不要な物質の制御および除去のための方法および装置
臭気、バクテリア、ウィルス、菌類、および、毒素のような、不要な空気感染する物質を減少または除去するための装置および方法を提供する。ナノサイズ結晶線線の金属酸化物または金属水酸化物の微粒子を含むフィルタは、建物内、特に、家内に配置される現行のＨＶＡＣユニットのような空気調和装置、または、携帯用の空気の処理装置または精製装置内に取り付けられても良い。前記空気調和装置は、密閉された環境中から様々な不要な物質を含む空気を引き、さらに、前記ナノサイズ結晶の微粒子を含むフィルタデバイスからそれを指向する送風機で構成される。前記不要な物質は、ナノサイズ結晶の微粒子によって捕捉され、これによって、前記密閉された環境の様々な箇所に戻るように指向される、または、大気に解放される脱臭された空気の流れを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ここに全体を参照として組み入れている２００８年８月２６日に提出された臭気の制御および除去のための方法および装置と題する米国仮特許出願Ｎｏ．６１／０９１，９８０の有益性を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、概して、フィルタ装置中に含まれるナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子を用いて、家、車両、および、他の種類の恒久的および可動的な構造物を含む密閉された環境中に存在する特にこれらの不要な物質、悪臭、ウィルス、バクテリア、菌類、および、毒素のような不要な物質の取り扱いの方法に関する。フィルタ装置は、家または車両中に存在する現行の加熱、換気、空気調節（ＨＶＡＣ）の設備と、あるいは、携帯用の空気精製ユニットまたは処理装置中に用いられるのに適当である。
【背景技術】
【０００３】
従来技術の説明
悪臭の通常の発生源は、煙／たばこ、人間およびペットの排泄物、カビおよび白カビ、バクテリア、食品、飲料（食べられる状態でないミルク）、嘔吐物、および、汚れた衣類を含む。悪臭は、多数の異なる発生源を有するが、化学的に言えば、殆どの悪臭は、本質的に有機物（化合物を含む炭素）である。悪臭は、簡単に浸透可能で突き進み、家や建物のような密閉された環境中の表面に染み込み、さらに、粘着する。
【０００４】
様々な種類の臭気の問題が家の中で起こる。有害な臭気の主要な原因のいくつかは、生物的な汚染の結果である。微生物生物が腐敗および不朽した際には、微細物生物はガスおよび有毒な煙霧を放出する。不運にも、これらは、ただの審美的な問題ではない。吐き気から死まで広範囲にわたる健康への懸念は、急性および慢性の被爆からこれらおよび化合物を引き起こす他の臭気まで生じる。屋内の空気汚染は、現在、アメリカのＮｏ．１の環境健康問題として、ＥＰＡおよび議会に考慮されている。４００〜５００万のアメリカ人が既に、化学的に誘発された環境的な病気の影響に苦しんでいる。狭い密封された建物や家は、アレルギー、臭気、かび、および病気を引き起こす汚染物質および屋内の細菌を捕捉可能なだけでなく、より多くのエネルギーが効率的であるかもしれない。
【０００５】
さらに、ＥＰＡは１７歳の学生を指導し、自身の家で働く女性は、主に、通常の家庭用洗剤の使用しているため、オフィスで働く女性よりもガンが原因で死亡するリスクが５５％高いことがわかった。アメリカの家庭で見つかる製品のいくつかは、潜在的に有害である化学的な成分を有する。これらの製品は、オーブンのクリーナー、塗料の除去剤、農薬、溶剤、排水管クリーナー等を含む。
【０００６】
悪臭の処理は、概して、遮蔽または除去の二つの方法で取りかかる。仮に、臭気の遮蔽が用いられても、悪臭の発生源を取り除くことはできず、さらに、「遮蔽する」因子が一旦除去されると結局戻る。たくさんの事例において、悪臭は、遮蔽する因子が効果的でないために、とても抵抗できないくらい強い。他方、除去による処理は、その発生源を取り除くことによって悪臭を取り除く。除去は、汚染された表面を物理的に置き換える、または、悪臭を引き起こす因子自身を取り除くことによってなされる。
【０００７】
多数の構成物および方法は、様々な種類の発生源から臭気を減少させるために発展してきたが、発生源の広い範囲と関連する臭気は、複雑であり、アンモニアのような無機塩基、酪酸およびイソバレリアン酸のような有機物の酸、および、アセトアルデヒドおよびメチルメタカプタンのような中性分子に限定されないが、異なる物質を含む混合物で構成される可能性がある。これらの物質によって引き起こされる悪臭の減少の最も一般的な方法は、（ｉ）臭気を遮蔽する芳香を用いて臭気を遮蔽、（ii）活性炭素、重曹、および、タルカンの粉末のような無機材料を用いて臭気を吸収、（iii）悪臭のある物質を生成するバクテリアを減少させるために、二酸化塩素のような化合物を用いることを含む。しかしながら、これらの方法は、次の問題：（ｉ）臭気は除去されず、遮蔽されただけである。（ii）これらの従来の吸着剤の吸収能力は限界である。（iii）酸化因子を用いることにより、二次的な汚染物質が生成される。さらに、（iｖ）吸着剤は、湿った環境のような特定の状況下で効果的である。：が存在する。
【０００８】
上述のように、いくつかの臭気は、バクテリアや他の微生物生物から生成されている。これらの微生物生物を取り除くこと、または、除去することは、恒久的な臭気の除去において役立つ。さらに、病院、家、学校、および、飛行機を含む密閉された環境は、そこの中に位置する人々の間の伝染のために、ウィルス、バクテリア、菌類、および、毒素を内部に有する。密閉された空間内の空気からこれらの物質を除去または制御することは、伝染の発生およびそれらに関連する病気を十分に減少することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
本発明は、概して、新規のフィルタ装置と、家、オフィスの建物、工業用の建物、車両等のような密閉された空間内から、悪臭、バクテリア、ウィルス、菌類、および、毒素のような不要な物質の制御および除去におけるその用途とに対して指向されている。一実施形態においては、密閉された環境中の不要な物質を制御および除去するためのシステムが提供される。システムは、概して、密閉された環境内で空気を循環するために原動力として作動する送風機を有する空気調和装置、および、空気調和装置によって密閉された環境内で循環される空気と接触し合うように配置された空気濾過装置で構成される。フィルタ装置は、空気調和装置から流出する空気から１つ以上の不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子で構成される。
【００１０】
特定の実施形態においては、空気調和装置は、空気調和装置中に着脱可能に挿入され、かつ、空気調和装置からの空気の流れに対して横方向に配置されている。特定の実施形態においては、ＨＶＡＣユニット中のように、フィルタカートリッジは、空気調和装置からの空気の流れの局所方向に対して概して垂直に配置される。フィルタカートリッジは、空気調和装置から流出する空気から、バクテリア、ウィルス、菌類、毒素、および、臭気のような不要な物質を取り除くための第１のフィルタメディアで構成される。第１のフィルタメディアは、空気調和装置から流出する空気から１種類以上の不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子で構成されている。特定の実施形態においては、フィルタカートリッジは、空気調和装置から流出する空気から粒状物質を取り除くために第２のフィルタメディアも有してもよい。
【００１１】
本発明に係る別の実施形態においては、密閉された環境中から不要な物質を制御および処理する方法が提供される。その方法は、密閉された環境内で空気を循環させるための原動力として作動し、かつ、密閉された環境内に配置される送風機を有する空気調和装置を利用する。その方法は、概して、空気調和装置によって密閉された環境内で循環する空気と接触し合うように配置された空気濾過装置を提供するステップと、空気から少なくとも１つ以上の不要な物質の少なくとも一部を取り除くためのフィルタ装置から少なくとも１つの不要な物質を含む空気を向けて、これによって、精製空気の流出を生成する送風機を用いるステップとで構成される。フィルタ装置は、空気調和装置から流出する空気から少なくとも１つの不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物または金属水酸化物の微粒子で構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面の簡単な説明
【図１】図１は、本発明に係るナノサイズ結晶の微粒子を用いる携帯用の空気精製装置の図である。
【図２】図２は、本発明に係るナノサイズ結晶の金属の酸化物または水酸化物の微粒子を含むフィルタメディアを有するひだ状のフィルタカートリッジの図である。
【図３】図３は、粒状の金属の酸化物または水酸物の微粒子で満たされる複数のセルを有するハニカム式のフィルタカートリッジの図である。
【図４】図４は、本発明が用いられる建物内に取り付けられたＨＶＡＣの概念図である。
【図５】図５は、密閉された環境の外側に大気解放される本発明に係るフィルタ装置を通過する空気の一部分内の換気システムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
好適実施形態の詳細な説明
本発明は、概して、空気から不要な物質を制御および除去するためのシステムにおいて、ナノサイズ結晶材料、特に、ナノサイズ結晶の金属酸化物および水酸化物の用途に指向される。そのような不要な物質は、臭気と、ウィルス、バクテリア、毒素、および、菌類のような空気中の病原体とを含む。本発明は、特に、（車両、船舶、電車、飛行機等のような）流動的な環境と、（その内側に取り付けられる現行のＨＶＡＣユニットと、または、そこに配置される携帯用の空気処理装置または空気精製装置を有する建物のような）定常的な環境との両方での使用に特に適合する。臭気を取り込むナノサイズ結晶の金属酸化物および水酸化物は、全体がここに参照として組み込まれている米国特許出願明細書２００９／００９８０１６として発行されているナノサイズ結晶金属酸化物を用いる臭気の処理と題する係属中の米国特許出願Ｓ／Ｎ １２／０９１，６７１に記載されている。
【００１４】
ナノサイズ結晶の材料は、ナノサイズ結晶の金属の酸化物および水酸化物、被覆（たとえば、ハロゲン被覆）された金属の酸化物／水酸化物、ドープされた金属の酸化物／水酸化物、界面活性剤が被覆されたナノサイズ結晶の金属酸化物、および、これらを組み合わせたもので構成される。集合的にここで用いられる文言、「金属酸化物」および「金属水酸化物」は、主成分として好ましい、金属酸化物または金属水酸化物の材料で構成される材料全てを言及している。
【００１５】
本発明に関して用いる好ましいナノサイズ結晶の材料は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ，Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、および、これらの混合物の金属酸化物および金属水酸化物を含む。さらに好ましいナノサイズ結晶の材料は、米国特許Ｎｏ．６，０９３，２３６および５，７５９，９３９（別の金属酸化物で被覆された金属酸化物）で開示されるような被覆されたナノサイズ結晶の材料、米国特許Ｎｏ．６，６５３，５１９、６，０８７，２９４および６，０５７，４８８（その表面で安定した反応性原子を有するナノサイズ結晶の材料、反応性原子は、酸化イオン成分、オゾン、ハロゲン、およびＩ基の金属を含む）で開示させるようなハロゲン化微粒子、シルバーをドープされたアルミニウムのようなドープされた金属の酸化物および水酸化物、 Ｍｇ、Ａｌ、および、Ｔｉの混合物のような本質的に混合された金属の酸化物、炭素が被覆された金属酸化物、および、米国特許Ｎｏ．６，８８７，３０２および６，８６０，９２４（界面活性剤、ワックス、油、シリル、合成または天然のポリマー、または、樹脂）に開示されるような空気中で安定なナノサイズ結晶の材料、ここに参照によって組み込まれている全てを含む。ナノサイズ結晶の材料は、約２５ｎｍより小さい結晶子サイズが存在し、さらに好ましくは２０ｎｍより小さく、最も好ましくは１０ｎｍより小さい。ナノサイズ結晶の微粒子は、好ましくは、少なくとも約１５ｍ２／ｇ、さらに好ましくは約７０ｍ２／ｇ、最も好ましくは約１００‐８５０ｍ２／ｇのブルナウアー‐エメット‐テラー（ＢＥＴ）式の複数表面領域を表す。代表的なナノサイズ結晶の材料は、ナノアクティブ（商標登録）という名で、マンハッタン島のカンザス州のナノスケール株式会社から入手できる。
【００１６】
本発明に係る特定の実施形態においては、ナノサイズ結晶の微粒子は、空気濾過装置中に含まれる。一実施形態においては、ナノサイズ結晶の微粒子は、微粒子の層の形で空気濾過装置中に存在する。微粒子は、充填層を形成するように一緒に詰められても、もしくは、トレーまたは他のタイプの容器内にルーズに含まれていてもよい。微粒子の層として配置される際には、空気濾過装置は、新鮮なナノサイズ結晶の微粒子がシステム内に存在可能なように、時々、微粒子を好適に変化させる。
【００１７】
図１は、微粒子１２のルーズな層を用いる携帯用の空気精製装置１０を図示する。この実施形態において、精製装置１０は、筺体１４中へ、かつ、微粒子の層１２を横切る空気の移動のための原動力として作動するファン１２の内側にある筐体１４で構成される。本明細書で使用するときに、「ファン」および「送風機」という文言は、本質的に、空気処理システムの特定の部分に対して特別であるか否かに関係なく空気の移動のための原動力として作動するいかなる手段も規定する。空気が層１２を横切って移動するとき、不要な物質は、空気との接触のうちに存在し、かつ、ナノサイズ結晶の微粒子によって取り込まれる。従って、筐体１４に存在する空気は、精製され、密閉された環境に戻される。精製装置１０は、ＡＣまたはＤＣを供給されてもよい。図示においては、精製装置１０は、バッテリー１５によって供給される。ＤＣの供給されたバージョンの精製装置１０は、冷蔵庫、冷凍庫、自動車、および、クローゼットのような小さい堆積の密閉空間内に用いるために特に適している。さらに、ＡＣが供給された携帯用の精製装置は、空気の大きな堆積の循環を必要とする災害復旧および回復運転において、特に役立つ。特に、これらの大きいユニットは、建物の中の火炎、大水、下水道のダメージの浄化に用いることができる。微粒子の層の形状と共に、使用済み微粒子は、新鮮な微粒子と置き換えることができる。別の実施形態においては、微粒子の層１２は、ナノサイズ結晶の微粒子を含むカートリッジとも置き換えることができる。カートリッジは、以下に説明するこれらのカートリッジと同様のデザインでも、また、はるかに簡単で、かつ、ナノサイズ結晶の微粒子を含む使い捨ての多孔性のバッグまたはポーチでも良い。
【００１８】
別の実施形態においては、ナノサイズ結晶の微粒子は、それぞれ、図２および３に示すカートリッジ１８および２０のような、フィルタカートリッジ内に含まれる。一実施形態においては、フィルタカートリッジ１８および２０は、ＨＶＡＣシステム、車両、電車、または、飛行機内の機構制御システム、または、携帯用の空気濾過装置のような、空気処理システム内に用いられる標準的なフィルタと交換可能である。従来技術の一つとして、フィルタカートリッジの形状が、例えば、キャニスタータイプのカートリッジ、ラウンドフィルタ等のように、要求された実施形態に合わせて変更することができることは認識されている。本発明との使用のためのフィルタカートリッジは、概して、ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアで構成される。別の実施形態においては、フィルタカートリッジは、空気処理システムによって循環する空気から微粒子物質を取り除くための第２のフィルタメディアで構成されてもよい。第２のフィルタメディアは、第１のウィルターメディアと共に内側に分散されても、または、そこから全体的に上流または下流に配置されてもよい。特定の実施形態においては、空気中を循環する微粒子物質が、微粒子に対する空気流を閉塞または遮蔽することを避けるために、ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアと接触する前に取り除かれるように、第１のフィルタメディアから上流に第２のフィルタメディアが配置されることが望ましい。
【００１９】
第１のフィルタメディアは、ナノサイズ結晶の微粒子が捕捉される多孔性の不織布材料で構成されてもよい。多孔性の不織布材料は、合成樹脂発泡体、または、ナノサイズ結晶の微粒子を含むフィルムで構成されていてもよい。例えば、不織布材料は、天然の繊維（例えば、セルロース、コットン、ウール等）および合成繊維（例えば、アクリル、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ガラス、ポリエチレン硫化物、二成分繊維等）を含む。第２のフィルタメディアも、第１のフィルタメディア中に用いられるものと同様または類似の材料で構成されてもよい。第２のフィルタメディアは、ナノサイズ結晶の微粒子を含んでも含まなくてもよい。第２のフィルタメディアとして用いるための代表的な材料は、天然の繊維（例えば、セルロース、コットン、ウール等）および合成繊維（例えば、アクリル芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ガラス、ポリエチレン硫化物、二成分繊維等）を有する。
【００２０】
図２に示すように、フィルタカートリッジ１８は、ナノサイズ結晶の微粒子が概して均一的に分散している不織布材料のひだ状のシート２２で構成される。以下に説明するように、多数の出願において、フィルタカートリッジ１８は、空気調和装置内に垂直に取り付けられる。従って、ナノサイズ結晶の微粒子が不織布材料内に概ね均一に分散されて残り、さらに、カートリッジのあらゆる微粒子領域に沈降せずに移動することが重要である。ナノサイズ結晶の微粒子が従来のファイバーメディアのファイバ中で分散される例において、フィルタが垂直に取り付けられたとき、微粒子はフィルタカートリッジの底、または、メディア内の様々な位置に分散する微粒子のより緻密なポケットに対して沈降し、従って、カートリッジを通って移動する空気に接触する能力が減少する。しかしながら、本発明は、メディアから均一に微粒子を捕捉し、これによって、循環する空気と接触する利用可能な表面領域を最小限にすることによってこの問題を解決する。
【００２１】
特定の実施形態においては、フィルタカートリッジが空気調和装置内に垂直に取り付けられたときに、微粒子は、少なくとも一カ月間カートリッジ内に均一に分散されて残っている。垂直に取り付けられた（従来の空気処理システム中に用いられるほとんどのフィルタの場合のように）フィルタメディアから均一に分散したナノサイズ結晶の微粒子を保つ能力は、ナノ微粒子がフィルタに対してパワーを失うように簡単に供給されないことを示す。むしろ、微粒子および第１のフィルタメディアは、微粒子が捕捉され、かつ、フィルタメディア内の比較的一定の局所位置を維持するような方法で形成される。別の実施形態においては、第１のフィルタメディアは、ナノサイズ結晶の微粒子が被覆膜として堆積する粒剤で構成される。粒剤は、ナノサイズ結晶の金属の酸化物／水酸化物の微粒子自体でもよいし、または、活性炭素のような他の種類の不活性な多孔性基板でもよい。ナノサイズ結晶の微粒子は、後続の内側の層が徐々に空気調和装置によってフィルタを通して循環する空気への露出を得るに従って、多くのコーティング層が臭気―取り入れの効果を時間-放出に与えるための複数の被覆層として、粒剤に適用されてもよい。
【００２２】
図３は、本発明に係るフィルタカートリッジメディアの別の実施形態を表す。カートリッジ２０は、多数の粒状のナノサイズ結晶の金属酸化物または金属水酸物材料２８を含む各セルと、多数の分離セル２６を有する蜂の巣のような構造物２４で構成される。粒剤２８は、良質な多孔材料の第１および第２のシート３０，３２によってセル内に含まれる。シート３０，３２は、そこに空気を自由に通過させるために十分浸透性のある織布または不織布の材料で構成されてもよい。従って、粒剤２８は、セル２６内に捕捉され、さらに、空気調和装置内に垂直に取り付けられたときにカートリッジ２０を通っておおよそ均一に分散されて残る。シート３０、３２は、上述した第１および第２のフィルタメディアと同様の材料で作製され、さらに、ハチの巣の部分２４を通過する前の空気から微粒子の材料の濾過を可能にする。
【００２３】
本発明に係る特定の実施形態において、ナノサイズ結晶の微粒子は、約５０ｇ／平方フィートから約１ｋｇ／平方フィート（約５３８ｇ／平方メートルから約１０．７４ｋｇ／平方メートル）の間のローディングの空気濾過装置中またはフィルタカートリッジに存在する。
【００２４】
従って、本発明に係るフィルタは、従来のフィルタのように、微粒子（例えば、ほこり、ペットの毛、糸くず等）をたくさん取り除くタスクを実行する。しかしながら、従来のフィルタとは異なり、第１のフィルタメディアによって含まれるナノサイズ結晶の微粒子も、臭気、バクテリア、ウィルス、菌類、および、毒素のように、空気中に存在する不要な化学的および生物学的な物質を取り除き、かつ、効力を消す。本発明のフィルタカートリッジによって取り除かれる可能性のある一般的な臭気は、尿、糞便、汗、腐敗しかかっている生物学的物質、殺虫剤、有機溶剤、揮発性有機物質、および、これらの混合物を含む。上述の参照によって組み込まれている米国特許出願明細書２００９／００９８０１６は、本発明のフィルタカートリッジと共に用いられるナノサイズ結晶の微粒子によって取り除かれる可能性のあるさらに代表的な臭気を引きおこす物質を開示している。さらに、ナノサイズ結晶の微粒子は、密閉された空間内の空気からの有害な非臭気材料および物質を取り除く能力がある。代表的な材料および物質は、ＨＣＮ、ＣＯ、および、ウィルス、バクテリア、菌類、および、毒素のような生物学的な種類のものを含む。
【００２５】
上述したように、上述したフィルタカートリッジ１８および２０を含むフィルタデバイスは、固定または部分的に取り付けられた、ＨＶＡＣシステム、フードベントのような様々なベントシステム、および、工業用乾燥機とミキサーからの通気穴を含む装置を有する空気調和装置と共に用いられるのに特に適合する。図４は、代表的な空気調和装置３４、特に、密閉された環境内で空気を循環させるための原動力として作動する送風機３８およびフィルタカートリッジ４０を含む建物３６（例えば、家、オフィスの建物、工業用の建物、または、倉庫）内に取り付けられるＨＶＡＣシステムを図示する。ＨＶＡＣユニットは、建物内での分散のために送風機３８中または外側に空気の流れを向けるダクトワーク４２で概して構成される。少なくとも１つのフィルタカートリッジ４０は、ＨＶＡＣユニット内に取り付けられている。従来、装置３４は、空気調和装置３４を通る空気からの微粒子除去のために第一にカートリッジを利用する。しかしながら、本発明の構成においては、ナノサイズ結晶の微粒子を含むカートリッジは、従来のフィルタ（時々、炉のフィルタとして言及される）に付加的または代わりに取り付けられてもよい。本発明のフィルタカートリッジは、フィルタを横切って生じる圧力降下を最小限にするためにデザインされる。殆どのパワフルな送風機は、フィルタから空気を引くために必要とされ、さらに、家や様々の他の種類の建物中に取り付けられた殆どの送風機が梱包された層タイプのフィルタを横切って生じるパワフルな送風機が外観上大きい圧力損失を克服するのに十分なパワーでないときに圧力降下が増加するのを補うので、梱包された層タイプのフィルタは、空気調和装置３４内に用いられるべきである。しかし、特定の実施形態においては、梱包された層のフィルタの使用は、じっくり考慮され、かつ、非常に実用的である可能性がある。しかしながら、別の実施形態においては、フィルタカートリッジは、従来の梱包された層タイプのフィルタよりたくさんの小さい圧力降下を有するように特徴づけてもよい。
【００２６】
特定の実施形態において、フィルタは、送風機がフィルタカートリッジ４０から空気を「引く」ように、ＨＶＡＣの送風機３８の上流に置かれる。従って、建物３６内からの空気が、１本以上の戻り空気ダクト４４の道によって送風機３８に向けられる。建物３６内からの空気は、建物構造物内に存在する臭気または他の不要な物質と共に積み込んでもよい。送風機３８は、不要な物質がそれによって運び込まれるナノサイズ結晶の微粒子と接触するフィルタカレッジ４０からの空気を追いやる。不要な物質は、ナノサイズ結晶の微粒子上に取り込まれ、さらに、精製された空気の流れは、新鮮な空気のダクト４６を通って建物に散布されるように、送風機３８から向けられる。
【００２７】
図５は、システムを通過する空気の少なくとも一部が、大気中などのような、密閉された空間５０の外側に大気解放される代表的な空気処理システム４８である。空気処理システムは、１つ以上の不要な物質を含む空気の流れを引き起こすための原動力を供給するフード５２およびファン５４で構成される。フード５２は、上述したいずれの空気濾過装置５６にも具備されている。従って、空気処理システム４８は、大気中に解放される前の空気から、臭気、バクテリア、菌類、ウィルス、または、毒素のような、１つ以上の不要な物質を取り除くことが可能である。システム４８は、密閉された空間と密閉された空間の外側の環境とも通信し、さらに、本発明は、図示される装置のみに限定されないと理解される。むしろ、上述の原則を利用される別の種類の大気解放システムは、大気中に空気が排気される前に空気流によって運び込まれる不要な物質を取り除くことに従事する。
【００２８】
別の従来のフィルタのように、本発明に係るフィルタカートリッジは、様々なフィルタメディアの見詰まりのため、かつ、第１のフィルタメディアによって運び込まれるナノサイズ結晶の微粒子の浸透のために、時々、交換してもよい。フィルタカートリッジのための使用サービスの寿命は、それぞれの建物と共に存在する状態によって変化するかもしれない。浮遊している微粒子の高濃度、または、異常に強い臭気、または、不要な物質の異常に強い臭気または濃度を示すアプリケーションのために、カートリッジ交換はさらに頻繁に必要とされる。しかしながら、通常の状況下においては、フィルタカートリッジは、空気調和装置のおよそ継続的な操作の少なくとも一カ月間、好ましくは、少なくとも三カ月間、臭気および不要な物質のレベルを減少または除去する可能性がある。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ここに全体を参照として組み入れている２００８年８月２６日に提出された臭気の制御および除去のための方法および装置と題する米国仮特許出願Ｎｏ．６１／０９１，９８０の有益性を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、概して、フィルタ装置中に含まれるナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子を用いて、家、車両、および、他の種類の恒久的および可動的な構造物を含む密閉された環境中に存在する特にこれらの不要な物質、悪臭、ウィルス、バクテリア、菌類、および、毒素のような不要な物質の取り扱いの方法に関する。フィルタ装置は、家または車両中に存在する現行の加熱、換気、空気調節（ＨＶＡＣ）の設備と、あるいは、携帯用の空気精製ユニットまたは処理装置中に用いられるのに適当である。
【背景技術】
【０００３】
従来技術の説明
悪臭の通常の発生源は、煙／たばこ、人間およびペットの排泄物、カビおよび白カビ、バクテリア、食品、飲料（食べられる状態でないミルク）、嘔吐物、および、汚れた衣類を含む。悪臭は、多数の異なる発生源を有するが、化学的に言えば、殆どの悪臭は、本質的に有機物（化合物を含む炭素）である。悪臭は、簡単に浸透可能で突き進み、家や建物のような密閉された環境中の表面に染み込み、さらに、粘着する。
【０００４】
様々な種類の臭気の問題が家の中で起こる。有害な臭気の主要な原因のいくつかは、生物的な汚染の結果である。微生物生物が腐敗および不朽した際には、微細物生物はガスおよび有毒な煙霧を放出する。不運にも、これらは、ただの審美的な問題ではない。吐き気から死まで広範囲にわたる健康への懸念は、急性および慢性の被爆からこれらおよび化合物を引き起こす他の臭気まで生じる。屋内の空気汚染は、現在、アメリカのＮｏ．１の環境健康問題として、ＥＰＡおよび議会に考慮されている。４００〜５００万のアメリカ人が既に、化学的に誘発された環境的な病気の影響に苦しんでいる。狭い密封された建物や家は、アレルギー、臭気、かび、および病気を引き起こす汚染物質および屋内の細菌を捕捉可能なだけでなく、より多くのエネルギーが効率的であるかもしれない。
【０００５】
さらに、ＥＰＡは１７歳の学生を指導し、自身の家で働く女性は、主に、通常の家庭用洗剤の使用しているため、オフィスで働く女性よりもガンが原因で死亡するリスクが５５％高いことがわかった。アメリカの家庭で見つかる製品のいくつかは、潜在的に有害である化学的な成分を有する。これらの製品は、オーブンのクリーナー、塗料の除去剤、農薬、溶剤、排水管クリーナー等を含む。
【０００６】
悪臭の処理は、概して、遮蔽または除去の二つの方法で取りかかる。仮に、臭気の遮蔽が用いられても、悪臭の発生源を取り除くことはできず、さらに、「遮蔽する」因子が一旦除去されると結局戻る。たくさんの事例において、悪臭は、遮蔽する因子が効果的でないために、とても抵抗できないくらい強い。他方、除去による処理は、その発生源を取り除くことによって悪臭を取り除く。除去は、汚染された表面を物理的に置き換える、または、悪臭を引き起こす因子自身を取り除くことによってなされる。
【０００７】
多数の構成物および方法は、様々な種類の発生源から臭気を減少させるために発展してきたが、発生源の広い範囲と関連する臭気は、複雑であり、アンモニアのような無機塩基、酪酸およびイソバレリアン酸のような有機物の酸、および、アセトアルデヒドおよびメチルメタカプタンのような中性分子に限定されないが、異なる物質を含む混合物で構成される可能性がある。これらの物質によって引き起こされる悪臭の減少の最も一般的な方法は、（ｉ）臭気を遮蔽する芳香を用いて臭気を遮蔽、（ii）活性炭素、重曹、および、タルカンの粉末のような無機材料を用いて臭気を吸収、（iii）悪臭のある物質を生成するバクテリアを減少させるために、二酸化塩素のような化合物を用いることを含む。しかしながら、これらの方法は、次の問題：（ｉ）臭気は除去されず、遮蔽されただけである。（ii）これらの従来の吸着剤の吸収能力は限界である。（iii）酸化因子を用いることにより、二次的な汚染物質が生成される。さらに、（iｖ）吸着剤は、湿った環境のような特定の状況下で効果的である。：が存在する。
【０００８】
上述のように、いくつかの臭気は、バクテリアや他の微生物生物から生成されている。これらの微生物生物を取り除くこと、または、除去することは、恒久的な臭気の除去において役立つ。さらに、病院、家、学校、および、飛行機を含む密閉された環境は、そこの中に位置する人々の間の伝染のために、ウィルス、バクテリア、菌類、および、毒素を内部に有する。密閉された空間内の空気からこれらの物質を除去または制御することは、伝染の発生およびそれらに関連する病気を十分に減少することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
本発明は、概して、新規のフィルタ装置と、家、オフィスの建物、工業用の建物、車両等のような密閉された空間内から、悪臭、バクテリア、ウィルス、菌類、および、毒素のような不要な物質の制御および除去におけるその用途とに対して指向されている。一実施形態においては、密閉された環境中の不要な物質を制御および除去するためのシステムが提供される。システムは、概して、密閉された環境内で空気を循環するために原動力として作動する送風機を有する空気調和装置、および、空気調和装置によって密閉された環境内で循環される空気と接触し合うように配置された空気濾過装置で構成される。フィルタ装置は、空気調和装置から流出する空気から１つ以上の不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子で構成される。
【００１０】
特定の実施形態においては、空気調和装置は、空気調和装置中に着脱可能に挿入され、かつ、空気調和装置からの空気の流れに対して横方向に配置されている。特定の実施形態においては、ＨＶＡＣユニット中のように、フィルタカートリッジは、空気調和装置からの空気の流れの局所方向に対して概して垂直に配置される。フィルタカートリッジは、空気調和装置から流出する空気から、バクテリア、ウィルス、菌類、毒素、および、臭気のような不要な物質を取り除くための第１のフィルタメディアで構成される。第１のフィルタメディアは、空気調和装置から流出する空気から１種類以上の不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子で構成されている。特定の実施形態においては、フィルタカートリッジは、空気調和装置から流出する空気から粒状物質を取り除くために第２のフィルタメディアも有してもよい。
【００１１】
本発明に係る別の実施形態においては、密閉された環境中から不要な物質を制御および処理する方法が提供される。その方法は、密閉された環境内で空気を循環させるための原動力として作動し、かつ、密閉された環境内に配置される送風機を有する空気調和装置を利用する。その方法は、概して、空気調和装置によって密閉された環境内で循環する空気と接触し合うように配置された空気濾過装置を提供するステップと、空気から少なくとも１つ以上の不要な物質の少なくとも一部を取り除くためのフィルタ装置から少なくとも１つの不要な物質を含む空気を向けて、これによって、精製空気の流出を生成する送風機を用いるステップとで構成される。フィルタ装置は、空気調和装置から流出する空気から少なくとも１つの不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物または金属水酸化物の微粒子で構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面の簡単な説明
【図１】図１は、本発明に係るナノサイズ結晶の微粒子を用いる携帯用の空気精製装置の図である。
【図２】図２は、本発明に係るナノサイズ結晶の金属の酸化物または水酸化物の微粒子を含むフィルタメディアを有するひだ状のフィルタカートリッジの図である。
【図３】図３は、粒状の金属の酸化物または水酸物の微粒子で満たされる複数のセルを有するハニカム式のフィルタカートリッジの図である。
【図４】図４は、本発明が用いられる建物内に取り付けられたＨＶＡＣの概念図である。
【図５】図５は、密閉された環境の外側に大気解放される本発明に係るフィルタ装置を通過する空気の一部分内の換気システムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
好適実施形態の詳細な説明
本発明は、概して、空気から不要な物質を制御および除去するためのシステムにおいて、ナノサイズ結晶材料、特に、ナノサイズ結晶の金属酸化物および水酸化物の用途に指向される。そのような不要な物質は、臭気と、ウィルス、バクテリア、毒素、および、菌類のような空気中の病原体とを含む。本発明は、特に、（車両、船舶、電車、飛行機等のような）流動的な環境と、（その内側に取り付けられる現行のＨＶＡＣユニットと、または、そこに配置される携帯用の空気処理装置または空気精製装置を有する建物のような）定常的な環境との両方での使用に特に適合する。臭気を取り込むナノサイズ結晶の金属酸化物および水酸化物は、全体がここに参照として組み込まれている米国特許出願明細書２００９／００９８０１６として発行されているナノサイズ結晶金属酸化物を用いる臭気の処理と題する係属中の米国特許出願Ｓ／Ｎ １２／０９１，６７１に記載されている。
【００１４】
ナノサイズ結晶の材料は、ナノサイズ結晶の金属の酸化物および水酸化物、被覆（たとえば、ハロゲン被覆）された金属の酸化物／水酸化物、ドープされた金属の酸化物／水酸化物、界面活性剤が被覆されたナノサイズ結晶の金属酸化物、および、これらを組み合わせたもので構成される。集合的にここで用いられる文言、「金属酸化物」および「金属水酸化物」は、主成分として好ましい、金属酸化物または金属水酸化物の材料で構成される材料全てを言及している。
【００１５】
本発明に関して用いる好ましいナノサイズ結晶の材料は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ，Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、および、これらの混合物の金属酸化物および金属水酸化物を含む。さらに好ましいナノサイズ結晶の材料は、米国特許Ｎｏ．６，０９３，２３６および５，７５９，９３９（別の金属酸化物で被覆された金属酸化物）で開示されるような被覆されたナノサイズ結晶の材料、米国特許Ｎｏ．６，６５３，５１９、６，０８７，２９４および６，０５７，４８８（その表面で安定した反応性原子を有するナノサイズ結晶の材料、反応性原子は、酸化イオン成分、オゾン、ハロゲン、およびＩ基の金属を含む）で開示させるようなハロゲン化微粒子、シルバーをドープされたアルミニウムのようなドープされた金属の酸化物および水酸化物、 Ｍｇ、Ａｌ、および、Ｔｉの混合物のような本質的に混合された金属の酸化物、炭素が被覆された金属酸化物、および、米国特許Ｎｏ．６，８８７，３０２および６，８６０，９２４（界面活性剤、ワックス、油、シリル、合成または天然のポリマー、または、樹脂）に開示されるような空気中で安定なナノサイズ結晶の材料、ここに参照によって組み込まれている全てを含む。ナノサイズ結晶の材料は、約２５ｎｍより小さい結晶子サイズが存在し、さらに好ましくは２０ｎｍより小さく、最も好ましくは１０ｎｍより小さい。ナノサイズ結晶の微粒子は、好ましくは、少なくとも約１５ｍ２／ｇ、さらに好ましくは約７０ｍ２／ｇ、最も好ましくは約１００‐８５０ｍ２／ｇのブルナウアー‐エメット‐テラー（ＢＥＴ）式の複数表面領域を表す。代表的なナノサイズ結晶の材料は、ナノアクティブ（商標登録）という名で、マンハッタン島のカンザス州のナノスケール株式会社から入手できる。
【００１６】
本発明に係る特定の実施形態においては、ナノサイズ結晶の微粒子は、空気濾過装置中に含まれる。一実施形態においては、ナノサイズ結晶の微粒子は、微粒子の層の形で空気濾過装置中に存在する。微粒子は、充填層を形成するように一緒に詰められても、もしくは、トレーまたは他のタイプの容器内にルーズに含まれていてもよい。微粒子の層として配置される際には、空気濾過装置は、新鮮なナノサイズ結晶の微粒子がシステム内に存在可能なように、時々、微粒子を好適に変化させる。
【００１７】
図１は、微粒子１２のルーズな層を用いる携帯用の空気精製装置１０を図示する。この実施形態において、精製装置１０は、筺体１４中へ、かつ、微粒子の層１２を横切る空気の移動のための原動力として作動するファン１２の内側にある筐体１４で構成される。本明細書で使用するときに、「ファン」および「送風機」という文言は、本質的に、空気処理システムの特定の部分に対して特別であるか否かに関係なく空気の移動のための原動力として作動するいかなる手段も規定する。空気が層１２を横切って移動するとき、不要な物質は、空気との接触のうちに存在し、かつ、ナノサイズ結晶の微粒子によって取り込まれる。従って、筐体１４に存在する空気は、精製され、密閉された環境に戻される。精製装置１０は、ＡＣまたはＤＣを供給されてもよい。図示においては、精製装置１０は、バッテリー１５によって供給される。ＤＣの供給されたバージョンの精製装置１０は、冷蔵庫、冷凍庫、自動車、および、クローゼットのような小さい堆積の密閉空間内に用いるために特に適している。さらに、ＡＣが供給された携帯用の精製装置は、空気の大きな堆積の循環を必要とする災害復旧および回復運転において、特に役立つ。特に、これらの大きいユニットは、建物の中の火炎、大水、下水道のダメージの浄化に用いることができる。微粒子の層の形状と共に、使用済み微粒子は、新鮮な微粒子と置き換えることができる。別の実施形態においては、微粒子の層１２は、ナノサイズ結晶の微粒子を含むカートリッジとも置き換えることができる。カートリッジは、以下に説明するこれらのカートリッジと同様のデザインでも、また、はるかに簡単で、かつ、ナノサイズ結晶の微粒子を含む使い捨ての多孔性のバッグまたはポーチでも良い。
【００１８】
別の実施形態においては、ナノサイズ結晶の微粒子は、それぞれ、図２および３に示すカートリッジ１８および２０のような、フィルタカートリッジ内に含まれる。一実施形態においては、フィルタカートリッジ１８および２０は、ＨＶＡＣシステム、車両、電車、または、飛行機内の機構制御システム、または、携帯用の空気濾過装置のような、空気処理システム内に用いられる標準的なフィルタと交換可能である。従来技術の一つとして、フィルタカートリッジの形状が、例えば、キャニスタータイプのカートリッジ、ラウンドフィルタ等のように、要求された実施形態に合わせて変更することができることは認識されている。本発明との使用のためのフィルタカートリッジは、概して、ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアで構成される。別の実施形態においては、フィルタカートリッジは、空気処理システムによって循環する空気から微粒子物質を取り除くための第２のフィルタメディアで構成されてもよい。第２のフィルタメディアは、第１のウィルターメディアと共に内側に分散されても、または、そこから全体的に上流または下流に配置されてもよい。特定の実施形態においては、空気中を循環する微粒子物質が、微粒子に対する空気流を閉塞または遮蔽することを避けるために、ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアと接触する前に取り除かれるように、第１のフィルタメディアから上流に第２のフィルタメディアが配置されることが望ましい。
【００１９】
第１のフィルタメディアは、ナノサイズ結晶の微粒子が捕捉される多孔性の不織布材料で構成されてもよい。多孔性の不織布材料は、合成樹脂発泡体、または、ナノサイズ結晶の微粒子を含むフィルムで構成されていてもよい。例えば、不織布材料は、天然の繊維（例えば、セルロース、コットン、ウール等）および合成繊維（例えば、アクリル、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ガラス、ポリエチレン硫化物、二成分繊維等）を含む。第２のフィルタメディアも、第１のフィルタメディア中に用いられるものと同様または類似の材料で構成されてもよい。第２のフィルタメディアは、ナノサイズ結晶の微粒子を含んでも含まなくてもよい。第２のフィルタメディアとして用いるための代表的な材料は、天然の繊維（例えば、セルロース、コットン、ウール等）および合成繊維（例えば、アクリル芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ガラス、ポリエチレン硫化物、二成分繊維等）を有する。
【００２０】
図２に示すように、フィルタカートリッジ１８は、ナノサイズ結晶の微粒子が概して均一的に分散している不織布材料のひだ状のシート２２で構成される。以下に説明するように、多数の出願において、フィルタカートリッジ１８は、空気調和装置内に垂直に取り付けられる。従って、ナノサイズ結晶の微粒子が不織布材料内に概ね均一に分散されて残り、さらに、カートリッジのあらゆる微粒子領域に沈降せずに移動することが重要である。ナノサイズ結晶の微粒子が従来のファイバーメディアのファイバ中で分散される例において、フィルタが垂直に取り付けられたとき、微粒子はフィルタカートリッジの底、または、メディア内の様々な位置に分散する微粒子のより緻密なポケットに対して沈降し、従って、カートリッジを通って移動する空気に接触する能力が減少する。しかしながら、本発明は、メディアから均一に微粒子を捕捉し、これによって、循環する空気と接触する利用可能な表面領域を最小限にすることによってこの問題を解決する。
【００２１】
特定の実施形態においては、フィルタカートリッジが空気調和装置内に垂直に取り付けられたときに、微粒子は、少なくとも一カ月間カートリッジ内に均一に分散されて残っている。垂直に取り付けられた（従来の空気処理システム中に用いられるほとんどのフィルタの場合のように）フィルタメディアから均一に分散したナノサイズ結晶の微粒子を保つ能力は、ナノ微粒子がフィルタに対してパワーを失うように簡単に供給されないことを示す。むしろ、微粒子および第１のフィルタメディアは、微粒子が捕捉され、かつ、フィルタメディア内の比較的一定の局所位置を維持するような方法で形成される。別の実施形態においては、第１のフィルタメディアは、ナノサイズ結晶の微粒子が被覆膜として堆積する粒剤で構成される。粒剤は、ナノサイズ結晶の金属の酸化物／水酸化物の微粒子自体でもよいし、または、活性炭素のような他の種類の不活性な多孔性基板でもよい。ナノサイズ結晶の微粒子は、後続の内側の層が徐々に空気調和装置によってフィルタを通して循環する空気への露出を得るに従って、多くのコーティング層が臭気―取り入れの効果を時間-放出に与えるための複数の被覆層として、粒剤に適用されてもよい。
【００２２】
図３は、本発明に係るフィルタカートリッジメディアの別の実施形態を表す。カートリッジ２０は、多数の粒状のナノサイズ結晶の金属酸化物または金属水酸物材料２８を含む各セルと、多数の分離セル２６を有する蜂の巣のような構造物２４で構成される。粒剤２８は、良質な多孔材料の第１および第２のシート３０，３２によってセル内に含まれる。シート３０，３２は、そこに空気を自由に通過させるために十分浸透性のある織布または不織布の材料で構成されてもよい。従って、粒剤２８は、セル２６内に捕捉され、さらに、空気調和装置内に垂直に取り付けられたときにカートリッジ２０を通っておおよそ均一に分散されて残る。シート３０、３２は、上述した第１および第２のフィルタメディアと同様の材料で作製され、さらに、ハチの巣の部分２４を通過する前の空気から微粒子の材料の濾過を可能にする。
【００２３】
本発明に係る特定の実施形態において、ナノサイズ結晶の微粒子は、約５０ｇ／平方フィートから約１ｋｇ／平方フィート（約５３８ｇ／平方メートルから約１０．７４ｋｇ／平方メートル）の間のローディングの空気濾過装置中またはフィルタカートリッジに存在する。
【００２４】
従って、本発明に係るフィルタは、従来のフィルタのように、微粒子（例えば、ほこり、ペットの毛、糸くず等）をたくさん取り除くタスクを実行する。しかしながら、従来のフィルタとは異なり、第１のフィルタメディアによって含まれるナノサイズ結晶の微粒子も、臭気、バクテリア、ウィルス、菌類、および、毒素のように、空気中に存在する不要な化学的および生物学的な物質を取り除き、かつ、効力を消す。本発明のフィルタカートリッジによって取り除かれる可能性のある一般的な臭気は、尿、糞便、汗、腐敗しかかっている生物学的物質、殺虫剤、有機溶剤、揮発性有機物質、および、これらの混合物を含む。上述の参照によって組み込まれている米国特許出願明細書２００９／００９８０１６は、本発明のフィルタカートリッジと共に用いられるナノサイズ結晶の微粒子によって取り除かれる可能性のあるさらに代表的な臭気を引きおこす物質を開示している。さらに、ナノサイズ結晶の微粒子は、密閉された空間内の空気からの有害な非臭気材料および物質を取り除く能力がある。代表的な材料および物質は、ＨＣＮ、ＣＯ、および、ウィルス、バクテリア、菌類、および、毒素のような生物学的な種類のものを含む。
【００２５】
上述したように、上述したフィルタカートリッジ１８および２０を含むフィルタデバイスは、固定または部分的に取り付けられた、ＨＶＡＣシステム、フードベントのような様々なベントシステム、および、工業用乾燥機とミキサーからの通気穴を含む装置を有する空気調和装置と共に用いられるのに特に適合する。図４は、代表的な空気調和装置３４、特に、密閉された環境内で空気を循環させるための原動力として作動する送風機３８およびフィルタカートリッジ４０を含む建物３６（例えば、家、オフィスの建物、工業用の建物、または、倉庫）内に取り付けられるＨＶＡＣシステムを図示する。ＨＶＡＣユニットは、建物内での分散のために送風機３８中または外側に空気の流れを向けるダクトワーク４２で概して構成される。少なくとも１つのフィルタカートリッジ４０は、ＨＶＡＣユニット内に取り付けられている。従来、装置３４は、空気調和装置３４を通る空気からの微粒子除去のために第一にカートリッジを利用する。しかしながら、本発明の構成においては、ナノサイズ結晶の微粒子を含むカートリッジは、従来のフィルタ（時々、炉のフィルタとして言及される）に付加的または代わりに取り付けられてもよい。本発明のフィルタカートリッジは、フィルタを横切って生じる圧力降下を最小限にするためにデザインされる。殆どのパワフルな送風機は、フィルタから空気を引くために必要とされ、さらに、家や様々の他の種類の建物中に取り付けられた殆どの送風機が梱包された層タイプのフィルタを横切って生じるパワフルな送風機が外観上大きい圧力損失を克服するのに十分なパワーでないときに圧力降下が増加するのを補うので、梱包された層タイプのフィルタは、空気調和装置３４内に用いられるべきである。しかし、特定の実施形態においては、梱包された層のフィルタの使用は、じっくり考慮され、かつ、非常に実用的である可能性がある。しかしながら、別の実施形態においては、フィルタカートリッジは、従来の梱包された層タイプのフィルタよりたくさんの小さい圧力降下を有するように特徴づけてもよい。
【００２６】
特定の実施形態において、フィルタは、送風機がフィルタカートリッジ４０から空気を「引く」ように、ＨＶＡＣの送風機３８の上流に置かれる。従って、建物３６内からの空気が、１本以上の戻り空気ダクト４４の道によって送風機３８に向けられる。建物３６内からの空気は、建物構造物内に存在する臭気または他の不要な物質と共に積み込んでもよい。送風機３８は、不要な物質がそれによって運び込まれるナノサイズ結晶の微粒子と接触するフィルタカレッジ４０からの空気を追いやる。不要な物質は、ナノサイズ結晶の微粒子上に取り込まれ、さらに、精製された空気の流れは、新鮮な空気のダクト４６を通って建物に散布されるように、送風機３８から向けられる。
【００２７】
図５は、システムを通過する空気の少なくとも一部が、大気中などのような、密閉された空間５０の外側に大気解放される代表的な空気処理システム４８である。空気処理システムは、１つ以上の不要な物質を含む空気の流れを引き起こすための原動力を供給するフード５２およびファン５４で構成される。フード５２は、上述したいずれの空気濾過装置５６にも具備されている。従って、空気処理システム４８は、大気中に解放される前の空気から、臭気、バクテリア、菌類、ウィルス、または、毒素のような、１つ以上の不要な物質を取り除くことが可能である。システム４８は、密閉された空間と密閉された空間の外側の環境とも通信し、さらに、本発明は、図示される装置のみに限定されないと理解される。むしろ、上述の原則を利用される別の種類の大気解放システムは、大気中に空気が排気される前に空気流によって運び込まれる不要な物質を取り除くことに従事する。
【００２８】
別の従来のフィルタのように、本発明に係るフィルタカートリッジは、様々なフィルタメディアの見詰まりのため、かつ、第１のフィルタメディアによって運び込まれるナノサイズ結晶の微粒子の浸透のために、時々、交換してもよい。フィルタカートリッジのための使用サービスの寿命は、それぞれの建物と共に存在する状態によって変化するかもしれない。浮遊している微粒子の高濃度、または、異常に強い臭気、または、不要な物質の異常に強い臭気または濃度を示すアプリケーションのために、カートリッジ交換はさらに頻繁に必要とされる。しかしながら、通常の状況下においては、フィルタカートリッジは、空気調和装置のおよそ継続的な操作の少なくとも一カ月間、好ましくは、少なくとも三カ月間、臭気および不要な物質のレベルを減少または除去する可能性がある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された環境における不要な物質の制御および除去のためのシステムは、
この密閉された環境内の空気の流れのために、原動力として作動する送風機を有する空気調和装置と、
前記空気調和装置によって引き起こされる空気の流れと接触し合うように配置される空気濾過装置と、
で構成され、
前記濾過装置は、前記空気調和装置から流出する空気から１つ以上の不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子で構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、および、これらの混合物の酸化物および水酸化物で成る群から選択される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記空気濾過装置は、前記密閉された環境内に配置された前記ナノサイズ結晶の微粒子の層で構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記空気濾過装置は、フィルタカートリッジで構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記フィルタカートリッジは、前記空気調和装置中に取り付け可能に挿入される請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアで構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のフィルタメディアは、多孔性の不織布材料で構成され、
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、前記不織布材料内に捕捉される請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記不織布材料は、合成樹脂の泡沫またはフィルムで構成される請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記フィルタメディアは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が被覆膜として堆積する上に粒剤で構成される請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記被覆膜は、前記ナノサイズ結晶の微粒子の複数の層で構成される請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が含まれる複数のセルで構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フィルタカートリッジは、前記空気調和装置から流出する空気から微粒子材料を取り除くための第２のフィルタメディアで構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、前記フィルタカートリッジが前記空気調和装置内に垂直に取り付けられるときに、前記第１のフィルタメディアの全体にわたって概して均一に分散され、かつ、少なくとも１ヵ月間およそ均一に分散されて残る請求項４に記載のシステム。
【請求項１４】
前記空気調和装置は、定常的または流動的な環境内内に取り付けられたＨＶＡＣユニットである請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記定常的な環境は、建物である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記空気濾過装置は、前記空気調和装置中に着脱可能に取り付けられ、かつ、前記空気調和装置からの空気の流れに対して横方向に配置されるフィルタカートリッジで構成される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フィルタカートリッジは、前記送風機の上流に配置され、
前記送風機は、前記フィルタカートリッジから、さらに、前記送風機中へ空気を引くために作動することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記流動的な環境は、車両である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記不要な物質は、バクテリア、菌類、ウィルス、毒素、および、臭気で成る群から選択され、
前記臭気は、尿、糞便、汗、腐敗しかかっている生物学的物質、殺虫剤、有機溶剤、揮発性有機物質、および、これらの混合物で成る群から選択される要素によって引き起こされる請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記空気調和装置は、携帯用の空気精製装置または携帯用の空気処理装置である請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記システムは、さらに、前記密閉された環境の外側に前記空気濾過装置と接触した空気の少なくとも一部を大気解放するための大気解放構造物で構成される請求項１にシステム。
【請求項２２】
密閉された環境内から不要な物質を制御および除去する方法であって、
空気調和装置は、前記密閉された環境内に配置される前記密閉された環境内の空気の流れのために原動力として作動する送風機を有し、
前記方法は、
前記空気調和装置によって生成される空気流と接触し合うように配置される空気濾過装置を提供するステップ、および、
前記空気から前記少なくとも１つの不要な物質を取り除き、これにより、精製された空気の流れを生成するために、前記濾過装置から前記少なくとも１つの不要な物質を含む空気を指向する前記送風機を用いるステップ、
で構成され、
前記濾過装置は、前記空気調和装置から流れる空気から少なくとも１つの不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物または金属水酸化物の微粒子で構成されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記空気調和装置は、定常的、または、流動的な環境内に取り付けられるＨＶＡＣユニットである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記定常的な環境は、建物である請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、前記送風機から、さらには、前記密閉された環境中に、前記精製された空気を指向するステップで構成される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記流動的な環境は、車両である請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記空気調和装置は、携帯用の空気濾過装置、または、携帯用の空気処理装置である請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、および、これらの混合物の酸化物および水酸化物で成る群から選択される請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記不要な物質は、バクテリア、菌類、ウィルス、毒素、および、臭気で成る群から選択され、
前記臭気は、尿、糞便、汗、腐敗しかかっている生物学的物質、殺虫剤、有機溶剤、揮発性有機物質、および、これらの混合物で成る群から選択される要素によって引き起こされる請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記空気濾過装置は、前記密閉された環境内に配置された前記ナノサイズ結晶の微粒子の層で構成される請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記空気濾過装置は、フィルタカートリッジで構成される請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアで構成される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１のフィルタメディアは、多孔性の不織布材料で構成され、
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、前記不織布材料内に捕捉される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１のフィルタメディアは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が被覆膜として堆積される上に粒剤で構成される請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記被覆膜は、前記ナノサイズ結晶の微粒子の複数の層で構成される請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が含まれる複数のセルで構成される請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
さらに、前記密閉された環境の外側に前記精製された空気の少なくとも一部を大気解放するステップで構成される請求項２２に記載の方法。
【請求項１】
密閉された環境における不要な物質の制御および除去のためのシステムは、
この密閉された環境内の空気の流れのために、原動力として作動する送風機を有する空気調和装置と、
前記空気調和装置によって引き起こされる空気の流れと接触し合うように配置される空気濾過装置と、
で構成され、
前記濾過装置は、前記空気調和装置から流出する空気から１つ以上の不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物および金属水酸化物の微粒子で構成されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｃｒ、および、これらの混合物の酸化物および水酸化物で成る群から選択される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記空気濾過装置は、前記密閉された環境内に配置された前記ナノサイズ結晶の微粒子の層で構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記空気濾過装置は、フィルタカートリッジで構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記フィルタカートリッジは、前記空気調和装置中に取り付け可能に挿入される請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアで構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のフィルタメディアは、多孔性の不織布材料で構成され、
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、前記不織布材料内に捕捉される請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記不織布材料は、合成樹脂の泡沫またはフィルムで構成される請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記フィルタメディアは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が被覆膜として堆積する上に粒剤で構成される請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記被覆膜は、前記ナノサイズ結晶の微粒子の複数の層で構成される請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が含まれる複数のセルで構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フィルタカートリッジは、前記空気調和装置から流出する空気から微粒子材料を取り除くための第２のフィルタメディアで構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、前記フィルタカートリッジが前記空気調和装置内に垂直に取り付けられるときに、前記第１のフィルタメディアの全体にわたって概して均一に分散され、かつ、少なくとも１ヵ月間およそ均一に分散されて残る請求項４に記載のシステム。
【請求項１４】
前記空気調和装置は、定常的または流動的な環境内内に取り付けられたＨＶＡＣユニットである請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記定常的な環境は、建物である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記空気濾過装置は、前記空気調和装置中に着脱可能に取り付けられ、かつ、前記空気調和装置からの空気の流れに対して横方向に配置されるフィルタカートリッジで構成される請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フィルタカートリッジは、前記送風機の上流に配置され、
前記送風機は、前記フィルタカートリッジから、さらに、前記送風機中へ空気を引くために作動することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記流動的な環境は、車両である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記不要な物質は、バクテリア、菌類、ウィルス、毒素、および、臭気で成る群から選択され、
前記臭気は、尿、糞便、汗、腐敗しかかっている生物学的物質、殺虫剤、有機溶剤、揮発性有機物質、および、これらの混合物で成る群から選択される要素によって引き起こされる請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記空気調和装置は、携帯用の空気精製装置または携帯用の空気処理装置である請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記システムは、さらに、前記密閉された環境の外側に前記空気濾過装置と接触した空気の少なくとも一部を大気解放するための大気解放構造物で構成される請求項１にシステム。
【請求項２２】
密閉された環境内から不要な物質を制御および除去する方法であって、
空気調和装置は、前記密閉された環境内に配置される前記密閉された環境内の空気の流れのために原動力として作動する送風機を有し、
前記方法は、
前記空気調和装置によって生成される空気流と接触し合うように配置される空気濾過装置を提供するステップ、および、
前記空気から前記少なくとも１つの不要な物質を取り除き、これにより、精製された空気の流れを生成するために、前記濾過装置から前記少なくとも１つの不要な物質を含む空気を指向する前記送風機を用いるステップ、
で構成され、
前記濾過装置は、前記空気調和装置から流れる空気から少なくとも１つの不要な物質を取り除くことが可能なナノサイズ結晶の金属酸化物または金属水酸化物の微粒子で構成されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記空気調和装置は、定常的、または、流動的な環境内に取り付けられるＨＶＡＣユニットである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記定常的な環境は、建物である請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、前記送風機から、さらには、前記密閉された環境中に、前記精製された空気を指向するステップで構成される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記流動的な環境は、車両である請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記空気調和装置は、携帯用の空気濾過装置、または、携帯用の空気処理装置である請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ｃｒ、Ｃｏ、および、これらの混合物の酸化物および水酸化物で成る群から選択される請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記不要な物質は、バクテリア、菌類、ウィルス、毒素、および、臭気で成る群から選択され、
前記臭気は、尿、糞便、汗、腐敗しかかっている生物学的物質、殺虫剤、有機溶剤、揮発性有機物質、および、これらの混合物で成る群から選択される要素によって引き起こされる請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記空気濾過装置は、前記密閉された環境内に配置された前記ナノサイズ結晶の微粒子の層で構成される請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記空気濾過装置は、フィルタカートリッジで構成される請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子を含む第１のフィルタメディアで構成される請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１のフィルタメディアは、多孔性の不織布材料で構成され、
前記ナノサイズ結晶の微粒子は、前記不織布材料内に捕捉される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１のフィルタメディアは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が被覆膜として堆積される上に粒剤で構成される請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記被覆膜は、前記ナノサイズ結晶の微粒子の複数の層で構成される請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記フィルタカートリッジは、前記ナノサイズ結晶の微粒子が含まれる複数のセルで構成される請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
さらに、前記密閉された環境の外側に前記精製された空気の少なくとも一部を大気解放するステップで構成される請求項２２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１２−５０１２２６（Ｐ２０１２−５０１２２６Ａ）
【公表日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２５１７６（Ｐ２０１１−５２５１７６）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５５０７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２７８６８
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５０４４５０６２６）ナノスケール コーポレーション (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５５０７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２７８６８
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５０４４５０６２６）ナノスケール コーポレーション (11)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]