JPH0347511A - 収着剤濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気ｒ過装置、具体的にはある種の収着可能な
ガス成分を除去することを目的とする空気ｒ過装置に関
する。

再循環空気システムを有するいかなる空間においても、
再循環空気を濾過して微粒状物質を除去することが極め
て望ましいことは周知のことである。しかし、空気の汚
染物質中には、本来ガス状で、空気が搬送する微粒子の
捕捉あるいは封じ込めに依存するフィルターによっては
容易に取り除くことのできないものもある。これらのガ
スの中のあるものは有毒か、有害か、匂いが良くないこ
とがあるか、あるいは湿潤環境中の水蒸気もしくは再循
環空気中の高二酸化炭素濃度のような特定の状況下で単
に好ましくないことがあるか、ないしは他の望ましくな
い（後にあられれるものの中で一般に「好ましくない」
と言われるガス類）ことがあり、かつ該システム中での
それらの除去手段が極めて望ましい。この問題は好まし
くない臭気を含む空気の再循環が居住者の満足をもなら
すようには作られていない航空機、または潜水艦、放射
性降下物用シェルタ−１および宇宙船のような池の密閉
環境においては特に重大である。化学戦争状態または偶
然危険性ガスで汚染された環境のように少量の有毒ガス
または刺激性ガスが存在するかまたは放出されている場
合にも重大な問題である。微粒状汚染物で汚れていない
だけの再循成る物質がガス収着に対して極めて有効であ
ることが知られており、再循環操作の完了前に濾過した
空気を該物質の一種類のパッドに通すことも提案されて
いる。このことはある程度までは満足すべき処理であり
、すなわち、収着剤物質が飽和して、ガスの「漏出」が
生じるまでは問題にならない、清浄な流れから好ましく
ないガスを含む流れへの変化は、設計により空気の流れ
が可能な限りパッドのあらゆる部分に均等であるので、
迅速でかつ驚異的である。従って、漏出は実質的に同時
にあらゆる点で生じる。フィルターが直面する未知の離
間のために漏出の接近を予測または計測することは容易
ではないので、頻繁すぎるほどパッドの交換を行うこと
、すなわち長距離無着陸太平洋横断飛行の出発時のよう
な都合の悪い時に起こる居室の空気の状態における漏出
を克服することが必要である。

収着フィルターパッドに関連する別の問題は、いう関連
問題とともに高電力定格の空気再循環設備が必要とする
ようなフィルターパッド前後の好ましくない高い圧力低
下をフィルターパッドがひき起こすことが多いというこ
とである。

漏出は、もし起ったとしても、漸進的な事象であること
を確保することによってこれらの難点を出来るだけ少な
くし、かつ高効率とパッド前後の掻く僅かな圧力低下を
結び付ける収着剤パッドが現在開発されている。

本発明は、上流表面および下流表面を有し、該表面の１
つがその上に、パッドの厚さが隆起部の方向と直角の方
向に変化するように、複数の離間した平行の隆起部を形
成している平らなベース状の固体収着剤物質のパッドよ
りなる収着剤フィルター構造物を提供する。

本発明は、また実質的に平行なひだの軸を有するひだ付
き微粒状フィルター要素と好ましくないガスを収着する
ための平らなベース状の収着剤パッドとからなり、該パ
ッドは２つの主表面を有し、数の離間した平行の隆起部
を形成しており、さらに該パッドは、微粒状フィルター
の１つの面上のマクロのひだのくぼみに、平行隆起部が
はまり込むように作られ、配設されている収着剤フィル
ター構造物を提供する。

本発明は、さらにミクロのひだならびにマクロのひだを
有し、すべてのひだの軸が実質的に平行であるひだ付き
微粒状フィルター要素と好ましくないガスを収着する収
着剤パッドとからなり、該パッドは２つの主表面を有し
、その第１の表面は平らで第２の表面はその上に複数の
離間した平行の隆起部を形成しており、さらに該パッド
は、微粒状フィルターの１つの面上のマクロのひだのく
ぼみに平行隆起部がはまり込むように作られ、配設され
ている収着剤フィルター構造物を提供する。

好ましくないガスを収着するための固体収着剤物質のパ
ッドで、該パッドは２つの主表面を有し、その１つの表
面には、パッドの厚さが隆起部と直角の方向に変化する
ように複数の平行隆起部が形成されているパッドによっ
て前記利点が得られる。

本ｍ造物のパッドの場合、漏出はまず第一にもっとも薄
い部分（すなわち、隆起部の間）で生じ、漸次パッドの
残りの部分にひろがることがわがる。

このことは、隆起部に対応するパッドの部分を通過する
空気は収着剤物質の厚い方を通過しなければならず、従
って飽和に達するのはずっと遅くなってであるというこ
とが原因である。漏出するどのような好ましくないガス
も許容しうる程度に希釈され、再循環時には、少なくと
も一部は、パッドの他のく消耗していない）部分を通過
することによって収着されるであろう、その結果、本発
明を具体化する収着剤パッドの有効寿命は著しく延びる
。

たとえば、パッドは隆起する表面に対向する平らな主表
面を有するが、これは不可欠のものではなく、前記の厚
さの変化を保つ任意の構造を用いることができる。たと
えば、厚さの変化という特徴を失いさえしなければ、両
面を隆起させることもできよう。パッドの異なる厚さの
結果として、もっとも薄い部分を通過する空気は、もっ
とも厚い部分を通過する他の部分が最大滞留時間に遭遇
するのに対して、実に速やかに移動する。その結果、認
知されるパッド前後の圧下低下はパッドのもっとも厚い
部分およびもっとも薄い部分の通過によって表される両
極端の中間のどこかである。

屡々用いられる収着剤物質は収着剤炭素であるが、該用
途に有効であると考えられている他の収着剤物質にはシ
リカゲル、活性アルミナ、天然ゼオライト、合成モレキ
ュラーシーブ、および収着剤クレーがある。

好適な態様においては、収着剤パッドを微粒状フィルタ
ーと結びつけて収着剤微粒状フィルター装置を作る０本
発明が最大の適合性を示す特定の微粒状フィルターは、
ひだ付構造を有する微粒状フィルターである。この場合
には、収着剤パッド上の隆起部が微粒状フィルター装置
の片面のひだのくぼみの中に好都合にはまり込むような
大きさおよび数を有することができる。これは微粒状フ
ィルター装置の下流面がもっとも好都合である。このよ
うにして、パッドは、さもない場合にはむだな空間を占
有し、この空間埋合特性が該構造物を有利に働かせる重
要な設計要素である。好ましくは、収着剤パッドはひだ
付きフィルター装置の片面のくぼみの容積の少なくとも
約５０％を、もっとも好ましくは少なくとも約７０％を
占める。

さらに好適な態様においては、微粒状フィルターはまず
複数のミクロのひだをつくり、次に複数のマクロのひだ
をつくり、すべてのひだの軸は実質的に平行に向ける。

この種の微粒状フィルターは比較的こぢんまりした空間
に極めて大きい表面積を与える。前記の微粒状フィルタ
ーのすぐ近くに収着剤パッド物質を置くとさらに一層空
間の節約になり、極めて好ましい利点となる。

上記のように、収着剤は活性炭および微粉アルミナまた
はシリカのような任意の適当な物質がらつくることがで
きる。収着剤は屡々過マンガン酸塩のような酸化剤また
は水酸化ナトリウムのようなカセイアルカリを含浸させ
て１つのガスまたはガス群に対して特定の有効性を付与
することができる。収着剤はこのように使用する環境に
適するように合わせることができる。

収着は、どのような物質が選ばれるにせよ、その物質が
ガスに露呈する極めて大きな面積と、同時にガスが収着
剤と接触する間ガスを保持するかまたはそれを無害成分
に変える能力を有するような表面現象であることが知ら
れている。このような特性を有する物質はどのようなも
のでも収着パッド中の収着剤として使用することができ
る。

収着剤パッドは微粒物質からつくられることが多いので
、そのような態様においては、微粒物質の収納手段を備
えることが通常必要である。１つの態様においては、こ
の手段はナイロンフィラメントの不織布ウェブで被覆し
た細かい金属メツシュよりなる。しかし、この手段の目
的は、フィルター前後の圧力低下を著しく増大させるこ
となしに収着剤物質を保持することに過ぎない。従って
、この目的を達成する手段であればどのようなものでも
代わりに用いることができる。

ある場合には、収着剤粒子を相互に結び付けるかまたは
マトリックス楕遺体に担持させた強固な自立性ｉ遺物と
して収着剤手段を備えることも可能である。該手段は重
要な発明の意にかなう態様であることが多い。

理解されるように、空気の通過抵抗が収着パッドのもっ
とも薄い部分に隣接する部位でもっとも小さい場合には
、これは微粒状フィルターに汚れが堆積し始める状態で
ある。これが続くと、フィルターのこの部分による濾過
は著しく困難となり、フィルター中の閉塞の少ない部分
、すなわちひだの傾斜面を通過する方が取られる。この
ようにして、もっとも薄い部分からの漏出が遅滞し、よ
うやく漏出が生じるときには、濾過空気中の好ましくな
いガス濃度上昇率は低下する。ある場合には、圧力低下
かの増大は好ましくないかもしれないので、微粒状フィ
ルターの下流側と収着剤パッドの上流側の間に小さな空
間を設けることができる。

ベツドの中の収着剤の消耗を精察することができること
は屡々有用であり、このことは、収着剤ベツドの下流側
の面に、その点でのベツドが消耗しているという視覚信
号を発することが好ましい指示計を押付けることによっ
て行うことができる。

したがって、ベツドの２つの近接した薄い部分の間の離
隔を埋める適当な指示計バンドが与えられ、漏出すると
バンドは色を変えるならば、消耗が全体的である場合に
中央で交わるように広がる両端の変色帯域を観察するこ
とによって消耗を精察することが可能である。

ここで、とくに図面を参照しながら本発明をさらに説明
する。

本発明を具体化する収着剤パッドを第１図に断面図とし
て図示するが、鎖国においてパッド１は平行な上面３を
有する部分によって隔離される一連の平行隆起部２より
なる１通常の使用において漏出が最初に起こるのがこの
部分３であり、第４図の帯域Ａに該当する。

第２図では、第１図に示すような収着剤パッドが微粒状
フィルターと組合わせられている。適当な微粒状フィル
ターには米国特許出願第０７７３１０，５３１号に記載
されている微粒状フィルターがある。

この微粒状フィルターはミクロのひだを形成させたフィ
ルターよりなる。フィルターシートは、たとえば樹脂含
浸ガラス繊維でつくった繊維質デプスフィルターである
ことができる。フィルターシートは、さらにデプスフィ
ルターを支持するために不織布フィラメントナイロンウ
ェブのような多孔質ウェブを含むことができる。デプス
フィルターおよび多孔質ウェブの合計の厚さは０．２５
ないし０．７６ｍｍの範囲にあるのが望ましい。

ミクロのひだ付きシートは１センチメートル当たり５．
７個のミクロのひだを有することが好ましく、ミクロの
ひだの曲げ半径は０．３８ｅ＋−未満であるのが望まし
い、ただし曲げ半径はミクロのひだの谷底の内面に一致
する仮想の弧の半径である。ミクロのひだの深さはフィ
ルターシートの厚さの１０ないし１００倍であるのが好
ましい。微粒状フィルターは、さらにミクロのひだの軸
に直角の方向に、ミクロのひだの突出部に沿ってミクロ
のひだ付きシートの片面または両面に適用される接着剤
ストリップを含むことができる。たとえば、ホットメル
ト接着剤を５．０８１１＋ｍ１間させて１．５ないし２
．５ｍｍのストリップどして適用することができる。

ミクロのひだ付きシートにミクロのひたおよびマクロの
ひだの軸をおおむね平行にさせたマクロのひだを作る。

マクロのひだは深さが７．６ｃｍないし３０．５ｅｎあ
り、７．６ｃｍないし２．５４ｃｍ１ｉｉｉ間している
のが好ましい。マクロのひだの突出部は平らであるのが
望ましく、外側の突出部の幅がミクロのひだの深さの２
．５ないし３倍であるのが好ましく、一方向側の突出部
の幅がミクロのひだの深さの２ないし２．５倍であるの
が好ましい。

この態様において、濾過媒質で複数のミクロのひだを作
り、続いてすべてのひだの軸が実質的に平行である一連
のＶ形のマクロのひだを作る微粒状フィルターは収着剤
パッドの隆起部が微粒状フィルターのひだの間にはまり
込むように置かれている。使用時には、空気は微粒状フ
ィルターを通過し、次に収着剤パッドを通過する。理解
されるように、好適な径路は空気が微粒状フィルターの
ひだの間を通り、図（第４図）中帯域Ａで示す隆起部の
間の収着剤パッドの部分を通過することである。この結
果、微粒子をＰ別した物質がひだの谷底に堆積して、こ
の部分の通過を困難にする。

この時点で、好適な径路はひだの側面を通り、そこから
収着剤パッドの隆起部を通るものとなろう。こうして、
好ましくないガスの帯域Ａからの漏出は遅滞して、ガス
が生じるときの漏出の重大性はそれほど驚くべきもので
はない。

第２図において、フィルターは微粒状フィルター装置４
およびワイヤメツシュ層６および不織布ナイロン繊維層
７とで両側を保持された平行な隆起部２を有する収着剤
パッド１よりなる。隆起部間の帯域３を第４図では帯域
Ａと呼ぶ。

装置の操作時に、空気はまず第一に微粒状フィルターに
接触し、この部分を通過したものが収着剤パッドに接触
する。

第３図は本発明を具体化する微粒状／好ましくないガス
除去の組合せ装置を示す。この装置において、第２図に
示した概略的な構造物はハウジング８の中に収容されて
いる。

第３図に示す全体構造を有する２つのフィルターを作っ
た。これらのものを、清浄な場合に、毎分２５．５立方
メートル（毎分９００立方フイート）の空気フローにお
けるフィルター前後の圧力低下を試験した。圧力低下の
成分比（収着剤Ｇによるものと微粒状フィルターＰによ
るもとの比）を清浄で乾燥しているときの収着剤パッド
中の収着剤の総重量および装置重量とともにそれぞれを
測定した。試験結果を第１表に記す。

収着剤パッドは微粒状フィルターに結び付けることがで
きるが、たとえば第３図に示すような同一ハウジング内
に両者を置くことによって両者の位置的関係を保つこと
が望ましい。収着剤の縁は、たとえば注封材料を用いる
ことによって微粒状フィルターとほとんど同じようにハ
ウジングに封止することができる。しかし、一方または
両方の成分を別個のに除去もしくは交換できるように縁
を封止するのにゴムガスケットを用いる方が便利なこと
が多い。

第１表 ＷＣ−水柱 本発明を上記態様に関連させて説明したけれども、別記
特許請求する本発明の範囲のなんら本質的な限定を意味
するものと考えてはならない。

本発明の収着剤パッドは上記のような再循環空気システ
ムに利用可能なだけでなく、はじめて環境に入ってくる
空気から好ましくないガスをｒ去するのにも利用するこ
とができる。この応用には化学戦争のガスから守るため
のフィルターおよび仕事もしくは救出事態等の危険なガ
スに露呈する衣服用フィルターがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化する収着剤パッドの断面図であ
る。 第２図は好適な微粒状フィルター装置と組合せた収着剤
パッドの断面図である。 第３図は本発明を具体化する収着剤パッドおよび好まし
い形状の微粒状フィルターを包含する居室の空気フィル
ターの外面の一部をカットして内部が見えるようにした
斜視図である。 第４図は典型的な再循環空気システムにおける時間に対
してプロットした空気中の好ましくないガスの濃度の対
数グラフである。 ＦＩＧ、　３ 図面の浄書（内容に変更金し） ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　４ １゜ 事件の表示 平成 ２年特許願第１３８１６５号 ２、発明の名称 収着剤濾過装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　ボール・コーポレーション ４、代理人 住所 東京都千代田区大手町二丁目２番１号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上流表面および下流表面を有し、該表面の１つはそ
   の上に、隆起部の方向と直角の方向にパッドの厚さが変
   化するように複数の離間した平行の隆起部を形成してい
   る、平らなベース状の固体収着剤物質のパッドよりなる
   収着剤フィルター構造物。 ２、実質的に平行なひだの軸を有するひだ付き微粒状フ
   ィルター要素と好ましくないガスを収着するための平ら
   なベース状の収着剤パッドとからなり、該パッドは２つ
   の主表面を有し、第１の表面は平らであり、第２の表面
   はその上に複数の離間した平行の隆起部を形成しており
   、さらに該パッドは平行な隆起部が微粒状フィルターの
   １つの面上のひだのくぼみにはまり込むように作られ、
   配設されている収着剤フィルター構造物。 ３、ミクロのひだおよびマクロのひだを有し、すべての
   ひだの軸が実質的に平行であるひだ付き微粒状フィルタ
   ー要素と、好ましくないガスを収着するための収着剤パ
   ッドとからなり、該パッドは２つの主表面を有し、第１
   の表面は平らであり、第２の表面はその上に複数の平行
   な隆起部を形成しており、さらに該パッドは平行な隆起
   部が微粒状フィルターの１つの面上のマクロのひだのく
   ぼみにはまり込むように作られ、配設されている収着剤
   フィルター構造物。 ４、パッドの隆起部が実質的に三角形の断面を有する請
   求項１ないし請求項３のいずれか１つの項に記載の収着
   剤フィルター構造物。 ５、パッドが炭素、シリカ、またはアルミナでできた収
   着剤で形成される請求項１ないし請求項４のいずれか１
   つの項に記載の収着剤フィルター構造物。 ６、収着剤物質のパッドが前記ひだのくぼみの容積の少
   なくとも７０パーセントを占めるように作られる請求項
   ２ないし請求項５のいずれか１つの項に記載の収着剤フ
   ィルター構造物。 ７、フィルター要素が上流表面および下流表面を有し、
   収着剤パッドがフィルター要素の下流側に配設される請
   求項２ないし請求項６のいずれか１つの項に記載の収着
   剤フィルター構造物。 ８、パッドの少なくとも一部にさらに指示計を含んでな
   り、該指示計は好ましくないガスとの接触により変色す
   るように適合している請求項１ないし請求項７のいずれ
   か１つの項に記載の収着剤フィルター構造物。 ９、収着剤パッドが好ましくないガスを無害の物質に化
   学的に変化させるのに効果的な物質をも含む請求項１な
   いし請求項８のいずれか１つの項に記載の収着剤フィル
   ター構造物。