(57)【要約】  気体流入口（１０４、３０４、５０４）及び流出口（１０６、３０６、５０６）を有する流体不透過性のハウジング（１０２、３０２、５０２）を含む濾過装置（１００、３００）であって、ハウジング内部に、表面積が拡大された基材の第１濾材（１１８、５１８）粒子（１２０、３２０、５２０）と、表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛の第２濾材（１２２、５２２）粒子（１２４、３２４、５２４）とを含む、濾過装置（１００、３００）。装置は、様々な有害の気体を含む雰囲気内で使用されてもよく、及び第１濾材粒子のみ、又は第２濾材粒子のみを含む装置と比べて、ＮＯｘの破過時間に特に役立つ改善をもたらしてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過装置であって、
ａ）気体流入口及び気体流出口を有する流体不透過性のハウジング、並びに、
ｂ）前記ハウジング内部に配置された、少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材を含む複数の第１濾材粒子、及び表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材と（水）酸化亜鉛を含む複数の第２濾材粒子を含む、濾過装置。
【請求項２】
前記第１濾材粒子と前記第２濾材粒子は、前記ハウジング内の別個の第１層内と第２層内に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１層と前記第２層が互いに接触している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１濾材粒子及び第２濾材粒子は、前記ハウジング内の、前記第１濾材粒子及び前記第２濾材粒子を含む混合層内に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１濾材粒子は、含浸カーボンを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第２濾材粒子は、酸化亜鉛を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２濾材粒子は、水酸化亜鉛を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第２濾材粒子は、１つ又は複数のコバルト化合物を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１濾材粒子と前記第２濾材粒子は、８０：２０〜１０：９０の重量比である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
レスピレータ及び請求項１に記載の少なくとも１つの濾過装置を含む、個人用レスピレータ保護装置。
【請求項１１】
前記レスピレータは、受動的空気清浄又は非動力化レスピレータを含む、請求項１０に記載の個人用レスピレータ保護装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の濾過装置を含む集団的保護装置。
【請求項１３】
濾過装置を作製する方法であって、
ａ）気体流入口及び気体流出口を有する流体不透過性のハウジングを用意することと、
ｂ）少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材を含む複数の第１濾材粒子、及び表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材と（水）酸化亜鉛を含む複数の第２濾材粒子をハウジング内部に配置することとを含む、方法。
【請求項１４】
前記第１濾材粒子と前記第２濾材粒子を、前記ハウジング内の別個の第１層内と第２層内に配置することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１層及び前記第２層が互いに接触している、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１濾材粒子及び前記第２濾材粒子を、前記ハウジング内の、前記第１濾材粒子及び前記第２濾材粒子を含む混合層内に配置することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１濾材粒子は、含浸カーボンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２濾材粒子は、酸化亜鉛を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２濾材粒子は、水酸化亜鉛を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２濾材粒子は、１つ又は複数のコバルト化合物を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
連邦政府支援研究又は開発に関する陳述
本発明は、米国陸軍研究技術部隊（ＲＤＥＣＯＭ）に授与された契約番号Ｗ９１１ＳＲ−０９−Ｃ−００３７の下で米国政府の支援によりなされたものである。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、呼吸空気から汚染物質を取り除くために使用される濾材に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば、活性炭、アルミナ、ゼオライトなどの表面積が拡大された基材粒子は、空気から様々な汚染物質を取り除く能力があることから、空気濾過に広く使用されている。これらの材料の高多孔質構造は、濾過目的に非常に適した高表面積をもたらす。活性炭の場合、多孔性は、製造の「活性化」段階中の制御された酸化からもたらされる。
【０００４】
空気から汚染物質を取り除くこのようなカーボンの能力は、一般的に直接吸着を含み、並びに気体状分子及びカーボン表面間の分子レベルの相互作用に依存する。この相互作用の程度は、カーボンの物理的及び化学的表面特性、気体状化合物の分子形状及びサイズ、濾過される気体流中の気体状化合物の濃度、カーボン床における滞留時間、温度、圧力、並びに他の化学物質の有無を含む要因に依存し得る。単一の汚染物質について大まかに言えば、吸着の程度は主に沸点に依存する。概して、沸点が高くなるほど、カーボンの化学物質を除去する能力は高くなる。
【０００５】
したがって、非含浸カーボンは、低沸点気体（反応性気体）又は蒸気を空気から除去する能力は単独では高くない。改善された汚染物質除去能力を提供するために、化学物質をカーボンに組み込む処理が考案されてきていた。これらの処理は通常、「含浸」法として既知であり、このような処理の結果が「含浸」カーボンである。
【０００６】
国立労働安全衛生研究所（ＮＩＯＳＨ）は、レスピレータ、並びに化学、生物、放射性物質及び核兵器（ＣＢＲＮ）の物質からの呼吸保護に対する規格を設定している。軍事及び避難用フィルタに関するＮＩＯＳＨ  ＣＢＲＮ規格は、認可済み装置が、生物学的粒子及び他の粒子、並びに毒性化合物系の典型として選択された１０の気体のリストを除去することを求める。１０種類のＮＩＯＳＨ気体は、二酸化硫黄（ＳＯ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、ホルムアルデヒド（Ｈ２ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ３）、シアン化水素（ＨＣＮ）、塩化シアン（ＣｌＣＮ、又はＣＫ）、ホスゲン（ＣＯＣｌ２）、シクロヘキサン（Ｃ６Ｈ１２）、二酸化窒素（ＮＯ２）、及びホスフィン（ＰＨ３）である。典型的には、ＮＩＯＳＨ規格に適合するフィルタは、全てのこのような気体を除去することができるカーボンを使用する、又はリストに挙げられた全ての化合物類を包括的に除去するカーボンの層を使用するように構成されてきた。大抵、リストに挙げられた気体のうちの１つは、粒状吸着剤材料の量を増加させる必要性を推進する。現在のカーボン技術の場合、この気体は、多くの場合アンモニア又は二酸化硫黄である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
標的気体に対して提供される保護に関して、現行の業務用交換可能キャニスタ／フィルタアセンブリの性能を改善することが非常に望ましい。適用規格は多くの場合、設計規格ではなく性能規格であるが、それにもかかわらず、キャニスタ／フィルタの容積及び深さ全体を最小化することが望まれる。キャニスタ／フィルタの容積及び深さを最小化することは、装着時のユーザ視野を確保すること、及びユーザの首の筋肉にかかり得るキャニスタ／フィルタアセンブリの全体的な重量及び力を制限するのに役立つ。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
有用な性能改善は、典型的なキャニスタ／フィルタアセンブリ内の現行の総含浸カーボンフィルを、新規の濾材の組み合わせに置き換えることにより得られることが分かっている。
したがって、本発明は、一態様において、
ａ）気体流入口及び気体流出口を有する流体不透過性のハウジング、並びに
ｂ）ハウジング内部に配置された、少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材を含む複数の第１濾材粒子、及び表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２濾材粒子を含む、濾過装置を提供する。
【０００９】
このような装置の好ましい態様において、第１濾過粒子及び第２濾材粒子は、別個の層、すなわち、少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材を含む複数の第１濾材粒子を含む第１の層、及び表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２濾材粒子を含む第２層に存在する。
【００１０】
本発明は、別の態様において、濾過装置を作製するための方法を提供し、その方法は、
ａ）気体流入口及び気体流出口を有する流体不透過性のハウジングを用意することと、
ｂ）少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材を含む複数の第１濾材粒子と、表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２濾材粒子と、をハウジング内部に配置することとを含む。
【００１１】
このような方法の好ましい態様は、第１濾材粒子及び第２濾材粒子２濾材粒子を、ハウジング内の別個の層に、すなわち、少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材を含む複数の第１濾材粒子を含む第１の層と、表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛を含む複数の第２濾材粒子を含む第２層内に配置することを含む。
【００１２】
開示された濾過装置及び方法は、個人用保護又は集団的保護（collectiveprotection）のために使用され得る。例えば、開示された方法は、個人用呼吸保護装置（受動的空気浄化又は非動力化レスピレータ、並びに動力化空気レスピレータを含む）を製造するために、及び建造物用、車両用、及び人が住み、働き、又は集まる他の場所用の集団的保護装置（ＨＶＡＣフィルタ及び車両フィルタを含む）を製造するために使用され得る。開示された濾過装置及び方法は、特に、二酸化窒素、硫化水素、アンモニア及びホルムアルデヒドに対する破過時間において特に有用な改善を提供する。好ましい態様では、二酸化窒素、硫化水素及び、ホルムアルデヒドに対する交換可能なキャニスタ／フィルタの破過時間は、同じ内部容積を有するが第１濾材粒子のみで充填されている、又は第２濾材粒子のみで充填されているキャニスタ／フィルタに対する観察された破過時間に比べて、相乗的に改善される。
【００１３】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明により明らかとなるであろう。しかしながら、上記の概要は、いかなる場合においても特許請求される主題に対する限定として解釈されるべきではなく、手続時に補正され得る添付の「特許請求の範囲」によってのみ定義されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示による代表的な濾過装置の概略断面図。
【図２】本開示による代表的な濾過装置を含む代表的な個人用レスピレータの斜視図。
【図３】本開示による別の代表的な濾過装置の概略断面図。
【図４】本開示による代表的な濾過装置を含む別の代表的な個人用レスピレータの斜視図。
【図５】本開示による代表的な集団的保護装置の部分的に断面の概略図。
【図６】第１濾材粒子のみで充填された、第２濾材粒子のみで充填された、又は（圧縮前の）等しい深さの第１濾材粒子及び第２濾材粒子２濾材粒子の層によって充填されたキャニスタ／フィルタハウジングの様々な標的気体性能を比較するグラフ。
【図７】第１濾材粒子のみで充填された、第２濾材粒子のみで充填された、又は（圧縮前の）等しい深さの第１濾材粒子及び第２濾材粒子２濾材粒子の層によって充填されたキャニスタ／フィルタハウジングの様々な標的気体性能を比較するグラフ。
【図８】第１濾材粒子のみで充填された、第２濾材粒子のみで充填された、又は（圧縮前の）等しい深さの第１濾材粒子及び第２濾材粒子２濾材粒子の層によって充填されたキャニスタ／フィルタハウジングの様々な標的気体性能を比較するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面の様々な図における同様の参照記号は、同様の要素を指し示す。図中の要素は原寸に比例していない。
【００１６】
用語「アミン官能基材料」は、孤立電子対を所有する少なくとも１つの窒素原子を含有する材料を意味する。より詳細には、用語「アミン官能基材料」は、３つの部分と結合する窒素を含む有機材料を意味し、ここで、少なくとも部分の１つは水素ではない。窒素に結合されるこのような部分のうちの２つ以上は、同一の環状構造に属する員であり得る。
【００１７】
用語「塩基」は、プロトン（すなわち、水素イオン）と組み合わせて、新しい化合物を形成できるあらゆる物質を意味する。水溶性塩基は、水溶液中で７．０超のｐＨを生じる。
【００１８】
用語「表面積が拡大された基材」は特定の物質に対して使用するとき、その表面（このような表面に任意の孔を含む）が、元素金属又は金属塩などの少なくとも１つの金属含浸剤を含浸し得るのに（好ましくは微視的レベルで）十分に大きく、不規則であり、又はそうでなければ入り組んでいる粒子を意味する。
【００１９】
用語「濾材」は、流動気体流から１つ又は複数の汚染物質を取り除くのに使用され得る構造体（例えば、充填粒子床）又は物品（例えば、不織布ウェブ）を意味する。
【００２０】
用語「濾過有効性」は、含浸剤に対して使用されるとき、通常含浸剤について、含浸剤を組み込む濾材が、含浸剤を含まないことを除いて同一である濾材と比べて、指定された汚染物質を流動気体流から除去する能力がより高いことを意味する。好ましい実施形態では、濾過有効性とは、含浸剤が、米国におけるＮＩＯＳＨ規格、欧州におけるＣＥＮ規格、又は他国の同様の規格などの所望の政府規制により指定された汚染物質に対する濾過による保護を提供できることを意味する。含浸剤は、それ単独で、又は１つ又は複数の他の含浸剤と組み合わせて使用されるときのいずれの場合でも、このような濾過有効性を有し得る。
【００２１】
用語「流体不透過な」は、濾材用のハウジングに対して使用されるとき、使用前に早発に汚染することあく、このような濾材を保存するのに満足できるほど液体及び気体に対して十分に不透過性である（このようなハウジング用の気体流入口又は流出口以外の）構造体、又は材料を指す。
【００２２】
用語「（水）酸化物」は、金属化合物に関して使用されるとき、包括的にこのような金属の酸化物、水酸化物、及びオキシ水酸化物を指す。例えば、用語「（水）酸化亜鉛」は、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、及びオキシ水酸化亜鉛を指す。
【００２３】
用語「含浸剤」は、濾過基材を含浸させるのに使用される材料を意味する。
【００２４】
用語「含浸する」は、その材料又はその種を、濾材基材上に又はその内部に物理的に、化学的に、又はイオン的に提供することを意味する。好ましい実施形態では、含浸には、多孔質及び／又は非平坦である固体を、流体が固体の孔を通過できる、及び／又は流体が固体の表面をコーティングできるようなやり方で、流体と接触させることが含まれ得る。
【００２５】
用語「材料」は、分子物質又はイオン物質を意味する。
【００２６】
用語「多孔性」とは、濾過装置に対して使用されるとき、個人用レスピレータ装置に入る気体を濾過するために、又は人が住む、働く、又は集まる領域に入る気体を濾過するために使用されることができる、気体に対して十分に透過性である構造体又は物品を指す。
【００２７】
用語「種」とは、化学的に区別可能な原子、イオン、分子、ラジカル、又は他の化合物を意味する。
【００２８】
用語「基材」とは、１つ又は複数の汚染物質を流動気体流から取り除くのに役立たせるために使用される少なくとも１つの化学剤又は他の材料を支持するために使用される（通常は固体粒子若しくは顆粒である）固体（典型的に）若しくは一部の例では半固体を意味する。基材はまた、基材の表面積特性を向上させるために、孔又は表面質感を有することが好ましい。
【００２９】
図１を参照すると、開示された濾過装置１００の断面が概略的に図示される。装置１００は、流体不透過性のハウジング１０２を有する交換可能なカートリッジの形態であり、このハウジングは穿孔カバー１０４を含み、その孔１０５は、気体（例えば、空気）流入口、適したマウント（例えば、バヨネット・マウント）１０８が取り付けられた栓の形態の気体（例えば、空気）流出口１０６を包括的に提供する。フィルタシステム１１０は、ハウジング１０２の内部に配置される。フィルタシステム１１０は、少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材の第１濾材粒子１２０を含む、充填済み第１床１１８と、表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛の第２濾材粒子１２４を含む充填済み第２床１２２と、を含む。床１１８及び１２２内の連結された小サイズの孔（図１では識別されない）は、周囲空気又は他の流体を流入口１０４から流出口１０６に及び個人用レスピレータ（図１に図示せず）に通過させる（例えば、流れる）ことを可能にする。粒子１２０及び１２４は、汚染物質、及びこのような流体内に存在する他の潜在的に危険な物質を吸着する。
【００３０】
所望の場合、任意の粒子フィルタ（図１に図示せず）が、固体粒子を捕捉するために及び固体粒子が床１２２又は１１８、あるいはユーザの肺に入ることを防止するためにハウジング１０２内に位置づけられ、又は気体流入穴１０５上に締結され得る。代表的なフィルタは、例えば、メルトブローンポリプロピレンなどの適した不織布材料から、又は多孔性のポリマーフィルムから作製され得、及び（例えば、平行に又は放射上に配置されたプリーツを備えた）プリーツ状のフィルタ、平坦なフィルタ又は当業者によく知られている他の構成を含む様々な構成を有し得る。
【００３１】
床１１８及び１２２、並びに粒子１２０及び１２０に対する表記「第１」及び「第２」は、ただ単に分類するために便宜上使用され、並びに粒子１２０及び１２４がハウジング１０２に追加され、床１１８及び１２２が形成されるであろう通常の順番を指す。したがって、表記「第１」及び「第２」は、流動気体が図１の実施形態内の粒子１２０及び１２４と通常接触するであろう時間系列を指さず、実際は、流動気体の実際の接触順序の逆である。
【００３２】
図２は、本開示による代表的なキャニスタ／フィルタアセンブリが組み込まれ得る代表的な呼吸保護装置２００の斜視図を示す。装置２００は、内部２０４が少なくともユーザの鼻部及び口部（図２に図示せず）に近接するフェイスピース２０２を有するフルフェイス型マスクである。装置２００はまた、ユーザのフェイスピース２０２内部２０４に、濾過された非汚染空気を提供するための、流入口２０８を通る流体（例えば、空気）取り込み経路、キャニスタ／フィルタアセンブリ２１０、及びマニホールド２１１を有する。呼気は、出口２１２を通ってフェイスピース２０２の内部２０４から強制的に出されてもよい。流入口２０８と流出口２１２は、通常、互いに流体連通している。ストラップ２１６及びバックル２１８を含むヘッドバンド２１４は、装置２００をユーザの顔に対して保持するのを補助する。呼吸保護装置２００は、図１に示されたもの以外の様々な構成、例えば、フード付き避難用レスピレータ、動力化空気清浄レスピレータ又は当業者によく知られている他の構成を有してよい。このような装置の構成に関する更なる詳細は、当業者に周知である。
【００３３】
図３は、交換可能なカートリッジの形態の、開示されたキャニスタ／フィルタ装置３００の概略的断面図を図示しており、このキャニスタ／フィルタ装置３００は、流体不透過性のハウジング３０２と、その穴３０５が、包括的に気体（例えば、空気）流入口を提供する穿孔カバー３０４と、適したマウント（例えば、バヨネット・マウント）３０８を備えた栓の形態の気体（例えば、空気）流出口３０６とを有する。濾材粒子が充填された混合床の形態の濾過システム３１０が、ハウジング３０２の内部３１２に配置される。ハウジング３０２及びカバー３０４は圧縮的に床３１０を捕捉しており、図３に概略的に図示されるように、少なくとも１つの金属含浸剤を含み表面積が拡大された基材（図３では○を使用して示されている）の第１濾材粒子３２０と、表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材（図３ではΔを使用して示されている）の第２濾材粒子３２４とが均等に混合されて含まれている。開口部３０５を通ってキャニスタ／フィルタ装置３００に入る周囲空気は、濾材３２０及び３２４を通過し（空気中の潜在的に有害な物質は、濾材３２０及び３２４により吸着ないしは別の方法で処理され、次に流出口３０６を通ってキャニスタ／フィルタ装置３００を出る。図３に図示される実施形態に関して、支持体３３２に取り付けられた吸入バルブ３３０は、キャニスタ／フィルタ装置３００を通る逆流を防ぐ。逆流は、当業者に良く知られた他の手段を使用して、例えば、流出口３０６を通る通常の空気流に対して上流若しくは下流のどこかに吸入バルブ、又は他の空気流制御装置を提供することにより、防いでもよい。
【００３４】
栓型の流出口３０６及びバヨネットフランジ３０８によりキャニスタ／フィルタ装置３００は、図４に示される個人用保護の例示的な呼吸装置４００のような呼吸保護装置に交換可能に取り付けることができる。装置４００は、米国特許第５，０６２，４２１号（Ｂｕｒｎｓ  ｅｔ  ａｌ．）及び米国特許出願公開第２００６／００９６９１１（Ａ１）号（Ｂｒｅｙ  ｅｔ  ａｌ．‘９１１）に示されるような、いわゆるハーフマスクである。装置４００は、比較的薄く堅い構造部材、すなわちインサート部４０４の周りに挿入成形することができる、柔軟なフェイスピース４０２を備える。インサート部４０４は、要素３００を装置４００の頬部領域に取り外し可能に取り付けるための呼気バルブ４０６及び凹状バヨネットネジ付き開口部（図４には図示されず）を備える。調節可能なヘッドバンド４０８及びネックストラップ４１０は、装置４００を着用者の鼻部及び口部を覆って確実に装着させることを可能にする。そのような装置の構造に関する更なる詳細が、当業者には周知であろう。
【００３５】
図５は、ハウジング５０２、多孔性エキスパンドメタル支持体５０８又は５１０にそれぞれが近接している気体流入側部５０４及び気体流出側部５０６、プリーツ状粒子フィルタ５１２、内部支持体５１４、並びに、少なくとも１つの金属含浸剤を含む拡大表面積基材の第１濾材粒子５２０を含む（支持体５１０に近接する）第１床５１８と、表面積が拡大された水酸化ジルコニウム基材及び（水）酸化亜鉛の第２濾材粒子５２４を含む（内部支持体５１４に近接する）第２床５２２とを含むフィルタシステム５１６を有する、集団的保護装置５００を図示する。装置５００は、例えば、人々が住む、働く、又は集まる大規模内部空間又は外部空間内の粒子濾過及び汚染物質除去を提供する空気ハンドリングシステム（例えば、ＨＶＡＣシステム）中に取り付けられてもよい。
【００３６】
様々な流体不透過性のハウジングが、開示された濾過装置に採用されてもよい。ハウジングは、単一の封入された内部空間内部に第１濾過粒子及び第２濾材粒子を含み、その第１濾過粒子及び第２濾材粒子又はその第１床及び第２床は、充填された構成で又は少なくとも軽く圧縮された構成でその空間内部で互いに接触しているのが好ましい。ハウジングはまた、このような空間内部で、１つ又は複数の収容本体、保持プレート、ライナー、圧縮パッド、スクリム、又は第１濾材粒子及び第２濾材粒子若しくはその第１床及び第２床をこのような充填された構成又は少なくとも軽く圧縮された構成で維持するのを助ける他の構成要素をこのような空間内部に含む。第１濾材粒子及び第２濾材粒子は、それぞれ第１床及び第２床内部に含まれ、床は、ハウジング内で互いに接触してもよく、又は低い流れ抵抗の多孔性セパレータ又はそれ自体が第１床及び第２床に接触する他の構成要素によって分離されてもよい。代表的なハウジングは、ポリアミド、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）コポリマー、ポリオレフィン、及びポリエステルを含む熱可塑性又は熱硬化性ポリマー又はコポリマー；ゴムを含むエラストマー材料；鋼及びアルミニウムを含む金属；適切にコーティングされた紙又はコーティングされたダンボール紙；これらの組み合わせ；並びに、当業者に良く知られている他の材料から作られてもよい。気体流入口及び流出口は同様に、当業者には周知であり、気体流出口設計又はハウジングは、しばしば迅速で信頼のおけるキャニスタ／フィルタの取り付け、取り外し及び交換を促進する、適切なロック・マウント、又は他の装置を含んでいる。ハウジングは、好ましくは、接着剤、溶接、又はその中に含まれた第１濾材粒子及び第２濾材粒子にアクセスするのに、組み立てられたハウジングの破壊を必要とする他の技術などの不正開封防止機構の付いた構造を使用することで取り外せないように組み立てられている。適したハウジングに関する更なる詳細は、当業者にはよく知られている。
【００３７】
様々な第１濾材粒子が採用されてもよい。このような粒子の代表的な例は、活性炭、ゼオライト、アルミナ、シリカ、触媒担体、これらの組み合わせなどが挙げられる。代表的な第１濾材粒子は、好ましくは、ブルナウアー−エメット−テラー（ＢＥＴ）法及びＩＳＯ  ９２７７：１９９５に記載の処理法を使用して測定したとき、少なくとも約３０ｍ２／ｇ、より典型的には少なくとも約５００ｍ２／ｇ〜２０００ｍ２／ｇ、最も好ましくは約９００ｍ２／ｇ〜約１５００ｍ２／ｇの表面積を有する。第１濾材粒子は、任意の様々な粒径を有してもよく、概して、最小メッシュサイズ、最大メッシュサイズ、又はメッシュサイズ範囲によって表される。典型的なメッシュサイズの表示は「ａ×ｂ」で示され、「ａ」は、実質的に全ての粒子が通り抜けるメッシュ密度を指し、「ｂ」はほぼ全ての粒子を保持するのに十分な高いメッシュ密度を指す。例えば、メッシュサイズ１２×３０は、ほぼ全ての粒子が１２ワイヤ／２．５ｃｍ（１インチ当たり）のメッシュ密度を有するメッシュを通り抜け、ほぼ全ての粒子が３０ワイヤ／２．５ｃｍ（１インチ当たり）の密度を有するメッシュ密度によって残ることを示す。メッシュサイズ１２×３０により特徴付けられるフィルタ粒子は、約０．５〜約１．５ｍｍの直径を有する粒子の集団を含む。
【００３８】
基材粒子に適切なメッシュサイズを選択することは、密度及び空気流動抵抗に対するフィルタ容量をバランスさせることを含む。一般的に、細かいメッシュサイズ（例えば、より小さい粒子）は、よりよい濾材活用をもたらすが、より高い空気流動抵抗ももたらす傾向がある。これらの懸念をバランスさせると、ａとｂとの間の差が一般的に約５〜約３０の範囲であるという条件で、「ａ」は典型的に約５〜２０であり得、「ｂ」は典型的に約１５〜約４０であり得る。特定のメッシュサイズ範囲は、例えば、１２×２０、１２×３０、及び１２×４０である。
【００３９】
第１濾材粒子は、少なくとも１つの金属含浸剤を組み込む。適した含浸剤は、金属、金属塩及び所望の金属含浸剤（好ましくは、金属又は（水）酸化）を第１濾材粒子に提供する他の金属化合物を含む。代表的な含浸剤は、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｉ、及びこれらの組み合わせなどの金属、又はこれらを含有する金属化合物を含む。潜在的に発がん性である金属の含浸剤（例えば、六価形態のＣｒを含有するＣｒ（ＶＩ）酸化物）又は、潜在的に発がん性である金属に変換され得る他の原子価状態の金属含浸剤（例えば、三価形態のＣｒを含有するＣｒ（ＩＩＩ）酸化物）は、検出可能な量で存在しないことが好ましい。含浸剤は、金属形態であり得るが、より典型的には、塩、酸化物、炭酸塩などとして含浸される。
【００４０】
特定の金属含浸剤又は金属含浸剤の混合物の選択は、所望の範囲の濾過性能によるが、これは様々な金属含浸剤のそれぞれが特定の空気汚染物質からの防御を提供する傾向であり得るからである。Ｃｕ化合物は、空気流からＨＣＮ、Ｈ２Ｓ、酸性気体などの多くの気体を濾過するのに役立つ傾向がある。開示された第１濾材粒子はしたがって、含浸される粒子の総重量に基づいて、約０．１〜約１５重量％の１つ又は複数の銅含有含浸剤を含み得る。この同じ基準（含浸された粒子の総重量に基づいた含浸剤重量）が、以下に述べられる他の含浸剤重量の考察に使用される。更なる例として、Ｍｏ、Ｖ、及びＷの含浸剤は、Ｃｕ含浸剤と組み合わせて使用されたときに、空気流からシアン化水素などの気体を濾過するに役立つ。開示された第１濾材粒子はまたしたがって、例えば、約０．１〜約１０重量％のＭｏ、Ｖ、又はＷなどの１つ又は複数の含浸剤を含む。
【００４１】
様々な形態のＺｎは、空気流からＨＣＮ、シアン、及びＮＨ３を濾過するのに役立つ傾向がある。開示された第１濾材粒子はしたがって、約１〜約２０重量％の、Ｚｎを含む１つ又は複数の含浸剤を含み得る。
【００４２】
Ａｇは、空気流からヒ素ガスを濾過するのに役立つ傾向がある。Ａｇは、触媒的に機能し、通常、濾過作用中は消費されない。したがって、開示された第１濾材粒子は、相対的に少ない触媒量、例えば、約０．０１〜１重量％、好ましくは０．１重量％の１つ又は複数のＡｇ含有含浸剤を含んでもよい。
【００４３】
Ａｕはまた、空気流からヒ素ガスを濾過するのに役立つ傾向がある。Ａｕは、触媒的に機能し、通常、濾過作用中は消費されない。したがって、開示された第１濾材粒子は、相対的に少ない触媒量、例えば、約０．０１〜１重量％、好ましくは０．１重量％の１つ又は複数のＡｕ含有含浸剤を含んでもよい。
【００４４】
Ｎｉ含浸剤及びＣｏ含浸剤はそれぞれ独立して、空気流からＨＣＮを濾過するのに役立つ。開示された第１濾材粒子はしたがって、約０．１〜約１５重量％の１つ又は複数のＮｉ含有含浸剤又はＣｏ含有含浸剤を含み得る。
【００４５】
上記の金属含浸剤に加えて、開示された濾材粒子は、場合によって、１つ又は複数の他の種類の含浸剤を含み得る。例えば、含浸溶液中のアンモニア又はアンモニウム塩が、第１濾材粒子製造中の金属、金属化合物、又はその前駆体の溶解度を改善するのに役立つだけでなく、吸着されたこのような塩の量の残りもまた、空気流から酸性気体を除去するのに役立つ。硫酸塩は、濾材の使用中のｐＨを制御するのに役立つと考えられる。例えば、硫酸アンモニウムは、カーボンなどの基材上に含浸され、１４５℃で乾燥された場合、酸性硫酸塩を形成する。酸性硫酸塩は、アンモニアと反応するのに十分酸性であり、空気流又は他の気体流から、アンモニアを除去するのを促進する。含浸及び乾燥を通して、強酸性アンモニウム塩は、乾燥プロセス中に、形成中の（例えば、より塩基性の）含浸剤に悪影響を及ぼすことなく、カーボンに含浸される。これは、得られた含浸カーボンを含むキャニスタ／フィルタ内の耐用年数が向上したアンモニアをもたらし得る。開示された第１濾材粒子はしたがって、約１〜約１０重量％、及び好ましくは約２．５〜約４．５重量％の硫酸塩を含み得る。
【００４６】
有利なことに、水分は空気流から酸性気体を除去するのに役立つ。開示された第１濾材粒子はしたがって、約１５重量％までの、及び好ましくは約３〜約１２重量％の水を含み得る。
【００４７】
アミン官能基材料は、空気流から、塩化シアン（ＣＫ）、臭化メチル、及びヨウ化メチルなどの気体を取り除いても、又は取り除くのを補助してもよい。様々なアミン官能基材料は、第１濾材粒子内へと有益に組み込まれる。適したアミンは、単量体、オリゴマー、又はポリマーであり得る。好ましいアミンは、室温で固体又は液体であり、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、トリエチルアミン（ＴＥＡ）、キヌクリジン（ＱＵＩＮ）、ピリジン、ピリジン−４−カルボン酸（Ｐ４ＣＡ）などのピリジンカルボン酸、これらの組み合わせなどを含む。ＴＥＤＡは、特に好ましい。組み込まれるアミンの量は、様々に変動してもよい。一般的に、とても少ない量が使用される場合、得られる濾材のＣＫの寿命は、所望の破過時間未満であり得る。いくつかの含浸レベルの上では、より多くのアミンを使用することにより、ほんのわずかに追加の恩恵が見られ得る。これらの懸念をバランスすると、第１濾材粒子の総重量に基づいて、第１濾材粒子は、好ましくは、約０．５〜約１５、より好ましくは、約１〜約１０、最も好ましくは、約１〜５重量％のアミン官能基材料ベースを含む。
【００４８】
含浸剤は、当業者に良く知られた技術使用して第１濾材粒子に組み込まれ得る。含浸剤は、典型的には、溶解処理、昇華処理、流動床処理などによって含浸される。このような処理に対する代表的な技術は、例えば、米国特許第５，０６３，１９６号（Ｄｏｕｇｈｔｙ  ｅｔ  ａｌ．‘１９６）、同第５，１４５，８２０号（Ｌｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．）、同第５，４９２，８８２号（Ｄｏｕｇｈｔｙ  ｅｔ  ａｌ．‘８８２）、同第５，７９２，７２０号（Ｒｏ  ｅｔ  ａｌ．）、及び同第６，３４４，０７１（Ｂ１）号（Ｓｍｉｔｈ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許出願公開第２０１０／００４７１４２（Ａ１）号（Ｗｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第２０１１／０３０８５２４（Ａ１）号（Ｂｒｅｙ  ｅｔ  ａｌ．‘５２４）、国際出願公開第ＷＯ２０１２／１００１１３（Ａ１）号（Ｓｃｏｔｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、並びに、Ｍａｈｌｅ  ｅｔ  ａｌ．による「Ｒｏｌｅ  ｏｆ  ＴＥＤＡ  ａｓ  ａｎ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｉｍｐｒｅｇｎａｎｔ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｃｙａｎｏｇｅｎ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｆｒｏｍ  Ａｉｒ  Ｓｔｒｅａｍｓ：Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｗｉｔｈ  Ｃｕ（ＩＩ）」，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ．，１１４，ｐｐ．２００８３〜２００９０（２０１０）に記載されている。典型的には、含浸剤は、第１濾材粒子基材上に吸収され、ないしは別の方法で堆積され、したがって、別個の分離した粒子として第１濾材粒子内には存在しない。
【００４９】
濾材性能の幅広い観点では、第１濾材粒子は好ましくは、活性炭を含む。好ましい実施形態では、第１濾材粒子は、約６〜約１３重量％のＣｕ含有含浸剤、０〜１０重量％のＺｎ含有含浸剤、約１〜約４重量％のＭｏ含有含浸剤、及び選択的に、約１〜約５重量％のアミン官能基材料によって含浸された活性炭基材を含む。更なる好ましい第１濾材粒子は、Ｃｕ−、Ｚｎ−、及びＭｏ含有含浸剤によって含浸され、並びにまた約２．５〜４．５重量％硫酸塩、又は約１〜約２５重量％の水を含む活性炭基材を含む。別の種類の好ましい第１濾材粒子は、約１〜約１０重量％の亜鉛含有含浸剤（例えば、ＺｎＣｌ２）、場合により、約１〜約１５、好ましくは約９〜約１２重量％の水分、及び好ましくは、約９〜約１２重量％、並びに選択的に約１〜約５重量％のアミン官能基材料を含浸させた活性炭基材を含む。
【００５０】
多くの市販され入手可能な材料は、第１濾材粒子として使用されてよく、又はそれを作製するために修飾されてもよい。代表的なこのような材料は、ＣＡＬＧＯＮ（商標）Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ  Ｃａｒｂｏｎ  （ＵＲＣ）粒子及びＣａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣＡＬＧＯＮ「ＡＳＺＭ−ＴＥＤＡ」粒子、ｔｈｅ  Ｐｉｃａ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｊａｃｏｂｉ  Ｃａｒｂｏｎ  ＣｏｍｐａｎｙからのＰＩＣＡ（商標）ＮＡＣＡＲ−Ｂ粒子を含む。Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｌｔｄ．からの１２Ｘ２０メッシュのＫＵＲＡＲＡＹ（商標）ＧＧカーボンとして入手可能なカーボンヤシ殻カーボンなどの非含浸活性炭はまた、第１濾材粒子の補助剤として、又は第１濾材粒子を作製するための出発材料として使用され得る。
【００５１】
様々な第２濾材粒子が採用されてもよい。代表的な第２濾材粒子は、好ましくは、上記のＢＥＴ法を使用して測定したとき、少なくとも約３０ｍ２／ｇ、より典型的には少なくとも約１００ｍ２／ｇ〜６００ｍ２／ｇ、最も好ましくは約２００ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇの表面積を有する。第２濾材粒子内の水酸化ジルコウム基材は、典型的には、Ｘ線結晶構造解析法などを使用して測定されたとき、アモルファスである。第２濾材粒子表面積は、焼成又は当業者に良く知られている他の技術の使用により変化し得る。高温での焼成（例えば、空気中で３５０℃以上の温度）は、ヒドロキシル基の損失を生じさせ、水酸化ジルコニウムから酸化ジルコニウム結晶への転換を少なくとも部分的に生じさせ得る。
【００５２】
第２濾材粒子は、任意の様々な粒径を有し得、及び例えば、約１〜約５０μｍ、又は約１〜約１０μｍの平均粒子直径を有し得る。第２濾材粒径はまた、最小メッシュサイズ、最大メッシュサイズ、又は上記の第１濾材粒子と関連するメッシュサイズの範囲で表され得る。
【００５３】
多くの市販され入手可能な材料は、第２濾材粒子として使用されてよく、又はそれを作製するために変形されてもよい。代表的な表面積が拡大された水酸化ジルコニウム粒子は、Ｇｕｉｌｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓから入手可能な（例えば、ＺＡＲＢＯＮ（商標）分子濾材）、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．からの（例えば、製品番号４６４１７１）、及びＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．からの（例えば、製品番号ＸＺＯ  ６３１、ＸＺＯ  ８８０、ＸＺＯ  １２４７、ＸＺＯ  １５０１／０３、ＸＺＯ  １５０１／０６及びＸＺＯ  １５０１／０９）を含む。様々なドープされた水酸化ジルコニウムはまた、例えば、ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣｅ、Ｌａ、Ｙ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓ、又はＷの水酸化物又は酸化物によってドープされた様々なＸＺＯ群水酸化ジルコニウム、及びＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から実験的に入手可能なＦｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｃｓ、Ｎａ、Ｋ、Ｂ、Ｎｂ、Ｌｉ又はＳｎの水酸化物又は酸化物よってドープされた様々な水酸化ジルコニウムが採用されてもよい。表面積が拡大された水酸化ジルコニウム粒子に関する更なる情報は、例えばＰｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．の、「Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  ａｓ  ａ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｓｕｌｆｕｒ  Ｄｉｏｘｉｄｅ」，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，４８，ｐｐ．１６９４〜９８（２００９）；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．の「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｙａｎｏｇｅｎ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，４９，ｐｐ．１１１８２〜８７；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．の、「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｕｌｆｕｒ  Ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ」，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｃ．，１１５，ｐｐ．９６４４〜５０（２０１１）；Ｐｅｔｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．の「Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｃｈｌｏｒｉｎｅ  Ｇａｓｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｓｔｒｅａｍｓ  ｏｆ  Ａｉｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ−ｂａｓｅｄ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｄｉａ」，Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，５１，ｐｐ．２６７５〜８１（２０１２）；並びにＢａｎｄｏｓｚ  ｅｔ  ａｌ．の「Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＶＸ，ＧＤ，ａｎｄＨＤ  ｗｉｔｈ  Ｚｒ（ＯＨ）４：Ｎｅａｒ  Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＶＸ」，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｃ．，１１６，ｐｐ．１１６０６〜１４（２０１２）．Ｃ．，１１６，ｐｐ．１１６０６〜１４（２０１２）に記載されている。
【００５４】
第２濾材粒子はまた、（水）酸化亜鉛を含む。（水）酸化亜鉛を第２濾材粒子に含むことは、ＨＣＮ、シアン、及びＮＨ３を空気流から濾過するのを助ける。（水）酸化亜鉛は、従来の粒子混合技術を使用して第２濾材粒子に追加されてもよく、又は上記に記載の、第１濾材粒子と関連する含浸技術を使用して第２濾材粒子内に形成されてもよい。開示された第２濾材粒子は、好ましくは、約１〜約２０重量％のＺｎを含む。
【００５５】
この開示された第２濾材粒子は、第１濾材粒子と関連して上記に記載されたものを含む追加の含浸剤を含有する。このような追加の含浸剤の好ましい量は、経験的に決定されてもよく、及び出発点として、第１濾材粒子と関連する上記に引用された対応する好ましい量に類似する。
【００５６】
開示された第１濾材粒子及び第２濾材粒子は、所望の場合、第１濾材粒子及び第２濾材粒子以外の助剤を含有してもよい。代表的なこのような助剤は、処理され以内カーボン、処理されていない水酸化ジルコニウム、酸性吸着剤。酸含浸吸着剤、触媒、及び上記のＷｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．の明細書に記載された他の濾過剤、上記のＳｃｏｔｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．に記載されたＭｇ又はＣａ含有層、及び陶業差に良く知られている他の材料を含む。
【００５７】
第１濾材粒子及び第２濾材粒子は、様々な相対比率でハウジング内部に組み込まれ得る。一般的に選択された比率は、開示されたキャニスタ／フィルタが採用され得る雰囲気内で見られ得る期待される気体（単数又は複数）に少なくとも部分的に基づいて経験的に選択され得る。第１濾材粒子及び第２濾材粒子の適した重量比率は、例えば、第１濾材粒子及び第２濾材粒子それぞれの重量に基づいて、約８０：２０〜約１０：９０、約７０：３０〜約２０：８０、約６０：４０〜約３０：７０、又は約３０：７０〜約４０：６０の範囲であり得る。第１濾材粒子及び第２濾材粒子が分離された床に存在するとき、第１床及び第２床の適した容積比率は（及び同等の断面積床、深さ比率の場合）、第１床及び第２床それぞれの容積又は床深さに基づいて、例えば、約９０：１０〜約１０：９０、約８０：２０〜約２０：８０、約７０：３０〜約３０：７０、約６０：４０〜約４０：６０の範囲内であり得る。追加の床（例えば、第３及び第４床）は、特定の用途に対して必要に応じて採用され得、このような場合、上記の床比率は必要に応じて経験的に調整され得る。
【００５８】
開示された床は、様々な構成、形状、及び寸法を有し得る。例えば、個人用保護装置に使用するキャニスタ／フィルタでは、床は、例えば図１に示されるように、概ね平坦であり得、又は米国特許第８，２６２，７８２（Ｂ２）号（Ｓｃｈｌａｅｃｈｔｅｒ）に示されるように湾曲であり得る。単一の交換可能な、個人用保護装置のキャニスタ／フィルタ内の第１フィルタ床及び第２フィルタ床の全容積は、例えば、約１０〜約１，０００ｃｍ３、約２５〜約７５０ｃｍ３、約５０〜約５００ｃｍ３の範囲であり得、更に大きな容量は、典型的に、動力化された空気清浄レスピレータ、又はキャニスタ／フィルタがユーザの呼吸経路に遠隔地（例えば、ユーザのベルトの近く）に配置されている他の装置に対してより適当であり、更に小さい容量は、典型的に、非動力化されたレスピレータ、又はキャニスタ／フィルタがユーザの呼吸経路の近く（例えば、ユーザの頬部の近く）に配置されている他の装置に対してより適当である。集団的保護装置に使用するために設計された交換可能なキャニスタ／フィルタ装置は、床の形状及び厚さ、（２つ以上の床を有する装置に対する）床比率、並びに装置及び床の容積は、選択された用途によって広範囲で変動してもよい。
【００５９】
開示されたキャニスタ／フィルタは、当業者によってよく知られている方法を使用して組み立てられてもよい。第１濾材粒子及び第２濾材粒子の混合物又は床は、例えば、英国特許第６０６，８６７号（Ｈａｒｒｉｓ）に記載のスノーストーム充填法、又は上記のＳｃｈｌａｅｃｈｔｅｒの特許に記載される振動充填法を使用してハウジング内に定置されてもよい。ハウジングは、図１に図示されるような微粒子フィルタを含んでもよく、又は当業者に良く知られている着脱可能な微粒子フィルタと嵌合するように設計されてもよい。上記のように、第１濾材粒子及び第２濾材粒子の混合物又は床は、収容本体、保持板、ライナー、圧縮パッド、スクリムなどを含むが、これらに限定されない、適当な構造的構成要素を使用してハウジング内部に保持されてもよい。
【００６０】
本発明は、以下の非限定的な実施例に関して説明され、ここで、全ての割合及び百分率は全て指示がない限り重量による。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
３Ｍ（商標）６２００ハーフフェースピース再使用可能なレスピレータ（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）に使用されている種類のキャニスタ／フィルタカートリッジ用の充填されていない２部分のハウジングが、以下に記載の濾材粒子で充填された。カートリッジハウジングは、濾材粒子が圧縮され得る１０５ｃｍ３の内部容積を有した。第１多孔性スクリムが、各ハウジングの底部に挿入され、次に、図１に示されるように、積層された濾材粒子床（単数又は複数）がスノーストーム充填法によって追加で充填された。実験番号１は、Ｃａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＣＡＬＧＯＮ  ＵＲＣ  ２０×４０含浸カーボン粒子で全体が作製された単一のフィルタ床を使用した。粒子は、上記のＳｍｉｔｈ  ｅｔ  ａｌ．の特許の実施例１の濾材粒子＃３に採用された昇華などを使用して、３重量％のＴＥＤＡで処理された。ＴＥＤＡ処理は、以下で試験される気体に対処する必要がなかったので、省略することができた。実験番号２、Ｇｕｉｌｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．からの「ＺＺ」２０×４０水酸化ジルコニウム／酸化亜鉛粒子で全体が作製された単一のフィルタ床を使用した。ＺＺ粒子は、７０〜９５重量％の表面積が拡大された水酸化ジルコニウム粒子及び５〜３０重量％酸化亜鉛粒子（１０重量％未満の含推量）の混合物を含有した。実験番号３は、実験番号１のカーボン粒子３５．９６ｇの第１フィルタ床をカートリッジ気体流出口に最も近いところに、及び、実験番号２のＺＺ粒子６９．３ｇの第２フィルタ床をこのカーボン粒子床の上（すなわち、カーボン粒子床及びカートリッジ気体流入口との間）に充填して、使用した。これは、圧縮前の第１濾材粒子及び第２濾材粒子の３４：６６の重量比率、並びに第１床及び第２床の５０：５０の容積（又は深さ）比率に対応した。第２多孔性スクリムは、次に各ハウジング底部に挿入された。キャニスタ／フィルタハウジングの頂部は、底部に取り付けられ、濾材粒子床を圧縮するように密閉され、及びハウジング頂部及び底部は一緒に超音波溶接された。
【００６２】
【表１】
2016534825.tif 000003
【００６３】
組み立てられたキャニスタ／フィルタ装置が、ＮＯｘ、ＮＨ３、及びＳＯ２に対して評価された。この試験条件は、以下の表２〜４に示されており、その結果はまた、図６〜８に示される。
【００６４】
【表２】
2016534825.tif 000004
【００６５】
表２及び図６に示されるように、実験番号３の装置は、実験番号１に使用される総カーボン濾過装置（破過は７．６分後に生じた）と、実験番号２に使用された総ＺＺ濾過装置（破過はすぐに生じた）と比べて、ＮＯｘ破過時間に相乗的改善をもたらした。
【００６６】
【表３】
2016534825.tif 000005
【００６７】
表３及び図７に示されるように、実験番号３の装置は、実験番号１に使用された総カーボン濾過システムと、実験番号１で使用される総カーボン濾過装置と実験番号２で使用される総ＺＺ濾過装置の破過時間の補間によって予測されるであろう破過時間よりも優れているとは言わないまでも少なくとも同じくらいに良い破過時間と比べて、ＳＯ２の破過時間に改善をもたらした。
【００６８】
【表４】
2016534825.tif 000006
【００６９】
表４及び図８に示されるように、実験番号３の装置は、実験番号１に使用された総カーボン濾過システムと、実験番号１で使用される総カーボン濾過装置と実験番号２で使用される総ＺＺ濾過装置の破過時間の補間によって予測されるであろう破過時間少なくとも同じくらいに良い破過時間と比べて、アンモニアの破過時間に改善をもたらした。
【００７０】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者には明らかになるであろう。本発明は、説明のみを目的として本出願に記載される実施形態に限定されるべきではない。全てのリストされた特許、特許書類及び発行物（実施例内で使用された原料及び材料のための製品安全データシート、技術データシート、及び製品パンフレットを含む）は、個々に組み込まれたかのように、参照によって本文書中に組み込まれる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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