JP2018171457A - 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:
(i)係属中の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、その米国特許出願
は国際特許出願(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、
また本特許出願は:
(ii)係属中の先行する米国仮特許出願61/608871号(Francois Hauvilleによ
って2012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。
本発明は概して空気(浄化)フィルター(空気ろ過器)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フィルター、すなわち、空気から不必要な物質を除去する空気フィルターおよび/または空気中の不必要な物質を中和する空気フィルターに関する。
、空気から酸を除去するために、特別な添加剤(例えば、希土類金属、有機金属触媒など)を活性炭の細粒に添加しなければならない。しかし、これらの添加剤は活性炭の細粒の有効表面積を減少させる傾向があり、それによりフィルターの能力を低下させる。さらに、これらの酸除去用添加剤は一般に、空気から酸を除去するのにあまり大きくない有効性しか示さず、また多くの場合、比較的毒性の物質を含み、それらの物質がフィルターを通る空気の流れによって大気中に放出されるかもしれない。
酸の除去段階;および
溶媒の除去段階。
酸の除去段階であって、この酸の除去段階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
溶媒の除去段階であって、この溶媒の除去段階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。
酸の除去段階であって、この酸の除去段階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
溶媒の除去段階であって、この溶媒の除去段階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。
この方法は下記の各工程を含む:
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酸の除去段階および溶媒の除去段階を含む前記工程;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段階を含む前記工程:
酸の除去段階であって、この酸の除去段階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前記段階;および
溶媒の除去段階であって、この溶媒の除去段階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前記段階;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段階を含む前記工程:
酸の除去段階であって、この酸の除去段階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前記段階;および
溶媒の除去段階であって、この溶媒の除去段階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前記段階;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。
ろ過媒体、およびろ過媒体に付加した少なくとも1種の反応物質を含む空気フィルターを用意する工程;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。
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、酸の除去段階10とそれに続く溶媒の除去段階15の二つの段階を含む。
次に図1、1Aおよび2〜4を参照すると、酸の除去段階10は概して、酸中和性の物質25を取り付けた通気性の骨組み20を含む。
困難にする。本発明は、酸の除去段階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。
ここで図5を参照すると、溶媒の除去段階15は、概して、二つの向かい合ったスクリーン(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段階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段階は酸の除去段階10と後続の溶媒の除去段階15からなることがわかるであろう。酸の除去段階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。溶媒の除去段階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段階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、空気は溶媒の除去段階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。
の操作の効果を減じることなく、それ自体の特定の目的について最適化されうるからである。
前述の検討において、酸の除去段階10は空気の流れにおいて溶媒の除去段階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、溶媒の除去段階15を移動する前に酸の除去段階10を移動する。しかし、所望により、酸の中和段階を溶媒の除去段階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、酸の除去段階を移動する前に溶媒の除去段階を移動してもよいことが認識されるであろう。
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)酸の除去段階と溶媒の除去段階を組み合わせた、空気フィルターの二段階の複合した構成、(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、本発明を考慮すると、本発明のさらなる他の利点は明白なことであろう。
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。
従って、含浸活性炭フィルターを用いると、各々のフィルターは選抜された候補の化学物質を処理することについて効果が限定されてしまうことが理解されるであろう。その結果、ろ過換気フードの使用者は、彼らが換気フードにおいて処理するであろう化学物質に応じて、自身の用いる換気フードに対して特定の含浸活性炭フィルターを選択しなければならず、例えば、アンモニアを処理するときには硫酸を含浸した活性炭フィルターを用い、無機酸を処理するときには炭酸カルシウムを含浸した活性炭フィルターを用いる、といったことになる。このことは問題となることがあって、何故ならば、換気フードの中で異なる物質を処理すべきときにはフィルターを交換する必要があるかもしれないからである。
本発明は化学的な中和のための(および好ましくは、アンモニア蒸気の中和のための)新規なろ過媒体の提供と使用を含み、この新規なろ過媒体は、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。
モニア)の影響に対して耐性のあるその他の材料で形成される。連続気泡フォームは、(a)連続気泡フォームが大きな表面積を呈することを可能とし、そして(b)フィルターを通る空気の流れに著しい圧力低下をもたらすことなく空気が容易に通過することのできる細孔サイズを有し、例えば、連続気泡フォームは1インチ当り20個の細孔(PPI)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。
続気泡フォームによって担持された反応物質は標準の温度と圧力において固体である、ということも認識すべきである。
本発明の新規なアンモニアまたはその他の標的化学物質を除去するフィルターは(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他のろ過媒体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。
本発明は本明細書で開示された特定の構成および/または図面に示された特定の構成には決して限定されず、本発明には本発明の範囲内のいかなる変更物または同等物も含まれる、ということを理解すべきである。
本発明は本明細書で開示された特定の構成および/または図面に示された特定の構成には決して限定されず、本発明には本発明の範囲内のいかなる変更物または同等物も含まれる、ということを理解すべきである。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[1]
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であって:
ろ過媒体;および
ろ過媒体に付加した少なくとも1種の反応物質;
を含む空気フィルター。
[2]
ろ過媒体は通気性の構造を含む、[1]に記載の空気フィルター。
[3]
通気性の構造は連続気泡フォームを含む、[2]に記載の空気フィルター。
[4]
連続気泡フォームは連続気泡ポリウレタンフォームを含む、[3]に記載の空気フィルター。
[5]
連続気泡ポリウレタンフォームは20PPIの細孔の特徴を有する、[4]に記載の空気フィルター。
[6]
通気性の構造はポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、ゴム、ポリ塩化ビニル、およびフィルターを通過する物質の影響に対して耐性のあるその他の材料からなる群のうちの少なくとも1種で形成された連続気泡フォームを含む、[3]に記載の空気フィルター。
[7]
通気性の構造はガラス繊維を含む、[2]に記載の空気フィルター。
[8]
通気性の構造はポリウレタン繊維を含む、[2]に記載の空気フィルター。
[9]
少なくとも1種の反応物質はクエン酸を含む、[1]に記載の空気フィルター。
[10]
クエン酸はクエン酸の結晶を含む、[9]に記載の空気フィルター。
[11]
クエン酸の結晶は大部分が25のASTMメッシュと50のASTMメッシュの間の平均粒径を有する、[10]に記載の空気フィルター。
[12]
少なくとも1種の反応物質はシュウ酸、酒石酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、および無水リン酸からなる群のうちの少なくとも1種を含む、[1]に記載の空気フィルター。
[13]
少なくとも1種の反応物質は接着剤を用いてろ過媒体に付加されている、[1]に記載の空気フィルター。
[14]
接着剤はポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル共重合体およびその他の乳濁液からなる群から選択される、[13]に記載の空気フィルター。
[15]
ろ過媒体に付加された複数の反応物質を含む、[1]に記載の空気フィルター。
[16]
酸の除去段階をさらに含む、[1]に記載の空気フィルター。
[17]
溶媒の除去段階をさらに含む、[1]に記載の空気フィルター。
[18]
酸の除去段階と溶媒の除去段階をさらに含む、[1]に記載の空気フィルター。
[19]
空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
ろ過媒体、およびろ過媒体に付加した少なくとも1種の反応物質を含む空気フィルターを用意する工程;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;
を含む方法。
[20]
ろ過媒体は通気性の構造を含む、[19]に記載の方法。
[21]
通気性の構造は連続気泡フォームを含む、[20]に記載の方法。
[22]
連続気泡フォームは連続気泡ポリウレタンフォームを含む、[21]に記載の方法。
[23]
連続気泡ポリウレタンフォームは20PPIの細孔の特徴を有する、[22]に記載の方法。
[24]
通気性の構造はポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、ゴム、ポリ塩化ビニル、およびフィルターを通過する物質の影響に対して耐性のあるその他の材料からなる群のうちの少なくとも1種で形成された連続気泡フォームを含む、[21]に記載の方法。
[25]
通気性の構造はガラス繊維を含む、[20]に記載の方法。
[26]
通気性の構造はポリウレタン繊維を含む、[20]に記載の方法。
[27]
少なくとも1種の反応物質はクエン酸を含む、[19]に記載の方法。
[28]
クエン酸はクエン酸の結晶を含む、[27]に記載の方法。
[29]
クエン酸の結晶は大部分が25のASTMメッシュと50のASTMメッシュの間の平均粒径を有する、[28]に記載の方法。
[30]
少なくとも1種の反応物質はシュウ酸、酒石酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、および無水リン酸からなる群のうちの少なくとも1種を含む、[19]に記載の方法。
[31]
少なくとも1種の反応物質は接着剤を用いてろ過媒体に付加されている、[19]に記載の方法。
[32]
接着剤はポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル共重合体およびその他の乳濁液からなる群から選択される、[31]に記載の方法。
[33]
ろ過媒体に付加された複数の反応物質を含む、[19]に記載の方法。
[34]
酸の除去段階をさらに含む、[19]に記載の方法。
[35]
溶媒の除去段階をさらに含む、[19]に記載の方法。
[36]
酸の除去段階と溶媒の除去段階をさらに含む、[19]に記載の方法。
Claims (36)
- 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であって:
ろ過媒体;および
ろ過媒体に付加した少なくとも1種の反応物質;
を含む空気フィルター。 - ろ過媒体は通気性の構造を含む、請求項1に記載の空気フィルター。
- 通気性の構造は連続気泡フォームを含む、請求項2に記載の空気フィルター。
- 連続気泡フォームは連続気泡ポリウレタンフォームを含む、請求項3に記載の空気フィルター。
- 連続気泡ポリウレタンフォームは20PPIの細孔の特徴を有する、請求項4に記載の空気フィルター。
- 通気性の構造はポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、ゴム、ポリ塩化ビニル、およびフィルターを通過する物質の影響に対して耐性のあるその他の材料からなる群のうちの少なくとも1種で形成された連続気泡フォームを含む、請求項3に記載の空気フィルター。
- 通気性の構造はガラス繊維を含む、請求項2に記載の空気フィルター。
- 通気性の構造はポリウレタン繊維を含む、請求項2に記載の空気フィルター。
- 少なくとも1種の反応物質はクエン酸を含む、請求項1に記載の空気フィルター。
- クエン酸はクエン酸の結晶を含む、請求項8に記載の空気フィルター。
- クエン酸の結晶は大部分が25のASTMメッシュと50のASTMメッシュの間の平均粒径を有する、請求項10に記載の空気フィルター。
- 少なくとも1種の反応物質はシュウ酸、酒石酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、および無水リン酸からなる群のうちの少なくとも1種を含む、請求項1に記載の空気フィルター。
- 少なくとも1種の反応物質は接着剤を用いてろ過媒体に付加されている、請求項1に記載の空気フィルター。
- 接着剤はポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル共重合体およびその他の乳濁液からなる群から選択される、請求項13に記載の空気フィルター。
- ろ過媒体に付加された複数の反応物質を含む、請求項1に記載の空気フィルター。
- 酸の除去段階をさらに含む、請求項1に記載の空気フィルター。
- 溶媒の除去段階をさらに含む、請求項1に記載の空気フィルター。
- 酸の除去段階と溶媒の除去段階をさらに含む、請求項1に記載の空気フィルター。
- 空気から不必要な物質を除去するための方法であって:
ろ過媒体、およびろ過媒体に付加した少なくとも1種の反応物質を含む空気フィルターを用意する工程;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;
を含む方法。 - ろ過媒体は通気性の構造を含む、請求項19に記載の方法。
- 通気性の構造は連続気泡フォームを含む、請求項20に記載の方法。
- 連続気泡フォームは連続気泡ポリウレタンフォームを含む、請求項21に記載の方法。
- 連続気泡ポリウレタンフォームは20PPIの細孔の特徴を有する、請求項22に記載の方法。
- 通気性の構造はポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、ゴム、ポリ塩化ビニル、およびフィルターを通過する物質の影響に対して耐性のあるその他の材料からなる群のうちの少なくとも1種で形成された連続気泡フォームを含む、請求項21に記載の方法。
- 通気性の構造はガラス繊維を含む、請求項20に記載の方法。
- 通気性の構造はポリウレタン繊維を含む、請求項20に記載の方法。
- 少なくとも1種の反応物質はクエン酸を含む、請求項19に記載の方法。
- クエン酸はクエン酸の結晶を含む、請求項27に記載の方法。
- クエン酸の結晶は大部分が25のASTMメッシュと50のASTMメッシュの間の平均粒径を有する、請求項28に記載の方法。
- 少なくとも1種の反応物質はシュウ酸、酒石酸、マレイン酸、アスコルビン酸、コハク酸、および無水リン酸からなる群のうちの少なくとも1種を含む、請求項19に記載の方法。
- 少なくとも1種の反応物質は接着剤を用いてろ過媒体に付加されている、請求項19に記載の方法。
- 接着剤はポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル共重合体およびその他の乳濁液からなる群から選択される、請求項31に記載の方法。
- ろ過媒体に付加された複数の反応物質を含む、請求項19に記載の方法。
- 酸の除去段階をさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 溶媒の除去段階をさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 酸の除去段階と溶媒の除去段階をさらに含む、請求項19に記載の方法。
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