JP4349180B2 - 抗アレルゲンフィルター - Google Patents

Description

本発明は、空気中または水中の浮遊微粒子の捕集フィルターに関し、捕集した微粒子物質のアレルゲンの活性を低下させるフィルターと、長期間の使用が可能となるフィルターの再生方法に関するものである。

従来、この種のフィルターはダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・細菌・カビ・ウイルス等の浮遊有害物質を、濾過捕集している。このようなフィルターは、ダニや花粉等のアレルゲン性を有する蛋白質、あるいは細菌やウイルスなどの有害物質を捕集し、捕集した有害物質を不活化するものとして、空気清浄機や換気装置への応用展開が図られている。

たとえば、下記の特許文献１に記載の空気浄化機能付電気暖房機は、放電装置とヒーターと触媒から構成されてなるものであり、放電によって帯電した浮遊有害物質をヒーター面に捕集して除去するものである。

また、下記の特許文献２に記載のアレルゲン不活性フィルターは、アレルゲンを捕集する不織布とステンレス製の面発熱体と電熱ヒーターからなるものであり、不織布で捕集したアレルゲンを加熱して処理するものである。

また、下記の特許文献３に記載の抗アレルゲンフィルターは、抗アレルゲン剤をフィルターに添着させてなるものであり、フィルターで捕集したアレルゲンを抗アレルゲン剤で不活化するものである。
特開平４−３０９７５１号公報 特開２００３−３３６１２号公報 特開２０００−５５３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の放電装置とヒーターと触媒から構成される空気浄化機能付電気暖房機は、放電装置を常に通電しなければ塵埃をヒーターに捕集できないという課題があり、より少ないエネルギーで塵埃を捕集することが要求されている。

また、下記の特許文献２に記載のアレルゲンを捕集する不織布とステンレス製の面発熱体と電熱ヒーターからなるアレルゲン不活性フィルターは、フィルターの目の粗さに対応した粗大なアレルゲン物質しか処理することができないため、浮遊しやすい微細なアレルゲンには効果が発揮されにくいという課題があった。フィルターの目を細かくして物理的な衝突確率を上げれば微細なアレルゲンまで捕集することができるが、同時にフィルターの圧力損失が増大して装置が大型化したり、騒音が発生するという課題があった。

また、特許文献３に記載の抗アレルゲン剤をフィルターに添着させてなる抗アレルゲンフィルターは、長期間使用するとアレルゲンが堆積し、再利用できないという課題があり、再利用が可能なフィルターの再生方法が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、空気中または水中の浮遊微粒子の捕集フィルターに関し、捕集した微粒子物質のアレルゲンの活性を低下させるフィルターと、長期間の使用が可能となるフィルターの再生方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明の抗アレルゲンフィルターは、請求項１記載の通り、 シリカゲルとベントナイトで構成されるアレルゲン吸着剤を含むことを特徴としたものである。

また、請求項２記載の抗アレルゲンフィルターは、フィルターの含水率が１０ｗｔ％以上であることを特徴としたものである。

また、請求項３記載の抗アレルゲンフィルターは、光触媒を含むことを特徴としたものである。

また、請求項４記載の抗アレルゲンフィルターは、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉからなる群の少なくとも１種類を含む金属酸化物触媒、および／またはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇからなる群の少なくとも１種類の金属触媒を含むことを特徴としたものである。

また、請求項５記載の抗アレルゲンフィルターは、３００℃焼成時のフィルター成分燃焼量が１５％以下であることを特徴としたものである。

また、請求項６記載の抗アレルゲンフィルターは、導電性の金属の表面にアレルゲン吸着剤を担持したことを特徴としたものである。

また、請求項７記載の抗アレルゲンフィルターは、多孔体形状に成形したことを特徴としたものである。

また、請求項８記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法は、光および／または熱エネルギーを加えて捕集したアレルゲンの活性を低下させることを特徴としたものである。

また、請求項９記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法は、抗アレルゲンフィルターに６００ｎｍ以下の光を照射することを特徴としたものである。

また、請求項１０記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法は、抗アレルゲンフィルターを加熱して、捕捉したアレルゲンを焼失させることを特徴とするとしたものである。

また、請求項１１記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法は、導電性金属に通電することにより、抗アレルゲンフィルターを加熱することを特徴としたものである。

また、請求項１２記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法は、アレルゲンを捕集したフィルターを水洗いすることを特徴としたものである。

また、請求項１３記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法は、有害燃焼ガスの発生を抑制しながらアレルゲンの活性を低下させるように、アレルゲンを捕集したフィルターを加熱して捕捉したアレルゲンの活性を低下させることを特徴としたものである。

本発明によれば、空気中または水中の浮遊微粒子の捕集フィルターに関し、捕集した微粒子物質のアレルゲンの活性を低下させるフィルターと、長期間の使用が可能となるフィルターの再生方法を提供できる。

本発明の抗アレルゲンフィルターは、吸湿性の無機材料であるシリカゲルと粘土鉱物であるベントナイトで構成されるアレルゲン吸着剤を含むことを特徴としたものである。ダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質は、水に溶ける性質がある。フィルタ−に吸湿性の無機材料を含むことにより、フィルターの目の粗さに対応した粗大なアレルゲン物質のみならず、水に溶解しやすい微細なアレルゲンも水蒸気と共に吸水性の無機材料によって効率的にフィルタ−捕集される。また、フィルターに含まれている粘土鉱物が捕集されたアレルゲンを吸着するため、吸湿性の無機材料のみの場合と比べてフィルターのアレルゲン保持容量を増やすことができる。また、フィルター表面に水を保持することができるため、捕集した粗大なアレルゲンも溶解して粘土鉱物に吸着することができ、物理的な衝撃がフィルターに加わって捕集したアレルゲンが脱離することを防ぐことができる。

粘土鉱物としては、ベントナイト、モンモリロナイト、サポナイトなどのスメクタイト粘土類や、カオリン、タルク、セリサイト、雲母などが挙げられる。

吸湿性の無機材料としては、シリカゲル、ゼオライトなどの合成および天然鉱物、リチウム・カリウム・ナトリウムなどアルカリ金属の炭酸塩・硝酸塩・酸化物・塩化物、カルシウム・マグネシウムなどアルカリ土類金属の炭酸塩・硝酸塩・酸化物・塩化物、アルミニウムや亜鉛の硫酸塩などが挙げられ、吸水性を持つ無機材料であればなんら限定されるものではない。

本発明の抗アレルゲンフィルターは吸湿性をもつことを特徴としたものであり、好ましくは含水率が１０ｗｔ％以上であり、さらに好ましくは含水率が１０％〜８０ｗｔ％である。上記吸湿性の無機材料を含むことにより、フィルター設置場所の空気湿度が変化しても水分をフィルター上に保持することができるため、乾燥した空気中でも粘土鉱物のアレルゲン吸収能力を安定して発揮させることができる。

本発明の抗アレルゲンフィルターは、光触媒を含んでいても良い。光触媒としては、酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化ビスマスなどの金属酸化物、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化モリブデンなどの金属硫化物、チタンナイトライドなどの窒化物が挙げられ、安全性、経済性などの面から、酸化チタンが好ましい。

酸化チタンとしては、二酸化チタンのほか、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、水酸化チタン、酸素欠損型酸化チタンなどが挙げられる。光触媒活性を有していれば結晶形については特に制限はなく、無定形、アナータス形、ルチル形、ブルカイト形のいずれでもよい。ルチル型とアナターゼ型酸化チタンの組み合せなど、結晶形の違う成分を複合してもなんら問題はない。

また、光触媒の表面にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ等の金属を被覆して用いることも何ら限定するものではない。また、表面にＣｒやＶなどの不純物金属を含有させて光の吸収波長を拡大させた光触媒体を用いることもなんら限定するものではない。

本発明の抗アレルゲンフィルターは、金属触媒および金属酸化物触媒を含んでいても良い。金属触媒としてはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇなどが挙げられる。金属酸化物触媒としては、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉの酸化物などが挙げられる。

本発明の抗アレルゲンフィルターは、３００℃焼成時のフィルター成分燃焼量が１５％以下であることを特徴としたものである。無機材料と粘土鉱物で構成されるため、有機材料で構成されるフィルターのように、燃焼したり炭化する成分が含まれないため、耐熱性のフィルターとすることができる。

無機材料と粘土鉱物は、ガラス、ケイ酸マグネシウム、アルミナなどのセラミック材料や、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、チタンなどの金属あるいは合金に担持して使用することができる。熱や光による変形や燃焼が使用の妨げにならなければ、有機成分を含んでいても何ら問題はない。

また、網状、板状、粒状、スポンジ状、ハニカム状、スリット状など任意の形状に加工して使用することができ、アレルゲンを含む空気や水が流通できる形状であればなんら限定するものではない。

本発明の抗アレルゲンフィルターの再生方法は、光および／または熱エネルギーを加えて捕集したアレルゲンの活性を低下させることを特徴としたものである。捕集したアレルゲンにエネルギーを加えることにより、アレルゲン活性を低下させてフィルターを再生することができ、長期間使用可能な抗アレルゲンフィルターを提供することができる。

光触媒を含む場合、光を照射することにより光触媒が活性化され、捕集されたアレルゲンを酸化してその活性を低下させることができる。照射光は６００ｎｍ以下の光が好ましく、さらに好ましくは４００から２００ｎｍの光である。

熱エネルギーを加える場合、ダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質は、３００℃から５００℃の温度範囲に加熱すれば燃焼し分解することができ、さらに効率的に加熱するには３５０℃から４５０℃の温度範囲が好ましい。６００℃以上の温度に加熱すると吸水性の無機材料の物性が変化し、吸水性が低下する恐れがあるため好ましくない。

加熱にはヒーター、高温の空気・ガスなどあらゆる熱源が利用できる。導電性金属に上記無機材料と粘土鉱物を担持した場合には、直接通電する方法やIHヒーターで加熱する方法が利用でき、フィルター表面を素早く温度上昇させることができる。

また、アレルゲンを捕集したフィルターは、水洗いして再生することができる。ダニ・花粉・ペットの皮脂や代謝物・カビ等のアレルゲン性を有する蛋白質は水に溶ける性質があるため、フィルター自身が水によって変質したり溶解することが無ければ何度でも再利用することが可能である。フィルターはアレルゲンを含む空気や水が流通できる形状であり、かつ耐水性のある素材で構成されていればなんら限定するものではない。また、上記膨潤性の粘土鉱物が含まれていればアレルゲンの保持容量を大幅に増やすことも可能である。

また、アレルゲンは燃焼によって酢酸、ホルムアルデヒド、トルエン等の臭気や一酸化炭素、炭化水素類などの有害燃焼ガスを発生することがある。家庭内の電化製品など燃焼ガスの排気ができない用途においては、アレルゲンを捕集したフィルターの表面温度を１１０℃から３００℃の温度範囲に加熱することにより、有害燃焼ガスの発生を抑制しながらアレルゲンの活性を低下させることができ、さらに効率的に加熱するには２００℃から３００℃の温度範囲が好ましい。この際、上記金属触媒および／または金属酸化物触媒を含む場合には、より温度の低い状態でアレルゲンの活性を低下させることができる。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。

（実施例１）
アレルゲンの供給源として、一般家庭の掃除機ごみから採取した微細塵（１００メッシュのふるいを通過したごみ）に含まれるダニアレルゲンを利用した。微細塵６０ｍｇを加えた水溶液１０ｍｌに、表１の無機材料３０ｍｇを加えた。２４時間後の水溶液中のダニアレルゲン濃度をアレルゲン検出キット（ＬＣＤアレルギー研究所社製）を用いて定量した。表１の結果から明らかなように、粘土鉱物であるベントナイトは優れたアレルゲン吸着性能を有していることがわかる。

（実施例２）
吸湿性の無機材料と粘土鉱物からなる材料を表２の組成で混合した。上記微細塵０．０４ｇを表２の材料組成物に加え、乳鉢でよく混合粉砕した後、恒温恒湿槽に入れた。２４時間後に評価サンプルのダニアレルゲン量を、アレルゲン検出キット（アサヒフードアンドヘルスケア社製、ダニスキャン）を用いて比較した。ここでＣは試験成立の有無を表す判定線、Ｔはアレルゲン量を表す判定線であり、ＣとＴの色の濃さを比較することにより、アレルゲン濃度が測定できる。表２の結果から明らかなように、粘土鉱物であるベントナイトは単独でも優れたアレルゲン吸着効果を示すが、湿度が６０％の場合には吸湿性の無機材料であるシリカゲルと混合した組成Ｆのほうが良い性能を示すことが分かる。なお、組成Ｆの吸湿量は湿度が低下しても１０ｗｔ％以上を確保していた。

（実施例３）
上記微細塵０．２ｇをセラミックス製のるつぼにいれ、各温度で１時間焼成した。焼成後のサンプル５ｍｇを加えた水溶液１ｍｌを２４時間放置し、水溶液中のダニアレルゲン濃度を実施例１と同様の方法で測定した。結果を表３に示す。ダニアレルゲンの活性は１００℃を超えた温度で徐々に低下し、２００℃で９５％以上の活性を失うことがわかった。

一方、アレルゲン（ダニの代謝物）の熱重量変化を調べた結果、１００℃付近で水分の蒸発に伴い約１０％の重量低下が見られ、その後３００℃から燃焼に伴う重量変化がおこり５００℃で完全に焼失した。これらのことから、アレルゲンの活性を低下させる目的では１１０℃から２００℃の温度があればよく、アレルゲン自体を焼失させる目的には３００℃から５００℃の温度をかければよいことがわかった。

（実施例４）
シリカゲル・ベントナイト・Ｍｎ系酸化物触媒・コロイダルシリカ・水を混合した液にガラス繊維製のフィルターを浸漬し、スプレーガンで過剰の液を取り除いた後、３００℃で焼成して抗アレルゲンフィルターＡを作成した。

シリカゲル・ベントナイト・酸化チタン・コロイダルシリカ・水を混合した液にガラス繊維製のフィルターを浸漬し、スプレーガンで過剰の液を取り除いた後、３００℃で焼成して抗アレルゲンフィルターＢを作成した。

比較対照として、シリカゲル・コロイダルシリカ・水を混合した液に、ガラス繊維製のフィルターを浸漬し、スプレーガンで過剰の液を取り除いた後、３００℃で焼成して比較フィルターＣを作成した。

（実施例５）
５ｃｍ角の作成した抗アレルゲンフィルターＡ、Ｂおよび比較フィルターＣに、上記微細塵５ｍｇをこすりつけるように塗布し、２０℃、９０％の恒温恒湿槽に入れた。２４時間後の表面アレルゲン量を実施例２と同様の方法で測定したところ、フィルターＡ、Ｂではアレルゲンは検出されず、Ｃからはアレルゲンが検出された。

上記試験後のフィルターＡ、Ｂ、Ｃにさらに微細塵５ｍｇをこすりつけるように塗布し、再度２０℃、９０％の恒温恒湿槽に入れた。２４時間後の表面アレルゲン量を実施例２と同様の方法で測定したところ、全てのフィルターからアレルゲンが検出された。

さらにサンプルＡ・Ｂを取り出し以下の処理を加えた。フィルターＡは２００℃の電気炉に入れ１時間焼成した。フィルターＢは紫外線ランプの下に置き、３ｍＷ／ｃｍ２の紫外線強度で２４時間光照射を行った。サンプルＣはなにもせずそのまま恒温槽内に保管した。各処理後のフィルターＡ、Ｂ、Ｃの表面アレルゲン量を実施例２と同様の方法で測定したところ、フィルターＡからはアレルゲンは検出されなかった。フィルターＢ・Ｃからはアレルゲンが検出されたが、その濃度はＢのほうが低かった。

（実施例６）
ゼオライト・ベントナイト・テトラエトキシシラン・水・エタノールを混合した液にウレタン製のフィルターを浸漬し、スプレーガンで過剰の液を取り除いた後、１５０℃で焼成して抗アレルゲンフィルターＤを作成した。

上記微細塵１０ｍｇを５ｃｍ角の作成した抗アレルゲンフィルターＤおよび比較フィルターＣにこすりつけるように塗布し、２０℃、９０％の恒温恒湿槽に入れた。２４時間後の表面アレルゲン量を実施例２と同様の方法で測定したところ、全てのフィルターからアレルゲンが検出された。

上記試験後のフィルターＣ・Ｄを水道水で１０分間流水洗浄した後、室温で自然乾燥した。その後、フィルターＣ・Ｄの表面アレルゲン量を実施例２と同様の方法で測定したところ、アレルゲンは検出されなかった。

フィルターＣ・Ｄに再度微細塵５ｍｇをこすりつけるように塗布し、再度２０℃、９０％の恒温恒湿槽に入れた。２４時間後のフィルターＣからはアレルゲンが検出されたが、Ｄからは検出されなかった。

吸湿性の無機材料と粘土鉱物で構成されるアレルゲン吸着剤を含む抗アレルゲンフィルターを用いて、容易に空気中または水中の浮遊微粒子をフィルター捕集してそのアレルゲンの活性を低下させることができ、長期間の使用が可能となるフィルターを提供できる。

Claims (13)

1. シリカゲルとベントナイトで構成されるアレルゲン吸着剤を含むことを特徴とする抗アレルゲンフィルター。
2. フィルターの含水率が１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の抗アレルゲンフィルター。
3. 光触媒を含むことを特徴とする請求項１または２記載の抗アレルゲンフィルター。
4. Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉからなる群の少なくとも１種類を含む金属酸化物触媒、および／またはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇからなる群の少なくとも１種類の金属触媒を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の抗アレルゲンフィルター。
5. ３００℃焼成時のフィルター成分燃焼量が１５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の抗アレルゲンフィルター。
6. 導電性の金属の表面にアレルゲン吸着剤を担持したことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の抗アレルゲンフィルター。
7. 多孔体形状に成形したことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の抗アレルゲンフィルター。
8. 光および／または熱エネルギーを加えて捕集したアレルゲンの活性を低下させることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法。
9. 抗アレルゲンフィルターに６００ｎｍ以下の光を照射することを特徴とする請求項３乃至７いずれかに記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法。
10. 抗アレルゲンフィルターを加熱して、捕捉したアレルゲンを焼失させることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法。
11. 導電性金属に通電することにより、抗アレルゲンフィルターを加熱することを特徴とする請求項６または７いずれかに記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法。
12. アレルゲンを捕集したフィルターを水洗いすることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法。
13. 有害燃焼ガスの発生を抑制しながらアレルゲンの活性を低下させるように、アレルゲンを捕集したフィルターを加熱して、捕捉したアレルゲンの活性を低下させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の抗アレルゲンフィルターの再生方法。