JPS6384657A - 集塵及び汚染ガスの除去方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸引式掃除器、通称いわゆる電気掃除器に関
するもので、例えば床面上及びその近傍のゴミを捕集除
去する方法及びその装置に関し、更には室内空気を取り
入れ浮遊粒子の捕集を行うと共に汚染性ガスの捕集をも
行ないうる吸引式掻除器兼空気清浄器に関するものであ
る。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、電気掃除器は、一般に吸引ファンでゴミを吸引し
、粗フィルターで微粒子を捕集、除去しているため、粗
大粒子（例えば１０μ鴨以上の粒子）は捕集されていた
が、人体に有害な微粒子例えば１０μ惰以下の粒子は粗
フィルターで捕集、除去されず通過していた。これらの
微粒子は、室内に浮遊するので換気を必要とした。

〔発明の目的〕

本発明は、イオン交換フィルターを使用して微粒子と捕
集することにより微粒子分も捕集すると共に悪臭ガスそ
の他の汚染性ガスｔも除去しうる吸引式掃除器を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、吸引式掃除器において、粗フィルター及びイ
オン交換フィルター上に吸引ファンにより空気分道ずる
ことにより空気中に含まれている微細な塵及びガス状汚
染物質をイオン交換フィルター上に捕集せしめることを
特徴とする除塵及びガス状汚染物質の除去方法及びその
装置であって、更に、必要によシイオン交換フィルター
〇前に粒子状物質（塵）への予備荷電部を設けて粒子状
物質を荷電せしめ、捕集効果をよシ高上せしめるもので
ある。

また、更に必要に応じ室内空気取入口を設け、浮遊粒子
の捕集を行うように構成し、空気清浄器の機能をも備え
た吸引式掃除器に関するものである。

つぎに図面に基いて本発明を説明する。

第１図は、空気清浄器を兼ねた吸引式の掃除器（通称電
気掃除器）を示す概略図である。先ず、床面のゴミ類の
掃除器として用いる場合を説明する。

床面のゴミ類は、吸引ノズル１の先端部の穴２から吸引
７７ン（以後単にファンと記載する。）５により、粗い
ゴミを粗フイルタ−（粗フィルター部）４により捕集（
除去）しながら吸引される。

粗フイルタ−４は、通常のネット状又は繊維状物質で構
成されている。

粗フイルタ−４で捕集出来ない微粒子（例１０μｍ以下
の粒子）は、ファン５により摩擦帯電性物質５に衝突さ
せられ、静電気を帯び、該静電気を帯びた微粒子はイオ
ン交換フィルター６で効果的に捕集され、高清浄な空気
７が排出される。

摩擦帯電性物質５は、摩擦により微粒子に電荷を与える
物質であれば良く、摩擦帯電序列がマイナスの物質が好
ましい。

これらの物質を例示すると、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリトリフルオロクロロエチレン、ポリビニルクロ
ライド、塩素化ポリエーテル、ポリエチレン、イオウ、
ポリアクリロニトリル、天然ゴム、ブタジェンアクリロ
ニトリル共重合体、ポリクロロブタジェン、エポキシ樹
脂、ポリビニルブチラル、ポリエチレングリコールテレ
７タレート等がある。

これらは、単独で又は２種類以上組合せて用いることが
出来る。

これら材料の使用形状は、板状、プリーツ状、網状等の
ものが用いられ、これと流れの中に設置して用いる。使
用形状は、装置の用途形状、構造、希望する効果、経済
性等により、適宜選択して用いることが出来る。

また、摩擦帯電物質をファンとイオン交換フィルターと
の中間に配置する代りに、ファン自身分摩擦帯電物質で
製作してもよい。

予備荷電により微粒子の捕集を効果的に行うだめに、予
備荷電部の断面積は、イオン交換フィルター部の断面積
に比べ狭くして線速度を早くするのが好ましい。

８は、室内空気取入口で、床面等の掃除を行っている場
合は閉じておく。

室内の空気清浄器として用いる場合は、吸引ノズル１を
取り外し、外からのもれ込みの無い様に閉じ、次に、室
内空気取入口８を開き、ファン３により冷内空気を吸引
し、同様に摩擦帯電性物質５を介して浮遊微粒子等の汚
染質をイオン交換フィルター６で捕集する。

次に１本発明で用いるイオン交換フィルターについて詳
しく説明する。

イオン交換フィルターは、ガス流から荷電粒子状物質及
び酸性ガス、アルカリ性ガス並びに臭気性ガスを捕集し
うるものであればどのようなものでも用いうる。

イオン交換フィルターとしてはネット状、織物状或いは
繊維状の空隙性高分子支持体上にイオン交換体をグラフ
ト重合によシ支持させたものが用いられ、これらは周知
の方法により適宜製造することができる。

イオン交換体としては、アニオン交換体或いはカチオン
交換体が使用できるが通常はこの両者を適当な割合で混
合して用いられる。

支持体としては、ポリエチレン、ポリグロビレ／、ポリ
ブチレン、ポリブテン等の脂肪族系不飽和炭化水素の重
合体、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン等の芳香
族系炭化水素の重合体、ポリビニルシクロヘキサン等の
脂環式系炭化水素の重合体、あるいはこれらの炭化水素
の共重合体、あるいは、ポリ四フッ化エチレン、ポリフ
ッ化ビニリデン、エチレン−四フッ化エチレン共重合体
、四７ツ化エチレンー六フッ化プロピレン共重合体、フ
ッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体等のフッ
素含有不飽和炭化水素の重合体又はその共重合体などが
用いられる。

また、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエステ
ル、セルロース、羊毛、絹あるいはこれらの混合物を用
いることもできる。

これら支持体は、空隙性支持体として用いられ、その形
状はガス流との接触面積が広く、かつ、抵抗の少ない形
状でおればよく、例えば適宜の薄膜状の布、好ましくは
ネット状などの織物状あるいはＮ１．錐状等、適宜の形
状のものが用いられる。

空隙性支持体の空隙率は１０〜９５チ好ましくは５０〜
８５％である。空隙性支持体の形状、厚さ、空隙率は装
置の形状、使用する材質、構造、期待する効果等により
適宜法めることが出来る。

本発明で使用しうるイオン交換体としては、特に限定さ
れることはなく、種々の隣イオン交換体あるいは陰イオ
ン交換体が使用される。

例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、フ
ェノール性水酸基などの陽イオン交換基含有交換体、第
１級〜第３級アミン基、第４級アンモニウム基、スルホ
ニウム基、ホスホニウム基などの陰イオン交換基含有交
換体、あるいは前記陽及び陰画イオン交換基を含有する
重合型または縮合型の均質型または不均質型のイオン交
換体が挙げられる。

代表例としては、アクリル酸、メタクリル酸、まタハス
チレン、ハロメチルスチレン、アシルオキシスチレン、
ヒドロキシスチレン、アミノスチレン、ビニルベンゼン
スルホン酸等のスチレン化合物、ビニルピリジン、２−
メチル−５−ビニルピリジン、２−メチル−５ビニルイ
ミダゾール、アクリルニトリル、あるいは硫酸、クロル
スルホン酸、スルホン酸などの陽または陰イオン交換基
、またはこれに転換し得る基を有するモノマーの重合体
またはこれらのモノマートシビニルベンゼン、トリビニ
ルベンゼン、ブタジェン、エチレングリコールジビニル
エーテル、エチレングリコールジメタクリレート、など
の二個以上の二重結合を有するモノマーとの共重合体、
またはポリエチレン、ポリビニルフルオロカーボンエー
テルもしくはポリテトラフルオロエチレンにスチレン分
グラフトｆＵ合したポリマー等に夫々必要に応じて陽お
よび／まだは陰のイオン交換基を導入するか、またはイ
オン交換基に転換してなるイオン交換体、テトラフルオ
ロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどのビニル
七ノｉ−とイオン交換基またはイオン交換基に変換しう
る基を有するパーフルオロビニルモノマーとのコポリマ
ーから々るイオン交換体がある。

支持体にイオン交換体を担持させる方法は、特に限定さ
れることはなく、周知の方法で実施しうる。

例えば支持体に１紫外線またはα線、β線、電子線、γ
線などの電離性放射線の照射、あるいは酸素、オゾン、
クロルスルホン酸、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、過
酢酸などの酸化剤による処理、またはこれらの２種以上
の処理を行なった後モノマーをグラフトし、イオン交換
体を担持させる方法、あるいは、支持体（例えばポリエ
チレン）に電離性放射線を照射した後、アクリル酸およ
び／またはメタクリル酸の水溶液を反応させてグラフト
重合体を得、これを水酸化ナトリウム水溶液で処理する
方法等が挙げられる。

別の方法として、支持体にイオン交換体との親和性の大
きい重合層（接着層）を介して、イオン交換体と支持さ
せる方法がある。この方法は、先ず支持体に、イオン交
換体との接着層と形成するためモノマーをグラフト重合
させる。

接着層を形成するためのモノマーは、その重合体がイオ
ン交換体に対して、大きい親和力乃至は接着性を有する
ものが使用される。このようナモノマーとしては例えば
プロピレンナトノオレフインモノマー、塩化ビニルナト
のハロゲン化ビニルモノマー、スチレン誘導体、アクリ
ロニトリルなどのニトリル基を有する七ツマ−、ブタジ
ェンのようなジエンモノマー、酢酸ビニル、アクリル酸
エチルのような酸エステル基を有するモノマーがある。

これらのモノマーを支持体に前述の電離性放射線照射及
び／又は酸化剤処理などの手段にてグラフト重合させる
。即ち、支持体を予めこれら手段にて前処理した後、上
記グラフトさせるべきモノマー溶液を含浸させて重合さ
せるか、或いは紫外線、放射線の場合は支持体にモノマ
ー溶液を含浸させた状態で照射しても良い。次に、支持
体に前記イオン交換体を支持させる。

この方法は、イオン交換体の種類やその製造法などによ
り異なるが、例えば次の様に行う。前記イオン交換体の
原料上ツマー混合物を重（縮）合する前に支持体に含浸
させ、含浸後に該モノマー混合物を重（縮）合させるか
、或いは予め部分的に重（縮）合させた初期重（縮）合
体をそのまま、又は必要に応じて適宜の溶媒に溶解させ
て支持体に含浸させ、含浸後に重（縮）合を完結させる
。

この方法の特長は、支持体にはイオン交換体形成モノマ
ーと親和性の大、きいグラフト重合物が存在するので、
モノマー混合物又はその初期重（縮）金物によって、支
持体の接着層は、膨潤又は溶解し、含浸が充分に行なわ
れる。この結果続いて行われるモノマー混合物又はその
初期重（縮）合物の重合によシ、その重合物がグラフト
重合層を介して支持体と緊密に一体化した構造が得られ
る。

支持体に含浸し重合させた重合物が、十分にイオン交換
基と有しない場合は、続いて周知の手段により陽又は防
イオン交換基が導入され、イオン交換フィルタが得られ
る。

この様にして、イオン交換フィルターが製造サレ、繊維
状又は織物状のアニオン交換フィルター及びカチオン交
換フィルターが得られる。

使用するアニオン交換フィルター及ヒ力千オン交換フィ
ルターの種類、充填量、及びその比率は、ガス流中荷電
微粒子の荷電状態や濃度、或いはガス流中の汚染物質並
びに悪臭物質の種類や濃度等により適宜決めることが出
来る。

例えば、アニオン交換フィルターは負荷電の微粒子や酸
性ガス例えば馬Ｓの捕集に、又カチオン交換フィルター
は正荷電の微粒子やブルカリ性ガス例えばＮＨ，の捕集
に効果的である。又、充填量やその比率は、前記捕集物
質の濃度や濃度比率に対応して見合う量を、装置の形状
、構造、圧損等を考慮し、適宜決めれば良い。

具体的には、アニオン交換フィルターとカチオン交換フ
ィルターが１　：　２　（Ｖ／￥、　Ｓ）Ｏ割合で充填
されたものを用うればよい。

第１図においては、予備荷電部後流のみにイオン交換フ
ィルターを使用する方式を説明したが、予備荷電部入口
の粗フイルタ−４にも同様にイオン交換フィルター分使
用出来ることは言う迄もない。

例えば、ゴミにタール状物質や臭気性物質が多い場合は
、粗フイルタ−４もイオン交換フィルターを用いると、
これらの物質が予め捕集除去されるので後流部の保守等
が容易となり好ましい。

イオン交換フィルターの使用個所は、用途、装置の形状
、構造、効果、経済性等で適宜決め。

ることか出来る。

予備荷電法として、放電は周知の方法が適用出来る。放
電は、通常、正（ｅ極）放電を行い微粒子を正帯電させ
る。

予備荷電は、摩擦帯電又は放電を用途、装置の形状、構
造、効果、経済性等に応じて適宜選択して、又は両者合
せて行うことが出来る。

第１図は、「吸引式掃除器」が「室内空気清浄器」を兼
ねた例を示すものであるが、室内空気取入口８を無くす
ことで、単なる吸引式掃除器（通称、電気掃除器）とす
ることが出来る。

又予備荷電部を無くすることも出来る。

又室内空気取入口８の位置は、限定されなく粗フイルタ
−４の前流の上部又は横部など装置の用途、形状、効果
、経済性等を考慮して適宜の位置に設けることが出来る
ことは言う迄もない。

又、吸引式掃除器として用いる場合は、下部にキャスタ
ー等を付設し容易に移動出来る様にしても良いし、又室
に固定して用いても良い。

尚、「吸引式掃除器」が「空気清浄器」と兼用のもので
ある場合のファン３の出力は、作動状態等で異なる複数
の出力で行うことが好ましい。

例えば、吸引式掃除器として用いる場合は強い出力で行
い、又空気清浄器として用いる場合は弱い出力で行う。

第２図に「吸引式掃除器」の例を示す。

第２図においては、第１図におりる摩擦帯電性物質５よ
りなる予備荷電部及び室内空気取入口８を省略した点に
おいて第１図は示すものと相違する。

実施例１ 下記の手段で製造したイオン交換フィルターを第２図に
示したような吸引式掃除器に充填し試験した。

試験は、一般家庭の居間の床面を掃除し、イオン交換フ
ィルター出口の微粒子濃度の測定を行った。

吸引式装置の後部にアニオン交換フィルター５０％、カ
チオン交換フィルター７０チよりなるイオン交換フィル
ターを付設した（充填量：２００　Ｘ　２００　Ｘ　１
５０　ｖｍ　）。

結果を表−１に示す。

表−１ 又、線香の煙（平均粒径（１２〜！１．５μ倶）５２１
ｎ９／ｍ”　を上記の吸引式装置に吸引し、出口で同様
に測定したところ次の結果を得た。

■　イオン交換フィルター分充填した場合：　　１２１
１９／ｇ’■　繊維状のポリプロピレンのみの場合　：
　４９■／恒３実施例２ 実施例１と同様にイオン交換フィルターを第１図に示し
たような空気清浄器を兼ねた吸引式装置に充填し、吸引
ノズルより下記の発生ガスを２　／　／　ｍｉｎで吸引
し、イオン交換フィルター出口の濃度を測定した。

発生ガス：線香の煙９７ｍ９７ｍ”（微粒子：５２■／
ｌＪ’Ｌ”　、タール分：４５■／、３）にＨ，Ｓ及び
ＮＵ、をそれぞれ１０　ｐｐｍＫなる様に加えた。

ただし、 摩擦帯電性物質　；ポリテトラフルオロエチレンイオン
交換フィルター　：　アニオン交換フィルター’ｏｓｓ
カチオン交換フィルター６０％ 粗フィルター；市販の電気掃除器で使用のフィルター装
置大きさ　：　２００　Ｘ　２００　Ｘ　４００−結果
を表−２に示す。

表−２ 尚、摩擦帯電物質の無い場合は微粒子２１〜鷹、％Ｓ、
ＮＨ，夫々＜ＬＬｌｐｐｍ、タール分５１ｎｇ／ｍ”、
であった。

摩擦帯電性物質及びイオン交換体の無い場合は、微粒子
４８１ｎ９／惰３、タール分５５■／惰３．４日及びＮ
ＩＩＩ、いずれも１０　ｐｐｍであった。

イオン交換フィルターの製造法 ■　アニオン交換フィルター：　繊維状のポリプロピレ
ンに窒素中で電子線２０　Ｍｒａｄを照射シ、次いでヒ
ドロキシスチレンモノマートイソプレンを含む溶液に浸
漬し、グラフト重合反応を行った。反応後、四級アミン
化を行い、アニオン交換フィルターを得た。

■　カチオン交換フィルター二　繊維状のポリプロピレ
ンに窒素中で電子線２０Ｍｒａｄと照射し、次いでアク
リル酸水溶液に浸漬し、グラフト重合反応と行った。反
応後、水酸化ナトリウム溶液で処理を行い、カブオン交
換フィルターを得た。

〔発明の効果〕

１、　粒子状物質の捕集に、イオン交換フィルターを用
いたことによシ、 ■　従来、室内へ飛散していた微粒子が捕集出来た。

■　酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気性ガス、タール分
も同時に捕集出来た。

■　健康上好ましい装置が出来た。

Ｚ　予備荷電を行う手段として放電、又は摩擦帯電を行
うことにより、 ■　微粒子の捕集が更に効果的となった。

五　イオン交換体の形状を繊維状又は織物状としたこと
により、 ■　抵抗の少ない捕集効率の良い、実用的なフィルター
が出来た。

４、　吸引式掃除器の流路に室内空気取入口を設けたこ
とにより、 ■　吸引式掃除器と、空気清浄器の２つの機能を備えた
装置を提供できた。

■　通常、空気清浄を行うことができるので室が清浄と
なり、その停機粒子の沈降量が減少した。従って、床面
等の掃除の頻度が減少出来た。

■　−層、清浄かつ快適な居住場所を提供出来る。

ｉ　空気取入口の有無、イオン交換体の種類や量、予備
荷電の有無・方式等の選択により、用途、効果、経済性
等の目的に最適な吸引式掃除器、又は空気清浄器を兼ね
た吸引式掃除器を提供出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空気清浄器と兼ねた掃除器の断面概略
図、第２図は本発明の掃除器の断面概略図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸引式掃除器において、イオン交換フィルター上に
   空気を通ずることにより空気中に含まれる塵及びガス状
   汚染物質をイオン交換フィルター上に捕集せしめること
   を特徴とする除塵及びガス状汚染物質の捕集除去方法。 ２、イオン交換フィルターに通ずる前に空気中に含まれ
   ている粒子状物質の予備荷電を行う特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、予備荷電を放電又は摩擦帯電法により行う特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４、摩擦帯電を、空気中の微粒子と摩擦帯電序列がマイ
   ナスの物質との摩擦で行う特許請求の範囲第１項、第２
   項又は第３項記載の方法。 ５、摩擦帯電を、ポリテトラフルオロエチレン、ポリト
   リフルオロクロロエチレン、ポリビニルクロライド、塩
   素化ポリエーテル、ポリエチレン、イオウ、ポリアクリ
   ロニトリル、天然ゴム、ブタジエンアクリロニトリル共
   重合体、ポリクロロブタジエン、エポキシ樹脂、ポリビ
   ニルブチラル、及びポリエチレングリコールテレフタレ
   ートよりなる群より選ばれた１種又は２種以上の物質と
   の摩擦により行う特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、イオン交換フィルターが繊維状物質上にイオン交換
   体をグラフト重合することにより得られたものである特
   許請求の範囲第１項乃至第５項の何れか１つに記載の方
   法。 ７、イオン交換フィルターの形状が繊維状又は織物状の
   ものである特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れか１
   つに記載の方法。 ８、空気吸込口から空気排出までの空気流路上に少なく
   とも粗フィルター部、吸引ファン部及びイオン交換フィ
   ルター部を設けてなる吸引式掃除器。 ９、イオン交換フィルター部の前に予備荷電部を設けて
   なる特許請求の範囲第８項記載の吸引式掃除器。 １０、空気流路上に室内空気取入口を設けた空気清浄器
   兼吸引式掃除器。