JP2004512208A

JP2004512208A - エアから有害不純物を除去する方法及び装置

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Publication number: JP2004512208A
Application number: JP2002501678A
Authority: JP
Inventors: ズロトポルスキ　ウラディミール　マトヴェーヴィッチ; グゼンベルグ　アルカディー　サムイロヴィッチ; クリチェンコフ　ドミトリー　アナトリエヴィッチ; エレメーフ　セルゲイ　イワノヴィッチ; マルキン　セルゲイ　ウラディミロヴィッチ; ガフリロフ　レフ　イワノヴィッチ; ジンジコフ　レオニド　アレクサンドロヴィッチ
Original assignee: クティエフ　アナトリー　アナトリエヴィッチ
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2004-04-22
Also published as: DE60022102D1; RU2161567C1; AU2000279752A1; DE60022102T2; WO2001094137A1; EP1344669B1; EP1344669A1; EP1344669A4

Abstract

本発明は、輸送手段の客室等のエアから有害不純物を除去する方法等に関する。本発明による方法は、有害不純物の量及び質に応じて、比較的密閉された区域からエアをファンによって供給する。湿気及び有機有害不純物を吸着剤フィルターによって除去し、化学吸着化合物を化学吸着剤によって除去し、酸化炭素を低温触媒フィルターによって除去し、触媒ガスを吸着フィルター及び化学吸着剤によって除去する２つのエア流の中で交互に、上記エアを清浄にする。一方のエア流の非作動状態にある吸着フィルターを１６０℃まで加熱し、それをファンによって冷却する。その結果、シリカゲル上に吸着した湿気を使用することによって吸着フィルターを交互に再生させる。再生工程の際、大気から比較的密閉された区域内供給されたエア容積と大気に排出するエア容積との間の平衡を維持する。

Description

【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、比較的密閉された区域、主に、輸送手段の客室内のエア及びエア条件から有害不純物を除去するための方法及び装置に関する。しかしながら、これらの方法及び装置を、その他の比較的密閉された区域に使用しても良い。
【０００２】
自動車の室内に供給されるエアから有害不純物を除去するための装置及び方法が知られている。この装置は、アレルゲン及び発癌物質粒子を保持する特定のフィルターを有する（「Ｚａｒｕｌｙｏｍ」１９９９年第１１巻第５２頁）。
【０００３】
この装置は、エアから大きい粒子だけを除去し、多数の有害不純物、特に、炭素酸化物、窒素酸化物及び炭化水素を除去しない欠点を有する。
【０００４】
本発明に最も類似しているのは、比較的密閉された区域（輸送手段の客室）からファンによってエアを供給し、そのエアから、有害不純物の含有量に応じて、湿気及び有機有害不純物を吸着フィルターによって除去し、炭素酸化物を低温触媒フィルターによって除去する工程を有する、比較的密閉された区域、主に、輸送手段の客室内のエアから有害不純物を除去するための装置及び方法である。この装置は、ガスダクトと、ファンと、直列に作動させる２つの吸着フィルターと、低温触媒フィルターと、バルブボックスとを有する。この装置では、有機有害不純物を除去する２つの吸着フィルターを直列に作動させ、炭素酸化物の除去のための低温触媒フィルターが構成される（Ｌ．Ｓ．Ｂｏｂｅ、Ｙｕ．Ｅ．Ｓｉｎａｋ、Ａ．Ａ．Ｂｅｒｌｉｎ、Ｖ．Ａ．Ｓｏｌｏｕｋｈｉｎ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ．　Ｍ．：ＭＡＩＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　１９９２年第３８頁）。
【０００５】
この装置の欠点は、窒素酸化物、硫黄酸化物、アンモニア、活性炭素の上にほとんど吸着されないその他の化合物を除去する能力がないことにある。この場合、触媒毒の特性を有する有害不純物が低温触媒フィルター内に進入するおそれが高い。これらの有害不純物は、例えば、硫黄酸化物、硫化水素である。加えて、有害な不純物を有する大気汚染の範囲に関する作動データがないので、この装置のスイッチを入れたり切ったりすることは手動である。これらの方法及び装置の他の欠点は、再生中にガスシリンダーを使用することによって排出されたエアの補充である。
【０００６】
〔発明の概要〕
本発明の技術的成果により、プレナム換気装置のガス流と再生中に排出されるエア流との平衡を維持し、再生された吸着フィルターを迅速な仕方で冷却することを可能にし、比較的密閉された区域内の有害不純物の量と質に対して装置を迅速に入り切りすることを可能にする。
【０００７】
比較的密閉された区域、主として輸送手段の室の中のエアから有害不純物を除去する方法が、有害不純物の量及び質に応じて、ファンによって比較的密閉された区域から（輸送手段の客室から）エアを供給し、湿気及び有機有害不純物を吸着剤フィルターによって除去し、化学吸着化合物を化学吸着剤によって除去し、酸化炭素を低温触媒フィルターによって除去し、触媒ガスを吸着フィルター及び化学吸着剤によって除去する２つのエア流の中で交互に、上記エアを清浄にする工程と、一方のエア流の非作動状態にある吸着フィルターを１６０℃まで加熱し、それをファンによって冷却させ、その結果、シリカゲル上に吸着した湿気を使用することによって吸着フィルターを交互に再生させる工程と、再生工程の際、大気から比較的密閉された区域内供給されたエア容積と、大気に排出するエア容積との間の平衡を維持する工程と、を有し、それにより、上述の技術的成果が達成される。各吸着フィルターは、シリカゲル−活性炭素吸着剤の複層を有する。
【０００８】
流入孔と排出孔とを有する比較的密閉された区域内で上記方法を実施するための装置は、各々が吸着フィルター、バルブボックスを経て低温触媒フィルターの入口に接続されている２つのファンと、ヒーターと、流入孔の入口に設けられ、再生中、大気から密閉された区域内へのエアの流入を、エアの排出量に従って提供するためように調整されるエアフラップと、大気のエア質を分析し、流入エアの有害不純物濃度が劇的に上昇したときにエアフラップの遮断を行うためのユニットと、区域内のエア質を分析し、バルブボックス内のバルブのスイッチを交互に入り切りし、引続いて、再生すべき吸着フィルターを加熱するためのヒーターのスイッチを入り切りするするためのユニットと、を有し、ファンは、吸着フィルターに接続され、吸着フィルターの各々が、バルブボックスにより、エア清浄中には低温触媒フィルターに且つ再生中には大気へのエア排出孔に交互に接続され、吸着フィルターの吸着剤の２つの層は、シリカゲル−活性炭素の順に配置され、低温触媒フィルター内の吸着剤の２つの層は、化学吸着剤−触媒の順に配置される。
【０００９】
バルブボックスは、２つの「オア」バルブ又は三方弁の形態をなして構成され、各流入口は、それぞれの吸着フィルターの出口に接続され、各第１の流出口は、低温触媒フィルターに接続され、各第２の流出口は、大気へのエア排出孔に接続される。
【００１０】
室内のエアの質を分析するためのユニットは、有害不純物のガスセンサーを有する。
【００１１】
ヒーターは、２つの吸着フィルターが１６０℃まで交互に加熱されるように構成される。
【００１２】
ファンの１つは、エアフラップの位置に応じたプレナム換気エア量と等しいエア流量を有する。
【００１３】
２つのファンを使用することにより、再生された吸着フィルターの冷却を、エアクリーニングしているもう一方の吸着フィルターの作動と同時に行うことを可能にする。この場合、冷却時間は、強制的な熱除去によりかなり減少し、その結果、フィルター寸法及び吸着剤容積を減少させる。
【００１４】
複層吸着剤、即ち、シリカゲル−活性炭素を使用することにより、シリカゲル上に吸着されている湿気の助けで、活性炭素再生工程を実施することを可能にし、その結果、再生温度を（２２０−２５０℃から１６０℃まで）かなり低下させる。触媒の上流に位置する化学吸着剤は、化学吸着される化合物並びに触媒毒、例えば、硫黄化合物をエアから除去する。かくして、いくつかの層の吸着剤の中を通る一連のエア通路により、程度の高いエアクリーニングを達成することを可能にし、低温触媒の毒化を回避することを可能にする。
【００１５】
ガス流間の平衡を維持するために、装置は、調整可能なエアフラップを備え、このエアフラップは、再生される吸着カートリッジの中を通るエア流とプログラム的に連結されている。それにより、エアフラップの位置によって決定されるプレナム換気装置の流れと再生されるフィルターの中を流れるエア流との間の平衡が達成される。この場合、再生中に排出されるエアの補充は、自然外気インテークを消費することによって行われ、これは、プロトタイプのような追加のガスシリンダーを必要としない。
【００１６】
装置の本質的な利点は、大気の有害不純物の量及び質に応じて、装置の迅速な入り切り自動切換えを可能にするガスセンサーの使用にある。このことは、装置の消費電力を軽減し、その別構成要素の使用寿命を延ばす。
【００１７】
これらの特徴は本質的であり、上記技術的成果を達成するに十分な、本質的特徴の組合わせ形成との因果関係によって互いに関連している。
【００１８】
比較的密閉された区域、主として輸送手段の室の中のエアから有害不純物を除去する方法は、有害不純物の量及び質に応じて、ファンによって比較的密閉された区域から（輸送手段の客室から）エアを供給し、湿気及び有機有害不純物を吸着剤フィルターによって除去し、化学吸着化合物を化学吸着剤によって除去し、酸化炭素を低温触媒フィルターによって除去し、触媒ガスを吸着フィルター及び化学吸着剤によって除去する２つのエア流の中で交互に、上記エアを清浄にする。次いで、一方のエア流内の非作動状態にある吸着フィルターを１６０℃まで加熱し、それをファンによって冷却し、その結果、シリカゲルの上に吸着した湿気を使用することによって、吸着フィルターを交互に再生させる。再生の際、大気から比較的密閉された区域内供給されたエア容積と、大気に排出するエア容積との間の平衡を維持する。各吸着フィルターは、シリカゲル−活性炭素吸着剤の複層を有する。
【００１９】
〔発明の最良の形態〕
本発明を特定の実施形態によって例示するが、この実施形態は、唯一可能な実施形態ではなく、本質的な特徴の組合わせを用いて特定の技術的成果を達成する可能性を明確に示すに過ぎない。
【００２０】
本装置は以下のように作動する。外気からのエア１は、比較的密閉された区域２、例えば、輸送手段の客室にエア流量Ｑで入る。エア質制御ユニット３が、この区域の連続制御を実行する。清浄な大気の場合には、清浄装置のスイッチを入れずに、エアを区域の漏れ空間４から排出し、当然、エア流入量とエア排出量とは等しい。
【００２１】
もし区域２内のエアが汚染されていれば、エア質制御ユニット３がファン５のスイッチを入れる。エアは、シリカゲル−活性炭素の複層をなすフィルター６を連続的に通過し、このフィルター６のシリカゲル上で湿気を除去し、その活性炭素上で有機有害不純物を除去する。次いで、エアは、「オア」バルブ１０を有するバルブボックス７の中を通って、化学的吸着剤−触媒の層をなすフィルター９に進み、窒素酸化物、硫黄酸化物、アンモニア、その他の化学吸着される化合物、炭素酸化物を除去する。清浄にされたエアが区域２に排出される。
【００２２】
フィルター６を数時間作動させた後、ファン５のスイッチを切り、バルブボックス７内の「オア」バルブのスイッチを入れる。「オア」バルブ１０を閉じてそれを大気用孔１１に接続し、「オア」バルブ１２を開いてそれを客室空間に接続する。ここで、第２のファン１３のスイッチを入れると、エアは、シリカゲルと活性炭素を有する第２のフィルター１４の中を通り、バルブボックス７及び「オア」バルブ１２を経てフィルター９に進み、エアを上記区域に供給する。フィルター６を１６０℃まで加熱したら、その後、ヒーターのスイッチを切り、ファン５のスイッチを入れ、エア流量を、フラップ１５の位置にプログラム的に依存するプレナム換気１のエア流量と等しくする。シリカゲルから分離した水蒸気は、吸着されている有害不純物を活性炭素の外に押し出し、熱をもった蒸気−ガス混合物を孔１１から外気に排出する。再生工程及びフィルター１４の完全な消耗時、「オア」バルブを再び切り換え、フィルター１４の再生を行い、再生製品及び熱が孔１６から大気に排出される。この場合、フィルター６は、区域内のエアを清浄にする。本装置はまた、大気中のエアの質を分析するためのユニット１７を有し、このことは、流入エア１の有害不純物濃度の急激な上昇の場合のエアフラップ１５の切り換えを提供する。
【００２３】
適用された発明を特定の実施形態で証明した。
【００２４】
３人の乗客によって占められた客室に、有害不純物を含有する外部エアをフラップを通して６ｍ^３／ｈで供給する。本装置は、ＣＯ、窒素酸化物及び炭化水素用の金属酸化物ソリッドステートセンサーを備えている。任意の化合物の濃度がＭＡＣレベルに達したとき、ガス感知センサーの命令によって、１５ｍ^３／ｈのエア流量の清浄装置のファンの１つのスイッチが入る。エアは、ＫＣＭグレードシリカゲル−ＦＡＳグレード活性炭素の複層吸着剤を有するカートリッジの中を連続的に通り、更に、ＨＰＳＢグレード化学吸着剤−ＡＫ６２触媒の複層をなすカートリッジの中を通る。有害不純物を除去する効果は、ＮＯ_２について９８％、ＣＯについて９６％、Ｃ_ｎＨ_ｍについて９５％である。
【００２５】
ＣＯ放出の代謝率が４．７ｍｇ／ｈｏｕｒに等しく、流入エア内の有害不純物の濃度が、ＣＯについて１５ｍｇ／ｍ^３、窒素酸化物について７ｍｇ／ｍ^３及び炭化水素について８ｍｇ／ｍ^３に等しいとき、清浄の結果、輸送手段の客室内の上記化合物の濃度は、ＣＯについて５．１ｍｇ／ｍ^３、窒素酸化物について、２．０ｍｇ／ｍ^３、炭化水素について、２．４ｍｇ／ｍ^３まで減少する。
【００２６】
フィルターを４時間作動させた後、バルブの切り換えを行うことにより、第２の吸着フィルターを備えた第２のファンのスイッチが入り、この時点から、第２の吸着フィルターが客室内のエアを清浄にする。この間、第１の吸着フィルターを１６０℃まで加熱する。この温度に達したら、ヒーターのスイッチを切り、第１のファンのスイッチを入れ、フラップ位置によってプログラム制御されたプレナム換気エア流量と等しい６ｍ^３／ｈｏｕｒのエアを流す。水蒸気が、吸着されているヘキサン分子を活性炭素から追い出し、蒸気−ガス混合物を大気に排出する。再使用の準備が整ったら、強制的な熱除去により、吸着フィルターを冷却して、通常温度まで下げる。
【００２７】
〔産業上の利用可能性〕
本発明を、既知のプロセス作動を使用する現存する生産手段と共に使用することができるので、本発明は、「産業上の利用可能性」の特許要件を満たす。
【図面の簡単な説明】
【図１】
エアクリーニング装置の概略図である。

Claims

比較的密閉された区域、主として輸送手段の室の中のエアから有害不純物を除去する方法であって、
有害不純物の量及び質に応じて、比較的密閉された区域からエアをファンによって供給し、湿気及び有機有害不純物を吸着剤フィルターによって除去し、化学吸着化合物を化学吸着剤によって除去し、酸化炭素を低温触媒フィルターによって除去し、触媒ガスを吸着フィルター及び化学吸着剤によって除去する２つのエア流の中で交互に、前記エアを清浄にする工程と、
一方のエア流内の非作動状態にある吸着フィルターを１６０℃まで加熱し、それをファンによって冷却し、その結果、シリカゲル上に吸着した湿気を使用することによって、吸着フィルターを交互に再生させる工程と、
再生工程の際、大気から比較的密閉された区域内供給されたエア容積と、大気に排出するエア容積との間の平衡を維持する工程と、
を有する方法。
流入孔と排出孔とを有する比較的密閉された区域内で請求項１に記載の方法を実施するための装置であって、
各々が吸着フィルター、バルブボックスを経て低温触媒フィルターの入口に接続されている２つのファンと、
ヒーターと、
流入孔の入口に設けられ、再生中、大気から密閉された区域内へのエアの流入を、エアの排出量に従って提供するように調整されるエアフラップと、
大気のエア質を分析し、流入エアの有害不純物濃度が劇的に上昇したときにエアフラップの遮断を行うためのユニットと、
区域内のエア質を分析し、バルブボックス内のバルブのスイッチを交互に入り切りし、引続いて、再生すべき吸着フィルターを加熱するためのヒーターのスイッチを入り切りするするためのユニットと、を有し、
前記ファンは、前記吸着フィルターに接続され、
前記バルブボックスにより、前記吸着フィルターの各々が、エア清浄中には低温触媒フィルターに、再生中には大気へのエア排出孔に、交互に接続され、
吸着フィルターの吸着剤の２つの層は、シリカゲル−活性炭素の順に配置され、低温触媒フィルター内の吸着剤の２つの層は、化学吸着剤−触媒の順に配置される、装置。
前記バルブボックスは、２つの「オア」バルブの形態をなして構成され、各流入孔は、それぞれの吸着フィルターの出口に接続され、各第１の流出口は、低温触媒フィルターに接続され、各第２の流出口は、大気へのエア排出孔に接続される、請求項２に記載の装置。
室内のエアの質を分析するためのユニットは、有害不純物のガスセンサーを有する、請求項２に記載の装置。
前記ヒーターは、前記２つの吸着フィルターが１６０℃まで交互に加熱されるように構成される、請求項２に記載の装置。
前記ファンの１つは、エアフラップの位置に応じたプレナム換気エア量と等しいエア流量を有する、請求項２に記載の装置。