JP2018161648A - 空気から不必要な物質を除去するための方法と装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は:
(1)係属中の先行する米国特許出願13/793145号(Francois Hauvilleによっ
て2013年3月11日に提出された「空気から不必要な物質を除去するための方法と装置」(代理人整理番号FIPAK-12))の一部係属出願であり、
その米国特許出願は:
(i)それ自体が、先行する米国特許出願12/998134号(Francois Hauvilleに
よって2011年3月21日に提出された「空気から不必要な物質を除去するための方法と装置」(代理人整理番号FIPAK-0809 PCT US))の一部係属出願であり、さらにその米
国特許出願は先行する国際特許出願(PCT出願)PCT/US2009/057666号(Francois Hauvilleによって2009年9月21日に提出された「空気から不必要な
物質を除去するための方法と装置」(代理人整理番号FIPAK-0809 PCT))の利益を権利請求するものであり、さらにその国際特許出願は(a)先行する米国仮特許出願61/098440号(Francois Hauvilleによって2008年9月19日に提出された「空気から
不必要な物質を除去および/または空気中の不必要な物質を中和するための方法と装置」(代理人整理番号FIPAK-8 PROV))、(b)先行する米国仮特許出願61/244218号(Francois Hauvilleによって2009年9月21日に提出された「空気から不必要な
物質を除去するための方法と装置」(代理人整理番号FIPAK-9 PROV))、および(c)先行する米国非仮特許出願12/465434号(Francois Hauvilleによって2009年
5月13日に提出された「空気から不必要な物質を除去するための方法と装置」(代理人整理番号FIPAK-8))の利益を権利請求するものであり、
またその米国特許出願は:
(ii)先行する米国仮特許出願61/608871号(Francois Hauvilleによって20
12年3月9日に提出された「空気からアンモニアおよび/またはその他の標的化学物質を除去するための方法と装置」(代理人整理番号FIPAK-12 PROV))の利益を権利請求す
るものであり、
そして本特許出願は:
(2)係属中の先行する米国仮特許出願61/709773号(Francois Hauville等に
よって2012年10月4日に提出された「非熱プラズマ反応器ステージとそれに続く触媒ステージを含む新規な二つのステージの空気処理装置」(代理人整理番号FIPAK-13 PROV))の利益を権利請求する。
本発明は概して空気処理装置に関し、特に、空気から不必要な物質を除去する種類の空気処理装置、すなわち、空気から不必要な物質を除去し、そして/または、空気中の不必要な物質を中和し、そして/または、空気中の不必要な物質をより許容できる物質に転換する空気処理装置に関する。
を除去するために活性炭の細粒を用いる。活性炭の細粒は一般に空気フィルターにおいて用いるのに好ましい。というのは、活性炭の細粒は空気から溶媒を除去するのに極めて有効だからである。さらに、活性炭の細粒の使用は一般にかなり有利であり、というのは、活性炭の細粒は容易に扱うことができて、またそれらは閉鎖容器の中に自然に収まるとともに細粒どうしの間に空間ができて、これが優れた空気の流れとの高い表面積の接触をもたらすからである。典型的に、活性炭の細粒は単純なフィルター枠の中に配置され、二つの向かい合ったスクリーン(例えば、網、格子など)の間に保持され、そこを空気が通過するが、しかし活性炭の細粒はその間に保持される。
酸の除去ステージ;および
溶媒の除去ステージ。
酸の除去ステージであって、この酸の除去ステージは酸中和性の物質を取り付けた通気性の骨組みを含み、この通気性の骨組みはガラス繊維を含み、そして酸中和性の物質は重炭酸ナトリウムを含み、そしてさらに、重炭酸ナトリウムは接着剤を用いてガラス繊維に固定されている;および
溶媒の除去ステージであって、この溶媒の除去ステージは二つの通気性のスクリーンの間に保持された溶媒除去用の細粒を含み、そしてさらに、溶媒除去用の細粒は活性炭の細粒を含む。
酸の除去ステージであって、この酸の除去ステージは酸中和性の物質を取り付けた通気性の骨組みを含み、この通気性の骨組みは連続気泡ポリウレタンフォームを含み、そして酸中和性の物質は重炭酸ナトリウムを含み、そしてさらに、重炭酸ナトリウムは接着剤を用いて連続気泡ポリウレタンフォームに固定されている;および
溶媒の除去ステージであって、この溶媒の除去ステージは二つの通気性のスクリーンの間に保持された溶媒除去用の細粒を含み、そしてさらに、溶媒除去用の細粒は活性炭の細粒を含む。
空気から不必要な物質を除去するための空気フィルターを用意する工程であって、この空気フィルターは下記の各ステージを含む:
酸の除去ステージ;および
溶媒の除去ステージ;および
ろ過すべき空気を空気フィルターに通し、それにより空気から不必要な物質を除去する工程。
空気から不必要な物質を除去するための空気フィルターを用意する工程であって、この空気フィルターは下記の各ステージを含む:
酸の除去ステージであって、この酸の除去ステージは酸中和性の物質を取り付けた通気性の骨組みを含み、この通気性の骨組みはガラス繊維を含み、そして酸中和性の物質は重炭酸ナトリウムを含み、そしてさらに、重炭酸ナトリウムは接着剤を用いてガラス繊維に固定されている;および
溶媒の除去ステージであって、この溶媒の除去ステージは二つの通気性のスクリーンの間に保持された溶媒除去用の細粒を含み、そしてさらに、溶媒除去用の細粒は活性炭の細粒を含む;および
ろ過すべき空気を空気フィルターに通し、それにより空気から不必要な物質を除去する工程。
空気から不必要な物質を除去するための空気フィルターを用意する工程であって、この空気フィルターは下記の各ステージを含む:
酸の除去ステージであって、この酸の除去ステージは酸中和性の物質を取り付けた通気性の骨組みを含み、この通気性の骨組みは連続気泡ポリウレタンフォームを含み、そして酸中和性の物質は重炭酸ナトリウムを含み、そしてさらに、重炭酸ナトリウムは接着剤を用いて連続気泡ポリウレタンフォームに固定されている;および
溶媒の除去ステージであって、この溶媒の除去ステージは二つの通気性のスクリーンの間に保持された溶媒除去用の細粒を含み、そしてさらに、溶媒除去用の細粒は活性炭の細粒を含む;および
ろ過すべき空気を空気フィルターに通し、それにより空気から不必要な物質を除去する工程。
ろ過基材;および
ろ過基材に付加した少なくとも1種の反応物質。
下記の各要素を含む空気フィルターを用意する工程:
ろ過基材;および
ろ過基材に付加した少なくとも1種の反応物質;および
ろ過すべき空気を空気フィルターに通し、それにより空気から不必要な物質を除去する工程。
換気フード;および
換気フードの排出空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置、この空気処理装置は下記の各要素を含む:
O・、N・、OH・およびO3を含む空気副生物を生成し、そしてこれらの空気副生物を換気フードの排出空気の中に導入し、それにより換気フードの排出空気を処理するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
非熱プラズマ反応器のステージの下流の空気をさらに処理するための、非熱プラズマ反応器のステージの下流にある触媒ステージ。
下記の各要素を含む装置を用意する工程:
換気フード;および
換気フードの排出空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置、この空気処理装置は下記の各要素を含む:
O・、N・、OH・およびO3を含む空気副生物を生成し、そしてこれらの空気副生物を換気フードの排出空気の中に導入し、それにより換気フードの排出空気を処理するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
非熱プラズマ反応器のステージの下流の空気をさらに処理するための、非熱プラズマ反応器のステージの下流にある触媒ステージ;および
換気フードの排出空気を空気処理装置に通すことを含む、換気フードを運転する工程。
非熱プラズマ反応器のステージ;および
触媒ステージ、この触媒ステージはMnO2を含む。
空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置を用意する工程、この空気処理装置は下記の各要素を含む:
非熱プラズマ反応器のステージ;および
触媒ステージ、この触媒ステージはMnO2を含む;および
空気を空気処理装置に通す工程。
非熱プラズマ反応器のステージ、この非熱プラズマ反応器のステージは複数の非熱プラズマ反応器のユニット(単位装置)を含み、この複数の非熱プラズマ反応器のユニットは互いに実質的に隣接して配置されていて、また互いに実質的に平行な配列をなしていて、
その配列は非熱プラズマ反応器のステージの有効作用範囲を画定する断面を有する;および
触媒ステージ。
下記の各要素を含む空気処理装置を用意する工程:
非熱プラズマ反応器のステージ、この非熱プラズマ反応器のステージは複数の非熱プラズマ反応器のユニット(単位装置)を含み、この複数の非熱プラズマ反応器のユニットは互いに実質的に隣接して配置されていて、また互いに実質的に平行な配列をなしていて、その配列は非熱プラズマ反応器のステージの有効作用範囲を画定する断面を有する;および
触媒ステージ;および
空気を空気処理装置に通す工程。
処理すべき空気を入れるための上流端と処理された空気を排出するための下流端を有する処理通路;
処理通路の上流端と処理通路の下流端の中間にある処理通路と連通している側面通路;
側面通路と連通していて、O・、O3およびOH・を含む空気副生物を生成するとともにこれらの空気副生物を処理通路に導入するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
側面通路の下流にある処理通路の中に配置された触媒ステージ。
下記の各要素を含む空気処理装置を用意する工程:
処理すべき空気を入れるための上流端と処理された空気を排出するための下流端を有する処理通路;
処理通路の上流端と処理通路の下流端の中間にある処理通路と連通している側面通路;
側面通路と連通していて、O・、O3およびOH・を含む空気副生物を生成するとともにこれらの空気副生物を処理通路に導入するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
側面通路の下流にある処理通路の中に配置された触媒ステージ;および
空気を空気処理装置に通す工程。
1.1 概要
本発明は高い効率で空気から溶媒と酸の両方を除去するのに有効な新規で改善された空気フィルターを提供する。それを目的として、ここで図1と図1Aを参照すると、本発明に従って形成された新規な空気フィルター5が示されている。空気フィルター5は概して、酸の除去ステージ10とそれに続く溶媒の除去ステージ15の二つのステージを含む。
けた通気性の骨組み20(例えば、図4を参照)を含む。本発明の一つの好ましい態様において、図1を参照すると、酸の除去ステージ10は重炭酸ナトリウムを付着させた繊維(例えば、ガラス繊維)を含む。本発明の別の好ましい態様において、図1Aを参照すると、酸の除去ステージ10は重炭酸ナトリウムを付着させた連続気泡フォーム(例えば、連続気泡ポリウレタンフォーム)を含む。
次に図1、1Aおよび2〜4を参照すると、酸の除去ステージ10は概して、酸中和性の物質25(例えば、重炭酸ナトリウム)を取り付けた通気性の骨組み20(例えば、繊維、連続気泡フォームなど)を含む。
とを困難にする。本発明は、酸の除去ステージにおいて重炭酸ナトリウムを支持するための新規で改善された方法を提供することによってこの問題を解決し、そして空気フィルターにおいて重炭酸ナトリウムを用いることを実用的にする。
されないが)酸の除去ステージ10は好ましくは、重炭酸ナトリウムを付着させた連続気泡ポリウレタンフォーム(好ましくは20PPI(すなわち、1インチ当り20個の細孔)で特徴づけられる細孔を有するもの)を含む。この連続気泡ポリウレタンフォームは広範囲の酸と塩基に対して耐性が高く、わずかな圧力損失で空気を容易に通過させる。
ここで図5を参照すると、溶媒の除去ステージ15は、概して、二つの向かい合った通気性のスクリーン(例えば、網、格子など)35の間に充填した溶媒除去用の細粒30を含む。本発明の一つの好ましい態様において、溶媒除去用の細粒は二つの向かい合った通気性のスクリーン(例えば、網、格子など)の間に保持された活性炭の細粒を含み、そこを空気が通過するが、しかし活性炭の細粒はその間に保持される。
ここで図1に戻ると、新規な空気フィルター5は中に二つのフィルターステージを取り付けたフィルター枠45を含み、その二つのフィルターステージは酸の除去ステージ10と後続の溶媒の除去ステージ15からなることがわかるであろう。フィルター枠45は、換気フード(例えば、図5Aに示すような、ダクトのない換気フード)の中に適切に取り付けられるような大きさと構成のものである。言い換えると、フィルター枠45の「形状因子」(幅×高さ×長さ)は、共に用いられる換気フードと適合する。中でも、フィルター枠45は、空気フィルター5によって処理すべき気流の範囲と同一の断面(すなわち、幅×高さ)を有する。酸の除去ステージ10は、酸中和性の物質25(好ましくは、重炭酸ナトリウム)を取り付けた通気性の骨組み20(好ましくは、ガラス繊維または連続気泡ポリウレタンフォーム)を含む。溶媒の除去ステージ15は、溶媒除去用の細粒30(好ましくは、活性炭の細粒)を含む。この構成の結果、空気が(例えば、ダクトのない換気フードから))空気フィルター5を通過するとき、空気は最初に酸の除去ステージ10を通過し、そこで酸中和性の物質25(例えば、重炭酸ナトリウム)が空気中に存在するであろう酸を中和する。その後、空気は溶媒の除去ステージ15を通過し、そこで溶媒除去用の細粒30(例えば、活性炭の細粒)が空気中に存在するであろう溶媒を除去する。従って、本発明のこの新規な空気フィルターは、フィルターを通過する空気から酸と溶媒の両方を除去することができる。
前述の検討において、酸の除去ステージ10は空気の流れにおいて溶媒の除去ステージ15よりも先にある。すなわち、空気フィルターを移動する空気は、溶媒の除去ステージ15を移動する前に酸の除去ステージ10を移動する。しかし、所望により、酸の除去ステージを溶媒の除去ステージの後に設けてもよいこと、すなわち、空気フィルターを移動する空気は、酸の除去ステージを移動する前に溶媒の除去ステージを移動してもよいことが認識されるであろう。
る態様
従って、本発明は多くの点で独特なものであることがわかるであろう。そのような点としては、(i)酸の除去ステージと溶媒の除去ステージを組み合わせた、空気フィルターの二ステージの複合した構成、(ii)空気フィルターにおける重炭酸ナトリウムの使用、および(iii)空気フィルターの中に重炭酸ナトリウムを支持するやり方(例えば、ガラ
ス繊維や連続気泡ポリウレタンフォームなどの通気性の骨組みの上への支持)、がある。
また、本発明は空気から溶媒を除去するための空気フィルターの能力を減じることなく、空気から不必要な酸を除去する。
さらに、本発明は繊維および/または連続気泡フォームへの酸除去用粉末の結合を提供し、それは安価なやり方で工業化することができる。
当業者であれば、本開示を考慮すると、上記の空気フィルターのさらなる他の利点は明白なことであろう。
2.1 含浸した活性炭の細粒フィルターを用いて空気からアンモニアおよび/または
その他の標的化学物質を除去することに伴う困難さ
アンモニアは実験室の中に存在する最も厄介な化学物質のうちの一つである。中でも、アンモニアは高度に揮発性で、極めて低い嗅覚限界を有し、そして人間の健康にかなり有害である。同時に、アンモニアは実験室の中で見いだされる12の最も一般的な化学物質のうちの一つでもある。この理由から、アンモニアの有害な影響から実験室の職員(例えば、化学者など)を保護するための有効な方法と装置があることが重要である。
モニア除去用反応物質を含浸し、それによりアンモニアの蒸気を引きつけて中和する必要がある。
2.2 空気からアンモニアおよび/またはその他の標的化学物質を除去するための新
規なフィルター
本発明はまた、化学的な中和のための(そして好ましくは、アンモニア蒸気の中和のための)新規なフィルターの提供と使用を含み、この新規なフィルターは、連続気泡フォーム、この連続気泡フォームの表面上に配置された反応物質(例えば、アンモニアを中和するためのクエン酸)、および連続気泡フォームの表面上の反応物質(例えば、クエン酸)を保持するための接着剤を含む。
がある細孔サイズを有していてもよい。
本発明の一つの特に好ましい態様において、クエン酸は細粒状になっていて、そしてクエン酸の結晶(小さな粒子)は連続気泡フォームの表面上に直接散布され、このとき連続気泡フォームの上に配置するためにクエン酸を溶液中に配合することを必要としない(クエン酸の結晶を直接散布すれば(乾燥させる必要がないので)エネルギーをあまり消費せず、また連続気泡フォームの上により多くの量のクエン酸を堆積させることができる)。本発明の一つの好ましい態様において、クエン酸の結晶は大部分が25のASTMメッシュと50のASTMメッシュの間で構成される平均粒径を有する。
規なフィルターを他のフィルターステージとともに用いること
空気からアンモニアおよび/またはその他の標的化学物質を除去するための新規なフィルターは(例えば、アンモニアおよび/またはその他の標的化学物質を除去するために)単独で用いることができて、あるいはこのフィルターを、空気から除去することのできる標的化学物質の範囲をさらに広くするために(上流と下流のいずれかに配置するか、あるいは同時に用いる)他のフィルターと組み合わせて用いることができる、ということを認識すべきである。
3.1 概要
以上の各項において、空気から不必要な物質を除去するのに用いるための新規なフィルターを開示した。これらの新規なフィルターは、個々に用いるか、あるいは(例えば、多ステージフィルターにおける個々のステージとして)互いに組み合わせて用いてもよく、また空気からアンモニアを除去することを含めて、空気から酸を除去するために、または空気から溶媒を除去するために、または空気から酸と溶媒の両方を除去するために用いてもよい。これらの新規なフィルターは特に、空気が例えば(ダクトのある換気フードの場合)大気中または(ダクトのない換気フードの場合)換気フードを有する実験室の周囲空気へ排出される前に、換気フードの中の空気から不必要な物質を除去するのに用いることに適している。
フードの中の空気から不必要な物質を除去するのに用いることに適している。
(i)それ自体は好ましくは換気フードの囲い(図示せず)の頂部に取り付けられる二つのステージの空気処理装置65の非熱プラズマ反応器のステージ70の中に取り付けるために、ユニット95はできるだけ小さくするべきである。本発明の一つの好ましい態様において、一つの非熱プラズマ反応器のユニット95の最大の寸法は、404mm(幅)×200mm(高さ)×755mm(長さ)よりも小さくするべきである。
(ii)各々の非熱プラズマ反応器のユニット95は好ましくは、約100m3/hと約3
00m3/hの間の気流を処理することが可能であるべきである。
(iii)各々の非熱プラズマ反応器のユニット95は好ましくは、95%よりも高い効率
で約0ppmと約200ppmの間の汚染物質濃度を処理することが可能であるべきである。注:本発明の目的について、非熱プラズマ反応器のユニット95の効率は、(a)非有害副生物(例えば、CO2やH2O)に全体的に転化される汚染物質の量と(b)非熱プラズマ反応器のユニット95の中に導入する前の汚染物質の初期の量との間の比率として定義される。
(iv)非熱プラズマ反応器のユニット95のエネルギー消費量は、非熱プラズマ反応器のユニット95の中に導入される空気について約50J/Lよりも少なくあるべきである。
ロセスは非熱プラズマ反応器のステージ70において行われ、そして第二のプロセスは触媒ステージ75において行われる:
(i)最初に、換気フードからの空気は非熱プラズマ反応器のステージ70の中で生成されるプラズマの中を通過する。詳しく言うと、プラズマとは、分子の特定の部分がイオン化している、ガスに類似する物質の状態である。広範囲の様々な種類のプラズマが存在する。本発明の非熱プラズマ反応器のユニット95においては非熱プラズマが生成され、これは、プラズマが室温において生成されることを意味する。このプラズマは、(後述する)二つの電極の間で発生する放電によって生成される。換気フードからの空気がプラズマの中を通過するとき、例えばO・、O3、OH・などの多くの副生物が生成する。これらの副生物は比較的不安定かつ反応性であり、換気フードから取り出される空気の中に含まれる有機汚染物質を酸化するのに用いられ、それにより換気フードから取り出される空気の中に含まれる有機汚染物質を処理する。
(ii)次に、非熱プラズマ反応器のステージ70からの空気は、二つのステージの空気処理装置65の触媒ステージ75の中に含まれる触媒層の中を通過する。二つのステージの空気処理装置65のこの後者のステージは、有機汚染物質の酸化を行うとともに、(前の非熱プラズマ反応器のステージ70において生成した)残留オゾンを破壊するために用いられるが、これは、二つのステージの空気処理装置65からの処理済みの空気を放出する前に(例えば、ダクトのある換気フードの場合は大気へ排出するために、あるいはダクトのない換気フードの場合は実験室の周囲空気へ排出するために)行われるか、あるいは大気または実験室の周囲空気へ排出する前に空気をさらに処理するために処理済みの空気を下流のフィルター(例えば、図8に示すフィルター90)へ送るために行われる。
上述したように、非熱プラズマ反応器のステージ70は複数の非熱プラズマ反応器のユニット95を含む。各々の非熱プラズマ反応器のユニット95において、プラズマは二つの電極の間で生成する。詳しく言うと、ここで図11と図12を参照すると、本発明の一つの好ましい態様において、本発明の各々の非熱プラズマ反応器のユニット95は、いわゆる「冠状チューブ(coronal tube)」の構造を有し、すなわち、非熱プラズマ反応器のユニット95はワイヤ電極100(好ましくは、約20ミクロンと約60ミクロンの間の直径を有するもの)と円筒状電極105(好ましくは、約10mmと約30mmの間の内径を有するもの)を有する。ワイヤ電極100および/または円筒状電極105を作製するためには、様々な金属(例えば、銅、鉄、ステンレス鋼、タングステンなど)を用いることができる。円筒状電極105の長さは、好ましくは、約20cmと約60cmの間である。各々の非熱プラズマ反応器のユニット95は、冠状チューブの長手方向に沿って通る0L/分と約100L/分の間の気流を処理することができる。
これは、非熱プラズマ反応器のユニット95に印加される電気パルスが注意深く調整されないとき、アーク放電が生じる場合があり、電気パルスの最前線の部分だけが非熱プラズマ反応器のユニット95の中で望ましいプラズマを生成させるのに用いられ、電気パルスの残りの部分はプラズマとアークを生成させる、ということを示している。非熱プラズマ反応器のユニット95に印加される電気パルスを注意深く調整することによって、例えば、電気パルスを図14に示すような短い持続時間にすることによって、アーク放電を効果的に解消し、非熱プラズマ反応器のユニット95をかなり高い効率で運転することができる。
O2→2O・
N2→2N・
H2O→OH・
2O2→O3
非熱プラズマ反応器のユニット95の中で生成する副生物は比較的不安定であり、このことは、より安定な副生物を生成するために、それらが換気フードからの空気の中に存在する他の分子と反応するであろうことを意味する。それらの反応の大部分は換気フードからの空気の中に含まれる有機汚染物質の酸化を生じさせ、それにより換気フードからの空気は処理される。
二つのステージの空気処理装置65の触媒ステージ75は少なくとも一つの触媒を含み、そして本発明の好ましい態様においては、触媒ステージ75は好ましくは複数の異なる触媒を含む。
所望により、触媒をフィルター要素(例えば、活性化チャコールの細粒)の中に組み込んでもよく、それにより触媒作用とろ過作用を同時に与える。
次に図15を参照すると、本発明の代替の態様が示されている。詳しくは、本発明のこの態様において、非熱プラズマ反応器のステージ70はハウジング80の外側に配置されていて、非熱プラズマ反応器のステージ70の排出物は触媒ステージ75に入る前に換気フードからの空気と混合される。この設計は一定の利点を有し、例えば、非熱プラズマ反応器のステージ70に動力を供給する動力源が換気フードからの気流(これは揮発性の化学物質を含んでいる場合がある)から取り除かれるので、より安全であろう。また、この設計はより効率的であるかもしれない。というのは、非熱プラズマ反応器のステージ70に入る空気を予備調整することによってプラズマの生成を最適化することができるからである(例えば、プラズマの生成を困難にするかもしれない水分を除去するために予備調整する。実際に、換気フードから排出される空気はしばしばかなり水分を含んでいるので、このことはかなりの利点となるかもしれない)。
これまでの説明において、非熱プラズマ反応器のステージ70は複数の非熱プラズマ反応器のユニット95を含むものとして記述され、各々の非熱プラズマ反応器のユニット95は一つのワイヤ電極100と一つの円筒状電極105を含むいわゆる冠状チューブの構造を有し、ワイヤ電極は円筒状電極105と同軸になっていて、またその円筒状電極の内部に配置されていた。しかし、これも上述したように、非熱プラズマ反応器のユニット95が冠状チューブの構造を利用するものである場合、上述したアーク放電の問題を回避するためには、非熱プラズマ反応器のユニット95を駆動させる電気パルスの波形を調整することにかなりの注意を払わなければならない。
ト電極115から分離されている。
あるいは、図18は、ワイヤ電極100が誘電体プレート120に取り付けられていることを示している。
りに他のオゾン源を用いること
これまでの項においては、非熱プラズマ反応器のステージ70とそれに続く触媒ステージ75を含む新規な二つのステージの空気処理装置65を開示した。これに関して、非熱プラズマ反応器のステージ70の主な機能はオゾン発生器として用いることであり、次いで、そのオゾン発生器はオゾンを換気フードから取り出される空気と混合し、それにより、分子が触媒ステージ75へ通される前に、換気フードから取り出される空気の中に含まれる有機汚染物質が処理される、ということを認識すべきである。このことを念頭に置いて、新規な二つのステージの空気処理装置65の非熱プラズマ反応器のステージ70の代わりに他のオゾン源を用いることも可能であることを認識すべきである。
いること
本発明の二つのステージの空気処理装置65は換気フードの空気を処理するために単独で用いてもよく、あるいはその装置はフィルターおよび/または他の装置と共に用いてもよい。従って、例えば、本発明の一つの好ましい態様において、図8と図15を参照すると、換気フードからの空気は、二つのステージの空気処理装置65の中に導入される前に別の空気処理装置85(例えば、フィルター)に通してもよく、そして/または、二つのステージの空気処理装置65から出た空気は、(ダクトのある換気フードの場合)大気中または(ダクトのない換気フードの場合)実験室の周囲空気へ排出される前に、別の空気処理装置90(例えば、フィルター)に通してもよい。
ピルアルコールなど)を除去するための活性炭細粒フィルターであってもよい。これにより空気処理装置65の効率が改善される。何故ならば、この場合、空気処理装置65は比較的少ない数の汚染物質を処理するだけでよいからである。そして本発明の一つの好ましい態様において、空気処理装置65から出た空気は、(ダクトのある換気フードの場合)大気中または(ダクトのない換気フードの場合)実験室の周囲空気へ排出される前に、別のフィルター90に通される。
本発明の特徴を説明するために本明細書で説明および例証した細目、材料、工程および部品の配置についての多くの追加的な変更は、本発明の原理と範囲に含まれるままで当業者によって成されうる、ということが理解されるべきである。
本発明の特徴を説明するために本明細書で説明および例証した細目、材料、工程および部品の配置についての多くの追加的な変更は、本発明の原理と範囲に含まれるままで当業者によって成されうる、ということが理解されるべきである。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[1]
換気フード;および
換気フードの排出空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置
を含む装置であって、この空気処理装置は:
O・、N・、OH・およびO 3 を含む空気副生物を生成し、そしてこれらの空気副生物を換気フードの排出空気の中に導入し、それにより換気フードの排出空気を処理するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
非熱プラズマ反応器のステージの下流の空気をさらに処理するための、非熱プラズマ反応器のステージの下流にある触媒ステージ、を含む、
前記装置。
[2]
装置を用意する工程であって、装置は:
換気フード;および
換気フードの排出空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置を含み、この空気処理装置は:
O・、N・、OH・およびO 3 を含む空気副生物を生成し、そしてこれらの空気副生物を換気フードの排出空気の中に導入し、それにより換気フードの排出空気を処理するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
非熱プラズマ反応器のステージの下流の空気をさらに処理するための、非熱プラズマ反応器のステージの下流にある触媒ステージを含む、前記工程;および
換気フードの排出空気を空気処理装置に通すことを含む、換気フードを運転する工程:
を含む方法。
[3]
空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置であって、この新規な空気処理装置は:
非熱プラズマ反応器のステージ;および
MnO 2 を含む触媒ステージ
を含む、前記空気処理装置。
[4]
触媒ステージは非熱プラズマ反応器のステージの下流にある、[3]に記載の空気処理装置。
[5]
非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極とこのワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極とを含む冠状チューブを含む、[3]に記載の空気処理装置。
[6]
ワイヤ電極と円筒状電極は同軸に配置されている、[5]に記載の空気処理装置。
[7]
非熱プラズマ反応器のユニットは電気パルスによって駆動され、そしてさらに、その電気パルスはアーク放電を最小限にするように調整される、[5]に記載の空気処理装置。
[8]
非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは誘電体バリア放電(DBD)の構造を有する、[3]に記載の空気処理装置。
[9]
非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、このワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極、およびワイヤ電極と円筒状電極の間に配置された円筒状誘電体を含む、[8]に記載の空気処理装置。
[10]
ワイヤ電極、円筒状電極および円筒状誘電体は同軸に配置されている、[9]に記載の空気処理装置。
[11]
非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、プレート電極、およびワイヤ電極とプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、[8]に記載の空気処理装置。
[12]
非熱プラズマ反応器のユニットは、第一のプレート電極、第二のプレート電極、および第一のプレート電極と第二のプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、[8]に記載の空気処理装置。
[13]
触媒ステージはCuOをさらに含む、[3]に記載の空気処理装置。
[14]
触媒ステージは複数の異なる触媒を含む、[3]に記載の空気処理装置。
[15]
非熱プラズマ反応器のステージの上流に配置されたフィルターをさらに含む、[3]に記載の空気処理装置。
[16]
触媒ステージの下流に配置されたフィルターをさらに含む、[3]に記載の空気処理装置。
[17]
空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置を用意する工程であって、この空気処理装置は:
非熱プラズマ反応器のステージ;および
MnO 2 を含む触媒ステージを含む、前記工程;および
空気を空気処理装置に通す工程:
を含む前記方法。
[18]
触媒ステージは非熱プラズマ反応器のステージの下流にある、[17]に記載の方法。
[19]
非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極とこのワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極とを含む冠状チューブを含む、[17]に記載の方法。
[20]
ワイヤ電極と円筒状電極は同軸に配置されている、[19]に記載の方法。
[21]
非熱プラズマ反応器のユニットは電気パルスによって駆動され、そしてさらに、その電気パルスはアーク放電を最小限にするように調整される、[19]に記載の方法。
[22]
非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは誘電体バリア放電(DBD)の構造を有する、[17]に記載の方法。
[23]
非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、このワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極、およびワイヤ電極と円筒状電極の間に配置された円筒状誘電体を含む、[22]に記載の方法。
[24]
ワイヤ電極、円筒状電極および円筒状誘電体は同軸に配置されている、[23]に記載の方法。
[25]
非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、プレート電極、およびワイヤ電極とプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、[22]に記載の方法。
[26]
非熱プラズマ反応器のユニットは、第一のプレート電極、第二のプレート電極、および第一のプレート電極と第二のプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、[22]に記載の方法。
[27]
触媒ステージはCuOをさらに含む、[17]に記載の方法。
[28]
触媒ステージは複数の異なる触媒を含む、[17]に記載の方法。
[29]
非熱プラズマ反応器のステージの上流に配置されたフィルターをさらに含む、[17]に記載の方法。
[30]
触媒ステージの下流に配置されたフィルターをさらに含む、[17]に記載の方法。
[31]
空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置であって:
非熱プラズマ反応器のステージであって、この非熱プラズマ反応器のステージは複数の非熱プラズマ反応器のユニットを含み、この複数の非熱プラズマ反応器のユニットは互いに実質的に隣接して配置されていて、また互いに実質的に平行な配列をなしていて、その配列は非熱プラズマ反応器のステージの有効作用範囲を画定する断面を有する、前記ステージ;および
触媒ステージ;
を含む前記空気処理装置。
[32]
空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
空気処理装置を用意する工程であって、この空気処理装置は:
非熱プラズマ反応器のステージであって、この非熱プラズマ反応器のステージは複数の非熱プラズマ反応器のユニットを含み、この複数の非熱プラズマ反応器のユニットは互いに実質的に隣接して配置されていて、また互いに実質的に平行な配列をなしていて、その配列は非熱プラズマ反応器のステージの有効作用範囲を画定する断面を有する、前記ステージ;および
触媒ステージを含む、前記工程;および
空気を空気処理装置に通す工程:
を含む前記方法。
[33]
空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置であって:
処理すべき空気を入れるための上流端と処理された空気を排出するための下流端を有する処理通路;
処理通路の上流端と処理通路の下流端の中間にある処理通路と連通している側面通路;
側面通路と連通していて、O・、O 3 およびOH・を含む空気副生物を生成し、これらの空気副生物を処理通路に導入するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
側面通路の下流にある処理通路の中に配置された触媒ステージ;
を含む前記空気処理装置。
[34]
空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
空気処理装置を用意する工程であって、この空気処理装置は:
処理すべき空気を入れるための上流端と処理された空気を排出するための下流端を有する処理通路;
処理通路の上流端と処理通路の下流端の中間にある処理通路と連通している側面通路;
側面通路と連通していて、O・、O 3 およびOH・を含む空気副生物を生成し、これらの空気副生物を処理通路に導入するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
側面通路の下流にある処理通路の中に配置された触媒ステージを含む、前記工程;および
空気を空気処理装置に通す工程:
を含む前記方法。
Claims (34)
- 換気フード;および
換気フードの排出空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置
を含む装置であって、この空気処理装置は:
O・、N・、OH・およびO3を含む空気副生物を生成し、そしてこれらの空気副生物を換気フードの排出空気の中に導入し、それにより換気フードの排出空気を処理するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
非熱プラズマ反応器のステージの下流の空気をさらに処理するための、非熱プラズマ反応器のステージの下流にある触媒ステージ、を含む、
前記装置。 - 装置を用意する工程であって、装置は:
換気フード;および
換気フードの排出空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置を含み、この空気処理装置は:
O・、N・、OH・およびO3を含む空気副生物を生成し、そしてこれらの空気副生物を換気フードの排出空気の中に導入し、それにより換気フードの排出空気を処理するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
非熱プラズマ反応器のステージの下流の空気をさらに処理するための、非熱プラズマ反応器のステージの下流にある触媒ステージを含む、前記工程;および
換気フードの排出空気を空気処理装置に通すことを含む、換気フードを運転する工程:を含む方法。 - 空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置であって、この新規な空気処理装置は:
非熱プラズマ反応器のステージ;および
MnO2を含む触媒ステージ
を含む、前記空気処理装置。 - 触媒ステージは非熱プラズマ反応器のステージの下流にある、請求項3に記載の空気処理装置。
- 非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極とこのワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極とを含む冠状チューブを含む、請求項3に記載の空気処理装置。
- ワイヤ電極と円筒状電極は同軸に配置されている、請求項5に記載の空気処理装置。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは電気パルスによって駆動され、そしてさらに、その電気パルスはアーク放電を最小限にするように調整される、請求項5に記載の空気処理装置。
- 非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは誘電体バリア放電(DBD)の構造を有する、請求項3に記載の空気処理装置。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、このワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極、およびワイヤ電極と円筒状電極の間に配置された円筒状誘電体を含む、請求項
8に記載の空気処理装置。 - ワイヤ電極、円筒状電極および円筒状誘電体は同軸に配置されている、請求項9に記載の空気処理装置。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、プレート電極、およびワイヤ電極とプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、請求項8に記載の空気処理装置。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは、第一のプレート電極、第二のプレート電極、および第一のプレート電極と第二のプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、請求項8に記載の空気処理装置。
- 触媒ステージはCuOをさらに含む、請求項3に記載の空気処理装置。
- 触媒ステージは複数の異なる触媒を含む、請求項3に記載の空気処理装置。
- 非熱プラズマ反応器のステージの上流に配置されたフィルターをさらに含む、請求項3に記載の空気処理装置。
- 触媒ステージの下流に配置されたフィルターをさらに含む、請求項3に記載の空気処理装置。
- 空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置を用意する工程であって、この空気処理装置は:
非熱プラズマ反応器のステージ;および
MnO2を含む触媒ステージを含む、前記工程;および
空気を空気処理装置に通す工程:
を含む前記方法。 - 触媒ステージは非熱プラズマ反応器のステージの下流にある、請求項17に記載の方法。
- 非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極とこのワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極とを含む冠状チューブを含む、請求項17に記載の方法。
- ワイヤ電極と円筒状電極は同軸に配置されている、請求項19に記載の方法。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは電気パルスによって駆動され、そしてさらに、その電気パルスはアーク放電を最小限にするように調整される、請求項19に記載の方法。
- 非熱プラズマ反応器のステージは少なくとも一つの非熱プラズマ反応器のユニットを含み、そしてさらに、その非熱プラズマ反応器のユニットは誘電体バリア放電(DBD)の構造を有する、請求項17に記載の方法。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、このワイヤ電極の周囲に配置された円筒状電極、およびワイヤ電極と円筒状電極の間に配置された円筒状誘電体を含む、請求項22に記載の方法。
- ワイヤ電極、円筒状電極および円筒状誘電体は同軸に配置されている、請求項23に記載の方法。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは、ワイヤ電極、プレート電極、およびワイヤ電極とプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、請求項22に記載の方法。
- 非熱プラズマ反応器のユニットは、第一のプレート電極、第二のプレート電極、および第一のプレート電極と第二のプレート電極の間に配置されたプレート誘電体を含む、請求項22に記載の方法。
- 触媒ステージはCuOをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 触媒ステージは複数の異なる触媒を含む、請求項17に記載の方法。
- 非熱プラズマ反応器のステージの上流に配置されたフィルターをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 触媒ステージの下流に配置されたフィルターをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置であって:
非熱プラズマ反応器のステージであって、この非熱プラズマ反応器のステージは複数の非熱プラズマ反応器のユニットを含み、この複数の非熱プラズマ反応器のユニットは互いに実質的に隣接して配置されていて、また互いに実質的に平行な配列をなしていて、その配列は非熱プラズマ反応器のステージの有効作用範囲を画定する断面を有する、前記ステージ;および
触媒ステージ;
を含む前記空気処理装置。 - 空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
空気処理装置を用意する工程であって、この空気処理装置は:
非熱プラズマ反応器のステージであって、この非熱プラズマ反応器のステージは複数の非熱プラズマ反応器のユニットを含み、この複数の非熱プラズマ反応器のユニットは互いに実質的に隣接して配置されていて、また互いに実質的に平行な配列をなしていて、その配列は非熱プラズマ反応器のステージの有効作用範囲を画定する断面を有する、前記ステージ;および
触媒ステージを含む、前記工程;および
空気を空気処理装置に通す工程:
を含む前記方法。 - 空気から不必要な物質を除去するための空気処理装置であって:
処理すべき空気を入れるための上流端と処理された空気を排出するための下流端を有する処理通路;
処理通路の上流端と処理通路の下流端の中間にある処理通路と連通している側面通路;
側面通路と連通していて、O・、O3およびOH・を含む空気副生物を生成し、これらの空気副生物を処理通路に導入するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
側面通路の下流にある処理通路の中に配置された触媒ステージ;
を含む前記空気処理装置。 - 空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
空気処理装置を用意する工程であって、この空気処理装置は:
処理すべき空気を入れるための上流端と処理された空気を排出するための下流端を有する処理通路;
処理通路の上流端と処理通路の下流端の中間にある処理通路と連通している側面通路;
側面通路と連通していて、O・、O3およびOH・を含む空気副生物を生成し、これらの空気副生物を処理通路に導入するための非熱プラズマ反応器のステージ;および
側面通路の下流にある処理通路の中に配置された触媒ステージを含む、前記工程;および
空気を空気処理装置に通す工程:
を含む前記方法。
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