JP2009154150A - エアフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】捕集性能に優れ、製造が容易なエアフィルタを提供する。
【解決手段】エアフィルタ１００は、複数のフィルタユニット２と、複数のフィルタユニット２を囲う外枠１０とを備えている。フィルタユニット２は、ひだ折り加工された濾材４と、濾材４の周縁部４ｅを保持する支持枠６とを含むものである。隣りあう２つのフィルタユニット２，２がＶ字状をなしている。複数のフィルタユニット２がそれぞれの支持枠６の部分で連結されている。全てのフィルタユニット２の面内方向が外枠１０の開口面の面内方向に対して傾斜する姿勢で、複数のフィルタユニット２が外枠１０に嵌め込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアフィルタに関する。

エアフィルタは、クリーンルーム、空調設備、タービン等に広く使用されている。この種のエアフィルタとしては、ひだ折り加工された濾材を外枠に固定したものが知られている。濾材として、ガラス濾材、エレクトレット濾材、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜を含む濾材などが用いられる。面速２．５ｍ／ｓｅｃ以上で空気を流す場合には、圧力損失が低い濾材を用い、尚かつ濾材の面積を多くとる必要がある。この要求に応えることのできるエアフィルタとして、特許文献１および２に記載されているようなエアフィルタが知られている。これらのエアフィルタは、しばしば、Ｖバンク型エアフィルタと呼ばれる。

Ｖバンク型エアフィルタは、次の手順で製造される。まず、濾材をひだ折り加工する。続いて、ひだ間隔を一定に保つために、濾材の表面にビードを形成する。ビードとは、濾材の表面に設けられた糸状の構造部のことであり、通常はホットメルト樹脂によって構成される。さらに、ひだ折り加工した濾材をＶ字状に成形する。最後に、濾材を外枠に固定する。外枠の寸法は、現在普及している標準品で縦横が６１０ｍｍ×６１０ｍｍと大きい。このような大きさの外枠にぴったり嵌るように濾材をひだ折り加工するには高度な技術が要求されるし、コストも嵩む。ひだ折り加工の精度が低く、濾材と外枠との間に隙間ができたりすると捕集効率が低下するので好ましくない。
特開２００２−９５９２２号公報 特開２００６−８８０４８号公報

本発明の目的は、捕集性能に優れ、製造が容易なエアフィルタを提供することにある。

すなわち、本発明は、
複数のフィルタユニットと、
前記複数のフィルタユニットを囲う外枠とを備え、
前記複数のフィルタユニットが、それぞれ、ひだ折り加工された濾材と、前記濾材の周縁部を保持する支持枠とを含み、
隣りあう２つの前記フィルタユニットがＶ字状をなすように、前記複数のフィルタユニットがそれぞれの前記支持枠の部分で互いに連結され、
全ての前記フィルタユニットが前記外枠の開口面に対して傾斜する姿勢で、前記複数のフィルタユニットが前記外枠に嵌め込まれている、エアフィルタを提供する。

上記本発明によれば、複数のフィルタユニットがそれぞれの支持枠の部分で連結され、かつ外枠に嵌め込まれている。そのため、大面積の濾材のひだ折り加工を回避できる。大面積の濾材のひだ折り加工を回避することによって、生産性の改善、ひいては低コスト化を期待できる。また、複数のフィルタユニットを組み合わせることによってエアフィルタを構成するので、エアフィルタの設計の変更に対応しやすい。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態のエアフィルタの斜視図である。図２は、図１のエアフィルタに用いられたフィルタユニットの斜視図である。図３は、図２に示すフィルタユニットのIII-III断面図である。図４は、図１に示すエアフィルタのIV-IV断面図である。図５は、フィルタユニットに用いられた濾材の断面図である。

図１および図４に示すように、エアフィルタ１００は、Ｖ字状をなすように互いに連結された複数のフィルタユニット２と、それらのフィルタユニット２を囲う外枠１０とを備えている。図２に示すように、フィルタユニット２は、ひだ折り加工された濾材４と、濾材４の周縁部を保持する支持枠６とを備えたものである。

エアフィルタ１００の外枠１０の形状やフィルタユニット２の支持枠６の形状は、特に限定されないが、通常は平面図で方形状である。また、図２から理解できるように、フィルタユニット２は全体として板形状を有している。

図３に示すように、本実施形態において、フィルタユニット２の支持枠６は樹脂を主体として構成されている。そして、濾材４の周縁部４ｅが支持枠６に埋め込まれ、支持枠６と一体化している。このような形態で濾材４が支持枠６に固定されていると、濾材４と支持枠６との間に隙間ができないので、粉塵が濾材４で濾されることなくエアフィルタ１００を通過する問題が起きにくい。つまり、捕集効率の向上を見込める。なお、「樹脂を主体として」とは、質量％で最も多く含まれる材料が樹脂であることを意味し、他の材料、例えばガラス繊維などが含まれていてもよいことを意味する。

図１および図４に示すように、本実施形態では、隣りあう２つのフィルタユニット２，２がＶ字状をなすように、複数のフィルタユニット２がそれぞれの支持枠６の部分で互いに連結されている。そして、全てのフィルタユニット２が外枠１０の開口面に対して傾斜する姿勢で、連結された複数のフィルタユニット２が外枠１０に嵌め込まれている。全てのフィルタユニット２が外枠１０の開口面に対して傾斜しているので、濾材４のほぼ全面で捕集作用が発揮されうる。

本実施形態において、フィルタユニット２の数は３以上である。そして、それら３以上のフィルタユニット２がジグザグに連結されている。言い換えると、外枠１０の一辺に平行な方向に沿って、フィルタユニット２に基づく山と谷とが交互に形成されるように、複数のフィルタユニット２が互いに連結されている。このようにすれば、従来のＶバンク型フィルタと比べて遜色無い捕集効率を達成でき、かつ濾材の面積が大きいエアフィルタを提供できる。

図４に示すように、本実施形態では、複数のフィルタユニット２の全部が、外枠１０の一方の開口面１０ｐと他方の開口面１０ｑとの間に収まっている。つまり、フィルタユニット２の支持枠６の部分が外枠１０からはみ出していない。そのため、エアフィルタ１００を積み重ねて運搬したり、保管したりするのに都合がよい。

図１に示すように、本実施形態では、外枠１０の枠内で複数のフィルタユニット２がマトリクス状に配列するように、支持枠６に基づいて形成された稜線に平行な方向に沿ってフィルタユニット２が複数設けられている。つまり、外枠１０の縦方向と横方向との両方向に沿ってフィルタユニット２が配列している。上記稜線に平行な方向（縦方向）に関して、フィルタユニット２は、隣り合うもの同士が面一となるように連結されている。このように、フィルタユニット２を縦横に連結することによって、目的とする大きさのエアフィルタ１００を容易に組み立てることができる。大面積の濾材を幾重にもひだ折り加工する必要がある従来のエアフィルタに存在する製造工程の煩雑さを、本実施形態によって解消することができる。

エアフィルタ１００の外枠１０の大きさ（縦横の寸法）は特に限定されるものではないが、エアフィルタの標準寸法である６１０ｍｍ×６１０ｍｍが一般的である。エアフィルタ１００の奥行きＨ（図４参照）も特に限定されるものではなく、フィルタユニット２をＶ字状に連結するためのスペースがあればよい。Ｖ字の数は特に限定されるものではないが、エアフィルタ１００の圧力損失が大きくなりすぎないように設計すればよい。Ｖ字の数は、好ましくは３〜８個である。本実施形態では、Ｖ字の稜線に平行な縦方向に３つのフィルタユニット２が配置され、稜線と直交する横方向（山と谷が交互に形成されている方向）に６つのフィルタユニット２が配置されている。つまり、外枠１０の枠内に、１８個のフィルタユニット２が縦横マトリクス状に配置されている。

図４に示すように、隣りあう２つのフィルタユニット２がなすＶ字の角度θは、例えば５°〜５０°の範囲である。このような範囲でフィルタユニット２を連結することにより、外枠１０の開口面積に対する、濾材４の表面積を十分に稼ぐことが可能となる。

複数のフィルタユニット２を互いに連結する方法は、特に限定されない。例えば、支持枠６と支持枠６とが溶着されることによって複数のフィルタユニット２が連結されていてもよいし、接着剤を用いて複数のフィルタユニット２が連結されていてもよいし、支持枠６と支持枠６との嵌め合いによって複数のフィルタユニット２が連結されていてもよい。さらに、連結具を用いて、複数のフィルタユニット２が連結されていてもよい。ただし、フィルタユニット２の支持枠６が樹脂製である場合、溶着によって複数のフィルタユニット２が互いに連結されていると、隙間が生じにくいので好適である。

より好ましくは、図６Ａに示すように、一のフィルタユニット２の支持枠６と、そのフィルタユニット２に隣接する他のフィルタユニット２の支持枠６とにまたがることによって、それら２つのフィルタユニット２，２を連結するフィルタユニット連結部１２を設けることである。フィルタユニット連結部１２によれば、支持枠６と支持枠６とを直接接着したり溶着したりする場合に比べて、複数のフィルタユニット２を容易に連結できる。さらに、フィルタユニット連結部１２によって、支持枠６と支持枠６との間の隙間が封じられている。これにより、捕集効率が向上する。

フィルタユニット連結部１２は、帯状の形状を有する。フィルタユニット２によって形成された山（または谷）の部分に、フィルタユニット連結部１２が設けられている。また、Ｖ字の稜線に平行な縦方向に関して隣りあうフィルタユニット２の支持枠６と支持枠６との間に、フィルタユニット連結部１２が設けられていてもよい。

フィルタユニット連結部１２は、エラストマーによって構成されていることが望ましい。好適に使用できるエラストマーとして、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーを例示できる。フィルタユニット連結部１２がエラストマーによって構成されている場合、フィルタユニット連結部１２のたわみが変化することによって、隣りあう２つのフィルタユニット２のなすＶ字の角度θが変化しうる。言い換えれば、フィルタユニット連結部１２があることによって、Ｖ字の角度θを調節することが可能になっている。また、連結されたフィルタユニット２を外枠１０に固定する際、角度θが微妙に変化することによって、フィルタユニット２と外枠１０との間の寸法公差が自動的に解消される。そのため、フィルタユニット２を外枠１０に固定する作業が極めて容易となる。

フィルタユニット連結部１２は、次のような方法で形成できる。まず、上述したエラストマーを帯状に成形し、フィルタユニット連結部１２としての帯状成型品を得る。そして、図６Ａに示すように、支持枠６と支持枠６とにフィルタユニット連結部１２がまたがって形成されるように、その帯状成型品を接着剤または溶着（熱溶着または超音波溶着）によって支持枠６に固定する。このような方法によって、複数のフィルタユニット２を簡単に連結できる。

また、公知の樹脂成形方法によってフィルタユニット連結部１２を形成してもよい。例えば、射出成形法が好適に採用できる。例えば、図６Ｂに示すように、一方のフィルタユニット２と、他方のフィルタユニット２とを、支持枠６の側面同士が向かい合うように並べる。そして、支持枠６と支持枠６とにまたがってＵ字状のフィルタユニット連結部１２が形成されるように、樹脂の射出成形を行う。このような方法によって、複数のフィルタユニット２を簡単に連結できる。

外枠１０の材料は特に限定されない。外枠１０は金属で構成されていてもよいし、樹脂で構成されていてもよい。エアフィルタの軽量化の観点から、外枠１０が樹脂で構成されていることが好ましい。

連結されたフィルタユニット２が外枠１０に直接固定されていてもよいが、図７に示す固定構造を採用することによって、フィルタユニット２を外枠１０に簡単に固定できるようになる。具体的には、連結されたフィルタユニット２を外枠１０に固定する補助枠１４をさらに設けることができる。補助枠１４は、フィルタユニット２と外枠１０とに介在する。

図７に示すように、外枠１０には、凹部１０ｔ（または凸部）が形成される一方、補助枠１４には、外枠１０の凹部１０ｔに適合する形状の凸部１４ｓ（または凹部）が形成されている。補助枠１４の凸部１４ｓを外枠１０の凹部１０ｔに嵌め合わせる。詳しくは、Ｔ字状の断面を有する凸部１４ｓを同じくＴ字状の断面を有する凹部１０ｔに滑り込ませて凹部１０ｔと凸部１４ｓとを係合させる。これにより、補助枠１４が外枠１０に対して固定される。一方、補助枠１４とフィルタユニット２とは、前述のフィルタユニット連結部１２によって連結されている。したがって、フィルタユニット２は、補助枠１４を介して外枠１０に固定される。

図７に示す構造によれば、フィルタユニット２と外枠１０との間に隙間が生じにくい。そのため、作業性が改善するだけでなく、捕集効率の向上も期待できる。また、外枠１０が複数の部品によって構成され、かつ分解可能である場合、図７に示す構造を採用することによって、外枠１０とフィルタユニット２とを簡単に分離できるようになる。そのため、フィルタユニット２を洗浄したり、フィルタユニット２を交換したりする作業を極めて簡単に行えるようになる。

なお、外枠１０の４つの内周面の全てに対し、図７に示す固定構造を採用する必要はない。すなわち、外枠１０の一対の内周面に対して、図７に示す固定構造を採用する。一方、外枠１０の他の一対の内周面に関しても、外枠１０とフィルタユニット２との間の隙間を塞ぐための工夫を講ずるとよい。例えば、外枠１０とフィルタユニット２との間の隙間を埋めるためのシール材、コーキング材、ガスケット等を設けることができる。また、外枠１０の内周面に溝を形成し、その溝にフィルタユニット２を嵌め合わせてもよい。

また、図８に示すように、外枠１０の内側には、フィルタユニット２を支えるためのガイド１６（ガイド棒）が設けられていてもよい。このようなガイド１６によれば、図６Ａを参照して説明したフィルタユニット連結部１２および図７を参照して説明した補助枠１４によってもたらされる効果と相俟って、エアフィルタの組立性がさらに改善する。

エアフィルタ１００の圧力損失は、エネルギー効率の面から、面速２．５ｍ／ｓｅｃで空気を流したときに３００Ｐａ以下であることが好ましく、面速３．５ｍ／ｓｅｃで空気を流したときに２５０Ｐａ以下であることがさらに好ましい。エアフィルタ１００の設計に応じて、適切な圧力損失の濾材４を選定し濾材面積を決定すればよい。圧力損失を低減させるために、濾材４の間隔Ｐ（ひだ間隔、図３参照）を５ｍｍ以下とすることができる。

また、エアフィルタ１００が３０〜６５％の範囲の開口率を有していると、圧力損失を低く抑えることが可能となる。ここで「開口率」とは、下記式（１）で定義される値である。下記式（１）は、エアフィルタ１００を平面視したときにおける、外枠１０の開口面積に対する、支持枠６の側面の面積の割合を表している（図９参照）。

（開口率）＝１００×｛Ｗ−（ｙ×ｎ×２）｝／Ｗ ・・・（１）
Ｗ：外枠１０の横幅 （ｍｍ）
ｙ：Ｄｃｏｓ（θ／２） （ｍｍ）
Ｄ：支持枠６の高さ （ｍｍ）
θ：Ｖ字の角度
ｎ：Ｖ字の数

支持枠６の側面の面積が大きくなると開口率が小さくなる。支持枠６は通気に寄与しないので、圧力損失を低減する観点において、その側面の面積が小さければ小さいほど好ましい、つまり、開口率が大きければ大きいほど好ましいとも思われる。しかし、開口率が大きすぎるのもよくない。なぜなら、濾材４の総面積が不足することによって、所望の捕集効率が得られない可能性があるとともに、却って圧力損失が増大する可能性があるからである。したがって、外枠１０の寸法、支持枠６の寸法、Ｖ字の数を適切に調節することによって、エアフィルタ１００の開口率を上記範囲内に収めることが好ましい。

エアフィルタ１００は、水で洗浄しても性能劣化することがないため、超音波などで洗浄してもよい。

フィルタユニット２の捕集効率（濾材４の捕集効率）は、粒径０．３〜０．５μｍの粒子が、線速５．３ｃｍ／ｓｅｃで濾材４を透過するときに９９％以上あることが好ましい。より好ましくは、フィルタユニット２の捕集効率は、粒径０．３〜０．４μｍの粒子が、線速５．３ｃｍ／ｓｅｃで濾材４を透過するときに９９．９７％以上である。さらに好ましくは、フィルタユニット２の捕集効率は、粒径０．１〜０．２μｍの粒子が、線速５．３ｃｍ／ｓｅｃで濾材４を透過するときに９９．９９９５％以上である。

フィルタユニット２において、濾材４の周縁部４ｅは、支持枠６の樹脂と一体化している。濾材４の周縁部４ｅと支持枠６の樹脂とを一体化させる方法としては、インサート成形が好ましい。ひだ折り加工された濾材４を金型にセットし、射出成形することによってフィルタユニット２が得られる。また、支持枠６の樹脂が、濾材４の周縁部４ｅに浸透していてもよいし、濾材４の周縁部４ｅの表面に食い込んで微細な凹凸構造を形成していてもよい。このような場合、濾材４が支持枠６に強固に固定されうる。

フィルタユニット２の支持枠６を構成する樹脂の種類は特に限定されるものではないが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、これらの複合材などを用いることができる。樹脂の収縮率は２０／１０００以下であることが好ましい。より好ましくは１０／１０００以下である。さらに好ましくは５／１０００以下である。これらの樹脂に充填材を添加すれば、収縮率をいっそう低減できる。例えば、ガラス繊維や炭素繊維を添加すれば、収縮率低減の他に強度や熱伝導率を向上させることができる。また、顔料を添加して着色したり、抗菌剤などを添加して抗菌機能を付加したりしてもよい。なお、「樹脂の収縮率」は、樹脂成形を行った後の冷却過程における寸法変化率（冷却過程での収縮量／金型の設計寸法）のことを意味する。

図５に示すように、フィルタユニット２の濾材４として、濾材本体部８と、その濾材本体部８に重ね合わされた通気性繊維材料７とによって構成されているものが好ましい。濾材本体部８として、ガラス濾材、エレクトレット濾材およびＰＴＦＥ多孔質膜を用いた濾材からなる群より選ばれる１つを用いることができる。ガラス濾材は、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙したものである。エレクトレット濾材は、メルトブローン不織布をエレクトレット化したものである。これらの中でも、ＰＴＦＥ多孔質膜が濾材本体８として推奨される。

ガラス濾材は、ひだ折り加工する際に自己発塵することが知られている。タービン用途においては、これらのガラス繊維がフィルタから脱落してタービン内に入り、ファンに付着する。また、クリーンルーム用途においても清浄度が低下しやすい。さらに、ガラス濾材によると圧力損失が比較的高い。エレクトレット濾材を用いたエアフィルタは、圧力損失が低い反面、ＨＥＰＡグレードの捕集効率を得ることが難しい。さらに、洗浄すると捕集効率が低下しやすい。ＰＴＦＥ多孔質膜を用いた濾材は、こうした弱点が殆ど克服されているため、濾材４として特に好適である。

濾材４の厚さは特に限定されるものではないが、ひだ折り加工した際の形状を保つ程度の厚さは必要であり、０．０５〜１ｍｍが好ましい。濾材４の圧力損失は、線速５．３ｃｍ／ｓｅｃのときに２０〜３００Ｐａであることが好ましい。より好ましくは、５０〜２００Ｐａである。

図３に示すように、濾材４のひだ間隔Ｐは、エアフィルタ１００の単位面積あたりの濾材４の表面積を十分稼げる広さ、例えば１．５〜６．０ｍｍの範囲に調整されているとよい。ひだ高さｈは、例えば１０〜３０ｍｍの範囲が適正である。また、濾材４の表面に前述したビードが設けられていてもよい。本実施形態では、（濾材４のひだ高さｈ）≒（支持枠６の高さＤ）としている。ただし、支持枠６の高さＤと、濾材４のひだ高さｈとが相違していてもよい。

通気性繊維材料７は補強材としての機能を有する。さらにそれ自身も粉塵捕集機能を有し、プレフィルタとして作用する場合もある。この場合は、濾材本体部８（例えばＰＴＦＥ多孔質膜）における目詰まりが防止され、これに起因する圧力損失の上昇を抑制できるとともに、エアフィルタ１００が長寿命化する。捕集理論によると、粉塵の捕集性能は、通気性繊維材料７の繊維径が細いほど向上する。そのため繊維径の細い通気性材料を上流側に配置する方が望ましい。

通気性繊維材料７としては、材質、構造、形態が特に限定されるものではないが、ＰＴＦＥ多孔質膜より通気性に優れた材料、例えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）、その他の多孔質材料を用いることができる。ただし、強度、捕集性、柔軟性、作業性の点からは不織布が好ましい。なお、通気性繊維材料７としては、特に限定するものではないが、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）、芳香族ポリアミドあるいはこれらの複合材などからなるものを用いることができる。さらには、高融点材料が芯部で低融点材料が鞘部を形成する芯鞘構造の繊維でできた不織布を用いることが好ましい。

濾材本体部８として好適なＰＴＦＥ多孔質膜の製造方法の一例を以下に説明する。まず、ＰＴＦＥファインパウダーに液状潤滑剤を加えたペースト状の混和物を予備成形する。液状潤滑剤は、ＰＴＦＥファインパウダーの表面を濡らすことができて、抽出や加熱により除去できるものであれば特に制限されず、例えば、流動パラフィン、ナフサ、ホワイトオイルなどの炭化水素を使用することができる。液状潤滑剤の添加量は、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対して５〜５０重量部程度が適当である。上記予備成形は、液状潤滑剤が絞り出されない程度の圧力で行う。

次に、予備成形体を、ペースト押出や圧延によってシート状に成形し、このＰＴＦＥ成形体を少なくとも一軸方向に延伸してＰＴＦＥ多孔質膜８を得る。なお、ＰＴＦＥ成形体の延伸は、液状潤滑剤を除去してから行うのが望ましい。延伸倍率は特に規定されるものではなく、圧力損失と捕集効率に応じて適宜設定すればよい。延伸ムラや延伸時の破断などを考慮すると、面積延伸倍率（一軸方向の延伸倍率とそれに垂直方向の延伸倍率の積算）は、５０〜９００倍が好ましい。

ＰＴＦＥ多孔質膜８は、その平均孔径が０．０１〜５μｍの範囲にあり、その平均繊維径が０．０１〜０．３μｍの範囲にあり、５．３ｃｍ／ｓｅｃの流速で空気を透過させるときの圧力損失が２０〜２５００Ｐａの範囲にあるとよい。

平均孔径が０．０１〜５μｍ程度のＰＴＦＥ多孔質膜８は、白色に映る。通気性繊維材料７の一般的なグレードも白色であるが、これらが着色されていてもよい。着色する方法としては特に限定するものではないが、顔料を練りこむ方法、染料によって染める方法、印刷する方法が挙げられる。また、色については特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択すればよい。

通気性繊維材料７に顔料を練りこむ場合は、原料であるプラスチック樹脂を溶融状態にして混練するのが一般的である。また、ＰＴＦＥ多孔質膜８に顔料を練りこむ場合は、ＰＴＦＥファインパウダーに顔料と液状潤滑剤を加えてペースト状の混和物にすればよい。さらに、導電性などの他の機能を発現させるために複数の材料を練りこんでもよい。染料によって染める場合は、ＰＴＦＥ多孔質膜８あるいは通気性繊維材料７それぞれを染料に浸漬してもよいし、積層された濾材４を染料に浸漬してもよい。印刷する場合はグラビア印刷などが一般的である。

通気性繊維材料７とＰＴＦＥ多孔質膜８とを積層する方法は、特に限定されるものではない。単に両者を重ね合わせるだけでもよいし、接着剤ラミネート、熱ラミネートなどの方法によって両者を積層してもよい。熱ラミネートにより積層する場合は、加熱により不織布などの通気性繊維材料７の一部を溶融させて、通気性繊維材料７とＰＴＦＥ多孔質膜８とを接着および積層すればよい。また、ホットメルト樹脂のような融着剤を介在させて両者を接着および積層してもよい。

濾材４は、前述のようにＰＴＦＥ多孔質膜８と通気性繊維材料７によって構成されているものであればよく、その他の構成は特に制限されない。例えば、ＰＴＦＥ多孔質膜８は単層でもよいし２層以上でもよい。ＰＴＦＥ多孔質膜８が多層構造を有する場合、寸法や特性が同一のＰＴＦＥ多孔質膜を使用してもよいし、異なるＰＴＦＥ多孔質膜を使用してもよい。

次に、本発明の実施例および比較例について説明する。

（実施例１）
実施例１のエアフィルタを以下の手順で製造した。まず、面積延伸倍率が４５０倍のＰＴＦＥ多孔質膜を、２枚のＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（目付量３０ｇ／ｍ²）に挟んで重ねた後、１８０℃に加熱した一対のロール間を通過させることにより熱ラミネートを行い、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性繊維材料の３層品の濾材（厚さ：０．３２ｍｍ、圧力損失：１７０Ｐａ（線速５．３ｃｍ／ｓｅｃ）、捕集効率：９９．９９％）を得た。

得られた濾材をひだ高さｈが２２ｍｍ、ひだ数が９３になるようにひだ折り加工をした。ひだ折り加工した濾材を金型にセットし、支持枠の縦・横・高さが１９５ｍｍ×２９５ｍｍ×２７ｍｍとなるように、射出成形機でポリカーボネート樹脂（ガラス繊維３０％含有）と濾材とを一体成形（肉厚：５ｍｍ）し、図２を参照して説明したフィルタユニットを得た。

このフィルタユニットを４８枚準備し、Ｖ字の数が８個になるように連結した。連結されたフィルタユニットを樹脂製の外枠に固定し、図１等を参照して説明したエアフィルタ（Ｖバンク型フィルタ：６１０ｍｍ×６１０ｍｍ×３００ｍｍ）を得た。支持枠を溶着することによってフィルタユニット同士を連結するとともに、フィルタユニットと外枠との隙間にコーキング材を充填した。

（実施例２〜６）
実施例１で用いたフィルタユニットをそれぞれ４２枚、３６枚、３０枚、２４枚および１８枚準備し、これらのフィルタユニットをＶ字の数がそれぞれ７個、６個、５個、４個および３個となるように連結した。連結されたフィルタユニットを実施例１と同じ外枠に角度θ（図４参照）を変えて固定し、実施例１と同様のエアフィルタを得た。

（比較例１）
比較例１として、ガラス濾材とアルミニウム製外枠とを備えた市販のＶバンク型フィルタ（６１０ｍｍ×６１０ｍｍ×２９２ｍｍ）を準備した。

次に、実施例１〜６および比較例１のエアフィルタについて、捕集効率および圧力損失を測定した。捕集効率および圧力損失の測定方法は、以下に示す通りである。

<<捕集効率の測定方法>>
エアフィルタに面速３．５ｍ／ｓｅｃで空気を流しつつ、エアフィルタの上流側に、０．３〜０．４μｍの範囲の平均粒径（レーザー散乱法によって測定された積算５０％での粒径）を有する多分散ジオクチルフタレート（以下、「ＤＯＰ」という）粒子を約１０⁶個／リットルの濃度で供給した。エアフィルタの上流側のＤＯＰ粒子濃度と、エアフィルタを透過してきた下流側のＤＯＰ粒子濃度とをパーティクルカウンターで測定し、下記式により捕集効率を求めた。

捕集効率（％）＝［１−（下流側濃度／上流側濃度）］×１００
下流側濃度の単位 ： 粒子個数／リットル
上流側濃度の単位 ： 粒子個数／リットル

<<圧力損失の測定方法>>
エアフィルタに面速３．５ｍ／ｓｅｃで空気を流したときの圧力損失を圧力計（マノメータ）で測定した。

捕集効率および圧力損失の測定結果を表１に示す。実施例１〜６および比較例１のエアフィルタの重量および開口率を表１に併せて示す。

実施例１〜６のエアフィルタの圧力損失は、比較例１のエアフィルタのそれよりも全体的に低かった。実施例１〜６では、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性繊維材料とによって構成された濾材を用いる一方、比較例１ではガラス濾材を用いているためである。また、実施例のエアフィルタは、比較例のエアフィルタと同レベルの捕集効率を達成した。また、実施例１〜６のエアフィルタは、比較例１のエアフィルタよりも軽量であり、製造も容易であった。

実施例１〜６によると、開口率が単調増加しているにもかかわらず、圧力損失が単調減少せず、実施例３で最小となった。実施例２〜５のエアフィルタの圧力損失は、いずれも２５０Ｐａ以下と好適な範囲であった。一方、実施例１および実施例６のエアフィルタの圧力損失は、それぞれ３２４Ｐａ、２９５Ｐａとやや大きかった。実施例２〜５の中での圧力損失の差が最大２９Ｐａであるのに対し、実施例１と実施例６との圧力損失の差は７５Ｐａ、実施例５と実施例６との圧力損失の差は４６Ｐａと大きかった。また、実施例６のエアフィルタの捕集効率は、９９．８５％とやや低かった。

こうした結果は、先に説明したように、エアフィルタの開口率に関連していると考えられる。つまり、本発明に属するエアフィルタの開口率は大きすぎず小さすぎないことが好ましい。具体的には、実施例２〜５のエアフィルタのように、開口率を３０〜６５％の範囲に設定することによって、圧力損失を極小値近傍に留めることが可能となる。

本実施形態にかかるエアフィルタの斜視図 図１のエアフィルタに用いられたフィルタユニットの斜視図 図２に示すフィルタユニットのIII-III断面図 図１に示すエアフィルタのIV-IV断面図 フィルタユニットに用いられた濾材の断面図 フィルタユニット同士の連結構造を示す模式図 図６Ａと同様の模式図 フィルタユニットの外枠への固定構造を示す断面図 外枠の他の例の断面図 開口率の定義の説明図

符号の説明

２ フィルタユニット
４ 濾材
４ｅ 濾材の周縁部
６ 支持枠
７ 通気性繊維材料
８ ＰＴＦＥ多孔質膜
１０ 外枠
１２ フィルタユニット連結部
１４ 補助枠
１００ エアフィルタ

Claims (10)

1. 複数のフィルタユニットと、
   前記複数のフィルタユニットを囲う外枠とを備え、
   前記複数のフィルタユニットが、それぞれ、ひだ折り加工された濾材と、前記濾材の周縁部を保持する支持枠とを含み、
   隣りあう２つの前記フィルタユニットがＶ字状をなすように、前記複数のフィルタユニットがそれぞれの前記支持枠の部分で互いに連結され、
   全ての前記フィルタユニットが前記外枠の開口面に対して傾斜する姿勢で、前記複数のフィルタユニットが前記外枠に嵌め込まれている、エアフィルタ。
2. 前記フィルタユニットの数が３以上であり、
   前記複数のフィルタユニットがジグザグに連結されている、請求項１に記載のエアフィルタ。
3. 前記複数のフィルタユニットの全部が、前記外枠の一方の開口面と他方の開口面との間に収まっている、請求項１または請求項２に記載のエアフィルタ。
4. 前記複数のフィルタユニットが前記外枠の枠内でマトリクス状に配列するように、前記支持枠に基づいて形成された稜線に平行な方向に沿って前記フィルタユニットが複数設けられている、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のエアフィルタ。
5. 一の前記フィルタユニットの前記支持枠と、そのフィルタユニットに隣接する他の前記フィルタユニットの前記支持枠とにまたがることによって、それら２つのフィルタユニットを連結するフィルタユニット連結部をさらに備え、
   前記フィルタユニット連結部によって、前記支持枠と支持枠との間の隙間が封じられている、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のエアフィルタ。
6. 前記フィルタユニット連結部がエラストマーによって構成されている、請求項５に記載のエアフィルタ。
7. 前記複数のフィルタユニットを前記外枠に固定するための、前記フィルタユニットと前記外枠とに介在する補助枠をさらに備えた、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のエアフィルタ。
8. 前記濾材が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜に重ね合わされた通気性繊維材料とを含み、
   前記支持枠が樹脂を主体として構成され、
   前記濾材の前記周縁部が前記支持枠に埋め込まれ、前記支持枠と一体化している、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のエアフィルタ。
9. 面速３．５ｍ／ｓｅｃで空気を流したときの圧力損失が２５０Ｐａ以下である、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のエアフィルタ。
10. ３０〜６５％の範囲の開口率を有する、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のエアフィルタ。

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