JP2004237169A - 積層フィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粒径5μm以上の粗粒子の捕捉性能に優れた第1の除塵層2と、粒径5μm未満の微粒子の捕捉性能に優れた第2の除塵層3とが複数層交互に積層されてなる積層フィルタ1。被処理流体は、除塵層2,3の積層方向と交叉方向に流通される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は積層フィルタに係り、特に、塵埃の捕集性能が異なる除塵層を交互に積層することにより、圧力損失を低く維持して良好な除塵性能を得るようにした積層フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、キャビンフィルタ等のルームエアコン用フィルタ、空気清浄機用フィルタ、掃除機用フィルタ等のフィルタ材料としては、不織布等よりなる濾材や、ポリウレタンフォーム等の多孔質材料が用いられている。また、異なる材質よりなる濾材を積層し、積層方向に被処理ガスを通気するものも提供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のフィルタでは、微粒子の捕捉性能に優れたものは目が細かく、従って、初期圧力損失も、経時使用による圧力損失の増大も大きいという欠点がある。また、圧力損失の小さいものは、目が粗いため微粒子の捕捉性能が劣り、十分な除塵効果が得られない。
【0004】
このように、従来においては、微粒子の捕捉性能と圧力損失とを共に満足するものはなく、用途に応じていずれか一方を犠牲にして、フィルタ材料やその組み合わせ等が設計されているのが現状である。
【0005】
なお、異なる材質の濾材を積層したものも提供されているが、従来のフィルタでは、被処理ガスをこの積層方向に通気するため、濾材として微粒子の捕捉性能に優れたものを用いた場合、圧力損失はやはりその濾材の圧力損失に応じて大きくなる。
【0006】
本発明は上記従来の問題点を解決し、初期圧力損失及び経時使用による圧力損失の増大が小さく、しかも良好な除塵性能を有し、微粒子から粗粒子まで塵埃を効率的に除去することができるフィルタを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層フィルタは、粒径5μm以上の粗粒子の捕捉性能に優れた第1の除塵層と、粒径5μm未満の微粒子の捕捉性能に優れた第2の除塵層とが複数層交互に積層されてなり、被処理流体が、該積層方向と交叉方向に流通されることを特徴とする。
【0008】
本発明の積層フィルタでは、第1及び第2の除塵層の積層方向と交叉方向に流通された被処理流体は、主に粗粒子の捕捉性能に優れた、目の粗い第1の除塵層を通過するため、圧力損失を小さく維持することができる。しかして、被処理流体中の粗粒子は、この第1の除塵層を通過する間に第1の除塵層で捕捉されて除去される。また、被処理流体が第1の除塵層を通過する間に、第1の除塵層に隣接する第2の除塵層の層面近傍を掃流となって通過する際に、被処理流体中の微粒子は第2の除塵層に静電気等で吸引されて吸着除去される。
【0009】
このため、本発明の積層フィルタでは、初期圧力損失及び経時使用による圧力損失の増大を小さく抑えることができ、しかも、粗粒子のみならず微粒子をも効率的に除去することができる。
【0010】
本発明において、第1の除塵層は、三次元網状化骨格構造を有するポリウレタンフォームよりなることが好ましく、第2の除塵層は、繊維製濾材層、特に帯電処理された不織布よりなることが好ましい。
【0011】
本発明の積層フィルタにおいて、第1の除塵層及び第2の除塵層の積層方向の厚さには特に制限はないが、第1の除塵層の積層方向の厚さは1〜25mm、第2の除塵層の積層方向の厚さは0.01〜7mmであることが好ましい。
【0012】
また、第1及び第2の除塵層の積層数については目的とするフィルタのサイズに応じ適宜選択する必要があるため、特に制限はないが、各々2層以上を積層したものが好ましい。
【0013】
本発明の積層フィルタは第1の除塵層及び第2の除塵層を交互に積層することにより、容易にかつ安価に製造することができ、しかも、第1の除塵層及び第2の除塵層の素材や厚さ、積層数等の構成を適宜設計することにより、使用目的に応じて所望の除塵性能の積層フィルタを得ることができる。
【0014】
さらに、本発明の積層フィルタは水洗いなど洗浄工程を経ることにより除塵性能を回復でき、従って、長期間に亘り繰り返し用いることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の積層フィルタの実施の形態を詳細に説明する。
【0016】
図1は本発明の積層フィルタの実施の形態を示す斜視図である。
【0017】
図示の如く、本発明の積層フィルタ1は、粒径5μm以上の粗粒子の捕捉性能に優れた第1の除塵層2と、粒径5μm未満の微粒子の捕捉性能に優れた第2の除塵層3とを複数層交互に積層してなり、空気等の被処理流体を各除塵層2,3の積層方向と交叉方向、主に直交方向(図1の矢印A方向)に流通させて除塵処理するものである。
【0018】
前述の如く、この積層フィルタ1では、空気等の被処理流体は、第1及び第2の除塵層2,3の積層方向と交叉方向に流通され、被処理流体は、目の細かい第2の除塵層3よりも、目の粗い第1の除塵層2を通過するようになるため、圧力損失を小さく維持することができる。そして、被処理流体中の粗粒子は、この第1の除塵層2を通過する間に第1の除塵層2で捕捉されて除去される。また、被処理流体が第1の除塵層2を通過する間に、第1の除塵層2に隣接する第2の除塵層3の層面近傍を掃流となって通過する際に、被処理流体中の微粒子は第2の除塵層3に静電気等で吸引されて吸着除去される。
【0019】
このため、このような積層フィルタ1であれば、初期圧力損失及び経時使用による圧力損失の増大を小さく抑えることができ、しかも、粗粒子のみならず微粒子をも効率的に除去することができる。
【0020】
本発明において、第1の除塵層2の構成材料としては特に制限はないが、三次元網状化骨格構造を有するポリウレタンフォームが好ましい。
【0021】
三次元網状化骨格構造を有するポリウレタンフォームとは、ポリウレタン樹脂によって形成される三次元網状化骨格構造好ましくは正十二面体骨格構造により無数のセルが形成されたものであり、そのセル数は5〜50PPI(poresper inch)、特に10〜20PPIであることが好ましい。ポリウレタンフォームのセル数が50PPIよりも小さいと圧力損失が大きくなり、5PPIよりも大きいと除塵性能が低下する。ポリウレタンフォームを構成する素材としては、ポリエーテル系ウレタンフォームやポリエステル系ウレタンフォーム等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【0022】
この第1の除塵層2における除塵性能は、塵埃粒子の質量の速度で決定される慣性力に比例するため、被処理流体の通過速度を大きくすることが有効である。
【0023】
一方、第2の除塵層3の構成材料としても特に制限はないが、繊維製濾材層、特に帯電処理された不織布よりなることが好ましい。
【0024】
第2の除塵層3を構成する繊維としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル等の合成繊維の他、ガラス繊維などが好適である。この濾材層は、不織布にて構成されたものの他、ネットを芯材とし、これに不織布を絡ませたものであっても良い。
【0025】
上記繊維を不織布とするには、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエーテル、アクリル繊維、ガラス繊維等をスパンボンド法やメルトブロー法により不織布状に成形すればよい。この不織布の繊維量は特に制限されるものではないが、平均目付量10〜500g/m2、特に20〜300g/m2であることが好ましい。
【0026】
また、このような不織布に帯電処理を施す方法としては、熱エレクトレット法などのように素材を軟化点まで加熱し、これに直流の高電圧を印加しながら冷却する方法、コロナ放電により高電圧を印加する方法、10〜40eVの電子線を照射する方法、静磁場を作用させる方法など、適宜な方法を採用することができる。
【0027】
不織布等の繊維製濾材層にこのような帯電処理を施すことにより、微粒子の捕捉効率を著しく高めることができ、好ましい。
【0028】
この第2の除塵層3における捕捉効率は、クーロン力、即ち、不織布等の濾材が有する電荷と塵埃粒子の電荷間の関係において距離の二乗に逆比例するため、層間を狭くすることが有効である。
【0029】
本発明の積層フィルタにおいて、第1及び第2の除塵層2,3の積層方向の厚さ、積層数、被処理流体の通過長さに相当する積層フィルタ1の厚さ等には特に制限はなく、除塵層の構成材料、積層フィルタの用途(使用目的、製品サイズ、使用環境、要求される除塵性能)等に応じて適宜決定されるが、第1の除塵層2の積層方向の厚さ(図1のW1)が過度に厚いと圧力損失は低いものの微粒子の捕捉性能が低下する恐れがあり、逆に過度に薄いと圧力損失が高くなる。また、第2の除塵層3の積層方向の厚さ(図1のW2)が過度に厚いと圧力損失が高くなり、逆に過度に薄いと第2の除塵層3を設けたことによる微粒子の除塵性能を得ることができなくなる。
【0030】
従って、一般的には、第1の除塵層2の積層方向の厚さW1は1〜25mmの範囲で、また第2の除塵層3の積層方向の厚さW2は0.01〜2.5mmの範囲で、また、第1の除塵層2の積層方向の厚さはW1は、第2の除塵層3の積層方向の厚さW2の10〜100倍程度に適宜決定される。ただし、これらの厚さの数値は、積層フィルタの用途によって異なるものであり、何ら上記範囲に限定されるものではない。
【0031】
また、第1の除塵層2及び第2の除塵層3の積層数についても特に制限はなく、各除塵層2,3の厚さW1,W2や、積層フィルタの寸法等によっても異なるものとなるが、一般的には、各除塵層2,3を各々2層以上積層した構成とするのが好ましい。なお、前述の如く、被処理流体中の微粒子は第1の除塵層2を流通する間に第2の除塵層3に捕捉されるものであることから、好ましくは、第1の除塵層2の両面に第2の除塵層3が積層されるように設計することが好ましい。
【0032】
また、被処理流体の通過長さに相当する積層フィルタ1の厚さ(図1のL)についても、積層フィルタの用途や構成材料等によって適宜決定されるが、この厚さLが過度に大きいと圧力損失が大きくなり、逆に過度に小さいと塵埃の捕捉性能が劣るものとなることから、3〜200mm程度の範囲で適宜決定される。
【0033】
本発明の積層フィルタは、第1の除塵層及び第2の除塵層の素材や厚さ、積層数等の構成を適宜設計することにより、使用目的に応じて所望の除塵性能の積層フィルタを得ることができる。
【0034】
このような本発明の積層フィルタは、例えば、図2に示す如く、ポリウレタンフォームシート5等の第1の除塵層の構成材料と、不織布シート4等の第2の除塵層の構成材料との必要枚数を交互に積層してなる積層体6を必要長さに(図2では破線の位置)切断することにより、容易にかつ安価に製造することができる。この積層体6は、用途に応じて任意の大きさに切断加工することができ、1つの大面積の積層体6から様々な寸法及び用途の積層フィルタを切り出すことができる。
【0035】
なお、本発明の積層フィルタを構成する第1の除塵層と第2の除塵層とは、必ずしも接着剤等により一体化されている必要はないが、図2に示すような積層体6を切断加工する際の取り扱い性、加工性の面から、第1の除塵層と第2の除塵層とは接着剤等で接着されていることが好ましい。
【0036】
この接着剤としては、積層フィルタの用途に応じて、その使用環境に耐え得る特性、例えば耐水性、耐熱性等を有するものであれば良く、特に制限はない。この接着剤としては、例えば、ウレタン系、アクリル系、ゴム系等の汎用の溶剤系接着剤やエマルジョン系接着剤、及びこれらのホットメルト型接着剤などを挙げることができる。また、初期タック力を有し、加工後に上記反応により硬化する特性等を併せ持つ粘接着剤も好適に用いることができる。その他、これら接着剤の架橋の方式としては、湿気硬化型、紫外線硬化型などが選択できる。
【0037】
また、接着剤の塗布方法や接着方法についても特に制限はなく、表面塗工機、スプレーコート、ロールコーターによる塗布方法、網目状のホットメルト接着剤を用いる方法、或いはヒートプレスによる方法等、様々な方法を採用することができる。接着剤の塗布量についても特に制限はなく、第1の除塵層と第2の除塵層とが安定に接着し得るように、用いた接着剤の接着性能に応じて適宜決定される。
【0038】
このような本発明の積層フィルタは、自動車等の車輌用キャビンフィルタ、エアコン用フィルタ、掃除機用フィルタ、空気清浄機用フィルタ、複写機、クリーンルーム用のプレフィルター、その他のOA機器用フィルタ等各種のフィルタとして好適である。また、本発明の積層フィルタは、第1及び第2の除塵層の構成材料等を適宜選択することによりガス状被処理流体のみならず、液状被処理流体の浄化にも適用することができる。また、第1及び第2の除塵層に触媒や吸着剤等を担持させることにより、これらの除塵層に機能性を付与し、除塵と共に、各種含有成分の分解、吸着、その他の性能を付加することもできる。
【0039】
さらに、本発明の積層フィルタは洗浄工程を経ることにより除塵性能を回復でき、従って、長期間に亘り繰り返し用いることができる。洗浄の方法は特に制限されないが、流水や溜め水を用いて水洗するだけで十分に効果を回復することができる。
【0040】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【0041】
なお、以下の実施例において、第1の除塵層及び第2の除塵層の構成材料としては、次のものを用いた。
【0042】
第1の除塵層:三次元網状化骨格構造を有するポリウレタンフォーム
(株)ブリヂストン製「HR−13」
セル数:13PPI
厚み:5mm又は7mm
第2の除塵層:帯電処理を施した不織布
三井化学(株)製「EB−15N」
平均目付量:75g/m2
平均厚み:75mm
【0043】
また、第1の除塵層と第2の除塵層とを接着する接着剤としてはウレタン系接着剤を用い、表面塗工機により25g/m2で塗布した。
【0044】
実施例1〜4
第1の除塵層としての三次元網状化骨格構造を有するポリウレタンフォームと第2の除塵層としての不織布を図2に示す如く交互に積層し、積層体を切断して、表1に示す構成の積層フィルタを製造した。
【0045】
【表1】
【0046】
各積層フィルタを試料として、下記試験方法により初期圧力損失と塵埃捕集性能及び大気塵捕捉性能を調べ、結果を表2及び図4〜8に示した。
【0047】
[初期圧力損失]
図3に示す試験装置の風洞11内に試料12をセットし、送風ファン13により風速を与え、試料12の面風速1.2m/sec、2.4m/sec、3.5m/secの時の圧力損失を、圧力損失測定用マノメーター14により測定した。なお、図3において、15は風洞11内の風速調整用マノメーターである。
【0048】
結果は表2及び図4に示した。
【0049】
[塵埃捕集性能]
図3に示す試験装置において、送風ファン13により面風速3m/secの風速を与えると共に、JIS−15種の塵埃を供給する塵埃供給装置16により、0.7g/minの供給量で塵埃を供給して、試料12に捕集させ、試料12に捕集された塵埃の重量と圧力損失との関係を調べた。なお、塵埃の捕集重量は試料12の面積で除して、試料12の面積当たりの塵埃捕集量を求めた。
【0050】
結果は図5に示した。
【0051】
[大気塵捕捉性能]
リオン(株)製のパーティクルカウンター[型式 KC−01]を用い、風速1m/sec、2m/sec、3m/secのときの各粒度範囲の捕集率(%)(大気中に含まれて供給された各粒度範囲の塵埃量に対する積層フィルタで捕捉された除塵重量の割合の百分率)を算出した。
【0052】
結果を表2及び図6〜8に示した。
【0053】
比較例1,2
実施例1,3において、不織布を用いず、ポリウレタンフォームのみを積層してフィルタを製造し、同様に初期圧力損失及び大気塵捕捉性能を調べ、結果を表2に示した。
【0054】
【表2】
【0055】
これらの結果から、本発明の積層フィルタは初期圧力損失が小さく、また、経時使用による圧力損失の増大も小さく、粗粒子から微粒子に到る塵埃の捕捉効率に優れることがわかる。
【0056】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の積層フィルタによれば、初期圧力損失及び経時使用による圧力損失の増大が小さく、しかも良好な除塵性能を有し、微粒子から粗粒子まで塵埃を効率的に除去することができ、かつ安価なフィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層フィルタの実施の形態を示す斜視図である。
【図2】本発明の積層フィルタの製造方法の一例を示す斜視図である。
【図3】実施例及び比較例において、初期圧力損失及び塵埃捕集性能の測定に用いた試験装置を示す模式的な側面図である。
【図4】実施例1〜4の初期圧力損失の測定結果を示すグラフである。
【図5】実施例1〜4の塵埃捕集性能の測定結果を示すグラフである。
【図6】実施例1〜4の大気塵捕捉性能(風速1m/sec)の測定結果を示すグラフである。
【図7】実施例1〜4の大気塵捕捉性能(風速2m/sec)の測定結果を示すグラフである。
【図8】実施例1〜4の大気塵捕捉性能(風速3m/sec)の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 積層フィルタ
2 第1の除塵層
3 第2の除塵層
4 不織布シート
5 ポリウレタンフォームシート
6 積層体
11 風洞
12 試料
13 送風ファン
14 圧力損失測定用マノメーター
15 風速調整用マノメーター
16 塵埃供給装置
Claims (8)
- 粒径5μm以上の粗粒子の捕捉性能に優れた第1の除塵層と、
粒径5μm未満の微粒子の捕捉性能に優れた第2の除塵層と
が複数層交互に積層されてなり、
被処理流体が、該積層方向と交叉方向に流通されることを特徴とする積層フィルタ。 - 請求項1において、該第1の除塵層が、三次元網状化骨格構造を有するポリウレタンフォームよりなることを特徴とする積層フィルタ。
- 請求項1又は2において、該第2の除塵層が繊維製濾材層であることを特徴とする積層フィルタ。
- 請求項3において、該第2の除塵層が帯電処理された不織布であることを特徴とする積層フィルタ。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、該第1の除塵層の積層方向の厚さが1〜25mmであることを特徴とする積層フィルタ。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、該第2の除塵層の積層方向の厚さが0.01〜7mmであることを特徴とする積層フィルタ。
- 請求項1ないし6のいずれか1項において、該第1の除塵層及び該第2の除塵層を各々2層以上有することを特徴とする積層フィルタ。
- 請求項1ないし7のいずれか1項において、洗浄して再利用することができることを特徴とする積層フィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003027281A JP2004237169A (ja) | 2003-02-04 | 2003-02-04 | 積層フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003027281A JP2004237169A (ja) | 2003-02-04 | 2003-02-04 | 積層フィルタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004237169A true JP2004237169A (ja) | 2004-08-26 |
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Family Applications (1)
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JP2003027281A Pending JP2004237169A (ja) | 2003-02-04 | 2003-02-04 | 積層フィルタ |
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JP (1) | JP2004237169A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017064655A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社メックインターナショナル | エアフィルター |
-
2003
- 2003-02-04 JP JP2003027281A patent/JP2004237169A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017064655A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社メックインターナショナル | エアフィルター |
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