JPH11511058A - 複式フィルタユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高度に浄化された空気を作り出すエアフィルタユニットは、ａ）固体粒子を取り除くための不活性分離フィルタと、ｂ）ファン・デル・ワールス力により分子を吸着する固体を含むフィルタエレメントと、ｃ）分子ふるいを含むフィルタエレメントと、また任意にｄ）有極性、酸性またば塩基性分子を結合する能力を有するフィルタエレメントとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】 複式フィルタユニット 本発明は、閉め切った環境内の空気を浄化するための複式フィルタユニットに 関する。このフィルタユニットは、ベンチレーション（換気）および空調システ ムに挿入可能である。また自動車にも好ましく用いられる。 全世界の産業化は、広範囲の大気汚染を引き起こした。たとえば工業プラント 、自動車の普及やゼネラルヒーティング（総合暖房設備）によるあらゆる燃焼が 、消散しなければならないまたは処理しなければならない最終的生成物を発生さ せる。これらは、特に、含酸素炭素化合物、未燃炭化水素、窒素酸化物、含酸素 硫黄化合物、水蒸気、未燃もしくは不燃性固体粒子によって構成される。交通量 の激しい場所や工業汚染が広まった場所など特定の場所で呼吸することにより健 康が冒される可能性がある。また、これは特に交通渋滞のときに車内で起こりが ちである。 現在の建物の中では、家具や壁のコーティングなどから放出される上記以外の 有害汚染物質が存在する。したがって、空気から異なる種類の汚染物質を取り除 く方法が望まれている。 現在の当該技術分野においてさまざまな汚染除去方法が利用可能である。この ような方法には、 ａ）機械的ろ過（固体粒子の除去） ｂ）ガス状汚染物質の他の生成物への変換および新たな物質の再生 ｃ）ガス状汚染物質の分解および害のない生成物への変換 ｄ）容易に除去される生成物への変換 ｅ）冷却および凝縮によるガス状汚染物質の除去 ｆ）吸収／吸着による除去 などがあげられる。 汚染除去方法は、種々の吸収および吸着によるものが多い。ヨーロッパ特許第 １６２０２２号は、特に自動車や空調のための取替可能な複式フィルタユニット に関連する。このフィルタユニットは、機械的吸収フィルタエレメントからなる 。 前記吸収エレメントは、活性炭などのガス吸収材料からなる。フィルタユニット は、またＣＯからＣＯ₂に変換するための触媒を有する。 活性炭による吸収によるフィルタシステムは、空気から汚染ガスおよび蒸気を 取り除くために広く用いられている。炭素粒子のファン・デル・ワールス力が汚 染物質の吸着を導く。しかしながら、このようなフィルタシステムでは、十分に ガス状汚染物質を取り除くことができない。特に炭化水素のような小さな荷電さ れていない分子や、ＮＯＸ、ＳＯＸ、アルデヒドなどのある種の官能基を有する 分子の主要留分は、フィルタユニットを通過し、浄化された空気を汚してしまう 。さらに、活性炭に吸着された分子がオゾンのような酸化化合物にさらされると 、これらの化合物は活性炭に結合しない他の化合物に変換される可能性がある。 このような化合物の例には、オゾンによって解放可能なアルデヒドに変換される 不飽和炭化水素等がある。 ヨーロッパ特許公報第３９８８４７号は、固形粒子を取り除くための機械的フ ィルタと、活性炭からなる吸着ろ過層と、機械的フィルタの両側面に位置する２ つの化学的ろ過層とからなるエアフィルタに関する。これらの層のひとつは酸性 であり、他の一つは塩基性である。このフィルタは、ヨーロッパ特許第１６２０ ２２号によるフィルタより広範囲の汚染物質を吸収することが可能であるが、酸 性もしくは塩基性基を持たない小さな荷電されていない分子はこのフィルタも通 過してしまう。 ポリイミドは、非低温ガス分離プロセスにおいて興味深い特徴を有することが 示された。ヨーロッパ特許第３８５２４０号は、Ｏ₂／Ｎ₂の流れまたは空気から Ｏ₂を取り出すプロセスに用いられるポリイミド膜を記述する。米国特許公報第 ４８９２７１９号は、ポリエチレン・イミンなどの高分子アミンで被覆されたガ ラス繊維の炉フィルタを開示する。この書類によれば、ホルムアルデヒドなどの 屋内汚染物質やＳＯ₂、ＮＯ₂、Ｈ₂Ｓなどの酸性ガスは、集中エアヒーティング システムにおける炉フィルタ上の被覆からなる反応方法により室内から取り除か れる。 しかしながら、これらのポリイミン・フィルタは、有極性官能基（polar func tional group）を持たない汚染分子を吸着しないという欠点を有する。したがっ て、このようなフィルタでは非常に狭い範囲の分子しか吸着することができない 。 ヨーロッパ特許公報第５８３５９４号は、ガス状混合物から炭化水素を取り除 くシステムおよび方法を開示する。前記システムは、分子ふるいとして機能する 種々のゼオライトからなる。ある所定値よりも大きなサイズの分子は、ゼオライ トの粒子の内側に捕らえられる。ヨーロッパ特許公報第５８３５９４号によるシ ステムは、非常に効果的であり、その結果、固体粒子とともに汚染ガス分子でゼ オライト粒子はすぐにいっぱいになってしまう。フィルタを長い期間使用する場 合は、ろ過されるべき空気がすでに大いに不純物が取り除かれたものであること が不可欠である。ゼオライトは高価であり、ヨーロッパ特許公報第５８３５９４ 号によるフィルタシステムを使用するためには、十分な吸着を維持するためにゼ オライトを頻繁に交換する必要があり、これによってかなりコストが高くなる。 現在、たばこの煙を含んだ空気など多量の異なる汚染物質を有する汚染された 空気を十分に浄化する能力を有するフィルタ構造はない。このようなフィルタ構 造は匂いのする物質を含む空気にも適用する。 したがって、高い維持費を必要とすることなく、固体粒子から小さな炭化水素 まで幅広い範囲の汚染物質を吸収する能力を有するエアフィルタが必要とされて いる。 発明の概要 前述のフィルタユニットに関連する間題は、本発明によるフィルタユニットを 用いることにより解決される。このフィルタユニットは、 ａ）埃の粒子などの固体粒子を取り除くための不活性分離フィルタと、 ｂ）活性炭などのファン・デル・ワールス力により大きな分子を吸着する固体 からなるフィルタエレメントと、 ｃ）短い炭化水素などの微小の分子がゼオライトからなるエレメントなどのエ レメントを通り抜けないようにするために十分に小さな気孔（分子ふるい）を有 するフィルタエレメントと、 ｄ）有極性官能基を含む分子を結合する能力を有するフィルタエレメントとか らなることを特徴とするエアフィルタユニット。 ポリエチレン・スルホン酸など、酸性カルボン酸基（-ＣＯＯＨ）またはスル ホン酸基（-ＳＯ₃Ｈ）を含むポリマーは、アンモニアやアミンなどの塩基性ガス 状 物質を取り除くために使用可能である。ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン 、ポリビニルアミンおよびポリエチレン・ヒドラジンなど、塩基性アミン基を含 むポリマーは、フォルムアルデヒドなどのアルデヒドまたはＨ₂Ｓ，ＳＯ₂、ＳＯ₃ 、ＮＯ、ＮＯ₂、Ｎ₂Ｏ₅、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩなどの酸性ガスを取り除 くために使用可能である。２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパ ンジオールは、優れたアルデヒド吸収能を有する。 分子ふるいは、好ましくはＺＳＭ−５ゼオライトや、ベータゼオライト、モデ ルナイト、超安定Ｙ（Ultra-stable Y）などのゼオライトからなる。 不活性分離フィルタエレメントは、ナイロン６６など繊維状物質、微小孔メン ブレンからなるろ床などの、粒子状物質を取り除く既知の成分からなる。０．２ Ｔｍ以上の粒子を取り除く能力のある不活性フィルタエレメントであればどれも 使用可能である。 したがって、本発明は、費用は高くなく、広範囲の汚染物質を吸収する能力を 有するフィルタユニットを提供する。このユニットは、バクテリア、ウイルス、 糸状菌の胞子、アスベスト粒子および埃などの固体粒子と、ＮＯＸ、ＳＯＸ、ア ルデヒドおよび有機酸などの官能基を有する分子と、炭化水素などの微小分子と を取り除くよう構成されている。 このようなフィルタユニットは、これまで多くの理由で真剣に考察されること がなかった。まず、さまざまな原理によって機能すべきユニットが数多くあるた めにフィルタが非常に複雑であり、したがって費用がかさむと考えられていたこ と。第二に、活性炭ユニットと一緒に別の種類のフィルタを使用することは不必 要であると思われていたことである。 しかしながら、いくつかの汚染成分がオゾンなどの酸化成分にさらした後に活 性炭から放出される。たとえば、不飽和炭化水素はオゾンによってアルデヒドに 変換し、これらのアルデヒドは活性炭フィルタから放出される。本発明のフィル タ構成は、活性炭ユニットの下流にアルデヒドを吸収するユニットを備える。本 発明により、さらに廉価で非常に純粋な空気が得れる。煙草の匂いは、本発明に よるフィルタによる浄化後に空気から完全に取り除かれる。 フィルタユニットは、事務所、家や産業環境の換気装置や自動車、台所のファ ンなど、きれいな空気が望まれるほとんどの場所で使用可能である。 このフィルタユニットは、性能に信頼性があり、単純かつ廉価で使用でき、容 易に製造可能である。 以下に、本発明は限定的でない次の例を用いて説明される。 図面の簡単な説明 本発明は、次の添付の図面を参照して記述される。 第１図は、本発明の実施例を図示する概略図である。 好ましい実施例の説明 添付の図面を参照すると、全体として（１０）で示される本発明によるエアフ ィルタユニットは、複数の結合されたろ過層をその内側で支持する実質上既知の タイプの支持フレームを有する。 第１図に示されるように、空気はファン（１２）により入り口（１１）から吸 い込まれる。空気はその後、０．２Ｔｍよりも大きな粒子サイズを有する固体粒 子を除去する不活性分離フィルタエレメント（１３）を通過する。このフィルタ エレメントは、繊維材料からなる。 活性炭の吸収粒子を含むフィルタエレメント（１４）は、不活性分離フィルタ エレメント（１３）の下流側に位置する。このフィルタエレメント（１４）では 、高分子量を有する分子がファン・デル・ワールス力の結果として吸収される。 ポリエチレンイミン、ポリエチレン・ヒドラジンおよびポリエチレン・スルホ ン酸により被覆された不活性多孔性キャリヤーを含むフィルタエレメント（１５ ）は、活性炭粒子を含むフィルタエレメント（１４）の下流に挿入される。アル デヒド基、アミン基および酸性ガス状物質を含む分子は、すべてこのフィルタエ レメントで吸収される。 第１図に示されるように、空気が通過する最後のフィルタエレメント（１６） は、短い炭化水素（short hydrocarbons）などの微小の荷電されていない分子が ユニットを通り抜けないようにするために十分に小さな気孔を有するゼオライト ＺＳＭ−５からなる。ゼオライトフィルタ装置（１６）を通過した後は、浄化さ れた空気がエアフィルタユニットの出口（１７）から運び出される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．埃の粒子などの固体粒子を取り除くための不活性分離フィルタと吸収および ／または吸着フィルタエレメントを有する高度に清浄にされた空気を作り出すエ アフィルタユニットにおいて、前記吸収および／または吸着フィルタエレメント は、 ａ）ファン・デル・ワールス力により分子を吸着する固体粒子を含むフィルタ エレメントと、 ｂ）短い炭化水素などの微小の分子がエレメントを通り抜けないようにするた めに十分に小さな気孔を有する分子ふるいを含むフィルタエレメントと、 ｃ）有極性、酸性および／または塩基性ガス状物質を結合する能力を有するフ ィルタエレメントとを含むことを特徴とするエアフィルタユニット。 ２．有極性、酸性および／または塩基性ガス状物質を結合する能力を有するフィ ルタエレメントは、ポリエチレンイミンおよびまたは２−アミノ−２−ヒドロキ シメチル−１，３−プロパンジオールからなることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載のエアフィルタユニット。 ３．前記フィルタエレメントはさらにポリエチレン・スルホン酸およびポリエチ レン・ヒドラジンからなることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のエアフィ ルタユニット。 ４．ファン・デル・ワールス力により分子を吸着する固体粒子は、活性炭粒子で あることを特徴とする先行する請求の範囲のいずれかの項に記載のエアフィルタ ユニット。 ５．分子ふるいを含むフィルタエレメントは、ひとつもしくはそれ以上のゼオラ イトからなることを特徴とする請求の範囲１項ないし４項のいずれかに記載のエ アフィルタユニット。