能除去有害物質的空氣調節器用過濾器的製作方法

2024-01-29 19:11:15 2

專利名稱：：能除去有害物質的空氣調節器用過濾器的製作方法
技術領域：
：本發明涉及安裝在具備使裝置內部的空氣循環的機構的空氣調節器(以下也筒稱為空調器)中的過濾器。具體地，本發明涉及能有效除去室內或車室內等的空氣中的芘等有害物質的空調器用過濾器。
背景技術：
：近年，從節電方面出發，具^^吏裝置內部的空氣循環的機構的空調器成為主流，另外，具備同樣循環機構的汽車空調器祐束在乘用車中。而且在這些空調器中，在其空氣通路中安裝用於除去空氣中的粉塵的過濾器是常見的。可是最近，空氣中含有的苯並[a芘(BaP)等有害物質對人體的影響受到關注。因此，希望在空調器中也安裝能有效除去空氣中含有的有害物質的過濾器。作為這樣的能除去有害物質的過濾器，本申請人提出了例如使雙螺旋DNA保持於過濾器纖維體而成的除去有害物質的過濾器(專利文獻l)。所述除去有害物質的過濾器是將雙螺旋DNA例如以游離狀態或者通過紫外線照射而保持在過濾器基材上的過濾器，其有害物質的除去效果在實施例中得到支持。專利文獻1:國際^Hf第2004/091753號小冊子
發明內容發明欲解決的課題在具備循環才幾構的空調器中，由於在引入外部氣體的同時裝置內部的空氣反覆循環，主要在外部氣體中含有的有害物質相對地被稀釋，相對於通過過濾器的空氣的總量而言，有害物質的濃度變低。因此，要求即使對這樣的低濃度，也能充分發揮過濾器的有害物質除去性能。進一步地，充分確保作為過濾器本身的功能的集塵效果是必要的。對此而言，上述專利文獻1中記載的除去有害物質的過濾器是主要以香菸用過濾嘴為目標而開發的，不是以能應用於具備循環機構的空調器為目標而開發的過濾器。因此，為了獲得實現對低濃度有害物質的優異除去效果和高的集塵效果這兩者的具備循環機構的空調器用過濾器，進一步鑽研和研究成為必要。用於解決i果題的手段因此，本申請人為了實現更有效地除去有害物質，考慮了將雙螺旋DNA與空氣有效率地接觸的多種實施方案。在此過程中，首先考慮了下述方案通過將過濾器基材浸漬於雙螺旋DNA溶液中然後乾燥而製備的保持有DNA材料的過濾器。將該過濾器安裝於空調器中使用，結果表明，當DNA溶液為高濃度時，有害物質的除去效果和集塵效果大致滿足所希望的水平。另外此時還發現，在過濾器的纖維直徑和過濾器基材的目付顯示為特定範圍內的數值時，作為過濾器的通氣性良好。但是，DNA溶液的高濃度化有限，即，在上述方案中，對於有害物質的除去效果的提高存在上限，為了獲得超過該上限的性能，即，即使在有害物質的存在比例非常低的條件下也能實現有效除去效果的性能，進一步的改進是必要的。因此，申請人:進行了反覆的深入研究，結果發現通過將雙螺旋DNA附著在載體上形成的DNA微粒子保持於過濾器基材，使得基於具備循環機構的空調器的過濾器，即使在有害物質的存在比例非常低的條件下也能發揮優異的除去有害物質的效果，從而完成了本發明。即，本發明的第一項發明涉及一種空氣調節器用過濾器，是在具備將外部氣體引入裝置內部的同時使裝置內部的空氣循環的機構的空氣調節器的空氣通路中安裝的過濾器，其特徵在於，包含由無紡布形成的單層片或含有無紡布片的層疊體的過濾器基材、和保持於該過濾器基材的能嵌入性捕捉苯並[a芘等有害物質的DNA微粒子，所述微粒子DNA是雙螺旋DNA根據需要藉助於粘合劑附著於載體表面的平均粒徑50|im~2000jim的微粒子，且基於所述過濾器基材的質量含有0.05~20質量％。其中優選的方案涉及第一項發明的空氣調節器用過濾器，其特徵在於，保持有所述DNA孩i粒子的無紡布纖維的直徑X(jam)與所述過濾器基材的平均10mm厚度的目付Y(g/m2)滿足15000<XY<25000(其中，X為55~2050)所示的條件。本發明的第二項發明涉及一種空氣調節器用過濾器，是在具備將外部氣體引入裝置內部的同時使裝置內部的空氣循環的機構的空氣調節器的空氣通路中安裝的過濾器，其特徵在於，包含由無紡布形成的單層片或含有無紡布的層疊體的過濾器基材、和保持於該過濾器基材的能嵌入性捕捉苯並[a芘等有害物質的DNA材料，所述DNA材料，通過使所述過濾器基材接觸根據需要含有粘合劑的雙螺旋DNA的溶液然後乾燥而附著至所述過濾器基材，且基於所述過濾器基材的質量含有0.05~20質量％。其中優選的方案涉及第二項發明的空氣調節器用過濾器，其特徵在於，保持有所述DNA材料的無紡布纖維的直徑X(jLim)與所述過濾器基材的平均10mm厚度的目付Y(g/m2)滿足500<XY<1500(其中，X為5~50)所示的M。另外，本發明特別地涉及用於安裝在室內空氣調節器或汽車空氣調節器中的上述過濾器。發明的效果根據本發B月，涉及通過雙螺旋DNA的嵌入而能夠將室外氣體和室內空氣中含有的苯並[a芘等有害物質有效率地除去的效果，在有害物質的存在比例為100ppm以下的低濃度條件下，獲得了能實現有效率地除去的效果。不僅如此，還同時具有使作為過濾器本來的功能的集塵效果實質上未受損的效果。進一步地，將雙螺旋DNA作為DNA微粒子保持於過濾器基材的發明，在有害物質的存在比例為10ppm以下時，也能進一步提高對有害物質的除去效果。是顯示具有用於捕集大氣中的苯並[a芘的本發明過濾器的裝置的示意圖。具體實施例方式本發明所用的DNA孩M立子是使雙螺旋DNA附著於載體表面而形成的，通過孩M立子化，雙螺旋DNA附著部位的比表面積(過濾器的每單位體積)增加，從而實現更有效地除去有害物質。從過濾器的通氣性的方面出發，DNA孩M立子的平均粒徑從約50|im~約2000Mm的範圍內選擇。粒徑不到50pm時，容易發生過濾器堵塞；粒徑超過2000|im時，有可能導致過濾器的通氣性降低。更優選的DNA微粒子的大小為平均粒徑300jam~800pm的範圍內。作為本發明中適合使用的載體，只要是雙螺旋DNA能夠單獨地或藉助於粘合劑附著在其表面的結構即可，對其材質和形狀並無特別的限制，可以是例如聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯、纖維素、澱粉、天然橡膠、明膠、曱殼質、殼聚糖、醋酯纖維等合成高分子和天然高分子，或二氧化矽、氧化鋁、活性炭、硅藻土等無機類等、玉米穗軸的微粉碎物以及它們的混合物，特別優選使用的載體為纖維素珠或玉米穗軸的微粉碎物。而且，為了使DNA微粒子的雙螺旋DNA的雙螺旋結構儘可能不被破壞，例如使用熱處理儘可能溫和的方法保持至過濾器基材。DNA微粒子中使用的載體，通常根據需要，例如為了使過濾器的能夠使用的期間更長，可以通過以例如聚乙二醇或聚丙二醇等聚二醇類、甘油等三價醇類、聚丙烯酸鈉或聚甲基丙烯酸鈉等聚(甲基)丙烯酸類化合物或其鹽、曱基纖維素或羧甲基纖維素等纖維素類和其鹽類等的其它水溶性高分子作為粘合劑，將雙螺旋DNA附著在載體表面。保持有DNA材料的過濾器是僅通過使過濾器基材與雙螺旋DNA溶液接觸、然後乾燥就^使其被保持在過濾器的纖維表面，所以具有製備步驟筒便的優點。優選DNA材料相對於過濾器基材被整體均勻地保持，但DNA材料也可以是在含有有害物質的空氣的流通路的部位以特別高濃度保持。過濾器基材與雙螺旋DNA溶液的接觸，例如除了浸漬外，還通過塗布或噴霧等來實施，而且其後的乾燥在比較溫和的溫度條件下進行。根據DNA孩t粒子情形下同樣的理由，還可以向雙螺旋DNA溶液中進而添加粘合劑。作為本發明所用的粘合劑，可以例舉例如上述的粘合劑，特別是能附著於DNA和過濾器基材兩者的水溶性物質。在本發明中，在以DNA微粒子或DNA材料的形式被保持的任一情形下，在過濾器中含有規定量雙螺旋DNA都是必要的。如果含有的雙螺旋DNA量過少，則有害物質的除去效果不充分，相反，如果含有的雙螺旋DNA量過多的話，在經濟上不優選。從這點來看，含有的雙螺旋DNA量基於所用的過濾器基材的質量，確定在約0.05~20質量％的範圍內。更優選的雙螺旋DNA含量基於過濾器基材，在約0.5~15質量％的範圍內。過濾器基材，通常來說，在使DNA微粒子和DNA材料的任一者保持的情形下，都能使用製備無紡布的方法來製備。此時還可以採用，在過濾器基材的製備步驟中混入並保持DNA微粒子的方法。由於更希望本發明的過濾器在其功能上當然具有集塵效果的同時確保通氣性，因此更優選將保持有DNA孩i粒子或DNA材料時的過濾器基材的纖維間空隙大小調節在能同時滿足確保集塵效果和通氣性的範圍內。如果空隙太大，則通氣性高，但難於獲得規定的集塵效果；相反，如果空隙太小，則集塵效果高，M於獲得規定的通氣性。本申請人研究了較合適的無紡布纖維的直徑和目付，結果發現在保持有DNA微粒子的情形下，如果將保持有所述DNA微粒子時的無紡布纖維的直徑^沒定為X(inm)，將所用的過濾器基材的平均10mm厚度的目付設定為Y(g/m2)，則大致滿足15000<XY<25000(其中，實用上，X設定在55~2050pm的範圍內)的條件是優選的；在保持有DNA材料的情形下，大致滿足500《XY<1500(其中，實用上，X設定在550jim的範圍內)的M是優選的。由此，本發明的過濾器在空氣中有害物質為lOOppm以下的低濃度時，能有效率地除去該有害物質。另外，保持有DNA孩i粒子的過濾器在有害物質為10ppm以下的更低濃度時，能更有效率地除去該有害物質。進一步地，由於本發明的過濾器除此之外，還實質上未損害集塵效果，因此能適合用於具備循環枳i構的空調器。實施例以下通過實施例更具體地說明本發明，但並不以此限制本發明。實施例1使100g玉米穗軸的微粉碎物，均勻地含浸於20g聚乙二醇(PEG)400中，然後加入lg孩吏粉末狀的雙螺旋DNA並攪拌，接下來在約40t:乾燥3小時，使所述雙螺旋DNA附著在所述微粉碎物的表面，獲得DNA微4立子。該DNA微粒子的平均粒徑約200pm。然後，將聚酯制的無紡布片(纖維直徑約10jum，平均10mm厚度的目付約100g/m2)浸漬於PEG400中後取出，立即向該無紡布片整體均勻地散布6gDNA^a子。接下來在約40r:乾燥3小時，使DNA微粒子保持於無紡布片，獲得本發明的過濾器。利用電子顯微鏡測定，此時過濾器的纖維直徑約210jim。實施例2將100g玉米穗軸的微粉碎物均勻地含浸在20g聚乙二醇400中，然後加入0.5g孩t粉末狀的雙螺旋DNA並攪拌，接下來在約40X:乾燥3小時，使所述雙螺旋DNA附著在所述微粉碎物的表面，獲得DNA微粒子。該DNA微粒子的平均粒徑約60jim。然後，將0.5gDNA微粒子均勻地混入使其保持於聚醯胺制的無紡布片(纖維直徑約5jam，平均10mm厚度的目付約300g/m2),獲得本發明的過濾器。利用電子顯微鏡測定，此時過濾器的纖維直徑約65pm。實施例3對100g醋酸纖維素珠，加入lg微粉末狀的雙螺旋DNA並充分攪拌，使得在醋酸纖維素珠表面形成的大量褶皺間附著雙螺旋DNA，獲得DNA孩吏粒子。該DNA樣i粒子的平均粒徑為約1800jLim。然後，將聚酯制的無紡布片(纖維直徑約50pm，平均10mm厚度的目付約13g/m"浸漬於聚甲基丙烯酸鈉溶液(聚甲基丙烯酸鈉分子量約20000,溶液的固形成分約10質量％)中，然後取出，立即向該無紡布片整體均勻地散布1.5gDNA微粒子。接下來在約40"C乾燥3小時，使DNA微粒子保持於無紡布片，獲得本發明的過濾器。利用電子顯微鏡測定，此時過濾器的纖維直徑約1850jum。實施例4將微粉末狀的雙螺旋DNA溶解於去離子水，製備10質量％濃度的雙螺旋DNA溶液，在該溶液中含浸聚酯制的無紡布片(平均10mm厚度的目付約50g/m2)後，從該溶液中取出，進而，然後將該無紡布片在40'C乾燥約3小時，使雙螺旋DNA保持於無紡布片(保持的雙螺旋DNA:基於無紡布片的質量為約5%)，獲得本發明的過濾器。利用電子顯微鏡測定，此時過濾器的纖維直徑約10jLim。比較例1將室內用空調器中使用的過濾器(纖維直徑約10pim,平均10mm厚度的目付約200g/m2)保持原樣作為比較例1使用。比較例2~4除了過濾器的各組成改變為下表1所示的數值外，通過與實施例1同樣的方法分別製備比較例2~4的過濾器。表1實施例1~4、比較例1~5的各自的過濾器組成complextableseeoriginaldocumentpage9試驗例l:大氣中的苯並[a]芘的除去效果的測定本試驗，對上述實施例1~4的本發明過濾器和比較例1~4的過濾器之間，進行了對大氣中的有害物質的除去效果的對比試驗。(試驗方法)如圖1所示，從空氣的導入口(圖中的箭頭)依次組裝包含實施例1的過濾器l、玻璃纖維過濾器2、樹脂柱3、和定流量微型泵4的試驗裝置I。另外，玻璃纖維過濾器2用於捕集通過過濾器l的苯並[a]芘，樹脂柱3用於捕集進一步通過玻璃纖維過濾器2的苯並[a芘。上述試驗裝置I分別設置在東京都S區的某十字路口，運行定流量微型泵0，以1.0L/分鐘的流量吸入大氣27.5小時。試驗結束後，從試驗裝置I中取出實施例1的過濾器和玻璃纖維過濾器2，包在鋁箔中，進而用聚乙烯制的袋密封，在即將分析之前一直保存在-8ox:。(苯並a]芘的分析方法)取出試驗裝置I的玻璃纖維過濾器2，然後用剪刀剪成小段，放入螺口試管後，-使用全量移液管(wholepipette)加入作為提取溶劑的5.00mL二氯甲烷，蓋蓋密封。將該試驗管用超聲波處理10分鐘後，去除氣泡，再超聲波處理IO分鐘，提取苯並[a芘。將該拔:取液在4r，3000轉/分鐘離心分離IO分鐘，取4mL上清液移至另一試管，加入70nl作為PAH揮發防止劑的DMSO，通過在乾式恆溫器中吹氮氣而除去二氯甲烷。向這樣得到的提取物中加入930nl乙腈作為樣本液,供通過HPLC進行分離分析。其條件如下。柱4.64>x100mmChromolithPerformanceRP誦18e預柱4.6爭x10mmEclipseXDB-C18柱溫40。C檢測器分光螢光計流速1.0ml/分鐘流動相25%水和75%乙腈'M波長(nm):290發射波長(nm):430接下來，取出實施例l的過濾器，替代二氯甲烷而使用甲醇作為提取溶劑，其餘用與上述玻璃纖維過濾器同樣的^Mt進行，作為樣本液，在下述a下供通過HPLC進行分離分析。另外，從試驗裝置I的樹脂柱中，沒有檢出苯並[a]芘。對樣本各進行3次HPLC分析，以它們的平均值作為結果。另外，對實施例2~4、比較例14的過濾器，將試驗裝置I的過濾器1分別替換為所述過濾器，與實施例l的過濾器的情況同樣進行試驗。結果示於&。另外，表2中的BaP除去率(％)，表示過濾器l捕集的苯並[a]芘的量相對於試驗裝置I中引入的苯並[a芘量，即相對於過濾器l(實施例14、比較例14的各自的過濾器)和玻璃纖維過濾器捕集的苯並[a芘的總量的比例。試驗例2:集塵效率和壓力損失的測定本試驗是對上述實施例1~4的本發明過濾器和比較例1~4的過濾器之間，進行的集塵效率的對比試驗，測定了過濾器的粉塵除去效率。(試驗方法)集塵效率將實施例1~4、比較例1~4的過濾器置於風洞，通過鼓風機給與風速，用顆粒計數器分別測定風速3m/秒時的過濾器上遊、下遊的ljim以上的大氣塵的粉塵濃度，用下式(上遊的粉塵濃度-下遊的粉塵濃度)/上遊的粉塵濃度xl00。/0算出，作為集塵效率。上述集塵效率試驗分別進行3次，以其平均值作為結果。壓力損失將實施例14、比較例1~4的過濾器分別置於風洞，通過鼓風;^給與風速，用壓力損失計測定風速3m/秒時的各過濾器的上遊與下遊的壓力差。上述集塵效率和壓力損失試驗分別進行3次，以其平均值作為結果。其結果示於表2中。(結果和考察)tableseeoriginaldocumentpage12>^2的結果可知，不含有雙螺旋DNA的比較例1的過濾器的BaP除去率為16.9%,非常低，m^作為具備循環機構的空調器用的過濾器使用。比較例2和比較例3是對實施例2的過濾器不改變雙螺旋DNA含量和DNA耀:粒子的4吏用量，分別將DNA微粒子的平均粒徑從200nm改變為3000jim和10pm的方案，由11.6mmAq和12.5mmAq的高壓力損失結果可知，比較例2和比較例3的過濾器發生堵塞，損害了通氣性。比較例4是將實施例1的過濾器的雙螺旋DNA含量減量至0.01%的方案。其結果是，BaP除去率顯著降低至與不含雙螺旋DNA的比較例1幾乎無變化的17.6%,可知用該雙螺旋DNA含量幾乎不能期待有BaP除去效果。另一方面，相對上述比較例1~4的過濾器而言，實施例1~4的過濾器具有BaP除去率高、和充分確保集塵效率及通氣性的結果。進一步地，由大氣中的BaP濃度和各過濾器的BaP捕集量及除去率進行計算，可知實施例4的過濾器即使在BaP濃度約100ppm以下，也具有較比較例14優異的除去效果。另外可知，在實施例1~3中，即4吏在BaP濃度約10ppm以下的更低濃度，也發揮更優異的除去效果。符號的說明1本發明的過濾器2玻璃纖維過濾器3樹脂柱4定流量微型泵權利要求1.一種空氣調節器用過濾器，是在具備將外部氣體引入裝置內部的同時使裝置內部的空氣循環的機構的空氣調節器的空氣通路中安裝的過濾器，其特徵在於，包含由無紡布形成的單層片或含有無紡布片的層疊體的過濾器基材、和保持於該過濾器基材的能嵌入性捕捉苯並[a]芘等有害物質的DNA微粒子，所述微粒子DNA是雙螺旋DNA根據需要藉助於粘合劑附著於載體表面的平均粒徑50μm～2000μm的微粒子，且基於所述過濾器基材的質量含有0.05～20質量％。2.根據權利要求l所述的空氣調節器用過濾器，其特徵在於，保持有所述DNA微粒子的無紡布纖維的直徑X(nm)與所述過濾器基材的平均10mm厚度的目付Y(g/m2)滿足15000<XY<25000(其中，X為55~2050)所示的條件。3.—種空氣調節器用過濾器，是在具備將外部氣體引入裝置內部的同時使裝置內部的空氣循環的機構的空氣調節器的空氣通路中安裝的過濾器，其特徵在於，包含由無紡布形成的單層片或含有無紡布的層疊體的過濾器基材、和保持於該過濾器基材的能嵌入性捕捉苯並[a芘等有害物質的DNA材料，所述DNA材料，通過使所述過濾器基材接觸根據需要含有粘合劑的雙螺旋DNA溶液然後乾燥而附著於所述過濾器基材，且基於所述過濾器基材的質量含有0.05~20質量％。4.根據權利要求3所述的空氣調節器用過濾器，其特徵在於，保持有所述DNA材料的無紡布纖維的直徑X(jum)與所述過濾器基材的平均10mm厚度的目付Y(g/m2)滿足500<X.Y<1500(其中，X為5~50)所示的務降。5.用於安裝在室內空氣調節器中的權利要求1~4中任一項所述的過濾器。6.用於安裝在汽車空氣調節器中的權利要求1~4中任一項所述的過濾器。全文摘要本發明的課題在於提供不僅能有效除去室外空氣和室內空氣中含有的苯並[a]芘等有害物質，還具有實質上不損害集塵效果的過濾器。本發明通過提供下述空氣調節器用過濾器而解決了上述課題，所述空氣調節器用過濾器是在具備將外部氣體引入裝置內部的同時使裝置內部的空氣循環的機構的空氣調節器的空氣通路中安裝的過濾器，其特徵在於，包含由無紡布形成的單層片或含有無紡布片的層疊體的過濾器基材、和保持於該過濾器基材的能嵌入性捕捉苯並[a]芘等有害物質的DNA微粒子，所述微粒子DNA是雙螺旋DNA根據需要藉助於粘合劑附著於載體表面的平均粒徑50μm～2000μm的微粒子，且基於所述過濾器基材的質量含有0.05～20質量％。文檔編號B01D39/14GK101360546SQ20068005112公開日2009年2月4日申請日期2006年1月18日優先權日2006年1月18日發明者松永政司申請人:日生生物股份有限公司