(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体清浄器であって、
光触媒作用を有する濾過媒体と、
該濾過媒体をＵＶ放射で照射するための照射装置と、
時間遅延手段または揮発性有機化合物の分析器と、
前記気体清浄器を通過する気体の速度を自動的に調節するかまたはＵＶ照射の強度を調節するための手段と
を備え、この調節が、前記時間遅延手段によって決定される時間に応じてまたは前記分析器によって分析される揮発性有機化合物の含有量に応じて実施され、ＵＶ照射の強度が前記時間遅延手段によって決定される時間に応じて調節される場合には、該時間遅延手段によって低いＵＶ照射とより高いＵＶ照射の間で制御される、気体清浄器。
【請求項２】
揮発性有機化合物の分析器を備え、該分析器によって流入する気体が分析される、請求項１に記載の気体清浄器。
【請求項３】
前記照射装置が、前記濾過媒体１ｃｍ2当たり少なくとも１ｍＷに等しい前記濾過媒体が受ける強度を発するＬＥＤを備えた、請求項１または２に記載の気体清浄器。
【請求項４】
前記照射装置が、光を前記濾過媒体へ運ぶための、少なくとも１つの光ガイドを備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の気体清浄器。
【請求項５】
前記少なくとも１つの光ガイドが光ファイバーである、請求項４に記載の気体清浄器。
【請求項６】
少なくとも１つの角度を有する濾過カートリッジを備え、該濾過カートリッジが前記光触媒作用を有する濾過媒体を備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載の気体清浄器。
【請求項７】
前記角度が関節を形成している、請求項６に記載の気体清浄器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の気体清浄器を複数備え、この複数の気体清浄器の前記濾過媒体を照射するための単一の源を備えた、空気を浄化するための装置。
【請求項９】
光ガイドを介して前記気体清浄器に照射が伝達される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光ガイドが光ファイバーである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の気体清浄器または請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置を用いて気体を浄化する方法。
【請求項１２】
光触媒作用を有する濾過媒体と、該濾過媒体をＵＶ放射で照射するための照射装置とを備えた清浄器を用いて気体を浄化する方法であって、前記気体中の化合物の濃度がＶ１値よりも大きい場合には、前記清浄器の作動容量を、前記気体中の化合物の濃度がＶ１以下であるＶ２値よりも小さい場合の作動容量よりも小さくする、方法。
【請求項１３】
前記化合物がホルムアルデヒドであり、Ｖ１とＶ２が０．３〜８０μｇ／ｍ3である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記清浄器が請求項１〜７のいずれか１項に記載の気体清浄器である、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
清浄器を用いて気体を浄化する方法であって、前記清浄器が、光触媒作用を有する濾過媒体と、該濾過媒体をＵＶ放射で照射するための照射装置と、前記清浄器の低いかまたはより高い容量を制御する時間遅延手段とを備えた、方法。
【請求項１６】
香水の製造のための工場または蒸留所の空気を浄化するための、請求項１〜７のいずれか１項に記載の気体清浄器または請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項１７】
果物、野菜または草花のような植物を収容する倉庫または冷蔵庫の空気を浄化するための、請求項１〜７のいずれか１項に記載の気体清浄器または請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造を有する濾過媒体であって、その繊維が、周囲空気を清浄化するための、より詳しくは周囲空気中に存在する揮発性有機化合物を除去するための光触媒作用を有するコーティングで被覆された濾過媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
「促進酸化（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）」法によって、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は酸化することができる。最も有効な促進酸化法（ＡＯＴ）はヒドロキシルラジカルＯＨ・を生成する方法であり、このラジカルは通常の酸化剤より強力な酸化力を有している。これは不均一光触媒反応である。この現象の基本原理は、半導体の固体によって光子が吸収され、ホールをリリースすることによって電子を価電子帯から伝導帯へプロモートして、前記固体に、酸化剤および還元剤の特性を付与することである。多種類の揮発性有機化合物ならびに多種類の殺虫剤、除草剤、界面活性剤および着色剤も、この方法で完全に酸化されて、毒性の低い生成物を生成する。
【０００３】
周囲空気を清浄化するＰＣＯ（光触媒酸化）反応器は、一般に、ダストと粒子をトラップするプレフィルター、ＵＶ源およびＰＣＯフィルターを備えている。ＵＶ源は、一般にプレフィルターとＰＣＯフィルターの間に配置される。浄化すべき空気は、一般に、タービンまたはファンを使ってＰＣＯフィルターを通じて脈動または吸引させる。
【０００４】
作動させるためには、ＰＣＯフィルターは下記の点、すなわち、
−受けるＵＶの強さ
−清浄器の処理量
−汚染物質の、媒体を通過する速度
−紫外線とヒドロキシルラジカルの作用に対する媒体およびＰＣＯコーティングの不感受性
−ＰＣＯ媒体による圧力低下
−副産物という名称で知られている潜在的に有毒な中間体化合物生成の抑制
について最適化されなければならない。
【０００５】
空気処理の用途において、各種の部品、ファン、外装、エンジン動力の設計は、ＰＣＯ媒体を含む、装置の各種濾過部品によって起こる圧力低下に直接関連している。このポイントは、空気処理装置のコストおよびエネルギー経常コストの観点から基本的なものである。本発明の発明者らは、濾過媒体によって生ずる圧力低下の問題が重要であることを発見したのである。
【０００６】
この種の用途にすでに提供されているフィルターは、過大な圧力低下を起こすことが多いので、より強力でエネルギーをより多量に消費するファンを使用する必要がある。この欠点を克服するため、ハニカム、多孔度が高い布、モスキートスクリーンまたはセラミック発泡体などの部材を挿入することによってフィルターの密度を小さくしたが、純粋の優先チャネルが生成し、その結果、空気流と接触する「有効」材料の量が少なくなり、フィルターの揮発性有機化合物を酸化する効率が低下した。
【０００７】
国際公開第０３／０１０１０６号は、比表面積が少なくとも１０ｍ2／ｇに等しく、特に少なくとも３０ｍ2／ｇに等しいシリカベールまたはフェルトの表面に、光触媒コーティングを堆積させることを教示している。この文献は、低い圧力低下を、目的の用途の満足すべき効率と組み合わせるという考えを示唆していない。
【０００８】
先行技術の文献として米国特許第４，７３２，８７９号を挙げることができる。この文献は、ガラス繊維またはセラミック繊維で構成された可撓性の繊維基材上に多孔質の触媒コーティングを堆積させることを教示している。この文献は、このような基材をフィルターバッグの用途に使用することを示唆している。
【０００９】
欧州特許第１１３２１３３号は、純焼結シリカ上のＴｉＯ2で製造した光触媒反応器を教示している。このような焼結法は、その構造物に高い剛性を付与するので、それを折り畳みたい場合は望ましくない。さらに、この文献の図３に、高い圧力低下が発生していることが明らかに認められる。これは、１ｍ／秒（すなわち約３６００ｍ3／ｈ）にて、圧力低下が最善の場合で２００Ｐａであるからである。このような製品は、薄い場合、非常に脆くかつ砕けやすい。この製品は脆いので、それがもたらす圧力低下を下げるためにその厚さを薄くすることはできない。
【００１０】
国際公開第００／２５９１９号および同第００／７６６６０号は、光触媒コーティングのための担体としてニードルドカットヤーン（ｎｅｅｄｌｅｄ  ｃｕｔ  ｙａｒｎ）のマットを使用することを教示している。このような繊維を選択すると有機結合剤を使用することが必要になるので、密度が高い（１５０〜６００ｇ／ｍ2）マットができる。このような繊維で、同時に低い密度と低い圧力低下を達成することは不可能である。
【００１１】
国際公開第９９／６４３６４号（または欧州特許第１０８４０８６号）は、光触媒コーティング用の定着剤を教示している。この定着剤は有機物である。
【００１２】
米国特許第６，２４１，８５６号は、揮発性有機化合物の分析器、および気体を循環させるが分析器に全く制御されていないポンプを教示している。したがって、このポンプは、分析器が提供する分析結果にしたがって、清浄器を通過する気体を調節する働きをしない。
【００１３】
当該技術分野の現状に関する他の文献として、米国特許第６，３５８，３７４号および国際公開第０３／０３７３８９号を挙げることができる。
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、紫外線およびＰＣＯ酸化反応に対して不感受性の安定な特に鉱物質の濾過媒体に関し、この媒体は、空気処理装置の要件と両立する圧力低下、およびその活性表面とその容積を通じてのＰＣＯ作用により、従来技術で通常遭遇しているような単に表面効果だけではなく大気の汚染物質に対する高い有効性を兼ね備えている。この濾過媒体は、好ましくは特に鉱物質（すなわち無機質）であり、このことは、その強熱減量が０．１ｗｔ％未満であり、さらに０．０１ｗｔ％未満で、実際にゼロになることさえあることを意味する。このような濾過媒体は、特に、その繊維を延伸ブロー成形することにより製造したフェルトを使用して得ることができ、その結果、結合剤の使用および機械による結合作業（刺し縫い、縫合）を省くことができる。
【００１５】
本発明の濾過媒体は、フェルトタイプの公知の布地に光触媒作用を有するコーティングを堆積させて得られる。
【００１６】
本発明は、第一に、光触媒作用を有し、厚さが少なくとも２ｍｍであり、均質でありかつ肉眼で見える穴のない濾過媒体であって、光触媒作用を有する触媒を含むコーティングで繊維が被覆された鉱物質繊維のフェルトを含み、該フェルトの単位面積当たりの質量が３０〜８０ｇ／ｍ2であり、前記コーティングが前記濾過媒体の５〜８０ｗｔ％であり、前記濾過媒体がひだのない状態において１ｍ／ｓで１５０Ｐａ未満の気体の圧力低下を示す、濾過媒体に関する。
【００１７】
本発明は、本発明の媒体の各種用途での仕様、「前面」の有効表面積をできるだけ増大するための成形法、および圧力低下の問題をできるだけ軽減するための成形法に関する。
【００１８】
さらに、本発明は、毒性であることがある中間反応化合物の生成を減らすため、清浄器の始動時および／または汚染のピーク時に紫外線の強さと基材における速度を変える方法および装置に関する。
【００１９】
最後に、本発明の他の主題は、家庭または産業界の屋内大気中の気体オゾン流出物またはアルコールや溶媒の主な使用者（複合材料、香水の製造など）である産業界のアルコールや溶媒の蒸気の処理における前記ＰＣＯ媒体およびＰＣＯ清浄装置の用途である。
【００２０】
本発明の媒体は、家庭で使用する施設（住宅）またはサービス部門（事務所が入っているビルディング）の施設の大気を清浄にするのに利用できる。一般に、単位面積当たりの質量が３００ｇ／ｍ2までの範囲のフェルトを使用できる。しかし、本発明に関連して使用されるフェルトは、単位面積当たりの質量が３０ｇ／ｍ2と８０ｇ／ｍ2の間の範囲内であるので、これを通過する気体の圧力低下が非常に低い。本発明のフェルトと媒体は、家庭環境を清浄化するのに一層適している。サービス部門または産業界に対して、例えば、２００〜３００ｇ／ｍ2のような単位面積当たりの質量がより大きい基材が必要な場合があることに注目すべきである。このようなサービス部門及び産業界では、本発明のいくつかの媒体を順次背後に並べて配置して使用することができる。これらの部門では、フェルトが８０ｇ／ｍ2より大きい例えば８０〜３００ｇ／ｍ2の単位面積当たりの質量を示す場合を除いて、本特許願に説明されているように触媒コーティングを塗布されたフェルトを含む単一の濾過媒体も使用できる。これら媒体はいくつかを順次背後に並べて配置できる。
【００２１】
基材として使用されるフェルトは、密度が３０ｋｇ／ｍ3未満であることができる。基材として使用されるフェルトは、一般的には密度が０．５〜６０ｋｇ／ｍ3の範囲内であり、より一般的には１〜３０ｋｇ／ｍ3の範囲内である。
【００２２】
基材として使用されるフェルトの繊維の表面に本発明によって形成される光触媒コーティングは、濾過媒体の５〜８０ｗｔ％であり、一般に１０〜５０ｗｔ％である。
【００２３】
光触媒作用を有する触媒は、一般に、以下の酸化物すなわちＴｉＯ2、ＺｎＯおよびＣｅＯ2の群から選択される少なくとも１種の酸化物を含んでいる。この触媒は、好ましくは、少なくとも部分的に結晶質の酸化チタン含んでいる。
【００２４】
上記フェルトは鉱物質繊維を含有する繊維構造を有している。これらの繊維は、ガラス（一般に、少なくとも３０ｗｔ％のシリカを含有し、このガラスはＥ、Ｃ、Ｒ、Ｓ、ＤまたはＡＲタイプのものでよい）、洗浄ガラス（ｗａｓｈｅｄ  ｇｌａｓｓ）（化学的に浸出され次いで場合によっては熱で安定化された、一般に、９０ｗｔ％を超えるシリカを含有し、標準として９６〜９９ｗｔ％のシリカを含有するガラス繊維）、セラミック（ＵｎｉＦｒａｘおよびＴｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓが周知の供給者であるムライトに基づいた繊維、３Ｍ由来のＮｅｘｔｅｌ繊維、または商品名Ｓａｆｆｉｌで市販されている純アルミナ繊維を挙げることができる）または純シリカ（石英としても知られ、少なくとも９９％の無定形ＳｉＯ2を含有している）などのシリカに基づいていることが多い。
【００２５】
本発明に適したいくつかのガラス組成を下記表１に示す。
【００２６】
【表１】
0005551592.tif 000002
【００２７】
金属繊維（一般に、３１６または３１６Ｌのステンレス鋼に基づいており、主な供給者はＢｅｋａｅｒｔとＵｇｉｔｅｃｈである）も使用できる。使用される材料は、使用時、紫外線に対してできるだけ透明で、紫外線が濾過媒体のコアまで十分に透過して濾過媒体をより活性にするように、好ましくはガラスであり、より好ましくはシリカである。
【００２８】
フェルトは、好ましくは焼結されず、有機物を含有していないが、これは特に、鉱物質材料に適用される下記の延伸ブロー成形プロセスを利用することによって可能である。
【００２９】
対象の材料（場合に応じてシリカまたはガラスなど）の、直径が一般に７ｍｍ未満のロッドを、バーナー（特にオキシプロパンバーナー）中で延伸して、直径が０．５ｍｍ未満のフィラメントにすることによって、特にシリカ（ガラスまたは純シリカ）を含有する鉱物質繊維製のフェルトを製造することができる。次いで、このフィラメントは、第２のバーナー中で火炎延伸ブロー成形によって再び延伸して、前進中のベルトのような前進中の表面または回転中の受取りドラムの表面に投げ出す。このようにして得られるフィラメントは、直径が一般に５０μｍ未満であり、９μｍに例えば７〜１５μｍの間に集中させることが最適である。フィラメントは大きければ大きいほど一般にフェルトの可撓性が失われる。この方法で、数十本のフィラメントを同時に延伸できる。その延伸される材料は、石英、シリカまたはガラスタイプでもよく、より一般的に熱で溶融可能な鉱物質材料のタイプのものであり、アルミナとムライトがある。火炎延伸ブロー成形とこれに続いて前進中の表面（前進中のベルトまたは回転中の受取りドラム）上に投げ出すことによるこの不織布（またはマット）の製造法によって、単位面積当たりの質量が非常に低い場合でも、肉眼で見える穴がない特に均質な構造が得られる。この方法は、実質的にカールした繊維を生成し、これは、それら繊維が自然に絡み合って互いに結集し密着した不織マットを形成し、結合剤を使用したりまたはニードリングもしくは縫合などの機械的結合を行なう必要がないことを意味する。このカーリングは、乱気流状態下で延伸を行う火炎を調節することによってより容易に達成できる。
【００３０】
鉱物質繊維をニードリングすると肉眼で見える穴が生成し、ニードルされたマットは単位面積当たりの質量が１５０ｇ／ｍ2未満の場合、均質ではないことは、当業者には、はっきりと分かっている。従来のウエブ製造法では、単位面積当たりの質量が２００ｇ／ｍ2未満では、十分に結合した均質なマットを製造できない。ブシュによって紡糸する技術で得られる繊維は、密着結合させて不織布にするため有機結合剤を使用することが必要になる。実際に、このような有機結合剤は、紫外線の作用で分解して、そのマットを損傷しＶＯＣを発生することがある。
【００３１】
純シリカの繊維（ＳｉＯ2が少なくとも９９％）は、紫外線に対して特に透明であり、そのため、光ファイバーの方式で媒体全体に紫外線を送り込みかつ吸光量は最小限にすることができるので特に好ましい。
【００３２】
この方法（火炎延伸ブロー成形とこれに続いて前進中の表面に投げ出す方法）で得られるフェルトは不織布であり、その単位面積当たりの質量は、受取り装置（例えば回転しているドラム）の回転速度で調節できる。前記受取り装置は３０〜８０ｇ／ｍ2の間の単位面積当たりの質量を達成するために調節される。これらのフェルトは、厚さが１〜２００ｍｍの範囲内で密度が６０ｋｇ／ｍ3未満である。この不織布の繊維は、長さが一般に３ｃｍ〜１００ｃｍの範囲内にある。この延伸ブロー成形プロセスによって、純シリカまたはガラス（ガラスの場合、ＳｉＯ2が少なくとも６０％）製のマットを製造できる。これらのマットは、可撓性（焼結されない場合）でしかも有機物がないので、優れておりかつ好ましい。
【００３３】
最終製品の媒体は、一般に厚さが使用されるフェルトより薄く、一般に１〜５０ｍｍの範囲内にあり、より一般的に２〜３０ｍｍの範囲内にある。
【００３４】
この延伸法の代わりに、１５０ｍｍ未満で一般に４５ｍｍより長い長さに切断された直径が７〜１４μｍの既存の繊維から始めることができる。こ切断された繊維を、空気ウエブ形成法またはカーディングウエブ形成法でウエブの形態にする。このようにして形成されたウエブは、次に、プレニードリングを行い、続いて約１００ストローク／ｍ2でニードリンッグを行なう。この方法によって、単位面積当たりの質量が６０ｇ／ｍ2および２０００ｇ／ｍ2のウエブを製造できる。本発明が関連するＰＣＯ用途では、８０ｇ／ｍ2未満の坪量が好ましい。これらの製品は、厚さが一般に３０ｍｍ未満であり、そして密度が一般に７０ｋｇ／ｍ3未満で６０ｋｇ／ｍ3未満のこともある。当業者は、ニードリングで実行される基材１／ｍ2当たりのストローク回数によって密度と厚さを調節して、フェルトの密度を大きくしたり小さくすることができる。
【００３５】
この媒体は、特に鉱物質の構造を保持するため、セラミック前駆物質で好ましくはゾル−ゲルタイプの特に例えばＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）またはＭＴＥＳ（メチルトリエトキシシラン）のタイプの焼成後セラミックに転化する結合剤を使って、製紙法（繊維をパルパー中に分散させ次いで湿潤紙を製造する方法）でも製造できる。この結合剤は、局部的に点状にまたは予め定められたパターンで堆積させてフェルトの可撓性を保護することができる。
【００３６】
上記方法で、肉眼で見える穴がないフェルトを製造できる。
【００３７】
光触媒作用を有する触媒用の支持体フェルトとして好ましい繊維は石英繊維（少なくとも９９％がシリカ）である。というのは、この繊維は、シリカのゾル−ゲルのセラミックへの転化（４００〜６００℃の間の温度）に十分に耐えることができ、非常に純度が高く、アルカリ類（ａｌｋａｌｉｎｅｓ）を含まず、特に触媒に対して不活性で、さらに紫外線を吸収することなく非常によく透過するからである。
【００３８】
完成されたフェルトに、続いてシリカの有機前駆物質（例えばＴＥＯＳ、ＭＴＥＳ、実際には、化学式Ｒ’xＳｉ（ＯＲ）4-x（式中、ＲとＲ’は有機ラジカルでありそしてｘは０〜３の範囲内の整数である）で表されるアルコキシシランタイプの幾種かの前駆物質の混合物）を含む溶液、および光触媒作用を有するＴｉＯ2または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの光触媒作用を有する化合物（しかし、酸化チタンは、ＰＣＯの用途で効率が高いので依然として好ましい触媒である）の分散液を含浸させる。本発明はまた、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）と、式Ｒ’xＳｉ（ＯＲ）4-x（式中、ＲとＲ’は有機ラジカルであり、ｘは０〜３の整数である）の少なくとも１種のアルコキシシランを含み、そのアルコキシシランの量がＴＯＥＳの１０〜４０ｗｔ％、好ましくは１５〜２５ｗｔ％である組成物を無機繊維のフェルトに含浸させる工程を含む媒体の製造方法に関する。
【００３９】
上記含浸溶液は、国際公開第９７／１０１８６号および同第０３／０８７００２号に記載されている説明に従って調製できる。例えば、含浸溶液は、溶液Ａ（シリカ前駆物質）と溶液Ｂ（界面活性剤）をプレミックスし、続いて酸化チタンの分散液を前記プレミックスに添加して調製できる。例えば、含浸液は、下記表２に示す成分に基づいて調製できる。
【００４０】
【表２】
0005551592.tif 000003
【００４１】
水の量を調節して、容積が１００ｌの最終溶液を得る。２つの溶液ＡとＢを上記のようにして調製し次に混合し、次いで触媒ＴｉＯ2の水中懸濁液を、このＡ＋Ｂ混合物に添加する。Ｃの３３．３３ｋｇは、触媒の１９．３％懸濁液の質量である（純触媒ではない）。
【００４２】
含浸溶液の第２実施例を下記表３に示す。
【００４３】
【表３】
0005551592.tif 000004
【００４４】
コーティングを堆積させるのに特に適切な組成物は、シリカの前駆物質としてＭＴＥＳとＴＥＯＳの混合物を含有している。これは、この混合物から得られるゾル−ゲルが、１００％のＴＥＯＳまたは１００％のＭＴＥＳの前駆物質と比較して、より可撓性でありかつダストの生成が少ないからである。好ましくは、１５〜３０％のＭＴＥＳと８５〜７０％のＴＥＯＳの混合物を使用する。
【００４５】
このフェルトに、フルバス内で含浸溶液を含浸させ、その含浸溶液をフェルトを通じて吸引し次に絞り（圧搾して含浸液を除くことを意味する）次いで乾燥する。
【００４６】
得られたフェルトを次に外界温度から５５０℃までの温度、特に約４５０℃で焼成する。この温度でシリカの前駆物質をシリカに転化できる。上記最高の温度まで、中程度の速度、好ましくは１分当たり６℃未満の速度で昇温することが好ましい。例として、この熱処理を以下の表４に示す。
【００４７】
【表４】
0005551592.tif 000005
【００４８】
上記冷却は、周囲空気中での自然冷却でよい。
【００４９】
触媒作用を有するコーティングを製造するためＳｉとＴｉの前駆物質を使用する場合、ＳｉとＴｉの前駆物質の比率を、触媒作用を有するコーティングにおけるＳｉ／Ｔｉのモル比が０．２５と１．３５の間の値に、より好ましくは０．５と１．３の間の値になるように変えることが好ましい。
【００５０】
本発明の光触媒作用を有する濾過媒体はこのようにして得られる。この媒体は、サクションテーブルによって吸引して、低い接着性を示す、コーティングのミクロン粒子とサブミクロン粒子を除去できる。この方法によって、ＰＣＯ媒体による有意なダストの生成およびＰＣＯ清浄器の最初の始動中の粒子の発生を避けることができる。
【００５１】
本発明の濾過媒体は、カートリッジと光触媒反応器の装置に取り付けることができる。
【００５２】
触媒（ＴｉＯ2など）の質量は、得られる最終製品（媒体）に対して、一般に４０ｗｔ％以下であり、場合によっては３０ｗｔ％未満であり、約１５ｗｔ％が最適である。触媒の質量は、最終製品の媒体に対して、好ましくは１ｗｔ％以上でありそしてより好ましくは５ｗｔ％以上である。
【００５３】
ＴｉＯ2触媒の場合、アナターゼ型をできるだけ多量に含有している方が好ましい。
【００５４】
いくつかのタイプの用途（殺菌の用途、オゾンおよびＨ2ＳもしくはＤＭＤＳ（式：ＣＨ3−Ｓ−Ｓ−ＣＨ3で表されるジメチルジスルフィドのタイプ）の硫黄化合物を破壊する用途）では、組成物に、ＭｎＯ、Ｍｎ2Ｏ3、ジシアノアントラセン（ＤＣＡ）などの化合物を少なくとも１種または元素：Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｚｎ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｎｉ、ＲｕおよびＡｇの群から選択される元素を少なくとも１種含有する化合物を、媒体の効率を増大するため、触媒の質量の０．５ｗｔ％未満の濃度で、ドープしてもよい。
【００５５】
上記のようにして製造されたフェルトは、以下の特性を示す。
−このフェルトは本質的に鉱物性である。
−このフェルトは、圧力低下が１ｍ／ｓで１５０Ｐａ未満、より一般的には１ｍ／ｓで５０Ｐａ未満、気体１ｍ／ｓで２０Ｐａ未満でさえある。
−このフェルトは、均質であり、したがってそれを通過する気体の潜在的経路がない。
−このフェルトは、肉眼で見える穴を示さない。
【００５６】
光触媒コーティングを製造する際に、例えば取り扱い中に特に繊維に機械的応力がかかったとき、たとえ弱い機械的応力であっても、繊維に対する接着性の問題を起こす場合がある。コーティングの剥離は、望ましくないダストの生成で示される。また、この剥離は「ダスト生成」として知られている。
【００５７】
このダストの生成を減らすため、コーティングの厚さを薄くすることができる。ポリマーを使ってコーティングを結合させることもできる。しかし、ポリマーは、紫外線と触媒のＰＣＯ作用との共同作用下での酸化に耐えることができなければならず、受ける強さは、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−ＢまたはＵＶ−Ｃの２〜４０ｍＷ／ｃｍ2の間の強さであることが非常に多い。
【００５８】
フッ素を含有しているポリマー、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはフルオロシラン（例えば、Ｄｅｇｕｓｓａによって、参照番号Ｆ８８２０、Ｆ８８１０およびＦ８２６３で市販されているフルオロシラン）およびそれほどでもないがポリシロキサンポリマー（例えばシリコーン）は、この種の用途において、紫外線とＰＣＯ反応に対して十分安定であることが発見されたのである。次にポリマーは、液体中の分散液の形態で、特に水性分散液を使って、媒体の繊維上に堆積させることができる。界面活性剤を含有しないかまたはできるだけ少量の界面活性剤を含有する水性分散液を使用することが好ましい。これは、例えばＰＴＦＥを分散させるためこれらの分散液に使用される幾種類かの界面活性剤が、その用途でその濾過媒体を使用し始めたとき、界面活性剤がＰＣＯの作用で分解した結果、強い臭気を発することがあるからである。適切なポリマー分散液は、例えば、参照番号Ｔｅｆｌｏｎ  ３０  Ｂ、Ｔｅｆｌｏｎ  ３０４  Ａ、Ｔｅｆｌｏｎ  ＢおよびＴｅｆｌｏｎ−３８２３でＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓが市販しているＰＴＦＥ分散液である。Ｒｈｏｄｉａ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅから入手できるシリコーンポリマー例えば８３％のＲｈｏｄｏｒｓｉｌ  Ｒｅｓｉｎ  ２０  ＢもしくはＲｈｏｄｏｒｓｉｌ  Ｒｅｓｉｎ  ６４０５、またはＷａｃｋｅｒから入手できるシロキサンポリマー例えばＳｉＬｒｅｓ  Ｈ６２Ｃも挙げることができる。ＰＴＦＥが好ましいポリマーである。
【００５９】
このポリマー分散液を、媒体に塗布し、次いでセラミック化させる熱処理を行なって光触媒作用を有するコーティングを形成させる。一般に、最終製品の媒体の質量に対して０．１〜５ｗｔ％のポリマーを、媒体上に堆積させる。片面または両面に懸濁液をスプレイするかまたは懸濁液中に液浸−浸漬し、続いて圧搾することによって、ポリマーを堆積させることができる。これらの含浸は、一般に周囲温度で、特に１０〜４０℃の間の温度で実施される。ポリマーの分散液が界面活性剤を含有している場合、ポリマー分散液を塗布した後または実際に使用する前に、好ましくは、熱処理を、一般に、４５℃と２５０℃の間の温度（フルオロポリマー（ポリシロキサンタイプのポリマーではない）の場合、特に１５０〜２５０℃の間の温度で例えば２３０℃で数分間、特にフッ素化ポリシランの場合は特に１００〜１８０℃の間の温度）で実施するか、または紫外線処理を実施して（この場合、高い紫外線強度で特に１５〜１００ｍＷ／ｃｍ2の間の強度で行なう）、ポリマーを分散液中に分散させるため、特にフルオロポリマーを水性分散液中に分散させるために使用した界面活性剤をできるだけ十分に除去する。
【００６０】
そのコーティングが、疎水性ポリマー、特にフルオロポリマーまたはポリシロキサンタイプのポリマーを含むＰＣＯ基材は、水面上に浮かぶことができることが、さらに、偶然、発見されたのである。このような媒体は、沈降タンクから、浄水場から、（工場）貯水池などから放出される大気を浄化する場合に非常に有利である。これは、この媒体が、処理すべき水の表面に浮かぶ数ｍｍ2から数ｃｍ2の範囲の平面の断片に切断できるからである。この媒体は、その浮かぶ性質から水面に容易に分散される（大きな追加のコスト、例えばフロートに取り付けたフローティングコンテナーなしで）。次に、この媒体は、汚染された水から発生する汚染物質を、吸着して太陽紫外線の作用で酸化する。この原理は、この種の装置からの、不快な臭気を発し化学化合物であるため危険なときがある発散物を非常に大きく減少させるのに極めて経済的である。したがって、本発明は、水面に浮遊させる適切なコーティングによって自己浮遊する（本発明によって）光触媒作用を有する濾過媒体を水面に配置することによって、前記水の上の空気中に揮発性有機化合物を発生する不純物を含有する水の上の空気を清浄にする方法に関する。このコーティングは、好ましくは、前記媒体の繊維に塗布される疎水性ポリマーを含有している。
【００６１】
本発明の媒体は、媒体の全表面にわたって活性でかつ均質（空気の明白な潜在的経路がない）の表面を有し、特にその坪量（すなわち単位面積当たりの質量）が非常に小さくかつその髄伴かさ密度が低いため、圧力低下が非常に低い。さらに、その媒体は、非常に厚いので、その厚さ全体にわたって光触媒酸化作用（ＰＣＯ作用）を有することができる。
【００６２】
媒体の光触媒作用の特性を決定する簡単な方法は、実験室反応器内で、メタノールなどの特定の汚染物質の分解比率を、トラバーシングモードで試験する方法である。この目的のため、Ｌ’Ｅｃｏｌｅ  Ｃｅｎｔｒａｌｅ  ｄｅ  ＬｙｏｎのＰｉｃｈａｔ教授のチームが開発した反応器が、大学および研究室で、一般に利用されている。この反応器は、一般に、例えば直径が４７ｍｍの媒体のディスクが中に配置されるステンレス鋼製の本体で構成されている。ＨＰＫの１２５  ｗランプからの紫外線が、前記反応器の頂部のシリカのスリットを通じて照射される。その照射強度は、ランプ／媒体の距離を調節することによって調節される。３６５ｎｍで媒体上で測定した媒体の１ｍｍ2当たりのＵＶ−Ａの強度５ｍＷを一般に利用する。３００ｐｐｍの汚染物質（特にメタノール）を含有する、濾過空気の連続流を、３５０ｍｌ／分の速度で反応器の上流に誘導する。次いで、ＰＣＯ処理をした後、反応器の下流で、汚染物質の濃度を、一般にクロマトグラフィで測定する。活性炭素タイプの装置で見られるような純吸着現象だけでないように、化学的バランスをチェックすることによって、汚染物質が鉱物質に転化（ＣＯ2およびＨ2Ｏへの転化）したことを確認することが重要である。メタノールに適用したこの試験法は、以後「メタノール試験法」と称する。
【００６３】
本発明の濾過媒体は、ひだのない状態で、起こる圧力低下が、１ｍ／ｓの気体で１５０Ｐａ未満で、そして一般に１ｍ／ｓの気体で５０Ｐａ未満で、そしてさらに１ｍ／ｓの気体で２０Ｐａ未満のこともあり、著しく低く、優れた浄化を行なう。
【００６４】
処理すべき大気中の汚染物質の濃度が高い場合（例えば汚染がピークのとき、または本発明の濾過媒体による汚染除去処理をはじめたとき、これは揮発性有機化合物のセンサによって容易に検出できる）、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドまたはアセトンなどの中間体の生成は、流量および／またはＵＶの強さが増大するにつれてより顕著になる。これら誘導体のいくつかは特に有毒であるから、これらの生成を克服するため、簡潔に言えば、
−ＵＶの強度を大きく低下させ、および／または
−清浄器の流量、すなわち処理すべき気体の濾過媒体を通過する速度を大きく低下させる
ことが推奨される（このような特定の状態が起こった場合）。
【００６５】
これら２つの操作を組み合わせることによって、光触媒清浄器は、装置の始動時または汚染物のピークの流れの最初の数分間において、有害な中間体の濃度が増大することなしに、空気を有効に浄化できる。その後、ＵＶの強度と装置の流量をそれらの公称の値に戻して最大のＰＣＯ作用を提供できる。
【００６６】
この低下させる操作は、屋内または大気に多量のＶＯＣが満たされているときの操作開始時に実施すべきである。これは、この場合、始動時の高濃度のＶＯＣが、濾過媒体と接触して分解することによって、他のＶＯＣを生成し、この他のＶＯＣはそれ自体、比較的高い濃度になり、高濃度のＶＯＣと高い気体の速度が組み合わさったために、濾過媒体は、恐らく、清浄器内のすべてのＶＯＣを「鉱物質に転化」することはできないからである。換言すれば、清浄器中に多量のＶＯＣが存在しているので、高比率のこれらＶＯＣが清浄器を通過する危険がある。ＶＯＣの最初の濃度が低ければ低いほど、濾過媒体の表面積は、すべての中間体ＶＯＣを鉱物質に転化するのに十分になるので、上記リスクは減少する。したがって、清浄器内で起こるＶＯＣの化学分解反応は実際に同じであるが、清浄化すべき大気中のＶＯＣの濃度が高い場合、清浄器が飽和するため、鉱物質に転化する工程（一連の化学反応）が、完全には進行できないというリスクがある。
【００６７】
清浄器中の一連の化学分解反応の一例として、メタノールの分解工程：メタノール→ホルムアルデヒド→ギ酸→ＣＯ2がある。一連の化学反応の一例として、エタノールの分解工程：エタノール→アセトアルデヒド→酢酸→ホルムアルデヒド→ギ酸＋ＣＯ2→２ＣＯ2がある。光触媒清浄器の特性値（媒体のタイプ、空気の速度、ＵＶ照射のレベル）および清浄器の入口におけるＶＯＣ（汚染物質）の濃度によって、中間反応生成物は、出発汚染物質の最初の分子が光触媒媒体上を通過している間、鉱物質に完全に転化できることもありまたは完全には分解できないこともある。
【００６８】
本発明の光触媒反応装置の効率をさらに高めるため、活性媒体の表面積を増大し、圧力低下を小さくすることができる。いくつかの濾過媒体を順次背後に並べて配置して活性表面積を増大できても、その結果、圧力低下は対応して増大する。上記目的を達成するため、活性光触媒媒体の表面積の増大と前面表面積の増大を組み合わせることができ、空気流と接触する前面表面積が増大すると圧力低下が小さくなる。この目的のため、本発明の媒体は、処理すべき気体に対して、より長い表面を提供するため、濾過カートリッジ中に配置してもよい。したがって、単純な直線の厚さで、気体の方向に対して逆方向に配置する代わりに、Ｖ字形、Ｗ字形などの少なくとも１つの角度を有する形態を媒体に付与する（真の「アコーデオン」が形成されるまで）かまたは媒体にプリーツ構造を付与することができる。また本発明の媒体を上記設計にのっとった関着カートリッジ中に配置して、そのカートリッジを、失われるスペースを最小限にして、反応器中に配置できる。このことは、家庭用空気調和装置に特に有利である。というのは、その吸い込み管が、ダスト濾過部品の背後で、角度をつけて非常に速く曲げられることが非常に多いからである。ＰＣＯ清浄装置が、ダスト濾過領域に配置される限り、ＰＣＯ反応器の嵩高性は制限しなければならない。このような関着カートリッジ装置は、取り付ける際、角度をつけた装置の嵩高性を回避して、一旦作動位置に入れば、その角度をつけた形態から利益を受けて、その装置の圧力低下を下げることができる。したがって、このカートリッジは、それをＰＣＯ反応器中に導入できるスリット中に真っ直ぐに（角度を付けずに）挿入することができ、そしてその角度をつけた形態は、前記挿入時に、反応器中に自動的に入る。図３ａと３ｂは、その中のＰＣＯ媒体がＶ字形またはＷ形であるＰＣＯフィルターを示す。したがって、本発明は、少なくとも１つの角度を含みかつＰＣＯ媒体を含み、前記角度が、適切な場合、関節を形成しているフィルターカートリッジに関する。
【００６９】
本発明のＰＣＯ清浄器は、特に、家庭向け空気清浄用途を目的としている。主な用途の１つは、家庭環境のオゾンを減らす用途である。本発明によって、９０％というオゾン低下効率を達成できる。
【００７０】
本発明のＰＣＯ清浄器は、サービス部門、商業もしくは産業の部門における空気の浄化にも使用できる。この種の用途では、家庭環境に適切な媒体と比較して単位面積当たりの質量が大きくなるので、本発明の媒体を順次背後に並べて使用することが推奨される。例えばグリースを除く装置（オゾンで始める）を設置された料理サービス提供産業の環境で使用する場合、５０ｇ／ｍ2の媒体は、一般に、３００ｐｐｂという十分に高い濃度のオゾンの濃度を１ｍ／ｓにて一回の通過で下げることはできない。したがって、本発明の媒体を、順次背後に並べて（適切な場合、接触させる）、一般に２〜１０個、特に３〜６個使用する必要があり、このようにして、フィルターが受けるＵＶ強度が５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ−Ｃの照射で、例えば、入口気体中に存在する３００ｐｐｂのオゾンの１５０ｐｐｂを、一回の通過で酸化することができる。この種の方法は、特に、調理場の抜き取りフードに堆積したグリースを除くためオゾンを発生させる調理産業の調理場用具に考えられる。その結果、本発明のＰＣＯ装置によってオゾンの強い臭気と高い濃度を除くことができる。
【００７１】
本発明のＰＣＯ装置は、いたみやすい植物産物（例えば果物、野菜、草花）を貯蔵するのに使用する倉庫または冷蔵庫などの産業用途にも利用できる。この場合、果物の熟成または草花のしおれを遅らせるため、倉庫中のエチレンの濃度を下げることが重要である。したがって、本発明は、植物、特に果物または野菜または草花が入っている倉庫または冷蔵庫の空気を浄化するための本発明の媒体または清浄器または装置の使用に関する。
【００７２】
本発明のＰＣＯ装置はまた、例えば樹脂もしくは複合体の産業または香料製造業に使用されるアルコール類（メタノール、エタノール、プロパノール）および溶媒を分解させるのに非常に有効である。この種の用途では、爆発の危険を避けるため、ＥＸＡＴ調節条件下で操作する必要がある（用語ＥＸＡＴは爆発性大気（Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ）が起源である）。問題点の１つは、ＰＣＯ濾過媒体の性質であり、ＰＣＯ濾過媒体は発火の危険を避けるため、実際には本質的に鉱物質である。特に、好ましくは、ＥＸＡＴの用途には、ダストの生成を抑制するため、含浸後に、ポリマーは媒体に塗布されない。本発明の媒体は、酸化チタンをドープされた鉱物質コーティングを含む鉱物質基材（フェルト）で構成されており、ＥＸＡＴ環境内でＰＣＯを利用する際の仕様に十分対応している。
【００７３】
本発明のＰＣＯ装置は、酸化チタンコーティングの触媒活性化を行なうために必要な光源を備えている。この光源は、ＵＶ−Ａ、ＵＶ−ＢまたはＵＶ−Ｃの水銀灯であればよい。
【００７４】
さらに、本発明はまた、本発明のＰＣＯ媒体または他のＰＣＯ媒体に適した、ＰＣＯ媒体の特定の照射装置に関する。これらの装置は、特に、エネルギー節減、維持費の低減またはＥＸＡＴに対する適合の観点から特に有利である。
【００７５】
繊維媒体を照射する装置は、少なくとも１ｍＷ／ｃｍ2の照射強度を有するＵＶ−Ａ、ＵＶ−ＢまたはＵＶ−ＣのＬＥＤで製造できる。このような装置は最小のエネルギー消費量と際立った効率を兼ね備えることができる。さらに、この種の照射装置は、非常に特異的に設計して、媒体の照射を最適化できる。したがって、本発明はまた、光触媒活性を有する濾過媒体（本発明のものまたは本発明によるものでないもの）、および少なくとも媒体１ｃｍ2当たり１ｍＷに等しい媒体が受ける強度を発するＬＥＤ好ましくはＵＶを含む、ＵＶで媒体を照射する装置を備えた気体清浄器に関する。
【００７６】
繊維媒体を照射する装置は、光ガイド例えば光ファイバーで製造することができ、すなわち、この装置は、光源を照射領域から移動させることができるので、ＰＣＯ反応器中にＥＸＡＴ領域を比較的容易に創製する。したがって、本発明はまた、光触媒活性を有する濾過媒体（本発明のものまたは本発明によるものでないもの）、および光を前記媒体に運ぶため少なくとも１つの光ガイド（例えば光ファイバー）を備えた、前記媒体に紫外線を照射する装置を有する気体清浄器に関する。産業用途では、ＥＸＡＴ領域（アウトレット、アップテイク）を見つけることは珍しいことではない。現在、従来のＵＶ電球はＥＸＡＴとして承認されていない。というのは、その電球の強度が不足しているからである。光ガイドで光を照射する装置は、ＵＶランプをＥＸＡＴ領域から取り出して、その装置をＥＸＡＴの要件と一致させることができる。下記装置を考えることができる。
・ＵＶ源から出発して、いくつかのストランドの光ガイド（例えば、光ファイバータイプの）を反応器中に導入できる。これらのストランドは、光エネルギーを反応器中に導入する案内装置として作動する。ＵＶエネルギーを反応器中にできるだけ均一に分布させるため、基材１ｃｍ2毎に１つのストランドが考えられる。このような装置の原理は図１４に示してある。
・ＵＶ源から出発して、単一ストランドの光ガイド（例えば、光ファイバー）を反応器中に導入できる。次いで、これらのストランドは、適切な曲率を付与されたレフレクターまたはミラーを照射し、次いでそのＵＶ光は、反応器内で、できるだけ均一に、このミラーまたはこのレフレクターで反射される。この装置の原理は図１４に示してある。他の分散装置を使用してこの目的を達成することもできる。
【００７７】
繊維媒体を照射する装置は、いくつかのＰＣＯ反応器に対して集中することもできる。その結果、光ガイド（例えば光ファイバータイプの）で照射する装置を介して、異なるＰＣＯ媒体に対して、リレーされる紫外線を発する単一の領域をもつことができる。この装置は、複数の光源を備える必要を避け、および複数光源装置によるバラストの消費と避けられない損失を減らすことによって、少なからずエネルギーを節約する。この装置の原理は図１６に示してある。したがって、本発明はまた、触媒活性を有する濾過媒体（本発明のものまたは本発明によるものでないもの）および清浄器の媒体を照射する単一の光源を各々有する空気清浄器をいくつか備えた空気を清浄にする装置に関する。
【００７８】
したがって、本発明はまた、触媒活性を有する濾過媒体（本発明のものまたは本発明によるものでないもの）、ならびに光ガイド（例えば光ファイバータイプの）および／または冷光を有する前記濾過媒体に紫外線を照射する装置を備えた気体清浄器に関する。
【００７９】
繊維媒体を照射する装置は、フラットランプで製造できる。この装置は、ＰＣＯ媒体の全表面を極めて均一に照射できるので、酸化反応の収率を増大して装置の効率を高めることができる。したがって、本発明はまた、触媒活性を有する濾過媒体（本発明のものまたは本発明によるものでないもの）ならびにフラットランプを有し前記濾過媒体に紫外線を照射する装置を備えた気体清浄器に関する。
【００８０】
ＰＣＯ装置を、ＶＯＣで汚染された大気中で作動させるとき、これらＶＯＣの濃度が、作動開始時にかなり高いときがある。このような高濃度のＶＯＣは、本発明のＰＣＯ装置の作動に続いて、有毒でもある中間体化合物（ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン）の望ましくない生成で示されることがある。このことは、ＶＯＣの濃度が高いと考えられる場合、本発明のＰＣＯ装置を、ＵＶ強度を低下させるかもしくは気体の流量を下げるかまたは両者を低下させることによって、減衰モードで、作動を開始させることが推奨される理由である。所定の時間が経過した後にＶＯＣの濃度が低下したとき、作動パワーを増大できる。低下させるＵＶの照射（作動を開始したとき）は、例えば、８ｍＷ／ｃｍ2未満であり、さらに７．５ｍＷ／ｃｍ2未満のこともある。低下させる気体の流量は、例えば、公称の気体流量の６０％未満であり、さらに５０％未満のこともある。住宅の部屋の中の標準状態で測定した幾種類かのＶＯＣの濃度を以下の表５に示す。これらの値は、数百回測定した結果得た値である。表５の右側の欄の「臨界濃度」は、本発明のＰＣＯ清浄器の作動容量を、それを通過する気体の流量を下げるかおよび／またはＰＣＯ媒体を照射するＵＶの強度を下げることによって低下させることが推奨される濃度を指標として示す。したがって、本発明は、光触媒作用を有する濾過媒体（本発明のものまたは本発明のものでないもの）と、該濾過媒体をＵＶ放射で照射するための照射装置とを備えた清浄器を用いて気体を浄化する方法であって、前記気体中の化合物の濃度がＶ１値よりも大きい場合には、前記清浄器の作動容量を、前記気体中の化合物の濃度がＶ１以下であるＶ２よりも小さい場合の作動容量よりも小さくするようにする方法に関する。ホルムアルデヒド（ごく一般的な不純物）の場合、ホルムアルデヒドの濃度が３０μｇ／ｍ3を超えているとき、清浄器の作動容量を低下させることが推奨される。ホルムアルデヒドの濃度が３０μｇ／ｍ3未満であるとき、清浄器の作動容量を増大させることができる。より一般的に、清浄器は、ホルムアルデヒドの濃度が０．３μｇ／ｍ3と８０μｇ／ｍ3の間のＶ１値より大きい場合、作動容量を低下させて作動させることができ、ホルムアルデヒドの濃度が０．３μｇ／ｍ3と８０μｇ／ｍ3の間のＶ２値未満であり、Ｖ２がＶ１以下である場合、作動容量を高くすることができる。
【００８１】
【表５】
0005551592.tif 000006
【００８２】
清浄化すべき気体（一般に空気）の値が、清浄器の出力を下げることが推奨される値を超えているかどうかを検出できるように、本発明の清浄器は揮発性有機化合物の分析器を備えていると有利である。本発明の清浄器は、上記分析器によって送られる揮発性有機化合物の含有量に従って完全に自動的に作動することができ、前記含有量が特定の値より低いときは高い容量で作動し、前記含有量が特定の値より高いときは低い容量で作動する。
【００８３】
したがって、本発明はまた、光触媒作用を有する濾過媒体（本発明のものまたは本発明のものでないもの）を備え、それを通過する気体の流量を変化させるかまたは（「および／または」を意味する）ＵＶ照射の強さを変化させる手段を備えた気体（一般に空気）清浄器に関する。本発明の清浄器は、揮発性有機化合物の分析器、および清浄器を通過する気体の速度を自動的に調節するかまたは前記分析器によって分析される揮発性有機化合物の含有量に従ってＵＶ照射の強さを調節する手段を備えていてもよい。本発明の清浄器は、流入する気体または流出する気体を分析できるが一般に流入する気体を分析する。この原理に従って作動する適切な装置に与えられるモードとして示すことができる例は、ＶＯＣの含有量がＣ１を超えたとき、装置が低下したモードで作動する作動モードである。ＶＯＣの含有量がＣ１を超えると、前記分析器は、レギュレータに入る信号１を提供し、そのレギュレータは前記信号１を数式に従ってアウトレット命令１に変換するようにプログラムされており、次いでその命令は、清浄器のファンの駆動エンジンの速度を制御する可変速度駆動装置を（低く）作動させ、そのファンは、清浄器を通過する気体の流量Ｄ１を（中ぐらいに）駆動する。
【００８４】
この容量を低下させて特定の時間作動させた後、気体中の前記ＶＯＣの濃度がＣ２より低く低下したとき（Ｃ２はＣ１より低い）、分析器は信号２を前記レギュレータに送り、そのレギュレータはその信号２を数式に従ってアウトレット命令２に変換するようにプログラムされており、次に前記命令は、清浄器のファンの駆動電動機の速度を（高く）制御する可変速度駆動装置を作動させ、そのファンは、清浄器を通過する気体の流量Ｄ２を（高く）駆動する。
【００８５】
気体の速度および／または光の強度も、時間の関数として非常に簡単に調節することができる。例えば、清浄器が汚染物質を含む室内で作動を開始するとき、低い気体の速度および／または低いＵＶ照射で例えば２時間作動させることが推奨され、その時間はその部屋を十分清浄にして、公称の容量に変える時間である。このような装置は、例えば清浄器が始動するとき副産物が生成するのを防止する。したがって、この清浄器は、時間遅延手段（すなわち、規定の時間の後、装置をトリガーする時間を測定または決定する手段）を備えていてもよく、この手段は、清浄器の適度なまたはより高い容量を制御できる。したがって、清浄器は、時間遅延手段、ならびにこの時間遅延手段によって決定される時間に応じて、清浄器を通過する気体の速度を自動的に調節するかおよび／またはＵＶ照射の強度を調節するための手段を備えていてもよい。本発明の清浄器から独立しているかまたは独立していない装置によって、例えば無線で交信される情報などの汚染のピークを検出する間、この時間ベースの装置を利用して、前記装置を予め定められた時間、容量を低下させたモード（低い気体速度および／または低いＵＶ照射）にすることができ、続いて、前記予め定められた時間が経過した後、より大きい清浄化容量を自動的に実行できる。このような装置において、一例として、清浄器を始動させた後、時間遅延リレーを含む制御シーケンスは、期間１の間、可変速度駆動装置に、低下された作動をするように命令１を伝え、この駆動装置は、速度命令１をファンのタービンの駆動電動機に伝えて、清浄器を通過する気体の流量Ｄ１（低下された）を実行する。この低下された容量で予め定められた期間経過した後、時間遅延リレーを含む制御シーケンスは、可変速度駆動装置に、より大きい容量で作動をするように命令２を伝え、この駆動装置は、速度命令２をファンのタービンの駆動電動機に伝えて、清浄器を通過する気体の流量Ｄ２（より大きい）を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】ＰＣＯ媒体の２つの層２を有する本発明のＰＣＯ清浄器の構造を極めて線図式に示す図である。気体の流れは太い矢印で表され、左側の矢印は流入気体を表しそして右側の矢印は流出気体を表す。ＵＶ灯３が、前記ＰＣＯ媒体の２つの層２の間に配置されている。フアン５は空気を循環させている。これらの部品はすべて、ステンレス鋼製チャンバー１内に配置されている。ＵＶ灯と媒体の間の距離４は２０ｍｍでよい。さらに、このような清浄器には、空気が到着し始める場所すなわち第１ＰＣＯ媒体の左側に粒子清浄器を配置してもよい。
【図２】ＰＣＯ媒体の層２を１つだけ有する本発明のＰＣＯ清浄器の構造を示す図である。空気流は、太い矢印で表されている。ＵＶ灯３が媒体２を照射している。ファン５が空気を循環させている。これらの部品はすべて、ステンレス鋼製チャンバー１内に配置されている。ＵＶ灯と媒体の間の距離４は２０ｍｍでよい。さらに、このような清浄器は、空気が到着する場所すなわち第１ＰＣＯ媒体の左側に粒子清浄器を配置してもよい。
【図３】中に入っているＰＣＯ媒体がＶ字形またはＷ字形であるＰＣＯフィルターモジュールを示す図である。このモジュールは一般に、粒子清浄器７、ＵＶ灯８および光触媒媒体を有する関着されているかもしくは関着されていないカートリッジ９を備えた一般に金属製（ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼またはアルミニウム）ハウジング６を備えている。そのカートリッジは、開口１０を通じてハウジング内に入る。ハウジングの前記開口に利用できる場所によって、カートリッジは、関着させるべきか関着させるべきではないかが決定される。例えば、関着されたカートリッジは、開口１０を通じてモジュール中にまっすぐ進み（図３ｃ）、次いで関節部１１によってＶ字形に折り畳まれる（図３ａ参照）。このカートリッジは、図３ｂに示すように、３つの関節１２を備えて、Ｗ字形をとることができる。
【図４】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例２４の結果を表す。
【図５】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例２５の結果を表す。
【図６】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例２６の結果を表す。
【図７】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例２７の結果を表す。
【図８】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例２８の結果を表す。
【図９】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例２９の結果を表す。
【図１０】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例３０の結果を表す。
【図１１】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例３１の結果を表す。
【図１２】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例３３の結果を表す。
【図１３】各種の分子で汚染された空気を本発明の媒体によって清浄化した結果を示す図であり、実施例３４の結果を表す。
【図１４】いくつかの光ガイド（例えば光ファイバー）によってＰＣＯ反応器１５へ運ばれる濾過媒体への照射の原理を示す図である。図１４ａ）において、ＰＣＯ媒体を照射するため、ＵＶ光の光源１３から出発して、光ガイド１４のいくつかのストランドが、光を反応器１５へ運ぶことが分かる。図１４ｂ）において、反応器１５中、ＵＶエネルギーを、できるだけ均一に分布させるため、反応器１５の断面に、８つの光ガイド１４が到達して分布していることが分かる。
【図１５】単一の光ガイド（例えば光ファイバー）によってＰＣＯ反応器２１へ運ばれる濾過媒体への照射の原理を示す図である。ＵＶ光源１６から出発して、光ガイドの単一のストランド１７がＵＶ光を反応器２１に運ぶ。この場合、光ガイドは、媒体１８を通過して、光ガイドの末端で照射点１９に至る。次にこのストランドは、適切な曲率を有するミラー２０を照射し、次に、そのＵＶ光は、このミラーによって、反応器中、できるだけ均一に、媒体１８の方に反射される（矢印）。
【図１６】単一のＵＶ発生器２４に接続された光ガイド（例えば光ファイバー）２３による、いくつかのＰＣＯ反応器２２中に存在するいくつかのＰＣＯ媒体の照射の原理を示す図である。このように、この照射装置に集中して、いくつかのＰＣＯ反応器が連結されている。こうして、紫外線の単一の発生領域を、光ガイドを有する照射装置によって、各種ＰＣＯ媒体にリレーさせることができる。この装置は、複数の光源を備える必要がない。
【実施例】
【００８７】
［実施例１〜１３（ダスト生成の評価）］
フェルトを以下のようにして製造する。直径４．４ｍｍの溶融シリカのロッドをオキシプロパンバーナー中で延伸して、直径０．２ｍｍのフィラメントにする。次にこのフィラメントを火炎延伸ブロー成形によって第２のバーナー中で再び延伸して、平均直径を９μｍにして、受取りベルトまたは受取りドラム上に投げ出す。そのドラムの速度を調節して下記表（第２表）に示す単位面積当たりの質量のフェルトを得る。次いで、得られたフェルトに、下記表６に示す配合で得られる製剤を含浸させる。
【００８８】
【表６】
0005551592.tif 000007
【００８９】
下記表７に報告したように、異なる量のＴＥＯＳ、ＭＴＥＳおよび触媒ＴｉＯ2を使って各種の試験を実施した。
【００９０】
【表７】
0005551592.tif 000008
【００９１】
含浸されたフェルトは、次に、全記表４の条件下で熱処理を行う。得られた最終製品の媒体は、含浸された後、単位面積当たりの質量は約１２０ｇ／ｍ2であり、見掛けの厚さは２０ｍｍであり、そしてその酸化チタン含有量は２０ｗｔ％程度である（実施例１：触媒なしおよび実施例２：４％未満の触媒を除く）。
【００９２】
次に、コーティングがダストを生成する傾向を評価する測定を、ＰＣＯ媒体の１００  ｘ  １００ｍｍ2の試料から出発して実施した。試料を、Ｆｒｉｔｓｈ／Ｌａｂｏｇｅｒｄｅｂａｕ型篩中に、アンプリチュード４（前記篩に特異的な値）で３０分間入れる。３０分間経過後、残留物の質量を測定して、その減量を、基材１ｍ2当たりに換算する。５試料の値を平均する。得られた結果は、比較して、表７に報告してある。試験結果は、「ダストの生成」すなわち媒体の単位表面積当たり生成したダストの量（ｍｇ／ｍ2）および前記「メタノール試験法」に基づいたＰＣＯ効率として記載してある。この効率は、酸化されたメタノールの量（ｐｐｍ）として記載してある。特に、実施例１３は、非常に優れたＰＣＯ活性と、非常に少ないダスト生成を兼ね備えているので優れている。
【００９３】
［実施例１４〜２３（メタノールの酸化）］
ステンレス鋼製で、中に、直径が４７ｍｍの媒体ディスクを入れた反応器を使用する。その反応器の頂部に、シリカのスリットを通じてＨＰＫ  １２５  ＷのＵＶ照射を生成させる。その照射の強度は、ランプ／媒体の距離を調節することによって制御する。媒体において測定して３６５ｎｍにて５ｍＷ／ｃｍ2（媒体の）というＵＶの強度を使用する。３００ｐｐｍのメタノールを含有する、濾過空気の連続流を、反応器の上流に、３５０ｍｌ／分の速度で導入する。メタノールの濃度は、ＰＣＯ処理を実施した後、反応器の下流で、ガスクロマトグラフィーで測定する。汚染物質の鉱物質への転化（ＣＯ2およびＨ2Ｏへの転化）は、その化学的平衡が活性炭タイプの装置が遭遇することがある単に純粋の吸着現象ではないことを確認することによって確かめる。媒体を製造するためのより特別な操作条件および先に説明した「メタノール試験」で異なる媒体について観察された効率は表８に示してある。Ｍｉｌｌｅｎｉｕｍ  Ｓ５  ３００  の場合、ＴｉＯ2は１００％アナターゼであった。このことは、必ずしも、ＴＩＯ2に基づいたどの触媒にも当てはまるわけではない。例えば、Ｄｅｇｕｓｓａから入手できる触媒Ｐ２５のＴｉＯ2は、約１／３がルチルで２／３がアナターゼである。
【００９４】
【表８】
0005551592.tif 000009
【００９５】
［実施例２４〜３１（各種の流量および照射の強さにおける有機分子の酸化）］
直径４．４ｍｍの溶融シリカのロッドをオキシプロパンバーナー中で延伸して、直径０．２ｍｍのフィラメントにする。次いで、このフィラメントを、火炎延伸ブロー成形によって第２のバーナー中で再び延伸して、平均直径を９μｍにして、受取りドラム上に投げ出す。そのドラムの速度を調節して単位面積当たりの質量が８０ｇ／ｍ2のフェルトを得る。次いで、得られたフェルトに、下記表９に示す配合に従って含浸させる。
【００９６】
【表９】
0005551592.tif 000010
【００９７】
次にその含浸されたフェルトを、前記表４の条件下で熱処理する。
【００９８】
得られた濾過媒体は見掛けの厚さが２０ｍｍである。そのフェルトは、含浸後、全質量が１２０ｇ／ｍ2であり、酸化チタンのレベルは媒体の全質量の２０％である。
【００９９】
光触媒媒体の効率は、流量が１３０ｍ3／ｈ、前面速度が１ｍ／ｓおよび受ける照射の強さが媒体の１ｃｍ2当たり１５ｍＷのＵＶ−ＣであるＰＣＯ清浄器中に、媒体を入れて測定した（これらの値は、２５４ｎｍのプローブを備えたＢｉｏｂｌｏｃｋ  ＶＬＸ−３Ｗ放射計で測定した）。そのチャンバーはステンレス鋼製で容積が１ｍ3である。清浄器はステンレス鋼製である。清浄器には、１つまたは複数のＰＣＯ媒体から２０ｍｍの距離をとって３つのＰｈｉｌｉｐｓ  ３６  Ｗ  ＴＵＶランプが設置されている。媒体の表面積は２７０  ｘ  ４２０ｍｍ2である。ＰＣＯ清浄器は、図１と２に示すように１つまたは２つの媒体を備えている。ファンが、単一または複数のＰＣＯフィルターの背後に配置されている。
【０１００】
汚染物質の混合物を、パーミエーターを使って１．９５ｌ／分の流量で、チャンバー内に導入する。この混合物は、ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、デカン、リモネンおよびホルムアルデヒドで構成されている。
【０１０１】
新鮮な濾過空気を２１ｌ／分の流量で導入し、出口装置が大気を２３ｌ／分でポンプ輸送して、建物内に存在する新鮮空気の置換度をシミュレートする。ＶＯＣの濃度が高い場合、有毒である反応中間生成物、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒドまたはアセトンの生成量を減らすため、過剰に高くはないＵＶ照射のレベルおよび中位の流量で作動させて、基材内の反応時間を長くし、基材内で有機化合物（生成することがあるこれら望ましくない中間体化合物を含む）をより完全に酸化できるようにすることが重要である。
【０１０２】
各種の略語の意味は下記の通りである。
１Ｆ：１つのＰＣＯ媒体
２Ｆ：ＵＶランプの両側に配置された２つのＰＣＯ媒体
Ｄｍａｘ：最大流量（１３０ｍ3／ｈ）
Ｄ１／２：最大流量の１／２の流量
ＵＶｍａｘ：最大ＵＶ照射
ＵＶ／２：最大ＵＶ照射の１／２のＵＶ照射
ＵＶｍｉｎ：受けたＵＶ照射２ｍＷ／ｃｍ2
【０１０３】
試験結果は図４〜１１に示してある。清浄器が作動している時間は、双頭矢印「清浄器作動中」によって図中に示してある。
【０１０４】
各種の化合物、ベンゼン、トルエン、デカン、キシレンおよびリモネンの、本発明のＰＣＯフィルターによる酸化は、各種の曲線から見て非常に顕著である。これに対応して、中間体、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒドまたはアセトンの生成が、流量とＵＶの強さが増大するにつれてより顕著になることは明らかである。
【０１０５】
［実施例３２（オゾン）］
直径４．４ｍｍの溶融シリカのロッドをオキシプロパンバーナー中で延伸して、直径０．２ｍｍのフィラメントにする。次いで、このフィラメントを、火炎延伸ブロー成形によって第２のバーナー中で再び延伸して、平均直径を９μｍにして、受取りドラム上に投げ出す。そのドラムの速度を調節して単位面積当たりの質量が６５ｇ／ｍ2のフェルトを得る。次いで、得られたフェルトに、下記表１０に示す配合に従って得た製剤を含浸させる。
【０１０６】
【表１０】
0005551592.tif 000011
【０１０７】
次にその含浸されたフェルトを、前記表４の条件下で熱処理する。
【０１０８】
得られた濾過媒体は見掛けの厚さが２０ｍｍである。そのフェルトは、含浸後、全質量が１００ｇ／ｍ2であり、酸化チタンのレベルは媒体の全質量の２０ｗｔ％である。
【０１０９】
試験を実験室で実施した。清浄器は、実施例２４〜３１に記載した、２つの媒体を備えたものであった。
【０１１０】
試験条件は下記の通りであった。
−オフィス：３０ｍ3
−空気の置換度（ＤＲＡ）：０．６〜１容積／ｈ
−商標Ｑｕａｒｔｚｅｌ（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｑｕａｒｔｚ  ＳＡＳの登録商標）の溶融シリカ繊維製のフェルトで、単位面積当たりの質量が６５ｇ／ｍ2（媒体の質量は１００ｇ／ｍ2）
−清浄器中の公称流量：１３０ｍ3／ｈ
−受けるＵＶ照射：１５ｍＷ／ｃｍ2
【０１１１】
測定は、清浄器を設置する１週間前、清浄器作動中の１週間および清浄器を停止して１週間後に実施した。試験結果は、内部のオゾン濃度／外部のオゾン濃度の比率で示してある。というのは、実際の条件下では、空気の置換が常に起こり、汚染物質を含む新鮮な空気が室内に入りそして汚染物質を含む新鮮でない空気が室から出るからである。したがって、効率を比較するため、内部空気の汚染物濃度／外部空気の汚染物濃度に関連して作動できることが有用である。ＰＣＯ清浄器がない場合、上記比率は０．１４である。ＰＣＯ清浄器を備えている場合、この比率は０．０１である。
【０１１２】
［実施例３３〜３４］
直径５．５ｍｍの溶融シリカのロッドをオキシプロパンバーナー中で延伸して、直径０．２ｍｍのフィラメントにする。次いで、このフィラメントを、火炎延伸ブロー成形によって第２のバーナー中で再び延伸して、平均直径を９μｍにして、受取りドラム上に投げ出す。そのドラムの速度を調節して単位面積当たりの質量が５０ｇ／ｍ2のフェルトを得る。次いで、得られたフェルトに、下記表１１の配合によって調製した製剤を含浸させる。
【０１１３】
【表１１】
0005551592.tif 000012
【０１１４】
次にその含浸されたフェルトを、前記表４の条件下で熱処理する。得られた濾過媒体は見掛けの厚さが２０ｍｍである。そのフェルトは、含浸後、全質量が８５ｇ／ｍ2であり、酸化チタンのレベルは媒体の全質量の２０％である。
【０１１５】
次に、上記媒体を、下記パラメータにて、実施例２４〜３１に記載したのと同一の清浄器（単一のＰＣＯ媒体）内にいれる。
−清浄器中の公称流量：１３０ｍ3／ｈ
−受けるＵＶ照射：１５ｍＷ／ｃｍ2
【０１１６】
試験される清浄器を、容積が１ｍ3のＰｌｅｘｉｇｌａｓチャンバー内に入れる。
【０１１７】
試験を行なう前に、超純粋の湿潤空気で、チャンバーをパージして、モデル分子の混合物を導入する前に存在する汚染物質を除去する。各種汚染物質の液体混合物を、シリンジによって、隔膜を通じてガラス製秤量ボート中に導入する。２つの混合物を試験した。一方の混合物はプロピオンアルデヒド、ヘプタン、アセトン、トルエン、アセトアルデヒド、エチレン、スチレンおよびｏ−キシレンを含有し（実施例３３）、もう１つの混合物はトルエン、ヘプタン、ブチルアルデヒド、アセトンおよびエトキシエタノールを含有している（実施例３４）。蒸発後の各種化合物の濃度はｐｐｍｖのオーダーである。ＣＯ2は、熱伝導率検出器（μＧＣ−ＴＣＤ）を備えたガスマイクロクロマトグラフで監視され、その外の汚染物質は、光イオン化検出器（ＰＩＤ）を備えたガスクロマトグラフで分析される。このＰＩＤは、イオン化可能な揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を、ｐｐｂｖの範囲で分析できる。気相中に分解副産物が存在する可能性は、吸着剤カートリッジへの吸着（流量：１００ｍｌ／分、時間：２０分間）次いでガスクロマトグラフに連結された熱脱離分析法および質量分析法によって検出される。試験結果は図１２と１３に示してある。本発明のＰＣＯ装置は、ＵＶ照射をトリガーして直ちに各種溶媒を除くのにとりわけ有効であることが分かっている（照射の時点は矢印「ＵＶ作動中」で示してある）。実施例３４（図１３）の場合、ＵＶ照射が始まると直ちに、アセトアルデヒドが生成し次いでそれ自体が酸化される。４０分と７０分の間のメトキシエタノールのピークは、この生成物の、チャンバー中への第２の注入に対応している。メトキシエタノールの媒体に対する親和性は、直ちに吸着されるほどの親和性である。
【図１】
0005551592.tif 000013
【図２】
0005551592.tif 000014
【図３ａ）】
0005551592.tif 000015
【図３ｂ）】
0005551592.tif 000016
【図３ｃ）】
0005551592.tif 000017
【図４】
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【図５】
0005551592.tif 000019
【図６】
0005551592.tif 000020
【図７】
0005551592.tif 000021
【図８】
0005551592.tif 000022
【図９】
0005551592.tif 000023
【図１０】
0005551592.tif 000024
【図１１】
0005551592.tif 000025
【図１２】
0005551592.tif 000026
【図１３】
0005551592.tif 000027
【図１４ａ）】
0005551592.tif 000028
【図１４ｂ）】
0005551592.tif 000029
【図１５】
0005551592.tif 000030
【図１６】
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