JPH0665369B2 - 空気浄化装置 - Google Patents

空気浄化装置

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JPH0665369B2
JPH0665369B2 JP60177464A JP17746485A JPH0665369B2 JP H0665369 B2 JPH0665369 B2 JP H0665369B2 JP 60177464 A JP60177464 A JP 60177464A JP 17746485 A JP17746485 A JP 17746485A JP H0665369 B2 JPH0665369 B2 JP H0665369B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は成分の混合物を含む流体から一つ以上の成分を
除去する装置に関する。特に、本発明は空気から一つ以
上の成分を除去するための空気浄化装置に関する。
〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕
種々の商工業の設備において、流体すなわち気体または
液体を特定の目的に使用し得るためにはその前に流体か
ら一つ以上の成分を除去する必要がある。例えば、汚染
した水が飲めるためには予め化学汚染物を除去しなけれ
ばならない。同様に、圧縮空気を例えば動力工具を駆動
するめに使用し得るには予め水または水蒸気を除去しな
ければならない。さもないと、工具は錆びるであろう。
多くの型式の装置が流体から一つ以上の成分を除去する
のに用いられる。一つの特に有効な種類の装置は特徴と
して吸着材すなわち或る種の成分を吸着する材料を通し
て流体を流す装置を含む。吸着材の代表的な形は垂直向
きの容器中にゆるくまた圧力をかけて充填された吸着材
の床である。吸着過程中、成分を含む流体を容器の上部
または下部から或る圧力をかけて送りこみ吸着材の床を
通過させ、そこで吸着材によりその成分を吸着させる。
ついでその成分が除去された流体を容器の他端から排出
する。
これらの吸着装置の有効寿命を長くするために、吸着材
床は周期的に再生すなわち流体から吸着した成分を除去
される。再生過程中、容器は通常減圧される。ついで加
熱されかつ／または成分を含まない流体を吸着材床に通
して吸着材粒子からその成分を掃除する。前に吸着材床
により吸着されたその成分をいまや大量に含むこの掃除
用液体はそこで排出される。吸着材床から充分にその成
分が除去されたならば、容器を再加圧して、その成分を
含む液体を再び圧送して容器に通す。再成された吸着材
床はそこで流体から該成分を吸着し続ける。吸着装置は
長期にわたつて吸着過程と再生過程の間のサイクルを続
けることができる。
これらの装置は有効ではあるが、幾つかの望ましくない
特性を有する。例えば、それらの装置はしばしば著しい
量の吸着材粉塵すなわち吸着材粒子の微細な破片を発生
する。極端に研摩性の高い吸着材粉塵は流体と共に容器
端を通過して流れることが有り得る。この研摩性粉塵に
耐えるには、下流のパイプや弁類を、該粉塵が無い時に
必要なゲージ（規格寸法）よりも大きなゲージで作り、
そして／または過酷な条件に合うように特殊な設計にす
るのが通例である。かかるパイプおよび弁類は装置の重
量と費用を著しく増す。これらの吸着装置は通常、吸着
材粉塵の移動を防ぐために吸着材床の下流に吸着材粉塵
フイルタを含む。吸着材粉塵フイルタは粉塵の多くを収
集するかも知れないが、装置の機械的複雑性を増す。ま
たフイルタを定期的に清掃または交換しなければならな
いから整備および運転の経費を共に高める。
吸着材粉塵の発生の仕方は様々である。例えば、製造元
から受領した吸着材粒子は製造過程中および輸送中に発
生した著しい量の吸着材粉塵を含むことがしばしばあ
る。さらに吸着材粒子を容器内に充填する、粒子が相互
に研摩し合つて粉塵を発生する。また吸着材床が震動す
る時、例えば吸着装置を輸送する時とか、振動を受ける
場所、例えば船上に取付けなければならない時などにも
吸着材粒子は相互に研摩し合う。さらに充填後、床の下
部にある吸着材粒子は吸着床全体の重量を支えねばなら
ず、その荷重により破砕して吸着材粉塵に化すこともあ
る。吸着材粒子を破砕することを避けるためにこれらの
吸着装置は極端に硬い粒子を用いることを特徴とし、そ
のため使用し得る吸着材の型式が著しく制限される。
吸着材床が流体化する、すなわち床を通過する流体によ
り吸着材粒子が動かされる場合にも吸着材粉塵が発生し
得る。移動する吸着材粒子が相互に衝突し、かつ／また
は研摩し合つて、粉塵を発生する。吸着過程中における
流体化を避けるために、現用の吸着装置は流体の速度を
極く低い水準に保ち、そのために、用途によつては一定
時間内に処理し得る流体の量が著しく制限される。再生
過程中の流体化を避けるために通常吸着装置は掃除流体
の速度を極く低水準に保つのみならず、容器の減圧およ
び加圧を比較的遅くする。或る一定のサイクル時間内で
は、そのために再生過程中に吸着材粒子を清掃するのに
利用し得る時間が著しく減ずる。既知の吸着装置では、
例えば床の上部にばね負荷機構を当てるなどして吸着材
床を圧縮して流体化を避ける。これらの機構はしばしば
重くて高価になるばかりでなく、床の下部の粒子が支え
なければならない荷重を追加する。
公知の吸着装置の望ましくない、いま一つの特性は、最
初は均等に充填された吸着材床も振動または衝撃により
吸着材粒子が床内に沈降して流路を形成することがある
ことである。これらの流路は吸着材粒子をバイパスして
流体を流し、流体から成分を除去する吸着材床の効果を
減ずる。流路形成を少なくするために公知の吸着装置の
容器は概して垂直に向いている。しかし垂直容器はそれ
を垂直に保つために脚の如き支柱を必要とする。これら
の支柱もまた装置の重量と費用を著しく増す。さらにこ
れらの装置を可搬式とすることがしばしば望まれる。垂
直容器の重心は水平容器の重心よりずつと高い位置にあ
るから動かす時に転倒し易い。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、空気からその成分の少くとも一部分を除去す
るための空気浄化装置であって、入口、出口、排出口、
第１および第２の室、第１および第２の弁装置および制
御装置を備え、前記第１および第２の室は、それぞれ第
１および第２の孔口を有し、該第１および第２の孔口の
間の空気流路を画成し、粒子の相対運動を防止するよう
にバインダ材により相互に結合された吸着粒子の床を含
み、前記の第１の弁装置は、前記入口、前記排出口およ
び前記第１および第２の室の前記第１の孔口を相互連結
可能であり、前記第２の弁装置は、前記出口、および前
記第１および第２の室の第２の孔口を相互連結可能であ
り、前記制御装置は、少くとも前記第１の弁装置に連結
され、交互に先ず、前記入口から前記第１室を通して前
記出口へ空気を流し、その間に、出口空気の一部を前記
第２室を通して前記排出口へ分流し、次に前記入口から
前記第２室を通して前記出口へ空気を流し、その間に、
出口空気の一部を前記第１室を通して前記排出口へ分流
することによって前記第１室および第２室に交互の周期
的な流れを10分より長くない周期で生じ、前記各室の前
記吸着粒子床において、入口空気からの前記成分の吸着
と出口空気による再生とが交互に行われるようにした空
気浄化装置を提供する。
［発明の効果］ 本発明の吸着浄化装置は、第１室において吸着処理され
ることにより浄化された空気を第２室再生に利用するか
ら、装置が簡便化され、関係する流体の量や使用エネル
ギ節約される。
空気浄化装置能力を向上するには吸着粒子の空気接触表
面積を増大するよう粒子のサイズを小さくするとともに
空気の流量を増大することが必要である。しかし、粒子
のサイズを小さくし、流量を増大すると粒子は流動化し
易く、又粉塵を生じ易い。そこで、本発明ではバインダ
材により吸着粒子を相互に固定し、粒子の流動化と粉塵
の発生を防止している。
即ち、本発明によれば、空気浄化装置は、不動態化され
た粒子、すなわち自立構造を作るように個々に結合され
た吸着材粒子を有する吸着材床を含む。不動態化吸着材
床を製作する過程において、吸着材粒子および混入する
吸着材粉塵の双方が構造内で結合され、この不動態化床
内の吸着材粉塵の発生は事実上防止される。それは、粒
子が自由に相互に対して動いて、例えば相互に衝突し、
また研摩し合うことがないからである。その結果、下流
のパイプおよび弁類を遥かに軽いゲージで作ることがで
き、また遥かに苛酷性の楽な条件で設計することがで
き、下流の吸着材粉塵フイルタを省くことができる。
さらに、吸着材粒子の各々には床の構造内で結合され、
空気と共に自由に動くことがないから、床の流体化も事
実上防止される。よつて床は遥かに高い空気速度に耐え
得る。そのめ、一定時間内で著しく大量の空気を処理す
ることができ、またはより小形の床で等量の空気を処理
することができる。また床の減圧および加圧を特別に迅
速化することができる。その結果、容器の減圧または再
加圧とは逆に、再生時間の遥かに多くの部分を吸着材床
の掃除に費やすことができる。さらに、各粒子が床構造
内で結合されているから、流体化を防ぐために吸着材床
を圧縮するための装置は不必要になる。
不動態化吸着材床はまた事実上、粒子の沈降および床の
流路形成を排除する。また、吸着材粒子の各々は床の構
造内で結合しているので、床が振動させられても粒子は
沈降しない。さらに吸着材床を含む容器を、水平を含む
どの方向に向けても粒子の移動または沈降は生じない。
その上、床は自立した集合体を含んでいるから、空間を
より良く活用するように最適の幾何学形状に作ることが
より容易であり、輸送または振動を受けてもその幾何学
形状を良く保つ。
〔実施例〕
以下に添付図面を参照しつつ、本発明の実施例の吸着装
置を記載する。
第１図に示す如く、本発明の実施例の空気浄化装置10は
大体において、プレフイルタ（前置過器）11、入口分
岐管・弁構造体12、同形の第１および第２の吸着室14、
16、出口分岐管・弁構造体18および制御系20を含む。空
気浄化装置10の一般的作動局面と共にプレフイルタ11、
分岐管・弁構造体12、18および制御系20は当業者にとつ
ては公知であり、多くの変形がある。例えば、制御系20
は電子作動または気圧作動の何れの系を含むこともで
き、また空気浄化装置10は前記の他に第１および第２の
吸着室14、16と連合作動する１個以上のヒーター（図示
せず）を含むこともできる。さらに空気浄化装置10は前
記の代りに１個だけまたは３個以上の吸着室を有するこ
ともできる。
第１図の空気浄化装置10におい、水蒸気または化学汚染
物の如き１種類以上の成分を含む流入空気を先ずプレフ
イルタ11に通し、そこで空気から固形粒子および／また
は液体が除去される。ついで空気は取入管22から入り入
口分岐管・弁構造体12により２個の吸着室14,16のうち
の１個に振向けられる。例えば入口分岐管・弁構造体12
の４個の電磁弁24、26、28、30の各々に接続される制御
系20が第１および第３の弁24、28を開き、第２および第
４の弁26、30を閉じる場合、流入空気は取入口22から取
入ライン32を通つて第１の孔口34から第１の吸着室14に
入る。
両方の吸着室14、16とも流入空気から成分を吸着し得る
一種類の吸着材または数種類の吸着材の混合物を含んで
いる。例えば、流入空気が湿つた空気である場合、吸着
室14、16には活性化されたアルミナまたはシリカゲルが
入るであろう。また流入空気が化学汚染物で汚染された
空気である場合は、活性炭またはモレキユラー シーブ
（分子ふるい）が吸着室14、16に入るであろう。流入空
気は既定の圧力の下で第１の吸着室14の第１の孔口34に
入り、そこで当該成分が空気から吸着される。該成分を
全く、または遥かに減つた濃度しか、含まない流入空気
は第２の孔口36から第１の吸着室14を出る。第１の吸着
室14から出た流出空気はつぎに出口分岐管・弁構造体18
の逆止め弁38、40、42、44により出力ライン46を通して
出口48に振向けられる。
第１の吸着室14の吸着材を再生するには、或る時間の経
過後、制御系20が入口分岐管・弁構造体12の第１および
第３の弁24、28を閉じ第２および第４の弁26、30を開
く。すると流入空気は取入口22から取入ライン32を通し
て第１の孔口50から第２の吸着室16に振向けられ、そこ
で流入空気の当該成分は第２の吸着室16内の吸着材によ
り吸着される。流出空気は第２の孔口52から第２吸着室
16を出て、出口分岐管・弁構造体18の逆止め弁38、40、
42、44により出口ライン46を通して出口48に振向けられ
る。
流出空気の一部は掃除用空気として用いられ、調整自在
の掃除弁56およびオリフイス57を介し掃除ライン54を通
し第２の孔口36から第１の吸着室14に向けられる。第１
吸着室14は制御系20により第４の弁30が開けられた時に
減圧されている。流入流体が第１吸着室14に通されてい
る時に吸収熱により温められた第１の室14内の吸着材は
掃除用流体の中に当該成分を吐出する。高濃度の成分を
含んだ排出流体は第１の孔口34から第１吸着室14を出て
入口分岐管・弁構造体12の電磁体24、26、28、30により
排出ライン58を通して排出される。
第１吸着室14内の吸着材が充分に再生された後で、制御
系20は第１および第３の電磁弁24、28を開き、第２およ
び第４の電磁弁26、30を閉じる。これで流入空気は第１
の吸着室14に再び向けられ、流出空気の一部は第２の吸
着室16に向けられる。流出空気の一部は第１吸着室14を
加圧し、第２吸着室16内の吸着材を再生する。制御系20
は随意に再加圧弁60に接続されることもできる。第１の
室144を急速に再加圧するために、制御系20は第２の電
磁弁26を閉じまたは第１および第３の電磁弁24、28を開
く前に、第４の電磁弁30を閉じて再加圧弁60を短時間開
く。
制御系20は、第２の室16で吸着材を再生している間に第
１の室14で流入空気の吸着を行い、つぎに第２の室16で
流入空気の吸着を行つている間に第１の室14で吸着材を
再生するというこの交替の過程を長期間にわたつて継続
する。
本発明の一局面によれば、各吸着室14、16内の吸着材は
不動態化されている、すなわち吸着材の粒子は自立性の
構造または床の中で結合される。第２図に示す如く、実
施例の空気浄化装置10の各室14、16、例えば第１の室14
は不動態化された吸着材床64を含むハウジング62を含
む。ハウジングは充分に剛性のある材料から製作された
適当な形状の容器を含むことができるが、本実施例の空
気浄化装置10のハウジング62は炭素鋼から正円の円筒に
作られる。ハウジング62は望むらくは１／16〜１／8in
（1.6〜3.2mm）またはそれ以上の、特定圧力定格により
必要な厚さの炭素鋼で作られた外殼66と、それぞれ第１
および第２の孔口34、36を含む第１および第２の基板6
8、70を有する。第１および第２の基板68、70は取入ラ
イン32および出口ライン46の各フランジ72、74にそれぞ
れボルト止めされて吸着室14の交換が容易なようになつ
ている。
不動態化吸着材床64は例えば重合体のバインダ材で不動
態化された無機吸着材粒子から形成される。無機吸着材
は広範囲の無機物質の何れもが使用される。望ましいも
のはアルミニウム、シリコンおよびマグネシウムの無機
酸化物、例えばアルミナ、シリカ、マグネシア、モレキ
ユラー・シーブ、ゼオライト、シリカゲルおよび活性ア
ルミナ等である。これらの材料は一般般に特定の無機酸
化物のゲルの加熱サイクルにより製造される。
一般に、無機酸化物を吸着材に使用する時、約１〜10mm
の範囲の粒子寸法の吸着材が望ましい。吸着材を正しく
分類すると、吸着材の主要部は一般にその材料を約95〜
99.5％含む。最も望ましくは、無機吸着粒子の平均粒子
寸法は約２〜5mmの範囲である。
無機吸着材粒子を不動態化してそれから自立構造体を形
成するための望ましい製法は以下の手順を含む： （ａ） 無機吸着材を予熱する段階。
（ｂ） 加熱された吸着材粒子を粉末状重合体のバイン
ダ材と混合する段階。この場合、混合物の全重量に対し
吸着材は約１〜７重量、望むなくは２〜５重量％であつ
て、重合体バインダ材の主要部分は約８〜100μの範囲
の粒子寸法を有して、吸着材粒子に付着した重合体バイ
ンダ材の粒子を含む混合物を形成する。
（ｃ） 約100psi（7.3kg／cm2）以下、望むらくは約0.
3〜50psi（0.02〜3.52kg／cm2）の圧力をかける段階。
この場合の混合の温度はポリマー・バインダ材のほぼ固
体・液体遷移温度であつて、その結果、重合体バインダ
材が冷却した時に、吸着材粒子が不動態化し吸着特性を
保つている自立構造を生ずる。
混合および加圧は所望の形状の鋳型の中で行われること
ができ、その場合、生じた不動態化床64は鋳型の形状を
とる。鋳型にハウジング62の外殼66を用いると都合がよ
い。
無機吸着材粒子および重合体バインダ材から調製され自
立性吸着材構造は望むらくは約１〜10mmの範囲の粒子寸
法を持つ無機吸着材粒子の主要部を有し、粒子の望まし
い形状は球形であり、該構造は吸着材粒子との重合体バ
インダ材の混合物の全体重量に対し約１〜７重量％の重
合体バインダ材を含み、残りが無機吸着材である。
自立性構造を形成させる製法に関連して上記に述べた
「固体・液体遷移状態」は、固体の物理特性を持つ、は
つきり画成された粒子が存在せず、しかも液体の様に材
料が流れない程度まで重合体バインダ材が軟化した温度
をいう。本書で「固体・液体遷移状態」と称するこの温
度または状態は一般にVicat軟化点を超えること約50〜9
0゜Ｆ（10.0〜32.2℃）である。この点にて、それより
低い温度では別々の粒子として存在した重合体バインダ
材は融合して粘性を増した一元的なマトリックスを形成
する。恐らく分子の鎖の移動度が増したために生ずるこ
の粘性が粒子間の接着を良くする。
固体・液体遷移状態を、固相と液相が相互に動的平衡に
あつて存在する融点と混同してはならない。固体・液体
遷移点において、重合体バインダ材は固体状態と液体状
態の間のハイブリツド状態にあると考えることができ
る。重合体バインダ材がこの状態にある時、熱塑性材と
吸着材粒子の混合物は加圧により充分に圧縮されて吸着
材粒子間の距離を減ずるか隣接粒子間の接触点の数を増
すかして粒子間結合を強め、それにより圧縮強さが増
し、吸着特性は保たれる。
重合体バインダ材の固体・液体遷移状態は純粋な結晶性
物質の融点ほどに明確には特定されず、場合によりこの
状態の温度範囲はいくらか広い。しかし一般に、固体・
液体遷移温度よりもずつと高い温度を本発明に使用する
不動態化吸着剤の調製に用いることは望ましくない。そ
のように高い温度では重合体バインダ材が容易に流れる
ようとする液体の特性を示すからである。吸着材の細孔
のふさがりを生じ、吸着特性が低下した被膜吸着粒子の
かたまりの形成を招くから、これは避けなければならな
い。
代りに、炭素微粉を含む吸着材炭素粒子を重合体バイン
ダ材の中で不動態化した自立性構造体から不動態化床64
を形成することもできる。かかる自立性構造体を形成す
る望ましい方法の一つは下記の手順を含む： （ａ） 炭素粒子を重合体バインダ材と混合する段階。
この場合、炭素粒子の主要部分は約200〜2000μの範囲
の粒子寸法を有し、混合物全体の重量に対して重合体バ
インダ材の量は約５〜20重量％で、重合体バインダ材の
主要部分は約８〜30μの範囲の粒子寸法を有し、これに
より重合体バインダ材で被膜された炭素粒子混合物を生
ずる。
（ｂ） 混合物を所要の形状の容、例えばハウジング62
の外殼66に入れる段階。
（ｃ） 混合物を固体・液体遷移状態に対応する温度に
保ちながら約400psi（約28.1kg／cm2）以下の圧力をか
ける段階。これにより、重合体バインダ材が冷却した
時、吸着材炭素粒子が不動態化されている自立性構造体
を生ずる。
生じた炭素含有、自立性構造物は比較的に小さい圧力降
下と高い圧縮強さの組合せを有し、主要部分の粒子寸法
が約200〜2000μの範囲にあり吸着材粒子の重量に対し
約0.5〜５重量％の吸着材炭素粒子と、粒子寸法が約0.1
〜50μの範囲にある炭素微粉と、重合体バインダ材、炭
素粒子および残りの炭素微粉の混合物全体の重量に対し
て約５〜20重量％の重合体バインダ材とを含んでいる。
任意の形式の吸着材炭素も適当であるが活性炭素が望ま
しい。「活性炭素」は気体に対する高い吸着能力を特徴
とし、一般に種々の炭素含有材料の破壊蒸留により製造
される炭素の形式を一般に意味する。この炭素材を後で
蒸気または２酸化炭素により高温で活性化し、炭素の多
孔性をもたらす。炭素の望ましい形式はMerck and Co
mpanyの子会社であるCalgon Corporationから入手し得
るBPL12×30メツシという名称の平均粒子サイズが約1,2
00ミクロンの活性炭素である。
熱塑性材の前に、銅、クロムおよび銀の化学物の如き金
属化合物、またはそれらとアンモニアの化学物との金属
錯体を用いて、例えば“Whetlerizingウエトラライジン
グ”として知られる製法など、任意の在来方法により吸
着材炭素粒子を処理することができる。かかる化合物の
実例がここに引用する米国特許2,920,050号および同第
2,920,051号に開示される。
本書で述べる、吸着材、たとえば炭素および前記のアル
ミナ、シリカ、マグネシア等の如き無機吸着材、を不動
態化するのに役立つ重合体バインダ材は熱塑性または熱
硬化性の、望ましくは合成の、重合材料であり、本発明
に用いられる不動態化吸着材構造体を調製するのに使用
される工程条件の下で成形可能である。
「熱塑性材料」は本発明に用いられる望ましい重合体バ
インダ材であり熱塑性を有する任意の重合材を全般的に
指す。これは任意の合成または半合成の縮合または重合
生成物を含む。望むらくは、熱塑性材はポリオレフイン
の同重合体または共重合体である。最も好ましいものは
ポリエチレンおよびポリプロピレンであり、前者が特に
望ましい。
他の熱塑性材には、ポリスチレン；ポリカーボネート；
ポリウレタン；フエノキシレジン；ビニールクロライ
ド、ビニールアセテート、ビニリジンクロライドの如き
単量体から誘導したビニール樹脂で、ポリビニールクロ
ライド、およびアクリロニトリール、メタクリロニトリ
ール、ビニリジンクロライド、アルキルアクリレート、
アルキルメタクリレート、アルキルマリエート、アルキ
ルフマレート等の一つ以上とビニールクロライドとの共
重合体を含む；が含まれる。
場合により、耐クレープ性を与えるために、重合体バイ
ンダ材として熱硬化材が望ましいこともある。この用途
に適したものに、ケーブル被膜に用いられる交差結合の
ポリエチレンの種類、例えばベンゾイル、過酸化ジクミ
ールの如き交差結合過酸化物の触媒的分量をポリエチレ
ンに混合して作つた材料である。他の例では、プレポリ
マーを交差結合材と反応させて作つた生成物の材料があ
り、先ず「ブロツク」したジイソシアネートをジオール
の如き２重作用化合物と反応させてプレポリマーを作
り、つぎにトリオールの如き３重作用化合物と反応させ
て適切な温度にて交差結合の重合体とした型式のポリウ
レタンが含まれる。一般に100〜200℃の温度にて交差結
合させたこれらの熱硬化性材料は以下に述べる望ましい
結晶性熱塑性材に似た特性を示す。
重合体バインダ材の選択は或る程度、部分的にバインダ
材から形成される自立構造体に求められる特性に左右さ
れる。つまり不動態化構造体の機械的特性の或るものは
バインダ材の物理特性により決まる。例えば、可撓性
の、または破壊に耐える構造体が望まれる場合は、製品
を使用する温度にて完全に結晶質でない、つまりそのガ
ラス遷移温度より下にない熱塑性粉末を用いるべきであ
る。逆に剛性の高い構造には、より結晶性の高い熱塑性
または熱塑性材料が必要である。
本発明に用いる重合体バインダ材として選択される全て
の材料の必要条件は、工程温度において流動して吸着材
を目づまりさせる、つまり有効な吸着を行うのに必要な
吸着材の多孔性を劣化させることのないように充分に高
い粘性を有することである。上記の加熱段階において重
合体バインダ材は軟化し始めて粒子は元の形状を失つて
少しねばつこくなる。しかし、材料は工程温度にては流
れて目づまりを生ずる程の粘性を有してはならない。
熱塑性材が本発明に用いられる時、USI Chemicalsから
入手し得る、商品名Microthene FN500、FN510、FN524
として知られるポリエチレン粉末が特に望ましい。これ
らの粉末ポリエチレンは密度およびVicat軟化温度が相
互にいくらか異る。少し可撓性の高い構造が必要な時
は、第２のビニールアセテートの如きエチレン不飽和材
を10％以下の割合でエチレンと共重合させて非晶質の熱
塑性バインダ材を作る。この種の共重合体は目づまりの
傾向が少なくてしかも不動態化構造体にいくらかのエネ
ルギまたは衝撃の吸収性を与え、そのために、結晶性の
より高い同重合体を用いた構造体を扱う時よりも少ない
注意をもつて扱つても構造体を破壊する傾向が小さくな
る。この種の適当な材料は９重量％のビニルールアセテ
ートを、USI ChemicalからMicrothene FN532として入
手し得るポリエチレンと共重合させて成る。
外殼66が不動態化吸着材床64の形成における鋳型として
使われた場合、加熱された重合体バインダ材は吸着材粒
子を相互に結合するのみならず床64を外殼66に結合し
て、流体が室14を通つて流れる時にバイパスすなわち床
64の縁を廻る流路形成を防ぐ。代りに外殼66が鋳型とし
て用いられなかつた場合には、不動態化吸着材床64はさ
らに非浸透性の外側ケーシング76を含んで、これは床64
の中を流れる流体が床64の縁を超えて移動するのを防止
する。何れの場合にも、床64を支持して床64を定位置に
保つ助けとして、不動態化吸着材床64と第１および第２
の基板68、70との間にそれぞれ第１および第２の有孔隔
置板78、80が室14に設けられる。
本発明による空気浄化装置10の非常に有利な運用局面
は、それが吸着材床64の流体化とそれに伴つて流体化し
た床に生ずる摩損および研摩性吸着材粉塵の形成を事実
上無くすることである。吸着材粒子の各々は床64の自立
性集合体の中に個々に結合されているから、流体が室14
を流れる際にどの粒子も流体と共に自由に動くことはな
い。流体化は本発明の設計上の制約とはならないから、
不動態化吸着材床を作るのに従来技術の系に用いられた
ものより小形の吸着材粒子を用いることができる。これ
らの、より小形の粒子は吸着材の一定重量により遥かに
多くの特定成分を吸着し得る、つまり秀れた質量伝達率
を与える。従つて或る与えられ用途において必要な吸着
材の重量は少なくて済む。
設計上の制約としての流体化を無くしたことによる、い
ま一つの利点は吸着室14、16を通る流量が従来技術の系
よりもずつと大きいことである。これは或る一定期間内
に処理される流体の容積を増すのみならず、空気浄化装
置10のサイクル時間を早める。例えば空気浄化装置10の
NEMAサイクル時間は特定用途のパラメータにより望まし
い範囲が変るが、約５秒から約10分の範囲とすることが
できる。各サイクル中の各室の減圧および再加圧は、圧
力の急激な変化に伴う高い流速が不動態化床64を流体化
しながら、遥かに早くすることができる。
本発明による空気浄化装置10の、いま一つの大きな利点
は、研摩性の吸着材粉塵が無くなつたために、系を研摩
性吸着材粉塵から保護することを目的とする部品を無く
することができることである。例えば、吸着材粉塵を室
内に封じ込めることを目的とするステンレス鋼の金網そ
の他のフイルタは不必要である。さらに、室から流れる
流体を扱うラインや弁類は吸着材粉塵の腐食性かつ研摩
性の作用を受けないから、より軽いゲージのものでよ
く、特別な保護を必要としない。従つてそれらは従来の
系のものより遥かに軽量で安価である。また吸着材粉塵
の無いことは一般に空気浄化装置10の下流にある残りの
系の部分の寿命と信頼性を向上させる。
本発明の範囲を逸脱することなく不動態化床64の形態を
様々に変えることができる。例えば、第２図に示すよう
に正円の円筒とすることもできる。円筒の直径は流れの
面積、従つて或る特定用途における圧力降下を決める。
代表的な直径は約１／２〜24in（12.7〜610mm）で、代
表的な長さは、直径の約１〜４倍である。不動態化吸着
材床はまた第３図に示す如く取入ライン32の延長部とし
ての役目を果す中央心部88を具えた環形構造体86の形態
をとることもできる。第３図の形態は取入ライン32と出
口ライン46を室の同じ側に接続することができるから特
に有利である。円柱形の不動態化吸着材構造体を心部88
にも入れることにより室14の全長を短かくすることもで
きる。
吸着材床64は不動態化してあるので、吸着材粒子が沈降
して床64内に流路を形成して流入空気が吸着材をバイパ
スすることなく、吸着室14、16を水平を含む任意の方向
に向けることができる。沈降および流路形成を困難にし
ているこのことから、例えば船上の如き著しい振動のあ
る環境で空気浄化装置10を使用することも可能となる。
本発明による空気浄化装置10は、空気から化学汚染物を
取除く浄化器、および水や水蒸気を空気から取除く乾燥
器を含む様々な用途に使用されることができる。例えば
乾燥器としての空気浄化装置10は１〜1,000scfm（0.028
〜28.3ノルマル立来／分）の流量に対応し得るが、約40
0scfm（11.3ノルマル立米／分）以下の流量に特に適し
ている。よつて100゜Ｆ（37.8℃）で飽和した流量40scf
m（1.13ノルマル立米／分）、100psig（7kg／cm2G）の
しめつた流入空気は−100゜Ｆ（−73.3℃）の露点を有
する100psig（7kg／cm2G）の34scfm（0.96ノルマル立米
／分）の流出空気を生ずる。6scfm（0.17ノルマル立米
／分）の流出空気を0psig（0kg／cm2）の圧力まで下げ
て、各サイクル中に不動態化吸着材床の一つを再生する
ための掃除用気体として用いるであろう。
一つ以上の特定実施例によつて本発明を記載したけれど
も、これらの実施例に本発明は限定されない。本発明に
含まれる代替実施例および変形が特に前記の教示に照し
て当業者により為されることができる。よつて前掲の特
許請求の範囲はそこに明確にされる本発明の精神および
範囲含まれることのできる全ての代替実施例、変形また
は同等物を含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例たる空気浄化装置のブロツク
図、 第２図は第１図の空気浄化装置の吸着室の断面図、 第３図は第１図の空気浄化装置の代替吸着室の断面図。 10……空気浄化装置、14、16……吸着室 64……床
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーセル・ジヨージ・ヴアーランド アメリカ合衆国フロリダ州32674，オーカ ラ，サウス・ウエスト・フオーテイエイ ス・ストリート・ロード 513 (56)参考文献 特開 昭55−59824（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−4595（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】空気からその成分の少くとも一部分を除去
    するための空気浄化装置であって、入口（22）、出口
    （48）、排出口（59）、第１および第２の室（14,1
    6）、第１および第２の弁装置（12,18）および制御装置
    （20）を備え、前記第１および第２の室は、それぞれ第
    １および第２の孔口（34,36;50,52）を有し、該第１お
    よび第２の孔口の間に空気流路を画成し、粒子の相対運
    動を防止するようにバインダ材により相互に結合された
    吸着粒子の床（64）を含み、前記の第１の弁装置は、前
    記入口、前記排出口および前記第１および第２の室の前
    記第１の孔口を相互連結可能であり、前記第２の弁装置
    は、前記出口、および前記第１および第２の室の第２の
    孔口を相互連結可能であり、前記制御装置は、少くとも
    前記第１の弁装置に連結され、交互に先ず、前記入口か
    ら前記第１室を通して前記出口へ空気を流し、その間
    に、出口空気の一部を前記第２室を通して前記排出口へ
    分流し、次に前記入口から前記第２室を通して前記出口
    へ空気を流し、その間に、出口空気の一部を前記第１室
    を通して前記排出口へ分流することによって前記第１室
    および第２室に交互の周期的な流れを10分より長くない
    周期で生じ、前記各室の前記吸着粒子床において、入口
    空気からの前記成分の吸着と出口空気による再生とが交
    互に行われるようにした空気浄化装置。
  2. 【請求項２】前記バインダ材が重合体バインダ材を含む
    特許請求の範囲第１項に記載の空気浄化装置。
  3. 【請求項３】前記第１室と第２室との間で交互に切換え
    られるサイクル時間が約５秒から約10分の間の範囲であ
    る、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の空気浄化
    装置。
  4. 【請求項４】前記吸着材粒子が無機吸着材の粒子を含
    む、特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１
    項に記載の空気浄化装置。
  5. 【請求項５】アルミナ、シリカ、マグネシア、モレキュ
    ラー・シーブ（分子ふるい）、ゼオライト、シリカゲル
    またはそれらの組合せから成る群から選択された材料で
    前記無機吸着材がつくられている、特許請求の範囲第４
    項に記載の空気浄化装置。
  6. 【請求項６】前記吸着材粒子の直径が約１〜10mmの範囲
    にある、特許請求の範囲第４項または第５項に記載の空
    気浄化装置。
  7. 【請求項７】前記吸着材粒子が炭素粒子を含む、特許請
    求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の
    空気浄化装置。
  8. 【請求項８】前記炭素粒子の寸法が約0.1〜2,000μの範
    囲にある、特許請求の範囲第７項に記載の空気浄化装
    置。
  9. 【請求項９】前記バインダ材が熱可塑性材料を含む、特
    許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記
    載の空気浄化装置。
  10. 【請求項１０】前記バインダ材が熱硬化性材料を含む、
    特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に
    記載の空気浄化装置。
  11. 【請求項１１】前記室の少くとも１室が外側円筒形殼を
    含み、前記吸着材の床が該殼に結合されている、特許請
    求の範囲第１項から第10項までのいずれか１項に記載の
    空気浄化装置。
  12. 【請求項１２】前記室の少くとも１室が非浸透性の外側
    ケーシングを含む、特許請求の範囲第１項から第10項ま
    でのいずれか１項に記載の空気浄化装置。
  13. 【請求項１３】前記吸着材の少くとも１つの床が環形断
    面を有する円筒形構造を含む、特許請求の範囲第１項か
    ら第12項までのいずれか１項に記載の空気浄化装置。
  14. 【請求項１４】前記第１および第２の孔口は、前記各室
    の両端にそれぞれ配置されている、特許請求の範囲第１
    項から第13項までのいずれか１項に記載の空気浄化装
    置。
  15. 【請求項１５】前記各吸着材粒子床は第１の比較的高い
    圧力で吸着を行い、第２の比較的低い圧力で再生が行わ
    れ、前記第２弁装置は、前記制御装置に連結されて１つ
    の前記室に流れる出口空気の一部を増加することにより
    該室が前記排出口から切離されたとき再加圧されるのに
    要する時間を短縮する装置を含む、特許請求の範囲第１
    項から第14項までのいずれか１項に記載の空気浄化装
    置。
  16. 【請求項１６】前記入口に粒子を除去するためのプレフ
    ィルタが配置されている特許請求の範囲第１項から第15
    項までのいずれか１項に記載の空気浄化装置。
  17. 【請求項１７】前記室の少くとも１室が垂直から或角度
    をなして配置される、特許請求の範囲第１項から第16項
    までのいずれか１項に記載の空気浄化装置。
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