(57)【要約】【課題】揮発性有機化合物を含むガスを導入させて、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、有機化合物除去フィルタより生成される有機化合物フリー・ゼロガスに、再び揮発性有機化合物が混入されることを防止した有機化合物フリー・ゼロガス発生器を提供することである。【解決手段】本発明の課題は、前記ガスを導入させるガス導入部２と、導入されたガスの流量及び圧力のうち少なくとも一つを調整するガス調整部３と、前記ガスに含まれる揮発性有機化合物を除去する有機化合物除去フィルタ５とを具備し、これらが、ガス導入部２、ガス調整部３、有機化合物除去フィルタ５の順に配置されることによって、前記総揮発性有機化合物の濃度が１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスを発生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１により解決することができる。【選択図】　　　　図１
2004125720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を含むガスを導入させて、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、前記ガスを導入させるガス導入部と、導入されたガスの流量及び圧力のうち少なくとも１つを調整するガス調整部と、前記ガスに含まれる揮発性有機化合物を除去する有機化合物除去フィルタとを具備し、これらが、ガス導入部、ガス調整部、有機化合物除去フィルタの順に配置されることによって、前記総揮発性有機化合物の濃度が１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスを発生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２】
前記ガス導入部が、エアコンプレッサ又はポンプの何れかであることを特徴とする請求項１に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器。
【請求項３】
前記ガス調整部が、絞り弁、減圧弁及びバッファのうち少なくとも１つにより構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器。
【請求項４】
前記ガス調整部が、少なくとも複数の絞り弁を含んで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４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、前記有機化合物除去フィルタが、
ガラスファイバの外側面に突起を分布させて形成し、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ガス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し除去する漏光型光触媒フィルタであ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６】
請求項５に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記漏光型光触媒フィルタが、
２個以上直列に接続されて配置され、川上側のフィルタによる揮発性有機化合物の濃度の低下率と比較して、川下側のフィルタによる揮発性有機化合物の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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスに含まれる揮発性有機化合物の濃度を所定値以下に低下させたガス（以下、「有機化合物フリー・ゼロガス」という）を発生するゼロガス発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機化合物フリー・ゼロガスは、大気汚染濃度の測定などに用いるガス計測器のゼロ点を調整するために利用される。
さらに、近年、建築材料より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１つとして、個々の建築材料より放散される揮発性有機化合物の放散速度をもとに、住宅を建築したときの総揮発性有機化合物の濃度を見積もり、規制値と比較して揮発性有機化合物を放散する恐れのある建築材料の使用量を、規制しようとする試みがなされている。
【０００３】
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・ゼロガスが利用される。この有機化合物フリー・ゼロガスに求められる、総揮発性有機化合物の濃度は、米国規格（ＡＴＳＭ　Ｄ５１１６−９７）等において、１０μｇ／ｍ３以下であることと規定されている。従来、この放散速度の測定に用いる有機化合物フリー・ゼロガスは、主にガスボンベに封入された高純度の有機化合物フリー・ゼロガスや、導入された空気を複数回に亘って活性炭フィルタに通すことにより、この空気に含まれる揮発性有機化合物を活性炭に吸着させ、除去して得られる有機化合物フリー・ゼロガスなどが利用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のガスボンベに封入された有機化合物フリー・ゼロガスを用いた場合、その容器の容量には限りがあり、放散速度の測定においては、高い頻度でボンベの交換が必要となり、その都度、測定を中断しなければならなかった。また、純度の高い有機化合物フリー・ゼロガスの価格は、非常に高価であった。
【０００５】
また、後者の空気に含まれる揮発性有機化合物を活性炭に吸着させて得られる有機化合物フリー・ゼロガスを用いた場合、活性炭の有する揮発性有機化合物の吸着能力が低いことから、導入させた空気を循環させ、この活性炭に複数回に亘って通す必要があり、複雑な流体回路を備えなければならず、さらに、活性炭は揮発性有機化合物を吸着させて、この揮発性有機化合物の濃度を低減させ得る下限を有することから、活性炭に複数回に亘って通しても総揮発性有機化合物の濃度が１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスを安定して発生することが困難であった。
【０００６】
これらの問題を解決する発明として、特願２００２−２６９４５６に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器が提案されている。この有機化合物フリー・ゼロガス発生器は、有機化合物除去フィルタが、２個以上直列に接続されて構成され、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、発生するガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度を１０μｇ／ｍ３以下にすることを達成して、所定の効果を得ている。
【０００７】
しかしながら、この有機化合物フリー・ゼロガス発生器には、まだ解決すべき問題が残されていた。すなわち有機化合物除去フィルタより生成される有機化合物フリー・ゼロガスに、再び揮発性有機化合物が混入される恐れがあった。
【０００８】
上記特許出願に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器は、ガスを導入させるガス導入部と、この導入されたガスの流量又は圧力を調整するガス調整部と、このガスに含まれる揮発性有機化合物を除去する有機化合物除去フィルタとにより構成されている。
【０００９】
ここで、図４は、これらガス導入部、ガス調整部及び有機化合物除去フィルタにテストガスを流して、ガス導入部、ガス調整部及び有機化合物除去フィルタより発生する揮発性有機化合物の濃度を測定する測定用ガスを所定の箇所において採取する実験装置４０を示す。この実験装置４０は、テストガスとして超高純度窒素ガス４１（各揮発性有機化合物濃度、５０ｐｐｔ以下）が充填されたガスボンベ４２からマスフローコントローラ４３を用い、流量計４４でモニタして、この窒素ガス４１を２Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分、以下同じ）の流量で取り出す。さらに、窒素ガス４１を測定対象物４５に流して、この測定対象物４５より発生するガスを、図中に示す点Ｙにおいて採取し、このガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度を、図には示されない捕集管による濃縮操作を伴うガスクロマトグラフ質量分析計（以下「濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳ」という。）によって測定する。
【００１０】
先ず、図４に示す測定対象物４５の箇所に、ガス導入部の代表例として、ポンプを、ガス調整部の代表例として、絞り弁を、及び有機化合物除去フィルタの代表例として、漏光型光触媒フィルタを置き換えて接続し、それぞれより発生するガスを採取して測定する。図中において、窒素ガス４１は白抜き矢印に示される方向に流される。これら測定対象物４５に流される前の窒素ガス４１に含まれる総揮発性有機化合物の濃度を確認するため、測定対象物４５の川上側、図中に示す点Ｘにおいても、窒素ガス４１を採取し、これに含まれる総揮発性有機化合物の濃度を測定した。点Ｘにおいて採取されたガス４１に含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、全て濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳの検出限界である０．１μｇ／ｍ３以下であり、テストガスとして適正であることを確認した。
【００１１】
同時に、上記３つの測定対象物４５より発生するガスを、点Ｙにおいて採取し、このガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度を同様に測定したところ、測定対象物４５がポンプである場合、１３．２μｇ／ｍ３、測定対象物４５が絞り弁である場合、４．２μｇ／ｍ３の総揮発性有機化合物の濃度が検出された。一方、測定対象物４５が漏光型光触媒フィルタである場合、採取されたガスの総揮発性有機化合物の濃度は、検出限界の０．１μｇ／ｍ３以下であることが確認された。
【００１２】
この確認実験により、有機化合物除去フィルタは、導入対象となるガス中に揮発性有機化合物を混入させる恐れが非常に少ないことを見い出した。一方、ガス導入部及びガス調整部は、導入対象となるガスに含まれる揮発性有機化合物を除去する有機化合物フリー・ゼロガス発生器を構成する手段として評価した場合、これらガス導入部及びガス調整部を構成するポンプ、コンプレッサ、絞り弁、減圧弁等に内在するシール剤、潤滑剤より発生する揮発性有機化合物が、これらを通過するガスに混入される。すなわち、揮発性有機化合物を除去することとは反する作用を有することを見い出した。
【００１３】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、有機化合物除去フィルタより生成される有機化合物フリー・ゼロガスに、再び揮発性有機化合物が混入されることを防止した有機化合物フリー・ゼロガス発生器を提供することである。
【００１４】
【課題を解決する手段】
上記した確認実験による知見に基づき、本発明に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器は、有機化合物除去フィルタより生成される有機化合物フリー・ゼロガスに、再び揮発性有機化合物が混入されることを防止した有機化合物フリー・ゼロガス発生器であり、導入されるガスの川上側より、ガス導入部、ガス調整部、有機化合物除去フィルタの順に配置される。
【００１５】
このような有機化合物フリー・ゼロガス発生器を得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むガスを導入させて、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、前記ガスを導入させるガス導入部と、導入されたガスの流量及び圧力のうち少なくとも１つを調整するガス調整部と、前記ガスに含まれる揮発性有機化合物を除去する有機化合物除去フィルタとを具備し、これらが、ガス導入部、ガス調整部、有機化合物除去フィルタの順に配置されることによって、前記総揮発性有機化合物の濃度が１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスを発生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。
【００１６】
次に、請求項２に記載の発明は、前記ガス導入部が、エアコンプレッサ又はポンプの何れかであることを特徴とする請求項１に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【００１７】
次に、請求項３に記載の発明は、前記ガス調整部が、絞り弁、減圧弁及びバッファのうち少なくとも１つにより構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【００１８】
次に、請求項４に記載の発明は、前記ガス調整部が、少なくとも複数の絞り弁を含んで構成される請求項１又は請求項２に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器である。
【００１９】
次に、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４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、前記有機化合物除去フィルタが、ガラスファイバの外側面に突起を分布させて形成し、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ガス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し除去する漏光型光触媒フィルタであ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。
【００２０】
そして、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の有機化合物フリー・ゼロガス発生器において、前記漏光型光触媒フィルタが、２個以上直列に接続されて配置され、川上側のフィルタによる揮発性有機化合物の濃度の低下率と比較して、川下側のフィルタによる揮発性有機化合物の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。
【００２１】
ここで、上記した「ガス」は、必要とする有機化合物フリー・ゼロガスの種類によって、空気、酸素含有ガスなどより選択することが可能である。
【００２２】
上記した「揮発性有機化合物」は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレンなどを挙げることができる。また上記した「総揮発性有機化合物の濃度」は、ガスを濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳによって、分離定量し、上記「揮発性有機化合物」の総量をトルエン換算値を用いて算出したものである。
【００２３】
上記した「有機化合物フリー・ゼロガス」は、ガスに含まれる揮発性有機化合物を可能な限り低下させたガスである。このガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、低いほど好ましいが、１つの例として、米国規格（ＡＴＳＭ　Ｄ５１１６−９７）によれば、１０μｇ／ｍ３以下であることと規定されている。
【００２４】
上記した「ガス導入部」は、前記有機化合物フリー・ゼロガス発生器より有機化合物フリー・ゼロガスを発生するために、この有機化合物フリー・ゼロガス発生器に、外部よりガスを導入させる手段である。このガス導入部は、エアコンプレッサ、ポンプ、ファン、及びガスボンベなどを使用することが可能である。エアコンプレッサ及びポンプは、安定した流量及び圧力で有機化合物フリー・ゼロガスを発生することができ、これらを用いることが好ましい。
【００２５】
上記した「ガス調整部」は、前記有機化合物フリー・ゼロガス発生器に導入させたガスが、この有機化合物フリー・ゼロガス発生器より有機化合物フリー・ゼロガスが適宜選定された流量で発生するよう、又は有機化合物フリー・ゼロガス発生器より発生する有機化合物フリー・ゼロガスの最大流量を規定するよう、又はガス導入部への圧力負荷を調整するよう、前記導入させたガスの流量又は圧力を調整する減圧弁、絞り弁及びバッファとのうち少なくとも１つにより構成される。前記減圧弁、前記絞り弁及び前記バッファは、市販品を使用することが可能である。また、前記有機化合物除去フィルタに、このバッファとしての機能を担わせることも可能である。
【００２６】
これら「ガス導入部」及び「ガス調整部」は、市販品のうち、これら各部内に揮発性有機化合物を発生する恐れのあるシール剤、潤滑剤等を全く使用せず、これら各部自体よりの揮発性有機化合物の発生を防止したものもあるが、非常に高価であり経済性を考慮して汎用品を用いることが好ましい。
【００２７】
上記した「ガス導入部」、「ガス調整部」及び「有機化合物除去フィルタ」のうち、ガス導入部及びガス調整部は、これらを通過するガスに、これら自体より発生する揮発性有機化合物を混入させることから、総揮発性有機化合物の濃度が１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスを発生させるには、有機化合物除去フィルタを最も川下側に配置させる。
【００２８】
また、ガス導入部が、ポンプである場合、ポンプの川上側にガス調整部を配置することも可能であるが、長期の連続駆動の観点よりポンプへの圧力負荷を考慮して、ガス調整部は、ポンプよりも川下側に配置されることが好ましい。ガス導入部が、コンプレッサである場合、ガス調整部は必然的にコンプレッサよりも川下側に配置される。
【００２９】
上記した「複数の絞り弁」は、前記ガス調整部が２つ以上の絞り弁により構成されることを示し、例えば、このガス調整部が２つの絞り弁で構成される場合、第１の絞り弁は、本発明に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器より発生する有機化合物フリー・ゼロガスの流量を適宜選定するためのものである。
【００３０】
一方、第２の絞り弁は、本発明に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器より発生する有機化合物フリー・ゼロガスの最大流量を規定するものである。
【００３１】
前記第１の絞り弁及び前記第２の絞り弁のそれぞれの開閉の度合を、相互に調整することにより、前記ガス導入部への圧力負荷を調整する。このガス導入部への圧力負荷を低減することにより、このガス導入部を長寿命とすることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明の「漏光型光触媒フィルタ」は、後記する「光触媒ガラスファイバ束」と、後記する「光源部」とにより構成される。
【００３３】
前記「光触媒ガラスファイバ素材」は、その材質が、後述する光触媒を活性化する光の波長に対して透過性を有するガラスであり、多成分ガラスや石英ガラスを用いることができる。好ましい外径としては、３０φμｍ〜１０φｍｍ程度のものを、長さは目的とする製品の設計値に基づいて所定の長さで切断されたものを、それぞれ用いることができる。このガラスファイバの外側面には、多数の突起が分布させて形成される。突起の材質は、多成分ガラスや石英ガラスの概略球状の粒状物が一層、又は多層に形成されることが好ましい。
【００３４】
ここで、前記「突起」を前記ガラスファイバの外側面に形成する好ましい方法を以下に記す。
（１）バインダー成分に、粒状物を混合、分散、又は懸濁させて作成した塗布液をガラスファイバの外側面に塗布して、突起を形成する方法。
（２）ガラスファイバの外側面にバインダー成分を塗布し、バインダー成分が固化する前に、粒状物を付着させて、突起を形成する方法。
（３）ガラスファイバの外側面に粒状物を熱融着して、突起を形成する方法。この場合、双方を共に加熱することも可能であり、加熱したガラスファイバの外側面にこの粒状物を散布することも可能である。あるいは、ガラスファイバの外側面に加熱した粒状物又は溶融した粒状物を散布することも可能である。
（４）ガラスファイバの外側面に、固化後に粒状物を形成する液体を散布し、又は噴霧し、その後、固化させ粒状物を形成させ、突起を形成する方法。
（５）ガラスファイバの外側面を試薬等で、その外側面を粘着質に変質させ、粒状物を付着させ、固化させ、粒状物を付着させ、突起を形成する方法。具体的には、例えば、アクリルなどの有機樹脂の表面を有機溶媒（溶剤）で溶かした後、粒状物を付着させ、固化する。
【００３５】
前記ガラスファイバの外側面と、上述した何れかの方法で前記外側面に形成された前記突起の表面とに、光触媒層が形成されて、光触媒ガラスファイバ素材が構成される。光触媒層の材料としては、特に限定されないが、代表例として二酸化チタンや、チタン酸バリウム、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、硫化カドミウム、α−Ｆｅ２Ｏ３などを挙げることができる。
【００３６】
次に、この光触媒層を、前記ガラスファイバの外側面、及び前記突起の表面に形成する好ましい方法としては、ディップ法、ゾルゲル法、パエロゾル法、ウォッシュ・コート法、蒸着法、スパッタ法、熱分解法、金属酸化法等を採用することができ、これらの１種、又は２種以上を組み合せて用いることができる。光触媒層の厚みは、０．１μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。
【００３７】
前記「光触媒ガラスファイバ束」は、前記光触媒ガラスファイバ素材を、少なくとも一方端部を揃えて、長手方向に多数束ね、所定のフィルタケースに挿入収納し、少なくとも一方端部を切断し研磨する。この多数束ねられた光触媒ガラスファイバ素材は、それぞれの光触媒ガラスファイバ素材の外側面に形成された前記突起が母体となって、隣り合う光触媒ガラスファイバ素材の外側面との間に多数の空隙を生ずる。この「空隙部」が、この光触媒ファイバ束に前記ガスを流入させた場合の流路となる。これらの光触媒ガラスファイバ素材の本数は、特に限定されないが、使用目的に応じて数十本〜数万本とすることが可能である。
【００３８】
前記「光源部」は、前記光触媒を活性化する波長の光を放射するランプにより構成され、例えば光触媒層の材料が二酸化チタンの場合、これを活性化する紫外線を放射するブラックライトや、水銀ランプ、水銀キセノンランプなど市販品を使用することができる。
【００３９】
この光源部より放射された光は、「光触媒ガラスファイバ束」の少なくとも一方の端部より入射する。この入射光は、それぞれの光触媒ガラスファイバ素材の内部を伝播しながら、この光触媒ガラスファイバ素材の外側面と、突起の表面より光触媒層に漏れ出て、この光触媒層を活性化させる。前記空隙部に流入された前記ガスに含まれる揮発性有機化合物が、この活性化された光触媒層に接触し捕捉され、分解、除去されて、有機化合物フリー・ゼロガスが生成される。
【００４０】
請求項６に記載の発明の「漏光型光触媒フィルタ」は２個以上直列に接続されるが、このフィルタの個数、寸法は、分解する揮発性有機化合物の種類、濃度、必要な有機化合物フリー・ゼロガスの流量等によって決定される。また、川上側よりも川下側のフィルタによる揮発性有機化合物の濃度の低下率が大きく、隣接して直列に接続された何れのフィルタについても、川上側のフィルタによる揮発性有機化合物の濃度の低下率と比較して、川下側のフィルタによる揮発性有機化合物の濃度の低下率の方が大きい。このため、直列に接続するフィルタの数を増加させるに従って、揮発性有機化合物の濃度をより一層低下させることができる。
【００４１】
この「低下率」とは、濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳによる揮発性有機化合物の濃度の測定値を用いて、低下率＝（Ｃｉｎ？Ｃｏｕｔ）／Ｃｉｎにより算出する。ここで、Ｃｉｎは漏光型光触媒フィルタの流入口における揮発性有機化合物の濃度を示し、Ｃｏｕｔは漏光型光触媒フィルタの流出口における揮発性有機化合物の濃度を示す。
【００４２】
【発明の実施の形態】
請求項１〜請求項６の発明に係る実施の形態を説明する。
本発明に係る第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、図１に示すゼロガス発生器１及び図３に示すゼロガス発生器６０より発生する有機化合物フリー・ゼロガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度及び揮発性有機化合物の濃度は、ぞれぞれの図には示されない濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳ（アジレント・テクノロジ社製）を使用した。また図１及び図３において、ガスの流れをそれぞれ白抜き矢印で示す。
【００４３】
先ず、第１の実施の形態として、本発明に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器の構成を図１を用いて説明する。ゼロガス発生器１は、ガス導入部として、ポンプ２（（株）榎本マイクロポンプ社製、型式：ＤＭ−７０７ＳＴ−２０−Ｖ）を用い、ガス調整部として、絞り弁３（コフロック（株）社製、型式：２４１０−Ｔ−Ｓ−Ｋ１−１／８）、及び流量計４（コフロック（株）社製、ＲＫ１０５０−１５−ｓ−１／８−Ａｉｒ−３Ｌ／ｍｉｎ）とを用い、さらに、有機化合物除去フィルタとして、漏光型光触媒フィルタである光触媒フィルタ５（ホーヤ・ショット（株）社製）を用いて構成される。
【００４４】
これらポンプ２、絞り弁３、流量計４、光触媒フィルタ５は、それぞれが、コネクタを介してチューブ７ａ，７ｂ，７ｃにより接続され、この材質はパーフロロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）である。
【００４５】
ポンプ２は、外部よりゼロガス発生器１にガスを導入させ、このゼロガス発生器１より有機化合物フリー・ゼロガスを発生するための手段であり、ガスの導入口２ａと、排出口２ｂとを備える。絞り弁３は、ポンプ２により導入されたガスの流量を連続的に調整するための手段であり、流入口３ａと、流出口３ｂとを備えている。流量計４は、ガスの流量を計測する計測器であり、流入口４ａと流出口４ｂとを備え、この流量表示をもとに、絞り弁３の開閉の度合が調整される。
【００４６】
ポンプ２の排出口２ｂは、排出されるガスを絞り弁３へ導くチューブ７ａの一方端部と、コネクタ８ａを介して固定されている。また、このチューブ７ａの他方端部は、同じくコネクタ８ｂを介して絞り弁３の流入口３ａと接続されている。同様に、絞り弁３の流出口３ｂと、流量計４の流入口４ａは、チューブ７ｂによって接続され、それぞれコネクタ８ｃ，８ｄを介して固定されている。同じく、流量計４の流出口４ｂと、光触媒フィルタ５の流入口５ａとは、チューブ７ｃによって接続され、それぞれコネクタ８ｅ，８ｆを介して固定されている。
【００４７】
次に、光触媒フィルタ５の形態について、この光触媒フィルタ５の長手方向の断面を示す図２（Ａ）を用いて説明する。この光触媒フィルタ５は、主として、光触媒ガラスファイバ束９と、２本のブラックライト１０ａ，１０ｂにより構成される。図２（Ｂ）は、光触媒ガラスファイバ束９を構成する多数の光触媒ガラスファイバのうち、２本の隣接する光触媒ガラスファイバ９ａ、９ｂの長手方向の断面を示す模式図である。これらの図では、光源部であるブラックライト１０ａ、１０ｂより入射される光を黒矢印でそれぞれ示している。
【００４８】
ガラスファイバ９ａ１，９ｂ１は、直径約１２５μｍ、長さ約２００ｍｍの多成分ガラスファイバで、波長３６５ｎｍでの、その内部透過率は、長さ１００ｍｍ換算で９７％以上、屈折率（波長３６５ｎｍ）は、１．５８程度である。この外側面９ａ２，９ｂ２には、平均粒径５０μｍの石英ガラス球１１が、１段又は２段以上積み重ねられ、かつ２個以上を単位にして、横並びの隣接した集合物として分布している。この石英ガラス球１１は、吸い取り法（特開２００２−１０２６２３号公報参照）により、外側面９ａ２，９ｂ２に接着固定されている。この外側面９ａ２，９ｂ２と石英ガラス球１１の表面に、光触媒層として、膜厚２μｍの二酸化チタン層１２がディップ法、又はブローアウェイ法（特開２０００−５６９１号公報参照）を使用して形成されて、光触媒ガラスファイバ９ａ，９ｂを製造する。
【００４９】
このようにして製造された光触媒ガラスファイバ９ａ，９ｂを約１３，０００本用意し、それらの両端部を概略揃えて束ねて、図２（Ａ）に示す内径３０φｍｍ、長さ２００ｍｍのアルミ製フィルタケース１３に挿入収納されて、両端部が切断され、研磨されて、光触媒ガラスファイバ束９が構成される。前記両端部を、光源部であるブラックライト１０ａ，１０ｂより放射される光を入射させる入射部１４ａ，１４ｂとする。
【００５０】
さらに、このフィルタケース１３の両端部には、それぞれ形成された筒状のフランジ部１５，１６と、このフランジ部１５，１６の両端の開口部には、ブラックライト１０ａ，１０ｂより入射部１４ａ，１４ｂに入射される光を透過するガラス窓１７，１８が備えられている。この窓ガラス１７，１８は、波長３００ｎｍ以下の光を吸収し、波長３００ｎｍよりも長い波長の光を透過する光学ガラス、Ｆ２（ホーヤ・ショット（株）社製）を用いる。フランジ部１５，１６の外側面には、ガスの流入口５ａ、流出口５ｂが設けられる。
【００５１】
次に、光源部として、図２（Ａ）に示すとおり、ブラックライト１０ａ、１０ｂ（東芝ライテック（株）社製、１５Ｗ型）を用いる、このブラックライト１０ａ、１０ｂは、主に３６５ｎｍを中心とする紫外光を放射する。ブラックライト１０ａ、１０ｂは、それぞれフランジ部１５，１６のガラス窓１７，１８に対向するよう備えられ、窓ガラス１６，１７を通して、入射部１４ａ，１４ｂに光を入射する。
【００５２】
ここで、この光触媒フィルタ５の作用について説明する。光触媒ガラスファイバ束９は、各ガラスファイバ（９ａ１，９ｂ１，・・・）の外側面（９ａ２，９ｂ２，・・・）に石英ガラス球１１が分布して形成された光触媒ガラスファイバ（９ａ，９ｂ，・・・）を多数（本実施の形態においては、１３，０００本）束ねることによって、図２（Ｂ）に示すとおり、これら石英ガラス球１１が母体となって多数の空隙部６が形成され、この空隙部６が、図２（Ｂ）に白抜き矢印で示すガスの流路となり、ガスはこの空隙部６を流通する。なお、図２（Ｂ）では、一断面を示していることから、それぞれの流路は閉鎖されているように示されるが、他の断面において連通している。
【００５３】
一方、ブラックライト１０ａ，１０ｂより放射された光は、図２（Ａ）に示す窓ガラス１７，１８を透過して、それぞれ、光触媒ガラスファイバ束９の入射部１４ａ、１４ｂより入射される。光触媒ガラスファイバ（９ａ，９ｂ，・・・）の内部へ入射した光は、図２（Ｂ）に黒矢印で示すとおり、内部を伝播し、各ガラスファイバ（９ａ１，９ｂ１，・・・）の外側面（９ａ２，９ｂ２，・・・）に形成された二酸化チタン層１２に漏れ出し、光触媒作用を活性化させる。
【００５４】
この活性化された二酸化チタン層１２と、前記した空隙部６を流通する、白抜き矢印で示すガスとが接触して、このガスが二酸化チタン層１２に捕捉されることにより、このガスに含まれる揮発性有機化合物を分解し除去する。揮発性有機化合物を除去されたガスは、流出口５ｂより外部へ流出する。なお、本実施の形態においては、図１に示すとおり、この光触媒フィルタ５を、４個直列に接続させている。
【００５５】
ここで、ゼロガス発生器１を構成するポンプ２を駆動させて、このゼロガス発生器１にガスを導入させた。このガスは居室中の空気であり、導入されるガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度の代表例として、図１に示す点Ｘにおいて採取したガスを、濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳを用いて測定したところ、３０種程度の揮発性有機化合物を含み、トルエン換算値を用いた換算濃度で１８８μｇ／ｍ３であった。
【００５６】
この導入されるガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、経時的に大きく変動することがあるので、以下、本発明に係る実施の形態において、図１に示すゼロガス発生器１及び図３に示すゼロガス発生器６０より有機化合物フリー・ゼロガスを発生させ、このガスに含まれる揮発性有機化合物及び総揮発性有機化合物の濃度を測定する場合は、その都度、導入させるガスを、図１及び図３に示す点Ｘにおいて採取し、このガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度を測定する。
【００５７】
ポンプ２の排出口２ｂより導入されたガスは、チューブ７ａをとおして、この絞り弁３に流入し、この絞り弁３の開閉の度合によって、適宜選定された流量で流量計４へ流入する。ここで、流量計４の流量表示に応じて、絞り弁３の開閉の度合を調整した。本実施の形態においては、この流量が、２Ｌ／ｍｉｎとなるよう絞り弁３を調整して、ゼロガス発生器１よりガスを発生させた。
【００５８】
ブラックライト１０ａ，１０ｂは、ポンプ２の駆動の前、例えば３０分前に予め点灯させた。光触媒フィルタ５の流入口５ａより流入したガスは、前記した光触媒作用により、このガスに含まれる揮発性有機化合物を分解、除去し、流出口５ｂより有機化合物フリー・ゼロガスを発生する。
【００５９】
本実施の形態においては、この光触媒フィルタ５を４個直列に接続して、この光触媒作用による揮発性有機化合物の分解・除去を繰り返した。４個目の光触媒フィルタ５４の流出口５ｂ（図１に示される点Ｚ４）より、すなわちゼロガス発生器１より有機化合物フリー・ゼロガスが発生する。このゼロガス発生器１の有機化合物フリー・ゼロガスの発生特性は、流量が２Ｌ／ｍｉｎの時、吐出圧力が６７ｋＰａであることを確認した。
【００６０】
次に、点Ｘ及び点Ｚ４において、それぞれ採取されたガスを濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳを用いて測定したところ、これらに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、点Ｘにおいて採取されたガスでは、前記した１８８μｇ／ｍ３であるのに対して、点Ｚ４において採取されたガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、この濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳの検出限界である０．１μｇ／ｍ３以下であることが確認された。
【００６１】
続いて、導入させるガスに含まれる揮発性有機化合物をベンゼンとして、請求項６に記載の発明に係る実施の形態を説明する。ベンゼンは、他の揮発性有機化合物と比較して、その濃度を低下させることの困難な揮発性有機化合物である。したがって、ベンゼンの濃度を低下させることができれば、同じ条件の下で、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ともに、他の揮発性有機化合物の濃度を、本実施の形態において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。
【００６２】
導入させるガスとして、空気とベンゼンを混合させたテストガスを用意して、ゼロガス発生器１を構成するポンプ２を駆動させて、このゼロガス発生器１にテストガスを導入させた。このテストガスに含まれるベンゼンの濃度は、濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳを用いて測定したところ、２０，７００μｇ／ｍ３であった。
【００６３】
ここで、流量計４の流量表示に応じて、絞り弁３の開閉の度合を、この流量が１Ｌ／ｍｉｎとなるよう調整し、ゼロガス発生器１よりガスを発生させた。光触媒フィルタ５４の流出口５ｂ（点Ｚ４）より発生するガスを採取し、濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳを用いて測定したところ、総揮発性有機化合物の濃度は、検出限界の０．１μｇ／ｍ３以下であり、ゼロガス発生器１より１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスが発生することが確認された。
【００６４】
次に、これら直列に接続された４個の光触媒フィルタ５１，５２，５３，５４のそれぞれの流入口５ａ（図中に示される点Ｙ１〜点Ｙ４）及び流出口５ｂ（図中に示される点Ｚ１〜Ｚ４）においてガスを採取して、これらのガスに含まれるベンゼンの濃度を濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳにより測定した。
【００６５】
それぞれの流入口５ａ、流出口５ｂでの測定値より、それぞれの低下率を求めたところ、川上側より、光触媒フィルタ５１の低下率は５．４％、光触媒フィルタ５２の低下率は２８．６％、光触媒フィルタ５３の低下率は８７．２％、光触媒フィルタ５４の低下率は９９．９％以上であった。直列に接続された光触媒フィルタ５１，５２，５３，５４について、それぞれ隣接する２つの光触媒フィルタの低下率を比較すると、何れも川下側に配置された光触媒フィルタの低下率の方が、川上側に配置された光触媒フィルタの低下率よりも大きいことが確認された。
【００６６】
次に、第２の実施の形態について、その有機化合物フリー・ゼロガス発生器の構成を示す図３を用いて説明する。この図では、ガスの流れを白抜き矢印で示している。ゼロガス発生器６０は、第１の実施の形態において用いたゼロガス発生器１に、第２の絞り弁６１と、圧力計６２を追加したものである。第２の絞り弁６１は、ガスが流入する流入口６１ａと、ガスを外部へ排出する排出口６１ｂとを備え、チューブ７ａの中間にＴ字継ぎ手６３を設けて、このＴ字継ぎ手６３と流入口６１ａが、コネクタ８ｇを介して、固定されている。このチューブ７ａには、同様に圧力計６２が配置される。
【００６７】
ここで、ゼロガス発生器６０を構成するブラックライト１０ａ，１０ｂを予め点灯させた後、ポンプ２を駆動させ、導入させるガスを居室中の空気として、ゼロガス発生器６０に導入させた。絞り弁３及び第２の絞り弁６１を用いて、ゼロガス発生器６０から発生するガスの流量又は圧力を調整する実施例を以下に示す。
【００６８】
実施例１：絞り弁３を全開にして、第２の絞り弁６１を全閉にし、流量計４により流量を計測したところ、この流量は５．５Ｌ／ｍｉｎであった。
【００６９】
実施例２：絞り弁３を全開にして、第２の絞り弁６１の開閉の度合を調整して、この流量を３Ｌ／ｍｉｎとし、この開閉の度合を固定した。次に、絞り弁３の開閉の度合を調整して、ゼロガス発生器６０より発生するガスの流量を流量計４の表示に基づき、２Ｌ／ｍｉｎとした。
【００７０】
実施例３：絞り弁３を全開にして、第２の絞り弁６１の開閉の度合を調整して、ゼロガス発生器６０より発生するガスの流量を流量計４の表示に基づき、２Ｌ／ｍｉｎとした。この時、圧力計６２は、１０ｋＰａを示し、点Ｘ及び点Ｚ４において、採取したガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度を、濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳを用いて測定したところ、点Ｘにおいて採取されたガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、１９２μｇ／ｍ３であり、点Ｚ４において採取されたガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、検出限界の０．１μｇ／ｍ３以下であった。
【００７１】
実施例４：絞り弁３の開閉の度合を調整し、第２の絞り弁６１を全閉にして、このゼロガス発生器６０より発生するガス流量を２Ｌ／ｍｉｎとした。この時、圧力計６２は７２ｋＰａを示し、上記実施例３と同様に測定したところ、点Ｘにおいて採取されたガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、２２０μｇ／ｍ３であり、点Ｚ４において採取されたガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、検出限界の０．１μｇ／ｍ３以下であった。
【００７２】
上記、実施例１によれば、この流量５．５Ｌ／ｍｉｎは、ゼロガス発生器６０が発生し得るガスの最大流量であることを示す。
【００７３】
上記、実施例２によれば、絞り弁３を全開にしたままで、第２の絞り弁６１の開閉の度合を調整して、流量計４を用いて適宜選定された流量を示す開閉の度合に固定することによって、このゼロガス発生器６０より発生するガスの最大流量を所定値に調整して、かつ固定できることを示す。したがって、第２の絞り弁６１は、ゼロガス発生器６０から発生するガスの最大流量を規定することができる。
【００７４】
さらに、実施例２によれば、絞り弁３は、その開閉の度合を調整することによって、このゼロガス発生器６０より発生するガスの流量を、上記最大流量を上限として連続的に調整できることを示す。
【００７５】
上記、実施例３及び実施例４によれば、実施例３のゼロガス発生器６０においては、その流量が、２Ｌ／ｍｉｎであり、この時、圧力計６２は１０ｋＰａを示した。一方、実施例４においては、その流量が、同様に２Ｌ／ｍｉｎであり、この時、圧力計６２は７２ｋＰａを示した。このことは、絞り弁３及び第２の絞り弁６１を相互に調整することによって、このゼロガス発生器６０より発生するガスの流量を必要とする流量に維持しながら、これら複数の絞り弁３，６１の川上側に備えられたポンプ２への圧力負荷を調整（本実施例３及び実施例４においては、１０ｋＰａ〜７２ｋＰａの範囲）し得ることを示す。この圧力負荷を低減することにより、ポンプ２を長寿命とすることが可能である。
【００７６】
上記、実施例３及び実施例４によれば、採取され、測定された２つのガスとも、これらガスに含まれる総揮発性有機化合物の濃度は、検出限界の０．１μｇ／ｍ３以下であった。したがって、ゼロガス発生器６０より、総揮発性有機化合物の濃度が１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスを発生することが確認された。
【００７７】
次に、請求項６に記載の発明に係る実施の形態を説明する。図３に示すゼロガス発生器６０に、導入されるガスに含まれる揮発性有機化合物をベンゼンとして、空気とベンゼンが混合されたテストガスを導入させた。このテストガスに含まれるベンゼンの濃度は、濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳを用いて測定したところ、１３，５００μｇ／ｍ３であった。
【００７８】
ここで、流量が２Ｌ／ｍｉｎとなるよう流量計４の流量表示に応じて、絞り弁３及び第２の絞り弁６１の開閉の度合をそれぞれ調整して、ゼロガス発生器６０よりガスを発生させた。光触媒フィルタ５４の流出口５ｂ（点Ｚ４）より発生するガスを採取し、濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳを用いて測定したところ、総揮発性有機化合物の濃度は、０．２μｇ／ｍ３であり、ゼロガス発生器６０より１０μｇ／ｍ３以下の有機化合物フリー・ゼロガスを発生することが確認された。
【００７９】
次に、図３に示す直列に接続された４個の光触媒フィルタ５１，５２，５３，５４のそれぞれの流入口５ａ（図中に示される点Ｙ１〜点Ｙ４）及び流出口５ｂ（図中に示される点Ｚ１〜Ｚ４）においてガスを採取して、これらのガスに含まれるベンゼンの濃度を濃縮操作を伴うＧＣ−ＭＳにより測定した。
【００８０】
それぞれの流入口５ａ、流出口５ｂでの測定値より、光触媒フィルタ５、１つ当たりの低下率を求めたところ、川上側より、光触媒フィルタ５１の低下率は４３．４％、光触媒フィルタ５２の低下率は７２．０％、光触媒フィルタ５３の低下率は９４．５％、光触媒フィルタ５４の低下率は９９．９％であった。直列に接続された光触媒フィルタ５１，５２，５３，５４について、それぞれ隣接する２つの光触媒フィルタの低下率を比較すると、何れも川下側に配置された光触媒フィルタの低下率の方が、川上側に配置された光触媒フィルタの低下率よりも大きいことが確認された。
【００８１】
なお、上記した第１の実施の形態において、ゼロガス発生器１に流量計４を具備しているが、これを備えなくとも本発明に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器を構成することが可能である。この流量計４は、ゼロガス発生器１より必要とする流量の有機化合物フリー・ゼロガスが発生するよう、絞り弁３の開閉の度合を調整するために、このガスの流量を測定するが、絞り弁３の開閉の度合を調整した後においては、これを取り外すことが可能である。
【００８２】
なお、上記した第２の実施の形態において、ゼロガス発生器６０に流量計４及び圧力計６２を具備しているが、これらを備えなくとも本発明に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器を構成することが可能である。流量計４及び圧力計６２は、ゼロガス発生器６０より有機化合物フリー・ゼロガスが適宜選定された流量で発生するよう、又はゼロガス発生器６０より発生する有機化合物フリー・ゼロガスの最大流量を規定するよう、又はポンプ２への圧力負荷を調整するよう、絞り弁３及び第２の絞り弁６１の開閉の度合を調整するために、このガスの流量及び圧力を測定するが、これら２つの絞り弁３，６１の開閉の度合を調整した後においては、これらを取り外すことが可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上、詳述したとおり、本発明の有機化合物フリー・ゼロガス発生器によれば、有機化合物除去フィルタより生成される有機化合物フリー・ゼロガスに、再び揮発性有機化合物混入されることを防止した有機化合物フリー・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】第１の実施の形態に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光触媒フィルタの断面を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る有機化合物フリー・ゼロガス発生器の構成を示す図である。
【図４】発生ガスに含まれる揮発性有機化合物の濃度を測定するためのガスを採取する実験装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，６０　　有機化合物フリー・ゼロガス発生器
２　　ポンプ（ガス導入部）
３　　絞り弁（ガス調整部）
５，５１，５２，５３，５４　　光触媒フィルタ（有機化合物除去フィルタ）
６　　空隙部
９　　光触媒ファイバ束
９ａ，９ｂ　　光触媒ガラスファイバ素材
９ａ１，９ｂ１　　ガラスファイバ
９ａ２，９ｂ２　　光触媒ガラスファイバ素材の外側面
１０ａ，１０ｂ　　ブラックライト（光源部）
１１　　石英ガラス球（突起）
１２　　二酸化チタン層（光触媒層）
６１　　第２の絞り弁（ガス調整部）
【図１】
2004125720.tif 000003
【図２】
2004125720.tif 000004
【図３】
2004125720.tif 000005
【図４】
2004125720.tif 000006