JP7572084B2

JP7572084B2 - 空気循環システム用のパネル

Info

Publication number: JP7572084B2
Application number: JP2023519170A
Authority: JP
Inventors: ゼーガース，グラハム，ネヴィル
Original assignee: Hibocare Technologies South Africa Pty Ltd
Current assignee: Hibocare Technologies South Africa Pty Ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2024-10-23
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: JP2023542716A; BR112023005392A2; ZA202303971B; US20230364544A1; AU2020469631A9; EP4217094A1; KR20230074185A; AU2020469631A1; SA523440189B1; CN116507400A; EP4217094A4; WO2022064247A1

Description

本発明は、概して空気浄化に関し、特には、空気循環システム用のパネルに関し、パネルは、それ自体はフィルタではない。

本出願人は、グラファイト（黒鉛）又はグラフェンを使用する既存のエアフィルタ（例えば、特許文献１参照）を認識している。しかし、本出願人の定義によれば、フィルタとは、流体（例えば、空気）を通過させて空気から汚染物質を濾過しなければならない部材又はフィルタ媒体を含むものである。本出願人は、この構想を、空気から汚染物質を除去することができるがフィルタではないという装置を提供することにより、さらに改善しようとする。

南アフリカ特許出願第２０２０／０２３５５号明細書

従って、本発明は、空気循環システム用のパネルを提供し、このパネルは、
開放孔発泡体を含む発泡層と、
前記発泡層を支持するように構成された支持構造と、
前記発泡層の少なくとも片面に設けられたグラファイトコーティングと、
前記発泡層に隣接して設けられたイオナイザと、を備え、前記イオナイザは、粒子をイオン化し、それにより静電荷を前記発泡層又は前記グラファイトコーティングに適用するように構成されており、
前記グラファイトコーティング層は、使用時に、空気から汚染物質を引き寄せて捕捉するように構成されている。

用語「汚染物質」(“contaminant”)は、病原体、細菌、ウィルス、微生物などを含み得る。

前記発泡層は、誘電体型の発泡体であり得る。当該発泡体は、ポリウレタンから成り得る。前記発泡層は、炭充填物を含んでも含まなくてもよい。前記発泡層は、２０ｍｍ～３０ｍｍの厚さであり得る。

前記支持構造は、支持層を含み得る。当該支持層は、前記発泡層に対して平行に設けられ得る。前記支持層は、前記発泡層の片面又は両面に設けられ得る。前記支持層は、硬質ポリマー、例えばプラスチックであり得る。前記支持層は、支持構造であるグリッド、メッシュ又はウェブを含み得る。前記支持層はエッグクレートに類似し得る。前記グラファイトコーティングは、前記発泡層と前記支持構造との間に設けられ得る。

前記支持構造は、前記発泡層の側部の周囲に設けられたフレームを含み得る。当該フレームは、正方形又は長方形のフットプリント及びＣ字状の断面形状を有し得る。当該フレームは、金属製であり得る。

前記グラファイトコーティングは、前記発泡層の両面に設けられてもよい。

前記グラファイトコーティングはグラフェンを含み得る。前記グラファイトコーティングはグラファイト粉末を含み得る。前記グラファイト粉末は、直径が７ミクロン～９ミクロンであり得る。前記グラファイトコーティングは、５０％～８０％のグラファイト粉末を含んでもよく、また、７０％のグラファイト粉末を含んでもよい。

前記グラファイトコーティングは酸を含んでもよく、これはリン酸であり得る。前記グラファイトコーティングは、５％～２０％のリン酸を含み得、具体的には１０％のリン酸を含み得る。

前記グラファイトコーティングは結合剤を含み得る。前記グラファイトコーティングは１０％～３０％の結合剤を含み得、具体的には２０％の結合剤を含み得る。前記結合剤は、アクリル系又はポリウレタン系であり得る。

前記グラファイトコーティングは１ｍｍ～２ｍｍの厚さであり得る。前記グラファイトコーティングは噴霧により前記発泡層に適用され得る。

前記パネルは、空気流を生じさせ又は制御するシステム又は装置、例えば、建物内のＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調）システム、掃除機、ポータブルファンなどに用途を見出し得る。一実装例において、前記パネルは、ＨＶＡＣの入口又は出口に、又はそれに隣接して設置され得る。前記パネルは、建物の天井に、又はその付近に配置され得る。天井は、吊り天井であっても固定天井であってもよい。前記パネルは約６００ｍｍ×４００ｍｍか、又は用途に応じた寸法であってよい。

前記パネルは、前記パネルをベース構造、例えば天井に取り付けるための取り付け構成を含み得る。当該取り付け構成は前記支持構造に接続され得る。当該取り付け構成は、プラグ（例えば、固体天井用）又はクリップ（例えば、吊り天井用）であり得る。

前記イオナイザは電子イオナイザであり得る。前記イオナイザは、（１～６×１０９６）個／ｃｍ^３８ｋＶの粒子を放出し得る。前記イオナイザは、６ｋＶ～８ｋＶのイオナイザであり得る。前記イオナイザ（又はその出口）は、前記発泡層から約５ｍｍの間隔をあけて設置され得る。前記グラファイトコーティングが前記発泡層の片面にしかない場合、前記イオナイザを他方の面に配置し得る。前記イオナイザが使用時に消費する電力は２Ｗ以下であり得る。前記イオナイザは、永久的に又は無期限で動作し得る。

前記パネルは電極を含み得る。当該電極は、前記支持構造と前記グラファイトコーティングとの間に挟まれ得る。当該電極は、１２～２４ＶＡＣ又はＶＤＣであってよい。２つの電極が存在し得る。当該電極は、間隔をあけて平行に配置され得る。当該電極は、真鍮又は銅から成り得る。

本発明は、以上に定義したパネルを含む空気循環システムにも関連し、前記パネルが空気流路に隣接して、又は空気流路に合致させて提供され得る。前記空気循環システムは、エアフィルタを排除し得る。

本発明は、上述のようなパネルの製造方法にも関連し、この方法は、
グラファイト粉末を酸及び結合剤と混合することと、
前記混合物を撹拌して剥離させて、非晶質粒子フラーレングラフェン構造にすることと、
前記混合物を前記発泡層に適用することと、を含む。

前記構造は、フレーク又はナノチューブであり得る。

前記混合することは、以下の割合（重量比）を含み得る。すなわち、
５０％～８０％のグラファイト粉末、例えば７０％のグラファイト粉末、
５％～２０％の酸、例えば１０％の酸、及び、
１０％～４０％の結合剤、例えば２０％の結合剤。

前記酸はリン酸であり得る。前記結合剤はアクリル系又はポリウレタン系であり得る。

前記攪拌することは、５分～１０分間であり得る。前記攪拌は連続的であってよい。

前記適用することは、噴霧することを含み得る。当該噴霧することは、エアレスタイプのスプレーガンを用いて行われ得る。前記混合物は、１ｍｍ～２ｍｍの厚さに噴霧され得る。

前記方法は、オーブン又は類似の熱アプリケータでパネルを乾燥することを含み得る。前記乾燥は６０℃で行われ得る。前記乾燥は、混合物が乾燥するまでであってよい。

前記方法は、前記適用された混合物上に電極を設けることを含み得る。

前記方法は、前記支持構造を前記発泡層に取り付けることを含み得る。前記取り付けることは、前記混合物を適用することの前又は後であり得る。

ここで、本発明を、添付図面を参照しつつ、例としてさらに説明する。

本発明によるパネルの上方から見た立体図である。図１のパネルの底部から見た立体図である。図１のパネルの上面図である。図１のパネルの断面Ａ―Ａを通る断面図である。

本発明の例示的な実施形態の以下の説明は、本発明を可能にする教示として提供される。関連技術の当業者であれば、説明される例示的な実施形態に、変更を、本発明の有益な結果を達成しつつ加えることができることを認識するであろう。また、本発明の所望の利点の幾つかが、例示的な実施形態の特徴の幾つかを、その他の特徴を利用せずに選択することにより達成され得ることも明らかであろう。従って、当業者は、例示的な実施形態に対する変更及び適応が可能であり、或る状況において望ましくさえあり得、本発明の一部であることを認識するであろう。従って、例示的な実施形態の以下の説明は、本発明の原理を例示するものとして提供されるものであり、その制限を意味するものではない。

図１～４は、空気循環システム用のパネル１００を示す。幾つかの詳細は、図４（断面図）から最も明らかである。パネル１００は発泡（フォーム）層１０２を有し、発泡層１０２の片面にグラファイトコーティング１０４が設けられている。より詳細には、発泡層１０２は、炭充填物を有する又は有さないポリウレタンから作られた誘電体型の開放孔発泡体である。発泡層１０２の厚さは約２５ｍｍである。

発泡層１０２は、片面（この例では片面のみ）にグラファイトコーティング１０４でコーティングされている。コーティング１０４は、以下の手順で生成される。すなわち、
・７ミクロン～９ミクロンの粒径を有する天然グラファイト粉末を提供する。
・グラファイト粉末をリン酸及びアクリル系又はポリウレタン系の結合剤と以下の割合（重量比）で混合する：グラファイト粉末７０％、リン酸１０％、結合剤２０％。
・５分～１０分間継続して混合し、それにより、グラファイトが剥離されて非晶質粒子フラーレングラフェン構造（フレーク又はナノチューブであり得る）になることを確実にする。
・混合物を、エアレスタイプのスプレーガンで発泡層１０２の片面上に、混合物が発泡層１０２の表面上に堆積し且つ発泡層１０２を貫通しないように１ｍｍ～２ｍｍの厚さで噴霧する。
・噴霧された混合物を有する発泡層１０２を、約６０℃の適切なオーブン内で、乾燥するまで乾燥させ、それにより、グラファイトコーティング１０４を形成する。

このプロセスは、パネル１００の片面が均一に帯電又は荷電されることを保証し、これにより、パネル１００の表面全体を通じた導電性を保証し得る。

一対の金属、例えば、銅又は真鍮の電極１１０が、パネル１００の対向する側部に隣接して、グラファイトコーティング１０４に電気的に接触して設けられ、電極１１０は、互いに平行に向けられ且つ横方向に間隔をあけて配置されている。電極１１０は、グラファイトコーティング１０４上の任意の場所で帯電がテストされ得るようにグラファイトコーティング１０４を帯電させるように動作され得る。

電極１１０は剛体であり、或る程度の支持を提供し得るが、パネル１００は、支持層１１２及び支持フレーム１１４の形をした支持構造１１２、１１４を含む。支持層１１２は、エッグクレート（矩形格子）に似た直交する部材を含むプラスチックグリッド１１２の形をしている。プラスチックグリッド１１２は、発泡層１０２と比較して剛体であり、曲げ及び捩りに耐性がある。プラスチックグリッド１２２は、グラファイトコーティングに直接貼り付けることもできたが、この例では電極１１０に貼り付けられている（例えば接着される）。

さらに、支持フレーム１１４は金属製であり、発泡体及び支持層１０２、１１２の周縁の周りに延在している。発泡体及び支持層１０２、１１２の側部は、支持フレーム１１４に接着されてもよく、又は単に支持フレーム１１４にクランプされてもよい。支持フレーム１１４は、グラファイトコーティング１０４を、発泡層１０２と支持層１１２との間で効果的に挟み込み、電極１１０がグラファイトコーティング１０４と支持層１１２との間に設けられている（支持層１１２及び／又は支持フレーム１１４に、取り付け構成（図示せず）を設けてもよい）。

イオナイザ１２０が、パネル１００の一部として設けられる。イオナイザ１２０は、パネル１００と一体化され（例えば、支持フレーム１１４に貼り付けられ）てもよく、又は、別個であるが発泡層１０２に取り付け可能であるか若しくは隣接していてもよい。イオナイザ１２０は、発泡層１０２より約５ｍｍ下に取り付けられ、発泡層１０２の方に向けられる。

使用時に、支持構造１１２が見える（グラファイト層１０４が下にある）側が、正面を向く側（すなわち、空気が通過して循環される側）であることが意図されている。空気が、発泡層１０２又はグラファイトコーティング１０４を通って循環されず、従って、パネル１００が、従来の意味でのフィルタではないことが留意されるであろう。隣接するイオナイザ１２０を有する発泡層１０２は、パネル１００の裏面側である。

イオナイザ１２０は、使用時に、発泡層１０２に向けられてイオン化された粒子１２２を発泡層１０２に向けて放出する。これらのイオン化され且つ帯電された粒子１２２は、発泡層１０２を通過し、グラファイトコーティング１０４と相互作用して、グラファイトコーティングを静電荷で帯電させる。この帯電されたグラファイトコーティング１０４は、汚染物質を静電的に引き寄せる役割を果たし、空気が実際にグラファイトコーティング１０４を通過する必要はない。支持層１１２は、所望であれば、空気流を導くことを補助するような形状及び構成にされ得る。グラファイトコーティング１０４は抗菌特性を有しており、従って、汚染物質を不活性化又は殺菌する役割を果たす。さらなる手段として、電極１１０を通電してグラファイトコーティング１０４に電流を流し、それにより、パネル１００を通過する空気から抽出された汚染物質をさらに破壊又は殺菌することができる。

パネル１００は、建物内に、例えば空調の入口又は出口に隣接して設置され得る。パネル１００の異なる形状、例えば、より小さい変形を、掃除機又は空気清浄機に、例えば、ＨＥＰＡフィルタの代わりに、又はＨＥＰＡフィルタに加えて設置してもよい。実際、パネル１００は、空気が通過する任意の場所に配置することが可能であり、その場所は、空調システムを有さないが或る程度の空気流を有する建物であってもよい。

理論に縛られることなく、発明者は、パネル１００を、室内環境における細菌及びウィルスを死滅させて、病原菌の無い空気を確保するために使用できると推測している。パネル１００は、単独で、又はその他の空気濾過装置に加えることで、より清潔で健康的な空気を増進するために使用され得る。

本パネル１００の、より慣用的なフィルタに対する少なくとも１つの利点は、フィルタは目詰まりして閉塞する可能性があることである。パネル１００はフィルタではないため、完全に目詰まりすることも、性能に影響を与えることもなく、掃除機又は他の方法によりクリーニングすることができる。

１００パネル
１０２発泡層
１０４グラファイトコーティング
１１０電極
１１２支持層
１１４支持フレーム
１２０イオナイザ
１２２イオン化された粒子

Claims

空気循環システム用のパネルであって、当該パネルは、
開放孔発泡体を含む発泡層と、
前記発泡層を支持するように構成された支持構造と、
前記発泡層の少なくとも片面に設けられたグラファイトコーティングと、
前記発泡層に隣接して設けられたイオナイザと、を備え、前記イオナイザは、粒子をイオン化し、それにより静電荷を前記発泡層に適用するように構成されており、
前記帯電された発泡層は、使用時に、空気から汚染物質を引き寄せて捕捉するように構成されている、パネル。
前記発泡層は、ポリウレタンから作られた誘電体型の発泡体から成る、請求項１に記載のパネル。
前記発泡層の厚さが２０ｍｍ～３０ｍｍである、請求項１～２のいずれか一項に記載のパネル。
前記支持構造は、前記発泡層に対して平行に設けられた支持層を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のパネル。
前記支持層は硬質ポリマーから作られ、且つ、支持構造であるグリッド、メッシュ又はウェブを含む、請求項４に記載のパネル。
前記グラファイトコーティングは、前記発泡層と前記支持構造との間に設けられている、請求項４～５のいずれか一項に記載のパネル。
前記支持構造は、前記発泡層の側部の周囲に設けられたフレームを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のパネル。
前記グラファイトコーティングは、グラフェン又はグラファイト粉末を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のパネル。
前記グラファイト粉末の直径が７ミクロン～９ミクロンである、請求項８に記載のパネル。
前記グラファイトコーティングは、７０（重量％）のグラファイト粉末を含む、請求項８～９のいずれか一項に記載のパネル。
前記グラファイトコーティングは、酸を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載のパネル。
前記酸はリン酸であり、前記グラファイトコーティングは、１０（重量％）のリン酸を含む、請求項１１に記載のパネル。
前記グラファイトコーティングは、結合剤を含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のパネル。
前記グラファイトコーティングは、２０（重量％）の結合剤を含む、請求項１３に記載のパネル。
前記グラファイトコーティングの厚さが１ｍｍ～２ｍｍである、請求項１～１４のいずれか一項に記載のパネル。
前記パネルをベース構造に取り付けるための取り付け構成を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のパネル。
前記イオナイザは、１～１０^６個のイオン化された粒子を放出するように構成された電子イオナイザである、請求項１～１６のいずれか一項に記載のパネル。
前記イオナイザは、前記発泡層から５ｍｍの間隔を空けて配置されている、請求項１～１７のいずれか一項に記載のパネル。
前記支持構造と前記グラファイトコーティングとの間に挟まれた電極を含む、請求項１～１８のいずれか一項に記載のパネル。
請求項１～１９のいずれか一項に記載のパネルを含む、空気循環システム。
請求項１～２０のいずれか一項に記載のパネルを製造する方法であって、
グラファイト粉末を酸及び結合剤と混合することと、
前記混合物を撹拌して剥離させて、非晶質粒子フラーレングラフェン構造にすることと、
前記混合物を前記発泡層に適用することと、を含む、方法。
前記攪拌することは、５分～１０分間であり、且つ連続的である、請求項２１に記載の方法。
前記適用することは、エアレスタイプのスプレーガンで噴霧することを含む、請求項２１～２２のいずれか一項に記載の方法。
前記パネルをオーブン又は類似の熱アプリケータ内で６０℃で乾燥することを含む、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の方法。