(57)【要約】【課題】  都市化が急激に進みつつある各国においては、ＰＭ２．５に象徴されるように大気汚染が深刻化しつつあり、低コストにして、かつ高性能な空気浄化装置が切望されている。しかし、消耗品コストが高価であり、このニーズに応えられていない。【解決手段】  エアーフイルタの空隙への絡めとりではなく、ゲル表面への付着という方式によって、あらゆるサイズの汚染物質を捕集する。装置内に設けた吸水性樹脂のゲル集合体に、室内空気を循環的に送り込むことにより、汚染物質を少しずつ累積的に捕集して清浄度を上げる。装置運転中、ゲル集合体を振動させるとともに、嵩密度を０．３〜０．５の範囲に維持する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気機構、及びゲル収納ケースよりなる装置であって、ゲル収納ケース内にブロッキングしていない吸水性樹脂のゲル集合体が充填されてなる空気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載のゲル収納ケースに、室内の空気を循環して通気し、汚染物質を累積的にゲル集合体に付着させ、室内の空気の清浄度を次第に高めること、を特徴とする空気の累積的浄化方法。
【請求項３】
ゲル収納ケースの下部より通気し上部に排気すること、を特徴とする請求項２記載の空気の累積的浄化方法。
【請求項４】
ゲル集合体の嵩密度が０３〜０．５の範囲にあること、を特徴とする請求項２、及び３記載の空気の累積的浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は空気の浄化方法に関する。詳しくは空気の循環した通気により累積的に空気を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の空気浄化装置はエアーフイルタに通気して、その空隙に汚染物質を捕集する方式である。エアーフイルタは微細に繊維を絡ませた板状の不織布が中心である。絡み合った繊維の空隙の大きさをコントロールして、粗なものから微細なものまで各種のエアーフイルタが提供されている。この方式はエアーフイルタが早期に目詰まりして捕集効率が落ちる難がある。それをカバーするため２層以上の構成にすることが行なわれている。外側に大きな粒子を取る目の大きなエアーフイルタ、内側に細かな微粒子を取るエアーフイルタという構成である。これにより大きなサイズの粒子が微粒子用のエアーフイルタを目詰まりさせることを防いでいる。このときＮｏｘや臭いなどのガスを吸着する活性炭を含む層を中間に配置する場合もある。また、通気断面積を稼ぐためにエアーフイルタをプリーツ状に折り込むことも行なわれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  空気浄化装置は通気機構とエアーフイルタよりなる単純な装置であり、こと浄化性能に関しては技術的に飽和レベルに達している。しかし、エアーフイルタの目よりも細かい粒子は捕集できないという根本的な課題がある。また、都市化が急激に進みつつある各国においては、ＰＭ２．５に象徴されるように大気汚染が深刻化しつつあり、低コストにして、かつ高性能な空気浄化装置が切望されている。しかし、装置、及び消耗品コストが高価であり、このニーズにも応えられていない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明者は吸水性樹脂（Ｓｕｐｅｒ  Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  Ｐｏｌｙｍｅｒ以下、ＳＡＰ）の新たな用途を探索するなかで、吸水して膨潤したゲルに、空気中の汚染物質を付着させて除去できる可能性があることに思い至った。ＳＡＰ粒子は大部分が吸水性とコスト面から、アクリル酸部分中和塩重合体が主流である。吸水原理は樹脂内外の電解質濃度差に起因する。ＳＡＰ粒子は水と接触したとき、樹脂内部に数１００倍のオーダーの水を取り込んでゲル化する。現在では主用途である紙オムツやナプキンの薄型化ニーズに対応して、尿や体液のＳＡＰ粒子への移送効率を高めるため、吸水性樹脂前駆体を後架橋により表面架橋してゲル強度を高める技術が開発されている（特開２００８−１３０７８）。これによるＳＡＰ粒子を吸水倍率数１０倍以内で運用すれば、ゲルブロッキング（ゲルの合着）が起きず、ゲルを集合体にしたとき、ゲル間には連通した空隙が形成される。【０００５】  従来方式はエアーフイルタへの一度の通気により、送り込まれた汚染空気中の所定サイズ以上の汚染物質を全て捕集するという方式である。これは半導体工場におけるように、外部からの汚染物質の侵入を防止する必要があるクリーンルームにおいて、空気取り入れ口にこれを設置することには合目的である。しかし、現に室内空気に汚染物質が存在しており、その清浄度を上げるという目的に対しては唯一の方式ではない。他には循環的な何度もの通気により、大きなものから小さなものまでサイズに係わらず、汚染物質を少しずつ累積的に捕集して清浄度を上げる方式がある。それは汚染物質を空隙に絡めとるのではなく、集合体にしたゲルの表面に付着させて捕集する方式である。単位量の汚染空気を１回通気した場合の捕集量という比較では、エアーフイルタ方式が優れるが、室内での連続運転を前提とした場合には、室内空気全体が一定の清浄度に達するまでの所要時間が多少余計にかかるという程度の差に過ぎない。【０００６】  汚染空気の気流がゲル集合体の連通する長大な空隙を通過中に、汚染物質は慣性による流線からの脱離、重力による沈降、ブラウン運動による拡散などにより、湿潤しているゲル表面に衝突して付着する。一定空間内の汚染空気はゲル集合体を通過する都度、あらゆるサイズの汚染物質が次第に捕集されていき、最終的に最高度の清浄度に達する。それに要する時間は通算通気量、及びゲル集合体体積とその性情に依存する。このことから分かるように、この方式は汚染物質を面で捕集するのではなく立体的な空間で捕集するので、ゲル集合体の体積を増やせば、幾らでも捕集効率を上げることができる。これが実現できるのは、流路が大きいので通気の奥行が長くなっても圧力損失が大きく増えないからである。奥行きが１０ｃｍ、２０ｃｍという設計も可能である。【０００７】  汚染空気は気流がゲルに進路を阻まれ迂回する頻度が高いほど、排気されるまでに捕集される汚染物質は多くなる。このときゲル集合体が単に多数の空隙をもつだけの静止した存在ではなく、空隙程度の振幅で高周期に振動しておれば、気流は進路を不断に遮断されるので、その迂回頻度は格段に大きくなる。バイブレーターを用いることなく、通気の風力だけによっても必要な振動は得られる。この場合はゲルの嵩密度が十分に小さくなければならない。ＳＡＰ粒子は吸水倍率が高くなっていけば、嵩密度は最終的に１．０に近づいていくが、これが０．３〜０．５、好ましくは０．３〜０．４の範囲内であれば十分に目的に叶う。これより小さければゲル集合体としての十分な体積が得られず、また蒸散で保水を早く失う難がある。これより大きければゲルが重くなって十分な振動が得られず、また空隙が圧縮され流路が狭まる難がある。嵩密度は吸水後の自重と、それを支えるゲル強度に依存する。ＳＡＰ粒子（平均粒径７５μ）を使用した試験によれば、吸水倍率と嵩密度は以下の関係にあった。
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【０００８】  ゲル合体は下層が自重で圧縮されるので、下方より通気してその風力で重力を緩和するのが好ましい。本方式はエアーフイルタ方式と異なり流路が大きいので、送風エネルギーが少なくて済むとともに、目詰まりが進んで圧力損失が大きくなるということもない。また、エアーフイルタ方式では一層細かい微粒子を捕集しようとすれば、それに対応する一層細かい目のフイルタを使用しなければならず、それには一層の送風エネルギーを必要とする難がある。しかし、それであっても捕集される粒子のサイズには、エアーフイルタの目の大きさ以上という決定的限界がある。【０００９】  汚染空気にはＮｏｘや臭いなどのガスが含まれているが、これらについては活性炭粉末などの物理的吸着材や、触媒となる金属などの化学的吸着剤を、ゲルにまぶすことで吸着できる。【００１０】  ゲルは通気により次第に乾燥する。それを補うためゲル集合体に適宜補水する。ゲル集合体の一部に補充された水はすぐにゲル集合体全体に行き渡る。ゲル集合体を構成するゲルは同一の保水率で均衡するからである。必要に応じ乾燥状態を検知するセンサーにより自動的に補水する仕組みにしてもよい。【００１１】  ゲル集合体の全体の表面積は膨大である。この表面が全て汚染物質の捕集に寄与するので、乾燥時でみたときの濾材重量当たりの捕集量は、エアーフイルタ方式よりはるかに大きい。このため汚染物質当りの消耗品コストは極めて安価に済む。加えて消耗品としては少量のＳＡＰ粒子だけが廃棄対象になるので環境への負荷が小さい。【００１２】  本方式は湿式濾過という一面も有するのが特徴である。これにより臭いや悪臭の元となっているガスのうち、親水性ガスはゲルに溶け込んで除去される。原発事故では大量の放射能ミストが雨に溶けて大地に撒き散らされたが、その放射能ミストも同様に除去される。また、ゲルが水を蒸散するので加湿器としての役割も果たせる利点もある。
【発明の効果】
【００１３】  汚染物質をエアーフイルタの空隙で絡めとるのではなく、ゲルへの付着という新しい濾過原理で捕集するので、以下のような画期的な効果が発現する。即ち、あらゆるサイズの汚染物質を累積的に捕集して、完全なる清浄度まで空気を浄化できる。濾材が非常に低コストである。Ｎｏｘや臭いなどのガスの吸着も容易である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  現行の空気浄化装置の基本的構造はそのままでよく、単に濾過に係る部分のみの改変である。ゲル集合体の底面より通気し上面に排気する仕組みとする。これによってゲル集合体の通気奥行を長くでき捕集効率を高めるとともに、使用済みゲル集合体の取り出し、新規ＳＡＰ粒子の投入、及び補水という作業を簡便化できる。
【実施例】
【００１５】  以上、詳述した要素技術に基づく空気浄化装置は、通気機構とゲル収納ケースよりなる。下方よりの通気方式の場合について述べる。ＳＡＰ粒子は金網製のゲル収納ケースに投入され、注水によって膨潤しゲル集合体となる。このときゲル集合体に活性炭を投入してまぶして担持させる。ゲル収納ケースは上部と下部が開いた受け台のソケットの内壁面に密接して格納される。汚染空気は通気機構の送風ファンによりゲル収納ケースの底面より送り込まれ、ゲル集合体を経由して上面より排気される。
【産業上の利用可能性】
【００１６】  本発明が解決しようとする課題で掲げた課題を一挙に解決できる技術である。このような単純な方式でありながら、室内空気浄化用から、工場排気ガス浄化用などに至るまで、あらゆる分野での空気浄化に活用できる。