(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-23
(45)【発行日】2024-01-31
(54)【発明の名称】エアフィルタ
(51)【国際特許分類】
A61L 9/16 20060101AFI20240124BHJP
B01D 46/10 20060101ALI20240124BHJP
【ＦＩ】
A61L9/16 F
B01D46/10 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021185767
(22)【出願日】2021-11-15
(65)【公開番号】P2023072991
(43)【公開日】2023-05-25
【審査請求日】2023-03-31
(73)【特許権者】
【識別番号】505427573
【氏名又は名称】井上 浩義
(74)【代理人】
【識別番号】100182084
【弁理士】
【氏名又は名称】中道 佳博
(72)【発明者】
【氏名】井上 浩義
【審査官】目代 博茂
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－０２８３２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５００１４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５２０３９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５１４５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２１２８７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０５９２０９２１（ＣＮ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１４１６２４（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｌ２／００－１２／１４
Ｂ０１Ｄ３９／００－３９／２０
Ｂ０１Ｄ４６／００－４６／９０
Ｂ０１Ｄ６１／００－７１／８２
Ｆ２４Ｆ８／００－８／９９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィルタ基材、陽極、陰極およびバイポーラ膜を備えるエアフィルタであって、通気方向と垂直な方向において、該陽極と該陰極との間に該フィルタ基材および該バイポーラ膜が配置されている、エアフィルタ。
【請求項2】
前記通気方向と垂直な方向において、前記フィルタ基材が前記バイポーラ膜によって分断されている、請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項3】
前記陽極と前記フィルタ基材との間に陽イオン交換膜が配置されており、該陽極と該陽イオン交換膜とが接触している、請求項１または２に記載のエアフィルタ。
【請求項4】
前記フィルタ基材と前記陰極との間に陰イオン交換膜が配置されており、該陰極と該陰イオン交換膜とが接触している、請求項１から３のいずれか記載のエアフィルタ。
【請求項5】
前記フィルタ基材が界面活性剤を含有する、請求項１から４のいずれかに記載のエアフィルタ。
【請求項6】
前記界面活性剤が非イオン性界面活性剤を含む、請求項５に記載のエアフィルタ。
【請求項7】
前記非イオン性界面活性剤が、オクチルフェノールエトキシレートおよびヘプタエチレングリコールモノドデシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である、請求項６に記載のエアフィルタ。
【請求項8】
前記フィルタ基材がＨＥＰＡフィルタ基材である、請求項１から７のいずれかに記載のエアフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアフィルタに関し、より詳細には家屋の空気清浄のために使用されるエアフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
空気環境と疾患の多様な関係が探求されている。我が国の空気環境は、１９６８年の大気汚染防止法の制定につながった硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの産業排出型汚染（公害と呼ばれた）から車両や私たちの生活から排出されるより広範な化学物質による汚染を対象として対策が取られて来た。
【0003】
より近年には地球環境への高い関心から二酸化炭素を含めた国際的な空気汚染に対する対策が求められている。そのような中で、日本人は１日の３分の２以上を自宅で過ごしており（ＮＨＫ調査；２０１６年）、家屋の空気環境を清浄に保つことが重要となる。
【0004】
こうした家屋の空気清浄には、塵埃などを取り除き、清浄空気にする目的で、例えばＨＥＰＡフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれる高精度のエアフィルタが使用される。ＨＥＰＡフィルタは、空気清浄機やクリーンルームのメインフィルタとして用いられる。
【0005】
２０１９年より世界中で問題となっているコロナ禍において、ＨＥＰＡフィルタは新型コロナウイルスを除去するフィルタとして欧州を中心に認証されており、医療従事者のマスクなどにも実装されている。
【0006】
さらに、ＨＥＰＡフィルタによる家屋の空気清浄は、スギ花粉などに起因するアレルギー性鼻炎やアレルギー性結膜炎の予防や症状の緩和にも重要な役割を果たすことが考えられている。
【0007】
しかし、こうしたＨＥＰＡフィルタには、近年、各種ウイルスやアレルゲンの吸着や弱毒化に関する性能向上が課題となっている。特に家屋内に浮遊する塵埃（例えば、ウイルスおよびアレルゲン）を効果的に捕捉し、かつ人体にとって一層安全な空気環境を提供することが所望されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記問題の解決を課題とするものであり、その目的とするところは、ＨＥＰＡフィルタなどのエアフィルタの作製にあたり、ウイルス、アレルゲンなどの空気中を浮遊する塵埃を効果的に捕捉できかつ弱毒化できる、エアフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、フィルタ基材、陽極、陰極およびバイポーラ膜を備えるエアフィルタであって、
通気方向と垂直な方向において、該陽極と該陰極との間に該フィルタ基材および該バイポーラ膜が配置されている、エアフィルタである。
通気方向と垂直な方向において、該陽極と該陰極との間に該フィルタ基材および該バイポーラ膜が配置されている、エアフィルタである。
【0010】
１つの実施形態では、上記通気方向と垂直な方向において、上記フィルタ基材は上記記バイポーラ膜によって分断されている。
【0011】
１つの実施形態では、上記陽極と上記フィルタ基材との間に陽イオン交換膜が配置されており、該陽極と該陽イオン交換膜とは接触している。
【0012】
１つの実施形態では、上記フィルタ基材と上記陰極との間に陰イオン交換膜が配置されており、該陰極と該陰イオン交換膜とは接触している。
【0013】
１つの実施形態では、上記フィルタ基材は界面活性剤を含有する。
【0014】
さらなる実施形態では、上記界面活性剤は非イオン性界面活性剤を含む。
【0015】
またさらなる実施形態では、上記非イオン性界面活性剤は、オクチルフェノールエトキシレートおよびヘプタエチレングリコールモノドデシルエーテルからなる群から選択される少なくとも１種の化合物である。
【0016】
１つの実施形態では、上記フィルタ基材はＨＥＰＡフィルタ基材である。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、様々な疾患の原因となり得る、空気中に浮遊するウイルスおよびアレルゲンなどの物質を効率良く吸着し、かつ弱毒化できる。これにより、屋内の空気環境をより清浄なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明のエアフィルタの一例を表す模式図であって、（ａ）は当該エアフィルタの平面図であり、（ｂ）は当該エアフィルタの厚さ方向を表す図である。
【図3】本発明のエアフィルタの他の例を示す平面図である。
【図4】本発明のエアフィルタのさらに別の例を示す平面図である。
【図5】実施例１で作製したエアフィルタを模式的に表す図である。
【図6】実施例１で作製したエアフィルタを用いた残存スギ花粉抗原試験の結果を示すグラフである。
【図7】実施例２で作製したエアフィルタを用いた残存スギ花粉抗原試験の結果を示すグラフである。
【図8】実施例３で作製したエアフィルタを用いた残存スギ花粉抗原試験の結果を示すグラフである。
【図9】実施例４で作製したエアフィルタを用いた残存スギ花粉抗原試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明について添付の図面を参照して説明する。
【0020】
図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明のエアフィルタ１００は、フィルタ基材１０２，１０２’、陽極１１０、陰極１２０およびバイポーラ膜１０４を備える。ここで、本発明のエアフィルタ１００は、通気方向Ｈと垂直な方向において、陽極１１０と陰極１２０との間にフィルタ基材１０２，１０２’およびバイポーラ膜１０４が配置されている。
【0021】
フィルタ基材１０２，１０２’は、例えば０．１μｍ～５００μｍの平均孔径を有する、メッシュ状、スポンジ状、および／またはマルチフィラメント様の材料で構成されている。フィルタ基材１０２，１０２’は、フィルタエレメントまたは単にエレメントとも呼ばれることがある。フィルタ基材１０２，１０２’を構成する材料は、ポリエルテル繊維、アクリル繊維、モダクリル繊維などの化学繊維、ポリウレタンフォームなどの樹脂、ステンレススチール、焼結金属、炭素繊維などが挙げられる。フィルタ基材１０２，１０２’は、例えば、プリーツ型またはフラット型などの任意の形態を有する。
【0022】
フィルタ基材１０２，１０２’はまた、ＨＥＰＡフィルタ、プレフィルタ、中高性能フィルタ、ＵＬＰＡフィルタのいずれのフィルタ用の基材であってもよい。屋内空調用のフィルタ基材として汎用されており、各種疾患、アレルギーの原因となり得るウイルス、バクテリア、カビ、花粉等の所定の塵埃の捕捉に適しているとの理由から、フィルタ基材は、ＨＥＰＡフィルタ用の基材（ＨＥＰＡフィルタ基材）および炭素フィルタ用の基材（炭素フィルタ基材）であることが好ましい。
【0023】
フィルタ基材１０２，１０２’は、湿度による電気伝導性を得ることができ、かつ後述するバイポーラ膜１０４、陽極１１０および陰極１２０との間で効率的に酸・塩基を発生させるために、予め電解質が含浸されていることが好ましい。フィルタ基材１０２，１０２’に含まれ得る電解質は好ましくは潮解性および／または高いイオンの極限モル伝動率（Ｓ・ｃｍ２／ｍｏｌ）を有するものであり、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、塩化マグネシウム、および塩化カルシウム、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。電気電導率を高めることができるとの理由から、電解質は多価イオンを有するもの（例えば、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、塩化マグネシウム、および塩化カルシウム、ならびにそれらの組み合わせ）が好ましく、また他のイオンと結晶を作り難いという性質を有する点で、塩化マグネシウムがより好ましい。本発明のエアフィルタ１００が例えば食品工場等で使用される場合は、他の電解質としてクエン酸のような有機酸が使用されてもよい。
【0024】
フィルタ基材１０２，１０２’に含浸される電解質の量は特に限定されず、適切な量が当業者によって選択され得る。
【0025】
陽極１１０および陰極１２０には、例えば不溶性電極として電気分解等において使用される材料が用いられる。陽極１１０および陰極１２０を構成する材料としては、白金電極、白金黒電極、白金イリジウムチタン電極、酸化イリジウムチタン電極、ルテニウムチタン電極、アンチモン電極、カロメル電極、銀・塩化銀電極、金属・金属電極、金属・金属イオン電極、金属・金属錯イオン電極、酸化還元電極、キンヒドロン電極、水素電極、ゲルマニウム電極、酸化物電極（酸化水銀電極、酸化タングステン電極、酸化ビスマス電極など）、酸化物半導体電極、およびアンチモン電極、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。本発明においては、汎用性に富むとのという理由から、陽極１１０および陰極１２０としてともに白金黒電極を用いることが好ましい。
【0026】
陽極１１０および陰極１２０は、例えば、板状、メッシュ状、棒状、管状、パンチングメタル状のような任意の形状を有していてもよい。さらに、陽極１１０および陰極１２０は、（例えば、後述の陽イオン交換膜１０６および陰イオン交換膜１０８を用いる場合は、これらの膜を介して）フィルタ基材１０２，１０２’の端部、通気面１０３，１０３’（すなわち、フィルタ基材１０２，１０２’の表面および／または裏面）の上、および／または内部のいずれに配置されていてもよい。
【0027】
さらに本発明においては、陽極１１０および陰極１２０は図示しない電源装置に接続されており、エアフィルタ１００に対して所定の電圧を印加することができる。
【0028】
バイポーラ膜１０４は、陽イオン交換層１０４ａと陰イオン交換層１０４ｂとで構成されるイオン交換膜である。バイポーラ膜１０４に水が含まれている場合、水の理論分圧電圧０．８３Ｖ以上の電圧を印加すると、膜内の水が酸（Ｈ＋）と塩基（ＯＨ－）に分解する性質を有する。図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、バイポーラ膜１０４は、エアフィルタ１００内において、陽イオン交換層１０４ａを構成する面がフィルタ基材１０２を介して陰極１２０が配置されている側に指向し、陰イオン交換層１０４ｂを構成する面がフィルタ基材１０２’を介して陽極１１０が配置されている側に指向するように配置されている。
【0029】
バイポーラ膜１０４を構成する陽イオン交換層１０４ａおよび陰イオン交換層１０４ｂの厚さは特に限定されないが、それぞれの層が好ましくは０．０１ｍｍ～１ｍｍ、好ましくは０．０２ｍｍ～０．５ｍｍを有する。バイポーラ膜１０４を構成する各層１０４ａ，１０４ｂの厚さがそれぞれこのような範囲内にあることにより、上記水の理論分圧電圧以上の電圧を印加した際に、水が効率的に分解して所望の酸（Ｈ＋）と塩基（ＯＨ－）を産生することができる。
【0030】
バイポーラ膜１０４を構成する陽イオン交換層１０４ａおよび陰イオン交換層１０４ｂの材料は特に限定されず、当該分野において公知のものが使用される。
【0031】
バイポーラ膜１０４は、フィルタ基材１０２，１０２’の間、通気面１０３，１０３’（すなわち、フィルタ基材１０２，１０２’の表面および／または裏面）の上、および／または内部のいずれに配置されていてもよい。本発明においては、バイポーラ膜１０４は、フィルタ基材１０２，１０２’内を通過する湿気等の水分を効率良く電気分解するために、エアフィルタ１００の通気方向Ｈと垂直な方向において、フィルタ基材１０２，１０２’を分断するように配置されていることが好ましい。
【0032】
図１の（ａ）に示す本発明のエアフィルタ１００では、陽極１１０および陰極１２０の間に、フィルタ基材１０２，１０２’を介して１枚のバイポーラ膜１０４が挟持されているが、本発明はこのような構成にのみ限定されない。例えば、陽極１１０と陰極１２０との間には、複数枚のバイポーラ膜が挟持されていてもよい。なお、このような複数のバイポーラ膜が挟持される場合、各バイポーラ膜を構成する陽イオン交換層は陽極側に、陰イオン交換層は陰極側にそれぞれ指向するように配置される。さらに、１つのバイポーラ膜と他のバイポーラ膜との間にはフィルタ基材が挟持されていることが好ましい。
【0033】
本発明のエアフィルタ１００はまた、陽極１１０とフィルタ基材１０２’との間に陽イオン交換膜１０６が配置されている。陽イオン交換膜１０６は後述のように陽極１１０での水の分解により発生した水素イオン（Ｈ＋）をフィルタ基材１０２’側に透過し、当該水の分解により発生した酸素（Ｏ２）は当該フィルタ基材１０２’側に透過させないようする性質を有する。陽極１１０で発生した水素イオン（Ｈ＋）をフィルタ基材１０２’側に効率良く透過させることができるとの理由から、陽極１１０と陽イオン交換膜１０６とは接触して配置されていることが好ましい。
【0034】
陽イオン交換膜１０６を構成する材料は特に限定されず、当該分野において公知のものが使用される。陽イオン交換膜１０６の厚さが特に限定されないが、陽極１１０で発生した水素イオンを効率的に透過しかつ酸素の透過を効率的に阻止することができるという理由から３ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましい。
【0035】
本発明のエアフィルタ１００はまた、陰極１２０とフィルタ基材１０２との間に陰イオン交換膜１０８が配置されている。陰イオン交換膜１０８は後述のように陰極１２０での水の分解により発生した水酸化物イオン（ＯＨ―）をフィルタ基材１０２側に透過し、当該水の分解により発生した水素（Ｈ２）は当該フィルタ基材１０２側に透過させないようする性質を有する。陰極１２０で発生した水酸化物イオン（ＯＨ―）をフィルタ基材１０２側に効率良く透過させることができるとの理由から、陰極１２０と陰イオン交換膜１０８とは接触して配置されていることが好ましい。
【0036】
陰イオン交換膜１０８を構成する材料は特に限定されず、当該分野において公知のものが使用される。陰イオン交換膜１０８の厚さが特に限定されないが、陰極１２０で発生した水酸化物イオンを効率的に透過しかつ水素の透過を効率的に阻止することができるという理由から３ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましい。
【0037】
本発明のエアフィルタ１００はまた、空気中の塵埃を効果的に捕捉するため、好ましくは塵埃捕捉剤として界面活性剤をフィルタ基材１０２，１０２’内に含有する。
【0038】
ここで、本明細書中に用いられる用語「塵埃」とは、例えば０．０１μｍ～１００μの平均粒子径を有する物質または物体であり、例えば空気中に浮遊するウイルス；バクテリア、カビ、花粉等のアレルゲン；タバコの煙；が包含される。本明細書中に用いられる用語「塵埃捕捉剤」は、上記塵埃を引き寄せてその場に留め、その分散を停止または防止することができる組成物を指していう。
【0039】
界面活性剤は、例えば生化学一般において使用されるものであり、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、および非イオン性界面活性剤、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
【0040】
陽イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪酸ナトリウム塩、モノアルキル硫酸塩、アルキルポリオキシエチレン硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、モノアルキルリン酸塩、および第４級アンモニウム塩ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。陽イオン性界面活性剤の具体的な例としては、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、および塩化ベンゼトニウム、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
【0041】
陰イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、α－スルホ脂肪酸メチルエステル塩、α－オレフィンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、および脂肪酸塩、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。陰イオン性界面活性剤の具体的な例としては、ドデシル硫酸ナトリウム、脂肪酸カリウム（ラウリン酸カリウム）、脂肪酸ナトリウム（ラウリン酸ナトリウム）、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、およびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
【0042】
両性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタイン、アルキルベタイン、脂肪酸アミドプロピルベタイン、２－アルキル－Ｎ－カルボキシメチル－Ｎ－ヒドロキリエチルイミダゾリウムベタイン、アルキルジエチレントリアミノ酢酸、ジアルキルジエチレントリアミノ酢酸、およびアルキルアミンオキシド、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。両性界面活性剤の具体的な例としては、塩化アルキルポリアミノエチルグリシン、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酸ベタイン、２－アルキル－１－（２ヒドロキシエチル）イミダゾリニウム－１－アセテート、アルキルジアミノエチルグリシン、ジアルキルジアミノエチルグリシン、およびアルキルジメチルアミンオキシド、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
【0043】
非イオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、脂肪酸ポリエチレングリコール、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタン、および脂肪酸アルカノールアミド、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。非イオン性界面活性剤の具体的な例としては、オクチルフェノールエトキシレート、ヘプタエチレングリコールモノドデシルエーテル、アルキルグルコシド、アシルグリセリン、ソルビタンモノアルカノエート、ソルビタンジアルカノエート、ソルビタントリアルカノエート、アシルスクロース、アルキリポリオキシエチレンエーテル、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン、アシルポリエチレングリコール、アシルポリオキシエチレンソルビタン、およびアルカノール脂肪酸アミド、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
【0044】
本発明においては、花粉抗原や種々のウイルスに対する弱毒化に効果的であるという理由から、界面活性剤として非イオン性界面活性剤を含むことが好ましく、オクチルフェノールエトキシレートおよび／またはヘプタエチレングリコールモノドデシルエーテルを含むことがより好ましい。
【0045】
フィルタ基材１０２，１０２’への上記界面活性剤の付与は、当該界面活性剤を適切な溶媒に溶解させた溶液を調製し、例えば、これをフィルタ基材１０２，１０２’に噴霧または刷毛塗するか、当該溶液にフィルタ基材１０２，１０２’を浸漬することにより行うことができる。このような溶液の調製のために使用され得る溶媒は、特に限定されないが、例えば、水（例えば、純水、イオン交換水、ＲＯ水、蒸留水、および水道水、ならびにそれらの組み合わせ）、エタノール、メタノール、その他の有機溶媒（例えばアルカン類（ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなど）、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、酢酸エステル類（酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシルなど）、およびケトン類（ジエチルケトン、チオケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど））、イオン性液体（例えば、有機窒素（アンモニウム）系液体、有機リン（ホスホニウム）系液体、および有機硫黄（スルホニウム）系液体など）、水酸化ナトリウム水溶液、および過酸化水素水、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。溶媒は、上記界面活性剤を溶解して均一な溶液を形成して、エアフィルタ１００の製造の際にフィルタ基材１０２，１０２’に付与した際に界面活性剤とフィルタ基材１０２，１０２’との接触性を向上できる点で有用である。
【0046】
このような界面活性剤を含む溶液はまた、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分の例としては、抗菌剤、抗ウイルス剤、消臭剤、分散剤、アルカリ剤、水軟化剤、および安定化剤、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。その他の成分の含有量は、上記界面活性剤の作用を損なわない程度に当業者によって適宜選択され得る。
【0047】
【0048】
本発明のエアフィルタ１００では、空気中の湿気等によってフィルタ基材１０２，１０２’が適度な水分を含有した状態で陽極１１０と陰極１２０との間に所定の電圧（例えば、１０Ｖ～４００Ｖ）を印加すると、水の理論分裂電圧である０．８３Ｖ以上の電圧で、エアフィルタ１００内に酸と塩基とが産生される。具体的には、バイポーラ膜１０４において水の分解により生じた水素イオン（Ｈ＋）が、当該バイポーラ膜１０４の陽イオン交換層１０４ａからフィルタ基材１０２側に移動し、当該分解より生じた水酸化物イオン（ＯＨ―）が、当該バイポーラ膜１０４の陰イオン交換層１０４ｂからフィルタ基材１０２’側に移動する。また、陽極１１０上では、水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）とが発生し、当該水素イオンは陽イオン交換膜１０６を通じてフィルタ基材１０２’側に移動する。他方、陰極１２０上では、水酸化物イオン（ＯＨ―）と水素（Ｈ２）とが発生し、当該水酸化物イオンは陰イオン交換膜１０８を通じてフィルタ基材１０２側に移動する。
【0049】
図３のフィルタ基材１０２、１０２’に含まれる電解質のうち、陰イオンは陰イオン交換膜１０８を透過してバイポーラ膜１０４で分裂された水素イオンと結合し、酸を生成する。一方で、フィルタ基材１０２、１０２’に含まれる電解質のうち、陽イオンは陽イオン交換膜１０６を透過してバイポーラ膜１０４で分裂された水酸化物イオンと結合し、塩基を生成する。これらにより作られた酸および塩基は、フィルタに捕捉された有機物（特に、細菌、ウイルス、抗原など）を酸化、分解等により機能を失わせる。これにより、フィルタ基材１０２，１０２’に捕捉された塵埃中のアレルゲンやウイルスが弱毒化される。また、フィルタ基材１０２，１０２’が上記界面活性剤を含有する場合は、さらにその弱毒化の効果を高めることができる。
【0050】
図３は、本発明のエアフィルタの他の例を示す平面図である。
【0051】
図３に示すエアフィルタ２００は、１つのフィルタ内に、複数の陽極１１０および陰極１２０が互いに平行となるように配置されている。また、フィルタの端部以外に位置する陽極１１０は陽イオン交換膜１０６で挟持されており、フィルタの端部以外に位置する陰極１２０は陰イオン交換膜１０８で挟持されている。さらに、１つ陽イオン交換膜１０６と１つの陰イオン交換膜１０８との間にはバイポーラ膜１０４が配置されている。
【0052】
図３に示すエアフィルタ２００において、これらのすべての陽極１１０および陰極１２０に所定の電圧を印加することにより、空気中の湿気により当該エアフィルタ２００中に含まれる水の電気分解が進めることができる。その結果、エアフィルタ２００の表面および／またはその内部（すなわち、フィルタ基材の表面および／またはその内部）に存在する塵埃中のアレルゲンやウイルスの吸着かつ弱毒化を行うことができる。
【0053】
図４は、本発明のエアフィルタのさらに別の例を示す平面図である。
【0054】
図４に示すエアフィルタ３００は、１つのフィルタ内に、複数の陽極３１０および陰極３２０が互いに平行となるように配置されている。また、フィルタの端部以外に位置する陽極３１０は陽イオン交換膜３０６で挟持されており、フィルタの端部以外に位置する陰極３２０は陰イオン交換膜３０８で挟持されている。さらに、１つ陽イオン交換膜３０６と１つの陰イオン交換膜３０８との間にはバイポーラ膜３０４が配置されている。
【0055】
図４に示すエアフィルタ３００ではさらに、すべての陽極３１０がエアフィルタ３００の一方の端部に配置された陽極基部３３０と電気的に接続されており、すべての陰極３２０がエアフィルタ３００の他方の端部に配置された陰極基部３４０と電気的に接続されている。また、陽極３１０の端部と陰極基部３４０との間、および陰極３２０の端部と陽極基部３３０との間には、それぞれ絶縁部３５０が設けられ、それらの間は電気的に絶縁されている。
【0056】
図４に示すエアフィルタ３００において、陽極基部３３０と陰極基部３４０との間に所定の電圧を印加することにより、これらに接続されたフィルタ内のすべての陽極３１０および陰極３２０に一括して当該電圧が印加される。これにより、空気中の湿気により当該エアフィルタ３００中に含まれる水の電気分解が進めることができる。その結果、エアフィルタ３００の表面および／またはその内部（すなわち、フィルタ基材の表面および／またはその内部）に存在する塵埃中のアレルゲンやウイルスの吸着かつ弱毒化を行うことができる。
【0057】
このように、本発明のエアフィルタは、フィルタ基材にバイポーラ膜、陽極および陰極を設けることにより、例えば空気中に含まれる湿気を利用して空気中に塵埃として浮遊するアレルゲンやウイルスを効果的吸着しかつ簡便に弱毒化を行うことができる。
【実施例】
【0058】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【0059】
（実施例１：エアフィルタ（Ｅ１）の作製）
図５に示すように、フィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有するＨＥＰＡフィルタ（パナソニック株式会社製Ｆ－ＺＸＧＰ８０集じんフィルタ）３枚を用い、これらのフィルタ基材の間にバイポーラ膜４０４（株式会社アストム製ネオセプタＢＰ－１Ｅ；厚さ１ｍｍ）および陰イオン交換膜４０８（株式会社アストム製；ネオセプタＡＭ－１；厚さ０．５ｍｍ）をそれぞれ接合し、さらにその外側に陽極４１０および陰極４２０として白金黒電極（自作；１ｇの六塩化白金酸を３０ｍＬの水に溶解し、さらに１０ｍｇの酢酸鉛を添加して、約３０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、１５分間還元反応でメッキし、その後水洗して保存したもの）を接合することにより、エアフィルタサンプル（Ｅ１）（エアフィルタ４００）を得た。
図５に示すように、フィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有するＨＥＰＡフィルタ（パナソニック株式会社製Ｆ－ＺＸＧＰ８０集じんフィルタ）３枚を用い、これらのフィルタ基材の間にバイポーラ膜４０４（株式会社アストム製ネオセプタＢＰ－１Ｅ；厚さ１ｍｍ）および陰イオン交換膜４０８（株式会社アストム製；ネオセプタＡＭ－１；厚さ０．５ｍｍ）をそれぞれ接合し、さらにその外側に陽極４１０および陰極４２０として白金黒電極（自作；１ｇの六塩化白金酸を３０ｍＬの水に溶解し、さらに１０ｍｇの酢酸鉛を添加して、約３０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、１５分間還元反応でメッキし、その後水洗して保存したもの）を接合することにより、エアフィルタサンプル（Ｅ１）（エアフィルタ４００）を得た。
【0060】
なお、このエアフィルタサンプル（Ｅ１）を作製する際の上記材料の接合には、
導電性接着剤（銀入りペースト）を使用した。さらに、バイポーラ膜４０４については、当該バイポーラ膜４０４を構成する陽イオン交換層が陽極４１０側を指向し、かつ陰イオン交換層が陰極４２０側を指向するように配置した。
導電性接着剤（銀入りペースト）を使用した。さらに、バイポーラ膜４０４については、当該バイポーラ膜４０４を構成する陽イオン交換層が陽極４１０側を指向し、かつ陰イオン交換層が陰極４２０側を指向するように配置した。
【0061】
このようにして得られたエアフィルタサンプル（Ｅ１）を用いて、以下のスギ花粉抗原の分解試験を行った。
【0062】
まず、スギ花粉（富士フイルム和光純薬株式会社製）を生理食塩水に添加して３質量％のスギ花粉試験液を作製し、当該試験液１０μＬを上記で得られたエアフィルタサンプル（Ｅ１）のフィルタ基材の各面上に滴下し、自然乾燥させた。次いで、このエアフィルタサンプル（Ｅ１）を、湿度４０％および温度２５℃で一定に保持された恒温恒湿槽（ＳＵＮＰＬＡＴＥＣ社製ＳＴＣ－Ｖ）内に入れ、エアフィルタサンプル（Ｅ１）の陽極４１０および陰極４２０を通じて、ソーラーパネル（１５ｃｍ×２０ｃｍ）を用い、デジタルマルチメータ（株式会社エーディーシー製７３５１Ａ）でモニターしながら、１０Ｖの起電力を１０分間印加した。その後、恒温恒湿層からエアフィルタサンプル（Ｅ１）を取り出し、エアフィルタ４００中のフィルタ基材４０２（酸側）およびフィルタ基材４０２”（塩基側）をそれぞれ別々の純水中に浸漬し、１時間転倒混和し、溶出サンプルとした。これを２回繰り返し、その合計を残留花粉抗原とした。得られた溶液中に存在する花粉抗原（スギ花粉抗原ＣｒｙＪ１）量（サンプル中の花粉抗原量）（μｇ／ｍＬ）を、ＣｒｙＪ１測定ＥＬＩＳＡキット（株式会社特殊免疫研究所製）を用いて測定した。
【0063】
また、上記で採用した湿度４０％に代えて、湿度５０％および６０％のそれぞれに調節した恒温恒湿槽を用い、上記と同様にして、得られた溶液中に残存する花粉抗原量（ｎｇ／ｍＬ）を測定した。いずれの試験についても４回行い、得られた残存スギ花粉抗原量の平均値および標準偏差をそれぞれ算出した。結果を図６に示す。
【0064】
図６に示すように、上記で得られたエアフィルタサンプル（Ｅ１）は、湿度４０％、６０％および８０％のいずれの場合でも、フィルタ基材４０２（酸側）およびフィルタ基材４０２”（塩基側）の両方において電圧印加後の残存スギ花粉抗原量が１０ｎｇ／ｍＬを下回っており、スギ花粉の弱毒化に有効であったことがわかる。また、湿度が高くなるほど、このスギ花粉の弱毒化が一層有効となる傾向にあったこともわかる。
【0065】
（実施例２：エアフィルタ（Ｅ２）の作製）
図５に示すフィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、ＨＥＰＡフィルタの代わりに、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有する炭素フィルタ（パナソニック株式会社製ＥＹＧＡ０９１２０３Ａ）３枚を用いたこと以外は実施例１と同様にしてエアフィルタサンプル（Ｅ２）（エアフィルタ４００）を作製した。
図５に示すフィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、ＨＥＰＡフィルタの代わりに、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有する炭素フィルタ（パナソニック株式会社製ＥＹＧＡ０９１２０３Ａ）３枚を用いたこと以外は実施例１と同様にしてエアフィルタサンプル（Ｅ２）（エアフィルタ４００）を作製した。
【0066】
このようにして得られたエアフィルタサンプル（Ｅ２）を用いて、実施例１と同様にしてスギ花粉抗原の分解試験を行い、得られた残存スギ花粉抗原量の平均値および標準偏差をそれぞれ算出した。結果を図７に示す。
【0067】
図７に示すように、上記で得られたエアフィルタサンプル（Ｅ２）は、湿度４０％、６０％および８０％のいずれの場合でも、フィルタ基材４０２（酸側）およびフィルタ基材４０２”（塩基側）の両方において電圧印加後の残存スギ花粉抗原量がほぼ８ｎｇ／ｍＬを下回っており、スギ花粉の弱毒化に有効であったことがわかる。また、湿度が高くなるほど、このスギ花粉の弱毒化が一層有効となる傾向にあったこともわかる。
【0068】
（実施例３：非イオン性界面活性剤を用いるエアフィルタ（Ｅ３）の作製）
図５に示すフィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、（未処理の）ＨＥＰＡフィルタの代わりに、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有するＨＥＰＡフィルタ（パナソニック株式会社製Ｆ－ＺＸＧＰ８０集じんフィルタ）を予め０．１質量％のオクチルフェノールエトキシレート（非イオン性界面活性剤）水溶液に２５℃で３０分間含浸させ、その後自然乾燥させたもの３枚を用いたこと以外は実施例１と同様にしてエアフィルタサンプル（Ｅ３）（エアフィルタ４００）を作製した。
図５に示すフィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、（未処理の）ＨＥＰＡフィルタの代わりに、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有するＨＥＰＡフィルタ（パナソニック株式会社製Ｆ－ＺＸＧＰ８０集じんフィルタ）を予め０．１質量％のオクチルフェノールエトキシレート（非イオン性界面活性剤）水溶液に２５℃で３０分間含浸させ、その後自然乾燥させたもの３枚を用いたこと以外は実施例１と同様にしてエアフィルタサンプル（Ｅ３）（エアフィルタ４００）を作製した。
【0069】
このようにして得られたエアフィルタサンプル（Ｅ３）を用い、かつ恒温恒湿槽の湿度を６０％に固定したこと以外は実施例１と同様にしてスギ花粉抗原の分解試験を行い、得られた残存スギ花粉抗原量の平均値および標準偏差をそれぞれ算出した。結果を図８に示す。
【0070】
図８に示すように、上記で得られたエアフィルタサンプル（Ｅ３）は、フィルタ基材４０２（酸側）およびフィルタ基材４０２”（塩基側）の両方において電圧印加後の残存スギ花粉抗原量が３ｎｇ／ｍＬを下回っており、スギ花粉の弱毒化に一層有効であったことがわかる。
【0071】
（実施例４：非イオン性界面活性剤を用いるエアフィルタ（Ｅ４）の作製）
図５に示すフィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、（未処理の）ＨＥＰＡフィルタの代わりに、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有する炭素フィルタ（パナソニック株式会社製ＥＹＧＡ０９１２０３Ａ）を予め０．１質量％のヘプタエチレングリコールモノドデシルエーテル（非イオン性界面活性剤）水溶液に２５℃で３０分間含浸させ、その後自然乾燥させたもの３枚を用いたこと以外は実施例１と同様にしてエアフィルタサンプル（Ｅ４）（エアフィルタ４００）を作製した。
図５に示すフィルタ基材４０２，４０２’,４０２”として、（未処理の）ＨＥＰＡフィルタの代わりに、４５ｍｍ×４５ｍｍ×２ｍｍの大きさを有する炭素フィルタ（パナソニック株式会社製ＥＹＧＡ０９１２０３Ａ）を予め０．１質量％のヘプタエチレングリコールモノドデシルエーテル（非イオン性界面活性剤）水溶液に２５℃で３０分間含浸させ、その後自然乾燥させたもの３枚を用いたこと以外は実施例１と同様にしてエアフィルタサンプル（Ｅ４）（エアフィルタ４００）を作製した。
【0072】
このようにして得られたエアフィルタサンプル（Ｅ４）を用い、かつ恒温恒湿槽の湿度を６０％に固定したこと以外は実施例１と同様にしてスギ花粉抗原の分解試験を行い、得られた残存スギ花粉抗原量の平均値および標準偏差をそれぞれ算出した。結果を図９に示す。
【0073】
図９に示すように、上記で得られたエアフィルタサンプル（Ｅ４）は、フィルタ基材４０２（酸側）およびフィルタ基材４０２”（塩基側）の両方において電圧印加後の残存スギ花粉抗原量が２ｎｇ／ｍＬを下回っており、スギ花粉の弱毒化に一層有効であったことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0074】
本発明によれば、例えば、空調関連機器分野、住宅関連機器分野、建築分野等において有用である。
【符号の説明】
【0075】
１００，２００，３００，４００ エアフィルタ
１０２，１０２’，４０２，４０２’，４０２” フィルタ基材
１０３ 通気面
１０４，３０４，４０４ バイポーラ膜
１０６，３０６，４０６ 陽イオン交換膜
１０８，３０８，４０８ 陰イオン交換膜
１１０，３１０，４１０ 陽極
１２０，３２０，４２０ 陰極
３３０ 陽極基部
３４０ 陰極基部
３５０ 絶縁部
１０２，１０２’，４０２，４０２’，４０２” フィルタ基材
１０３ 通気面
１０４，３０４，４０４ バイポーラ膜
１０６，３０６，４０６ 陽イオン交換膜
１０８，３０８，４０８ 陰イオン交換膜
１１０，３１０，４１０ 陽極
１２０，３２０，４２０ 陰極
３３０ 陽極基部
３４０ 陰極基部
３５０ 絶縁部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】