JP2001179018A - フィルタエレメント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、折り加工が不要であることから製
造工程が少なく、形状の自由度が大きく、さらに圧力損
失が低いフィルタエレメント構造を提供することを目的
とするものである。 【解決手段】 本発明は、上記目的を達成するために、
主繊維が一方向に向いた繊維束とこの繊維束の形状を固
定するバインダとからなり、上記繊維束の主繊維が、濾
過される流体の流れの方向に沿うように配置されたこと
を特徴とするフィルタエレメント構造を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力損失が低く、
製造工程が少なく、さらには形状の自由度も大きいフィ
ルタエレメント構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、濾紙もしくは不織布からなる
濾材を用いた場合は、パネルタイプやサーキュラータイ
プに示されるように折り加工が施こされたフィルタエレ
メント構造とされている。このような折り加工を施すこ
とにより、実際の空気等の流体が通過する部分の断面積
（開口面積もしくは取り入れ・投影面積、以下開口面積
とする。）に対して、濾材の濾過面積を大きく取れるよ
うなフィルタエレメント構造としている。

【０００３】しかしながら、上述した折り加工を施す折
り加工工程は煩雑であり、この折り加工工程を行わずに
フィルタエレメント構造を得ることが望まれている。

【０００４】また、このような折り加工を施したエレメ
ント構造の場合は、折り加工を施す必要がある等の関係
から、開口部（濾過される流体の取り入れ口）の形状が
複雑であるとフィルタエレメント構造の形成が困難であ
る場合があり、また濾材自体に剛性が不足しているた
め、フレーム等を用いる必要がある等の理由から、形状
の自由度において問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたものであり、折り加工が不要であること
から製造工程が少なく、かつ形状の自由度が大きく、さ
らに圧力損失が低いフィルタエレメント構造を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１において、主繊維が一方向に向
いた繊維束とこの繊維束の形状を固定するバインダとか
らなり、上記繊維束の主繊維が、濾過される流体の流れ
の方向に沿うように配置されたことを特徴とするフィル
タエレメント構造を提供する。

【０００７】本発明は、このような構成であるので、不
織布や濾紙を濾材として用いた場合に必要な折り加工が
不要であることから製造工程数を少なくすることができ
る。また、ある程度の剛性を有するため、上記繊維束の
形状を選択することにより形状をある程度自由に設計す
ることができる。さらに、濾過される流体の流れ方向に
対して主繊維が平行に配置されているため、圧力損失を
低く抑えることができる。

【０００８】上記請求項１に記載されたフィルタエレメ
ント構造においては、請求項２に記載するように、上記
バインダが上記繊維束の側面に用いられたものであって
もよい。また、請求項１または請求項２に記載されたフ
ィルタエレメント構造においては、請求項３に記載する
ように、上記バインダが上記繊維束の内部に用いられ、
かつ上記繊維束を構成する各繊維を部分的に接着させる
部分接着集合体であってもよい。

【０００９】上記繊維束の形状をバインダにより固定す
るための構成としては、種々のものが考えられるが、本
発明においては上述した二つの構成を用いることが好ま
しい。本発明においては、上記二つのいずれかを用いて
もよいし、両方を同時に用いてもよい。

【００１０】さらに、上記請求項３に記載されたフィル
タエレメント構造においては、請求項４に記載するよう
に、上記バインダが連通孔を有する発泡性樹脂バインダ
であることが好ましい。繊維束内部に用いるバインダが
上述したような発泡性樹脂バインダであれば、この部分
においても濾過を行うことが可能であるので、ライフ性
能を向上させることができると同時に、圧力損失をそれ
ほど増大させずに済むという利点を有するからである。

【００１１】また、請求項１から請求項４までのいずれ
かの請求項に記載のフィルタエレメント構造において
は、請求項５に記載するように、上記繊維束中の濾過さ
れる流体の出口側における繊維の密度が、入口側におけ
る繊維の密度と比較して密となるように構成されている
ことが好ましい。このような構成とすることにより、ラ
イフ性能を低下させずに濾過効率を上げることができる
からである。

【００１２】さらに、請求項５に記載のフィルタエレメ
ント構造においては、請求項６に記載するように、少な
くとも一組の向かい合う側面を有する繊維束を用い、上
記向かい合う側面同士を接着させることによりサーキュ
ラータイプのフィルタエレメント構造としたものである
ことが好ましい。このような構成とすることにより、容
易に流体の入口側における繊維の密度が疎であり、出口
側における繊維の密度が密であるサーキュラータイプの
フィルタエレメント構造を形成することが可能であり、
簡単な工程で請求項３に記載されたフィルタエレメント
構造を形成することが可能である。したがって、性能面
およびコスト面で好ましいからである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のフィルタエレメン
ト構造について具体的に説明する。本発明のフィルタエ
レメント構造は、上述したように、主繊維が一方向に向
いた繊維束とこの繊維束の形状を固定するバインダとか
らなり、上記繊維束の主繊維が、濾過される流体の流れ
の方向に沿うように配置されたことを特徴とするもので
ある。ここで濾過される流体の流れに沿うようにとは、
濾過される流体の流れに平行であるとの意味を含むもの
である。

【００１４】図１は、本発明のフィルタエレメント構造
の一例を示すものである。このフィルタエレメント構造
１は、円筒形の繊維束２を用いたものであり、この周囲
にバインダ３を用いて繊維束２の形状を固定したもので
ある。

【００１５】本発明に用いられる繊維束は、図２にも示
すように、主繊維が一定の方向に向いたものであり、フ
ィルタエレメント構造として用いる場合は、この主繊維
が濾過される流体の流れの方向に沿うように配置された
ところに特徴を有するものである。

【００１６】ここで用いられる繊維束としては、主繊維
が一定の方向に向いたものであれば特に限定されるもの
ではなく、その形状も図１に示す円筒形に限定されるも
のではなく、用途に応じて望まれる形状とすることがで
きる。また、繊維束を構成する繊維の材質も特に限定さ
れるものではなく、天然繊維であっても化学繊維であっ
てもよい。具体的に用いることができる繊維としては、
例えば化学繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロ
ピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アク
リル繊維、ビニロン繊維、アセチルセルロース繊維、レ
ーヨン繊維等を挙げることができ、また天然繊維として
は、天然パルプ、麻パルプ、コットンリンター、リン
ト、再生セルロース、絹、人毛、動物毛等を挙げること
ができる。さらに、金属繊維、セラミック繊維、ガラス
繊維等も用いることができる。

【００１７】本発明においては、中でもポリエステル繊
維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレ
ン繊維、ビニロン繊維等の不織布の基材として汎用され
ている繊維が好ましい。

【００１８】さらに、用いられる繊維の径や繊維束中の
繊維の密度に関しては、得られるフィルタエレメント構
造に要求される濾過効率、圧力損失、ライフ性能等を勘
案して適宜選択されて用いられるものであり、用途等に
よっても大きく異なるものではあるが、繊維の径として
は一般的には０．１μｍ〜１０μｍの範囲内のものが用
いられる。

【００１９】本発明において、このような繊維束は一般
に市販されているものを用いることも可能であり、また
所定の濾過効率等の特性が必要な場合は、別途形成して
用いてもよい。また、本発明に用いられる繊維束におい
ては、主繊維が、繊維束を構成する面の内、主繊維の断
面部分で構成される面に対して垂直に配置されたものが
好ましいが、これに限定されるものではない。なお、本
発明でいう主繊維とは、繊維束を主として構成する繊維
を意味するものである。

【００２０】本発明においては、上述した繊維束の形状
を固定するために、バインダが用いられる。ここで、繊
維束の形状を固定するためとは、繊維束を所定の形状に
維持することを意味するものである。

【００２１】本発明においては、繊維束の形状を維持す
ることができるのであれば、どのようにバインダを用い
てもよいが、好ましい例として、バインダを繊維束の側
面に用いて固定した例と、バインダを繊維束の内部に用
いて固定した例を挙げることができる。

【００２２】ここで、繊維束の側面部分とは、繊維束を
構成する面の内、主繊維の断面部分で構成される面以外
の面を意味するものであり、この側面部分にバインダを
塗布等することにより用い、繊維束の形状を維持するよ
うにされている。このように、繊維束の側面部分に用い
られるバインダとしては、ウレタン樹脂、ポリエステル
樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、
酢酸ビニル樹脂等の樹脂を挙げることができ、一般的に
は液状としたこれらの樹脂を塗布することにより、繊維
束の側面部分にバインダ層を形成するものである。この
ような樹脂は、塗布に際しての粘度を調整する等するこ
とにより、繊維束の外側表面のみに塗布し、硬化させる
ことによりバインダ層を形成するようにしてもよいし、
繊維束の内側にある程度染み込んだ後に硬化するように
して、繊維束の内部側にもバインダ層を形成するように
したものであってもよい。このように、繊維束の側面に
バインダ層を形成する場合は、側面全体に形成してもよ
いし、その一部に形成するようにしてもよい。

【００２３】一方、バインダを繊維束の中に注入して繊
維束の内部で用いる場合、前記バインダが、前記繊維束
を構成する各繊維を部分的に接着させる部分接着集合体
であることが好ましい。この場合に用いられる樹脂とし
ては、特に限定されるものではなく、不織布等において
バインダとして用いられている樹脂等を用いることがで
きる。

【００２４】このように、バインダを繊維束の内部にお
いて、部分接着集合体として用いる場合、本発明におい
ては特にバインダ樹脂として、連通孔を有する発泡性の
樹脂を用いることが好ましい。このように発泡性樹脂を
用いれば、バインダで固定する場合に固定部分も濾材と
して作用し、圧力損失の面やライフ性能の面で好ましい
からである。この際用いられる発泡性樹脂としては、連
通孔を形成し繊維束の形状を維持できる樹脂であれば特
に限定されるものではないが、ウレタン樹脂、ポリエス
テル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂に発泡剤
を加えたもの等を挙げることができる。発泡剤として
は、有機発泡剤、無機発泡剤のいずれも用いることが可
能であり、有機溶媒の気化を利用してもよい。

【００２５】本発明においては、中でも発泡ウレタン
（ウレタンフォーム）を用いることが好ましい。この発
泡ウレタンは、強度が高く、また発泡率の調整も容易で
あり、さらに入手が容易でコスト面でも好ましい等の利
点を有するからである。

【００２６】本発明においては、上記繊維束の繊維成分
とバインダの樹脂成分とが同一の成分で構成されている
ことが好ましい。フィルタエレメント構造をリサイクル
処理する場合に好ましいからである。なお、本発明にお
いては、上記繊維束が熱可塑性樹脂製の繊維からなる場
合、この熱可塑性樹脂の一部を加熱溶融することにより
互いに融着させ、繊維束の形状を維持するようにしたも
のであってもよい。この場合は、繊維束中の繊維が溶融
した部分がバインダとしての作用をすることから、繊維
の溶融部分を本発明でいうバインダとすることとする。

【００２７】また、本発明においては、側面にバインダ
を用いると共に、さらに内部にもバインダを用いるよう
にしてもよい。

【００２８】図２は、本発明のフィルタエレメント構造
における他の例を示すものである。このフィルタエレメ
ント構造１は、上述したようにフィルタエレメント構造
を構成する繊維束２の主繊維が濾過される流体の流れに
沿って配置されているものであるが、上記繊維束２の繊
維密度が入口４側より出口５側の方が密に構成されてい
る。本発明においては、このようにフィルタエレメント
構造を構成する繊維束中の繊維密度が、入口側に比べて
出口側が密となるように形成されていることが好まし
い。出口側の繊維密度を密とすることによりフィルタエ
レメント構造としての濾過効率を上げることができ、ま
た、入口側の繊維密度を疎とすることにより、フィルタ
エレメント構造としての圧力損失が増大することを防止
すると共に、この部分働きによりライフ性能を向上させ
ることができるからである。

【００２９】また、図３に示す例では、主繊維が濾過さ
れる流体の流れに沿って配置された繊維束２の中央部、
すなわち繊維束２の流体の入口４側端部と出口５側端部
との中央部に他の部材３が配置されてフィルタエレメン
ト構造１とされている。この他の部材としては、種々の
機能を有する部材を配置することができるが、好ましい
例としては、活性炭、ゼオライト、炭酸カルシウム、炭
酸ナトリウム、活性アルミナ、シリカ、活性炭等の吸着
剤を含有する吸着部材を挙げることができる。このよう
に繊維束の中間部分に吸着部材を配置することにより、
流体の濾別を行うと同時に悪臭等の除去を行うことがで
きるからである。本発明においては、上記吸着部材が活
性炭を含有する吸着部材であることが好ましい。なお、
図３に示した例では、他の部材３が、繊維束２の中間部
分に形成されているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、繊維束２のどの位置に形成されていてもよ
く、例えば繊維束２の流体の入口４側における端面や出
口５側の端面に形成されていてもよい。

【００３０】次に、本発明のフィルタエレメント構造で
あって、サーキュラータイプのフィルタエレメント構造
について説明する。

【００３１】このようなサーキュラータイプのフィルタ
エレメント構造の一例としては、図４（ａ）に示すよう
に、まず直方体の繊維束２を準備し、この直方体の繊維
束２の向かい合う一組の側面６、６同士を接着させるこ
とにより得られる図４（ｂ）に示す中空円筒状のフィル
タエレメント構造１を挙げることができる。

【００３２】本発明においては、このように、少なくと
も一組の向かい合う側面を有する繊維束を準備し、この
向かい合う側面同士を接着することにより、サーキュラ
ータイプのフィルタエレメント構造を得ることができ
る。ここで、側面とは上述したように、繊維束を構成す
る面の内、主繊維の断面部分で構成される面以外の面を
意味するものである。このように、向かい合う一組の側
面を有するものであれば、繊維束の形状は特に限定され
るものではなく、得られるサーキュラータイプのフィル
タエレメント構造の形状に合わせて形成されたものであ
ればよいが、一般的には図４（ａ）に示すように、直方
体であることが好ましく、このような繊維束２における
長手方向端部側の側面６、６を接着することによりフィ
ルタエレメント構造が形成されることが好ましい。

【００３３】このように、一組の向かい合う側面を接着
させて得られるサーキュラータイプのフィルタエレメン
ト構造は、その外周側と内周側とで必然的に繊維の密度
が異なり、外周側が疎となり内周側が密となる。そし
て、このようなサーキュラータイプのフィルタエレメン
ト構造の外周側から内周側に濾過される流体を流すこと
により、上述した流体の出口側における繊維束中の繊維
の密度が流体の入口側における繊維束中の繊維の密度よ
り密に構成されたフィルタエレメント構造とすることが
でき、上述したように濾過効率が高く、ライフ性能が良
好で、さらに圧力損失がより低いフィルタエレメント構
造とすることができる。

【００３４】このようなサーキュラータイプのフィルタ
エレメント構造においも、繊維束はバインダにより固定
され所定の形状に保たれており、その側面、すなわち図
４（ｂ）に示すフィルタエレメント構造１においては、
上端面および下端面にバインダが塗布等されてバインダ
層が形成されたものであってもよく、また繊維束内部に
連通孔を有するバインダ樹脂が含まれたものであっても
よく、さらには両者が併用されたものであってもよい。

【００３５】上記図４（ｂ）に示すサーキュラータイプ
のフィルタエレメント構造１は、その上端面に蓋７を配
置して蓋付きフィルタエレメント構造８とし、これに枠
体９を組み合わせる（図４（ｃ））ことにより、各種フ
ィルタ９とすることができる（図４（ｄ））。ここで、
濾過される流体の流れは、図４（ｄ）に示すように、フ
ィルタエレメント構造１の外周側から入り、内周側に抜
けるように構成される。なお、上記蓋７の材質として
は、不織布、ポリエステル、ポリアセテート、ポリアミ
ド、ポリプロピレン、濾紙、セラミック、鉄板等を挙げ
ることができる。なお、この場合フィルタエレメント構
造１の内周面に中心ホルダーを配置してもよい。

【００３６】本発明のフィルタエレメント構造は、種々
の用途に用いることが可能であり、特に限定されるもの
ではないが、エアークリーナー、オイルフィルタ、フェ
ーエルフィルタ、ＡＴＦフィルタ等に好適に用いられ
る。

【００３７】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００３８】

【発明の効果】本発明のフィルタエレメント構造は、主
繊維が一方向に向いた繊維束とこの繊維束の形状を固定
するバインダとからなり、上記繊維束の主繊維が、濾過
される流体の流れの方向に沿うように配置されたことを
特徴とするものである。したがって、不織布や濾紙を濾
材として用いた場合に必要な折り加工が不要であること
から製造工程数を少なくすることができ、繊維束の形状
を選択することにより形状の自由度も大きい。さらに、
濾過される流体の流れ方向に対して主繊維が平行に配置
されているため、圧力損失を低く抑えることができると
いう効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のフィルタエレメント構造の一
例を示す概略斜視図である。

【図２】図２は、本発明のフィルタエレメント構造にお
ける他の例を示す概略図である。

【図３】図３は、本発明のフィルタエレメント構造にお
ける他の例を示す概略図である。

【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明のフィルタエレ
メント構造におけるサーキュラータイプの例と、これを
用いたフィルタの製造方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ … フィルタエレメント構造 ２ … 繊維束 ３ … 他の部材 ６ … 側面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D019 AA01 AA03 BA02 BA04 BA05 BA11 BA12 BA13 BB01 BC05 BD02 CA03 CB06 DA03 4D058 JA01 JA02 JA46 JB21 JB28 JB29 KA12 TA02 TA07 4F074 AA78 BA02 BA12 BA35 DA13 DA39 DA43 DA59

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主繊維が一方向に向いた繊維束とこの繊
   維束の形状を固定するバインダとからなり、前記繊維束
   の主繊維が、濾過される流体の流れの方向に沿うように
   配置されたことを特徴とするフィルタエレメント構造。
2. 【請求項２】 前記バインダが前記繊維束の側面に用い
   られていることを特徴とする請求項１記載のフィルタエ
   レメント構造。
3. 【請求項３】 前記バインダが前記繊維束の内部に用い
   られ、前記繊維束を構成する各繊維を部分的に接着させ
   る部分接着集合体であることを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載のフィルタエレメント構造。
4. 【請求項４】 前記バインダが連通孔を有する発泡性樹
   脂バインダであることを特徴とする請求項３に記載のフ
   ィルタエレメント構造。
5. 【請求項５】 前記繊維束中の濾過される流体の出口側
   における繊維の密度が、入口側における繊維の密度と比
   較して密となるように構成されたことを特徴とする請求
   項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載のフィ
   ルタエレメント構造。
6. 【請求項６】 少なくとも一組の向かい合う側面を有す
   る繊維束を用い、前記向かい合う側面同士を接着させる
   ことによりサーキュラータイプのフィルタエレメント構
   造としたことを特徴とする請求項５に記載のフィルタエ
   レメント構造。