JPH07509656A - 凝集活性炭エアフィルター - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 凝集活性炭エアフィルター 技術分野 本発明は高い吸着効率を維持しながら流体の流れの圧力損失の非常に小さい、気 体および蒸気の濾過に特に適した、改良された多孔性の吸着剤の自己支持性構造 物に関する。本発明の構造物は、小さい圧力損失および均一な気流という特徴と 共に、汚染物除去に対して大きい動的吸着容量および高い効率を有する。

技術背景 活性炭が、空気および流体の流れから、望ましくない臭気、有害煙霧、有機蒸気 等を除去できることは当該分野で知られている。充填層、装填不織布、装填発泡 体および装着された吸着剤を含む様々な構造のこれらの活性炭顆粒を用いること も知られている。顆粒状の吸着剤は接着され、気体の濾過に適した形に成形され ている。

例えば、ブレガー（Ｂ　ｒｅｇｅｒ）等、米国特許第３，２１７，７１５号およ びトビアス（Ｔｏｂｉａｓ）、米国特許第３．４７４．６００号は、活性炭の押 し出した円筒状の、または他の形のベレットを提案し、そのペレットを次に支持 構造中に置く。例示された棒は活性炭とポリエチレンバインダーの押し出した配 合物であった。これら特許の目的は一体式の構造（例えばシート）へと結合され た炭素に比べ改良された圧力損失を与えることであった。英国特許第１．３９０ ，６６８号は、この押出法の欠点は、押出しの間、棒内部の孔のかなりの部分が 詰まり、押出された欅を単独で用いた場合（すなわち、煙草フィルター）、吸着 容量の減少および圧力損失の増加をもたらすということであると述べている。こ の特許は、熱い炭素をバインダーと混合し、混合物をベルト上に集め、水平にし 、圧縮することにより、ポリオレフィンバインダーを用いて接着した活性炭のシ ートを形成することを提案した。目的は接着した炭素体を形成する場合に剪断力 を除去することである。

米国特許第３．５３８．０２０号、ハセット（Ｈａｓｓｅｔ）等は、吸着剤粒子 を液体のプレポリマーバインダーでコートし、コートした粒子を金型内に置き、 硬化させることによりフィルターを形成することを提案する。この方法により形 成されたカートリッジは、試験された市販のカートリッジのいずれによっても所 有されない３つの組み合わされた利点、低コスト、良好な効率および小さい圧力 損失を有すると主張された。類似の技術が米国特許第３．５４４，５０７号（ロ イド（Ｌｉ。

ｙｄ））および同３．７２１，０７２号（クラファム（Ｃｌａｐｈａｍ））で議 論され、同技術ではビニリデンポリマーバインダーのエマルジョンまたは溶液お よび水溶性の熱硬化性のアミノブラストを用い活性炭をコートした。ロイド特許 の目的は、粉立ちを防止し、吸着容量の大きい減少なしに活性炭粒子を適当に接 着することであった。クラファムはそのようなコートされた炭素顆粒をひだをつ けた構造物に形成し、改良された圧力損失性能を提供することを記載する。

米国特許第４．０６１．８０７号（ンヤラー（Ｓ　ｈａｌｅｒ）等）は、バイン ダーと吸着剤を成形し、加熱してその材料を自己支持性のフィルターに団結する 前に、バインダーと顆粒状の吸着剤材料の間の接着を促進するために水を用いる 方法を記載する。これは自己支持性吸着剤フィルターを製造する簡単な方法を提 供すると主張されている。

圧力損失の減少が米国特許第４．９８１．５０１号（フォノ・ブルヒエル（Ｖｏ ｎＢ　１ｕｃｈｅｒ）等）の関心事である。この特許は、３次元のオープンなフ レーム構造をバインダーまたは接着剤に浸漬し、次にバインダーをコートしたフ レーム構造を吸着剤顆粒（［径約１１〜１　ｍｍ）の集団に浸漬することを提案 する。

米国特許第３．９１９．３６９号（ホールデン（Ｈｏｌｄｅｎ））は、シャラー 等の方法に類似の方法を用いて、成形された形に形成された穴を有する自己支持 性フィルターを成形し、圧力損失を減少させる。しかし、このオーブンな構造は 効率が良くない。

米国特許第５．０３３．４６５号（ブラウン（Ｂ　ｒａｕｎ）等）は、自己支持 性のパネル形のフィルターの形成を開示する。用いるバインダーは主に４００メ ツンニを超える粒径を有する。この特許はバインダーと吸着剤顆粒の均一な混合 および凝集の回避を強調する。

米国特許第４．６６５．０５０号（デケン（Ｄｅｇｅｎ）等）は、アルミナ等の 無機吸収剤とバインダーを含んでなる自己支持性の構造物を記述する。その自己 支持性構造物において吸収剤粒子を不動化する方法は、（ａ）無機吸収剤粒子を 、バインダー粒子をわずかに軟化させるに十分な温度まで予備加熱し：（ｂ）バ インダー材料を吸収剤粒子と混合して、バインダー粒子間の接着を避けながら吸 収剤をコートしく冷却によってまたは凝集防止剤を用いることにより）；　（Ｃ ）圧力を加え、または加えないで、高分子の結合用材料の固−液遷移温度付近ま で混合物を加熱して、冷却すると自己支持性となる構造物を形成することを含ん でなる。

上記特許は様々なフィルター利用における吸着剤粒子の様々な使用方法および様 々なレベルの効率、容量、圧力損失およびコストを提供する方法を提案する。

本発明は小さい圧力損失を維持しながら良好な効率および吸着容量を有する自己 支持性のフィルター構造物を形成することを特徴とする特に本発明は、小さい圧 力損失および良好な吸着効率が要求される、再循環フィルター、ルームフィルタ ーまたは自動車のフィルター等の利用で使用する吸着剤の自己支持性のフィルタ ーを提供することを目的とする。

図面の簡単な説明 図１は、単一の凝集物における接着された吸着剤顆粒の拡大断片図である。

図２は本発明の自己支持性のフィルターにおける接着された凝集吸着剤顆粒の説 明的な拡大された部分断面図である。

図３は本発明の自己支持性フィルターの角の切り欠き透視図である。

図４は成形された自己支持性フィルターおよび同伴する金型の切り欠き側面透視 図である。

発明の詳細な説明 図面を参照して説明すると、本発明の凝集した接着された吸着剤構造物は、先ず 吸着剤顆粒１２を熱可塑性のバインダープラスチックの流動または軟化温度近（ の温度まで加熱し、その後、吸着剤顆粒とバインダー粒子を混合して、かなり均 一な粒度分布を有する凝集物１０生成させることにより製造する。生成した凝集 物１０を次に篩にかけ、所望の粒径範囲とし、加熱下に一体化構造２０への更な る接着のために適当な金型中で層にする。

図２および３は接着工程後の一体化構造物２０の部分を説明する。その工程では 、顆粒１２の表面にあるバインダー粒子１４が、吸着剤顆粒１２とバインダー粒 子１４よりなる隣接した凝集物１０を結合する。凝集物は一体化されたフィルタ ー構造物２０の内部に隙間１６を形成するよう離れて一定の間隙で置かれている 。その間隔およびこれらの隙間１６の大きさは、凝集物１０の大きさおよび圧縮 度による。

凝集物１０を形成するために用いる吸着剤材料は好ましくは活性炭顆粒であるが 、他の吸着剤材料も本発明による自己支持性フィルターへの形成に適している。

これらの吸着剤粒子は良く知られており、例えば米国特許第４．０６１．８０７ 号に記載されている。これらの吸着剤粒子または顆粒状材料は３００メツシユと いう小ささてあり得るが（ここでいうメツ／ユは米国標準メツシュである。）、 典型的には約１０〜約１００、好ましくは約１２〜７０の範囲のメツツユサイズ を有するであろう。凝集物１０の形成において、均一な大きさの顆粒材料を用い る必要はなく、むしろ、顆粒吸着材料１２のメツツユサイズは広く変化し得る。

一般的に、より小さいサイズ範囲の吸着剤材料１２を用いるほど、より大きいサ イズ範囲の吸着剤材料１２と比べて、より良好な除去効率のフィルターが得られ るが、圧力損失はわずかにより大きいということが類似の粒径範囲の凝集物を用 いるフィルターについて見出されている。

凝集物１０の形成に用いる接着用材料は、一般に顆粒吸着剤材料の軟化点以下の 軟化点を有する粒状の熱可塑性ポリマーである。バインダー材料の粒径は顆粒吸 着剤材料のそれ以下の粒径であるべきである。一般に、バインダーの粒径は顆粒 吸着剤の平均粒径より約２０％、好ましくは９０％小さいであろう。しかしなが ら、バインダーの平均粒径は約１００メツ／ユ未満、好ましくは約２５０メツシ ユ未満であるのが一般に好ましい。バインダーの粒径が顆粒吸着剤材料のそれよ り相当小さいならば、広い範囲の粒径のバインダー粒子を用いることは可能であ る。適当な熱可塑性ポリマーバインダーはポリオレフィン、ポリアクリレート、 ポリアーレン、ポリアミド等のポリマー、またはポリウレタン、ポリジエンポリ マー等の熱可塑性エラストマー、ブロックコポリマー等から形成できる。一般的 に熱可塑性バインダーの選択は、軟化点およびその熱可塑性材料を細かいバイン ダー粒子に形成する能力により限定される。例えば、高い軟化点のバインダーが 高い使用温度の利用には好ましく、あるエラストマーは極端な温度条件下で粉砕 し、貯蔵しない限り粘着性が強すぎて細かい粒子を形成できない。

バインダー粒子は典型的にはフィルター材料の４０重量に未満、好ましくは２５ 重量％未満、最も好ましくは１５％未満である。

バインダー粒子１４および吸着剤粒子１２から形成されるフィルターの凝集物１ ０は一般に１５メツシュ未満、好ましくは１２メツシュ未満、最も好ましくは３ 〜１２メツシユの平均粒径を有するであろう。これらの凝集物は多数の吸着剤粒 子１２とバインダー粒子１４から形成される。

凝集物は、凝集物１０の単一化されたネットワークの内部に開放された連続のマ トリックスを与える連続的な隙間１６を有する単一化されたフィルター構造に次 にさらに団結される。一般的に、本発明のフィルターは約７０〜８５％、好まし くは７５〜８５％の細孔容積を有することがわかった。この開放されたマトリッ クスは、比較可能な非凝集物フィルターに比べて本発明の凝集物フィルターが小 さい密度を有することにより証拠づけられる。一般に、本発明の凝集化したフィ ルターの密度は、同じ吸着剤およびバインダーよりなる同様に製造された非凝集 物フィルターに比べ、少なくとも３％、好ましくは約２０％以上まで減少するで あろう。この開放された連続的マトリックスを設けることは、除去効率を少しし か下げないでまたは実質的に下げないで、非凝集吸着剤粒子から形成されるフィ ルターに比べ、この方法で作ったフィルターの圧力損失を相当減少させることが わかった。本発明のフィルターは、圧力損失が主な考慮条件であるが、優れた除 去効率がなお必要である場合に特に有用であることがわかった。例示的な用途は 自動車のキャビンフィルターまたは部屋の臭気除去フィルターとしてであろう。

これらの用途は、比較的多量の空気を濾過するのに重要な小さい圧力損失と良好 な除去効率を必要とするが、除去効率はンングルパスの顔マスクはど必ずしも必 要でない。一般に、本発明の標準的な０．３５インチ厚のフィルターについての 計算した圧力損失は、約７７’ｃｍ２の表面積を通過する３０ｍ’／時間の流速 で、１５ｍｍＨ２Ｏ未満、好ましくはｌＱｍｍＨ２０未満、最も好ましくは５ｍ ｍＨ２Ｏ未満である。

この開放構造を得るために、生成した凝集物を、好ましくは団結圧力なしに金型 に置く。金型および含まれる凝集物を粒状の接着用材料の軟化点以上の温度まで 、金型およびその内容物をバインダーの軟化点以上の均一な温度まで完全に加熱 するのに十分な時間、次に加熱する。凝集物を成形された構造物に形成するため の特に好ましい方法は、加熱操作の間凝集物の沈降を避けるために金型とその内 容物を連続的または断続的に向きを変えまたは回転させることを含む。この方法 で形成されたフィルターは、非凝集吸着剤粒子から形成したフィルターに比べ圧 力損失が最も大きく減少した。

凝集物自体は、顆粒の吸着剤材料をバインダー粒子の軟化点温度の上、一般的に 少なくとも５℃、好ましくは少な（とも１０℃の温度まで予備加熱することによ り好ましく形成させる。加熱した顆粒は混合装置中に次に置き、団結なしにバイ ンダー粒子を加える。粒子を次に混合装置内で短く凝集させ、上述した凝集物を 得る。これは多くの異なったサイズの凝集物を生じさせ、各々は図１および２に 示すように加熱された顆粒およびバインダー粒子のランダム接着により定義され るランダムな、または不規則な形を有する。凝集物は実施例に記載するように必 要なら適当なサイズ画分に次に分離する。

フィルターは凝集物から任意の適当な形に成形できる。例えばパネル構造または ひだ付構造が一般に多（の利用に適しているであろう。

図４は本発明の自己支持性フィルターの好ましいひだ付構造を説明する。フィル ター（４０）を好ましくは２つの半金型（３１および３２）であろう金型（３０ ）内で形成させる。各半金型（３１または３２）内で、成形したフィルター（４ ０）の別れた半分（４３または４４）を最初に形成させるであろう。

各半金型（３１および３２）は輪郭面（３３および３４）および形成された凝集 物の付加を促進するだめの開放された上面（ｏｐｅｎ　ｔｏｐ）を有するであろ う。より限定された開口部および一段階成形の使用は、凝集物を均一に分布させ 、生成した成形されたフィルターを除去するのが困難なのであまり望ましくない 。半金型（３１および３２）は少な（とも２つの対向する縁に周囲を囲むリップ （３７および３８）を好ましくは有し、ドクターブレード等での過剰の凝集物の 除去を容易にする。リップ縁（３７および３８）は半金型（３１および３２）の 輪郭面（３３または３４）の最高点（４７または４８）の上にある。輪郭面（３ ３および３４）の最高点（４７および４８）は、半金型を図４に示すように合わ せた場合、好ましくは垂直に互いに食違わせ、および／またはリップ面（３７お よび３８）の下に、典型的には１ｃｍ以上下にセットする。これは成形されたフ ィルターの輪郭面の谷を食違わせることによりフィルター中の穴または弱い線を 阻止する。各半フィルターは上述のように形成され、次にその２つの半フィルタ ーを結合させる。金型および／または半フィルターを次に十分に加熱または予備 加熱し、その２つの半分を結合させる。一般に、一つの半金型またはフィルター の暴露面のみを半フィルターの暴露面上の熱可塑性樹脂を軟化させるに十分な温 度まで加熱する必要がある。

図４の成形されたフィルター配置は特に好ましいひだ付きのフィルター配置であ り、ひだは各々のンクザグ輪郭の金型面（３３および３４）のピーク（４８およ び４７）を食違わせることにより作ったジグザグ形であり、その結果、ピークは 対向する半金型（３１および３２）の輪郭面において対向する谷（４９おいて５ ０）と−列に整列する。成形したフィルターの生じた輪郭面のピークおよび谷は 互いに対向する。生じた輪郭の成形したフィルターはフィルター面へ一定の厚み （５１）を有する。生じた成形したフィルターは等しい基本重量の平らなパネル フィルターに比べ、相当小さい圧力損失および同様の圧力損失の平らなパネルフ ィルターに比べ改良された除去効率をも有する。

好ましい利用において、その成形したフィルターは自動車等の車両の乗客区画を 濾過するために用いる。この好ましい用途または類似の用途においてはフィルタ ーはフィルターを通る空気を引きまたは押す伴った手段を有するであろう。この 空気移動手段は動いている車両のベントを通る従来のファンまたはコンダクショ ンである。空気移動手段はフィルターと流体連絡しているであろう。

次の実施例は本発明を実施するための現在のところ期待される好ましい態様であ り、それらに限定して解釈すべきでない。

実施例１ 先ず凝集物を調製した。２００ｇの処理した活性炭顆粒、１２Ｘ２０メツシユ（ ココナツ由来活性化ＧＧ炭素、クラレ、岡山、日本から入手できる）を１８５℃ で４５分間加熱した。その顆粒を酸性気体の吸収を改良するためにに２ＣＯｓの 水溶液で処理した。これらの加熱した顆粒を３４ｇの５０〜２２５ミクロンの範 囲の粒径のポリウレタン（モルトン（商標）ＰＳ４５５−１００、モルトン−チ オコール、シーブルック、ニューハンプシャー、融点範囲１３０〜１５５℃）と 、２つの逆回転の刃を有し、顆粒、バインダーおよび方間の接触を確実にするた めに曲がった底を有するメカニカルスターラーで、次にドライミックスした。バ インダー粒子で接着された生成した炭素顆粒凝集物を、連続的に小さい開口（大 きいメツンユ）サイズを有する一連の篩で篩い、連続的な小さい凝集物サイズカ ットを得た。篩った凝集物を４”×５“金型（１０，２ｃｍＸ　１２．７ｃｍ） 内で次に粗に層にし、１６５℃に４０分間圧縮なしに加熱した。成形され結合さ れた凝集物を次に室温に冷却した。生成した吸着剤構造物は良好な固有の強度を 示した。吸着剤フィルターの構造物を、約７７Ｃ１の横断面を通る３０ｍ’／時 間の流速での（試験装置はＬＭＥ、層流エレメント（Ｌａｍｉｎａｒ　ＦＩＯＷ 　Ｅｌｅｍｅｎｔ）、３３．５　Ｐａの圧力損失中央値を有する）圧力損失につ いて試験した。

１７０１／分で流れるトルエンの７５ｐｐｍのチャレンジ（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ ）を８．８９ｃｍＸ５．０８ｃｍ表面の接着した吸着剤フィルター構造物（前も ってカットした１０゜２ｃ＋ａＸ　６．３５ｃｍサンプルからの）を通した。流 出トルエンレベルを所定時間に測定し、除去効率を式・ （１−流出ｐｐｍ／　７５１）ｐｌｌ）　Ｘ　１００％＝効率により計算した。

７５ｐｐｍは上流のトルエン濃度を示す。試験は相対湿度８５％および５０％（ 高い湿度レベルでは活性炭フィルター使用効率が、水蒸気の優先吸着のため低い 湿度レベルでよりシビアに要求される。）で行った。吸着剤フィルター構造物の いくつかは、次に同じ表面積およびフィルターを用いて、次に７ｏ　ｐｐｍのｎ −ブタン、そして次に２０ｐｐｍの二酸化イオウについての除去効率を試験した 。様々な凝集物のサイズカットから形成されたフィルターについての効率試験結 果を表１に説明する。比較のために非凝集炭素顆粒およびノくイングーから形成 したフィルターについても試験した（金型中で６０分加熱）。

計算圧力損失は、実際に試験された圧力損失に８．８９ｍｍ（標準厚み）を乗じ 、真の厚みて割ることにより得た。

表１ 表１は、非凝集構造物は５０％および８５％の相対湿度で凝集粒子フィルターに 比べ、かなり大きい圧力損失と一般に大きい吸着効率を有することを示す。凝集 物フィルターは、凝集物の粒径が１２メツシユ以下である場合には、おおよそ半 分の圧力損失で非凝集フィルターに匹敵する効率を有するフィルターを提供する 。７×１２メツ／ユのサイズカットの凝集物を有する凝集フィルターも良好な効 率および優れた圧力損失を示した。

実施例２ 処理した活性炭顆粒（２００ｇ）、３０ｘ７０メツ／ユ（クラレ、岡山、日本） を１８５℃で３５分加熱した。これらの顆粒を３４ｇのモルトン（商標）ＰＳ　 ４５５−１００と３０秒間メカニカルミキサー中でドライミ・ソクスした。炭素 顆粒および接着されたバインダー粒子よりなる生じた凝集物を実施例１における ように表２に示すようにメッシュサイズ画分に篩いにかけた。篩いにかけた凝集 物を次にアルミ金型（１０，２ｃｍＸ　１２．７ｃｍ）中に粗い層にし、内容物 を圧縮なしに１６６℃まで４０分間加熱した。金型と生成したフィルター構造物 を次に室温まで冷却した。生成したフィルター構造物を、次に、実施例１と同様 に８５％の相対湿度でトルエン除去効率、および５０％の相対湿度でトルエン、 ｎ−ブタン、二酸化イオウ除去効率について試験した。その結果を表２に示す。

表２ この実施例の小さいメッシュサイズの炭素顆粒は、効率は優れているが非凝集フ ィルターとほとんど同じ圧力損失を有する１２メッシュ以下の凝集物メッシュ粒 径カットを除いて、良好な圧力損失レベルと共に優れた除去効率を提供した。

この実施例の場合、凝集物を形成するのに用いた小さい炭素顆粒はわずかに大き い圧力損失で少量の炭素を用いて改良された効率を有するフィルターを提供した 。

実施例３ 成形工程の間に、凝集物の自重下に凝集物構造物の圧縮の傾向があり、それによ り、隙間を閉じ、流体の流れを妨害することがさらに発見された。凝集物のこの 圧縮を小さくするために、２段階の成形工程を行い、それによれば、金型中の凝 集炭素材料を１６６℃で２０分間加熱し、次に金型をその反対の側に逆にし、金 型を１６６℃でさらに２０分加熱した。表３の場合、成形したフィルターを、１ ８５℃で４５分加熱したクラレからの２００ｇの活性炭顆粒（１２Ｘ２０メソシ ユ）を用いて作った。モルトン−ＰＳ（商標）４５５−１００からのバインダー （３４ｇ）を加熱した炭素と１５秒間メカニカルミキサーで混合した。生じた凝 集した炭素は実施例１の方法により表３に示すように篩いにかけた。上述の２段 階成形法をこれらのフィルターを形成するのに用いた。この方法を用いて形成し たフィルターは実施例１および２の方法によって形成されたものと比較して小さ い密度を有するフィルターを提供した。これは圧力損失の大きい増加なしに一般 に大きい除去効率を有する厚いフィルターを提供した。除去効率を下の表３に要 約する。

この実施例のフィルターの効率は、実施例１の凝集フィルターより一般に小さい 計算圧力損失で、実施例１の非凝集フィルターに匹敵しまたはより良好である。

実施例４ 実施例３の成形法および実施例２の活性炭（３０Ｘ７０メツシユ）を用いて更な る実施例を行った。用いた炭素は１８５℃で４０分加熱し、モルトン−ＰＳ（商 標）４５５−１００バインダーと３０秒メカニカルミキサーで次に混合した。生 じた凝集炭素を表４に示すように篩いにかけ、実施例３に記載したようにフィル ターに成形し、効率を試験した。

表４ この実施例についての除去効率と圧力損失は、同じ活性炭およびバインダーを用 いた実施例２のフィルターと比較してかなり改良された。

実施例５ 現在利用されている自動車用フィルターの比較例（自動車用フィルター、メルセ デスベンツ　Ｓクラスの自動車用のもの、フォノ・ブリュッヘル（Ｖｏｎ　ＢＩ Ｌｌｃｈｅｒ）ＶＧ　１７０フイルター）を表５に示した。

表５ これらの市販のフィルターは処理しない活性炭顆粒より形成される。Ｋ　２　Ｃ Ｏｓで処理しないことは、ブロックする活性炭表面域をコートするに２ＣＯ３に 伴う効率の減少を阻止する。しかし、メルセデスフィルターについて得られた効 率は、同じ圧力損失で実施例２（７Ｘ１２メッシュカツト）と同様であり、同様 のメツシュカットで実施例３および４のフィルターより劣っている。これらのフ ィルターは、非常に複雑でコストのかかる構成技術を必要とする、樹脂、次に炭 素粒子でコートする３次元メソシュマトリックスであるようである。ＶＧ１７０ フィルターは、クロスの繊維の間に炭素をサンドイッチしており、受容できない 圧力損失および除去効率を有していた。

実施例６ 図４に示すような２つの機械加工したアルミの半金型に、モルトン−ＰＳ（商標 ）４５５’−１００バインダーおよびＧＣ１６Ｘ３５炭素（クラレ、岡山、日本 から入手できる）を用いて、上の実施例に実質的に従って製造した凝集炭素顆粒 １６０ｇをそれぞれに充填した。凝集物の大きさは３〜７メツシユ（ＵＳ標準メ ツシュ）であった。

一つの充填した半金型（Ａ）を１６５〜１７５℃の再循環空気を有する炉に置い た。２５分後、１６０ｇの凝集炭素を有する第２の半金型（Ｂ）をその炉中に置 いた。４５分後、半金型（Ａ）を取り出し冷却した。７０分後、半金型（Ｂ）を 取り出し、半金型（Ａ）を（Ｂ）の上に置いた。２つの金型をさっと動かし、半 金型（Ｂ）を上にし、重力により熱い成形された構造物を冷たい金型上に落とし 、２つの半金型を結合させた。金型を開ける前に少なくとも２５分間冷却させた 。成形された拡張された表面積構造物を取り出し、６５×９インチ（１６，５Ｘ 　２２．９ｃｍ）の横断面面積に切断し、重量を測り（１５７ｇ）、フレームに 接着した。各輪郭面のピーク高さは約０．フインチ（１，８ｃ１１）であり、各 ピークの巾は約０．３７５インチ（９，５Ｃ１Ｎ）であり、各輪郭面のピークは 図４に示すように食い違っていた。各ピークの谷または低点は０．２５インチ（ ０，６４ｃｍ）だけ垂直に食い違っていた。

成形されたフィルターの圧力損失を５０．１００．１５０．２００，２５０およ び３００ｃｆｍ（１，４，２，８，４，５，５，７，７，１および８．５ｍ３／ 分）の容積流量で測定した。サンプルは０．２５Ｘ４インチ（６，３Ｘ　１０． ２ｃｍ）の表面面積に切断し、トルエンおよびｎ−ブタン除去効率試験のために 箱状フレームに接着した。

同じ炭素量を有する「フラットな」または非拡張表面積の炭素フィルターとの比 較を行った。かくして、６．５Ｘ９インチ（１６，５Ｘ２２．９ｃｍ）のアルミ ニウムのパン（ｐａｎ）金型の表面面積を作り、それに１５７ｇのＧＣ１６Ｘ３ ５（３〜７メソノユ）の凝集炭素を加えた。炭素を１６５〜１７５℃の再循環空 気炉中で１５分加熱した。炭素のフィルターケーキを取り出し、圧力損失試験用 のフレームに接着した。このサンプルの厚みは約０．６６〜０７０インチ（１， ６８〜１．７８ｃｍ）であった。サンプルを表面面積２．５Ｘ４インチ（６，３ Ｘ　１０．２ｃｍ）に後に切断し、トルエンおよびｎ−ブタン除去効率試験のた め箱状フレームに接着した。同じ圧力損失を有する「フラットな」炭素フィルタ ーと拡張表面構造物を比較するために、薄い炭素ケーキを、６４ｇのＧＣ１６Ｘ ３５（３〜７メツシユ）の凝集炭素を用いて６５×９インチ（１６，５Ｘ　２２ ．９ｃｏ）のアルミのパン金型で作った。

炭素を１６５〜１７５℃の再循環空気炉中で１０分加熱した。炭素のフィルター ケーキを取り出し、圧力損失試験用のフレームに接着した。このサンプルの厚み は約０．２８−０．３３インチ（０，７１Ｘ　Ｏ，８４ｃｍ）であった。そのサ ンプルを２゜５Ｘ４インチ（６，３Ｘ　１０．２ｃｍ）の表面面積に切断し、ト ルエンおよびｎ−ブタン除去効率試験用の箱状フレームに接着した。

圧力損失（パスカル）についてデータは表６にあり、一方、気体除去効率につい てのデータは表７にある（相対湿度４６％）。

表６　圧力損失対流量 流量（１３７分）、　圧力損失（パスカル）　１表７　ガス除去効率 補正書の翻訳′を提出婁 …Ｊ＋悶ツｗｎ眺八次へ百 （特許法第１８４条の８） １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　９３１０６２７４ ２、発明の名称 凝集活性炭エアフィルター ３、特許出願人 住所　〒５４０大阪府大阪市中央区域見１丁目３番７号　ＩＭＰビル青山特許事 務所　電話（０６）９４９−１２６１１９９４年８月２３日 ６　添付書類の目録 １、車両区画フィルター等として使用するための多孔性のガスフィルターであっ て、該フィルターは一体化された成形体の形をしており、該フィルター体は、約 １．３ｍｍ（１５メツシユ）以上の平均粒径を有する凝集物粒子へと融合された 吸着剤粒子および粒状の熱可塑性バインダーを含んでなり、該凝集物は、１．９ ｍｍ（１０メツンユ）未満の平均粒径を有する吸着剤粒子と、該吸着剤の平均粒 径より２０％小さい平均粒径を有する熱可塑性バインダー粒子を融合させること により得られ、融合は熱可塑性バインダーの軟化点以上の温度で行い、凝集物を 、有意の団結圧力なしに熱可塑性バインダーの軟化点以上の温度で成形されたフ ィル２　車両区画フィルター等として使用するための多孔性のフィルター装置で あって、該フィルターは成形体の形をしており、該車両フィルター装置は、該成 形されたフィルター体と流体連絡している空気移動手段、該成形したフィルター 体用フィルターハウジングを含んでなり、該成形されたフィルターは、約１．３ ｍｍ（１５メソツユ）以上の平均粒径を有する凝集物粒子へと融合された吸着剤 粒子および粒状の熱可塑性バインダー粒子を含んでなり、該バインダー粒子は該 吸着剤粒子より小さい平均粒径を有し、該成形されたフィルター体へと融合され た該凝集体は該凝集物の間に解放された隙間を有する、フィルター装置。

３、吸着剤粒子が約０．１４ｍｍ（１００メツンユ）以上の平均粒径を有し、バ インダー粒子の平均サイズが吸着剤の平均粒径の２０％または以下である、請求 の範囲第１項または第２項に記載の多孔性フィルター。

４　吸着剤粒子が０．２２ｍｍ（７０メツシユ）以上の平均粒径を有する請求の 範囲第３項に記載の多孔性フィルター。

５、成形体が２つの対向する面を有し、該２つの面の間の標準的なｓ、５９ｍｍ 厚みを横切る圧力損失が、３０１１３／時間の空気流量および７７ｃｍ２の表面 積で４９パスカル以下である請求の範囲第４項に記載の多孔性フィルター。

６、吸着剤粒子が炭素の顆粒を含んでなる請求の範囲第１〜５項のいずれかに記 載の多孔性フィルター。

７　初期のトルエン除去効率が、空気流量３０ｍ”／時間および表面積７７０Ｉ １１２で、８．８９ａｍの厚みのフィルターについて約９８パスカル未満の圧力 損失で、吸着剤粒子の凝集なしに形成された相当する多孔性フィルターの除去効 率の少なくとも７５％である請求の範囲第６項に記載の多孔性フィルター。

８　初期のトルエン除去効率が、空気流量３０ｍ”／時間および表面積７７ｃ１ １２で、８９關の厚みのフィルターについて約１４７パスカル未満の圧力損失で 、吸着剤粒子の凝集なしに形成された相当する多孔性フィルターの除去効率の少 なくとも９０％である請求の範囲第６項に記載の多孔性フィルター。

９　成形されたフィルター体が少なくとも一つの輪郭面を有する請求の範囲第１ 〜８項のいずれかに記載の多孔性フィルター。

１０　成形されたフィルター体が２つの対向する輪郭面を有する請求の範囲第９ 項に記載の多孔性フィルター。

１１、輪郭面のそれぞれが、ジグザグ形の連続した交互のピークおよび谷であり 、一つの面のピークは対向する輪郭面の谷に直接対向している請求の範囲第１０ 項に記載の多孔性フィルター。

１２、　１．９ｍｍ（１０メッシュ）未満の平均粒径を有する吸着剤粒子を熱可 塑性バインダー粒子の軟化点以上の温度に加熱し、該加熱した吸着剤粒子を該熱 可塑性バインダー粒子と混合しく熱可塑性バインダー粒子は吸着剤粒子の平均サ イズより少なくとも２０％小さい平均サイズを有する。）、該吸着剤粒子とバイ ンダー粒子を約１．３ｍｍ（１５メツンユ）より大きい平均サイズを有する凝集 物へと凝集させ、該凝集物を所定の形に形成し、そして該凝集物を、該熱可塑性 バインダーの軟化点以上の均一な温度まで加熱して、有意の団結温度なしに融合 されたフィルター体を形成させる、ことを含んでなる多孔性フィルター形成方法 。

１３、吸着剤粒子をバインダー粒子の軟化点の少なくとも５℃以上の温度まで加 熱する請求の範囲第１２項に記載の方法。

１４、吸着剤粒子をバインダー粒子の軟化点の少なくとも１０℃以上の温度まで 加熱し、該吸着剤粒子は約０．１４ｍｍ（１００メツシユ）以上の平均粒径を有 し、吸着剤粒子は炭素の顆粒を含んでなる請求の範囲第１２項に記載の方法。

１５、金型を加熱工程の間に少なくとも一度裏返して融合体を形成する請求の範 囲第１２項に記載の方法。

１６、凝集物を、それぞれ一つの開放された上面と一つの輪郭面を有する２つの 半金型内で賦形し、２つの金型を接合して、２つの輪郭面を有する、融合された 一体のフィルター体を得る請求の範囲第１２項に記載の方法。

国際調査報告 、、Ｉｉ＋　ＰＣＴ／ＵＳ　９３１０６２７４フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号Ｂ６０Ｈ３１０６Ｚ　９ ２５２−３Ｌ （７２）発明者　コステキ、ジョン・シーアメリカ合衆国　５５１３３−３４２ ７、ミネソタ州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ボックス３３４２７番　 （番地の表示なし）Ｉ （７２）発明者　グレイヴ、エリツク・ジ−アメリカ合衆国　５５１３３−３４ ２７、ミネソタ州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ボックス３３４２７番 　（番地の表示なし）

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．車両区画フィルター等として使用するための多孔性のガスフィルターであっ て、該フィルターは一体化された成形体の形をしており、該フィルター体は、約 １５メッシュ以上の平均粒径を有する凝集物粒子へと融合した吸着剤粒子および 粒状の熱可塑性バインダー粒子を含んでなり、該バインダー粒子は該吸着剤粒子 より小さい平均粒径を有し、該成形されたフィルター体へと融合された該凝集物 は該凝集物の間に開放された隙間を有する多孔性フィルター。
2. ２．車両区画フィルター等として使用するための多孔性のフィルター装置であっ て、該フィルターは成形体の形をしており、該車両フィルター装置は、該成形さ れたフィルター体と流体連絡している空気移動手段、該成形したフィルター体用 フィルターハウジングを含んでなり、該成形されたフィルターは、約１５メッシ ュ以上の平均粒径を有する凝集物粒子へと融合した吸着剤粒子および粒状の熱可 塑性バインダー粒子を含んでなり、該バインダー粒子は該吸着剤粒子より小さい 平均粒径を有し、該成形されたフィルター体へと融合された該凝集物は該凝集物 の間に開放された隙間を有するフィルター装置。
3. ３．吸着剤粒子が約１００メッシュ以上の平均粒径を有し、バインダー粒子の平 均サイズが吸着剤粒子の平均サイズの２０％以下である、請求の範囲第１項また は第２項に記載の多孔性フィルター。
4. ４．吸着剤粒子が７０メッシュ以上の平均粒径を有する請求の範囲第３項に記載 の多孔性フィルター。
5. ５．成形体が２つの対向する面を有し、該２つの面の間の標準的な８．８９ｍｍ 厚みを横切る圧力損失が、３０ｍ３／時間の空気流量および７７ｃｍ２の表面積 で４９パスカル以下である請求の範囲第４項に記載の多孔性フィルター。
6. ６．吸着剤粒子が炭素の顆粒を含んでなる請求の範囲第１〜５項のいずれかに記 載の多孔性フィルター。
7. ７．初期のトルエン除去効率が、空気流量３０ｍ３／時間および表面積７７ｃｍ ２で、８．８９ｍｍの厚みのフィルターについて約９８パスカル未満の圧力損失 で、吸着剤粒子の凝集なしに成形された相当する多孔性フィルターの除去効率の 少なくとも７５％である請求の範囲第６項に記載の多孔性フィルター。
8. ８．初期のトルエン除去効率が、空気流量３０ｍ３／時間および表面積７７ｃｍ ２で、８．９ｍｍの厚みのフィルターについて約１４７パスカル未満の圧力損失 で、吸着剤粒子の凝集なしに形成された相当する多孔性フィルターの除去効率の 少なくとも９０％である請求の範囲第６項に記載の多孔性フィルター。
9. ９．成形されたフィルター体が少なくとも一つの輪郭面を有する請求の範囲１〜 ８項のいずれかに記載の多孔性フィルター。
10. １０．成形されたフィルター体が２つの対向する輪郭面を有する請求の範囲第９ 項に記載の多孔性フィルター。
11. １１．輪郭面のそれぞれが、ジグザグ形の連続した交互のピークおよび谷であり 、一つの面のピークは対向する輪郭面の谷に直接対向している請求の範囲第１０ 項に記載の多孔性フィルター。
12. １２．吸着剤粒子を熱可塑性バインダー粒子の軟化点以上の温度に加熱し、該加 熱した吸着剤粒子を該熱可塑性バインダー粒子と混合し（熱可塑性バインダー粒 子は吸着剤粒子の平均サイズより少なくとも２０％小さい平均サイズを有する。 ）、該吸着剤粒子とバインダー粒子を約１５メッシュより小さい平均サイズを有 する凝集物に凝集させ、該凝集物を所定の形に形成し、そして該凝集物を、該熱 可塑性バインダーの軟化点以上の均一な温度まで加熱して、融合されたフィルタ ー体を形成する、ことを含んでなる多孔性フィルター形成方法。
13. １３．吸着剤粒子をバインダー粒子の軟化点の少なくとも５℃以上の温度まで加 熱する請求の範囲第１２項に記載の方法。
14. １４．吸着剤粒子をバインダー粒子の軟化点の少なくとも１０℃以上の温度まで 加熱し、該吸着剤粒子は約１００メッシュ以上の平均粒径を有し、吸着剤粒子は 炭素の顆粒を含んでなる請求の範囲第１２項に記載の方法。
15. １５．凝集物を金型に実質的に圧縮なしに置くことによる凝集物を所定の形に形 成する請求の範囲第１２項に記載の方法。
16. １６．金型を加熱工程の間に少なくとも一度裏返して融合体を形成する請求の範 囲第１５項に記載の方法。
17. １７．凝集物を、それぞれ一つの開放された上面と一つの輪郭面を有する２つの 半金型内で賦形し、２つの金型を接合して、２つの輪郭面を有する、融合された 一体のフィルター体を得る請求の範囲第１５項に記載の方法。