(57)【要約】【課題】放射性ヨウ素の吸着効果及び吸着持続性に優れた放射性ヨウ素除去フィルタと、浮遊粒子を捕集するフィルタとを組み合わせた機能分担フィルタユニットを提供する。【解決手段】浮遊粒子を捕集する機能と、放射性物質を吸着する機能とを分担させた機能分担フィルタユニット１であって、微粒子６を捕集する第一フィルタ２と、放射性物質を吸着する第二フィルタ３と、を備え、気圧が０．９〜１．１ａｔｍ、気温が−１０〜１００℃、湿度が５０〜１００％の条件下において、第一フィルタ２から第二フィルタ３の方向に空気流Ａを通流させた場合、第二フィルタ３の気流通過速度が第一フィルタ２の気流通過速度より大きくなり、且つ第二フィルタ３における圧力損失が第一フィルタ２における圧力損失より小さくなるように設定してある。【選択図】図１
2016080439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊粒子を捕集する機能と、放射性物質を吸着する機能とを分担させた機能分担フィルタユニットであって、
微粒子を捕集する第一フィルタと、
放射性物質を吸着する第二フィルタと、
を備え、
気圧が０．９〜１．１ａｔｍ、気温が−１０〜１００℃、湿度が５０〜１００％の条件下において、前記第一フィルタから前記第二フィルタの方向に空気流を通流させた場合、前記第二フィルタの気流通過速度が前記第一フィルタの気流通過速度より大きくなり、且つ前記第二フィルタにおける圧力損失が前記第一フィルタにおける圧力損失より小さくなるように設定してある機能分担フィルタユニット。
【請求項２】
前記第一フィルタは、ＨＥＰＡフィルタ又はメタルファイバーフィルタを含み、
前記第二フィルタは、ＮａサイトをＡｇで置換したＸ型ゼオライトを造粒してなる放射性ヨウ素吸着剤を含む請求項１に記載の機能分担フィルタユニット。
【請求項３】
前記空気流の湿度が９５％以上のとき、前記第二フィルタの放射性ヨウ素吸着率を９７％以上に設定してある請求項２に記載の機能分担フィルタユニット。
【請求項４】
前記空気流の流れ方向において、前記第一フィルタの上流側に前記微粒子より粒径が大きい粗粒子を捕集する第三フィルタを設けてある請求項１〜３の何れか一項に記載の機能分担フィルタユニット。
【請求項５】
前記空気流の流れ方向において、前記第二フィルタの下流側に前記微粒子より粒径が小さい超微粒子を捕集する第四フィルタを設けてある請求項１〜４の何れか一項に記載の機能分担フィルタユニット。
【請求項６】
前記空気流の流れ方向から見たとき、前記第一フィルタの有効面積が前記第二フィルタの有効面積より大きくなるように設定してある請求項１〜５の何れか一項に記載の機能分担フィルタユニット。
【請求項７】
前記第二フィルタがハニカム状に成形され、当該ハニカムの孔内に前記第一フィルタの表面の少なくとも一部を膨出させてある請求項１〜６に記載の機能分担フィルタユニット。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の機能分担フィルタユニットを搭載した空気浄化装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか一項に記載の機能分担フィルタユニットを素材とした空気浄化機能付き衛生用製品。
【請求項１０】
請求項２〜７の何れか一項に記載の機能分担フィルタユニットを搭載した放射性ヨウ素除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮遊粒子を捕集する機能と、放射性物質を吸着する機能とを分担させた機能分担フィルタユニット、当該機能分担フィルタユニットを搭載した空気浄化装置、空気浄化機能付き衛生用製品、及び放射性ヨウ素除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原子力関連施設や医療施設だけでなく、一般施設（住居や商業施設等）においても使用される放射性物質の除去機能を有する空気清浄機が注目されている。
【０００３】
放射性物質を除去する装置に関して、従来、中性能エアフィルタ、高性能エアフィルタ、及びチャコールエアフィルタを用いたフィルタ装置があった（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、各フィルタは、フィルタケーシングの内部に、中性能エアフィルタ、高性能エアフィルタ、チャコールエアフィルタ、高性能エアフィルタの順に配置され、これらのフィルタによって空気中に含まれている塵埃や放射性ヨウ素等が捕集される。また、フィルタケーシングの壁面にパネルヒータを取り付けることにより、原子力発電所の非常用ガス処理系及びその構成機器の縮小化と系統の簡素化とを図ることができるとされている。
【０００４】
また、粗大塵埃を捕集・除去するプレフィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、０．３μｍ未満の粒子状物質、及びガス状物質を捕集・除去可能とする活性炭素繊維製フィルタを配置したことを特徴とする放射性物質除去用の空気浄化システムがあった（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２によれば、活性炭素繊維製フィルタにトリエチレンジアミンを添着させることにより放射性ヨウ素の吸着能が高まり、また、ＨＥＰＡフィルタの裏面と活性炭素繊維製フィルタの表面とが接して一体化されているので、省スペース化を図ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９０７７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５０２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、活性炭からなるフィルタを使用して放射性物質を除去するものであり、放射性ヨウ素の吸着について一定の効果があると考えられる。しかし、放射性ヨウ素は人体に悪影響を及ぼす危険な物質であるため、より効果的に放射性ヨウ素吸着能を有するフィルタが求められている。
【０００７】
特許文献２は、活性炭素繊維製フィルタにトリエチレンジアミン等の化学物質を添着させて放射性ヨウ素の吸着能を高めようと試みているが、特許文献１と同様に、より効果的に放射性ヨウ素吸着能を有するフィルタが求められている。また、フィルタの作製に手間が掛かるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、放射性物質として特に放射性ヨウ素の吸着効果に優れた放射性ヨウ素除去フィルタと、浮遊粒子を捕集するフィルタとを組み合わせた機能分担フィルタユニットを提供することを目的とする。さらには、当該機能分担フィルタユニットを搭載した空気浄化装置、空気浄化機能付き衛生用製品、及び放射性ヨウ素除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る機能分担フィルタユニットの特徴構成は、
浮遊粒子を捕集する機能と、放射性物質を吸着する機能とを分担させた機能分担フィルタユニットであって、
微粒子を捕集する第一フィルタと、
放射性物質を吸着する第二フィルタと、
を備え、
気圧が０．９〜１．１ａｔｍ、気温が−１０〜１００℃、湿度が５０〜１００％の条件下において、前記第一フィルタから前記第二フィルタの方向に空気流を通流させた場合、前記第二フィルタの気流通過速度が前記第一フィルタの気流通過速度より大きくなり、且つ前記第二フィルタにおける圧力損失が前記第一フィルタにおける圧力損失より小さくなるように設定してあることにある。
【００１０】
放射性物質で汚染された空間には、放射性物質の他に、人体に悪影響を及ぼす汚染物質（例えば、アレルギー物質や有害な化学物質等）が混在することがある。このような状況下で放射性物質や汚染物質を単独のフィルタで捕集又は吸着した場合、早期にフィルタに目詰まりが生じ、フィルタの交換頻度が増すことになる。フィルタの交換頻度が増すと、使用者が放射性物質の危険に曝される機会も増加し、安全面において問題がある。
この点、本構成の機能分担フィルタユニットは、第一フィルタが空気中の微粒子を捕集し、第二フィルタが放射性物質を吸着する構成としている。このように、汚染物質の種類に応じてフィルタの捕集又は吸着機能を分担させることで、各フィルタは効果的且つ選択的に目的の物質を捕集又は吸着することができる。ここで、気圧が０．９〜１．１ａｔｍ、気温が−１０〜１００℃、湿度が５０〜１００％の条件下において、第一フィルタから第二フィルタの方向に空気流を通過させた場合、第二フィルタでの気流通過速度が第一フィルタでの気流通過速度より大きくなり、且つ第二フィルタにおける圧力損失が第一フィルタにおける圧力損失より小さくなるように設定すると、フィルタが早期に目詰まりすることを防止することができる。これにより、第一フィルタ、及び第二フィルタは、予定されている使用期間中、放射性物質や汚染物質を捕集又は吸着する効果が持続する。これに伴い、フィルタの交換頻度が減少するため、使用者の安全が確保され、さらに、フィルタの消費量が減少するため、コスト削減を実現できる。
【００１１】
本発明に係る機能分担フィルタユニットにおいて、
前記第一フィルタは、ＨＥＰＡフィルタ又はメタルファイバーフィルタを含み、
前記第二フィルタは、ＮａサイトをＡｇで置換したＸ型ゼオライトを造粒してなる放射性ヨウ素吸着剤を含むことが好ましい。
【００１２】
本構成の機能分担フィルタユニットによれば、微粒子を捕集する機能を担う第一フィルタは、ＨＥＰＡフィルタ又はメタルファイバーフィルタを含むフィルタから構成されている。これにより、粒径が０．３μｍ以上の微粒子を捕集することができる。また、第二フィルタは、ＮａサイトをＡｇで置換したＸ型ゼオライトを造粒してなる放射性ヨウ素吸着剤を含むフィルタから構成されている。ゼオライトには多数の種類が存在し、その結晶構造は夫々異なるが、結晶構造ごとに極めて均一な細孔径を有するという特性がある。この特徴的な細孔径により、ゼオライトは分子篩（モレキュラーシーブ）や分子の選択的な吸着等に利用されている。第二フィルタに含まれる放射性ヨウ素吸着剤は、ゼオライトの中でも比較的大きな細孔径を有するＸ型ゼオライトをベースとして、Ｘ型ゼオライトのイオン交換サイトであるＮａサイトをＡｇで置換したものから構成される。これにより、放射性ヨウ素をヨウ化銀として吸着することができる。従って、放射性ヨウ素を含む空気を本発明の機能分担フィルタユニットに通流させた場合、この第二フィルタが放射性ヨウ素を確実に吸着し、空気を浄化することができる。
このように、本構成の機能分担フィルタユニットであれば、人体への影響が懸念される汚染物質を異なる二種類のフィルタで段階的且つ確実に捕集又は吸着することができる。その結果、汚染物質を含む空気を浄化することできる。
【００１３】
本発明に係る機能分担フィルタユニットにおいて、
前記空気流の湿度が９５％以上のとき、前記第二フィルタの放射性ヨウ素吸着率を９７％以上に設定してあることが好ましい。
【００１４】
従来、高湿度下における放射性ヨウ素の吸着は困難であった。しかし、本構成の機能分担フィルタユニットは、第二フィルタが上記のように構成されているため、高湿度下でも放射性ヨウ素を吸着することができる。従って、苛酷な環境下でも耐えることができ、様々な場所で利用可能となる。
【００１５】
本発明に係る機能分担フィルタユニットにおいて、
前記空気流の流れ方向において、前記第一フィルタの上流側に前記微粒子より粒径が大きい粗粒子を捕集する第三フィルタを設けてあることが好ましい。
【００１６】
本構成の機能分担フィルタユニットによれば、浄化対象の空気流は、最初に粗粒子が第三フィルタによって捕集される。これにより、第一フィルタを通流する空気流には実質的に粗粒子が含まれず、スムーズに第一フィルタを通過することができる。その結果、第一フィルタは、微粒子（０．３μｍ以上）を効率よく捕集することができる。従って、第一フィルタに早期に目詰まりが生じることが防止され、フィルタの交換頻度を低減することが可能となり、コスト削減に繋がる。
【００１７】
本発明に係る機能分担フィルタユニットにおいて、
前記空気流の流れ方向において、前記第二フィルタの下流側に前記微粒子より粒径が小さい超微粒子を捕集する第四フィルタを設けてあることが好ましい。
【００１８】
本構成の機能分担フィルタユニットによれば、第四フィルタが超微粒子を捕集するため、第四フィルタを通流した後の空気流は、より一層浄化された空気となる。
【００１９】
本発明に係る機能分担フィルタユニットにおいて、
前記空気流の流れ方向から見たとき、前記第一フィルタの有効面積が前記第二フィルタの有効面積より大きくなるように設定してあることが好ましい。
【００２０】
本構成の機能分担フィルタユニットであれば、空気流が第二フィルタに到達する前に、粗粒子と微粒子とが第一フィルタによって除去されるため、第二フィルタに早期に目詰まりが生じることが防止され、第二フィルタは予定されている使用期間中、一定以上の性能を維持することができる。また、第二フィルタの交換頻度を低減することが可能となり、コスト削減に繋がる。
【００２１】
本発明に係る機能分担フィルタユニットにおいて、
前記第二フィルタがハニカム状に成形され、当該ハニカムの孔内に前記第一フィルタの表面の少なくとも一部を膨出させてあることが好ましい。
【００２２】
本構成の機能分担フィルタユニットによれば、第二フィルタがハニカム状に成形されているため、第二フィルタの表面積が大きくなる。このため、第二フィルタの表面において、確実に放射性ヨウ素を吸着することができる。また、第二フィルタのハニカム孔内に第一フィルタの表面の少なくとも一部が入り込める構成となるため、第一フィルタと第二フィルタとの一体性を高めることができる。その結果、フィルタユニット全体としての機械的強度が向上し、長期に亘り安定的に使用することが可能となる。
【００２３】
上記課題を解決するための本発明に係る空気浄化装置の特徴構成は、
上記の何れか一つの機能分担フィルタユニットを搭載したことにある。
【００２４】
本構成の空気浄化装置によれば、本発明の機能分担フィルタユニットを搭載しているため、汚染物質を含む空気を確実に浄化することができる。
【００２５】
上記課題を解決するための本発明に係る空気浄化機能付き衛生用製品の特徴構成は、
上記の何れか一つの機能分担フィルタユニットを素材としたことにある。
【００２６】
本構成の空気浄化機能付き衛生用製品によれば、本発明の機能分担フィルタユニットを素材としているため、安全性の高い衛生用製品となる。
【００２７】
上記課題を解決するための本発明に係る放射性ヨウ素除去装置の特徴構成は、
上記の何れか一つの機能分担フィルタユニットを搭載したことにある。
【００２８】
本構成の放射性ヨウ素除去装置によれば、本発明の機能分担フィルタユニットを搭載しているため、放射性ヨウ素を確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の機能分担フィルタユニットの分解図である。
【図２】図２は、第二フィルタを説明する斜視図である。
【図３】図３は、第一フィルタと第二フィルタとの一体性を説明する斜視図である。
【図４】図４は、本発明の機能分担フィルタユニットを素材としたマスクの説明図である。
【図５】図５は、本発明の機能分担フィルタユニットを放射性ヨウ素除去フィルタとして原子炉施設に利用したときの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の機能分担フィルタユニット１に関する実施形態を図１〜図５を参照して説明する。ただし、本発明は、以下に説明する構成に限定されることを意図しない。
【００３１】
図１は、本発明の機能分担フィルタユニット１（以下、単に「フィルタユニット１」と称する。）の分解図であり、各フィルタの機能を説明する図である。フィルタユニット１は、第一フィルタ２と、第二フィルタ３とを備えている。また、図１に示すように、空気流の流れ方向（矢印Ａ方向）から見て、第一フィルタ２の上流側には第三フィルタ４を設けることができ、第二フィルタ３の下流側には第四フィルタ５を設けることができる。本実施形態では、第一フィルタ２、第二フィルタ３、第三フィルタ４、及び第四フィルタ５の四つのフィルタを備えたフィルタユニット１について説明する。フィルタユニット１によってフィルタリングを行う空気には、汚染物質として、微粒子６、放射性ヨウ素７、粗粒子８、及び超微粒子９が含まれている。これらの汚染物質を空気流Ａとして第三フィルタ４から第四フィルタ５までフィルタユニット１を通過させると、先ず第三フィルタ４が粗粒子８を捕集し、次に第一フィルタ２が微粒子６を捕集し、さらに第二フィルタ３が放射性ヨウ素７を吸着し、最後に第四フィルタ５が超微粒子９を捕集する。このように、空気流Ａに含まれる汚染物質は、サイズの大きい粒子から順に（すなわち、粗粒子８、微粒子６、超微粒子９の順に）、第三フィルタ４、第一フィルタ２、及び第四フィルタ５に夫々捕集され、放射性ヨウ素７は第二フィルタ３に吸着される。
【００３２】
＜第一フィルタ＞
第一フィルタ２は、空気流Ａに含まれている微粒子６を捕集する機能を有する。第一フィルタ２として、例えば、ＨＥＰＡフィルタ又はメタルファイバーフィルタを使用することができる。ＪＩＳ  Ｚ  ８１２２において、ＨＥＰＡフィルタは、「定格流量で粒径が０．３μｍの粒子に対して、９９．９７％以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能をもつエアフィルタ」と規定されている。このため、第一フィルタ２にＨＥＰＡフィルタを使用した場合、アレルギーの原因物質とされているハウスダスト（例えば、ダニのフンであれば大きさは約１μｍ以上）、ＰＭ２．５（粒径約２．５μｍ）、及び黄砂（粒径約０．５〜５μｍ）等の肉眼では視認できない微細な粒子（微粒子６）を捕集することができる。また、ＨＥＰＡフィルタは、業務用のものから家庭用の空気浄化装置まで幅広く利用されており、比較的入手が容易であるため、第一フィルタ２として好適に使用することができる。
【００３３】
メタルファイバーフィルタは、金属繊維からなる焼結体をフィルタに加工したものである。メタルファイバーフィルタの一般的な特性として、濾過抵抗が小さいこと、長寿命であること、耐熱性・耐食性に優れていること等が挙げられる。また、メタルファイバーフィルタは、逆洗、超音波洗浄、化学的洗浄、熱分解等で再生することができるため、同一のメタルファイバーフィルタを長期に亘り繰り返し使用することができる。メタルファイバーフィルタの材質は、例えば、鉄、鉛、ステンレス鋼等がよく用いられており、その中でも、ステンレス鋼（ＪＩＳ  ＳＵＳ３１６Ｌ）が多用されている。メタルファイバーフィルタは、加工によって目付のサイズを調整することが可能であるため、ＨＥＰＡフィルタが捕集し得る微粒子６と同等の粒径（０．３μｍ以上）の微粒子を捕集することができる。市販されているメタルファイバーフィルタであれば、例えば、日本精線株式会社製の商品名「エクセルポア（登録商標）」を用いることができる。
【００３４】
上記のとおり、ＨＥＰＡフィルタは業務用のものから一般家庭用の空気浄化装置まで幅広く利用されており、メタルファイバーフィルタは、様々な種類のものが市販されているため、両フィルタは比較的入手が容易である。そのため、第一フィルタ２が目詰まり等によって微粒子６を捕集する機能が劣ってきた際には、新品の第一フィルタ２に直ちに交換することが可能である。従って、フィルタユニット１を家庭用の空気浄化装置に搭載して販売した場合、消費者に第一フィルタ２を交換用としても安定して供給することが可能である。
【００３５】
＜第二フィルタ＞
第二フィルタ３は、第一フィルタ２を通過した空気流Ａが通過するフィルタであり、放射性物質を吸着する機能を有する。近年、放射性物質に対する世間の関心が非常に高くなっている。放射性物質は人体に悪影響を及ぼすため、万が一、放射性物質が原子炉施設から漏れ出る事態が発生した場合に備えて、放射性物質を除去できる装置等を準備しておくことは重要である。そこで、本発明のフィルタユニット１では、放射性物質のうち、特に放射性ヨウ素を効果的に吸着することができる第二フィルタ３を備える構成とした。
第二フィルタ３は、空気流Ａに含まれる放射性ヨウ素７を効果的に吸着するように、Ｘ型ゼオライトのイオン交換サイトであるＮａサイトをＡｇで置換してなる放射性ヨウ素吸着剤が使用される。例えば、後述する図２に示すように、粉体である放射性ヨウ素吸着剤を、バインダー等を用いてハニカム状に加工することにより、第二フィルタ３が形成される。
【００３６】
ここで、放射性ヨウ素吸着剤に関して詳細に説明する。放射性ヨウ素吸着剤は、Ｘ型ゼオライトから調製される。ゼオライトはケイ酸塩の一種で、構造の基本単位は四面体構造の（ＳｉＯ４）４−及び（ＡｌＯ４）５−であり、この基本単位が次々と三次元的に連結して結晶構造を形成する。基本単位の連結の形式によって種々の結晶構造が形成され、形成される結晶構造ごとに固有の均一な細孔径を有する。この均一な細孔径を有するため、ゼオライトには分子篩や吸着、イオン交換能といった特性が備わることとなる。これらのゼオライトのうち、１３Ｘ型ゼオライトを放射性ヨウ素吸着剤に用いる。１３Ｘ型ゼオライトは工業的に広く用いられているゼオライトであり、その組成は、Ｎａ８６［（ＡｌＯ２）８６（ＳｉＯ２）１０６］・２７６Ｈ２Ｏである。放射性ヨウ素吸着剤は、イオン交換サイトであるＮａサイトをＡｇでイオン交換して調製する。放射性ヨウ素吸着剤の銀イオン交換率は９７％以上、好ましくは９８％以上とし、Ｘ型ゼオライトが有するイオン交換サイトであるＮａサイトは、銀以外の物質ではイオン交換されないことが好ましい。つまり、放射性ヨウ素吸着剤は、実質的にＸ型ゼオライト中の略全てのＮａサイトがＡｇとイオン交換される。このような高いイオン交換率であるため、放射性ヨウ素吸着剤は従来の放射性ヨウ素吸着剤よりも非常に優れた吸着能を有する。さらに、放射性ヨウ素吸着剤は、上記のイオン交換率の他に、銀成分の割合は乾燥状態下で３６重量％以上、粒子のサイズは１０×２０ｍｅｓｈ（ＪＩＳ  Ｋ  １４７４−４−６）、硬度は９４％以上（ＪＩＳ  Ｋ  １４７４−４−７）、摩耗度が３％以下（ＡＳＴＭ  Ｄ−４０５８）、１５０℃下において３時間乾燥減量したときの水分含有量は１２重量％以下となるように調製することが好ましい。このような条件で放射性ヨウ素吸着剤を調製すれば、優れた放射性ヨウ素吸着能を発揮することができる。
【００３７】
ＮａサイトをＡｇで置換したＸ型ゼオライト（以降、「ＡｇＸゼオライト」と称する。）より作製した第二フィルタ３は、空気流Ａの湿度が９５％以上のとき、放射性ヨウ素吸着率が９７％以上であるように設定される。このような高湿度下において放射性ヨウ素吸着率を設定した理由は、原子炉施設の事故では、放射性ヨウ素は水蒸気とともに広範囲に飛散するからである。このような重大な事故（シビアアクシデント）が発生した場合であっても、本構成の第二フィルタ３であれば、放射性ヨウ素７を効果的に吸着することができ、人体の安全を確保することができる。
【００３８】
＜第一フィルタと第二フィルタとの関係＞
本発明のフィルタユニット１は、第一フィルタ２と第二フィルタ３とが特定の関係を有していることに独特の特徴がある。先ず、第一フィルタ２、及び第二フィルタ３の性能の関係について説明する。フィルタの性能を評価する指標として、流体がフィルタを通過する際の流速（気体通過速度）や圧力損失がある。圧力損失とは、流体の単位時間当たりのエネルギー損失のことである。流体がフィルタを通過する際の圧力損失が大きくなると、流体に対するフィルタの通気抵抗が大きくなり、流体はフィルタを通過し難くなる。逆に、圧力損失が小さくなると、流体に対するフィルタの通気抵抗は小さくなるため、流体はフィルタを通過し易くなる。本発明のフィルタユニット１は、気圧が０．９〜１．１ａｔｍ、気温が−１０〜１００℃、湿度が５０〜１００％の条件下において、図１に示すように、第一フィルタ２から第二フィルタ３の方向に空気流Ａを通流させた場合、第二フィルタ３の気流通過速度が第一フィルタ２の気流通過速度より大きくなり、且つ、第二フィルタ３における圧力損失が第一フィルタ２における圧力損失より小さくなるように設定されてある。上記のとおり、放射性ヨウ素７は人体に悪影響を及ぼす危険な物質であるから、空気中に放射性ヨウ素７が含まれている場合、迅速に処理することが望まれる。上記のように構成したフィルタユニット１であれば、第二フィルタ３が放射性ヨウ素７を迅速に吸着するため、空気流Ａから放射性ヨウ素７を確実に除去し、空気を浄化することができる。
【００３９】
また、第一フィルタ２及び第二フィルタ３は、空気流Ａが第一フィルタ２を通過した後に第二フィルタ３を通流するように配置されているため、空気流Ａに含まれている微粒子６は、第二フィルタ３に到達する前に空気流Ａから除去される。ちなみに、空気流Ａが第二フィルタ３を通過する時点では、後述する第三フィルタ４により粗粒子８が予め捕集されている。このため、第二フィルタ３に微粒子６や粗粒子８が蓄積されることはなく、第二フィルタ３が早期に目詰まりが生じることが防止され、予定されている使用期間中、効果的に放射性ヨウ素７を捕集することができる。
【００４０】
第二フィルタ３は、放射性ヨウ素７を吸着する非常に重要な役割を担うフィルタであるため、目詰まり等の原因で吸着能が衰えることは好ましくない。そのため、空気流Ａが第二フィルタ３に到達する前に、確実にある程度の粒子を空気流Ａから除去しておく必要がある。そこで、上記のような圧力損失等を適切な条件に設定するとともに、第一フィルタ２の有効面積が第二フィルタ３の有効面積より大きくなるように設定する。ここで、第一フィルタ２、及び第二フィルタ３は、全体がフィルタ面となっているため、有効面積は夫々のフィルタの表面積とみなすことができる。第一フィルタ２の表面積が大きければ、それだけ第一フィルタ２が確実に微粒子６を捕集することができる。また、第三フィルタ４は粗粒子８を捕集するが（これに関しては、後で説明する。）、仮に第三フィルタ４が粗粒子８の一部を捕集しきれなかった場合でも、第一フィルタ２によって粗粒子８を確実に捕集することができる。従って、第一フィルタ２、及び第二フィルタ３の有効面積を上記のように設定すれば、第二フィルタ３に早期に目詰まりが生じて劣化することを防止し、予定されている使用期間中、放射性ヨウ素７を効果的に吸着することができる。
【００４１】
図２は、第二フィルタ３を説明する斜視図である。図３は、第一フィルタ２と第二フィルタ３との一体性を説明する斜視図である。図２に示すように、第二フィルタ３は、孔１０を有する正六角柱を最密に並べたハニカム状に成形されている。このようなハニカム構造は表面積が大きくなるため、圧力損失を小さくしたり、乱れた流体が多数の孔１０を通流した場合、流体の流れる向きが一定方向に整えられる整流作用を発揮する。本実施形態では、第二フィルタ３がハニカム状に成形されているため、圧力損失を第一フィルタ２より小さく設定することが容易となる。また、第一フィルタ２を通過した空気流Ａが多数の孔１０を通流するため、第二フィルタ３を通過した後は、空気流Ａの流れ方向が一定となった状態で第四フィルタ５へ通流するようになる。これにより、第四フィルタ５は超微粒子９を捕集し易くなる。
【００４２】
本発明のフィルタユニット１では、第二フィルタ３がハニカム状に成形されていることに併せて、図３に示すように、第一フィルタ２の表面の少なくとも一部が第二フィルタ３の側に膨出する膨出部１１を形成するように構成されることが好ましい。第一フィルタ２に膨出部１１が形成されると、第二フィルタ３のハニカムの孔１０内に膨出部１１が入り込む構成となる。これにより、第一フィルタ２と第二フィルタ３との一体性が高まり、フィルタユニット１の機械的強度が向上する。その結果、第一フィルタ２で処理（微粒子６の捕集）された空気流Ａが確実に第二フィルタ３で処理（放射性ヨウ素７の吸着）され、第二フィルタ３を通過した空気流Ａは、放射性ヨウ素７が除去された安全な空気へと浄化される。また、第一フィルタ２と第二フィルタ３との機械的強度が向上するため、シビアアクシデントのような苛酷な環境下でも、放射性ヨウ素７を吸着することが可能となる。
【００４３】
＜第三フィルタ＞
第三フィルタ４は、空気流Ａの流れ方向において、第一フィルタ２の上流側に設けられ、微粒子６より粒径が大きい粗粒子８を捕集する機能を有する。第一フィルタ２は、粒径が０．３μｍ以上の粒子（微粒子６）を捕集することができる。ここで、空気中の浮遊粒子の粒径に関して、例えば、花粉は約２０〜３０μｍであり、埃や塵には約１０μｍ以上のものがある。第一フィルタ２は、これらの粒子を捕集することができるが、第一フィルタ２で捕集できる最小サイズ（０．３μｍ）と比較すると、上記の粒子は格段に粒径が大きい。このような粒子も第一フィルタ２で捕集すると、第一フィルタ２は早期に目詰まりが生じ、微粒子６を捕集する効果が低減する虞がある。また、目詰まりが生じると第一フィルタ２の劣化が早まる。第一フィルタ２を構成しているＨＥＰＡフィルタ又はメタルファイバーフィルタは入手が比較的容易なフィルタではあるが、フィルタ交換を度々行うことは結果的にコスト高となるため好ましくない。そこで、本発明のフィルタユニット１では、第一フィルタ２が捕集する微粒子６より比較的粒径の大きな粒子である粗粒子８を捕集できるように、第三フィルタ４を設ける構成を採用することができる。このような構成であれば、空気流Ａに含まれる粗粒子８が最初に第三フィルタ４によって捕集されるため、第一フィルタ２を通過する際は、粗粒子８が除去された状態となっており、スムーズに第一フィルタ２を通過することができる。
【００４４】
第三フィルタ４としては、例えば、ＪＩＳ  Ｚ  ８１２２に規定されているフィルタを使用することができる。そのようなフィルタとして、例えば、粗じん用エアフィルタ、中性能エアフィルタ、及びプレフィルタ等が挙げられる。これらのうち、何れか一種を第三フィルタ４に用いることもできるし、複数のフィルタを選択してフィルタユニットとして構成することもできる。例えば、人が混雑している空間では埃や塵が増えるので、そのような場所では上掲のプレフィルタや粗じん用エアフィルタが有効に機能する。しかし、人の出入りが少ないような場所では、敢えてフィルタの種類や枚数を増やす必要性は少ないため、このような場合は上掲のフィルタのうち、何れか一種を第三フィルタ４として使用すればよい。また、フィルタユニット１を使用する場所によって、第三フィルタ４として使用するフィルタの種類を変更することも可能である。
【００４５】
＜第四フィルタ＞
上記のとおり、空気流Ａに含まれている粗粒子８、微粒子６、及び放射性ヨウ素７は、空気流Ａの流れ方向から見て、第三フィルタ４、第一フィルタ２、及び第二フィルタ３により段階的に捕集又は吸着されるため、空気流Ａは徐々に浄化されることになる。しかし、例えば、ウイルス等の極小な粒子は、上記の各フィルタさえも通り抜けてしまうことがある。そこで、フィルタユニット１は、空気流Ａの流れ方向において、第二フィルタ３の下流側に第四フィルタ５を設けて、微粒子６より粒径が小さい粒子（超微粒子９）を捕集する構成を採用することができる。このような構成であれば、第四フィルタ５によって超微粒子９を捕集することができ、第四フィルタ５を通過した後の空気流Ａは、より浄化された空気となる。
【００４６】
第四フィルタ５としては、例えば、ＪＩＳ  Ｚ  ８１２２に規定されているフィルタを使用することができる。そのようなフィルタとして、例えば、ＵＬＰＡフィルタやエレクトレットエアフィルタ等が挙げられる。このうち、ＵＬＰＡフィルタは、「定格流量で粒径が０．１５μｍの粒子に対して９９．９９９５％以上の粒子捕集率をもち、かつ初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能をもつエアフィルタ」と規定されており、第一フィルタ２で捕集することができなかった超微粒子９を効果的に捕集することができる。また、ＪＩＳ  Ｚ  ８１２２によれば、ＵＬＰＡフィルタのうち「特に粒子捕集率が９９．９９９９％以上のものを超ＵＬＰＡフィルタと呼ぶこともある。」と規定されている。このため、第四フィルタ５としてこの超ＵＬＰＡフィルタを用いた場合、より効果的に超微粒子９を捕集することができ、空気流Ａをより一層浄化することが可能となる。
【００４７】
＜空気浄化装置＞
上記の特徴構成を有する本発明のフィルタユニット１は、空気浄化装置（図示せず）に好適に搭載することができる。空気浄化装置は、業務用でも家庭用でも良く、装置自体の構成は従来品のものを使用することができる。つまり、空気浄化装置のフィルタ部分を本発明のフィルタユニット１に置き替えて使用する。フィルタユニット１を家庭用の空気浄化装置に搭載した場合、原子炉施設周辺の居住者の安全を守ることに役立つ。原子炉施設周辺でなくても、放射性ヨウ素の飛散が懸念されるような施設、例えば、病院や放射性ヨウ素を取り扱う研究施設周辺の居住者の安全を守ることにも役立つ。また、本発明のフィルタユニット１は、放射性ヨウ素７だけではなく、アレルギー物質等の粒子（粗粒子８、微粒子６、超微粒子９）も高効率且つ効果的に捕集することができる。このため、放射性ヨウ素７を除去する用途以外であっても、フィルタユニット１を搭載した空気浄化装置を使用することによって、アレルギー物質等による健康被害を防ぐことができる。
【００４８】
＜空気浄化機能付き衛生用製品＞
上記の特徴構成を有する本発明のフィルタユニット１は、空気浄化機能付き衛生用製品として、直接人体に装着することによって、より効果的に放射性ヨウ素７やアレルギー物質等の粒子（粗粒子８、微粒子６、超微粒子９）から人体を守ることができる。このような衛生用製品として、例えば、マスクが挙げられる。図４は、本発明のフィルタユニット１を素材としたマスク１２の説明図である。図４（ａ）は、マスク１２の全体図であり、図４（ｂ）は、マスク１２を顔面に装着する側から見た図であり、図４（ｃ）は、マスク１２の横方向における断面図である。図４（ａ）、及び（ｂ）に示すように、マスク１２は、マスク１２を顔面に装着したときに外気に触れる外表部１３と、本発明のフィルタユニット１と、フィルタユニット１を保護するカバー１４とから構成される。外表部１３、及びカバー１４は、不織布のような素材であって、通気性の良いものが好適に使用される。外表部１３に取り付けられたフィルタユニット１は、カバー１４によって覆われ、フィルタユニット１が直接使用者の肌に触れることを防止する。図４（ｃ）に示すように、フィルタユニット１は、外表部１３と接するように配置される。このように、フィルタユニット１をマスク１２の素材とした場合、フィルタユニット１を構成する各フィルタによって、アレルギー物質等の粒子（粗粒子８、微粒子６、超微粒子９）を高効率且つ効果的に捕集し、使用者がこれらの物質を吸い込まないようにするができる。これにより、アレルギー物質等による健康被害を防ぐことができる。
【００４９】
＜放射性ヨウ素除去装置＞
上記の特徴構成を有する本発明のフィルタユニット１は、放射性ヨウ素除去装置として利用することができる。図５は、本発明のフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５を原子炉施設に利用したときの概略構成図である。図５（ａ）は、フィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５を沸騰水型炉１６のフィルタベント１７に配置した例であり、図５（ｂ）は、フィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５を沸騰水型炉１６のフィルタベント１７と原子炉格納容器１８との間に配置した例であり、図５（ｃ）は、フィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５を沸騰水型炉１６の原子炉圧力容器１９とタービン２０との間に配置したとき例であり、図５（ｄ）は、フィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５を加圧水型炉２１に配置した例である。例えば、図５（ａ）、及び図５（ｄ）に示すように、現在、日本国内には原子炉施設として沸騰水型炉（ＢＷＲ）、及び加圧水型炉（ＰＷＲ）の２種類の型式が採用されている。
【００５０】
図５（ａ）に示すように、沸騰水型炉１６の原子炉においては、原子炉格納容器１８が損傷した場合に備えて原子炉建屋２２の外側にフィルタベント１７が設置されている。図中の矢印は、原子炉格納容器１８から排出される蒸気が配管を通る向きを示している。フィルタベント１７に本発明のフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５を接続するように配置する。放射性ヨウ素除去装置１５は、例えば、フィルタユニット１を通気性の良いケースに収納した形態で構成することができる。放射性ヨウ素除去装置１５により、原子炉事故が発生した場合、フィルタユニット１が放射性ヨウ素を効果的に吸着するため、安全性を確保することができる。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、本発明のフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５は、フィルタベント１７と原子炉格納容器１８との間に配置することもできる。原子炉格納容器１８から排出される蒸気は、図５（ｂ）の実線矢印で示すように、配管を通じて放射性ヨウ素除去装置１５に送られる。つまり、フィルタベント１７による処理の前に、放射性ヨウ素の吸着を放射性ヨウ素除去装置１５にて行う。このように、放射性ヨウ素除去装置１５によって放射性ヨウ素を吸着すれば、この後のフィルタベント１７が行う作業の負担を軽減するとともに、フィルタベント１７による処理をスムーズに行うことが可能となる。また、フィルタベント１７は多額の費用を掛けて建設されるものであるから、酷使すると老朽化を早めてしまう虞がある。そのため、フィルタベント１７の前段階において、放射性ヨウ素の処理を予め実行しておけば、フィルタベント１７の使用期間が延長され、長期間に亘って稼動し続けることが可能となる。
【００５２】
図５（ａ）、及び（ｂ）で示したフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５の配置は、原子炉施設（沸騰水型炉１６）が事故等に遭った場合の緊急事態を想定したものであるが、本発明のフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５は、緊急事態の場合以外においても用いることができる。図５（ｃ）に示すように、原子炉圧力容器１９とタービン２０との間に放射性ヨウ素除去装置１５を配置し、タービン２０に蒸気を送る前に放射性ヨウ素の吸着を行うことができる。実線矢印が蒸気の経路である。このように配置することで、安全な状態の蒸気によりタービン２０を回すことができ、放射性ヨウ素に起因する危険を回避することが可能となる。なお、タービン２０を回した蒸気は復水され、原子炉圧力容器１９に戻される（破線矢印）。
【００５３】
本発明のフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５は、加圧水型炉（ＰＷＲ）においても適用可能である。加圧水型炉２１に放射性ヨウ素除去装置１５を用いる場合、例えば、図５（ｄ）に示すように、原子炉格納容器２３にある蒸気発生器２４からタービン２５に蒸気を送る途中の位置に放射性ヨウ素除去装置１５を設置することができる。ここで、蒸気発生器２４を循環する加圧水を破線矢印で示し、蒸気発生器２４からタービン２５に送られる蒸気を実線矢印で示してある。タービン２５を回した蒸気は復水され、蒸気発生器２４に戻される（破線矢印）。なお、沸騰水型炉と同様に、事故等で原子炉が損傷した場合の対策として、放射性ヨウ素除去装置１５をフィルタベントにのみ隣接するように設置することや、原子炉格納容器２３とフィルタベントとの間に設置することもできる（図示せず）。
【００５４】
本発明のフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５は、上記のような原子炉施設に設置する以外に、例えば、原子炉事故が発生した場合、放射性ヨウ素を処理する移動式大型車に設置することもできる（図示せず）。また、核廃棄物を処理する際に使用される輸送車に放射性ヨウ素除去装置１５を設置することもできる（図示せず）。このように、本発明のフィルタユニット１を搭載した放射性ヨウ素除去装置１５は、放射性物質を取り扱う施設等で幅広く利用することができ、万が一、事故等が発生した場合、放射性ヨウ素を高効率且つ効果的に吸着し、放射性ヨウ素が外部に大量に漏洩することを回避することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の機能分担フィルタユニットは、原子炉施設に代表されるような放射性物質を取り扱う施設のみならず、あらゆる場所において利用することができ、空気中に含まれる有害な物質を処理することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１          機能分担フィルタユニット（フィルタユニット）
２          第一フィルタ
３          第二フィルタ
４          第三フィルタ
５          第四フィルタ
６          微粒子
７          放射性ヨウ素
８          粗粒子
９          超微粒子
１０        孔
１１        膨出部
１２        機能分担フィルタユニット付きマスク（マスク）
１５        放射性ヨウ素除去装置
１６        沸騰水型炉
２１        加圧水型炉
Ａ          空気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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