JP2007283200A - Filtering apparatus for cleaning air - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filtering apparatus for cleaning air that is effective to the emission gas discharged into atmosphere, can be manufactured at a low cost, and is operated at a relatively low running cost in case of a continuous operation. <P>SOLUTION: The filtration apparatus (1) for cleaning air is constituted of an air blowing means (7) for taking in external air, a filter member (4) for filtering/cleaning the air supplied by the air blowing means (7) and sending it outside. The filter member (4) employs a filter of a relatively low quality. The air blowing means (7) is equipped with a motor-driven air blower and blows air to the filter at a flow rate lower than the design flow rate of the filter. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、空気浄化用フィルタ装置に関し、更に具体的には、主として車両から排出される排気ガス汚染物質を除去する、家屋、工場、事務所ビル及び車両室内等に設置する空気浄化用フィルタ装置に関する。   The present invention relates to an air purification filter device, and more specifically, an air purification filter device that is installed in a house, factory, office building, vehicle interior, etc., which mainly removes exhaust gas pollutants discharged from vehicles. About.

本発明者は、最近、論文Sugamata M. et al. (2006) Material Diesel Exhaust Exposure Damages Newborn Murine Brains. Journal of Health Science, 52(1) 82-84により、ディーゼル排ガスに曝したマウスから生まれた新生仔マウスの脳組織に、ディーゼル排気ガスの超微細粒子の痕跡が見られ病変が存在する旨を発表している。   The inventor recently described a newborn born from a mouse exposed to diesel exhaust according to the paper Sugamata M. et al. (2006) Material Diesel Exhaust Exposure Damages Newborn Murine Brains. Journal of Health Science, 52 (1) 82-84. It has been announced that there are traces of ultrafine particles of diesel exhaust gas in the brain tissue of pups.

このような排気ガスの清浄化のためには、ディーゼルエンジン駆動車両の排気機構に排ガス用フィルタ装置を設置したり、一旦、大気中に排出された排気ガスに対しては室内に設置する空気浄化用フィルタ装置を設けて、対処する必要がある。   In order to purify such exhaust gas, an exhaust gas filter device is installed in the exhaust mechanism of a diesel engine-driven vehicle, or the exhaust gas once exhausted into the atmosphere is installed indoors. It is necessary to provide a filter device for this purpose.

後者の室内設置用空気浄化用フィルタ装置は、基本的に、外部空気を取り込む送風手段である送風機と、この送風手段からの空気を濾過・清浄化して外部へ送出するフィルタ部材から構成されている。   The latter indoor-installed air purification filter device basically includes a blower that is a blower that takes in external air, and a filter member that filters and cleans the air from the blower and sends it to the outside. .

なお、本発明者及び本出願人とも、後述する比較的低性能のフィルタ部材を使用し送風流量を比較的低く抑えて、ディーゼルエンジン駆動車両の汚染排気ガス中に含まれる微細粒子を有効に捕集する空気浄化用フィルタ装置を開示する、公開された特許文献及び非特許文献の存在を知らない。   Both the present inventor and the present applicant use a relatively low-performance filter member, which will be described later, to keep the flow rate of air relatively low and effectively capture fine particles contained in the polluted exhaust gas of a diesel engine driven vehicle. We do not know the existence of published patent documents and non-patent documents that disclose filter devices for air purification.

例えば、乳幼児は一日のほとんどを自宅室内で過ごし、低学年の児童も一日のほぼ3/4程度、また成人といえども休日を加味すると半分以上を自宅室内で過ごしている。従って、大気中の排気ガス汚染を一気に清浄化することは困難であるとしても、自宅室内の空気から排気ガス汚染物質を有効に除去することができたなら、人体に対するその蓄積量は大幅に軽減されるものと思われる。また、人間の脳の発達完成は１０歳頃といわれており、病院、保育所、幼稚園、小学校等において、室内の排気ガス汚染物質を有効に除去することは、成人に対するより、一層重要なこととなる。このためには、低価格で購入することができ、360日24時間連続運転してもランニングコストがかからないフィルタ装置が必要である。   For example, infants spend most of their day in their homes, younger children spend about 3/4 of their day, and even adults spend more than half in their homes when taking holidays. Therefore, even if it is difficult to purify exhaust gas pollution in the atmosphere at once, if the exhaust gas pollutant can be effectively removed from the air in the home room, the accumulated amount to the human body is greatly reduced. It seems to be done. In addition, human brain development is said to be about 10 years old, and in hospitals, nurseries, kindergartens, elementary schools, etc., it is more important than adults to effectively remove indoor exhaust gas pollutants. It becomes. For this purpose, a filter device that can be purchased at a low price and does not incur a running cost even if operated continuously for 24 hours for 360 days is required.

しかし、このような排気ガス対策の空気浄化用フィルタ装置を低価格で製造して供給したり、またこのような装置を購入後に連続運転した場合に可能な限り電気代等の費用がかからない観点から、室内設置用空気浄化用フィルタ装置の検討は行われていなかった。   However, from the viewpoint that such an exhaust gas countermeasure air purifying filter device is manufactured and supplied at a low price, or if such a device is continuously operated after purchase, the cost of electricity etc. is as low as possible. No investigation has been made on a filter device for air purification for indoor installation.

従って、本発明は、大気中に排出された排気ガスに対して有効であり、低価格で製造することができ、且つ連続して運転した場合にランニングコストが比較的安い空気浄化用フィルタ装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides an air purification filter device that is effective for exhaust gas discharged into the atmosphere, can be manufactured at low cost, and has a relatively low running cost when continuously operated. The purpose is to provide.

上記発明の目的に鑑みて、本発明に係る空気浄化用フィルタ装置は、外部空気を取り込む送風手段と、該送風手段からの空気を濾過・清浄化して外部へ送出するフィルタ部材とから構成された空気浄化用フィルタ装置であって、前記フィルタ部材は比較的低品質のフィルタを使用し、前記送風手段は、モータ駆動の送風機を有し、前記フィルタに対する定格流量より低い流量の空気を該フィルタに送ることを特徴とする。   In view of the object of the present invention, an air purification filter device according to the present invention is composed of a blowing unit that takes in external air, and a filter member that filters and cleans the air from the blowing unit and sends it to the outside. A filter device for air purification, wherein the filter member uses a relatively low quality filter, and the blower means has a motor-driven blower, and air having a flow rate lower than a rated flow rate for the filter is supplied to the filter. It is characterized by sending.

更に、上記空気浄化用フィルタ装置では、前記送風手段は、前記フィルタに対する定格流量の約1/5の流量の空気を該フィルタに送ることもできる。   Further, in the air purification filter device, the air blowing means can send air having a flow rate of about 1/5 of a rated flow rate to the filter to the filter.

更に、上記空気浄化用フィルタ装置では、前記送風手段は、前記フィルタに対する定格流量の1/5〜1/10の流量の空気を該フィルタに送ることもできる。   Furthermore, in the filter device for air purification, the air blowing means can send air having a flow rate of 1/5 to 1/10 of a rated flow rate to the filter to the filter.

更に、上記空気浄化用フィルタ装置では、前記送風手段は、前記フィルタに対する定格流量の約1/10の流量の空気を該フィルタに送ることもできる。   Further, in the air purification filter device, the air blowing means can send air having a flow rate of about 1/10 of a rated flow rate to the filter to the filter.

更に、上記空気浄化用フィルタ装置では、前記フィルタ部材は、グラスファイバの不織布又はＰＴＦＥ複合膜を素材とすることができる。   Further, in the air purification filter device, the filter member may be made of a glass fiber nonwoven fabric or a PTFE composite membrane.

更に、上記空気浄化用フィルタ装置では、前記ＰＴＦＥ複合膜は、ＰＴＦＥ延伸多孔膜合成繊維不織布とすることもできる。   Further, in the air purification filter device, the PTFE composite membrane may be a PTFE stretched porous membrane synthetic fiber nonwoven fabric.

更に、上記空気浄化用フィルタ装置では、前記フィルタ部材は、ＨＥＰＡフィルタ、準ＨＥＰＡフィルタ及び中性能フィルタのいずれかとすることもできる。   Furthermore, in the filter device for air purification, the filter member can be any one of a HEPA filter, a semi-HEPA filter, and a medium performance filter.

本発明によれば、大気中に排出された排気ガスに対して有効であり、低価格で製造することができ、且つ連続して運転した場合にランニングコストが比較的安い空気浄化用フィルタ装置を提供することができる。   According to the present invention, an air purifying filter device that is effective for exhaust gas discharged into the atmosphere, can be manufactured at a low price, and has a relatively low running cost when continuously operated is provided. Can be provided.

以下、本発明に係る空気浄化用フィルタ装置の実施形態に関し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図面中、同じ要素に対しては同じ符号を付して、重複した説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of an air purification filter device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

［空気浄化用フィルタ装置］
（構成）
図１Ａは、本実施形態の空気浄化用フィルタ装置１の構成の概要を示す分解斜視図であり、図１Ｂはこのフィルタ装置の背面斜視図である。図１Ａにおいて、（ａ）はフィルタ装置本体３、（ｂ）はフィルタ装置本体３に内蔵されるフィルタ部材４、（ｃ）はフィルタ装置本体３の前面に取り付けられる吸込パネル６を示している。フィルタ装置本体３は、送風ファン２と操作パネル５を有し、送風ファン２とこれに駆動連結されたモータ（図示せず。）が送風手段７を形成する。図１Ｂに示すように、装置上面には吹出口８が設けられている。 [Air purification filter device]
(Constitution)
FIG. 1A is an exploded perspective view showing an outline of the configuration of the air purification filter device 1 of the present embodiment, and FIG. 1B is a rear perspective view of the filter device. In FIG. 1A, (a) shows the filter device main body 3, (b) shows the filter member 4 built in the filter device main body 3, and (c) shows the suction panel 6 attached to the front surface of the filter device main body 3. The filter device body 3 includes a blower fan 2 and an operation panel 5, and the blower fan 2 and a motor (not shown) drivingly connected to the blower fan 2 form a blower unit 7. As shown in FIG. 1B, an air outlet 8 is provided on the upper surface of the apparatus.

この空気浄化用フィルタ装置１は、基本的には、吸込パネル６を介して外部空気を取り込む送風手段７と、該送風手段７から送られた空気を濾過・清浄化し吹出口８から外部へ送出するフィルタ部材４から構成されている。   This air purifying filter device 1 basically has a blower means 7 for taking in external air via a suction panel 6, and filters and purifies the air sent from the blower means 7 and sends it out from the blowout port 8. It is comprised from the filter member 4 to do.

フィルタ部材４は、乾式エアフィルタと呼ばれるものであり、主としてグラスファイバ（ガラス繊維）の不織布から構成される。なお、多孔質のシート状樹脂製濾材、ＰＴＦＥ(Poly Tetra Fluoro Ethylene)複合膜（例えば、ＰＴＦＥ遠心多孔膜合成繊維不織布）を使用してもよい。このフィルタ部材４に、送風手段７からの風（空気）を通すことにより、空気中に浮遊する汚染排気ガスの微細粒子を捕捉している。ここでは、フィルタ部材として比較的低性能のフィルタを使用している。   The filter member 4 is called a dry air filter, and is mainly composed of a nonwoven fabric of glass fibers (glass fibers). In addition, you may use a porous sheet-shaped resin filter material and a PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene) composite membrane (for example, PTFE centrifugal porous membrane synthetic fiber nonwoven fabric). By passing the wind (air) from the blowing means 7 through the filter member 4, fine particles of the polluted exhaust gas floating in the air are captured. Here, a relatively low performance filter is used as the filter member.

送風手段７はモータ（図示せず。）を有している。このモータは、例えば、商用交流電源をそのまま用いて駆動される誘導電動機、或いは商用交流電源を直流電源に整流・制御して駆動されるＤＣモータを使用することができる。この送風手段７は、フィルタ部材４に対して、定格流量より少ない流量の空気を送っている。この定格流量より少ない流量とは、好ましくは定格流量の1/5〜1/10、更に好ましくは定格流量の約1/10程度である。ここで、フィルタ部材４の定格流量とは、そのフィルタが空気を処理（濾過・清浄化）できる流量である。なお、送風手段７は、その送風流量を制御できるものが好ましい。   The air blowing means 7 has a motor (not shown). As this motor, for example, an induction motor driven using a commercial AC power source as it is, or a DC motor driven by rectifying and controlling the commercial AC power source as a DC power source can be used. The air blowing means 7 sends air having a flow rate smaller than the rated flow rate to the filter member 4. The flow rate smaller than the rated flow rate is preferably 1/5 to 1/10 of the rated flow rate, more preferably about 1/10 of the rated flow rate. Here, the rated flow rate of the filter member 4 is a flow rate at which the filter can process (filter and clean) air. The blowing means 7 is preferably capable of controlling the blowing flow rate.

空気浄化用フィルタ装置１のフィルタ部材４として、比較的低性能のフィルタを採用した理由、及び送付部材からの送風流量を定格の1/5〜1/10、好ましくは1/10とした理由に関して説明する。   Regarding the reason for adopting a relatively low performance filter as the filter member 4 of the air purification filter device 1 and the reason why the flow rate of air flow from the sending member is 1/5 to 1/10 of the rating, preferably 1/10 explain.

ディーゼルエンジン搭載車からの排気ガスに関しては、次のことが報告されている。走行条件による相違はあるが、ディーゼルエンジン車とガソリン車から排出される総粒子個数を比較すると、ガソリン車は平均6.36E＋11個／ｋｍに対しディーゼル車は平均6.23E＋14個／ｋｍで、ディーゼル車の方が3桁多いレベルにある。また、別の報告によると、ディーゼル排気微粒子の質量の大部分は、粒径100〜300ｎｍの範囲にあるが、個数分布では大部分が粒径5〜50ｎｍの範囲にあるとされている。従って、本実施形態では、ディーゼルエンジン搭載車から粒径100〜300ｎｍ（特に、5〜50ｎｍ）の範囲の微細粒子を主たる対象として検討を行っている。   Regarding exhaust gas from vehicles equipped with diesel engines, the following has been reported. Although there are differences depending on the driving conditions, comparing the total number of particles emitted from diesel engine vehicles and gasoline vehicles, gasoline vehicles average 6.36E + 11 particles / km, diesel vehicles average 6.23E + 14 particles / km, Is 3 levels more. According to another report, the majority of the mass of diesel exhaust particulates is in the range of 100 to 300 nm in particle size, but the majority is in the range of 5 to 50 nm in particle size distribution. Therefore, in the present embodiment, studies are conducted mainly on fine particles having a particle diameter of 100 to 300 nm (particularly, 5 to 50 nm) from a vehicle equipped with a diesel engine.

フィルタ部材４の特性として、透過流体が液体（例えば、水）の場合、粒径別捕集性能を測定すると、汚染粒子の粒径が小さければ小さいほど捕集（「捕捉」ともいう。）するのが困難となる。これは、汚染粒子がフィルタ部材のメッシュを通過するか否かで決定される。   As a characteristic of the filter member 4, when the permeating fluid is a liquid (for example, water), when collecting performance by particle size is measured, the smaller the particle size of the contaminating particles, the more collected (also referred to as “capture”). It becomes difficult. This is determined by whether or not contaminating particles pass through the mesh of the filter member.

一方、透過流体が気体（例えば、大気）の場合、粒径別捕集性能を測定すると、粒径が約100〜200ｎｍ程度の汚染粒子が最も捕集するのが困難である。更に粒径の細かい粒子は、気体のブラウン運動（「ブラウン拡散」ともいう。）の影響により不規則運動を繰り返してフィルタ部材に衝突し捕集されてしまう。即ち、微細粒子の粒径が小さくなれば、却ってフィルタにより捕集され易いという現象がある。このブラウン運動は、気体中に浮遊する微細粒子の不規則運動で、微細粒子にかかる統計的な揺らぎに起因するといわれている。   On the other hand, when the permeating fluid is a gas (for example, air), it is most difficult to collect the contaminating particles having a particle size of about 100 to 200 nm when measuring the collecting performance by particle size. Furthermore, fine particles with a small particle diameter are repeatedly collected by colliding with the filter member due to the irregular movement under the influence of the Brownian movement of gas (also referred to as “Brown diffusion”). That is, if the particle size of the fine particles becomes small, there is a phenomenon that the fine particles are easily collected by the filter. This Brownian motion is an irregular motion of fine particles floating in the gas and is said to be caused by statistical fluctuations on the fine particles.

図２は、微細粒子の粒径とフィルタの捕集性能を示す図である。一般に、フィルタ部材としては、図２の右下に示すように、高性能フィルタから性能順に、グレードがＵＬＰＡフィルタ(Ultra Low Penetration Air-filter)、ＨＥＰＡフィルタ(High Efficiency Particulate Air-filter)、準ＨＥＰＡフィルタ、中性能フィルタ、プレフィルタとクラス分けされている。図２に示すように、粒径約0.003μｍ（3ｎｍ）まで微細粒子に対する捕集性能が検証されており、例えばＵＬＰＡフィルタでは粒径約0.003〜10000μｍの微細粒子に対して99.999％以上である。ＨＥＰＡフィルタでは、粒径約0.003〜0.07μｍ及び0.3〜10000μｍの微細粒子に対して99.999％以上であり、粒径約0.07〜0.3μｍの微細粒子に対して99.9％以上である。準ＨＥＰＡフィルタでは、粒径約0.003〜0.01μｍ及び2〜10000μｍの微細粒子に対して99.999％以上であり、粒径約0.01〜0.03μｍ、0.9〜2μｍの微細粒子に対して99.9％以上であり、粒径約0.03〜0.9μｍの微細粒子に対して90％以上である。このように、高性能フィルタになればなるほど、微細粒子に対する捕集性能は高くなっている。   FIG. 2 is a diagram showing the particle size of the fine particles and the collection performance of the filter. In general, as shown in the lower right of FIG. 2, grades of ULPA filter (Ultra Low Penetration Air-filter), HEPA filter (High Efficiency Particulate Air-filter), and quasi-HEPA are listed in order of performance from the high-performance filter as shown in the lower right of FIG. Filters, medium performance filters, and pre-filters are classified. As shown in FIG. 2, the collection performance for fine particles has been verified up to a particle size of about 0.003 μm (3 nm). For example, in the ULPA filter, it is 99.999% or more for fine particles having a particle size of about 0.003 to 10,000 μm. In the HEPA filter, it is 99.999% or more for fine particles having a particle size of about 0.003 to 0.07 μm and 0.3 to 10,000 μm, and 99.9% or more for fine particles having a particle size of about 0.07 to 0.3 μm. In the quasi-HEPA filter, it is 99.999% or more for fine particles having a particle size of about 0.003 to 0.01 μm and 2 to 10,000 μm, and 99.9% or more for fine particles having a particle size of about 0.01 to 0.03 μm or 0.9 to 2 μm. And 90% or more with respect to fine particles having a particle size of about 0.03 to 0.9 μm. Thus, the higher the performance of the filter, the higher the collection performance for fine particles.

一方、フィルタの価格面で比較すると、例えば、プレフィルタの価格を基準にして同一体積のフィルタを構成した場合の価格比は、ＵＬＰＡ：ＨＥＰＡ：準ＨＥＰＡ：中性能フィルタ：プレフィルタ＝4：3：2.8：2.4：1となり、高性能になればなるほど高価格となる。更に、高性能のフィルタを使用した場合、これに空気を透過させるためには、必然的に送風エネルギの大きな大容量の送風手段７を必要とする。このような送風容量の大きなモータは高価格なものとなる。   On the other hand, when compared in terms of the price of the filter, for example, the price ratio when a filter having the same volume is configured based on the price of the pre-filter is ULPA: HEPA: quasi-HEPA: medium performance filter: pre-filter = 4: 3 : 2.8: 2.4: 1. The higher the performance, the higher the price. Further, when a high-performance filter is used, in order to allow air to pass therethrough, a large-capacity blowing means 7 with a large blowing energy is inevitably required. Such a motor with a large blowing capacity is expensive.

従って、フィルタ装置を低価格で製造するためには、例えば、高性能のＵＬＰＡでなく、比較的低性能のフィルタ（例えば、ＨＥＰＡ，準ＨＥＰＡ，中性能）を採用する必要がある。   Therefore, in order to manufacture the filter device at a low price, for example, it is necessary to employ a relatively low performance filter (for example, HEPA, semi-HEPA, medium performance) instead of a high performance ULPA.

一方、このような比較的低性能のフィルタを採用しても、微細粒子を有効に捕集しなければならない。そこで、本発明者は、フィルタを通過する大気流の流速を変化させることにより、気体のブラウン拡散を有効に活用することを計画したのである。即ち、フィルタを通過する大気流の流速を一層早くすればブラウン拡散効果は比較的抑えられ、流速を一層遅くすればブラウン拡散効果は比較的活発になることが予想される。この結果、比較的低性能のフィルタを採用しても、フィルタを通過する大気流の流速を比較的低速に制御することにより、ディーゼルエンジン搭載車から排出される粒径100〜300（特に、5〜50ｎｍ）の範囲の微細粒子を有効に捕集できる可能性があると思われる。   On the other hand, even if such a relatively low-performance filter is employed, fine particles must be effectively collected. Therefore, the present inventor has planned to effectively utilize the Brownian diffusion of gas by changing the flow velocity of the atmospheric flow passing through the filter. That is, it is expected that the Brownian diffusion effect will be relatively suppressed if the flow velocity of the atmospheric flow passing through the filter is further increased, and that the Brownian diffusion effect will be relatively active if the flow velocity is further decreased. As a result, even if a filter with a relatively low performance is employed, the particle size 100 to 300 (particularly, 5 It seems that there is a possibility that fine particles in the range of ˜50 nm) can be effectively collected.

図３は、流量変化によるフィルタの捕集性能変化を示したものである。ここで、定格流量とは、フィルタ一般に使用されている概念であり、送風ファン２にから見てフィルタの前後間（上流側と下流側）の静圧差が150〜250Ｐａ（パスカル）の流量をいう。一般に、静圧差が2倍になったときに寿命とされフィルタの交換時期とされている。   FIG. 3 shows changes in the collection performance of the filter due to changes in the flow rate. Here, the rated flow rate is a concept commonly used in filters, and refers to a flow rate in which the static pressure difference between the front and rear of the filter (upstream side and downstream side) as viewed from the blower fan 2 is 150 to 250 Pa (Pascal). . In general, when the difference in static pressure doubles, the life is regarded as the replacement time of the filter.

図３は、縦軸にPenetration透過率（％）をとり、横軸に粒径（μｍ）をとり、パラメータとして流量を定格流量から順に定格流量の1/2、1/5、1/10としてプロットしている。縦軸の透過率（％）は捕集率の逆の概念であり、（１−透過率）＝捕集率の関係にある。   Figure 3 shows Penetration transmittance (%) on the vertical axis and particle size (μm) on the horizontal axis, and the flow rate is set to 1/2, 1/5, and 1/10 of the rated flow in order from the rated flow. Plotting. The transmittance (%) on the vertical axis is a concept opposite to the collection rate, and (1−transmittance) = the collection rate.

図３に示すように、透過率を比較すると、定格流量時が一番高く、流量を下げると透過率が低下する傾向にある。更に、最も透過し易い（換言すれば、捕集が困難な）粒径を比較すると、定格流量では粒径約0.10μｍ付近であるのに対し、定格流量の1/10では粒径約0.18ｎｍである。僅かではあるが、流量を下げると比較的粒径の大きな微細粒子に対しては捕集が困難になる反面、粒径約0.10μｍより小さい粒径の微細粒子に対しては捕集が一層向上する傾向にあることが分かる。   As shown in FIG. 3, when the transmittance is compared, it is highest at the rated flow rate, and the transmittance tends to decrease when the flow rate is lowered. Furthermore, when comparing particle sizes that are most easily transmitted (in other words, difficult to collect), the particle size is about 0.10 μm at the rated flow rate, whereas the particle size is about 0.18 nm at 1/10 of the rated flow rate. It is. Although it is slight, it is difficult to collect fine particles with a relatively large particle size when the flow rate is lowered, but the collection is further improved for fine particles with a particle size smaller than about 0.10 μm. It turns out that there is a tendency to.

ディーゼルエンジン搭載車からの排気ガスの粒径が大部分5〜50ｎｍ（0.005〜0.05μｍ）の範囲にあることを考慮すると、フィルタを通過する流量を定格流量の1/5、好ましくは1/10に下げても、十分に有効に機能することが判明した。上述した流速を一層遅くすればブラウン拡散効果は比較的活発になるのではないかという仮説が正しいか否かの検証は現段階ではできないが、少なくとも、定格流量の1/5、或いは1/10のフィルタ装置でも十分に有効に機能することが判明した。   Considering that the particle size of exhaust gas from vehicles equipped with diesel engines is mostly in the range of 5 to 50 nm (0.005 to 0.05 μm), the flow rate through the filter is 1/5 of the rated flow rate, preferably 1/10 It has been found that even if it is lowered, it functions sufficiently effectively. Although it is not possible to verify whether the hypothesis that the Brownian diffusion effect becomes relatively active if the flow velocity is further slowed is not possible at this stage, at least 1/5 or 1/10 of the rated flow rate. It was found that the filter device of the present invention functions sufficiently effectively.

なお、現時点では、更に、フィルタのグレード毎に、流量を1/10以下、例えば1/20,1/30,…とした場合、即ち、何処まで流量を下げてもディーゼル排気ガスからの微細粒子を有効に除去し得るフィルタを構成できるかの限界値に関しては、今後のデータの蓄積を待たなければならない。   At the present time, furthermore, if the flow rate is 1/10 or less, for example 1/20, 1/30, ... for each filter grade, that is, fine particles from diesel exhaust gas no matter where the flow rate is lowered. As for the limit value of whether or not a filter that can effectively remove the filter can be configured, it is necessary to wait for future data accumulation.

しかし、モータのような送風手段７の流量を、1/5、或いは1/10とした場合、同じ型番のモータでは回転数を低く抑えることができ、消費電力の低減につながり、ランニングコストの低減につながる。或いは、使用するフィルタに対応して選択していたモータより、低価格な定格容量の小さいモータを採用することができ、製造コストの低減につながり一層安いフィルタ装置の提供が可能となる。   However, if the flow rate of the air blowing means 7 such as a motor is 1/5 or 1/10, the motor with the same model number can keep the rotational speed low, leading to a reduction in power consumption and a reduction in running cost. Leads to. Alternatively, it is possible to employ a motor with a lower rated capacity that is lower in price than the motor selected in accordance with the filter to be used, thereby reducing the manufacturing cost and providing a cheaper filter device.

（効果）
本実施形態の空気浄化用フィルタ装置の効果に関して説明する。図４は、本実施形態の空気浄化用フィルタ装置の効果を確認するための試験系統図である。この設備は、結核予防会 結核研究所所有のディーゼルエンジンの排ガス負荷設備を使用して行っている。 (effect)
The effect of the filter device for air purification of this embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a test system diagram for confirming the effect of the air purification filter device of the present embodiment. This facility uses a diesel engine exhaust gas load facility owned by the Tuberculosis Prevention Institute Tuberculosis Research Institute.

試験系統図に示すように、導管１２にディーゼルエンジン排ガス１４を流入させ、ＨＥＰＡフィルタ１５により清浄化された清浄空気１６と混流して希釈して濃度調整を行い、この濃度が調整された排ガスを、二手に分岐させマウスの入った２個のチャンバＡ，Ｂに夫々導入している。濃度調整された排気ガスは、粒子状物資濃度が約100〜200μｇ／立方ｍである。チャンバの一方は、排ガスが本実施形態の空気浄化用フィルタ装置（「フィルタＡ」と表記する。）を通過して排ガス粒子を除去した空気が流入するチェチャンバＡであり、他方は濃度調整された排ガスをそのまま流入するチャンバＢである。フィルタＡは、ＵＬＰＡフィルタではなく、それより低品質のＨＥＰＡフィルタを使用する。送風流量は、定格流量の1/10に設定されている。   As shown in the test system diagram, the diesel engine exhaust gas 14 is introduced into the conduit 12, mixed with the clean air 16 purified by the HEPA filter 15 and diluted to adjust the concentration, and the exhaust gas whose concentration has been adjusted is adjusted. The two branches A and B are introduced into the two chambers A and B, respectively. The exhaust gas whose concentration has been adjusted has a particulate matter concentration of about 100 to 200 μg / cubic m. One of the chambers is a chamber A in which the exhaust gas passes through the air purification filter device of the present embodiment (referred to as “filter A”) and the air from which the exhaust gas particles are removed flows, and the other is the concentration-adjusted. It is the chamber B into which exhaust gas flows in as it is. Filter A uses a lower quality HEPA filter rather than a ULPA filter. The air flow rate is set to 1/10 of the rated flow rate.

試験は、2005年12月14〜27日にわたり、曝露時間1日7時間の合計67時間で行われた。評価項目は、排ガス粒子の粒径分布と、粒子濃度（粒子個数濃度と粒子重量濃度）である。   The study was conducted over 14-27 December 2005, with an exposure time of 7 hours per day for a total of 67 hours. The evaluation items are the particle size distribution of the exhaust gas particles and the particle concentration (particle number concentration and particle weight concentration).

図５は、使用されたディーゼル排ガス粒子の粒径分布を示す図である。ここで、縦軸は、単位はＮ（粒子個数）をLogＤｐ（粒径の対数値）で微分した粒径分布を表示する。横軸は、Ｄｐ（単位ミクロンで表記した粒径）である。   FIG. 5 is a diagram showing a particle size distribution of the used diesel exhaust gas particles. Here, the vertical axis represents the particle size distribution obtained by differentiating N (number of particles) by LogDp (logarithm of particle size). The horizontal axis is Dp (particle diameter expressed in units of microns).

ここで、ＣＮＣ(凝縮核測定器Condensation Nucleus Counter)は、大阪府吹田市所在の日本カノマックス株式会社製のＣＮＣ型番３０２０であり、ＤＢ(拡散バッテリDiffusion Battery)は同日本カノマックス株式会社製のＤＢ型番３０２０であり、ＰＣ(レーザ微粒子カウンター Particle Counter)はHIAC/ROYCO社製で本出願人の近藤工業株式会社から入手できるＰＣ型番５１０９である。各測定器の測定可能範囲に応じて、粒径0.1μｍ以下の微細粒子はＣＮＣとＤＢを用いて測定し、0.1μｍ以上の微細粒子はＰＣを用いて測定している。ＣＮＣ，ＤＢ，ＰＣの左に付記されている６桁の数字は、粒径分布の測定時期（西暦年月日）を表し、２００５年１２月１２日と２００６年０１月２０日の二回測定を行っている。   Here, the CNC (Condensation Nucleus Counter) is a CNC model number 3020 manufactured by Nippon Kanomax Co., Ltd. located in Suita City, Osaka Prefecture, and the DB (Diffusion Battery) is a DB model number manufactured by Nippon Kanomax Co., Ltd. 3020, and PC (laser particle counter) is PC model number 5109 manufactured by HIAC / ROYCO and available from Kondo Kogyo Co., Ltd. of the present applicant. Depending on the measurable range of each measuring instrument, fine particles with a particle size of 0.1 μm or less are measured using CNC and DB, and fine particles with a particle size of 0.1 μm or more are measured using PC. The 6-digit number appended to the left of CNC, DB, and PC represents the measurement time of the particle size distribution (year-of-year date) and was measured twice on December 12, 2005 and January 20, 2006. It is carried out.

粒子濃度の内、粒子個数濃度に関しては、各チャンバの入口空気をＣＮＣで測定して求めている。一方、粒子重量濃度に関しては、次式により算出している。   Of the particle concentration, the particle number concentration is obtained by measuring the inlet air of each chamber with a CNC. On the other hand, the particle weight concentration is calculated by the following equation.

具体的には、各チャンバの出口側空気を濾材にて捕集し、通風前後の重量変化により通風前後の濾材重量変化量を求め、愛知時計電機社製ガスメータ型番Ｎ３で求めた積算通気量により、粒子重量濃度を求めている。   Specifically, air at the outlet side of each chamber is collected by a filter medium, the amount of change in the filter medium weight before and after ventilation is obtained by the weight change before and after ventilation, and the integrated ventilation amount obtained by a gas meter model number N3 manufactured by Aichi Watch Electric Co., Ltd. The particle weight concentration is determined.

表１は、粒子濃度（粒子個数濃度と粒子重量濃度）の測定結果を表示する。   Table 1 displays the measurement results of the particle concentration (particle number concentration and particle weight concentration).

粒子濃度の測定結果は、本実施形態に係るフィルタを使用したチャンバＡでは、フィルタ無しのチャンバＢと比較して、粒子個数濃度では約1/10⁶と少なく、粒子重量濃度では1/17との結果が得られた。ＵＬＰＡより低品質のＨＥＰＡフィルタを使用し、送風流量を定格流量の1/10としても、微細粒子を有効に除去できるとの結果が得られた。 The measurement results of the particle concentration are as follows. In the chamber A using the filter according to the present embodiment, the particle number concentration is about 1/10 ⁶ less than the chamber B without the filter, and the particle weight concentration is 1/17. Results were obtained. The results showed that fine particles could be effectively removed even when a HEPA filter of lower quality than ULPA was used and the air flow rate was 1/10 of the rated flow rate.

なお、本発明者は、各チャンバ内で飼育されたマウスを使って、前掲論文Material Diesel Exhaust Exposure Damages Newborn Murine Brains.を発表している。   The present inventor has published the above-mentioned paper Material Diesel Exhaust Exposure Damages Newborn Murine Brains. Using mice raised in each chamber.

（実施形態の効果）
(1)本実施形態によれば、比較的低品質のフィルタを用いて、排気ガスに有効な空気浄化用フィルタ装置を製造することができる。従って、空気浄化用フィルタ装置を低価格で製造できる。更に、比較的低品質のフィルタを採用することにより、送風容量の比較的小さな送風手段７（モータ）を採用できる。 (Effect of embodiment)
(1) According to this embodiment, it is possible to manufacture an air purification filter device effective for exhaust gas using a relatively low quality filter. Therefore, the air purification filter device can be manufactured at a low price. Furthermore, by adopting a relatively low quality filter, it is possible to employ the blowing means 7 (motor) having a relatively small blowing capacity.

(2)本実施形態によれば、比較的低品質のフィルタを使用しても、送風量を定格流量に比較して低い流量とすることにより、排気ガスに有効な空気浄化用フィルタ装置を製造することができる。例えば、定格流量の1/5〜1/10程度に低くしても、排気ガスに有効な空気浄化用フィルタ装置を製造することができる。これにより、モータの回転数を下げることにより、連続運転してもランニングコストを下げることができる。或いは、定格容量の小さなモータを採用することにより、空気浄化用フィルタ装置を低価格で製造でき、ランニングコストを下げることができる。   (2) According to the present embodiment, even if a relatively low quality filter is used, an air purification filter device effective for exhaust gas is manufactured by setting the air flow rate to a low flow rate compared to the rated flow rate. can do. For example, even when the rated flow rate is lowered to about 1/5 to 1/10, an air purification filter device effective for exhaust gas can be manufactured. As a result, the running cost can be reduced even by continuous operation by reducing the rotational speed of the motor. Alternatively, by employing a motor with a small rated capacity, the air purification filter device can be manufactured at a low price, and the running cost can be reduced.

(3)本実施形態によれば、低価格の製造コスト及びランニングコストの空気浄化用フィルタ装置を提供できる。従って、この空気浄化用フィルタ装置を自宅室内に設置することにより、室内空気から排気ガス汚染物質を除去することができ、人体に対するその蓄積量は大幅に軽減することが期待できる。また、人間の脳の発達完成する１０歳頃まで過ごす病院、保育所、幼稚園、小学校等において、室内の排気ガス汚染物質を有効に除去することは非常に重要なことであり、本実施形態によれば、低価格で購入することができ、360日24時間連続運転してもランニングコストがかからないフィルタ装置を提供できる。   (3) According to the present embodiment, it is possible to provide an air purification filter device with low manufacturing costs and running costs. Therefore, by installing this air purifying filter device in a home room, exhaust gas pollutants can be removed from the indoor air, and the accumulated amount in the human body can be expected to be greatly reduced. In addition, it is very important to effectively remove indoor exhaust gas pollutants in hospitals, nursery schools, kindergartens, elementary schools, etc. that are spent until the age of 10 when human brain development is completed. According to this, it is possible to provide a filter device that can be purchased at a low price and does not incur a running cost even if it is continuously operated for 24 hours for 360 days.

（その他）
以上、本発明に係る空気浄化用フィルタ装置の実施形態に関して説明したが、この実施形態は例示であって、本発明を何等限定するものではない。例えば、当業者が容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。 (Other)
As mentioned above, although the embodiment of the filter device for air purification concerning the present invention was described, this embodiment is illustration and does not limit the present invention at all. For example, additions, deletions, changes, improvements, and the like that can be easily made by those skilled in the art are within the scope of the present invention.

本発明に技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。   The technical scope of the present invention is defined based on the description of the appended claims.

図１Ａは、本実施形態の空気浄化用フィルタ装置の構成の概要を示す分解斜視図である。FIG. 1A is an exploded perspective view showing an outline of a configuration of an air purification filter device of the present embodiment. 図１Ｂはこのフィルタ装置の背面斜視図である。FIG. 1B is a rear perspective view of the filter device. 図２は、微細粒子の粒径とフィルタの捕集性能を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the particle size of the fine particles and the collection performance of the filter. 図３は、流量変化によるフィルタの捕集性能変化を示したものである。FIG. 3 shows changes in the collection performance of the filter due to changes in the flow rate. 図４は、本実施形態の空気浄化用フィルタ装置の効果を確認するための試験系統図である。FIG. 4 is a test system diagram for confirming the effect of the air purification filter device of the present embodiment. 図５は、使用されたディーゼル排ガス粒子の粒径分布を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a particle size distribution of the used diesel exhaust gas particles.

符号の説明Explanation of symbols

１：空気浄化用フィルタ装置、 ２：送風ファン、 ３：フィルタ装置本体、 ４：フィルタ部材、 ５：操作パネル、 ７：送風手段、 １２：導管、 １４：ディーゼルエンジン排気ガス、 １５：ＨＥＰＡフィルタ、 １６：清浄空気、

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Filter apparatus for air purification, 2: Blower fan, 3: Filter apparatus main body, 4: Filter member, 5: Operation panel, 7: Blower means, 12: Conduit, 14: Diesel engine exhaust gas, 15: HEPA filter, 16: Clean air,

Claims (7)

外部空気を取り込む送風手段と、該送風手段からの空気を濾過・清浄化して外部へ送出するフィルタ部材とから構成された空気浄化用フィルタ装置において、
前記フィルタ部材は比較的低品質のフィルタを使用し、
前記送風手段は、モータ駆動の送風機を有し、前記フィルタに対する定格流量より低い流量の空気を該フィルタに送ることを特徴とする、空気浄化用フィルタ装置。 In a filter device for air purification composed of a blowing unit that takes in external air, and a filter member that filters and cleans the air from the blowing unit and sends it to the outside,
The filter member uses a relatively low quality filter,
The air blowing filter device has a motor-driven blower, and sends air having a flow rate lower than a rated flow rate to the filter to the filter. 請求項１に記載の空気浄化用フィルタ装置において、
前記送風手段は、前記フィルタに対する定格流量の約1/5の流量の空気を該フィルタに送ることを特徴とする、空気浄化用フィルタ装置。 The filter device for air purification according to claim 1,
The air purifying filter device, wherein the blowing means sends air having a flow rate of about 1/5 of a rated flow rate to the filter to the filter. 請求項１に記載の空気浄化用フィルタ装置において、
前記送風手段は、前記フィルタに対する定格流量の1/5〜1/10の流量の空気を該フィルタに送ることを特徴とする、空気浄化用フィルタ装置。 The filter device for air purification according to claim 1,
The air-purifying filter device, wherein the blowing means sends air having a flow rate of 1/5 to 1/10 of a rated flow rate for the filter to the filter. 請求項１に記載の空気浄化用フィルタ装置において、
前記送風手段は、前記フィルタに対する定格流量の約1/10の流量の空気を該フィルタに送ることを特徴とする、空気浄化用フィルタ装置。 The filter device for air purification according to claim 1,
The air purifying filter device, wherein the air blowing means sends air having a flow rate of about 1/10 of a rated flow rate to the filter to the filter. 請求項１に記載の空気浄化用フィルタ装置において、
前記フィルタ部材は、グラスファイバの不織布又はＰＴＦＥ複合膜を素材とする、空気浄化用フィルタ装置。 The filter device for air purification according to claim 1,
The filter member is an air purification filter device made of a glass fiber nonwoven fabric or a PTFE composite membrane. 請求項５に記載の空気浄化用フィルタ装置において、
前記ＰＴＦＥ複合膜は、ＰＴＦＥ延伸多孔膜合成繊維不織布である、空気浄化用フィルタ装置。 In the filter device for air purification according to claim 5,
The PTFE composite membrane is a filter device for air purification, which is a PTFE stretched porous membrane synthetic fiber nonwoven fabric. 請求項１に記載の空気浄化用フィルタ装置において、
前記フィルタ部材は、ＨＥＰＡフィルタ、準ＨＥＰＡフィルタ及び中性能フィルタのいずれかである、空気浄化用フィルタ装置。


The filter device for air purification according to claim 1,
The filter member is an air purification filter device, wherein the filter member is any one of a HEPA filter, a quasi-HEPA filter, and a medium performance filter.

Images