(57)【要約】【課題】  ディーゼル排ガスの分離に関して最適化されたフィルタであって、特にディーゼル臭を顕著に低減させる、特に自動車用のフィルタを提供することである。【解決手段】  フィルタ装置が、少なくとも１つの粒子フィルタ部および少なくとも１つの化学フィルタ部を備えている。化学フィルタ部は活性炭フィルタを含んでおり、粒子フィルタ部は、フィルタ効率Ｔ（０．３μｍ）≧９０％（ＤＩＮ７１４６０／１に基づき３００ｍ３／ｈでエアクリーナーファインテストダストを用いて測定）、およびフィルタ効率Ｔ（０．１μｍ）≧６０％（ＤＩＮ７１４６０に基づいて３００ｍ３／ｈでテストエアロゾルとしてＮａＣｌを用いて測定）を示すように設計されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの粒子フィルタ部および少なくとも１つの化学フィルタ部を備えており、該化学フィルタ部が活性炭フィルタを含む、特に車内空気の濾過のためのフィルタ装置であって、
該粒子フィルタ部が、ＤＩＮ７１４６０／１に基づいて３００ｍ３／ｈでエアクリーナーファインテストダストを用いて測定した場合にフィルタ効率Ｔ（０．３μｍ）≧９０％、ＤＩＮ７１４６０に基づいて３００ｍ３／ｈでテストエアロゾルとしてＮａＣｌを用いて測定した場合にフィルタ効率Ｔ（０．１μｍ）≧６０％を示す、フィルタ装置。
【請求項２】
酸性ガスの吸着を高めるために、前記活性炭フィルタの活性炭に含浸が施されている、請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
コンビネーションフィルタとして構成されている、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記粒子フィルタ部および／または前記化学フィルタ部が、不織布フィルタとして形成されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記不織布フィルタの不織布が、マイクロ繊維を含む、請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記不織布フィルタの不織布が、静電荷を帯びた領域を含む、請求項４または５に記載のフィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に車内空気の濾過のためのフィルタ装置であって、少なくとも１つの粒子フィルタ部および少なくとも１つの化学フィルタ部を備えており、化学フィルタ部が活性炭フィルタを含むものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル臭は、特に車内に供給される空気を濾過する自動車用フィルタの分野で、特徴的な「悪臭」として知られている。ディーゼル臭は、極めて低濃度でも知覚されかつ極めて不快と感じられるにもかかわらず、今日の自動車分野で車内空気の濾過に通常使用されているフィルタおよびフィルタ装置の性能は、ディーゼル臭の濾過という点においてはまだ十分ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、ディーゼル排ガスの分離に関して最適化された、特にディーゼル臭を顕著に低減させるフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、請求項１に記載の全ての特徴を有するフィルタ装置によって解決される。本発明の有利な態様は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明によれば、フィルタ装置であって、特に車内空気の濾過に使用可能であり、少なくとも１つの粒子フィルタ部および少なくとも１つの化学フィルタ部を備えており、この化学フィルタ部が活性炭フィルタを含むフィルタ装置において、Ｔ（０．３μｍ）≧９０％（ＤＩＮ７１４６０／１に基づき３００ｍ３／ｈでエアクリーナーファイン（AC-fine）テストダストを用いて測定）、およびＴ（０．１μｍ）≧６０％（ＤＩＮ７１４６０に基づいて３００ｍ３／ｈでテストエアロゾルとしてＮａＣｌを用いて測定）であるような初期の（つまり使用開始時の）フィルタ効率を示すように粒子フィルタ部が設計されている。ディーゼル排ガスの気体成分だけではなく、ディーゼル排ガス中に存在するサブミクロン粒子（＜２．５μｍ、約０．１〜０．３μｍで個数基準の分布の最大値を示す、空気によって運ばれるディーゼル煤粒子）も臭気担体として振る舞うので、本発明で提案するようにそれ自体公知の活性炭フィルタと組み合せて粒子に対するフィルタの分離性能を改善することで、ディーゼル臭が、公知のフィルタもしくはフィルタ装置に比して著しく低減されることが意外にも明らかになった。
【０００６】
これに加えて、この臭気の低減は、それ自体公知の方法で酸性ガスの除去のために、活性炭フィルタの活性炭に化学的に含浸を行うことによってさらに改善される。ディーゼル排ガス中に存在しかつ酸に反応するガスが、かなりの程度で著しい臭気形成の原因の１つになっていることが明らかになっている。酸性ガスを除去するための活性炭を含浸するのに適当な物質および方法は従来技術で公知であり、したがって、ここでは詳しく論じない。これに加えて、本発明によるフィルタ装置が、触媒としてまたは塩基として機能するように処理された活性炭フィルタ部をさらに有していると有利である。さらに別の吸収性物質を活性炭として使用する場合には、この物質も、前述のように、酸性として、塩基としておよび／または触媒として機能するように処理することができる。
【０００７】
本発明によるフィルタ装置がコンビネーションフィルタとして形成されていると、有利である。このコンビネーションフィルタとは、粒子を濾過する少なくとも１つの層からなる濾材と、化学的な濾材、例えば活性炭からなる少なくとも１つの層とが組み合わされているフィルタ装置であると理解される。
【０００８】
本発明の有利な実施形態では、粒子フィルタ部および／または化学フィルタ部は、不織布フィルタとして形成されている。この場合、ディーゼル煤粒子分離の改善は、簡単な方法で、粒子用濾材がマイクロ繊維を含んでいることによって達成することができるが、所望の作用を得るためにマイクロ繊維を必ず使用しなくてはならないわけではない。
【０００９】
ディーゼル煤粒子の分離のさらなる改善は、不織布にそれ自体公知の方法で静電荷を帯びた領域を設けることによっても達成することができる。
【００１０】
本発明によるフィルタ装置は、上記の粒子フィルタ部および活性炭フィルタ部に加えて、例えばディーゼル排ガス中の特定の有害物質の分離に対してそれぞれ特殊化されたさらに別のフィルタ部を有していると有利である。例えば粒子フィルタ部は、異なる粒径を濾過する複数の層を含むことができる。これらの領域間の移行部は、段階的に形成されていてもよいし、勾配を有するように形成されていてもよい。活性炭フィルタ部に加え、特定の種類の有害ガスと化学的に反応するさらに別の領域が設けられていてもよい。
【００１１】
本発明によるフィルタ装置は、自動車の車内のための空気の濾過に使用されると有利である。しかし、さらに部屋の空調装置で使用することも可能であり、この場合、移動型ならびに定置型としての使用を考慮に入れることができる。別の有利な使用分野は、ディーゼル車両、例えばフォークリフトが使用される部屋中の空気濾過である。しかし、本発明は、これらの分野での使用に限定されない。
【００１２】
以下に、請求項１の上位概念に記載の構成を備えた本発明によるフィルタ装置のための複数の様々なフィルタ構造を例示的に提案する。これにより、本発明によるフィルタ装置が種々の形式で実現可能となることが明らかである。この場合、このフィルタ構造は全て、一般性に制限されることなく、不織布からなるコンビネーションフィルタを指す。
【００１３】
例えば次のように、活性炭フィルタ部を構成することができる。
【００１４】
坪量２０〜６０ｇ／ｍ２のＰＰ（ポリプロピレン）もしくはＰＥＳ（ポリエステル）からなる担体上に設けた、酸性および／または塩基性のガスに対して機能する、含浸させていないまたは含浸させた粒状の活性炭（２０×１５０メッシュ）、粒状の活性炭（２０〜１５０メッシュ）もしくは球状の活性炭、または坪量１５０〜４５０ｇ／ｍ２の活性炭繊維からなる平面状形成物（織物ならびに編物）。
【００１５】
粒子フィルタ部は、次のように構成されていてよい。
【００１６】
ａ）静電荷を帯びたまたは帯びていない、坪量４０〜１２０ｇ／ｍ２および繊維直径２０〜５０μｍであるポリオレフィンまたはＰＥＳからなるプレフィルタ、
静電荷を帯びた、坪量５〜３０ｇ／ｍ２および繊維直径１〜１０μｍであるポリオレフィンマイクロ繊維もしくはＰＣ（ポリカーボネート）マイクロ繊維からなる別のフィルタ層、
ならびに、任意に、静電荷を帯びたまたは帯びていない、坪量１０〜５０ｇ／ｍ２および繊維直径２０〜５０μｍであるポリオレフィンカバー層またはＰＥＳカバー層を備えている２層または３層の構造。
【００１７】
ｂ）静電荷を帯びたまたは帯びていない、坪量４０〜１８０ｇ／ｍ２および繊維直径２０〜５０μｍであるポリオレフィンまたはＰＥＳからなる担体、
摩擦帯電した、坪量１０〜１００ｇ／ｍ２および繊維直径５〜３０μｍであるポリオレフィン／ポリアクリロニトリル混合繊維からなる別のフィルタ層、
ならびに、任意に、静電荷を帯びたまたは帯びていない、坪量１０〜５０ｇ／ｍ２および繊維直径２０〜５０μｍであるポリオレフィンもしくはＰＥＳからなるカバー層を備えている２層または３層の構造。
【００１８】
ｃ）摩擦帯電した、坪量１０〜１５０ｇ／ｍ２および繊維直径５〜３０μｍであるポリオレフィン／ポリアクリロニトリル混合繊維からなるフィルタ層を備えている１層の構造。
【００１９】
ｄ）静電荷を帯びたまたは帯びていない、坪量４０〜１８０ｇ／ｍ２および繊維直径２０〜５０μｍであるＰＥＳからなるフィルタ層を備えている１層の構造。
【００２０】
ｅ）坪量５〜３０ｇ／ｍ２および繊維直径１〜１０μｍである、ポリオレフィンマイクロ繊維、ＰＥＳマイクロ繊維またはＰＣマイクロ繊維からなるフィルタ層を備えている１層の構造。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
【実施例】
【００２２】
本発明による効果を証明するために、本発明により構成されたコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）と市販の標準コンビネーションフィルタとを用いて比較測定を実施した。
【００２３】
始めの測定では、フィルタなしの装置を用いた場合（ディーゼル未処理ガス試料）、ならびに上記の標準コンビネーションフィルタおよび本発明により構成されたコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）を用いた場合のディーゼル臭を測定した。比較のために、その構造が本発明による上記のコンビネーションフィルタの粒子フィルタ部に相当している粒子フィルタのみを用いた場合のディーゼル臭も測定した。ＤＩＮ１３７２５に基づいて臭気の測定を実施した。測定試料を次のようにして得た。各フィルタエレメントから直径６０ｍｍのそれぞれ１枚の円形物を打ち抜いた。この円形物をガラスフリット漏斗に取り付け、縁まで密着させた。続いて、未処理ガス試料をこのガラスフリット漏斗を介して吸入し、フィルタ材料を通して袋に吸引した。この場合、流速を約０．１ｍ／ｓに調節した。この流速は、自動車のブロワユニットにおける流速にほぼ相当するものである。次に、ＤＩＮ  ＥＮ１３７２５規格に基づくオルファクトメータ試験台によって臭気測定を行なった。
【００２４】
測定用エアロゾルとしては、通常の運転温度（運転約１０分後に達成）でのアイドリング運転時の、市販の最新の排気量１．９リットルのターボディーゼルエンジンから得られたディーゼル排ガスを使用した。
【００２５】
本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）ならびに粒子フィルタは次のように構成されている。
【００２６】
これらのフィルタには、上記ａ）による３層の粒子フィルタをそれぞれ使用した。この粒子フィルタは、静電荷を帯びた、坪量１１５ｇ／ｍ２および繊維直径約４０μｍであるＰＰからなるプレフィルタを有している。別のフィルタ層は、静電荷を帯びた、坪量２０ｇ／ｍ２および繊維直径約５μｍであるＰＰマイクロ繊維を含んでいる。カバー層は、静電荷を帯びた、坪量１５ｇ／ｍ２および繊維直径３０μｍであるＰＰからなっている。
【００２７】
本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）では、さらに化学フィルタ部として、粒状の活性炭（３０×６０メッシュ）、粒状の活性炭（３０〜６０メッシュ）を坪量３５０ｇ／ｍ２で使用しており、この活性炭は酸性ガスに対して機能するように含浸されており、坪量５０ｇ／ｍ２であるＰＥＳからなる担体上に設けられている。
【００２８】
上記の標準フィルタは、次のように構成されている。静電荷を帯びた、坪量６０ｇ／ｍ２および繊維直径約３０μｍであるポリプロピレン（ＰＰ）からなるフィルタ層を備えている１層の粒子フィルタの構造を有している。この粒子フィルタは、化学的なフィルタ層と組み合わされている。この化学的なフィルタ層は、含浸されていない粒状の活性炭（３０×６０メッシュ）、粒状の活性炭（３０〜６０メッシュ）を坪量３５０ｇ／ｍ２で含んでおり、この活性炭が、坪量約５０ｇ／ｍ２のＰＥＳからなる担体上に設けられている。
【００２９】
さらに別の測定で、本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）のディーゼル煤粒子の分離能を標準フィルタの分離能と対比させた。測定を、ＤＩＮ７１４６０／１に基づき３００ｍ３／ｈでエアクリーナーファインテストダストを用いて、またＤＩＮ７１４６０に基づいて３００ｍ３／ｈでテストエアロゾルＮａＣｌを用いて行なった。
【００３０】
上記測定の結果を図に示す。
【００３１】
図１は、ディーゼル未処理ガス試料の、ならびに上記の粒子フィルタ、標準フィルタおよび本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）を用いた場合の臭気測定の結果を示している。臭気値は、単位ＧＥ（ヨーロッパ臭気単位）／ｍ３で示し、このヨーロッパ臭気単位はＤＩＮ  ＥＮ１３７２５、第３．３章により定義されている。
【００３２】
粒子フィルタのみの場合でも、フィルタのない装置の場合（ディーゼル未処理ガス試料）と比較して既にかなりの臭気が低減されていることが分かる。このことは、本発明から得られる、ディーゼル煤粒子も臭気担体として働くという前提を証明している。標準フィルタを用いた場合には、さらなる顕著な臭気の低減が得られる。最も良好な値は、本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）を用いた場合に達成されている。
【００３３】
図２に、本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）および標準フィルタを用いた場合の、粒径に対する部分分離効率（％）のグラフを示す。この場合にも、従来の標準フィルタに対する本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）の顕著な優位性が明らかである。本発明によるコンビネーションフィルタを用いた場合、Ｔ（０．３μｍ）≧９０％およびＴ（０．１μｍ）≧６０％の値を測定した。標準フィルタの場合には、Ｔ（０．３μｍ）は明らかに７０％を下回っており、Ｔ（０．１μｍ）は５０％さえ下回っている。この結果では、本発明によるコンビネーションフィルタ（ディーゼルフィルタ）によって粒子の分離能が改善されたことで、ディーゼル臭気の顕著な低減が得られるばかりではなく、特に、ディーゼル煤粒子による健康に対する負荷を著しく低減する。ディーゼル煤粒子は、肺に侵入しうる程度に粒径が小さい（ＰＭ２．５＝２．５μｍより小さい粒子）ので、健康に被害を及ぼす１つの原因と見なされている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】臭気測定の結果のグラフ図である。
【図２】上記のディーゼル煤粒子の分離能の測定結果のグラフ図である。
【図１】
2006035215.tif 000002
【図２】
2006035215.tif 000003