JP2002066227A

JP2002066227A - 濾材構造

Info

Publication number: JP2002066227A
Application number: JP2000263498A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Atsumi; 豊渥美
Original assignee: Toyo Roki Mfg Co Ltd
Current assignee: Roki Co Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】高い捕集効率と長寿命とを高次元において同
時に実現する濾材構造を提供する。【解決手段】複数の平行な条が少なくとも一面側に形
成された平面状の繊維層を、互いに接する２層の条が異
なる方向に向くように配置して積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタの濾材構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気やオイルの清浄化を目的として使用
されるフィルタは、平面状に積層された繊維からなる濾
材中に空気やオイルを通過させて、内部に含まれている
ダストや夾雑物等を積層された繊維の層により捕捉し
て、前記清浄化を実現している。この際に、繊維層の密
度を高く構成すると、ダスト等の捕集効率は向上する
が、圧力損失が大きくなり、また目詰まりが早くなって
濾材としての寿命は短かくなる。一方繊維層の密度を低
く構成すると、濾材としての寿命は延長されるが、捕集
効率は低下する。これら二律相反する課題を解決するた
め、綿繊維からなる帯状の高密度層を、綿繊維と合成繊
維からなる低密度層に間隔を設けて漉き合せることによ
り密度勾配をつける方法（特公昭４７−３７６４３）
や、ニードルパンチで三次元的絡合した粗の層と、二次
元的配列の密の層からなる濾材構造（特公昭６２−１１
６０４）などが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、フィルタを使
用するエアコンディショナーや自動車エンジン、自動変
速機等の長寿命化、使用環境の過酷化等により、高い捕
集効率と長寿命とをさらに高次元において同時に実現す
ることが求められている。

【０００４】そこで、本発明は、高い捕集効率と長寿命
と高次元において同時に実現する濾材構造を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものではない。

【０００６】請求項１の発明は、厚さ方向に関して高密
度繊維層（１ａ，２ａ）と低密度繊維層（１ｂ、２ｂ）
とが帯状に交互に配置された平面状部材（１）、を積層
した濾材構造であって、帯が互いに異なる方向に向くよ
う隣接する各平面状部材を配置して積層した濾材構造に
より前記課題を解決する。ここに、繊維層とは、繊維状
物質とバインダーとを含む組成物により形成された層を
いい、濾紙や不織布を含む概念である。また、繊維層の
高密度／低密度とは、単位体積あたりに存在する前記繊
維状物質の量の大小をいい、ここでは、その大小の差が
高密度繊維層と低密度繊維層との間で顕著であれば良
い。

【０００７】この発明によれば、濾材の厚さ方向に繊維
層の密度の高低が繰り返され、全体として見ればそれら
が相殺されて厚さ方向の密度の高低はほぼ一様である。
すなわち、全体としてみれば被濾過物の入り側と出側の
密度の差はなく、個々の各部分に注目すれば、高密度繊
維層と低密度繊維層が繰り返し積層されている。したが
って、濾材の全ての厚さ方向にわたり高密度繊維層と低
密度繊維層が存在するので、濾材を厚さ方向全体にわた
って有効に機能させることができる。その結果、高い捕
集効率と低い圧力損失を長期にわたり保持することがで
きる。

【０００８】請求項２の発明は、複数の平行な条（１１
ａ）が少なくとも一面側に形成された平面状の繊維層
（１１）を積層した濾材構造であって、条が異なる方向
を向くように隣接する各繊維層を配置して積層した濾材
構造により前記課題を解決する。

【０００９】この発明によれば、請求項１の発明と同様
に濾材の厚さ方向に繊維層の密度の高低が繰り返され、
全体として見ればそれらが相殺されて厚さ方向の密度の
高低はほぼ一様である。すなわち、全体としてみれば被
濾過物の入り側と出側の濾材密度の差はなく、個々の各
部分に注目すれば、高密度繊維層と低密度繊維層が繰り
返し積層されている。したがって、高い捕集効率と低い
圧力損失を長期にわたり保持することができる。しか
も、積層された繊維層の間には空隙が形成されるので、
濾材として空隙率が高まり、この空隙にダスト等を蓄え
る等して、さらに長寿命化に寄与することができる。ま
た、空隙があることで、拡散による捕集効率の向上が期
待でき、エアフィルタとして使用した際にカーボンダス
ト等微細粒子の捕集効率の向上が図られる。

【００１０】請求項３の発明は、一面側に、複数の凹部
または凸部が形成された平面状の繊維層を積層した濾材
構造により前記課題を解決する。

【００１１】この発明によれば、各繊維層の一面に形成
された多数の凹部または凸部は、繊維層が積層されるこ
とによって多数の小空間を形成する。したがって、高い
捕集効率と低い圧力損失を長期にわたり保持することが
できる。しかも、空隙が形成されることにより、濾材と
して空隙率が高まり、この空隙にダスト等を蓄える等し
て、さらに長寿命化に寄与することができる。また、空
隙があることで、拡散による捕集効率の向上が期待で
き、エアフィルタとして使用した際にカーボンダスト等
微細粒子の捕集効率の向上を図ることができる。

【００１２】請求項４の発明は、請求項２または３のい
ずれかの濾材構造において、積層した繊維層の間に形成
される空隙の少なくとも一部には、機能性材料が充填さ
れていることを特徴とする。ここに機能性材料とは、脱
臭、着臭、脱湿、抗菌、酸化防止、防錆等の機能を自ら
有する材料、または、空気やオイル等の被濾過物にこれ
らの機能を付加する材料をいう。例えば、２層間の空隙
に活性炭を充填して被濾過物たる空気の脱臭をはかるこ
とができる。また、酸化防止剤、防錆剤等を２層間の空
隙に充填し、徐々にオイル中に溶出するようにして、被
濾過物たるオイルの劣化、防錆性能低下を防止すること
も可能である。このようにして、２層間の空隙に機能性
材料を充填して、濾材に清浄機能以外の様々な機能を持
たせることができる。２層間の空隙には、全てに機能性
材料を満たしても良いし、一部を空隙のまま残し、前記
中空構造として濾材としての機能向上に利用しても良
い。

【００１３】さらに、請求項１〜４の濾材構造の上下
に、厚さ方向に均一な密度の繊維層（濾紙や不織布）を
配置して、請求項１〜４の濾材構造を挟み込むように構
成してもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
に基づき説明する。

【００１５】図１は、高密度繊維層１ａと低密度繊維層
１ｂとが帯状に交互に配置された平面状部材１と、高密
度繊維層２ａと低密度繊維層２ｂとが平面状部材１とは
異なる方向に交互に配列された平面状部材２とを一つお
きに積層した濾材Ａを示している。各繊維層は、例えば
ホットメルトのような接着剤にて貼り合わされる。ここ
においては、濾材Ａの厚さ方向は図の上下方向であり、
被濾過物は例えば図の上方から下方へと流通する。

【００１６】図２は濾材Ａを図１における線分ＸＹを通
る垂直面にて切断したときの断面図である。個々では、
高密度繊維層１ａ、２ａのエリアと、低密度繊維層１
ｂ、２ｂのエリアとが上下左右方向に交互に繰り返し配
列されている。したがって、濾材Ａの全ての厚さ方向に
わたり高密度繊維層と低密度繊維層が存在するので、濾
材を厚さ方向全体にわたって有効に機能させることがで
きる。その結果、高い捕集効率と低い圧力損失を長期に
わたり保持することができる。

【００１７】濾材Ａにおいては、第一層１および第二層
２が繰り返し積層されているが、図３に示すように第三
層３および第四層４において、第一層１および第二層２
における高密度繊維層１ａ、２ａと低密度繊維層１ｂ、
２ｂとを逆にして配置し、この四層１、２、３、４を一
単位として繰り返し積層して濾材Ｂを構成しても良い。

【００１８】図４においては、一面側に所定方向に繰り
返し条１１ａ、１３ａが形成されている繊維層１１、１
３と、条１１ａ、１３ａに対して略直交方向に条１２
ａ、１４ａが形成されている繊維層１２、１４とが交互
に積層されて、濾材Ｃが構成されている。ここでも各繊
維層は、例えばホットメルトのような接着剤にて貼り合
わされる。なお、第三層１３、第四層１４の条１３ａ、
１４ａの水平方向位置をそれぞれ第一層、第二層の条１
１ａ、１２ａとずらせて配置しても良い。また第一層、
第二層、第三層の条１１ａ、１２ａ、１３ａを全て異な
る方向に向けるように配置し、この三層１１、１２、１
３を一単位として繰り返し積層して濾材を構成してもよ
い。さらに第四層１４までの条をそれぞれ異なる方向に
配置して、四層１１、１２、１３、１４を一単位として
積層し濾材を構成してもよい。

【００１９】条は、一面側のみならず、繊維層の両面に
形成しても良い。この場合、図５に示すように繊維層１
５の両面に形成される条１５ａ、１５ｂは、互いに異な
る方向に形成することが望ましい。上下に接する条、例
えば、繊維層１５の下面に形成された条１５ｂと繊維層
１６の上面に形成された条１６ａは、互いに異なる方向
に向けて配置されるように積層が行われ、濾材Ｄが構成
される。第一層１５の条１５ａと第三層１７の条１７ａ
の水平方向位置はずらせて配置してもよい。

【００２０】図６に示すように、繊維層２０の両面に、
平行な条２０ａ、２０ｂを形成する場合には、積層の際
に接しあう条、例えば繊維層２０の下面に形成された条
２０ｂと繊維層２１の上面に形成された条２１ａとが異
なる方向を向くように配置して積層し、濾材Ｅを構成す
る。また、図７に示すように繊維層２３の上面の条２３
ａと下面の条２３ｂの水平方向の位置をずらせて配置し
ても良い。この場合においても条が形成された面同士を
貼り合わせる場合、互いの条の向きが異なる方向を向く
ように繊維層を配置する。形成される条の数、幅や高
さ、各繊維層の厚さや、積層枚数等は、要求される捕集
効率、圧力損失レベル、濾材としての寿命などにより適
宜決定される。

【００２１】図８に示すように繊維層２６の表面に多数
の凹部２６ａ、２６ａ、２６ａ、・・・を形成し、この
繊維層２６、２６、・・を積層して濾材Ｆとして構成し
てもよい。また、図９に示すように繊維層２８の表面に
多数の凸部２８ａ、２８ａ、２８ａ、・・・を形成し、
この繊維層２８、２８、・・を積層して濾材Ｇを構成す
ることもできる。

【００２２】このようにして構成された濾材Ｃ〜Ｇは、
厚さ方向に連通しない多数の空隙が形成されている。し
たがって、高い捕集効率を長期にわたり保持することが
できる。また、空隙があることで、拡散による捕集効率
の向上が期待でき、エアフィルタとして使用した際にカ
ーボンダスト等微細粒子の捕集効率を向上させることが
できる。さらにこの空隙を利用して、その一部または全
体に所定の機能を備えた材料を充填することにより、濾
材にフィルター以外の機能を持たせることが可能であ
る。

【００２３】例えば、活性炭を充填して被濾過物たる空
気の脱臭を可能とした機能性フィルタを構成することが
できる。また、被濾過物がオイルの場合、ＢＨＴなどの
酸化防止剤や、防錆剤、その他使用により消耗される添
加剤等をマイクロカプセル等に封入して２層間の空隙に
充填し、徐々にオイル中に溶出するようにして、オイル
の劣化や防錆性能等の低下を防止することも可能であ
る。

【００２４】さらに、上記の性能の異なる様々な濾材構
造を複数積層したものを濾材として構成しても良い。

【００２５】図１０は、多数の条３１、３１、３１、・
・・が長手方向に形成された繊維層の原反３０から、互
いに直交する条を備えた２層の繊維層を形成する方法の
一例を示している。原反は、カーディングマシンの製品
出口側に条成形機構を設けて生産することができる。こ
こではまず、原反長手方向側面３２に対して４５度の角
度をなす折り目３３に沿って原反３０を図の向こう側に
折り返す。次いで、折り目３５にそって原反３０を手前
側に折り返す。以下同様にして折り目３６、３７、・・
・に沿って原反３０を折り返してゆく。一面側にのみ条
が形成されている場合、条の形成された面を内側に折り
込んでも良いし、外側に露出するように折り返しても良
い。折り込まれて互いに接する２面は接着剤にて貼り合
わされる。このようにして、互いに直交する条を備え、
原反の略７１％の幅を有する２層の繊維層（以下におい
て「第二の原反」という。）を形成することができる。
さらに第二の原反を互いに隣接する条が直交するように
配置して所定数貼り合わせ、積層した濾材構造を形成す
ることができる。

【００２６】図１１はさらに多くの繊維層を積層させて
第二の原反を形成する方法を示している。カーディング
マシン４０は、製品出口側に条成形機構４１を備えてい
る。カーディングマシン４０に投入された繊維状物質
は、カーディングマシン４０により平面状に成形され
る。さらに平面状に成形された繊維状物質は、カーディ
ングマシン４０の製品出口側に設けられた条成形機構４
１により長さ方向に複数の条が形成された平面状部材４
２となる。カーディングマシン４０から排出された平面
状部材４２は、コンベア４３によりさらに前方に搬送さ
れる。コンベア４３の進行方向には、スクラッパー４４
が、またスクラッパー４４の直下にはコンベア４３に対
して、直角に搬送方向が設定されたコンベア４５が設け
られている。スクラッパー４４は、コンベア４５の直上
においてコンベア４５の幅方向にコンベア４５の幅の長
さ分の往復動をする。この間にスクラッパー４４は、平
面状部材４２をコンベア４５上に垂下させ、コンベアの
搬送方向端面４５ａ、４５ｂに沿って次々に折り返して
積層部４６（第二の原反）を形成する。平面状部材４２
を折り返す角度は、カーディングマシン４０からの排出
速度と、コンベア４５の搬送速度を調整すること等によ
り任意に決定することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の濾材構
造においては、濾材の厚さ方向に繊維層の密度の高低が
繰り返され、全体として見ればそれらが相殺されて厚さ
方向の密度の高低はほぼ一様である。すなわち、全体と
してみれば被濾過物の入り側と出側の濾材密度の差はな
く、個々の各部分に注目すれば、高密度繊維層と低密度
繊維層が繰り返し積層されている。したがって、濾材の
全ての厚さ方向にわたり高密度繊維層と低密度繊維層が
存在するので、濾材を厚さ方向全体にわたって有効に機
能させることができる。その結果、高い捕集効率と低い
圧力損失を長期にわたり保持することができる。

【００２８】また、積層された繊維層の間には空隙が形
成されるので、濾材として空隙率が高まり、この空隙に
ダスト等を蓄える等して、さらに長寿命化に寄与するこ
とができる。また、空隙があることで、拡散による捕集
効率の向上が期待でき、エアフィルタとして使用した際
にカーボンダスト等微細粒子の捕集効率の向上が図られ
る。

【００２９】さらに、２層間の空隙に機能性材料を充填
して、濾材に清浄機能以外の様々な機能を持たせること
ができる。例えば２層間の空隙に活性炭を充填して被濾
過物たる空気の脱臭をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高密度繊維層と低密度繊維層とが帯状に交互に
配置された平面状部材、を積層して構成された濾材の分
解斜視図。

【図２】図１のＸ−Ｙ線を通る垂直面による濾材断面を
示す図。

【図３】図１で示された濾材の一変形例を示す図。

【図４】一面に条が形成された平面状の繊維層を積層し
て構成された濾材の分解斜視図。

【図５】両面に直交する条が形成された平面状の繊維層
を積層して構成された濾材の分解斜視図。

【図６】両面に平行な条が形成された平面状の繊維層を
積層して構成された濾材の分解斜視図。

【図７】両面に平行な条が形成された平面状の繊維層の
一形態を示す図。

【図８】一面に多数の凹部が形成された平面状の繊維層
を積層して構成された濾材の分解斜視図。

【図９】一面に多数の凸部が形成された平面状の繊維層
を積層して構成された濾材の分解斜視図。

【図１０】原反から第二の原反を形成する方法を示す
図。

【図１１】第二の原反を任意の角度をもって積層する方
法を示す図。

【符号の説明】

１平面状部材（第一層）１ａ高密度繊維層１ｂ低密度繊維層２ａ高密度繊維層２ｂ低密度繊維層１１ａ条

フロントページの続きＦターム(参考） 4D019 AA01 AA03 BB02 BB03 BB05 BC05 BC06 BC10 BC20 BD02 4F100 BA04 BA14 BA24A BA24B BA24C BA24D DD01A DD01B DD01C DD01D DE01A DE01B DE01C DE01D DG01A DG01B DG01C DG01D GB56 JA14A JA14B JA14C JA14D JA15A JA15B JA15C JA15D JB02A JB02B JB02C JB02D JC00A JC00B JC00C JC00D JL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ方向に関して高密度繊維層と低密度
繊維層とが帯状に交互に配置された平面状部材、を積層
した濾材構造であって、前記帯が互いに異なる方向に向
くよう隣接する前記各平面状部材を配置して積層した濾
材構造。
【請求項２】複数の平行な条が少なくとも一面側に形
成された平面状の繊維層を積層した濾材構造であって、
前記条が異なる方向を向くように隣接する前記各繊維層
を配置して積層した濾材構造。
【請求項３】一面側に、複数の凹部または凸部が形成
された平面状の繊維層を積層した濾材構造。
【請求項４】前記積層した繊維層の間に形成される空
隙の少なくとも一部には、機能性材料が充填されている
ことを特徴とする請求項２または３のいずれかの濾材構
造。