JPH11512301A

JPH11512301A - 光触媒空気消毒

Info

Publication number: JPH11512301A
Application number: JP9511369A
Authority: JP
Inventors: ゴスワミ，ディー．，ヨギ
Original assignee: ユニヴァーサル・エアー・テクノロジー，インコーポレイテッド
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1999-10-26
Also published as: KR19990036000A; CN1198679A; WO1997009073A1; AU6965896A; EP1021212A4; BR9610260A; EP1021212A1; PL325441A1; AU712976B2; TR199800400T1; CA2230865C; US5933702A; CA2230865A1

Abstract

(57)【要約】約４０％よりも高い相対湿度を有する微生物含有空気流を提供する工程と、バイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタ手段（２８）の上流側表面に被着した所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒の前記バンドギャップエネルギに対応する波長を有する光子源（２４）の存在下で、前記空気流を前記光触媒と接触させる工程とを備え、前記空気流中の前記微生物の少なくとも一部を光触媒酸化により破滅させることを特徴とする微生物を含む空気流を消毒する方法。独立装置（８０）および空気供給レジスタ（２１０）を含む建物のＨＶＡＣ系に組み込まれる装置のような、本発明の方法を実施する装置も開示されている。バイオエーロゾルを捕捉することができる光触媒被着フィルタ手段（２８）も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】光触媒空気消毒関連出願の相互参照本願は、発明の名称が「空気質の光触媒系」であるD．Yogi Goswamiの発明に係る、１９９５年９月６日付で合衆国特許商標庁により受理された米国特許出願第０８／５２４，２８４号の一部継続出願であり、本明細書においてはこの出願を引用して説明に代える。技術分野本発明は、光触媒酸化により空気を消毒(disinfection)する方法、特に、消毒されるべき空気の相対湿度を約４０％よりも高くし、次いで、紫外（ＵＶ）光の存在下で光触媒と接触させて、空気中の微生物の少なくとも一部を光触媒酸化により破滅させる方法に関する。本発明はまた、ＵＶ光源により照射を受ける光触媒被着面(photocatalyst-coated surface)を有するとともに、空気を光触媒被着面と接触させる手段と、空気の相対湿度を約４０％よりも高く保持することにより光触媒被着面がＵＶ光で照射されるときの光触媒酸化により空気中の微生物を破滅させるようにした手段とを有する消毒装置に関する。アメリカ人は、時間の９０％を屋内で過ごすが、屋内にいるときは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ラドンおよび生物有機体のような種々の空気伝染汚染物に曝されている。１９８０年の研究において、環境保護局（ＥＰＡ）は、屋内の空気汚染は、健康に対して、屋外の空気汚染よりも著しく大きいリスクを負っているとの結論を出している。屋内の空気汚染は、医療費の著しい上昇と、作業生産性の減退とをもたらしていると考えられる。ビルディングの循環系においては、個々の源からの汚染物質のレベル自体では有意なリスクを負わないかもしれない。しかしながら、多くのビルディングは、屋内空気汚染に関与する源を２つ以上もっている。このような汚染物質を原因とする疾病は、「ビルディング病症候群」("sick building syndrome")としても知られている。屋内の空気汚染の原因は、所望されない特定の物質、所望されない化学物質および微生物汚染物が挙げられる。最初の２つの原因物質の場合については、従来の技術では、ろ過と十分な換気とによりしばしば解決を図ってきた。揮発性有機化合物（ＶＯＣ）および微生物汚染の問題は、一層深刻な障害をもたらしている。非常に多くのアメリカ人は、暖房、冷房および換気系のあるオフィスおよびビルディングにおいて極めて多くの時間を過ごしているので、これらの系は生物汚染の危険を負っている。最近になって、屋内環境における生物の問題はかなりの注目を受けるようになった。１９７６年にフィラデルフィアにおいて突発した在郷軍人病は、屋内汚染物質を原因とする疾病の最も宣伝された場合であると考えられる。生物汚染物には、バクテリア、カビおよびウイルスが含まれる。汚染された中央空気系は、生物汚染物質の発育原因となり、強制送風空気はビルディング全体に汚染物質を撒き散らすことになる。ここ３０乃至４０年において、ビルディングの構造および運転に大きな変化が生じてきた。ビルディングの外被は一層密になり、従って、外気が暖房、換気および空気調節（ＨＶＡＣ）系において使用されることが少なくなっている。新鮮な空気との混合による微生物原因物質の希釈は、容易には行われなくなっている。エネルギ保存のプログラムにより、屋内環境に水分を含んだビルディングが建設されるようになったが、そのために、ある種の微生物が容易に成長する事態を引き起こすことになった。幾つかのビルディングにおける保守を軽視するプログラムにより、過剰な埃や微生物用の養分がＨＶＡＣ系の壁がん(niche)に蓄積している。このようにして、ビルディング関連病、ビルディング病およびビルディング病症候群と呼ばれる病気が引き起こされている。背景技術ビルディングの強制送風冷暖房系の一部として使用することにより吸い込み可能な微生物粒子の屋内濃度を低くすることができる幾つかの微生物粒子制御技術が、（機械式および静電式フィルタをはじめとして）存在する。微生物フィルタは、コストが低くかつ取り扱いが容易であるため、空気その他のガスの消毒に使用されてきた。これらのフィルタは、微生物だけでなく、サブミクロンの粒子も除去するように構成されている。これらのフィルタを効率よくかつ経済的に作動させるためには、フィルタ処理されるべき空気のエーロゾル(aerosol)含量を低くしなければならない。（空気中に分散する微生物、粒子あるいは液滴がエーロゾルと呼ばれる。）しかしながら、かかるフィルタは、汚染物を永続して除去するのではなく、汚染物を他の手段に移すだけであると云う欠点を有しており、即ち、フィルタである。更に、フィルタが詰まると、ダクトに大きな圧力損失を引き起こす。一の有効な解決法は、汚染物を永続して除去するとともに、非毒性の残留物を形成するものである。これまでは、ＵＶ消毒が、微生物汚染物と毒性のある化学物質を破滅させるのに使用されてきた。かかるＵＶ処理は、消毒には十分な作用を行うが、屋内環境はホルムアルデヒド、スチレンおよびトルエンのような低レベルの毒性化学物質で依然として汚染されている場合がある。紫外エネルギだけでは、これらの化学物質を分解させるには有効でないことがわかった。例えば、RauppおよびDibbleの米国特許第５，０４５，２８８号並びにRobertsonおよびHendersonの米国特許第４，８９２，７１２号、第４，９６６，７５９号および第５，０３２，２４１号においては、汚染物質を含む流体および気体を処理するのにＵＶを使用している。大きな関心を集めている別の方法として、光触媒酸化がある。これは、水中の炭化水素および微生物を完全に分解するのにＴｉＯ₂のような光触媒を使用するものである。Gainesvilleに所在するUniversity of Florida発行のMasters Thes is（１９９３年）に掲載のPatelの論文であるAntibacterial Effect Of Catalyz ed Radiationには、粉末化したＴｉＯ₂は、水中で６０−１２０分間照射するとセラチアマルセッセンス(Serratia marcescens)を殺すことができると報告されている。J．Photochem．Photobiol．B;Biol.第１４巻、第３６９−７９頁（１９９２年）に掲載のSaito等の論文、J．Antibact．Antifunglc．Agents第１３巻、第２１１−２０頁（１９８５年）に記載のMatsunagaの論文、J．Dent．Res.第６８巻、第１６９６−７頁（１９８９年）に掲載の Nagane等の論文およびCaries Res.第２２巻、第２３０−１頁（１９８８年）に掲載のMoriaka等の論文には、ＴｉＯ₂は水中で６０−１２０分間曝気すると、エシェリキアコリ(E．coli)およびラクトバシラスアシドフィルス(Lactobacillus acidophilus)を殺すことができると報告されている。Proceedings of the First International Conference on TiO₂ Phot ocatalytic Purification and Treatment of Water and Air（ロンドン、オンタリオ、カナダ、１９９２年１１月８−１３日）第７３３−９頁に掲載のWang等の論文、Proc．AWWA Conf.（テキサス州、サンアントニオ１９９３年）に掲載のWa ng等の論文、J．Catalysis第１２７巻、第１６７−７７頁（１９９１年）に記載のSavat等の論文およびFurther Catalytic Purification of Water and Air第１巻、第４０５−２０頁（１９９３年）に掲載のAnderson等の論文には、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）その他の有機汚染物の気相解毒が報告されている。しかしながら、これらの技術には依然として、微生物を空気から除去することができる方法が必要とされている。発明の概要本発明は、かかる要望に答えるものである。空気は、湿度を制御した状態でＵＶ光を光触媒に作用させることにより刺激を受ける光触媒酸化により微生物の消毒を行えることがわかった。本発明の主たる目的は、新たなあるいは既に設置された空気ダクト系とともに使用することができる実施可能な屋内空気の浄化および解毒方法を提供することにある。本発明の別の目的は、問題のあるビルディングのダクト系内に配置することができる比較的安価な解毒反応器(reactor)を提供することになる。反応器装置は、空気分配系の１つまたは幾つかのダクト内に配置することができ、あるいは反応器は部屋のレジスタ(register)に通じる各ダクトに配置することができる。本発明の別の目的は、新たな循環系に容易に配置することができ、または問題のある循環系に対する変更体としてもしくは独立(stand-alone)空気ろ過装置としてもしくは出口換気系として配置することができ、あるいは真空浄化系の出口チャンバとして使用することができる解毒反応装置を提供することにある。本発明の更に別の目的は、反応器を通る空気流の流量および該空気流の湿度を、ＴｉＯ₂のような触媒に作用するＵＶ光の分解効率を最大にするように規制することができる手段を提供することにある。本発明の別の重要な目的は、微生物を分解するだけでなく有機化学物質を浄化するとともに、屋内の空気においてしばしば見受けられる微生物および揮発性有機汚染物から生ずる臭気を浄化することができる光触媒酸化系を提供することにある。本発明の別の目的は、適宜の波長範囲の光がその触媒被着ダクト面に入射することにより、微生物のない状態を保持する触媒被着ダクトを提供することにある。本発明の別の目的は、ある種の有害な処理が行われる囲い空間、例えば、塗装が行われている空間から出る汚染された空気を浄化する独立装置を提供することにある。この独立装置は、特に、空気の殺菌が重要である手術室、医師待合室、休憩場のある病院、再循環が行われる他の場所において利用することができるとともに、臭気の除去に利用することができるものであり、これらの施設を利用する人々に快適さを提供するには高度の浄化が必要となる。従って、本発明の一の実施の形態によれば、微生物を含む空気流を消毒する方法が提供されており、この方法は、約４０％よりも高い相対湿度を有する微生物含有空気流を提供する工程と、所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒のバンドギャップエネルギに対応する波長を有する光子源の存在下で、空気流を光触媒と接触させる工程とを備え、空気流中の微生物の少なくとも一部を光触媒酸化により破滅させる構成に係る。本発明に係る好ましい方法は、空気流中の微生物の少なくとも一部が完全に破滅するように前記空気流の流量を制御する工程を備える。本発明によればまた、本発明の方法を実施する装置も提供されている。かくして、本発明の別の実施の形態によれば、微生物を含む所定量の空気を消毒する装置が提供されており、この装置は、所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒がコーティング即ち被着された(coated)表面と、光触媒のバンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源で光触媒被着面に照射を行う(illuminate)手段と、空気を光触媒被着面と接触させる手段と、空気の相対湿度を約４０％を越えて保持する手段とを備え、ＵＶ光で光触媒被着面に照射を行うときの光触媒との接触による光触媒酸化により空気中の微生物の少なくとも一部を破滅させる構成に係る。本発明の方法と装置は、ビルディングのＨＶＡＣ系内においてあるいは独立装置として使用するのに適している。かくして、本発明のこの実施の形態の一の観点によれば、微生物を含む空気を消毒する装置が提供されており、この装置は、空気が移動するダクトと、空気をダクトを介して移動させるようにダクトに接続されたブロワと、ダクトに配置された所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒と、光触媒のバンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源で光触媒に照射を行うように光触媒に十分に近接して配置されたランプと、ダクト内の空気の相対湿度を約４０％を越えるレベルに規制するように構成された湿度コントローラとを備え、ランプからの光子源で光触媒に照射を行うときの光触媒との接触による光触媒酸化により空気中の微生物の少なくとも一部を破滅させる構成に係る。本発明のこの実施の形態の別の観点によれば、微生物を含む空気を消毒する独立装置が提供されており、この独立装置は、空気が移動するチャンバと、空気をチャンバを介して移動させるようにチャンバに接続されたブロワと、チャンバに配置された所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒と、光触媒のバンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源で光触媒に照射を行うように配置されたランプと、チャンバ内の空気の相対湿度を約４０％よりも高いレベルに保持するように構成された湿度コントローラとを備え、ＵＶ光で光触媒に照射を行うときの光触媒との接触による光触媒酸化により空気中の微生物の少なくとも一部を破滅させる構成に係る。本発明によれば更に、微生物を含むバイオエーロゾル(bioaerosol)を捕捉することができるフィルタ手段(medium)の有効寿命は、所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒をフィルタ手段にコーティング即ち被着することにより引き延ばすことができることがわかった。フィルタ手段に、上記した光触媒酸化を開始させるのに有効な相対湿度の条件下で光触媒のバンドギャップエネルギに対応する波長を有する光子源で照射を行うと、フィルタ手段により捕捉された微生物の少なくとも一部を破滅することにより、捕捉したバイオエーロゾルをフィルタ手段からパージし、フィルタ手段によるバイオエーロゾルの連続捕捉を可能にしてフィルタ交換までの時間を長くすることができる。本発明のこの実施の形態によれば、バイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタ手段が提供されており、このフィルタ手段は、微生物を含む空気流と接触するように配置された上流側表面を備え、該上流側表面には光触媒が被着されている構成に係る。好ましくは、フィルタ手段は、ＨＥＰＡフィルタまたは多孔質フィルタに内蔵される。本発明の上記および他の目的、特徴および利点は、添付図面に関してなされている好ましい実施の形態についての以下の説明から明らかになるものである。図面の簡単な説明図１は、本発明の反応器系が組み込まれたビルディングの典型的な加熱／冷却ダクト系を示す概略線図である。図２は、他の図の横断面を示すための反応器装置の概略斜視図である。図３は、反応器装置の主要構成部材の幾つかを示す概略分解斜視図である。図４、５および６は、反応器の種々の実施の形態における被着部材に対するＵＶランプの配置構成を示す図２の４−４線の長手方向の横断面図である。図７は、独立装置の実施の形態の長手方向の横断面図である。図８は、図７の独立装置の変形例の縦断面図である。図９は、ダクトの周辺に配置されているＵＶランプを示す図２の９−９線横断面図である。図１０は、触媒インサートに対するＵＶランプの配置を示す概略斜視図である。図１１は、本発明に係る独立装置の別の実施の形態を示す長手方向の横断面図である。図１２は、本発明に係る独立装置の別の実施の形態を示す長手方向の横断面図である。図１３は、本発明に係る触媒インサートを示す長手方向の横断面図である。図１４は、本発明に係る反応器装置の別の実施の形態を示す概略斜視図である。図１５は、本発明に係る触媒インサートの概略斜視図である。図１６は、本発明に係るＵＶランプ集成体の概略斜視図である。図１７は、本発明に係る触媒インサートの別の実施の形態を示す概略斜視図である。図１８は、壁に装着されたＵＶランプ集成体の長手方向の横断面図である。図１９は、図１８に示す壁装着ＵＶランプ集成体を採用した反応器装置を示す概略斜視図である。図２０および２１は、本発明に係る反応器装置の別の実施の形態を示す概略斜視図である。図２２および２３は、ＨＶＡＣ系の空気供給レジスタに取着された本発明の反応器の実施の形態を示す概略斜視図である。図２４は、３０％の相対湿度における光分解と光触媒によるセラチアマルセッセンスの破滅を示す図である。図２５は、５０％の相対湿度における光分解と光触媒によるセラチアマルセッセンスの破滅を示す図である。図２６は、８５％の相対湿度における光分解と光触媒によるセラチアマルセッセンスの破滅を示す図である。図２７は、セラチアマルセッセンスの破滅に及ぼす種々の湿度の影響を示す図である。図２８は、５０％の相対湿度と１００Ｗ／ｍ²のＵＶ強度における２つの異なる反応器による光分解と光触媒によるセラチアマルセッセンスの破滅を示す図である。図２９は、異なるＵＶ強度におけるセラチアマルセッセンスの破滅を示す図である。図面は必ずしも同じ縮尺とはされておらず、ある構成部材は本発明の種々の観点および利点を一層明確に示すように拡大して図示されている。発明を実施するための最良の形態以下、本発明を図面に関して説明するが、図面において同じ部材は同じ参照番号で示されている。本発明の方法を実施する本発明に係る装置が図１に示されており、図１において参照番号１０は、本発明の装置を示す。多くのビルディングにおいては、ブロワ／ファンにより、空調空間の種々のゾーンからの空気を入口開口および粒子／エーロゾルフィルタ１２を介してダクト系に引き入れている。空気は、次に、炉の加熱コイルまたは空調装置１４の空調機／ヒートポンプの加熱／冷却コイルの上を通過する。冷却コイルは、空気を冷却するときに空気から水分を凝集するので、除湿器として作用する。空気処理装置１４のファン６５は、コイル１３および１５を通過する空気をダクト系１８に強制送風する。図１においては、ダクト１８に沿ってマスタ反応器２１が配置されている。多くの設備においては、これで十分である。しかしながら、図１の実施の形態においては、ダクト系１８の分岐ラインに配置されている一連の反応器装置２２が図示されている。図２には、反応器２１内の主要構成部材が概略示されている。これらの構成部材は、反応器２２においても見受けられる。これらの主要構成部材は、触媒被着 (catalyst-coated)ライナ２９と、列をなすＵＶランプ２４と、触媒被着メッシュまたはマトリックスの面２８である。被着ライナまたは被着メッシュだけが使用される場合もある。本実施の形態では、両方が使用されている。本発明においては、触媒被着ライナとメッシュは、触媒インサート(insert)とまとめて呼ばれている。ランプは、ＵＶ−Ａの低エネルギ光子およびＵＶ−Ｂの一層低いエネルギ部分を配給するのが好ましい。約３００乃至約４００ｎｍのＵＶ波長が好ましい。反応器２２の種々の内部部材が、図４、５および６に示されている。電気リード２５および２６により電源に接続された一連のＵＶランプ２４を、各反応器に利用することができる。リード２５および２６が図５および６に示されているが、同様のリードが全ての実施の形態に存在している。これらの実施の形態においては、ランプ２４からのＵＶ光線は、被着ライナ２９（図４）またはメッシュの一方の側と被着ライナ２９（図６）に射突するが、いずれか一方または双方に光触媒を被着することができる。あるいは、ＵＶ光線は、被着メッシュ２８の両側とそれぞれの側にある被着ライナ部２９および２９’に向けることができる。図５参照。約４０％を越える相対湿度を有する空気の存在下で光子源を用いて照射を行うときに光触媒酸化反応を触媒することができる実質上あらゆる材料が、本発明における光触媒として使用するのに適している。かかる材料は、過度の実験を必要とすることなく、当業者が容易に認識することができるものである。適宜の光触媒には、例えば、ＺｎＯ₂、ＴｉＯ₂などのような半導体材料があるが、実質上あらゆる半導体材料または銀のような貴金属その他の金属と組み合わせた半導体を使用することができる。好ましくは、光触媒は、光触媒のバンドギャップエネルギに対応する波長を有する光子源と組み合わせて使用される。好ましい光子源は、ＵＶ光である。好ましい光触媒はＴｉＯ₂であり、これは３００乃至４００ｎｍの波長のＵＶ光子のエネルギ範囲に入るバンドギャップエネルギを有する。メッシュ２８は、光触媒が従来の方法で付着する材料からつくることができる。ダクトのライナ２９は、従来の方法により内面３１に光触媒を被着して付着させることができる任意の材料からつくることができる。メッシュのかかる繊維および材料の幾つかの例を挙げると、綿およびウールのような天然繊維、レーヨン、ポリエステルおよびテフロンのような人造および合成繊維、耐火繊維材料およびカーボンその他の全ての機能繊維材料のような他の材料が含まれる。メッシュ２８は、緩い織布、不織布または編成構造あるいはこれらの組み合わせ構造に構成することにより、過剰な圧力降下のない比較的自由な空気流を許容することができる。空気は、反応器２２を通り、分岐導管３０、３２、３４および３６を出ると、部屋のレジスタに向けられる。明らかなように、大きなビルディングの場合には、複数のメインダクトから分岐した３０乃至３６といった数ダースの導管が備えられている場合がある。各部屋は、通常は、空気戻し開口を有している。空気は、各部屋から戻って、参照番号３７、３８、３９および４０で示されている一連のダクトを介して系を再循環される。これらのダクトはフィルタ１２を備え、集合ダクト４２に併合し、併合ダクトは空気を空調装置１４の取り入れ側に戻し、空気は空調装置１４において再冷却または再加熱されてダクト系１８に戻される。反応器２１内の触媒被着メッシュ２８および触媒被着ダクトライナ２９における循環空気の滞留時間は、重要である。ダクト系内の空気の速度は、検出器４４により測定される。図１においては、従来の流れ即ち速度検出器４４（Mamac Anubar流れ検出器）が、メインダクト系１８に配置されている。速度検出器は、各反応器２２内に配置されることもあり、独立装置に関して説明する反応器のタイプのものである。独立装置については、以下において説明する。空気の速度が大きくなると、空気がメッシュ２８の触媒面に滞留しあるいはライナ２９の被着面３１と接触している時間は短くなる。速度即ち容積置換が低下すると、滞留時間は長くなる。上記したように、ビルディング全体に対する空気の移動を常時保持するのが通常は望ましい。本実施の形態においては、空気の速度は、触媒面における滞留時間を制御することにより有害物質の破滅を最大にするように調整される。この保持時間は、空気の流量、ダクトのサイズ、触媒面の面積その他の物理的特性により変わる。いずれにしても、空気の速度即ち容積流量は、検出器４４からマイクプロセッサ６２に入力される。次に、マイクロプロセッサ６２は、ファンモータ６４の速度従ってファン６５の空気排出を制御する。ブロワの速度は、所要の滞留時間を確保するように常に調整される。例えば、約５．１ｃｍ（２インチ）の厚さの触媒メッシュ上の空気速度を約２１ｍ／分（約７０フィート／分）にすると、行われた実験においては良好な消毒と破滅速度が得られた。図１４には、方形の空気通路を有するハニカム構造体を有する触媒インサートが示されている。図１５は、円形または楕円形の内部通路を有する触媒インサート構造体が示されている。図１４および１５に示す形状に代えて、他の幾何学形状にすることができる。触媒インサート内の光触媒被着面の面積は、図１７に示すように、光触媒被着フィン２２６を追加することにより大きくすることができる。表面にプリーツを付けることもできる。触媒インサート構造体は、プラスチック、ファイバ、金属その他の材料からつくることができる。メッシュまたはライナの表面積は、汚染物質の予測される濃度によるものであり、過度の実験を行うことなく関連する施設に関して実験的に定めることができる。循環空気の相対湿度もまた、重要である。空気の相対湿度のレベルは、微生物の破滅にとって臨界的であり、光触媒にＵＶ光が照射されたときの微生物と光触媒との接触による光触媒酸化により微生物の少なくとも一部の破滅を高めるのに有効なレベル、即ち、約４０％よりも高い相対湿度にしなければならない。約４０％乃至約７０％の範囲内の相対湿度が好ましく、約５０％乃至約６０％の相対湿度がより好ましい。相対湿度は約５０％であるのが最も好ましい。図１について説明すると、ダクト１８の長手方向に沿って配置されているのは、 MamacによりModel HV-2222として販売されているタイプの検出器プローブにより制御される（Sun ChemicalからModel SUN 13として販売されている）加湿器／除湿器装置５０である。空気中の相対湿度が５０％未満であることを検出器５２が検出すると、水噴霧即ち霧吹き装置５４により十分な水分が細かいミストとして空気流中に噴霧され、相対湿度を約５０％に高める。相対湿度が７０％を越えているときには、本実施の形態においては冷却コイル５６により示されている除湿器系により水分を除去する。コイル５６は別体をなす装置とすることができるが、多くの場合は、装置１４のコイルを利用することができる。別体をなすバックアップコイル５８も設けることができる。空気の除湿は、図１に示すように冷却コイルを使用する水の凝縮により、あるいは乾燥除湿器のような他の従来の技術により行うことができる。相対湿度および流量は、空気流中の微生物の完全な破滅が行われるように選定されるのが好ましい。本発明者の実験においては、相対湿度を５０％にしたところと、約５．１ｃｍ（２インチ）の厚さの触媒メッシュ上の空気速度を約２１ｍ／分（約７０フィート／分）にした場合に微生物を完全に破滅させることができた。本発明においては、破滅した微生物は、完全に殺された微生物とされ、単に気絶し、ショックを受け、あるいは活動はしないが生きることができる微生物は含まれない。図１には、マスタ反応器２１と分岐反応器２２とが示されている。比較的小さい設備の場合には、反応器２１だけが使用される。比較的大きな設備の場合には、反応器２２だけが使用される。これらは図１においては組み合わされており、組み合わせ体も使用することができることを示している。反応器には、独自の相対湿度および流量制御体を設けることができるので、各反応器は独立した光触媒装置として機能することができる。あるいは、各反応器は、反応器が設置されるＨＶＡＣの相対湿度および流量制御に適用することができるようにすることにより、ＨＶＡＣ系を本発明に係る装置に転用することができる。このような場合には、反応器は、触媒インサートおよび表面に照射を行うＵＶ光源から実質上構成される。かかる装置は、空気中に含まれる微生物の少なくとも一部を破滅させるＨＶＡＣ系の相対湿度と流量で循環空気と十分に接触させる光触媒被着面を有するのが好ましい。図４、５および６には、個々の反応器２２内におけるランプと触媒の配置の種々の実施の形態が示されている。ＵＶランプ２４は、概略示されている。ランプは、ＵＶ光線がそれぞれの触媒面に向かうように従来の態様で支持されている。図４には、矩形のライナ触媒インサート２９がダクト部内に配設されている反応器２２が示されている。内面には、参照番号３１で示すＴｉＯ₂がコーティング即ち被着されている。図５には、触媒インサートが被着ライナ２９および２９’である反応器２２が示されており、被着ライナはダクト内に配置されている。更に、列をなすＵＶ光源２４がフィルタ／メッシュ２８の両側の内部に配設されている。ＵＶ光源２４は、ダクトと交差するように図示されている。適宜の場合には、反応器２２のフィルタ／メッシュ２８は、バイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタ手段とすることができる。かかるフィルタ手段は、過剰の圧力降下なしに十分な空気流を許容することができる系において使用されるのが好ましい。バイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタには、ＨＥＰＡフィルタ、静電フィルタおよび微孔質フィルタが含まれる。空気流の上流側のフィルタ手段の面に光触媒を被着することにより、光触媒酸化を行わせるのに有効な相対湿度条件の下で光触媒にＵＶ光を照射すると、フィルタの捕捉されたバイオエーロゾルの微生物の少なくとも一部が破滅する。これにより、フィルタ手段から捕捉物質がパージされるので、フィルタの有効寿命が高められる。図６は、列をなすＵＶランプがダクトと交差しかつフィルタ手段の触媒インサート２８に隣接して配置されている反応器２２が示されている。図９は、ＵＶランプ２４が触媒インサートのライナ２９の内部周辺にフィルタ２８と隣接して配置されている反応器の横断面図である。本発明はまた、内部のダクト壁に光触媒を塗布被着することによりダクト部内に光触媒被着面を提供する方法に関するものである。次に、光触媒を被着したダクト内面に照射を行うようにＵＶランプがダクト内に配置される。触媒インサートに照射を行うＵＶランプは、ダクトの壁に取着することができる。図１８には、ランプ１２４からの光を反射するアルミニウム被覆反射体１２２を有する壁取着ランプ集成体１２８が示されている。図１９には、壁取着集成体１２０と光触媒被着インサート１２６との関係が図示されている。反応器はまた、ＨＶＡＣ系の空気供給レジスタ内に取着することもできる。図２２および２３には、かかる装着に適した装置が詳細に示されている。空気が室内に直接出る代わりにＨＶＡＣダクトから出ると、レジスタ２１０を介して流れることにより本発明の光触媒消毒方法により先づ処理される。装置は、触媒インサート２１２、ＵＶ光源２２４および空気出口２２０から実質上なる。触媒インサート２１２の内面には、光触媒が被着されている。ＵＶランプ２２４は、電池または電源（図示せず）により作動される。レジスタのＵＶランプ２２４と触媒インサート２１２は、取り外し自在となっている。図４−６に示す反応器の触媒インサートはいずれも、レジスタ２１０とともに使用するのに適している。本発明の構成は、ダクト系とは独立して利用することができる。かかる独立装置８０が、図７に示されている。装置８０は、入口８４と出口８６とを有するハウジング８２を備えている。入口と出口の中間には、制御ファン９０と、加湿器９３と、ファン４８を駆動するファンモータ６４と、一連のＵＶランプ９８からＵＶ光が照射される触媒インサート９６とを有するチャンバ８８が設けられている。空気速度検出器９９が、空気流の排出量を測定する。第２の室１００が、マイクロプロセッサ１０２を包囲するようにハウジング８２に設けられている。装置８０用の電力が、制御プロセッサ１０２およびリード１０４と１０６を介して系に供給される。装置８０は、適正な湿度が装置８０の外部にある空調系により確保することができる場合には、装置８０自体の湿度制御系なしに作動させることができる。あるいは、単独装置は、本発明の方法および装置から逸脱することなく加湿器または除湿器とタンデムで動作させることができる。単独装置８０はまた、空気流の所要の滞留時間が触媒において得られるように、ハウジング８２の横断面積と整合する一定の空気流量を提供するファン４８を備えて構成される場合には、空気速度検出器９９なしに動作を行うことができる。単独装置８０は、室全体に亘って空気流の循環を行わせることができるように室内の所定の位置に該装置８０を容易に動かすことができるように、ホイール１０８により支持させることができる。更に、独立装置は、最初に処理を行うことなく大気中に排出することが望まれない、不快な煙霧が存在する室の排出装置として利用することができる。例えば、ペンキ店あるいは他の産業プラントにおいては、独立装置８０は屋根または外壁に組み込むことができ、あるいは室内空調機と同じ態様で窓の支持構造体に適用することもできる。いずれにしても、汚染空気は、大気に到達する前に浄化される。単独装置の制御と動作は、上記と同じである。電力が供給されると、ファン４８が空気を入口８４に引き入れる。独立装置の内部を、被着メッシュ９６または被着ライナに損傷を与える可能性のある埃がない状態に保持するように粒子前置フィルタ(prefilter)８５が、メッシュと組み合わせて使用されるように、配設される。粒子前置フィルタは、ＨＥＰＡタイプ、静電タイプあるいは商業的に入手することができる任意の装置とすることができる。粒子前置フィルタは、ＨＶＡＣ系のダクトに設置される装置とは異なり、独立装置とともに使用することができるが、これは、独立装置においては、前置フィルタに連係する圧力降下は許容することができるからである。あるいは、空気が粒子を有意に含まない場合には、前置フィルタはなくすことができる。ＵＶ光源９８は、ファンが回転を開始するのと同時に照射を行う。検出器４４は空気の速度を測定し、この情報はマイクロプロセッサ１０２に供給される。次に、マイクロプロセッサはファンの回転速度を調整し、ライナの場合でもメッシュの場合でも、空気がＴｉＯ₂被着面を横切りながらＵＶ光に曝される適正な滞留時間を確保する。これが行われている間は、入ってくる空気の湿度は装置１０１により監視され、そのデータがマイクロプロセッサに送られる。空気が４０％未満の湿度を有する場合には、湿潤化装置即ち加湿器９２を作動させて５０％の相対湿度を得る。空気が７０％を越える相対湿度を有する場合には、本実施の形態においては加熱コイル９３を利用する除湿器９３を作動させて相対湿度を５０％まで下げる。図８は、独立装置の直立する構造の実施の形態である。この実施の形態では、粒子／エーロゾルフィルタ１１８が、空気を予めスクリーン処理する。列をなすＵＶランプ９８が、触媒被着ライナ即ち表面１００に対向して配置されている。この場合にも、ファンの速度は、検出器４４からの入力を受けるマイクロプロセッサによりモータ６４を介して制御される。湿度は、図７と同様にして調整される。本発明の独立装置は、図１１および１２に示すように、図４−６の反応器を受けるように構成することができる。図１１のベース独立装置１８０は、入口１８４と出口１８６とを有するハウジング１８２を備えている。入口と出口の中間には、制御ファン１９０と、ファン１４８を駆動するファンモータ１６４とを備えたチャンバ１８８が配置されている。図示の独立装置は、空気速度検出器なしに作動され、光触媒における空気流の滞留時間が所要のものとするのに十分な独立装置の横断面積に適合した空気流量を一定にするファンを、空気速度検出器の代わりに有するように構成されている。図１２には、マイクロプロセッサ２０２により制御される流れバイパス／変向器２０４を備えた、加湿器１９２と除湿器１９４とを有する独立装置が示されている。マイクロプロセッサ２０２は、該マイクロプロセッサにより測定される入口空気の湿度により、入口空気を加湿器、除湿器に向けるかチャンバ１８８に直接向けるように、流れバイパス／変向器２０４を制御する。ＵＶランプ集成体２２８が、チャンバ１８８内の触媒インサート２１２に照射を行う。図６は、図１１，１２および１４のＵＶランプ集成体２２８を示すが、水平に配列されたＵＶランプ２２４が、図１４のハニカム構造体に挿入されるようにフレーム２２８に配置されている。図１５には反応器の触媒インサート２１２が図示されており、この反応器では、インサートの外部に配置されたＵＶランプによりインサートの照射が行われる。図１４には、ＵＶランプ集成体２２８が触媒インサート２１２内に配置されている反応器２２２が示されている。上記したように、図１１および１２の独立装置は、図４−６の反応器を受けるようになっている。図１３には、圧力降下を発生させるのでほとんどのＨＶＡＣ系と一緒に使用するのには適さない前置フィルタ２３８を備えることにより、独立装置とともに使用するように特に適合された反応器が示されている。この反応器はまた、触媒インサート２１２と、光触媒被着後置フィルタ２３０とを有している。あるいは、後置フィルタには、ＶＯＣ、臭気などを吸収する活性炭その他の適宜の物質のような物質を被着しあるいは含浸させることができる。方形の空気通路２３１と内蔵ランプ集成体２２８とを有するハニカム構造体を備えた触媒インサート２１２が、図１４に示されている。かかるインサートは、図１１および１２の独立装置とともに使用するのに適している。図１１および１２の独立装置に適した他の触媒インサートが図１７に示されている。触媒インサート２１２はフィンの付いた壁通路２２６を有しており、この通路は触媒の表面積を大きくし、従って、同じ空気流量および同じ全空間で滞留時間を大きくするように作用する。図１７に示すフィン２２６は矩形であるが、触媒の単位面積当たりの滞留時間を制御する任意の形状に形成することができる。図１１および１２の独立装置の別の触媒インサートが図２０および２１に示されており、図２０および２１には円形の触媒インサート２１２が示されている。図２０においては、触媒インサート２１２は、ＵＶランプ２２４により内部から照射を受けるプリーツ付きの面２５１を有している。所要の場合には、別のランプを周辺部その他の部位に装着して、このランプからのＵＶ光を触媒に入射させることができる。図２１には、触媒２３１が被着されたプラスチックのストリップ２５３の平坦面２５２を有する触媒インサート２１２が示されている。図１５には、円形または楕円形の空気通路２３２を有する管状構造を備えた触媒インサート２１２が示されている。インサートは、ＵＶ光源を備えておらず、ＵＶランプ集成体２２８が光触媒被着インサート２１２の外部のチャンバに配置されている図１１または１２の独立装置とともに使用するのに適している。以下の実施例は、本発明を更に説明するものであるが、本発明の範囲を限定するものと解すべきではない。部およびパーセントは、別に特定されていない限り全て重量に関するものであり、温度は全て摂氏である。実施例材料と方法空中浮遊微生物に対する触媒によるＵＶ照射の影響をみるため、光分解および光触媒実験を行った。手探り法により、寒天平板上で適宜のカウントを与えるセラチアマルセッセンスの正確な希釈体を見い出した。希釈されたセラチア培養基の２０ミリリットルを、圧力が約２．１乃至２．８ｋｇ／ｃｍ²（３０乃至４０ｐｓｉ）で純度が９９．９９９％の圧縮窒素により操作されるネブライザに移した。実験装置は、反応器の試験部と、再循環ダクトと、ブロワとからなるものであった。ダクトの最初の約１．２ｍ（４フィート）は横断面が矩形であった。この部分をネブライザに取着した。ネブライザの一方は希釈されたセラチア培養基を含み、もう一方には純粋な脱イオン水を入れた。ネブライザを通る適宜の空気流を定めることにより、エーロゾルがダクトの面に落ちないようにした。熱電対と圧力タップをこの部分に取着し、反応器の手前の空気流の温度と反応器を介しての圧力降下とをそれぞれ測定した。装置の第２の部分は、２４個のＵＶ光源と、二酸化チタンを被着したガラス繊維フィルタとを収納し、空気流と直交して配置された反応器領域からなるものであった。この部分は、長さが約８１ｃｍ（３２インチ）で、横断面積が約２５８０ｃｍ³（４００平方インチ）であった。使用したＵＶランプは、入力エネルギが１４Ｗの低圧水銀ランプ（Southern N ew EnglandのRPR-3500A）であった。各ランプは、主として３５０ｎｍを有する約１．５ＷのＵＶ輻射線を放射した。ＵＶ光は、ＵＶ光と直交するEppleyラジオメータ(Model TUVR)を種々の距離のところに配置することにより測定した。空気のサンプリングを、反応器から約３０ｃｍ（１フィート）のところで行った。ラックに固定した４つの培養プレートを使用して、３０秒間隔で生きた生物を捕獲した。熱電対をこの部分に取着して温度を測定した。ダクトの再循環部は、直径が約３０ｃｍ（１フィート）の円形ダクトからなるものであった。湿度プローブをこの部分に取着して、空気流の相対湿度を測定した。装置の最後の部分は、円形横断面のダクトと矩形横断面のダクトの双方に接続されたブロワであった。再循環試験装置の全長は、約８．９ｍ（２９．５フィート）であった。培養プレートは、プレートカウント(count)寒天を使用してつくった。これは、セラチアバクテリア成長の養分要件を満たす幾つかの添加養分とともに海草抽出物を含んでいるので選択した。培養プレートは、電子はかりで十分な寒天粉末を秤量して半リットルの溶液をつくることにより得た。寒天粉末（１１．７５グラム）を、脱イオン水を入れた５００ｍｌのフラスコに注ぎ入れた。溶液の混合と加熱を、磁気攪拌器とヒータを用いて１０乃至１５分間行った。寒天粉末が完全に溶解してから、フラスコにアルミニウムフォイルをかぶせて空気浮遊物の汚染を防ぐとともに、オートクレーブ蒸気殺菌機に入れて３０分間殺菌を行った。殺菌後、寒天を、温度が５０℃の水浴中に１０分間放置して冷却を行った。寒天を、使用前にイソプロピルアルコールで清浄にした層流フードにおいて、無菌技術を使用してペトリ皿に注ぎ入れた。寒天５００ｍｌをペトリ皿に注ぎ入れ、皿の底部を完全に覆った。無菌フードのゲルを形成するように皿を２４時間セットし、次いで、上側を下にして冷蔵庫に保管し、凝縮物が寒天と接触しないようにした。寒天プレートを４８時間以内に使用して低レベルの汚染を防いだ。二酸化チタンを被着したガラス繊維フィルタを、標準的な約４１ｘ６４ｘ５ｃｍ（１６ｘ２５ｘ２インチ）のガラス繊維空調フィルタにＴｉＯ₂を被着することによりつくった。ＴｉＯ₂(Degussa P25)は主としてアナターゼであり、ＢＥＴ表面積が５０ｍ²／ｇで、平均粒度は２１ｎｍであった。ＴｉＯ₂の濃厚スラリを、ＴｉＯ₂粉末５０グラムと脱イオン水とを混合することによりつくった。濃厚なＴｉＯ₂スラリを入れたフラスコを磁気攪拌器に載置することにより、ＴｉＯ₂溶液の混合を十分に行った。泡ブラシ(foam brush)を使用して、ＴｉＯ₂をフィルタの両側に塗布した。フィルタを６時間放置して乾燥させ、次に、ＴｉＯ₂をフィルタに更に被着させた。フィルタが完全に乾燥し、ＴｉＯ₂が十分に固着してから、フィルタを再循環ダクトに配置した。ＴｉＯ₂ 被着フィルタを所定位置に配置した反応器の動作を構造Ａとする。ガラス繊維フィルタ構造体（構造Ａ）の代わりに、被着面反応器構造体（構造Ｂ）を利用して幾つかの実験を行った。被着面反応器は、反応面積を大きくするために使用した。ＴｉＯ₂を被着した面積は、約１．１８ｍ²（約７２０平方インチ）であった。ダクトの被着は、上記したＴｉＯ₂スラリを調製し、泡ブラシを使用してダクトの表面にＴｉＯ₂スラリを被着することにより行った。ヒートガン(heat gun)を使用して表面の乾燥を行った。８時間後に、表面の被着を再び行い、ヒートガンで乾燥を行った。バクテリアを破滅させるための最適条件を定めるために、相対湿度とＵＶ強度のパラメータを調べた。湿度は、３０％ＲＨから８５％ＲＨに変化させ、ＵＶ強度は２０Ｗ／ｍ²から１００Ｗ／ｍ²に変化させた。湿度実験においては、脱イオン水をダクト内に噴霧して空気に加湿を行った。ダクト内の空気流は、約２２ｍ／分（７４フィート／分）で一定に保持するとともに、ＵＶは１００Ｗ／ｍ²で一定にした。湿度プローブ(Mamac Humidity Senso r)をダクトに取着して、ダクト内の空気流の相対湿度（ＲＨ）を監視した。シリカをベースとする乾燥剤をダクトの内部に入れ、所要の際に湿度を下げた。培養基に噴霧を行う前に、ブロワをオンにし、１０乃至２０分間放置して安定化させた。最初のサンプルを得る前に、ネブライザの液体バクテリア培養基の全てを放置して完全な噴霧と安定化を行った。最初のサンプルを得てから、ＵＶランプをオンにし、当初の温度と湿度のデータを記録した。４つのサンプルを所定の時間間隔で寒天プレートに集めた。バクテリアを集めるために、寒天プレートを汚染空気流に３０秒間曝露した。時間間隔内に集めたサンプルを比較的無菌の環境に保持し、実験期間中の汚染を避けた。実験の終了後に、サンプルの上側を下にして、温度が３０℃の培養器に入れて２４時間培養させた。２４時間の培養後に、バクテリアコロニ(colony)の認定を、バクテリアコロニのカウントを容易に行うことができる拡大レンズとグリッドラインを備えたコロニカウンタで行った。実験が終了してから、ダクトを清浄にして汚染を防止した。ネブライザによりホルムアルデヒド溶液を系に噴霧し、ダクトの汚染除去を行った。気密ダクトにおいて２時間ブロワの運転を行った。この処理後に、次の実験のセットを開始する前に、ダクトの上部を１２時間外気に開放させた。実施例１相対湿度の影響３０％、５０％および８５％の相対湿度で、光分解（ＵＶだけ、ＴｉＯ₂なし）実験と、光触媒実験の双方を行った。図２４−２６は、３０％、５０％および８５％の相対湿度における光分解および光触媒によるセラチアの破滅をそれぞれ示す。３０％ＲＨでは、光分解と光触媒との間には有意な差は見られず、微生物の完全な破滅は達成されなかった。必要なヒドロキシル基または過酸化物をバクテリアに移送するのに十分な量のＨ₂Ｏが不足していたことによるものと考えられる。３０％ＲＨでは、バクテリア破滅の多くがバクテリアを攻撃するＵＶ光子によるものと考えることができる（光分解）。５０％ＲＨでは、最初の３時間の破滅速度は、光分解と光触媒の双方で同じであったが、３時間後は、光触媒の破滅速度は著しく増加し、その結果、バクテリアの１００％不活性が約１３時間後に得られた。水蒸気の更なる増加により破滅速度が上昇するかどうかをみるために、ＲＨを８５％まで更に増加させた。しかしながら、ＲＨをこのように高くしても、バクテリアの破滅は促進されなかった。このような高い湿度では、生物の再活性を誘起することが考えられる。３０％、５０％および８５％ＲＨにおける光触媒の有効性の比較が図２７に示されている。バクテリア破滅の数値を下記の表に示す。記１．致死量＝ＵＶ強度・時間２．点線は破滅が起こらないことを意味する。上記表に示すように、湿度実験を構成Ｂで繰り返した。この構成では、一層大きな光触媒表面積が得られるので、所要の破滅レベルを得るのに必要なＵＶエネルギの致死量はより低いものとなった。ＲＨのレベルに拘わらず、光分解だけでは、バクテリアを破滅させることはできなかった。構成Ａと構成Ｂの双方において、バクテリアの１００％の破滅は、５０％のＲＨレベルでのみ達成された。１００％破滅が得られなかったのは、構成Ａでは３０％と８４％のＲＨで、構成Ｂでは３０％ＲＨであった。５０％ＲＨにおける構成Ａおよび構成Ｂと光分解（ＵＶだけ）との比較が図２８に示されている。実施例２ＵＶ強度の影響上記した強度レベルで光触媒実験を行った。ＲＨを５０％に保持し、空気流量を約２２ｍ／分（７４フィート／分）に保持した。結果を図２９に示す。これらの結果から、ＵＶ強度を高くすると、破滅速度が大きくなることがわかる。８時間の照射後に、１００Ｗ／ｍ²の場合の光触媒破滅は、平均になり始めた。強度が低くなると、破滅は６時間の曝露後に実際に増加していた。これは、バクテリアが照射後に弱体化し、照射レベルが低くなっても６時間後に光子とヒドロキシル基の攻撃を受けやすくなったものと考えられる。このように、二酸化チタンは、ＵＶ照射の下では、微生物の破滅速度を高め、完全な破滅は５０％ＲＨで起こる。低いＲＨ（３０％）では、二酸化チタンは、バクテリアの破滅を加速することはできなかった。より高いＲＨ（８５％）では、生物の１０％が依然として生存していた。好ましい実施の形態についての上記実施例および説明は、請求の範囲に記載の本発明を限定するものではなく、例示するものと解されるべきである。容易に理解されるように、上記した構成に関する数多くの変更と組み合わせを、請求の範囲に記載の本発明から逸脱することなく行うことができるものである。かかる変更は、以下の請求の範囲に含まれるものである。産業上の利用可能性本発明に係る装置は、微生物で汚染されたビルディングおよびビルディングの換気系の消毒に有用である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１０月２０日【補正内容】が被着された表面にフィン（２２６）が取着されて、前記ライナ（２９）の光触媒被着面の面積を大きくすることを特徴とする請求の範囲第４５項に記載の装置。４７．前記光子源（２４）は約３００乃至約４００ｎｍの波長を有するＵＶ光からなることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４８．前記ダクト（１８）を介して移動する前記空気と接触するように前記光触媒（２３０）の下流側に配設され、揮発性有機汚染物および臭気よりなる群から選ばれる物質を吸収することができるフィルタ手段を更に備えることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４９．微生物を含む空気流と接触するように配置された、バイオエーロゾルを捕捉することができる光触媒被着フィルタメッシュ（２８）を備えることを特徴とするフィルタ装置。５０．前記光触媒は半導体であることを特徴とする請求の範囲第４９項に記載のフィルタ装置。５１．前記半導体はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第５０項に記載のフィルタ装置。５２．前記メッシュ（２８）はＨＥＰＡフィルタ手段からなることを特徴とする請求の範囲第４９項に記載のフィルタ装置。５３．前記メッシュ（２８）は微孔質フィルタ手段からなることを特徴とする請求の範囲第４９項に記載のフィルタ装置。５４．微生物を含む空気を消毒する独立装置（８０）であって、前記空気が移動するチャンバ（８８）と、前記空気を前記チャンバ（８８）を介して移動させるように前記チャンバ（８８）に接続されたブロワ（９０）と、バイオエーロゾルを捕捉することができかつ前記チャンバ（８８）を移動する前記空気と接触するように前記チャンバ（８８）に配置されたフィルタ手段（２８）の上流側の表面に被着された、所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒と、前記光触媒の前記バンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源で前記光触媒に照射を行うように配置されたランプ（２４）と、の速度を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。６６．前記チャンバ（８８）内に配設された湿度プローブ（１０１）を更に備え、前記マイクロプロセッサ（１０２）は前記湿度プローブ（１０１）から受ける情報に基づいて前記湿度コントローラ（９２）を制御するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第６５項に記載の装置（８０）。６７．前記チャンバ（８８）内に配置された湿度プローブ（１０１）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。６８．前記湿度プローブ（１０１）から受ける情報に基づいて前記湿度コントローラ（９２）を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第６７項に記載の装置。６９．前記湿度コントローラ（９２）を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。７０．前記ブロワ（９０）の速度を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。７１．前記チャンバ（８８）を介して移動する前記空気と接触するように前記光触媒（２３０）の下流側に配設され、揮発性有機汚染物および臭気よりなる群から選ばれる物質を吸収することができるフィルタ手段を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。７２．光触媒が被着された、バイオエーロゾルを捕捉することができる表面を有することを特徴とする静電フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．微生物を含む空気流を消毒する方法であって、約４０％よりも高い相対湿度を有する微生物含有空気流を提供する工程と、バイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタ手段（２８）の上流側表面に被着した所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒の前記バンドギャップエネルギに対応する波長を有する光子源（２４）の存在下で、前記空気流を前記光触媒と接触させる工程とを備え、前記空気流中の前記微生物の少なくとも一部を光触媒酸化により破滅させることを特徴とする方法。２．前記微生物が完全に破滅するように前記空気流の流量を制御する工程を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。３．前記相対湿度は約４０乃至約７０％であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。４．前記相対湿度は約５０％であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。５．前記光触媒は半導体であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。６．前記半導体はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の方法。７．前記光子源（２４）は約３００乃至約４００ｎｍの波長を有するＵＶ光からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。８．前記フィルタ手段（２８）は前記空気流の流れと交差して配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。９．微生物を含む所定量の空気を消毒する装置であって、前記空気と接触するように配置され、バイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタ手段（２８）の上流側表面に被着された所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒と、前記光触媒の前記バンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源（２４）で前記光触媒被着手段に照射を行う手段と、前記空気を前記光触媒被着フィルタ手段と接触させる手段（６５）と、前記空気の相対湿度を約４０％よりも高く保持する手段（５０）とを備え、前記光子源（２４）で前記光触媒被着フィルタ手段（２８）に照射を行うときの前記光触媒との接触による光触媒酸化により前記空気中の前記微生物の少なくとも一部を破滅させることを特徴とする装置。１０．前記空気（６２）の流量を制御することにより前記空気の前記光触媒との接触滞留時間を前記空気中の前記微生物の完全な破滅に有効なものにする手段を更に備えることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。１１．前記光触媒は半導体であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。１２．前記半導体はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。１３．前記光触媒被着フィルタ手段（２８）を含むＨＥＰＡを備えることを特徴とすることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。１４．前記フィルタ手段（２８）を含む微孔質フィルタを備えることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。１５．前記光子源（２４）は約３００乃至約４００ｎｍの波長を有するＵＶ光からなることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。１６．微生物を含む空気を消毒する装置であって、前記空気が移動するダクト（１８）と、前記空気を前記ダクトを介して移動させるように前記ダクトに接続されたブロワ（６５）と、前記空気と接触するように配置されたバイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタ手段（２８）の上流側表面に被着されて前記ダクト（１８）に配置された、所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒と、前記光触媒の前記バンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源で前記光触媒に照射を行うように前記光触媒に十分に近接して配置されたランプ（２４）と、前記ダクト（１８）内の前記空気の相対湿度を約４０％よりも高く規制するように構成された湿度コントローラ（５０）とを備え、前記ランプ（２４）からの光子源で前記光触媒に照射を行うときの前記光触媒との接触による光触媒酸化により前記空気中の前記微生物の少なくとも一部を破滅させることを特徴とする装置。１７．前記湿度コントローラ（５０）は前記ダクト（１８）内の前記空気の相対湿度を前記微生物を完全に破滅させるのに有効な範囲内に規制するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。１８．前記湿度コントローラ（５０）は前記ダクト内の前記空気の相対湿度を約４０％乃至約７０％に保持するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。１９．前記光触媒は半導体であることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。２０．前記半導体はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の装置。２１．前記光触媒被着フィルタ手段（２８）を含むＨＥＰＡフィルタを備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。２２．前記フィルタ手段（２８）を含む微孔質フィルタを備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。２３．前記光触媒は前記ダクト（１８）の少なくとも１つの内壁に更に被着されていることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。２４．前記光触媒は前記ダクト（１８）に挿入されたライナ（２９）の少なくとも１つの内壁（３１）に更に被着されていることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。２５．前記ダクト（１８）のライナ（２９）の少なくとも１つの内壁（３１）には前記光触媒が被着された表面にフィン（２２６）が取着されて、前記ダクトのライナ（２９）の光触媒被着面の面積を大きくすることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の装置。２６．前記光子源（２４）は約３００乃至約４００ｎｍの波長を有するＵＶ光からなることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。２７．前記ダクト（１８）内に配設された湿度検出器（５２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。２８．前記湿度検出器（５２）から受ける情報に基づいて前記湿度コントローラ（５０）を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（６２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の装置。２９．前記ダクト（１８）内に配置された空気速度検出器（４４）を更に備え、前記マイクロプロセッサ（６２）は更に前記空気速度検出器（４４）から受ける情報に基づいて前記ブロワ（６５）の速度を制御するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第２８項に記載の装置。３０．前記ダクト（１８）内に配設された空気速度検出器（４４）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。３１．前記空気速度検出器（４４）から受ける情報に基づいて前記ブロワ（６５）の速度を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（６２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の装置。３２．前記ダクト（１８）内に配設された湿度プローブ（５２）を更に備え、前記マイクロプロセッサ（６２）は前記湿度プローブ（５０）から受ける情報に基づいて前記湿度コントローラ（５０）を制御するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第３１項に記載の装置。３３．前記湿度コントローラ（５０）を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（６２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。３４．前記ブロワ（６５）の速度を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（６２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。３５．前記ダクト（１８）は加熱、通気および空調系の一部であることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。３６．前記ブロワ（１８）は加熱、通気および空調系の一部であることを特徴とする請求の範囲第３５項に記載の装置。３７．前記湿度コントローラ（５０）は加熱、通気および空調系の一部であることを特徴とする請求の範囲第３５項に記載の装置。３８．前記ダクト（１８）を介して移動する前記空気と接触するように前記光触媒（２３０）の下流側に配設され、揮発性有機汚染物および臭気よりなる群から選ばれる物質を吸収することができるフィルタ手段を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の装置。３９．微生物を含む空気を消毒する装置であって、バイオエーロゾルを捕捉することができかつ移動する空気と接触するように加熱、通気および空調系の空気供給レジスタ（２１０）内に配置されたフィルタ手段（２８）の上流側表面に被着され、所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒と、前記光触媒の前記バンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源で前記光触媒に照射を行うように前記光触媒に十分に近接して配置されたランプ（２４）とを備え、前記加熱、通気および空調系は前記空気供給レジスタ（２１０）を介して空気を移動させるブロワ（６５）と、前記加熱、通気および空調系内の前記空気の相対湿度を約４０％よりも高く保持するように構成された湿度コントローラ（５０）とを備え、前記光子源（２４）で前記光触媒に照射を行うときの前記光触媒との接触による光触媒酸化により前記空気中の前記微生物の少なくとも一部を破滅させることを特徴とする装置。４０．前記湿度コントローラ（５０）は前記加熱、通気および空調系内の前記空気の相対湿度を約４０％乃至約７０％に保持するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４１．前記光触媒は半導体であることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４２．前記半導体はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第４１項に記載の装置。４３．前記フィルタ手段（２８）を含むＨＥＰＡフィルタを備えることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４４．前記フィルタ手段（２８）を含む微孔質フィルタを備えることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４５．前記光触媒は前記レジスタ（２１０）に挿入されたライナ（２９）の少なくとも１つの内面（３１）に更に被着されていることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４６．前記ライナ（２９）の前記少なくとも１つの内面（３１）には前記光触媒が被着された表面にフィン（２２６）が取着されて、前記ライナ（２９）の光触媒被着面の面積を大きくすることを特徴とする請求の範囲第４５項に記載の装置。４７．前記光子源（２４）は約３００乃至約４００ｎｍの波長を有するＵＶ光からなることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４８．前記ダクト（１８）を介して移動する前記空気と接触するように前記光触媒（２３０）の下流側に配設され、揮発性有機汚染物および臭気よりなる群から選ばれる物質を吸収することができるフィルタ手段を更に備えることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の装置。４９．微生物を含む空気流と接触するように配置された上流側表面を備え、該上流側表面には光触媒が被着されていることを特徴とするバイオエーロゾルを捕捉することができるフィルタ手段（２８）。５０．前記光触媒は半導体であることを特徴とする請求の範囲第４９項に記載のフィルタ手段（２８）。５１．前記半導体はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第５０項に記載のフィルタ手段（２８）。５２．請求の範囲第４９項に記載の前記フィルタ手段（２８）を備えることを特徴とするＨＥＰＡフィルタ。５３．請求の範囲第４９項に記載の前記フィルタ手段（２８）を備えることを特徴とする微孔質フィルタ。５４．微生物を含む空気を消毒する独立装置（８０）であって、前記空気が移動するチャンバ（８８）と、前記空気を前記チャンバ（８８）を介して移動させるように前記チャンバ（８８）に接続されたブロワ（９０）と、バイオエーロゾルを捕捉することができかつ前記チャンバ（８８）を移動する前記空気と接触するように前記チャンバ（８８）に配置されたフィルタ手段（２８）の上流側の表面に被着された、所定のバンドギャップエネルギを有する光触媒と、前記光触媒の前記バンドギャップエネルギに対応した波長を有する光子源で前記光触媒に照射を行うように配置されたランプ（２４）と、前記チャンバ（８８）内の前記空気の相対湿度を約４０％よりも高く保持するように構成された湿度コントローラ（９２）とを備え、前記光子源（２４）で前記光触媒に照射を行うときの前記光触媒との接触による光触媒酸化により前記空気中の前記微生物の少なくとも一部を破滅させることを特徴とする装置。５５．前記湿度コントローラ（９２）は前記チャンバ（８８）内の前記空気の相対湿度を約４０％よりも高く保持するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。５６．前記光触媒は半導体であることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。５７．前記半導体はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第５６項に記載の装置（８０）。５８．前記フィルタ手段（２８）を含むＨＥＰＡフィルタを備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。５９．前記フィルタ手段（２８）を含む微孔質フィルタを備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。６０．前記触媒は前記チャンバ（８８）の少なくとも１つの内面に更に被着されていることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。６１．前記光触媒は前記チャンバ（８８）に挿入されたライナ（２１２）の少なくとも１つの内面に更に被着されていることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。６２．前記ライナ（２１２）の前記少なくとも１つの内面の、前記光触媒が被着された表面にフィン（２２６）が取着されて、前記ライナ（２１２）の光触媒被着面の面積を大きくすることを特徴とする請求の範囲第６１項に記載の装置（８０）。６３．前記光子源（２４）は約３００乃至約４００ｎｍの波長を有するＵＶ光からなることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。６４．前記チャンバ（８８）内に配置された空気速度検出器（９９）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。６５．前記空気速度検出器（９９）から受ける情報に基づいて前記ブロワ（９０）の速度を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置（８０）。６６．前記チャンバ（８８）内に配設された湿度プローブ（１０１）を更に備え、前記マイクロプロセッサ（１０２）は前記湿度プローブ（１０１）から受ける情報に基づいて前記湿度コントローラ（９２）を制御するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第６５項に記載の装置（８０）。６７．前記チャンバ（８８）内に配置された湿度プローブ（１０１）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。６８．前記湿度プローブ（１０１）から受ける情報に基づいて前記湿度コントローラ（９２）を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第６７項に記載の装置。６９．前記湿度コントローラ（９２）を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。７０．前記ブロワ（９０）の速度を制御するように構成されたマイクロプロセッサ（１０２）を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。７１．前記チャンバ（８８）を介して移動する前記空気と接触するように前記光触媒（２３０）の下流側に配設され、揮発性有機汚染物および臭気よりなる群から選ばれる物質を吸収することができるフィルタ手段を更に備えることを特徴とする請求の範囲第５４項に記載の装置。