JPH0687996B2

JPH0687996B2 - 集塵及び汚染ガスの除去方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0687996B2
Application number: JP22956286A
Authority: JP
Inventors: 敏昭藤井
Original assignee: 株式会社荏原総合研究所
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1994-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPS6384657A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、吸引式掃除器、通称いわゆる電気掃除器に関
するもので、例えば床面上及びその近傍のゴミを捕集除
去する方法及びその装置に関し、更には室内空気を取り
入れ浮遊粒子の捕集を行うと共に汚染性ガスの捕集をも
行ないうる吸引掃除器兼空気清浄器に関するものであ
る。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、電気掃除器は、一般に吸引フアンでゴミを吸引
し、粗フイルターで微粒子を捕集、除去しているため、
粗大粒子（例えば10μｍ以上の粒子）は捕集されていた
が、人体に有害な微粒子例えば10μｍ以下の粒子は粗フ
ィルターで捕集、除去されず通過していた。これらの微
粒子は、室内に浮遊するので換気を必要とした。

〔発明の目的〕

本発明は、イオン交換フイルターを使用して微粒子を捕
集することにより微粒子をも捕集すると共に悪臭ガスそ
の他の汚染性ガスをも除去しうる吸引式掃除器を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、吸引式掃除器において、粗フイルター及び繊
維状物質上にイオン交換体をグラフト重合することによ
り得られた陽イオン交換フィルターと陰イオン交換フィ
ルターよりなるイオン交換フィルター（以下、単にイオ
ン交換フィルターという）上に吸引フアンにより空気を
通ずることにより空気中に含まれている微細な塵及びガ
ス状汚染物質をイオン交換フイルター上に捕集せしめる
ことを特徴とする除塵及びガス状汚染物質の除去方法及
びその装置であつて、更に、必要によりイオン交換フイ
ルターの前に粒子状物質（塵）への予備荷電部を設けて
粒子状物質を荷電せしめ、捕集効果をより高上せしめる
ものである。

また、更に必要に応じ室内空気取入口を設け、浮遊粒子
の補集を行うように構成し、空気清浄器の機能をも備え
た吸引式掃除器に関するものである。

つぎに図面に基いて本発明を説明する。

第１図は、空気清浄器を兼ねた吸引式の掃除器（通称電
気掃除器）を示す概略図である。先ず、床面のゴミ類の
掃除器として用いる場合を説明する。

床面のゴミ類は、吸引ノズル１の先端部の穴２から吸引
フアン（以後単にフアンと記載する。）３により、粗い
ゴミを粗フイルター（粗フイルター部）４により捕集
（除去）しながら吸引される。

粗フイルター４は、通常のネット状又は繊維状物質で構
成されている。

粗フイルター４で補集出来ない微粒子（例10μｍ以下の
粒子）は、フアン３により摩擦帯電性物質５に衝突させ
られ、静電気を帯び、該静電気を帯びた微粒子はイオン
交換フイルター６で効果的に捕集され、高清浄な空気７
が排出される。

摩擦帯電性物質５は、摩擦により微粒子に電荷を与える
物質であれば良く、摩擦帯電序列がマイナスの物質が好
ましい。

これらの物質を例示すると、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリトリフルオロクロロエチレン、ポリビニルクロ
ライド、塩素化ポリエーテル、ポリエチレン、イオウ、
ポリアクリロニトリル、天然ゴム、ブタジエンアクリロ
ニトリル共重合体、ポリクロロブタジエン、エポキシ樹
脂、ポリビニルブチラル、ポリエチレングリコールテレ
フタレート等がある。

これらは、単独で又は２種類以上組合せて用いることが
出来る。

これら材料の使用形状は、板状、プリーツ状、網状等の
ものが用いられ、これを流れの中に設置して用いる。使
用形状は、装置の用途形状、構造、希望する効果、経済
性等により、適宜選択して用いることが出来る。

また、摩擦帯電物質をフアンとイオン交換フイルターと
の中間に配置する代りに、フアン自信を摩擦帯電物質で
操作してもよい。

予備荷電により微粒子の捕集を効果的に行うために、予
備荷電部の断面積は、イオン交換フイルター部の断面積
に比べ狭くして線速度を早くするのが好ましい。

８は、室内空気取入口で、床面等の掃除を行つている場
合は閉じておく。

室内の空気清浄器として用いる場合は、吸引ノズル１を
取り外し、外からのもれ込みの無い様に閉じ、次に、室
内吸気取入口８を開き、フアン３により室内空気を吸引
し、同様に摩擦帯電性物質５を介して浮遊微粒子等の汚
染質をイオン交換フイルター６で捕集する。

次に、本発明で用いるイオン交換フイルターについて詳
しく説明する。

イオン交換フイルターは、ガス流から荷電粒子状物質及
び酸性ガス、アルカリ性ガス並びに臭気性ガスを捕集し
うるものであればどのようなものでも用いうる。

イオン交換フイルターとしてはネット状、織物状或いは
繊維状の空隙性高分子支持体上にイオン交換体をグラフ
ト重合により支持させたものが用いられ、これらは周知
の方法により適宜製造することができる。

イオン交換体としては、アニオン交換体或いはカチオン
交換体が使用できるが通常はこの両者を適当な割合で混
合して用いられる。

支持体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
ブチレン、ポリブテン等の脂肪族系不飽和炭化水素の重
合体、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン等の芳香
族系炭化水素の重合体、ポリビニルシクロヘキサン等の
脂環式系炭化水素の重合体、あるいはこれらの炭化水素
の共重合体、あるいは、ポリ四フツ化エチレン、ポリフ
ツ化ビニリデン、エチレン−四フツ化エチレン共重合
体、四フツ化エチレン−六フツ化プロピレン共重合体、
フツ化ビニリデン−六フツ化プロピレン共重合体等のフ
ツ素含有不飽和炭化水素の重合体又はその共重合体など
が用いられる。

また、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエステ
ル、セルロース、羊毛、絹あるいはこれらの混合物を用
いることもできる。

これら支持体は、空隙性支持体として用いられ、その形
状はガス流との接触面積が広く、かつ、抵抗の少ない形
状であればよく、例えば適宜の薄膜状の布、好ましくは
ネツト状などの織物状あるいは繊維状等、適宜の形状の
ものが用いられる。

空隙性支持体の空隙率は10〜95％好ましくは50〜85％で
ある。空隙性支持体の形状、厚さ、空隙率は装置の形
状、使用する材質、構造、期待する効果等により適宜決
めることが出来る。

本発明で使用しうるイオン交換体としては、特に限定さ
れることはなく、種々の陽イオン交換体あるいは陰イオ
ン交換体が使用される。

例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸塩、フ
エノール性水酸基などの陽イオン交換基含有交換体、第
１級〜第３級アミノ基、第４級アンモニウム基、スルホ
ニウム基、ホスホニウム基などの陰イオン交換基含有交
換体、あるいは前記陽及び陰両イオン交換基を含有する
重合型または縮合型の均質型または不均質型のイオン交
換体が挙げられる。

代表例としては、アクリル酸、メタクリル酸、またはス
チレン、ハロメチルスチレン、アシルオキシスチレン、
ヒドロキシスチレン、アミノスチレン、ビニルベンゼン
スルホン酸等のスチレン化合物、ビニルピリジン、２−
メチル−５−ビニルピリジン、２−メチル−５ビニルイ
ミダゾール、アクリルニトリル、あるいは硫酸、クロル
スルホン酸、スルホン酸などの陽または陰イオン交換
基、またはこれに転換し得る基を有するモノマーの重合
体またはこれらのモノマーとジビニルベンゼン、トリビ
ニルベンゼン、ブタジエン、エチレングリコールジビニ
ルエーテル、エチレングリコールジメタクリレート、な
どの二個以上の二重結合を有するモノマーとの共重合
体、またはポリエチレン、ポリビニルフルオロカーボン
エーテルもしくはポリテトラフルオロエチレンにスチレ
ンをグラフト重合したポリマー等に夫々必要に応じて陽
および／または陰のイオン交換基を導入するか、または
イオン交換基に転換してなるイオン交換体、テトラフル
オロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどのビニ
ルモノマーとイオン交換基またはイオン交換基に変換し
うる基を有するバーフルオロビニルモノマーとのコポリ
マーからなるイオン交換体がある。

支持体にイオン交換体を担持させる方法は、特に限定さ
れることはなく、周知の方法で実施しうる。

例えば支持体に、紫外線またはα線、β線、電子線、γ
線などの電離性放射線の照射、あるいは酸素、オゾン、
クロルスルホン酸、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、過
酢酸などの酸化剤による処理、またはこれらの２種以上
の処理を行なつた後モノマーをグラフトし、イオン交換
体を担持させる方法、あるいは、支持体（例えばポリエ
チレン）に電離性放射線を照射した後、アクリル酸およ
び／またはメタクリル酸の水溶液を反応させてグラフト
重合体を得、これを水酸化ナトリウム水溶液で処理する
方法等が挙げられる。

別の方法として、支持体にイオン交換体との親和性の大
きい重合層（接着層）を介して、イオン交換体を支持さ
せる方法がある。この方法は、先ず支持体に、イオン交
換体との接着層を形成するためモノマーをグラフト重合
させる。接着層を形成するためのモノマーは、その重合
体がイオン交換体に対して、大きい親和力乃至は接着性
を有するものが使用される。このようなモノマーとして
は例えばプロピレンなどのオレフインモノマー、塩化ビ
ニルなどのハロゲン化ビニルモノマー、スチレン誘導
体、アクリロニトリルなどのニトリル基を有するモノマ
ー、ブタジエンのようなジエンモノマー、酢酸ビニル、
アクリル酸エチルのような酸エステル基を有するモノマ
ーがある。

これらのモノマーを支持体に前述の電離性放射線照射及
び／又は酸化剤処理などの手段にてグラフト重合させ
る。即ち、支持体を予めこれら手段にて前処理した後、
上記グラフトさせるべきモノマー溶液を含浸させて重合
させるか、或いは紫外線、放射線の場合は支持体にモノ
マー溶液を含浸させた状態で照射しても良い。次に、支
持体に前記イオン交換体を支持させる。この方法は、イ
オン交換体の種類やその製造法などにより異るが、例え
ば次の様に行う。前記イオン交換体の原料モノマー混合
物を重（縮）合する前に支持体に含浸させ、含浸後に該
モノマー混合物を重（縮）合させるか、或いは予め部分
的に重（縮）合させた初期重（縮）合体をそのまま、又
は必要に応じて適宜の溶媒に溶解させて支持体に含浸さ
せ、含浸後に重（縮）合を完結させる。

この方法の特長は、支持体にはイオン交換体形成モノマ
ーと親和性の大きいグラフト重合物が存在するので、モ
ノマー重合物又はその初期重（縮）合物によつて、支持
体の接着層は、膨潤又は溶解し、含浸が充分に行なわれ
る。この結果続いて行われるモノマー混合物又はその初
期重（縮）合物の重合により、その重合物がグラフト重
合層を介して支持体と緊密に一体化した構造が得られ
る。

支持体に含浸し重合させた重合物が、十分にイオン交換
基を有しない場合は、続いて周知の手段により陽又はイ
オン交換基が導入される。

この様にして、繊維状又は織物状のアニオン交換フイル
ター及びカチオン交換フイルターが得られる。

使用するアニオン交換フイルター及びカチオン交換フイ
ルターの種類、充填量、及びその比率は、ガス流中荷電
微粒子の荷電状態や濃度、或いはガス流中の汚染物質並
びに悪臭物質の種類や濃度等により適宜決めることが出
来る。

例えば、アニオン交換フイルターは負荷電の微粒子や酸
性ガス例えばH₂Sの捕集に又カチオン交換フイルターは
正荷電の微粒子やアルカリ性ガス例えばNH₃の捕集に効
果的である。又、充填量やその比率は、前記捕集物質の
濃度や濃度比率に対応して見合う量を、装置の形状、構
造、圧損等を考慮し、適宜決めれば良い。

具体的には、アニオン交換フイルターとカチオン交換フ
イルターが1:2（V/V、％）の割合で充填されたものを用
うればよい。

第１図においては、予備荷電部後流のみにイオン交換フ
イルターを使用する方式を説明したが、予備荷電部入口
の粗フイルター４にも同様にイオン交換フイルターを使
用出来ることは言う迄もない。

例えば、ゴミにタール状物質や臭気性物質が多い場合
は、粗フイルター４もイオン交換フイルターを用いる
と、これらの物質が予め捕集除去されるので後流部の保
守等が容易となり好ましい。

イオン交換フイルターの使用個所は、用途、装置の形
状、構造、効果、経済性等で適宜決めることが出来る。

予備荷電法として、放電は周知の方法が適用出来る。放
電は、通常、正（極）放電を行い微粒子を正帯電させ
る。

予備荷電は、摩擦帯電又は放電を用途、装置の形状、構
造、効果、経済性等に応じて適宜選択して、又は両者合
せて行うことが出来る。

第１図は、「吸引式掃除器」が「室内空気清浄器」を兼
ねた例を示すものであるが、室内空気取入口８を無くす
ことで、単なる吸引式掃除器（通称、電気掃除器）とす
ることが出来る。

又予備荷電部を、無くすることも出来る。

又室内空気取入口８の位置は、限定されなく粗フイルタ
ー４の前流の上部又は横部など装置の用途、形状、効
果、経済性等を考慮して適宜の位置に設けることが出来
ることは言う迄もない。

又、吸引式掃除器として用いる場合は、下部にキヤスタ
ー等を付設し容易に移動出来る様にしても良いし、又室
に固定して用いても良い。

尚、「吸引式掃除器」が「空気清浄器」と兼用のもので
ある場合のフアン３の出力は、作動状態等で異なる複数
の出力で行うことが好ましい。

例えば、吸引式掃除器として用いる場合は強い出力で行
い、又空気清浄器として用いる場合は弱い出力で行う。

第２図に「吸引式製造器」の例を示す。

第２図においては、第１図における摩擦帯電性物質５よ
りなる予備荷電部及び室内空気取入口８を省略した点に
おいて第１図に示すものと相違する。

実施例１下記の手段で製造したイオン交換フイルターを第２図に
示したような吸引式掃除器に充填し試験した。

試験は、一般家庭の居間の床面を掃除し、イオン交換フ
イルター出口の微粒子濃度の測定を行つた。

吸引式装置の後部にアニオン交換フイルター30％、カチ
オン交換フイルター70％よりなるイオン交換フイルター
を付設した（充填量:200×200×150mm）。

結果を表−１に示す。

又、線香の煙（平均粒径0.2〜0.5μｍ）52mg/m³を上記
の吸引式装置に吸引し、出口で同様に測定したところ次
の結果を得た。

イオン交換フイルターを充填した場合:12mg/m³ 繊維状のポリプロピレンのみの場合:49mg/m³ 実施例２実施例１と同様にイオン交換フイルターを第１図に示し
たような空気清浄器を兼ねた吸引式装置に充填し、吸引
ノズルより下記の発生ガスを２/minで吸引し、イオン
交換フイルター出口の濃度を測定した。

発生ガス；線香の煙97mg/m³（微粒子:52mg/m³、タール
分:45mg/m³）にH₂S及びNH₃をそれぞれ10ppmになる様に
加えた。

ただし、摩擦帯電性物質；ポリテトラフルオロエチレンイオン交換フイルター；アニオン交換フイルター40％、カチオン交換フイルター60％粗フイルター；市販の電気掃除器で使用のフイルター装置大きさ;200×200×400mm 結果を表−２に示す。

尚、摩擦帯電物質の無い場合は微粒子21mg/m³、H₂S、NH
₃夫々＜0.1ppm、タール分5mg/m³、であつた。

摩擦帯電性物質及びイオン交換体の無い場合は、微粒子
48mg/m³、タール分35mg/m³、H₂S及びNH₃いずれも10ppm
であつた。

イオン交換フイルターの製造法アニオン交換フイルター：繊維状のポリプロピレンに
窒素中で電子線20Mradを照射し、次いでヒドロキシスチ
レンモノマーとイソプレンを含む溶液に浸漬し、グラフ
ト重合反応を行つた。反応後、四級アミノ化を行い、ア
ニオン交換フイルターを得た。

カチオン交換フイルター：繊維状のポリプロピレンに
窒素中で電子線20Mradを照射し、次いでアクリル酸水溶
液に浸漬し、グラフト重合反応を行つた。反応後、水酸
化ナトリウム溶液で処理を行い、カチオン交換フイルタ
ーを得た。

〔発明の効果〕

1.粒子状物質の捕集に、イオン交換フイルターを用いた
ことにより、従来、室内へ飛散していた微粒子が捕集出来た。

酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気性ガス、タール分も
同時に捕集出来た。

健康上好ましい装置が出来た。

2.予備荷電を行う手段として放電、又は摩擦帯電を行う
ことにより、微粒子の捕集が更に効果的となつた。

3.イオン交換体の形状を繊維状又は織物状としたことに
より、抵抗の少ない捕集効率の良い、実用的なフイルターが
出来た。

4.吸引式掃除器の流路に室内空気取入口を設けたことに
より、吸引式掃除器と、空気清浄器の２つの機能を備えた装
置を提供できた。

通常、空気清浄を行うことができるので室が清浄とな
り、その分微粒子の沈降量が減少した。従つて、床面等
の掃除の頻度が減少出来た。

一層、清浄かつ快適な居住場所を提供出来る。

5.空気取入口の有無、イオン交換体の種類や量、予備荷
電の有無・方式等の選択により、用途、効果、経済性等
の目的に最適な吸引式掃除器、又は空気清浄器を兼ねた
吸引式掃除器を提供出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空気清浄器を兼ねた掃除器の断面概略
図、第２図は本発明の掃除器の断面概略図を示す。３……吸引フアン、４……粗フイルター、５……摩擦帯
電性物質、６……イオン交換フイルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０３Ｃ 3/38 8925−4Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸引式掃除器において、繊維状物質上にイ
オン交換体をグラフト重合することにより得られた陽イ
オン交換フィルターと陰イオン交換フィルターよりなる
イオン交換フィルター上に空気を通ずることにより、空
気中に含まれる塵及びガス状汚染物質を、該イオン交換
フィルター上に捕集せしめることを特徴とする除塵及び
ガス状汚染物質の捕集除去方法。
【請求項２】イオン交換フィルターに通ずる前に空気中
に含まれている粒子状物質の予備荷電を行う特許請求の
範囲第１項記載の方法。
【請求項３】予備荷電を放電又は摩擦帯電法により行う
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。
【請求項４】摩擦帯電を、空気中の微粒子と摩擦帯電序
列がマイナスの物質との摩擦で行う特許請求の範囲第１
項、第２項又は第３項記載の方法。
【請求項５】摩擦帯電を、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリトリフルオロクロロエチレン、ポリビニルクロ
ライド、塩素化ポリエーテル、ポリエチレン、イオウ、
ポリアクリロニトリル、天然ゴム、ブタジエンアクリロ
ニトリル共重合体、ボリクロロブタジエン、エポキシ樹
脂、ポリビニルブチラル、及びポリエチレングリコール
テレフタレートよりなる群より選ばれた１種又は２種以
上の物質との摩擦により行う特許請求の範囲第４項記載
の方法。
【請求項６】イオン交換フィルターの形状が繊維状又は
織物状のものである特許請求の範囲第１項乃至第５項の
何れか１つに記載の方法。
【請求項７】空気吸込口から空気排出口までの空気流路
上に少なくとも粗フィルター部、吸引ファン部及び繊維
状物質上にイオン交換体をグラフト重合することによっ
て得られた、陽イオン交換フィルターと陰イオン交換フ
ィルターよりなるイオン交換フィルター部を設けてなる
吸引式掃除器。
【請求項８】イオン交換フィルター部の前に予備荷電部
を設けてなる特許請求の範囲第７項記載の吸引式掃除
器。
【請求項９】空気流路上に室内空気取入口を設けた特許
請求の範囲第７項又は第８項記載の空気清浄器兼吸引式
掃除器。