バリア放電エキシマランプ５２は、放電容器（誘電体：石英ガラス）内にエキシマ分子を形成する放電用ガス（キセノン含有ガス）を充填し、この放電容器に設けられた電極に交流電圧を印加して、誘電体バリア放電を発生させ、エキシマ分子を形成し、このエキシマ分子から放射される紫外光（波長：１７２ｎｍ）を放射する。また、この誘電体バリア放電エキシマランプ５２は、誘電体バリア放電のための交流電圧を供給する、図５に図示してしない電源装置と接続されている。
【００８０】
プリフィルタ５０は、被処理ガスの導入口５３と排出口５４が設けられた、円筒状のステンレス製容器５１の内部に、誘電体バリア放電エキシマランプ５２を設置し、ステンレス製容器５１と誘電体バリア放電エキシマランプ５２の間の隙間を流路５５とする。
【００８１】
導入口５３からプリフィルタ５０内部に導入した被処理ガスは、流路５５において、誘電体バリア放電エキシマランプ５２から放射される波長１７２ｎｍの紫外光（実線の矢印）の照射を受ける。この光の照射によって、被処理ガス中の揮発性有機化合物が光分解されると共に、被処理ガス中の酸素分子が光分解して活性酸素種となり、揮発性有機化合物を分解・除去する。
【００８２】
排出口５４から排出された被処理ガスは、フィルタ装置１に導入され、揮発性有機化合物の濃度を低下させ、ゼロガス発生器より排出される。
【００８３】
本実施の形態では、ベンゼン濃度が９１８００μｇ／ｍ^３である空気を被処理ガスとして、ゼロガスの最大流量３Ｌ／ｍｉｎ、流量１Ｌ／ｍｉｎ、供給圧力１４ｋＰａで、ゼロガスを発生させた。
【００８４】
プリフィルタ５０において、８３％のベンゼンが分解・除去された。その残余（１７％）濃度のベンゼンを含む被処理ガスが、フィルタ装置１に導入される。フィルタ装置１を構成する、２個の漏光型光触媒フィルタ１００ａ、１００ｂにおける、ベンゼン濃度の低下率は、前方から順に、７７．６％（１００ａ）、９９．９％（１００ｂ）であり、後方の漏光型光触媒フィルタによる除去率が大きかった。ゼロガス発生器によって排出されたガスのベンゼン濃度は、０．４μｇ／ｍ^３であり、米国及び欧州のゼロガスの規定値である、ＴＶＯＣ濃度１０μｇ／ｍ^３以下を満たすゼロガスが得られた。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によって、ＴＶＯＣ濃度が１０μｇ／ｍ^３以下の有機物フリー・ゼロガスを容易に供給でき、使用及び維持管理が容易であり、低コストで、長期の連続使用が可能である有機物フリー・ゼロガス発生器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるゼロガス発生器の構成図である。
【図２】図２（ａ）は、光触媒ガラスファイバ素材の長手方向の断面を示す図であり、図２（ｂ）は、漏光型光触媒フィルタを束ねたときの、隣り合う２本の光触媒ガラスファイバ素材の長手方向の断面を示す図である。
【図３】漏光型光触媒フィルタの、ファイバ束長手方向における断面を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態であるゼロガス発生器の構成図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるプリフィルタを備えたゼロガス発生器の構成図である。
【符号の説明】
１　　フィルタ装置
２　　ベンゼン
３　　空気
４　　加湿手段
５ａ、５ｂ　　マスフローコントローラー
６　　混合器
２０　　光触媒ガラスファイバ素材
２１　　ガラスファイバ
２２　　粒子
２３　　無機接着剤
２４　　光触媒層
２５ａ、２５ｂ　　光源部
２６、２６ａ、２６ｂ　　紫外光
２７　　空隙部
３０ａ、３０ｂ　　光取り入れ窓
３１ａ、３１ｂ　　フランジ
３２　　導入口
３３　　導入孔
３４　　排出口
３５　　排出孔
４１　　バルブ
４２　　圧力計
４３　　流量調整バルブ
５０　　プリフィルタ
５１　　ステンレス製容器
５２　　誘電体バリア放電エキシマランプ
５３　　プリフィルタ導入口
５４　　プリフィルタ排出口
５５　　プリフィルタ流路
１００　　漏光型光触媒フィルタ
２００　　光触媒ガラスファイバ束

Claims

揮発性有機化合物を含有する被処理ガスをフィルタ装置に導入させて、このフィルタ装置から総揮発性有機化合物の濃度を低下させたガスを発生する有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記フィルタ装置が２個以上直列接続されたフィルタで構成されたものであって、前方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率と比較して、後方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率の方が大きく，総揮発性有機化合物濃度を１０μｇ／ｍ^３以下にすることを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器。
請求項１に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、隣接して直列接続された何れのフィルタについても、前方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率と比較して、後方のフィルタによる揮発性有機化合物濃度の低下率の方が大きいことを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器。
請求項１又は２に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記フィルタが、漏光型光触媒フィルタであって、
ガラスファイバの外側面に突起を分散させて形成し、その外側面と突起の上に光触媒層を形成した光触媒ガラスファイバ素材を、少なくとも一方の端部を揃えて多数束ねることにより、隣接する光触媒ガラスファイバ素材の相互間に、前記被処理ガスの流路となる空隙部を形成した光触媒ガラスファイバ束と、
前記少なくとも一方の端部に光を入射する光源部とを備え、
前記空隙部に流された前記被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物が前記光触媒層に捕捉され、
前記入射された光が前記光触媒ガラスファイバ素材の内部に伝播して、前記光触媒層に漏れ出た光が前記光触媒層を照射することにより前記光触媒層を活性化させて、前記光触媒層に捕捉された前記被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物を光触媒作用によって分解・除去させることを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器。
請求項１、２及び３の何れかに記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記被処理ガスに含まれる揮発性有機化合物の濃度を低下させるプリフィルタを前記フィルタの前に接続して、前記揮発性有機化合物の濃度を低下させた被処理ガスを前記フィルタに導入させることを特徴とする有機化合物フリー・ゼロガス発生器。