JP2004524886A - 生物学的フィルタシステムおよび生物学的フィルタシステムのハウジング - Google Patents
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Abstract
本発明は、空気を浄化する生物学的フィルタシステム（１）、および生物学的フィルタシステム（１）のハウジングに関する。さらに、本発明は、空気を浄化および調節する方法に関する。本発明は、微生物を含みかつ植物の培地として役立つ土（３）が、空気を浄化して空気から有害な粒子およびガスを除去する能力を有するという知見に基づく。土および植物のそのような性質の認識は、汚染管理に土および植物を使用することへ導いた。利点は、そのような汚染管理が、環境に対して非常にフレンドリーなことである。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を浄化するための生物学的フィルタシステムおよび生物学的フィルタシステムのハウジングに関する。さらに、本発明は、空気を浄化および調節する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、微生物を含みかつ植物の培地として使用される土が、空気を浄化して空気から有害な粒子およびガスを除去する能力を有するという知見に基づく。この知見は、ＮＡＳＡによって発表され、ＮＡＳＡ研究の結果である。
【０００３】
土および植物のそのような性質の認識は、土および植物を汚染管理に使用することへ導いた。その利点は、そのような汚染管理が環境に対して非常にフレンドリーなことである。
【０００４】
近年、土および植物を汚染管理に使用することは、商業的および実用的な興味を引くようになり、ますます普通に行われるようになった。
【０００５】
独国特許出願公開第１９５２１２３９号明細書は、部屋の生物活性フィルタを開示する。このフィルタはハウジングを含み、このハウジング内にはフィルタ物質を有する内部容器が置かれている。このフィルタ物質は、大きな吸収能力を有する多孔質物質から構成される。フィルタ物質は、多孔質の様々な粘土細粒、腐植土、コロイド、活性炭、堆肥、特定の化学結合剤、石灰石、酸化マグネシウム、カルサイトなどの様々な混合物であってよい。フィルタ物質は、粒子および化学製品に対する一般的な吸収性を有するか、特定のガス化合物に対する特定の吸収性、生物学または化学的な結合性を有することができる。フィルタ媒体によって、土の根鉢を有する植物を植えることができる。空気はフィルタを通るようにファンによって駆動される。フィルタは空気の良好な浄化を提供するが、胚細胞を阻止せず、部屋の中の気候の全体的な調節に寄与しない。
【０００６】
従来の生物学的フィルタの欠点は、浄化された空気の場所に胚細胞が入るのを阻止しないことである。胚細胞は、たとえば、空気が通過する土から空気の中へ入るかも知れない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、空気中の胚細胞および他の粒子を、浄化プロセスの間に効果的に阻止するフィルタシステムを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、空気中の有害ガスを、浄化プロセスの間に脱ガスおよび分解するフィルタシステムを提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、部屋の中の温度および相対湿度の空気調節に寄与するフィルタシステムを提供することである。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、水タンクから土および植物を自動灌漑するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的および他の目的は、請求項に定義されるような本発明によって達成される。
【００１２】
本発明は、環境的にフレンドリーでありかつ空気中の粒子および有害ガスを著しく減少させる空気の浄化および調節のための生物学的フィルタシステムおよび方法を提供する。
【００１３】
生物学的フィルタシステムは、様々なサイズで製造することができ、植木鉢、ボックス、仕切り壁、または植栽植物のような外見を有する。それによって、本発明は、部屋または風景の装飾に寄与することができると同時に、部屋または風景の中の空気を浄化および調節することができる。
【００１４】
本発明は、第１の態様において、空気を浄化する生物学的フィルタシステムに関し、水タンクと、土の層と、微生物を減少させる層とを含む。
【００１５】
生物学的フィルタは、後述するように、空気が通過するクローズドシステムの一部分である。
【００１６】
水タンクの目的は、空気を湿らせることと、土の層に水を与えることである。土の層は、粒子およびガスの通過を阻止し、任意には土の中の微生物学的プロセスでそれら粒子およびガスを破壊し、それによって土の層を通過する空気を浄化する。
【００１７】
微生物を減少させる層の目的は、もちろん空気中の胚細胞の数を減らすことである。胚細胞は、土から空気へ入るバクテリアおよび真菌類の胚細胞であってよい。さらに、微生物を減少させる層の目的は、少なくとも土の表面、好ましくは土の少なくとも２ｍｍの深さまで、バクテリアおよび真菌類の成長を阻止することである。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、生物学的フィルタシステムは、さらに圧縮機室を含む。
【００１９】
本発明の生物学的フィルタシステムの他の好ましい実施形態において、微生物を減少させる層は、バクテリアおよび真菌類の胚細胞を死滅または破壊する物質を含む。
【００２０】
そのような物質は、ｐＨ値が高いもしくは低い物質、または塩基性もしくは酸性の物質の中から選択することができる。有用な塩基性物質は、好ましくは１０よりも大きいｐＨを有し、有用な酸性物質は、好ましくは４よりも小さいｐＨを有する。他の有用な物質は約７〜９のｐＨを有する。
【００２１】
好ましくは、上記物質は、石灰石、ドロマイト（苦灰石）、カルサイト（方解石）、マグネサイト（菱苦土石）、セルロース、ヘミセルロース、木屑、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２２】
微生物を減少させる層の殺菌効果について、正確なメカニズムは知られていない。殺菌は、ＭｇイオンまたはＣａイオンなどのイオンの影響によって起こるのかも知れないが、本発明はこの理論に限定されない。
【００２３】
胚細胞を死滅および破壊する他に、微生物を減少させる層は、さらに粒子に対して機械的なフィルタとして働き、好ましくは様々な粒子を吸収することができる。
【００２４】
好ましくは、微生物を減少させる層を構成する物質は、篩によって測定された０．１〜７．０ｃｍの平均粒子サイズを有する。
【００２５】
好ましくは、微生物を減少させる層の厚さは０．１〜１０ｃｍであり、さらに好ましくは、０．５〜６ｃｍである。
【００２６】
本発明に係る生物学的フィルタシステムの他の好ましい実施形態において、水タンクは土の層の中または真下に置かれる。水の表面と土の層の底面との間にはエアポケットまたは距離が存在し、この容積または距離は、土の中、またはタンク内の水の表面と土の層の底面との間で空気を流すことが十分できるものであり、好ましくは、前記距離は０．１〜１５ｃｍの範囲の中にある。
【００２７】
それによって、空気がタンクの中の水の上を通過して水分を吸収し、直後に土の層へ入ることが可能となる。多孔質の底部プレート、たとえば孔を有する金属プレートが、好ましくは、土の層を支持する。水の表面と土の層の底面との間の距離は、もちろん、タンクの中に存在する水の量によって変動する。
【００２８】
さらに、水タンクは、好ましくは１つまたは複数の灯芯（wick）を使用して、土の層へ連結してもよい。灯芯はタンクから水を土の層へ吸い上げ、それによって土と、任意には土の中に存在する植物の根とを湿らせる。土の層の底面がプレートによって支持されるとき、このプレートは多孔質の布で覆われてよい。この多孔質の布は灯芯と連結して、土を湿らせるのを助ける。この好ましい実施形態は、土および植物を自動灌漑することを容易にする。
【００２９】
好ましくは、本発明に係る生物学的フィルタシステムは、フィルタシステムに空気を強制的に通過させる手段を含む。この手段は、浄化される空気の入口と、実質的に気密な室とを含む。この気密室では、生物学的フィルタシステムに空気を強制的に通過させる圧力を生成することができる。この圧力は、ファンや換気装置などを使用して作り出すことができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る生物学的フィルタシステムの好ましい実施形態において、土の層は、微生物活性を有する腐植土および／または粘土を含む。微生物活性は、腐植土の中で自然に現れ、腐植土、粘土、および土の中で自然に存在するバクテリアおよび他の微生物によって生じる。土の層は、土に空気流が通過するほどの十分な孔隙性にするために、膨張された粘土または他の多孔質物質をさらに含んでよい。
【００３１】
好ましくは、土の層は、２００〜５００ｍ3／ｍ2ｈ、さらに好ましくは３００〜４００ｍ3／ｍ2ｈの空気流を土の層に通過させることができる程度の孔隙性（porosity）を有する。
【００３２】
土の層は、好ましくは５〜８０ｃｍの厚さを有し、さらに好ましくは１５〜５０ｃｍの厚さを有する。
【００３３】
他の好ましい実施形態において、土の層は、１または複数の植物のための培地を構成する。この培地は、広範囲の植物の成長媒体として役立つ。この広範囲の植物は、土の層との組み合わせにより、空気を浄化するプロセスに寄与する。さらに、植物の光合成は、空気中の二酸化炭素を吸収して酸素を放出し、それによって空気の品質を改善する。
【００３４】
本発明に係る生物学的フィルタシステムにおいて、植物は、好ましくは、アロエ・バルバデンシス（Aloe barbadensis）、ムサ・オリアナ（Musa oriana）、アグラオネマ・モデスタム（Aglaonema modestum）、フィロデンドロン・ドメスティクム（Philodendron domesticum）、ヘデラ・ヘリックス（Hedera helix）、フィカス・ベンジャミナ（Ficus benjamina）、ゲルベラ・ジェームソニー（Gerbera jamesonii）、エピプレムヌム・オーレウム（Epipremnum aureum）、フィロデンドロン・オキシカルジウム（Philodendron oxycardium）、ドラセナ・デレメンシス（Dracaena deremensis）、フィロデンドロン・セローム（Philodendron selloum）、ドラセナ・マルギナータ（Dracaena marginata）、ドラセナ・マッサンゲアーナ（Dracena massangeana）、ブラッサイア・アルボリコラ（Brassaia arboricola）、サンセベリア・ローレンチー（Sansevieria laurentii）、トラデスカンチャ・シラモンタナ（Tradescantia sillamontana）、スパティフィラム「マウナ・ロア」（Spathiphyllum "Mauna Loa"）、ペペロミア・オブツシフォリア（Peperomia obtusifolia）、クリサンテマム・モリフォリウム（Chrysanthemum morifolium）、クロロフィツム・エラタム（Chlorophytum elatum）、シンゴニウム・ポドフィラム（Syngonium podophyllum）、ドラセナ・デレメンシス「ワーネッキー」（Dracaena deremensis "Warneckii"）からなる群から選択される。
【００３５】
植物の生育の物理的な機能は、植物の成功した生育部分（根、根茎、茎、葉柄など）によって構成された二次的な孔隙性によって、土の孔隙性を構成および維持することである。どの植物種も、特定の微生物活性の成長をサポートする滲出物（グルコース、アミノ酸など）の特別な組み合わせを生み出している。特定の汚染菌を吸収および破壊するため、特定の植物種および土の組み合わせを選択することができる。
【００３６】
本発明の第２の態様において、本発明は生物学的フィルタシステムのハウジングに関し、空気の入口と、水タンクと、土の層および微生物を減少させる層のための保持器とを含み、このハウジングは、空気が入口から水の表面へ導かれ、その後に土の層を通過しかつ微生物を減少させる層を通過するか、または土の中へ直接導かれるように構成されている。
【００３７】
生物学的フィルタシステムのハウジングの好ましい実施形態において、水タンクは、好ましくは１つまたは複数の灯芯によって土の層と連結している。それによって、タンク内の水は土の層を湿らせて、ハウジング内で土および植物の自動灌漑を容易にする。
【００３８】
好ましくは、ハウジングは、空気をハウジングおよび生物学的フィルタシステムに通過させるように導く手段を含み、好ましくは、その手段は、ファン、換気装置、ポンプ、又は圧縮機の形式をしている。それによって、土の層および微生物を減少させる層に空気を強制的に通過させるのに必要な圧力を作り出すことができる。生物学的フィルタシステムのハウジングの他の好ましい実施形態において、土の層および微生物を減少させる層の保持器は、孔の開いた底部プレートを含む。孔の開いた底部プレートは、土の層および微生物を減少させる層を支持し、同時に空気の通過を許す。底部プレートは、湿らせることのできる多孔質の布を被せることができる。多孔質の布は１つまたは複数の灯芯を介してタンクと連結してもてよい。底部プレートと土の層との間に布を使用することによって、土は効果的に湿らせられる。
【００３９】
さらに好ましくは、生物学的フィルタシステムのハウジングは、タンクの中の水の量を検出する手段を含む。検出システムは、機械的に、たとえば管の中の浮きを使用するか、電子的に、たとえばセンサを使用して、水位を視覚的または視聴覚的に表示する。
【００４０】
好ましくは、生物学的フィルタシステムのハウジングは、タンク中に水を満たす手段を含む。ハウジング内の管状連結部を介してタンクの中に水を満たすことができる。その利点は、タンクを再び満たす必要があるとき、ハウジングを分解する必要がないことである。
【００４１】
第３の態様において、本発明は、空気を浄化および調節する方法に関し、水タンクに空気を通過させるかまたは水タンクに沿って空気を流すステップと、土の層に空気を通過させて、空気を浄化および調節するステップと、微生物を減少させる層に空気を通過させるステップとを含む。
【００４２】
水タンクに空気を通過させるとは、タンク内の水の表面の上に空気を強制的に流すことを意味する。好ましくは、水タンクは土の層の真下に置かれ、空気はタンクを通過した後、強制的に土の層へ通される。
【００４３】
本発明に係る方法の重要な実施形態において、空気の温度は、好ましくは圧力またはフローの調整によって、土の層を通過する間に、１〜８℃、好ましくは３〜８℃、さらに好ましくは２〜５℃だけ低くなる。空気は、土を通過する間に冷却され、空気の相対湿度は、部分的には水の吸い上げによって増加するし、部分的には温度の低下によっても増加する。
【００４４】
圧力およびフィルタを通るフロー（ｍ／ｓ）が高くなれば、相対的および容積全体に対してトータルで温度の低下を増加させるであろう。
【００４５】
空気が土の層から解放されるとき、空気は周囲の空気を冷却し、周囲の空気は、解放された空気を暖めるであろう。こうして、空気中の相対湿度は減少し、空気の全量における相対湿度は、好ましい約７０〜９０％へ調節されるであろう。
【００４６】
このようにして、本方法は、室温を下げ相対湿度を調節することによって、室内の安定した気候に寄与する。
【００４７】
したがって、本発明のシステムおよび方法は、基本的に温度を一定にかつ空気の相対湿度を安定に保持することと、静電気を防止することとが重要であるオフィス環境、エレクトロニクス室、および他の施設に適している。
【００４８】
本方法の好ましい実施形態によれば、空気は土、好ましくは微生物活性を有して植物の培地を構成する土を通過する。天然の土では、微生物活性は正常であり、微生物活性はバクテリアおよび他の微生物によって起こされる。バクテリアおよび微生物は、ある物質から他の物質へ、たとえば、有害物質から無害物質へ変換することができる。
【００４９】
他の好ましい方法によれば、空気は、微生物減少物質によって構成された微生物を減少させる層へ通される。前記微生物減少物質は、好ましくは石灰石、ドロマイト、カルサイト、木屑、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００５０】
本方法の好ましい実施形態において、胚細胞の数は、微生物を減少させる層を通過する間に減少する。好ましくは、胚細胞の数は重量で５０％だけ減少し、さらに好ましくは７０％だけ減少し、さらに好ましくは９０％だけ減少する。
【００５１】
本発明に係る方法の他の好ましい実施形態において、空気中の有害ガスは、土の層を通過する間に吸収および／または破壊される。有害ガスとは、人に死およびアレルギー反応を引き起こすガスを意味する。たとえば、ベンゼンはガンを引き起こすことがよく知られている。有害ガスは、土の中の微生物活性によって除去および破壊される。好ましくは、有害ガスはベンゼン、ホルムアルデヒド、トリクロロエチレン、トルエン、アセトン、臭化物、塩化物などである。
【００５２】
さらに、本方法の好ましい実施形態において、２μｍ以上の平均サイズを有する実質的に全ての粒子が、土の層および微生物を減少させる層を通過する間に空気から除去される。好ましくは、浄化された空気の中の粒子の濃度は、外部の空気と比較して少なくとも７０％だけ低減され、好ましくは、浄化された空気の中の粒子の濃度は、内部の空気と比較して少なくとも４５％だけ低減される。
【００５３】
１つの態様において、本発明は、さらに空気の浄化および調節への生物学的フィルタシステムの使用に関する。
【００５４】
本発明の１つの態様は、空気の浄化および調節へ本方法を使用することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
【００５６】
図１において、外部シェル１８と内部シェル１７、１６とを含むハウジング内に、生物学的フィルタシステム１が示されている。生物学的フィルタシステムは、土の層３と、上部層としての石灰石の微生物減少層４と、水タンク１１とを含む。土の層３および微生物減少層４は、孔の開いた底部プレート２によって支持される。土の層３は、灯芯を有する毛細管１２と毛管分布カーペット１３とによってタンク１１と連結している。さらに、フィルタシステムは、水をタンク１１の中へ満たすために使用できる管状連結部１０を有する。
【００５７】
使用中、空気は、空気の入口８を介して入り、ファン６および外部シェル１８と内部シェル１７との間に形成された空洞を使用することによってタンク１１へ導かれる。圧力が空気室５の中で生成され、空気は内部シェル１６の複数の孔を介してタンク１１へ導かれる。
【００５８】
空気はタンク１１内の水の表面の上を通過し、土の層３を通過する。土の層３で、空気は浄化されて冷却される。最後に、空気は微生物減少層４を通過する。微生物減少層４は、空気中のバクテリアおよび真菌類のうち実質的に全ての胚細胞を除去する。
【００５９】
浄化された空気がフィルタシステムの中へ引き込まれるのを防止するため、ハウジングはフィルタシステム１の空気出口を取り囲む複数の開口部９を含む。加圧された空気の上向流は、開口部９を通過し、浄化された空気をシステムから外へ導く。
【００６０】
システムは空気中のバクテリアの含有量を８０〜９０％だけ減らし、真菌類の含有量を９０％だけ減らす。
【００６１】
空気中の粒子の含有量は、７５％だけ減る。
【００６２】
図２に、本発明に係るフィルタシステムを設置する前および後におけるデンマークの「ブルーハウス」内の湿度および温度の測定結果を示す。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る生物学的フィルタシステムおよびハウジングの実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係るフィルタシステムを設置する前および後の家屋内の湿度および温度の測定値を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ フィルタシステム
２ 孔の開いた底部プレート
３ 土の層
４ 石灰石の微生物減少層
５ 空気室
６ ファン
７ 支持体
８ 空気の入口
９ 開口部
１０ 水を満たすための管状連結部
１１ 水タンク
１２ 灯芯を有する毛細管
１３ 毛管分布カーペット
１４ 支柱
１５ ファンから土への空気分散
１６ 内部シェル
１７ 内部シェル
１８ 外部シェル
【０００１】
本発明は、空気を浄化するための生物学的フィルタシステムおよび生物学的フィルタシステムのハウジングに関する。さらに、本発明は、空気を浄化および調節する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、微生物を含みかつ植物の培地として使用される土が、空気を浄化して空気から有害な粒子およびガスを除去する能力を有するという知見に基づく。この知見は、ＮＡＳＡによって発表され、ＮＡＳＡ研究の結果である。
【０００３】
土および植物のそのような性質の認識は、土および植物を汚染管理に使用することへ導いた。その利点は、そのような汚染管理が環境に対して非常にフレンドリーなことである。
【０００４】
近年、土および植物を汚染管理に使用することは、商業的および実用的な興味を引くようになり、ますます普通に行われるようになった。
【０００５】
独国特許出願公開第１９５２１２３９号明細書は、部屋の生物活性フィルタを開示する。このフィルタはハウジングを含み、このハウジング内にはフィルタ物質を有する内部容器が置かれている。このフィルタ物質は、大きな吸収能力を有する多孔質物質から構成される。フィルタ物質は、多孔質の様々な粘土細粒、腐植土、コロイド、活性炭、堆肥、特定の化学結合剤、石灰石、酸化マグネシウム、カルサイトなどの様々な混合物であってよい。フィルタ物質は、粒子および化学製品に対する一般的な吸収性を有するか、特定のガス化合物に対する特定の吸収性、生物学または化学的な結合性を有することができる。フィルタ媒体によって、土の根鉢を有する植物を植えることができる。空気はフィルタを通るようにファンによって駆動される。フィルタは空気の良好な浄化を提供するが、胚細胞を阻止せず、部屋の中の気候の全体的な調節に寄与しない。
【０００６】
従来の生物学的フィルタの欠点は、浄化された空気の場所に胚細胞が入るのを阻止しないことである。胚細胞は、たとえば、空気が通過する土から空気の中へ入るかも知れない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、空気中の胚細胞および他の粒子を、浄化プロセスの間に効果的に阻止するフィルタシステムを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、空気中の有害ガスを、浄化プロセスの間に脱ガスおよび分解するフィルタシステムを提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、部屋の中の温度および相対湿度の空気調節に寄与するフィルタシステムを提供することである。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、水タンクから土および植物を自動灌漑するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的および他の目的は、請求項に定義されるような本発明によって達成される。
【００１２】
本発明は、環境的にフレンドリーでありかつ空気中の粒子および有害ガスを著しく減少させる空気の浄化および調節のための生物学的フィルタシステムおよび方法を提供する。
【００１３】
生物学的フィルタシステムは、様々なサイズで製造することができ、植木鉢、ボックス、仕切り壁、または植栽植物のような外見を有する。それによって、本発明は、部屋または風景の装飾に寄与することができると同時に、部屋または風景の中の空気を浄化および調節することができる。
【００１４】
本発明は、第１の態様において、空気を浄化する生物学的フィルタシステムに関し、水タンクと、土の層と、微生物を減少させる層とを含む。
【００１５】
生物学的フィルタは、後述するように、空気が通過するクローズドシステムの一部分である。
【００１６】
水タンクの目的は、空気を湿らせることと、土の層に水を与えることである。土の層は、粒子およびガスの通過を阻止し、任意には土の中の微生物学的プロセスでそれら粒子およびガスを破壊し、それによって土の層を通過する空気を浄化する。
【００１７】
微生物を減少させる層の目的は、もちろん空気中の胚細胞の数を減らすことである。胚細胞は、土から空気へ入るバクテリアおよび真菌類の胚細胞であってよい。さらに、微生物を減少させる層の目的は、少なくとも土の表面、好ましくは土の少なくとも２ｍｍの深さまで、バクテリアおよび真菌類の成長を阻止することである。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、生物学的フィルタシステムは、さらに圧縮機室を含む。
【００１９】
本発明の生物学的フィルタシステムの他の好ましい実施形態において、微生物を減少させる層は、バクテリアおよび真菌類の胚細胞を死滅または破壊する物質を含む。
【００２０】
そのような物質は、ｐＨ値が高いもしくは低い物質、または塩基性もしくは酸性の物質の中から選択することができる。有用な塩基性物質は、好ましくは１０よりも大きいｐＨを有し、有用な酸性物質は、好ましくは４よりも小さいｐＨを有する。他の有用な物質は約７〜９のｐＨを有する。
【００２１】
好ましくは、上記物質は、石灰石、ドロマイト（苦灰石）、カルサイト（方解石）、マグネサイト（菱苦土石）、セルロース、ヘミセルロース、木屑、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２２】
微生物を減少させる層の殺菌効果について、正確なメカニズムは知られていない。殺菌は、ＭｇイオンまたはＣａイオンなどのイオンの影響によって起こるのかも知れないが、本発明はこの理論に限定されない。
【００２３】
胚細胞を死滅および破壊する他に、微生物を減少させる層は、さらに粒子に対して機械的なフィルタとして働き、好ましくは様々な粒子を吸収することができる。
【００２４】
好ましくは、微生物を減少させる層を構成する物質は、篩によって測定された０．１〜７．０ｃｍの平均粒子サイズを有する。
【００２５】
好ましくは、微生物を減少させる層の厚さは０．１〜１０ｃｍであり、さらに好ましくは、０．５〜６ｃｍである。
【００２６】
本発明に係る生物学的フィルタシステムの他の好ましい実施形態において、水タンクは土の層の中または真下に置かれる。水の表面と土の層の底面との間にはエアポケットまたは距離が存在し、この容積または距離は、土の中、またはタンク内の水の表面と土の層の底面との間で空気を流すことが十分できるものであり、好ましくは、前記距離は０．１〜１５ｃｍの範囲の中にある。
【００２７】
それによって、空気がタンクの中の水の上を通過して水分を吸収し、直後に土の層へ入ることが可能となる。多孔質の底部プレート、たとえば孔を有する金属プレートが、好ましくは、土の層を支持する。水の表面と土の層の底面との間の距離は、もちろん、タンクの中に存在する水の量によって変動する。
【００２８】
さらに、水タンクは、好ましくは１つまたは複数の灯芯（wick）を使用して、土の層へ連結してもよい。灯芯はタンクから水を土の層へ吸い上げ、それによって土と、任意には土の中に存在する植物の根とを湿らせる。土の層の底面がプレートによって支持されるとき、このプレートは多孔質の布で覆われてよい。この多孔質の布は灯芯と連結して、土を湿らせるのを助ける。この好ましい実施形態は、土および植物を自動灌漑することを容易にする。
【００２９】
好ましくは、本発明に係る生物学的フィルタシステムは、フィルタシステムに空気を強制的に通過させる手段を含む。この手段は、浄化される空気の入口と、実質的に気密な室とを含む。この気密室では、生物学的フィルタシステムに空気を強制的に通過させる圧力を生成することができる。この圧力は、ファンや換気装置などを使用して作り出すことができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る生物学的フィルタシステムの好ましい実施形態において、土の層は、微生物活性を有する腐植土および／または粘土を含む。微生物活性は、腐植土の中で自然に現れ、腐植土、粘土、および土の中で自然に存在するバクテリアおよび他の微生物によって生じる。土の層は、土に空気流が通過するほどの十分な孔隙性にするために、膨張された粘土または他の多孔質物質をさらに含んでよい。
【００３１】
好ましくは、土の層は、２００〜５００ｍ3／ｍ2ｈ、さらに好ましくは３００〜４００ｍ3／ｍ2ｈの空気流を土の層に通過させることができる程度の孔隙性（porosity）を有する。
【００３２】
土の層は、好ましくは５〜８０ｃｍの厚さを有し、さらに好ましくは１５〜５０ｃｍの厚さを有する。
【００３３】
他の好ましい実施形態において、土の層は、１または複数の植物のための培地を構成する。この培地は、広範囲の植物の成長媒体として役立つ。この広範囲の植物は、土の層との組み合わせにより、空気を浄化するプロセスに寄与する。さらに、植物の光合成は、空気中の二酸化炭素を吸収して酸素を放出し、それによって空気の品質を改善する。
【００３４】
本発明に係る生物学的フィルタシステムにおいて、植物は、好ましくは、アロエ・バルバデンシス（Aloe barbadensis）、ムサ・オリアナ（Musa oriana）、アグラオネマ・モデスタム（Aglaonema modestum）、フィロデンドロン・ドメスティクム（Philodendron domesticum）、ヘデラ・ヘリックス（Hedera helix）、フィカス・ベンジャミナ（Ficus benjamina）、ゲルベラ・ジェームソニー（Gerbera jamesonii）、エピプレムヌム・オーレウム（Epipremnum aureum）、フィロデンドロン・オキシカルジウム（Philodendron oxycardium）、ドラセナ・デレメンシス（Dracaena deremensis）、フィロデンドロン・セローム（Philodendron selloum）、ドラセナ・マルギナータ（Dracaena marginata）、ドラセナ・マッサンゲアーナ（Dracena massangeana）、ブラッサイア・アルボリコラ（Brassaia arboricola）、サンセベリア・ローレンチー（Sansevieria laurentii）、トラデスカンチャ・シラモンタナ（Tradescantia sillamontana）、スパティフィラム「マウナ・ロア」（Spathiphyllum "Mauna Loa"）、ペペロミア・オブツシフォリア（Peperomia obtusifolia）、クリサンテマム・モリフォリウム（Chrysanthemum morifolium）、クロロフィツム・エラタム（Chlorophytum elatum）、シンゴニウム・ポドフィラム（Syngonium podophyllum）、ドラセナ・デレメンシス「ワーネッキー」（Dracaena deremensis "Warneckii"）からなる群から選択される。
【００３５】
植物の生育の物理的な機能は、植物の成功した生育部分（根、根茎、茎、葉柄など）によって構成された二次的な孔隙性によって、土の孔隙性を構成および維持することである。どの植物種も、特定の微生物活性の成長をサポートする滲出物（グルコース、アミノ酸など）の特別な組み合わせを生み出している。特定の汚染菌を吸収および破壊するため、特定の植物種および土の組み合わせを選択することができる。
【００３６】
本発明の第２の態様において、本発明は生物学的フィルタシステムのハウジングに関し、空気の入口と、水タンクと、土の層および微生物を減少させる層のための保持器とを含み、このハウジングは、空気が入口から水の表面へ導かれ、その後に土の層を通過しかつ微生物を減少させる層を通過するか、または土の中へ直接導かれるように構成されている。
【００３７】
生物学的フィルタシステムのハウジングの好ましい実施形態において、水タンクは、好ましくは１つまたは複数の灯芯によって土の層と連結している。それによって、タンク内の水は土の層を湿らせて、ハウジング内で土および植物の自動灌漑を容易にする。
【００３８】
好ましくは、ハウジングは、空気をハウジングおよび生物学的フィルタシステムに通過させるように導く手段を含み、好ましくは、その手段は、ファン、換気装置、ポンプ、又は圧縮機の形式をしている。それによって、土の層および微生物を減少させる層に空気を強制的に通過させるのに必要な圧力を作り出すことができる。生物学的フィルタシステムのハウジングの他の好ましい実施形態において、土の層および微生物を減少させる層の保持器は、孔の開いた底部プレートを含む。孔の開いた底部プレートは、土の層および微生物を減少させる層を支持し、同時に空気の通過を許す。底部プレートは、湿らせることのできる多孔質の布を被せることができる。多孔質の布は１つまたは複数の灯芯を介してタンクと連結してもてよい。底部プレートと土の層との間に布を使用することによって、土は効果的に湿らせられる。
【００３９】
さらに好ましくは、生物学的フィルタシステムのハウジングは、タンクの中の水の量を検出する手段を含む。検出システムは、機械的に、たとえば管の中の浮きを使用するか、電子的に、たとえばセンサを使用して、水位を視覚的または視聴覚的に表示する。
【００４０】
好ましくは、生物学的フィルタシステムのハウジングは、タンク中に水を満たす手段を含む。ハウジング内の管状連結部を介してタンクの中に水を満たすことができる。その利点は、タンクを再び満たす必要があるとき、ハウジングを分解する必要がないことである。
【００４１】
第３の態様において、本発明は、空気を浄化および調節する方法に関し、水タンクに空気を通過させるかまたは水タンクに沿って空気を流すステップと、土の層に空気を通過させて、空気を浄化および調節するステップと、微生物を減少させる層に空気を通過させるステップとを含む。
【００４２】
水タンクに空気を通過させるとは、タンク内の水の表面の上に空気を強制的に流すことを意味する。好ましくは、水タンクは土の層の真下に置かれ、空気はタンクを通過した後、強制的に土の層へ通される。
【００４３】
本発明に係る方法の重要な実施形態において、空気の温度は、好ましくは圧力またはフローの調整によって、土の層を通過する間に、１〜８℃、好ましくは３〜８℃、さらに好ましくは２〜５℃だけ低くなる。空気は、土を通過する間に冷却され、空気の相対湿度は、部分的には水の吸い上げによって増加するし、部分的には温度の低下によっても増加する。
【００４４】
圧力およびフィルタを通るフロー（ｍ／ｓ）が高くなれば、相対的および容積全体に対してトータルで温度の低下を増加させるであろう。
【００４５】
空気が土の層から解放されるとき、空気は周囲の空気を冷却し、周囲の空気は、解放された空気を暖めるであろう。こうして、空気中の相対湿度は減少し、空気の全量における相対湿度は、好ましい約７０〜９０％へ調節されるであろう。
【００４６】
このようにして、本方法は、室温を下げ相対湿度を調節することによって、室内の安定した気候に寄与する。
【００４７】
したがって、本発明のシステムおよび方法は、基本的に温度を一定にかつ空気の相対湿度を安定に保持することと、静電気を防止することとが重要であるオフィス環境、エレクトロニクス室、および他の施設に適している。
【００４８】
本方法の好ましい実施形態によれば、空気は土、好ましくは微生物活性を有して植物の培地を構成する土を通過する。天然の土では、微生物活性は正常であり、微生物活性はバクテリアおよび他の微生物によって起こされる。バクテリアおよび微生物は、ある物質から他の物質へ、たとえば、有害物質から無害物質へ変換することができる。
【００４９】
他の好ましい方法によれば、空気は、微生物減少物質によって構成された微生物を減少させる層へ通される。前記微生物減少物質は、好ましくは石灰石、ドロマイト、カルサイト、木屑、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００５０】
本方法の好ましい実施形態において、胚細胞の数は、微生物を減少させる層を通過する間に減少する。好ましくは、胚細胞の数は重量で５０％だけ減少し、さらに好ましくは７０％だけ減少し、さらに好ましくは９０％だけ減少する。
【００５１】
本発明に係る方法の他の好ましい実施形態において、空気中の有害ガスは、土の層を通過する間に吸収および／または破壊される。有害ガスとは、人に死およびアレルギー反応を引き起こすガスを意味する。たとえば、ベンゼンはガンを引き起こすことがよく知られている。有害ガスは、土の中の微生物活性によって除去および破壊される。好ましくは、有害ガスはベンゼン、ホルムアルデヒド、トリクロロエチレン、トルエン、アセトン、臭化物、塩化物などである。
【００５２】
さらに、本方法の好ましい実施形態において、２μｍ以上の平均サイズを有する実質的に全ての粒子が、土の層および微生物を減少させる層を通過する間に空気から除去される。好ましくは、浄化された空気の中の粒子の濃度は、外部の空気と比較して少なくとも７０％だけ低減され、好ましくは、浄化された空気の中の粒子の濃度は、内部の空気と比較して少なくとも４５％だけ低減される。
【００５３】
１つの態様において、本発明は、さらに空気の浄化および調節への生物学的フィルタシステムの使用に関する。
【００５４】
本発明の１つの態様は、空気の浄化および調節へ本方法を使用することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
【００５６】
図１において、外部シェル１８と内部シェル１７、１６とを含むハウジング内に、生物学的フィルタシステム１が示されている。生物学的フィルタシステムは、土の層３と、上部層としての石灰石の微生物減少層４と、水タンク１１とを含む。土の層３および微生物減少層４は、孔の開いた底部プレート２によって支持される。土の層３は、灯芯を有する毛細管１２と毛管分布カーペット１３とによってタンク１１と連結している。さらに、フィルタシステムは、水をタンク１１の中へ満たすために使用できる管状連結部１０を有する。
【００５７】
使用中、空気は、空気の入口８を介して入り、ファン６および外部シェル１８と内部シェル１７との間に形成された空洞を使用することによってタンク１１へ導かれる。圧力が空気室５の中で生成され、空気は内部シェル１６の複数の孔を介してタンク１１へ導かれる。
【００５８】
空気はタンク１１内の水の表面の上を通過し、土の層３を通過する。土の層３で、空気は浄化されて冷却される。最後に、空気は微生物減少層４を通過する。微生物減少層４は、空気中のバクテリアおよび真菌類のうち実質的に全ての胚細胞を除去する。
【００５９】
浄化された空気がフィルタシステムの中へ引き込まれるのを防止するため、ハウジングはフィルタシステム１の空気出口を取り囲む複数の開口部９を含む。加圧された空気の上向流は、開口部９を通過し、浄化された空気をシステムから外へ導く。
【００６０】
システムは空気中のバクテリアの含有量を８０〜９０％だけ減らし、真菌類の含有量を９０％だけ減らす。
【００６１】
空気中の粒子の含有量は、７５％だけ減る。
【００６２】
図２に、本発明に係るフィルタシステムを設置する前および後におけるデンマークの「ブルーハウス」内の湿度および温度の測定結果を示す。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る生物学的フィルタシステムおよびハウジングの実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係るフィルタシステムを設置する前および後の家屋内の湿度および温度の測定値を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ フィルタシステム
２ 孔の開いた底部プレート
３ 土の層
４ 石灰石の微生物減少層
５ 空気室
６ ファン
７ 支持体
８ 空気の入口
９ 開口部
１０ 水を満たすための管状連結部
１１ 水タンク
１２ 灯芯を有する毛細管
１３ 毛管分布カーペット
１４ 支柱
１５ ファンから土への空気分散
１６ 内部シェル
１７ 内部シェル
１８ 外部シェル
Claims (30)
- 水タンクと、
土の層と、
微生物を減少させる層と
を含む空気を浄化するための生物学的フィルタシステム。 - 空気圧縮機室をさらに含む請求項１に記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記微生物を減少させる層が、空気に対して殺菌効果を有する物質から構成される請求項１または２に記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記微生物を減少させる層が、好ましくは、石灰石、ドロマイト、カルサイト、マグネサイト、セルロース、ヘミセルロース、木屑およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１から３のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記微生物を減少させる層を構成する物質が、篩によって測定された好ましくは０．１〜７．０ｃｍの平均粒子サイズを有する請求項１から４のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記水タンクは前記土の層の中または真下に置かれ、水の表面と前記土の層の底面との間にはエアポケットまたは距離が存在し、前記エアポケットまたは距離は土の中にまたはタンク内の水の表面と土の層の底面との間に空気を流すことが十分にできるものであり、好ましくは、前記距離が０．１〜１５ｃｍの範囲内である請求項１から５のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記フィルタシステムが、前記水タンクから土および植物を自動灌漑する手段を含む請求項１から６のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記水タンクが、好ましくは１つまたは複数の灯芯を使用して、前記土の層と連結している請求項１から７のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記土の層が、好ましくは、微生物活性を有する腐植土および／または粘土を含む請求項１から８のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記土の層が、前記土の層内を空気が３００〜４００ｍ3／ｍ2ｈで通過できる程度の孔隙性を有する請求項１から９のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記フィルタシステムが、前記フィルタシステムに空気を強制的に通過させる手段を含む請求項１から１０のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記土の層が、１または複数の植物のための培地を構成する請求項１から１１のいずれかに記載の生物学的フィルタシステム。
- 前記植物が、好ましくは、アロエ・バルバデンシス（Aloe barbadensis）、ムサ・オリアナ（Musa oriana）、アグラオネマ・モデスタム（Aglaonema modestum）、フィロデンドロン・ドメスティクム（Philodendron domesticum）、ヘデラ・ヘリックス（Hedera helix）、フィカス・ベンジャミナ（Ficus benjamina）、ゲルベラ・ジェームソニー（Gerbera jamesonii）、エピプレムヌム・オーレウム（Epipremnum aureum）、フィロデンドロン・オキシカルジウム（Philodendron oxycardium）、ドラセナ・デレメンシス（Dracaena deremensis）、フィロデンドロン・セローム（Philodendron selloum）、ドラセナ・マルギナータ（Dracaena marginata）、ドラセナ・マッサンゲアーナ（Dracena massangeana）、ブラッサイア・アルボリコラ（Brassaia arboricola）、サンセベリア・ローレンチー（Sansevieria laurentii）、トラデスカンチャ・シラモンタナ（Tradescantia sillamontana）、スパティフィラム「マウナ・ロア」（Spathiphyllum "Mauna Loa"）、ペペロミア・オブツシフォリア（Peperomia obtusifolia）、クリサンテマム・モリフォリウム（Chrysanthemum morifolium）、クロロフィツム・エラタム（Chlorophytum elatum）、シンゴニウム・ポドフィラム（Syngonium podophyllum）、ドラセナ・デレメンシス「ワーネッキー」（Dracaena deremensis "Warneckii"）からなる群から選択される請求項１２に記載の生物学的フィルタシステム。
- 空気の入口と、
水タンクと、
土の層および微生物を減少させる層のための保持器と
を含む生物学的フィルタシステムのハウジングであって、
空気が前記入口から水の表面へ導かれ、その後に前記土の層を通過しかつ前記微生物を減少させる層を通過するか、または土の中へ直接導かれるように構成されたハウジング。 - 前記水タンクが、好ましくは１つまたは複数の灯芯を介して、前記土の層と連結している請求項１４に記載の生物学的フィルタシステムのハウジング。
- 前記ハウジングが、前記ハウジングおよび生物学的フィルタシステムを通して空気を導く手段、好ましくはファン、換気装置、ポンプまたは圧縮機をさらに含む請求項１４または１５に記載の生物学的フィルタシステムのハウジング。
- 前記土の層および微生物を減少させる層のための保持器が、孔の開いた底部プレートを含む請求項１４から１６のいずれかに記載の生物学的フィルタシステムのハウジング。
- 前記タンク内の水の量を検出する手段を含む請求項１４から１７のいずれかに記載の生物学的フィルタシステムのハウジング。
- 前記タンク内に水を満たす手段を含む請求項１４から１８のいずれかに記載の生物学的フィルタシステムのハウジング。
- 水タンクに空気を通過させるかまたは水タンクに沿って空気を流すステップと、
土の層に空気を通過させて、空気を浄化および調節するステップと、
微生物を減少させる層に空気を通過させるステップと
を含む空気を浄化および調節する方法。 - 空気の温度が、前記土の層を通過する間に、好ましくは圧力または流量調整によって、１〜８℃、好ましくは３〜８℃、さらに好ましくは２〜５℃低下する請求項２０に記載の方法。
- 空気の相対湿度が、前記土の層を通過する間に、７５〜９５％に増加する請求項２０または２１に記載の方法。
- 空気が微生物を減少させる層を通過し、好ましくは前記物質が、石灰石、ドロマイト、カルサイト、マグネサイト、セルロース、ヘミセルロース、木屑およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。
- 空気が土、好ましくは微生物活性を有しかつ植物の培地を構成する土を通過する請求項２０から２３のいずれかに記載の方法。
- 前記微生物を減少させる層を通過する間に、空気中の胚細胞の数が減少する請求項２０から２４のいずれかに記載の方法。
- 前記土の層を通過する間に、空気中の有害ガスが吸収および／または破壊される請求項２０から２５のいずれかに記載の方法。
- 前記有害ガスとして、ベンゼン、ホルムアルデヒド、トリクロロエチレン、トルエン、アセトン、臭化物、塩化物などが好ましい請求項２６に記載の方法。
- 前記土の層および前記微生物を減少させる層を通過する間に、空気中から、２μｍ以上の平均サイズを有する実質的に全ての粒子が除去される請求項２０から２７のいずれかに記載の方法。
- 空気の浄化および調節への請求項１から１３のいずれかに記載の生物学的フィルタシステムの使用。
- 空気の浄化および調節への請求項２０から２８のいずれかに記載の方法の使用。
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