JP2003511217A - 水性の泡を含む空気流を濾過するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空気流を水性の泡によって濾過する方法および手段を提供する。本方法は、汚染された空気流を拡散用の篩(56)を通して膨張チャンバー(24)内の水溶液中を通過させる工程、液体浴容器(72)と浸潤した繊維要素(42)との間で水性の泡(27)を発生、維持、収容する工程および、粗い繊維要素(42)を水性の泡(72)からの液体で連続的に浸潤させる工程を含む。汚染された空気流と液体浴容器(72)との間の動的な界面を制御することにより、泡(27)は発生かつ維持され、繊維要素(42)は浸潤される。空気流を濾過する手段は、第一段である液体浴フィルターと組み合わせた空気濾過装置(20)、第二段である水性の泡(27)、第三段としての連続的に浸潤される粗い繊維フィルター(42)および、最終段である湿った細かい繊維フィルター(44)を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連する発明の相互参照 本願発明は、先の出願である1999年10月7日付の米国特許出願第60/158,579号
「水性の泡を含む空気流を濾過するための方法および装置」の利点および優先権
を主張するものである。

【０００２】本発明の背景および概要 一般に、本願発明は空気流を濾過するために水性の泡を用いる方法および手段
を提案する。より詳細には、本発明は、空気流から揮発性または不活性な気体、
液体または固体の汚染物を除去する方法を提案するものである。本発明はまた、
空気流から汚染物を除去するための、液体浴型で泡濾過式の浸潤した繊維の空気
濾過装置を提供するものである。本発明はさらに、空気流から、研磨された乾式
壁接合用コンパウンド(drywall joint compound)の塵を効果的に除去するもので
ある。

【０００３】 厄介な塵とはミクロン／サブミクロンの大きさの全ての粒子のことであり、そ
の大きさは乾式の空気濾過要素を十分通過できるほど小さいものである。この厄
介な塵は自然に、また人工的にも生成する。自然の塵の例には、風に吹き上げら
れた堆積物や蒸発物、花粉、微少な有機物の破片、アレルギー抗原、火災による
灰および火山噴火による灰がある。人工的に生じた塵には、酸性雨、産業廃棄物
、車両の排気ガス、鉱山や建設作業、人為的な火災、不適切な土壌管理、塗装、
肥料および他の化学品のスプレーによるものがある。

【０００４】 2000年7月4日付のDularの米国特許第6,083,307号を含む先行技術は、研磨によ
って生じた乾式壁接合用コンパウンドを空気流から分離するための装置を教示す
る。Dularの特許は水性の泡の使用を示唆しておらず、また水性の泡と協働する
半径方向に延在するフィルターの使用をも示唆していない。

【０００５】 1998年10月13日付のDrikerらの米国特許第5,820,657号を含む他の先行技術は
、濾過用の真空システムを教示する。Drikerらの特許は、基本的にwet-to-dryま
たはdry-to-wet型の吸引からの連続的な変換に関するものであり、邪魔なそらせ
板および浮遊機構の使用を必要とするものである。本発明は湿った繊維フィルタ
ーを用いた追加の濾過工程を提供するものであり、このフィルターは水性の泡に
よる濾過と協働し、これを強化するものである。

【０００６】 ミクロン／サブミクロンの大きさの粒子の濾過を改良するための乾式濾過方法
を含む先行技術は、Buschの米国特許第4,116,648号が開示している。

【０００７】 ミクロン／サブミクロンの粒子の濾過媒体として水を用いる先行技術もある。
Napadowの米国特許第4,484,513号に示すように、水容器、小滝、スプレーおよび
サイクロンを大型または小型の空気洗浄装置と組み合わせたものである。

【０００８】 Wistingの米国特許第3,989,484号はサイクロン型の空気洗浄機と液体リザーバ
ーを有するフィルターを教示し、これは液体リザーバーの上方または下方のいず
れかに汚染された空気を導入することにより濾過を行うものである。

【０００９】 Yarbroughの米国特許第5,428,865号は空気チャンバー内の水面上に粒子を投下
するものであるが、全ての汚染物が濾過表面に曝されるものではなく、濾過され
ない汚染物が空気流中に残留する。

【００１０】 Blairの米国特許第5,669,946号は水面を増加させるためのプラスチック製部材
を使用する。Blairは水面の濾過領域を増加させる必要があることを認識してい
る。しかしながら、機械的な部材は濾過面を予め定めた面積に制限し、廃棄物容
器の空間を占拠し、製造コストを増加させる。

【００１１】 他の先行技術によるアプローチは、水容器の表面下部に空気流を導入するもの
である。機械的なサーキュレータ、そらせ板およびコレクタが汚染された空気流
を循環式の経路へ導入し、汚染物を容器の表面に曝し、液体を収集して容器へ戻
すものである。そらせ板、サーキュレータおよびコレクタは装置に余計な部品を
追加することとなり、製造コストを上昇させ、信頼性を低下させるものとなる。

【００１２】 例えばScarpの米国特許第5,199,963号は、空気を循環式の経路へ導入し、水を
収集して容器へ戻す、サイクロン型の、機械的なリング状そらせ板および流体収
集リングを教示する。

【００１３】 水性の泡は先行技術においても浮揚手段として用いられており、泡は鉱物の微
粒子を浮揚させてスラリー状にして汚染物容器へと輸送し、粒子はそこでBarwis
eの米国特許第4,956,077号に開示されている種々の脱水手段によって泡から除去
される。

【００１４】 乾式壁の仕上げ工程の間、研磨された接合用コンパウンドは、収容および清掃
が困難な厄介な塵を生成する。この厄介な塵は人間の毛髪の直径の約1/300の大
きさであり、標準的な真空掃除機の濾過要素を容易に通過してしまう。塵の清掃
にはコストがかかり、汚染が制限されている領域を研磨工程で発生する塵から防
ぐための広範囲なマスキングがしばしば必要となる。こうした特殊な用途には、
吸引される空気流からサブミクロンの大きさの汚染物を除去するための効果的で
効率的な手段が必要である。人が居住している住宅、病院、計算機センター、レ
ストラン、オフィスビル、小売店、画廊およびホテルのような、塵による汚染が
許容できない、塵の発生が制限される領域での作業には、より効果的な解決策が
必要である。

【００１５】 本願出願人の目的は、空気流からミクロン／サブミクロンの大きさの汚染物を
除去するための効果的な方法および手段を提供することにあり、これは清掃が容
易で製造および使用が経済的で、かつ、専門的なサービスにも十分に耐えうるも
のであり、しかも信頼性も十分高いものである。本発明は、塵の発生が制限され
る領域で良好に機能するものである。

【００１６】 汚染された空気流と水溶液との動的な相互作用は、非常に大きな数の濾過面を
有する水性の泡を生成するために本発明の一形態に使用される。動的な相互作用
により水溶液に発生する乱流は繊維要素を連続的に浸潤させるのに用いられる。
浸潤した繊維要素は泡フィルターの上側領域を確立し、水性の泡によって除去さ
れなかった汚染物を除去するための追加の濾過工程を提供する、多数の湿った繊
維表面を追加する。重力の効果も用いられる。重力は、洗浄チャンバー内の動的
な泡の環境を含むように、また堆積のための沈殿工程によって汚染物を水溶液中
に落下させるように、水溶液底部へ向かう汚染物に運動量を追加する。本発明の
もう一つの形態は、第二の空気源からの清浄な空気により水性の泡を発生させる
ものである。

【００１７】 水性の泡は、汚染された空気流を拡散用の篩を通して水のコラムへ排出され、
汚染物を液体リザーバー内で発生した多数の気泡の内面および外面に曝すことに
より発生する。空気流および残留した全ての汚染物は、その後連続的に浸潤させ
た繊維要素に曝され、汚染物は要素の多数の浸潤した繊維に曝される。

【００１８】 空気流内の汚染物と水性の泡の表面の液体との接触は、第一に、汚染物の空気
流から水溶液への移動を意味する。水はコスト効率が高く、また広く利用される
ものであり、毎回置き換えてフィルターを洗浄する。フィルターの初期購入費を
超えるコストは発生しない。

【００１９】 清掃が容易になるように設計することにより、空気フィルターは層をなしてい
ない汚染物の体積を粘土の沈殿した堆積物と一致する体積に減少させる。水リザ
ーバー容器のカバー組立体を取り外し、スラッジを容器の外へホースで水を流す
ことにより洗い流す。使用者は管／繊維要素組立体を繊維要素の容器から取り外
し、繊維要素に水を流して、その水が清浄になるまで洗浄する。水リザーバー容
器を予め定めた水位まで水を満たし、水容器カバー組立体および管／繊維要素組
立体を置き換えて濾過装置を使用可能とする。

【００２０】 空気フィルターは移動する部品を有しておらず、水および空気のみが動く要素
である。全ての構成要素は適切な高分子化合物製である。選択したポリマーは、
何年にも亘る経済的で信頼性の高いサービスを提供する耐久性の高い濾過装置を
構成する。本発明による空気フィルターは、部分的な真空状態における前段フィ
ルター(pre-filter)として使用することができる。汚染された空気流は低圧の条
件下でフィルターを通して吸引され、汚染が除去された空気流として真空源に向
かって真空配管へと排出される。

【００２１】 フィルターは正圧の条件下で排気フィルターとしても使用することができる。
汚染された空気流は空気流の相対的に高い圧力によってフィルターを通して押し
込まれ、汚染が除去された空気が大気中へと排出される。

【００２２】 液体リザーバーへの添加物は、泡の寿命の増加と濾過作用の改善のために表面
張力を増加させることを可能とする。添加物は水に溶けない汚染物を空気流から
除去する溶媒として作用し、また酸性の汚染物を中和するための基材として作用
し、さらに有機物のアレルギー抗原の汚染物を殺菌するための殺菌剤として作用
する。

【００２３】 汚染された空気流は部分的な真空によって水溶液を通して吸引され、洗浄チャ
ンバー内の泡の水表面と接触する。同時に、界面で発生した乱流が水面上の予め
定めた距離に配置した繊維要素を連続的に浸潤させる。浸潤した繊維要素は水性
の泡フィルターの膨張を効果的に収容する。空気流は浸潤した繊維要素と接触す
るように吸引され、残留した全ての汚染物が除去される。過剰な水は繊維から汚
染物を濯ぎ、液体リザーバーへ連続的に戻す。空気流は追加的に第二の細かい繊
維要素を通して吸引され、真空源へ向かって真空配管へと戻される。

【００２４】 本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明および図面から明らかにな
るであろう。

【００２５】図面の詳細な説明 以下の記述において、特定の物質的な要素は好適な実施形態を代表するもので
あるが、本発明の範囲を限定するものではない。

【００２６】 空気濾過装置の好適な実施形態は、専門的には真空掃除機の前段フィルター(p
re-filter)として、石膏製の壁パネルの仕上げ加工のための真空式研磨竿(a vac
cum sanding pole)と組み合わせて利用者によって使用される。濾過装置の機能
は、接合用コンパウンドを研磨する工程中に削られた石膏ダストを、実用型の真
空掃除機の濾過要素を通過して限定された環境の大気中に流入する前に吸引され
る空気流から除去することである。石膏ダストの割合は、ミクロン／サブミクロ
ンの大きさであり、塵の量が制限されるような領域で作業する時のミクロン／サ
ブミクロンの大きさの粒子を除去するための効率的で効果的な手段を必要とする
。

【００２７】 本願の図1に示す空気濾過装置20は、リザーバー容器24を含み、この容器は頂
部に一つの開口端を有し、また液体リザーバー72、水性の泡を洗浄するチャンバ
ー26および所定の体積の繊維要素容器28を収容するのに十分な容積を有する。こ
のリザーバー容器24は吸気管30の断面積に対して膨張チャンバーとして機能する
。液体リザーバー72は導入された空気流の乱れた上側リザーバー部分26における
エネルギーを吸収して比較的穏やかな流れを維持するのに十分な比率の体積を有
し、下側リザーバー部分72は、大量の粒子を溶液に沈殿させ、容器24の底部にこ
の沈殿物を堆積させることができる程度の十分な体積を有する。図1に示す空気
フィルターは、乾式壁の専門家が、塵が制限された作業場で建物を清掃する設備
無しに厄介な塵を収容することができるように開発されたものである。こうした
建物の例としては、環境に敏感なリゾート海岸の高台にある会員制ホテルまたは
コンドミニアムがある。こうした施設は、内蔵式の廃水処理設備を有している。
こうした処理設備へはいかなる汚染物の侵入も禁じられる制約がある。したがっ
て、削られた乾式壁接合用コンパウンドを収容するための手段が必要とされ、こ
の手段は適当な時期および場所で清掃可能なときに、必要な限り効果的に機能す
る。

【００２８】 リザーバー容器24は標準的な5ガロンバケツであり、元は乾式壁接合用コンパ
ウンドを入れていたものである。繊維要素容器28は接合用コンパウンドのバケツ
24の開放された頂部に嵌り込むように、バケツ24の直径に比例した直径を有する
。幾つかのバケツ24には所定体積の水を満たす。空気フィルター容器28は、フィ
ルターを圧力で一体となる状態を維持するために、接合用コンパウンドのバケツ
24の開放された頂部へと押し込まれる。接合用コンパウンドは研磨され、削られ
た塵は接合用コンパウンドのバケツ24底部のスラッジ層へと沈殿する。フィルタ
ーの清掃が必要な場合には、スラッジを取り除き、バケツ24の頂部を密閉する。
フィルター組立体は、所定体積の清浄な水を入れたもう一つの接合用コンパウン
ドのバケツ24内に配置する。新鮮な水は使用時にフィルター組立体を洗浄し、こ
の工程は必要に応じて繰り返すことができる。密閉したバケツ24は、空気フィル
ター組立体および他の工具と共に適当な時期および場所で清掃することができる
。

【００２９】 繊維要素容器組立体28はカバー34を含み、このカバー34は取り外し可能に取り
付けられ、繊維要素容器組立体28の開いた頂部と同一の広がりを有し、また容器
28と加圧によって一体化することが維持されるように、十分に摩擦嵌め式に密着
する。この本来円筒形の繊維要素容器28は頂部で一端が開放し、反対側の底部側
端部には、容器底部の厚さ方向に貫通する多数の入口64を有し（図2参照）、こ
の入口64はリザーバー容器24と繊維要素容器28との間での流体の連通を確立する
。

【００３０】 管／繊維要素組立体38は、図2に示す吸気／排気管組立体40、粗い繊維要素42
および、図1に示す細かい繊維要素44を含む。図2の吸気／排気管組立体40は、吸
気管30、排気管48、カバー34および３個の繊維要素支持体46a，46b，46cを含む
。吸気管30は入口部52を有し、この入口部52は図3に示す吸気管30の上端部を具
え、また吸気管30はその上端部近傍に所定の間隔で組み込まれた分配用マニホー
ルド54を有し、この分配用マニホールド54は図2に示すように多数の空気流入口6
2および拡散用篩56を有し、この拡散用篩56は吸気管30の下端部30a近傍に組み込
まれている。

【００３１】 排気管48は吸気管30の上端部に隣接かつ近接して配置され、この排気管48と吸
気管30は相互に平行な直線状の軸線を有する。排気管48は図3に示すように、閉
鎖かつ密封された下端部48a、その反対側に開口端を具える90°に曲がった出口
部58および、空気流入口60を有し、空気流入口60は閉鎖した端部近傍で所定間隔
で配置され、吸気管30の上端部に組み込まれている分配用マニホールド54の一つ
の入口62と同一の広がりを有している。

【００３２】 図3に示す第1の膨張チャンバー80a，80bは膨張チャンバー頂部74を含み、この
膨張チャンバー頂部74は、その下に位置する吸気管30と同一の広がりを有し、そ
の内部に吸気管30が入り込んでいる。

【００３３】 略環状の第1の繊維要素支持体46a（図2参照）は吸気管30の軸線に直角かつ同
心である。第1の繊維要素支持体46aは、その厚さ方向に貫通する多数の入口36を
含み（図1参照）、略円形のパターンを有するこれら入口36は、吸気管30の軸線
に対して直角である。

【００３４】 略環状の第2の繊維要素支持体46bも吸気管30の軸線に直角かつ同心である。こ
の支持体は、同心状に配置されている偏心した第1の吸気／排気管の入口62を含
み、また、支持体の厚さ方向に貫通する多数の排出溝66が略環状のパターンで、
支持体46bの周縁部近傍に同心状に所定の間隔で配置されている。これら溝66は
、繊維要素支持体46bと同心の、略環状の排出溝に直角に配置されている。

【００３５】 略環状の第3の繊維要素支持体46cもまた、吸気管30の軸線に直角かつ同心であ
る。第3の支持体46cもカバー34に近接し、かつ同心となっている。支持体46cは
偏心した第2の吸気／排気管の入口を有する。

【００３６】 略環状の粗いフィルター要素42は第1および第2の平面を有し、これらの平面は
吸気管30の軸線に直角かつ同心である。粗いフィルター要素42の第1の平面はフ
ィルター要素容器28の底部の第1の平面に近接し、かつ同一の広がりを有して配
置される。粗いフィルター要素42の第2の平面は第1の繊維要素支持体46aに近接
し、かつ同一の広がりを有して配置される。

【００３７】 略環状の細かい繊維要素44もまた第1および第2の平面を有し、これらの平面も
また入口管30の軸線に直角かつ同心である。細かい繊維要素44は吸気／排気管組
立体40の上端部近傍に所定距離で配置される。細かい繊維要素44の第1の平面は
第2の繊維要素支持体46bに近接し、かつ同一の広がりを有している。細かい繊維
要素44の第2の平面は、第3の繊維要素支持体46cに近接し、かつ同一の広がりを
有している。

【００３８】 好適な実施形態は、透明なポリカーボネート製の容器、カバーおよび繊維要素
支持体、ポリ塩化ビニールからなる吸気管および排気管、発泡ポリウレタン繊維
で構成される繊維要素で構成される。

【００３９】 本願で開示する、空気流から汚染物を除去する方法は以下の工程を含む。 − 必要に応じて液体リザーバーの物理的特性を付加的に強化する工程 − 汚染された空気を拡散用篩56を通して液体リザーバー72および膨張チャン
バー26へ導入する工程 − 汚染された空気を液体リザーバー72内で形成した泡73内の液体表面に曝す
工程 − 吸気管30内の汚染された空気流と液体リザーバー72との間での動的な界面
を利用して、液体リザーバー72の上方で水性の泡27を生成かつ維持する工程 − 水性の泡27を液体リザーバー上方に所定距離で配置した粗い繊維要素42に
浸潤させて収容する工程 − 粗い繊維要素42から汚染物を除去し、この汚染物および過剰な液体を液体
リザーバーへ戻すために、粗い繊維要素42へ連続的に浸潤させる工程 − 汚染された空気流を多数の泡27の液体表面に接触させる工程 − 汚染された空気流を湿った粗い繊維要素42に接触させ、それによって空気
流から汚染物を除去する工程 − 空気流を細かい繊維要素44の水分で湿潤した表面に接触させ、それによっ
て空気流から全ての残留した汚染物を除去する工程 空気流は空気フィルター20を通して部分的な真空によって吸引され、真空源に
向かって真空戻りホースへと排出される。

【００４０】 使用者は液体リザーバー72を所定の水位まで満たし、汚染された空気流を流す
真空ホースを吸気管30の入口52と接続する。排気管48の排気口58は、実用型の真
空掃除機のような真空源からの真空ホースと接続する。空気濾過装置20は、空気
流から汚染物を、この汚染物が真空源に入らないように除去するものである。

【００４１】 空気濾過装置20を清掃するためには、使用者は管／繊維要素組立体38を取り外
す。組立体38にはホースで水を、繊維要素42，44から排出される水がきれいにな
るまで吹き掛ける。使用者はホースで水リザーバー容器24を洗浄し、次いで水を
所定の水位まで再度満たし、さらに管／フィルター要素組立体38を元に戻す。そ
の後フィルターは使用可能となる。

【００４２】 空気濾過装置20は汚染された空気が流れる真空配管中に配置される。汚染され
た空気流は吸気管30へ入る。空気流は、吸気管30の底部近傍に組み込まれている
拡散用篩56を通して液体リザーバー72の水面下へ導入される。汚染された空気流
は水との最初の接触中に水面に露出し、多数の泡が上側リザーバーを通して拡散
する。この最初の濾過工程中に大半の汚染物は空気流から除去される。液体リザ
ーバー72の下部は比較的穏やかな状態を保し、それによって、より重い汚染物は
液体リザーバー容器24底部のスラッジ層へと沈殿する。空気流の乱れは、この空
気流から汚染物を除去するために利用可能な表面積をかなり増大させ、水面上か
ら数cmに位置する粗い繊維要素42を浸潤させる。

【００４３】 汚染された空気流は、まず液体リザーバー72内へ排出されることによって濾過
される。空気流は、液体リザーバー72と浸潤したフィルター要素42との間の乱れ
た水性の泡27の環境を通して吸引される。汚染物は高い動的状態にある水の増加
した表面領域と接触することにより空気流から除去される。水容器を汚染する石
膏ダストの場合、水の表面張力は増加する。空気流の高い力学的エネルギー状態
と組合わさった水の表面張力の増加は、水表面と浸潤した繊維フィルター42との
間の領域を満たす泡を生成させる、水の表面積を幾何級数的に増加させる。汚染
物は、空気流が洗浄チャンバー26を通して吸引されるときに泡の水表面と接触す
ることにより空気流より洗い落とされる。空気流が浸潤した繊維要素42をその厚
さ方向に貫通し、この浸潤した繊維要素42の湿った表面と接触すると、浸潤した
繊維要素42は洗浄チャンバー26で生成した泡27を効果的に収容し、空気流を再度
濾過する。過剰な水が液体リザーバー72へ戻るように排出されると、一定に浸潤
する繊維要素42が自身から連続的に汚染物を排出する。液体リザーバーの粘性は
現実の使用のために、十分に長く低い値を維持する。大部分の粒子は、水から液
体リザーバー24底部のスラッジへと沈殿する。汚染された空気流は、その後細い
繊維要素44の半径方向の大きさの経路を経て真空配管へ戻される。

【００４４】 以下の理論を上述した装置に適用することが本願出願人の意見である。一般に
本願による方法は、空気流から汚染物を除去するために液体の表面張力を用いる
。空気流の界面でエネルギーが伝達され、液体リザーバーは濾過装置全体に亘っ
て何倍もの表面張力を発生させるために用いる。汚染物は液体表面に曝されて空
気流から除去される。

【００４５】 特に、本願による方法は、汚染物を液体リザーバー内へ下降させるために、吸
気管の断面積に亘る、重力加速度と組合わさった高い空気流の速度を維持する。
空気流と液体リザーバーとの間の界面は、フィルター全体に亘る莫大な量の液体
表面を生成するために用いられる。汚染物は、汚染物を除去された空気流が真空
源または大気中に戻る前に、液体リザーバー内の泡内部の液体表面に曝され、粗
い繊維要素の浸潤した繊維上の水性の泡を具える気泡の内側および外側の液体表
面に曝され、また細かい繊維要素の湿った繊維上の液体表面に曝される。

【００４６】 空気フィルターの特別な設計戦略は、真空配管内の空気流の速度および面積を
、空気流が減少するようになるまで維持することにある。汚染された空気流は吸
気管中の第1の膨張チャンバーに入って空気流の速度は減少し、それによって大
量の汚染物を輸送するための空気流に利用できる仕事量（エネルギー／面積）が
減少する。残りの空気流の速度、汚染物の運動量および重力による加速度は、汚
染された空気流を液体浴と接触させるように合成される。吸気管内部での水面と
の界面は動的なものであり、大量の汚染物の大半は、この最初の濾過工程で空気
流から除去される。空気流と水面との間の動的な界面は、360°の拡散用篩を通
る空気流を液体リザーバーの液柱内へ排出することにより制御され、それによっ
て汚染物に曝される水の表面積が最大化する。空気流から液体リザーバーへのエ
ネルギーの伝達は、液体リザーバー上部での乱流を生成する。乱流は水性の泡を
生成するために用いられ、繊維塊を浸潤させるために最初のミクロン／サブミク
ロン濾過手段として用いられ、また水性の泡の膨張を制限するための封入手段と
して用いられ、さらには空気流から汚染物を除去するための濾過手段として用い
られる。

【００４７】 リザーバー容器は第2の膨張チャンバーとして機能し、容器の断面領域に亘っ
て空気流のエネルギーを分配する。結果的に生じる容器の断面領域に対する空気
流の速度の減少は、この濾過段階において大量の汚染物のほとんどを開放するこ
ととなる。

【００４８】 図4は本発明の第二の実施形態を図示するものである。この実施形態において
は、濾過装置120はHVAC（加熱、換気および空調用）前段フィルターとして使用
されるものである。本実施形態も図1〜3に示した実施形態と同様の方法で機能を
果たす。第二の実施形態に付加された特徴は、水性の泡127を生成するために細
かい気泡を生成する清浄な圧縮空気を使用することである。清浄な圧縮空気源19
0は空気圧縮機でも良く、または圧縮空気タンクでも良い。供給管191が、水面17
2下のリザーバー容器124を貫通している。管191は多数の小さなオリフィス193を
有する通気装置192と接続する。オリフィス193は高圧・低体積の圧縮空気から細
かい気泡194を生成する。小さく、細かい清浄な気泡は篩156と協働して泡および
乱流を形成し、それによって水性の泡127を生成させる。粗いフィルター要素142
は水性の泡127の膨張を制限し、また付加的な濾過作用を提供する。細かいフィ
ルター要素144はさらなる濾過工程を提供する。濾過された空気流は出口148を通
してHVACシステムへ排出される。

【００４９】 図5は本発明の第三の実施形態を図示するものであり、この実施形態もまたHVA
C前段フィルターとしての使用を意図したものである。濾過装置220は図4に示し
た濾過装置に非常に類似したものとなっているが、流入する汚染された空気流を
高圧の圧縮空気源として利用する点が異なっている。供給管291は入口230へ入り
込み、篩256下に配置した通気装置292と接続する。通気装置292は細かい気泡294
を生成する多数の小さなオリフィス293を有する。本実施形態で用いているアプ
ローチ方法の重要な点は、空気流の流入と流出との間での圧力損失を排除または
低減しようとすることである。

【００５０】 必要に応じて添加する水溶性の汚染物または添加物が水の表面張力を増加させ
る。水の表面張力の増加は各気泡の寿命を増加させる。多数の気泡が、その数が
減少するよりも早く生成し、水性の泡が洗浄チャンバーを満たすように形成され
て第一の濾過面として維持かつ使用される。泡が浸潤した粗いフィルター要素に
到達した時、過剰な気泡が浸潤した繊維要素中の全ての水表面と接触して吸収さ
れ、気泡の発生と消滅との平衡が達成される。濾過のための泡は一定の体積に維
持される。重力による引力に抗する少なくとも大きな汚染物のみを輸送する空気
流は洗浄チャンバーの水性の泡を通して、部分的な真空により吸引される。空気
流が泡を通して吸引されると、汚染物は相当数の濾過面に曝される。どんなに大
きな汚染物でも空気流からは除去され、液体リザーバーへ戻される。空気流およ
び、あらゆる気体状の汚染物は繊維要素を通して吸引され、多数の浸潤した繊維
に曝され、繊維状の液体内の全ての汚染物が洗浄チャンバーの乱流環境によって
液体リザーバーへ戻されるように連続的に濯ぎがなされる。空気流は細かい繊維
要素の水分で湿った繊維を通して吸引され、最終的に空気流は洗浄される。汚染
物が除去された空気流は真空源の真空配管へと戻る。

【００５１】 汚染物が水溶性でない場合には、水の表面張力を増加させて泡の形成を可能と
するために、リザーバーへの添加物を用いる。粒子が非水溶性の残留物で汚染さ
れる場合には、汚染物の溶媒として作用するような触媒を選択する。触媒の異な
る特性は、異なる汚染物に対する泡および浸潤した繊維の特性をさらに強化する
。例えば、 − 石鹸を、非水溶性の汚染物、例えばグリース、油、暖炉またはバーベキュ
ーの灰による汚染に用いる。 − 石鹸および漂白剤を、抗菌のために、グリース、油、ハウスダストとして
発見される汚染物によって汚染される有機アレルギー源を多数含む空気流に用い
る。 − 重炭酸ソーダを、匂いの吸収と酸性の汚染物の中和に用いる。 − 他の特定の化学物質を、共有結合または他の幾つかの化学作用を通して空
気流から特定の汚染物を反応して除去するために用いる。 上記の添加物のリストは代表的なものであって、包括的なものではなく、また
本発明の範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るフィルターの斜視図であり、明瞭化のために装置の一部を欠いて
示すものである。

【図２】 図１に示すフィルターの入口管および出口管部分を示す斜視図である。

【図３】 図１のフィルターの真空分布マニホールドおよび入口管の膨張チャンバー部分
を部分的に欠いて示す斜視図である。

【図４】 加熱および／または空調システムに用いる本発明に係るフィルターの他の実施
形態を、部分的に欠いて示す斜視図である。

【図５】 加熱および／または空調システムに用いる本発明に係るフィルターのさらに他
の実施形態を、部分的に欠いて示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶液を収容する工程と、 汚染された空気流を拡散手段を通して前記水溶液と相互作用させる工程と、 前記空気流を前記水溶液に通過させて水性の泡を生成する工程と、 前記水性の泡の膨張を予め定めた体積に制限する工程と、 空気流中の汚染物と前記水性の泡の液体表面とを強制的に接触させる工程と、 前記接触工程により前記汚染物を空気流から前記水性の泡へ移動させる工程と
   、 前記汚染物を前記水性の泡から前記水溶液へ移動させる工程と、 堆積工程によって前記汚染された空気流に含まれていたあらゆる大型の汚染物
   を堆積させる工程と、 濾過工程によって汚染物を除去した空気流を排出する工程と、 を具える、汚染された空気流を濾過する方法。
2. 【請求項２】 前記水性の泡を部分的に生成させるように圧縮空気を前記水溶液
   中に排出する工程をさらに具える請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記拡散手段を通して前記水溶液中に導入した前記汚染された空
   気流を膨張チャンバーへ導入し、それによって大型の汚染物を前記水溶液中に放
   出させる、請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 水性の泡の制限を、前記水溶液上の予め定めた距離で配置したフ
   ィルター要素の部材を浸潤させることにより達成する、請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 前記汚染された空気流を前記フィルター要素の浸潤した部材に強
   制的に接触させ、この接触により前記汚染された空気流から汚染物を除去する工
   程をさらに具える請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 汚染物を除去した空気流を負の相対圧の下で真空源に向けて真空
   配管ホースへ排出する請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 汚染物を除去した空気流を正の圧力の下で大気中に排出する請求
   項１記載の方法。
8. 【請求項８】 リザーバー容器と、 前記リザーバー容器内に保持した水溶液と、 吸入口と、前記水溶液下に配置した、拡散用篩を含む下側開口部とを含む吸入
   管と、 前記水溶液の水面上方に予め定めた距離で配置し、それによって前記拡散用篩
   および前記水溶液を汚染された空気流が通過して前記水溶液の上方で水性の泡が
   形成されると、前記水性の泡の膨張を制限する濾過手段と、 前記リザーバー容器から前記空気流を排出させる排気手段と、 を具える、汚染された空気流から汚染物を除去するための空気濾過装置。
9. 【請求項９】 前記濾過手段が粗い繊維要素を具える請求項８記載の濾過装置。
10. 【請求項１０】 前記粗い繊維要素上方に保持させた細かい繊維要素をさらに具
    える請求項９記載の濾過装置。
11. 【請求項１１】 前記リザーバー容器の開放した頂部に取り外し可能に取り付け
    たカバーをさらに具え、このカバーを容器の圧力の完全さを維持するのに十分な
    摩擦嵌め式に固定した請求項８記載の濾過装置。
12. 【請求項１２】 前記リザーバー容器が標準的な５ガロン入りバケツであり、こ
    の５ガロン入りバケツの頂部と摩擦係合してシールを形成する濾過手段容器をさ
    らに具える請求項８記載の濾過装置。
13. 【請求項１３】 高圧の小さい気泡を形成するために前記水溶液中に清浄な圧縮
    空気を供給する手段をさらに具える請求項８記載の装置。