JP2002336629A - フィルターユニットおよびそれを具備してなるフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、廃棄する際にも、空隙保持部材を分
離することなく、そのまま焼却することができ、その
上、衝撃に強く、取り扱い性の良好なフィルターユニッ
トを提供せんとするものである。 【解決手段】本発明のフィルターユニットは、ひだ状に
折り込まれた樹脂製不織布からなる濾材が用いられたフ
ィルターユニットであって、該濾材のひだ間の空隙に合
成樹脂製空隙保持部材が設けられていることを特徴とす
るものであり、また、本発明のフィルターは、かかるフ
ィルターユニットを具備していることを特徴とするもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中に浮遊する
粉塵や排気ガス微粒子、花粉その他の微細な粒子を捕捉
するためのフィルターユニットおよび該フィルターユニ
ットを具備したフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】空調機器、オイルミスト除去機、空気清
浄器などには高度の濾過性能が求められており、濾過性
能の向上のため濾材としても濾材をひだ状に折って単位
体積あたりの濾過面積を向上せしめたり、濾材の目を小
さくしたりして微小な粒子を捕捉しようとする試みがな
されている。

【０００３】一方、このような濾過器には、フィルター
ユニットを交換可能にして稼働率の向上あるいは保守を
容易にすることが一般的に行われている。

【０００４】上記のように濾材をひだ状に折ったり、ま
た、濾材の目を小さくすると空気流に対してひだ形状が
変形や挫屈しやすくなり、一旦変形や座屈が生じると濾
過効率は急激に低下する。

【０００５】しかしてかかるフィルターユニットには空
気流に対して変形しない抵抗力が求められている。かか
る抵抗力の向上にはフィルターユニットの三次元的構造
を工夫したり、濾材の空隙に空隙保持部材を設ける方法
などが挙げられる。

【０００６】ひだ状に折り込まれた濾材を用いたフィル
ターユニットにおいて、従来のフィルターユニットの空
隙保持部材は、強度、靱性に優れ、軽量であるアルミニ
ウムシートを用い、該シートをコルゲート加工して空隙
保持部材の断面形状を波形にしたものが使用されてい
た。

【０００７】また、近年環境保護の高まりから環境に優
しい材料が求められている。前記のフィルターユニット
は使用後廃棄処分がなされるが、前記従来のアルミニウ
ムを空隙保持部材として使用したフィルターユニットは
産業廃棄物として埋没処理に供せざるを得ず、あるい
は、当該金属製の空隙保持部材を分離する必要があっ
て、その対策が切に求められていた。

【０００８】加えて、前記従来のアルミニウム製の空隙
保持部材を用いたフィルターユニットは、運搬の際、取
付けの際あるいは使用の際に衝撃を受けると該アルミニ
ウムシート部材が破損、変形し、これらは回復せず、空
隙保持部材として機能しない問題や該アルミニウム部材
が濾材を損壊する問題が指摘されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、廃棄する際にも、空隙保持部材を分
離することなく、そのまま焼却することができ、その
上、衝撃に強く、取り扱い性の良好なフィルターユニッ
トを提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明のフィルターユニットは、ひだ状
に折り込まれた樹脂製不織布からなる濾材が用いられた
フィルターユニットであって、該濾材のひだ間の空隙に
合成樹脂製空隙保持部材が設けられていることを特徴と
するものであり、また、本発明のフィルターは、かかる
フィルターユニットを具備していることを特徴とするも
のである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、フィルターユニットを
廃棄する際に、空隙保持部材を分離せず廃棄、焼却可能
なフィルターユニットについて、また、衝撃に強く、取
り扱い性の良好なフィルターユニットについて鋭意検討
を重ねた結果、濾材がひだ状に折り込まれたフィルター
ユニットにおいて、それぞれのひだ間の空隙を保持する
空隙保持部材として、合成樹脂からなる空隙保持部材を
用いてみたところ、かかる課題を一挙に解決することを
究明したものである。

【００１２】本発明を図１を用いて詳細に説明する。ま
ず、図１は本発明の一態様を示したものである。一般的
なフィルターユニットは、濾材をひだ状に折りたたみ、
アルミニウム製の空隙保持材を濾材の谷部に挿入されて
いるのに対して、本発明では、濾材１をひだ状に折りた
たみフィルターユニットに用いており、これにより濾過
面積は増大し、フィルターユニットとして長寿命化、低
圧力損失化が図られている。また、合成樹脂製の空隙保
持部材２はひだ状に折り込まれた濾材１の谷部に挿入さ
れており、フィルターユニットを廃棄する際に空隙保持
材を分離することなく、焼却処理可能とし、さらにフィ
ルターユニットに衝撃を受けた場合にも、破損、変形す
ることなく、環境に優しく、取り扱い性に優れたフィル
ターユニットとした。

【００１３】本発明に用いる濾材は、樹脂製不織布であ
る。該樹脂製不織布は好適に合成樹脂から構成される。
かかる合成樹脂には、例えば、ポリエステル系樹脂、ポ
リオレフィン系樹脂、ポリハロゲン化ビニル樹脂、アク
リル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエーテ
ル系樹脂、ポリアミド系樹脂等の従来公知の樹脂を用い
ることが可能である。また、これらの樹脂には本発明の
目的を損なわない範囲において、他の樹脂あるいは各種
公知の添加剤が含有されていても構わない。

【００１４】また、不織布とする手段においても特に制
限はないが、例えば、スパンボンド法、メルトブロー
法、抄紙法、カーディング法、ニードルパンチ法、サー
マルボンド法、ケミカルボンド法、ステッチボンド法、
エアレイド法、スパンレース法等の方法を挙げることが
できる。

【００１５】また、本発明に用いる濾材としては、低圧
力損失化や長寿命化が達成できるので、濾材として粗密
構造、すなわち、濾材密度が空気流の方向に対して連続
的あるいは段階的に変化する構造を有することが好まし
く、その構造を得るために該濾材として好適に少なくと
も２枚以上の樹脂製不織布を積層することが行われる。

【００１６】この２枚以上の樹脂製不織布を積層して積
層体を得るとき、当該樹脂製不織布は相互に部分的に接
合されていると空気流に対する抵抗力が増加し、また、
フィルターユニットへの濾材の組み込みも容易であり、
好ましく採用される。この接合手段については特に制限
するものではなく、縫製、樹脂や接着剤による接着や
熱、超音波、高周波等の高エネルギーによる融着等が好
適に採用される。

【００１７】また、濾材の捕集効率を向上させるために
は、樹脂製不織布の少なくとも１つに繊維径の細い不織
布を用いることが好ましく、かかる不織布には、分割繊
維を用いた不織布やメルトブロー不織布などを挙げるこ
とができるが、細い繊維が簡便に得られるので、メルト
ブロー法により得られるメルトブロー不織布が好ましく
使用される。このメルトブロー不織布の素材としてはオ
レフィン系樹脂が簡便かつ効率的に生産することがで
き、好ましく用いられる。

【００１８】また、本発明の樹脂製不織布はエレクトレ
ット加工されていることが好ましい。すなわち、繊維表
面が永久耐電せしめられたものであることが好ましい。
かかる、エレクトレット化の方法としては、従来公知の
方法が採用し得るが、例えば、コロナ放電、電界放電、
電子線照射、摩擦帯電などの方法を単独あるいは組み合
わせておこなう方法が挙げられる。エレクトレット化に
よって捕集効率対比で濾材への負荷が軽減でき、通気量
の向上がはかれ経済性が向上し、また、濾材の変形の虞
も少なくなる。このエレクトレット化不織布は、好適に
は、前記オレフィン系樹脂からなる不織布が容易にエレ
クトレット化できるため好ましく、特に、前記メルトブ
ロー不織布として得たものが特に捕集効率に優れたフィ
ルターユニットとできるため好ましく採用される。

【００１９】次に、本発明に用いる濾材の形状におい
て、ひだ状とは、平板状の濾材を三次元的に変形せしめ
てたものであれば特に制限はない。本発明においては、
図２に示すように濾材の端面の形状として、Ｖ字形、Ｕ
字形もしくは矩形またはこれら形状を組み合わせた形状
が好ましく用いられる。

【００２０】本発明においては、濾材のひだ間の空隙に
合成樹脂製空隙保持部材が設けられている。

【００２１】まず、空隙保持部材を設ける技術的意義に
ついて説明する。空隙保持部材が無いひだ状の濾材にお
いては、実使用時の風圧によって、隣り合うひだ状の濾
材が他のひだ部分に接触し、濾過に寄与しない部分、す
なわち、デッドスペースを発生させる。この結果、捕集
効率が低下し、結果的にフィルターユニットの圧力損失
の上昇速度が上がり、寿命も短いものとなってしまうこ
とがわかっている。そこで、空隙保持部材を濾材のひだ
の間に設け、ひだを支持するものである。

【００２２】本発明においては、濾材のひだ間を保持す
る空隙保持部材として樹脂製の空隙保持部材を採用す
る。樹脂の種類としては十分な強度を維持できるもので
あれば特に制限はないが、例えば、ポリエステル系樹
脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリハロゲン化ビニル系樹
脂、ポリアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹
脂、ポリエーテル系樹脂、ポリアミド系樹脂等の樹脂お
よびこれらの樹脂を２種以上用いた樹脂が挙げられる。
また、これらの樹脂は本発明の目的を損なわない範囲で
無機系あるいは有機系のフィラーや公知の各種添加剤を
含有するものであっても良い。特に、フィラーとしてア
スペクト比が好ましく５以上、さらに好ましくは１０以
上のフィラーが好ましく用いられる。

【００２３】本発明に用いる空隙保持部材の回復角度は
６０°以上とすることが好ましく、さらに好ましくは９
０°以上、特に好ましくは１２０°以上である。係る範
囲とすることでより一層衝撃を受けた際の回復性に優
れ、取り扱い性の良好なフィルターユニットとして得る
ことができる。回復角度は、樹脂素材を前記好ましく採
用する樹脂から選択することや部材の厚み、補強材の使
用の可否によって調整ができ、また、形状を下記のよう
に好ましい形とすることと組み合わせて調整することが
できる。

【００２４】また、空隙保持部材の構造としては、特に
制限はないが、板状構造であることが好ましい。すなわ
ち、各ひだ内における空隙保持部材は、平板状の物質か
ら変形して得られる構造を有している。例えば、一枚の
シートを単に変形したような態様であり、図３ないしは
図４の構造を例示することができる。かかる構造を形成
するには、プリーツ加工、コルゲート加工、エンボス加
工やプレス加工等の公知の成形法が採用し得、空隙保持
部材の断面形状としては、三角形、波形、丸形および矩
形のいずれか、もしくはそれらの形状を組み合わせた形
状に加工したものが空隙保持部材自身の圧力損失を低減
させ、また、実使用時の風圧によって空隙保持部材自身
を変形を抑止しすることができるため好適に使用され
る。

【００２５】かかる断面形状の中でも、三角形が好まし
く使用される。すなわち、三角形の断面形状の空隙保持
部材を用いることにより、濾材と空隙保持部材との接す
る面積が少なく、その本来の目的である隣り合う濾材同
士の接触を防ぐことが可能な強度を得ることができ、空
隙保持部材によるフィルターユニットの圧力損失の上昇
を抑えることができる。

【００２６】かかる空隙保持部材は、加工性、生産性の
点から、織物、編物、不織布、フィルムおよびネット状
物から選ばれた少なくとも一種から得られるものである
ことが好ましい。また、適宜空孔が設けられていても構
わない。

【００２７】また、本発明のフィルターユニットにおい
ては、好ましく、前記空隙保持部材が濾材のひだ高さの
７０％以上の範囲に存在している。好ましくは９０％以
上である。ここで、ひだ高さの７０％以上とは、図１を
用いて説明すると、フィルターユニットの垂直断面を見
たとき、Ｈに相当する長さの７０％以上の範囲にに空隙
保持部材が存在している状態を言う。かかる構成とする
ことで経時的な濾圧の上昇に対しても効果的に濾材の変
形を防止することができ、また、運搬や取り付け等での
衝撃を受けた場面において空隙保持部材あるいは濾材の
損壊を良好に防止することができ取り扱い性が一段と向
上する。

【００２８】また、空隙保持部材は、濾材の表裏両面の
ひだ数に対し、２５％以上のひだ間に設けられているこ
とが好ましく、好ましくは５０％以上であり、さらに好
ましくは下流側に設けられているものであり、特に好ま
しいのは、全てのひだ間に設けられているものである。

【００２９】本発明にかかるフィルターユニットは、空
調機用フィルター、オイルミスト除去機用フィルター、
車載用フィルター（キャビンフィルター）、空気清浄器
用フィルターなどに好ましく使用することができる。こ
れらの用途は専門工事家によらず交換、設置等がなされ
ることが多いが、本発明のフィルターユニットは特別な
取り扱い上の配慮が無くとも交換・保守が容易である。

【００３０】本発明のフィルターユニットの一例につい
て、図１〜５にて説明する。図１は、本発明のフィルタ
ーユニットの斜視図であり、図２は、本発明のフィルタ
ーユニットを用いた濾材の端面の形状の例である。図
３，４は、本発明の空隙保持部材の一例を斜視図で示し
たものである。

【００３１】また、図５は、空隙保持部材の挿入方向長
さの中央線Ａ−Ａ’断面図の例を示したものである。本
発明のフィルターユニットとしては、濾材１がひだ状に
折り込まれ、各ひだ間に空隙保持部材２が設けられてい
るものである。また、空隙保持部材は、図３のように連
続した形状だけでなく、図４のようにシートの少なくと
も片側にエンボス加工、プレス加工等によって部分的に
凹凸形状を有したものであっても問題なく使用できる。
さらに空隙保持部材の軽量化や低圧力損失化を図るため
に空隙保持部材に複数の孔を有するものでも使用でき
る。

【００３２】

【実施例】以下に本発明を実施例にて詳細に説明する
が、実施例中に示す特性値の測定方法は次の通りであ
る。 捕集効率：ＡＳＨＲＡＥ ＳＴＡＮＤＡＲＤ５２−７６
に基づき得られた平均捕集効率とした。 圧力損失：ＡＳＨＲＡＥ ＳＴＡＮＤＡＲＤ５２−７６
に基づき得られた初期圧力損失とした。 廃棄性 ：フィルターユニットを廃棄する際の処分方法
を基に以下の○、×の二段階で評価した。

【００３３】○：通常の産業廃棄物として焼却処分可能 ×：空隙保持部材を分別しないと焼却処分不可能で、埋
没処理となる。 耐衝撃性：フィルターユニットを図１のように設置し、
その上面の中央部に５００ｇの分銅をフィルターユニッ
ト表面から２００ｍｍの高さより落下させ、落下前後の
空隙保持部材または濾材の変形を目視により確認した。

【００３４】なお、判定基準は、以下の通りである。

【００３５】○：空隙保持部材または濾材に変形がなか
った △：空隙保持部材または濾材に僅かな変形を確認した
が、実使用上問題ない程度であった。

【００３６】×：空隙保持部材または濾材に大きな変形
を確認し、取り扱い上相当の注意が必要である。 平均繊維径：電子走査型顕微鏡で拡大し、無作為に選定
した５０本の繊維径を測定し、その平均値とした。 回復角度：成形加工前の空隙保持材を２０ｍｍ×１００
ｍｍの長方形に切り出し、 ２０ｍｍ×５０ｍ
ｍの大きさになるように長辺に対して直角に二つ折
りにし、これにガラス板を挟んで１．９６Ｎの荷
重を負荷させ、１２ ０秒後にガラス板と荷重
を取り除き、さらに６０秒後に回復した角度
を分度器を使用し得る。

【００３７】実施例１ 平均繊維径２μｍで３０ｇ／ｍ²のポリプロピレン製メ
ルトブロー不織布と平均繊維径１８μｍで６０ｇ／ｍ²
のポリエチレンフタレート製ケミカルボンド不織布を重
ね合わせて超音波によって１インチ間隔にドット状に部
分融着させたものを濾材とした。その濾材をひだ高さ１
３０ｍｍでひだ状に折りたたみ、それぞれのひだ間に空
隙保持部材として日石シートパレット（株）社製ポリプ
ロピレン製の樹脂ネットＸＮ９５６７を波状の断面形状
に加工した空隙保持部材を濾材のひだ高さの９８％の高
さまで挿入し、ひだ間隔Ｐを４．９ｍｍになるように調
整し、ひだ数１２０として、図１の側面の４面を厚さ１
２ｍｍのベニヤ板で木枠をつくり、外寸をＷ：６１０ｍ
ｍ、Ｄ：６１０ｍｍ、Ｈ：１５０ｍｍとしフィルターユ
ニットを作成した。なお、空隙保持部材はフィルターユ
ニットのすべての谷部に挿入した。得られたフィルター
ユニットの特性値を表１に示す。

【００３８】このフィルターを発生風量５６ｍ³ ／ｍｉ
ｎのオフィスビルの空調機取付て用いたところ空調機の
運転状況および取り扱い性は良好であった。

【００３９】実施例２ 空隙保持部材として実施例１と同じ日石シートパレット
（株）社製ポリプロピレン製の樹脂ネットＸＮ９５６７
を山高さ６ｍｍにプリーツ加工し、それをプリーツ尾根
方向と垂直方向に拡げて断面形状を三角形にしたものを
空隙保持部材とし、濾材のひだ高さの９５％まで挿入し
た以外は実施例１と同様にしたフィルターユニットを得
た。得られたフィルターユニットの特性値を表１に示
す。

【００４０】このフィルターを発生風量５６ｍ³ ／ｍｉ
ｎのオフィスビルの空調機取付て用いたところ空調機の
運転状況および取り扱い性は良好であった。

【００４１】実施例３ 空隙保持部材の断面形状を波形とし、濾材のひだ高さの
９０％まで挿入した以外は実施例１と同様にしたフィル
ターユニットを得た。得られたフィルターユニットの特
性値を表１に示す。

【００４２】実施例４ 空隙保持部材を濾材のひだ高さの７５％まで挿入した以
外は実施例１と同様にしたフィルターユニットを得た。
得られたフィルターユニットの特性値を表１に示す。

【００４３】実施例５ 空隙保持部材を濾材のひだ高さの５０％まで挿入した以
外は実施例２と同様にしたフィルターユニットを得た。
得られたフィルターユニットの特性値を表１に示す。

【００４４】比較例１ アルミニウムシートを波形の断面形状に加工した空隙保
持部材を用いた以外は実施例１と同様にしたフィルター
ユニットを得た。得られたフィルターユニットの特性値
を表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１からも明らかなように、実施例１、２
および３のものは、高捕集効率で低圧力損失であり、か
つ、廃棄性、耐衝撃性も十分満足していることがわか
る。実施例４は、空隙保持部材が濾材のひだ高さの７５
％までしか挿入されていないため、僅かに濾材が変形し
たが実使用上問題ない程度であった。また、比較例１の
ものは、低圧力損失であるが、廃棄性と耐衝撃性に問題
が残り、実際に使用した場合には問題が起こることがわ
かる。また、実施例１〜４と実施例５を比較すれば、こ
の空隙保持部材をひだ高さの少なくとも７５％以上の範
囲に配されたフィルターユニットは、更に衝撃性が改善
され、取り扱いなどに優れたものとできることがわか
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、フィルターユニットを
廃棄する際に、空隙保持部材を分離することなく、その
まま焼却することができ、また、衝撃に強く、取り扱い
性の良好なフィルターユニットを提供するもことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルターユニットの一例の斜視図で
ある。

【図２】フィルターユニットをに用いた濾材の端面の形
状の例である。

【図３】本発明の空隙保持部材の一例の斜視図である。

【図４】本発明の空隙保持部材の一例の斜視図である。

【図５】本発明の板状空隙保持部材の断面の形状の例で
ある。

【符号の説明】

１：濾材 ２：空隙保持部材 Ｐ：ひだ状に折りたたまれた濾材の隣り合うひだ同士の
間隔 Ｈ：ひだ状に折りたたまれた濾材のひだ高さ Ｄ：フィルターユニットの奥行き Ｗ：フィルターユニットの幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西浦 栄一 愛媛県松山市大可賀３丁目360番地 東 レ・ファインケミカル株式会社松山工場内 Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA13 BB02 BB03 BB10 BC01 CA02 4D054 AA11 BC15 BC16 4D058 JA13 JB14 JB25 JB39 KA08 SA01 SA04 TA01 4L047 AA14 AA21 BA12 CA04 CA05 CA06 CA18 CB01 CB10 CC12

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ひだ状に折り込まれた樹脂製不織布から
   なる濾材を用いたフィルターユニットであって、該濾材
   のひだ間の空隙には合成樹脂製空隙保持部材が設けられ
   ていること特徴とするフィルターユニット。
2. 【請求項２】 前記濾材が、少なくとも２枚以上の樹脂
   製不織布の積層体を用いて構成されてなることを特徴と
   する請求項１記載のフィルターユニット。
3. 【請求項３】 前記積層体が、部分的に接合されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のフィルターユニッ
   ト。
4. 【請求項４】 前記積層体の少なくとも１枚がメルトブ
   ロー不織布であることを特徴とする請求項２または３記
   載のフィルターユニット。
5. 【請求項５】 前記メルトブロー不織布を構成する樹脂
   が、主としてポリオレフィン系樹脂であることを特徴と
   する請求項４に記載のフィルターユニット。
6. 【請求項６】 前記樹脂製不織布の少なくとも１枚がエ
   レクトレット化された不織布であることを特徴とする請
   求項１〜５のいずれかに記載のフィルターユニット。
7. 【請求項７】 前記空隙保持部材が、該濾材のひだ高さ
   の７０％以上の範囲に設けられていることを特徴とする
   請求項１〜６のいずれかに記載のフィルターユニット。
8. 【請求項８】 前記空隙保持部材が、板状構造であるこ
   とを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフィル
   ターユニット。
9. 【請求項９】 前記空隙保持部材が、織物、編物、不織
   布、フィルムおよびネット状物から選ばれた少なくとも
   １種類以上から得られたものであることを特徴とする請
   求項１〜８のいずれかに記載のフィルターユニット。
10. 【請求項１０】 前記空隙保持部材の断面形状が、三角
    形、波形、丸形および矩形のいずれかの形状またはこれ
    らの形状を組み合わせた形状であることを特徴とする請
    求項１〜９のいずれかに記載のフィルターユニット。
11. 【請求項１１】 前記空隙保持部材が、前記濾材表裏両
    面のひだ数に対し、２５％以上のひだ間に設けられてい
    ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の
    フィルターユニット。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれかに記載のフ
    ィルターユニットを具備していることを特徴とするフィ
    ルター。
13. 【請求項１３】 前記フィルターが、空調機用、オイル
    ミスト除去機用、車載用または空気清浄器用である請求
    項１２に記載のフィルター。