JP2013220287A - 空気清浄機用集塵脱臭エアフィルターユニット - Google Patents

Abstract

【課題】
捕集効率と脱臭性能を有し、かつ脱臭性能の高寿命化を低コストで実現する空気清浄機用エアフィルターユニットを提供すること。
【解決手段】
ＪＩＳ−Ｂ−９９０８ 形式１に準拠して測定した風速５．３ｃｍ／秒における０．３μｍ粒子の捕集効率が９９．９％以上である２層濾材をプリーツ折加工してなる集塵部と、無機粒子および酸ヒドラジドからなる脱臭剤が表面に付着したシート状の脱臭部からなり、該脱臭部は該集塵部の下流側に配置され、それら全ての周囲を枠体で画設したことを特徴とする空気清浄機用エアフィルターユニット。
【選択図】なし

Description

本発明は空気清浄機用集塵脱臭エアフィルターユニットに関する。

家庭内における粉塵・臭気などを除去する目的で空気清浄機が使用されている。この空気清浄機には、粉塵を高い効率で捕集し、かつ臭気ガス成分を除去する２つの効果を有するエアフィルターが搭載されており、主に粉塵捕集による目詰まりが発生した時点で新品に交換する必要があるが、目詰まりの発生以前にもう一方の効果である臭気成分の除去性能が使用によって低下すると、フィルターから不快な臭気が発生し、結果フィルターが十分に使用されることなく交換されてしまうことが問題となっている。
これらの課題を解決すべく、無機粒子と酸ヒドラジドとが少なくとも繊維の表面上に担持されてなることを特徴とする繊維シートが提案されている。（特許文献１）
しかしながら、この方法では特定のガス成分を高い効率で除去できるが、粉塵の付着によってその効果が早期に失われるため、フィルター交換周期の長期化対策には十分ではない。
また、集塵シートと活性炭シート及び光触媒シートからなる積層シートをプリーツ状に加工したフィルターが提案されている。（特許文献２）
しかしながら、この方法では高価な濾材を３層使用するためコスト面で十分でなく、またプリーツ形状の保持がされないため、十分な濾材面積を確保することができない。
また、シート状エレクトレットフィルターに補強材シートを積層したもののエレクトレットフィルター側に吸着性シートを積層した空気清浄用フィルターシートが提案されている。（特許文献３）
しかしながら、この方法でもやはり濾材が３層構造となるため、高コストであり、濾材が厚くなるためプリーツ加工後の圧力損失が高くなり易い欠点がある。

特開２００７-１６７６３２号公報 特開２００３-０５３１１６号公報 特開平８−２８１０３０号公報

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し、空気清浄機用フィルターユニットにおいて高い捕集効率と脱臭性能を有し、かつ脱臭性能の高寿命化を低コストで実現する空気清浄機用エアフィルターユニットを提供せんとするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、次の（１）〜（３）のいずれかの手段を採用する。
（１）ＪＩＳ−Ｂ−９９０８ 形式１に準拠して測定した風速５．３ｃｍ／秒における０．３μｍ粒子の捕集効率が９９．９％以上である２層濾材をプリーツ折加工してなる集塵部と、無機粒子および酸ヒドラジドからなる脱臭剤が表面に付着したシート状の脱臭部からなり、該脱臭部は該集塵部の下流側に配置され、それら全ての周囲を枠体で画設したことを特徴とする空気清浄機用エアフィルターユニット。
（２）該シート状脱臭部は、脱臭剤が６〜２０ｇ／m²からなり、かつ脱臭部全体の１５〜３０重量％を構成することを特徴とする上記（１）記載の空気清浄機用エアフィルターユニット。
（３）該シート状脱臭部は、さらに活性炭を含むことを特徴とする上記（２）に記載の空気清浄機用エアフィルターユニット。

本発明の濾材によれば、微細塵および臭気ガス成分を高効率で除去し、かつ少ない脱臭剤の使用量で長期に亘るガス成分の除去効果を有する空気清浄機用エアフィルターユニットが得られる効果を奏する。

本発明は、前記課題、すなわち微細塵、および臭気ガス成分の高除去性能を有しつつ、臭気ガス成分の除去性能の長寿命化を実現するエアフィルターユニットを得る方法について鋭意検討した結果、到達したものである。以下、本発明について詳細に検討する。

本発明に係わるエアフィルター濾材は、ＪＩＳ−Ｂ−９９０８ 形式１に準拠して測定した風速５．３ｃｍ／秒における０．３μｍ粒子の捕集効率が９９．９％以上であることを特徴とする。この濾材を用いることによって、人体に有害である塵埃を効率良く除去できるフィルターユニットが得られる。このような性能の濾材を得るには、純水サクション法によりエレクトレット加工されたポリプロピレンメルトブロー不織布を用いると、より低い圧力損失で微細塵を高効率で除去できるため好ましい。
また、本発明に係わるエアフィルター濾材は２層構造であることを特徴とする。この場合、フィルターとしての下流側に前記したエレクトレット不織布を配置し、上流側に通気性の高い不織布を配置することによって、粒径の大きい塵埃から段階的に捕集することができ、かつ薄い濾材が得られるため、より濾材使用面積の多いフィルターユニットを得ることができるため好ましい。上流側に用いる不織布としては、ケミカルボンド不織布、サーマルボンド不織布など公知のものから任意に選択することができる。
本発明に係わる集塵部は、前記した濾材をジグザグ上にプリーツ折加工して形成されることを特徴とする。また、プリーツ形状のピッチを等間隔に保持するために、隣接するプリーツ山間を線状のセパレータを用いて連結させても良い。この場合、セパレータにはホットメルト樹脂を用いることが好ましい。

本発明に係わるエアフィルターユニットにおける最大のポイントは、前記した高捕集効率の濾材からなる集塵部を上流側に配置し、その下流側に無機粒子およびアミン系薬剤からなる脱臭剤を含むシート状脱臭部が配置されることである。この構造を採ることにより、塵埃の大半が集塵部で除去され、ガス成分のみが下流側に通過する。さらにタバコ煙などに含まれる臭気ガス成分の中でも特に人が感知し易いアセトアルデヒドやホルムアルデヒドといったアルデヒド類のガス成分を高い効率で除去でき、かつ、このシート状脱臭部には粒子状の塵埃は付着しないため、脱臭剤の吸着容量が阻害されることがなく、脱臭性能の長寿命化が可能となる。

本発明に係わるシート状の脱臭部としては、ケミカルボンド不織布など任意の不織布基材に対し、無機粒子および酸ヒドラジドを、アクリル酸エステル系樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂、などのアクリル系樹脂を用いて接着させることにより、脱臭剤が飛散しないエアフィルターユニットが得られるため好ましい。

無機粒子としては、多孔質二酸化ケイ素、ゼオライト、活性アルミナ、ケイ酸アルミニウム、シリカゲル、アルミナゲル、活性白土、リン酸ジルコニウムやポリトリリン酸アンモニウム等の層状化合物、多孔性粘土鉱物の群が挙げられ、これらの中から目的に応じて選択することができる。中でも、多孔質二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、ゼオライト等は比表面積が広く、臭気ガス成分との接触効率が向上するため好ましい。

また、無機粒子としては平均粒子直径が1〜７μｍの範囲にあるものを用いることが好ましい。

酸ヒドラジドとしては例えば、分子中に１個の酸ヒドラジド基を有する酸モノヒドラジドとしては、ホルムヒドラジド、アセトヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、安息香酸ヒドラジド等、分子中に２個の酸ヒドラジド基を有する酸ジヒドラジドとしては、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド等、分子中に３個以上の酸ヒドラジド基を有する酸ポリヒドラジドとしては、ポリアクリル酸ヒドラジド等が挙げられる。なかでもジヒドラジド類が好ましく、とりわけアジピン酸ジヒドラジドがアルデヒド類の吸着性能の点で好ましい。

本発明に係わるシート状の脱臭部としては、脱臭剤が４〜２５ｇ／m^２含まれることが好ましく、より好ましくは６ｇ／m^２以上である。脱臭剤が４ｇ／m²未満であると、臭気ガス成分の除去性能が十分でなく、不快な臭気を通過させてしまうため好ましくない。

また、上記の脱臭部は、脱臭剤の含有が２０ｇ／m^２以下であるとより好ましい。脱臭剤が２５ｇ／m²以上含まれると、通気性を著しく低下させるため好ましくない。
また、本発明のシート状脱臭部は、前記の脱臭剤が脱臭部全体の８〜３５重量％を構成することが好ましく、より好ましくは１５重量％以上である。脱臭剤が脱臭部全体の８重量％未満であると、シート内に均一に脱臭剤を存在させることが難しく、ガス成分の除去性能が十分でなく好ましくない。

また、上記の脱臭剤は脱臭部全体の３０％以下であるとより好ましい。脱臭剤が脱臭部全体の３５重量％を超える構成比率であると、通気性を著しく低下させるため好ましくない。

本発明に係わるシート状の脱臭部には、前記した無機粒子と酸ヒドラジドに加えて活性炭を複合することにより、様々な臭気ガス成分を吸着することができるためより好ましい。この際、活性炭の使用量としては、脱臭剤全体の５〜１５％重量とすることが好ましい。

本発明に係わるシート状の脱臭部には、必要に応じてさらに光触媒による脱臭剤や、抗菌剤、防カビ剤、抗アレルゲン剤、抗ウイルス剤といった機能剤を複合してもよい。

本発明に係わるエアフィルターユニットは、集塵部およびその下流に配置されるシート状脱臭部全ての周囲を枠体で画設したことを特徴とする。この構造を取ることにより、集塵部の寸法が安定し、かつ脱臭部と同時に扱うことができ、空気清浄機への取り付けが容易となる。枠体としては、不織布、紙などが用いられる。また、枠体の形態は、平板状のものや、断面コの字型のものなど任意に選択することができる。

枠体と集塵部および脱臭部の接合方法は任意であるが、枠材に接着剤を塗布して濾材および脱臭部の周囲と接着させて使用してもよい。

以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示すが、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。

［測定方法］
（１）濾材圧損（Ｐａ）、捕集効率（％）
ＪＩＳ−Ｂ−９９０８ 形式１に準拠して、風速５．３ｃｍ／秒における圧力損失および０．３μｍ塩化カリウム粒子の捕集効率を測定した。
（２）フィルターユニット圧力損失（Ｐａ）
測定対象物であるフィルターユニットを間口面積０．１０ｍ²のホルダーにセットし、処理風量５．１ｍ３／ｍｉｎで空気を通過させた時のフィルターユニット上下流の差圧をデジタルマノメーター（ＭＯＤＵＳ社製 ＭＡ２−０４Ｐ）にて測定した。
（３）フィルターユニット捕集効率（％）
上述（２）の測定時に、フィルターユニット上流および下流の０．３〜０．５μｍの大気塵粒子数をパーティクルカウンター（ＲＩＯＮ社製 ＫＣ−０１Ｄ）で測定し、次式
捕集効率（η）＝１−（下流粒子数／上流粒子数）×１００
により算出した。
（４）フィルターユニット初期脱臭性能（％）
測定対象物であるフィルターユニットを空気清浄機に装着し、日本電機工業会が定める「ＪＥＭ１４６７脱臭性能試験方法」に準じて風量５．１ｍ３／ｍｉｎにおける初期脱臭性能を測定した。
（５）フィルターユニット耐久脱臭性能（％）
測定対象物であるフィルターユニットを間口面積０．１０ｍ²のホルダーにセットし処理風量５．１ｍ３／ｍｉｎ下で空気を流しつつ、ＪＩＳ１５種ダストを１．０ｇ負荷後、上記（４）と同様の方法で脱臭性能を測定した。

［実施例１］
ポリエステル繊維とアクリル酸エステル樹脂からなる目付５０ｇ／m²のケミカルボンド不織布と、エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布（平均繊維径１．８μｍ、目付２５ｇ／ｍ²）をエチレン-酢酸ビニル共重合樹脂接着剤により積層接着して濾材を得た。
この濾材の圧力損失は７０Ｐａ、捕集効率は９９．９７％であった。この濾材を巾２４０ｍｍ、プリーツ山高さ３６ｍｍ、１２０山分プリーツ加工し集塵部とした。

ポリエステル繊維とアクリル酸エステル樹脂からなる目付４０ｇ／m²のケミカルボンド不織布に対し、多孔質シリカ粒子（富士シリシア化学(株)製 サイリシア２５０Ｎ）３．０ｇ／m²、アジピン酸ジヒドラジド（大塚化学（株）製 ケムキャッチ（登録商標）Ｈ−６０００ＨＳ）０．２ｇ／m²、アクリル−スチレン共重合バインダー樹脂１．０ｇ／m²からなる脱臭剤をディップ−マングル加工により添着させ、脱臭部とした。

集塵部の下流側に４００ｍｍ×２４０ｍｍのシート状にカットした脱臭部を乗せ、その周囲４辺を不織布からなる平板状の枠材で接着加工し、長さ３９０ｍｍ、巾２４３ｍｍ、厚み３８ｍｍのフィルターユニットを得た。このフィルターユニットの圧力損失は６５Ｐａ、捕集効率は９９．９９％、脱臭性能は初期が５１％、耐久試験後が４７％であった。

［実施例２］
集塵部は実施例１と同様のものを使用した。

ポリエステル繊維とアクリル酸エステル樹脂からなる目付５０ｇ／m²のケミカルボンド不織布に対し、実施例１と同様の多孔質シリカ粒子１７ｇ／m^２、アジピン酸ジヒドラジド３．５ｇ／m2、アクリル−スチレン共重合バインダー樹脂３．５ｇ／m²からなる脱臭剤をディップ−マングル加工により添着させ、脱臭部とした。

集塵部の下流側に４００ｍｍ×２４０ｍｍのシート状にカットした脱臭部を乗せ、その周囲４辺を不織布からなる平板状の枠材で接着加工し、長さ３９０ｍｍ、巾２４３ｍｍ、厚み３８ｍｍのフィルターユニットを得た。このフィルターユニットの圧力損失は７０Ｐａ、捕集効率は９９．９９％、脱臭性能は初期が７３％、耐久試験後が７１％であった。

［実施例３］
集塵部は実施例１と同様のものを使用した。

ポリエステル繊維とアクリル酸エステル樹脂からなる目付４０ｇ／m2のケミカルボンド不織布に対し、実施例１と同様の多孔質シリカ粒子１０ｇ／m²、アジピン酸ジヒドラジド１．０ｇ／m2、アクリル−スチレン共重合バインダー樹脂２．０ｇ／m²からなる脱臭剤をディップ−マングル加工により添着させ、脱臭部とした。

集塵部の下流側に４００ｍｍ×２４０ｍｍのシート状にカットした脱臭部を乗せ、その周囲４辺を不織布からなる平板状の枠材で接着加工し、長さ３９０ｍｍ、巾２４３ｍｍ、厚み３８ｍｍのフィルターユニットを得た。このフィルターユニットの圧力損失は６６Ｐａ、捕集効率は９９．９９％、脱臭性能は初期が７１％、耐久試験後が７０％であった。

［実施例４］
集塵部は実施例１と同様のものを使用した。

ポリエステル繊維とアクリル酸エステル樹脂からなる目付４０ｇ／m²のケミカルボンド不織布に対し、実施例１と同様の多孔質シリカ粒子１０ｇ／m²、活性炭（日本エンバイロケミカルズ(株)製 白鷺（登録商標）ＤＯ−２）３．０ｇ／m²、アジピン酸ジヒドラジド１．０ｇ／m2、アクリル−スチレン共重合バインダー樹脂２．０ｇ／m²からなる脱臭剤をディップ−マングル加工により添着させ、脱臭部とした。

集塵部の下流側に４００ｍｍ×２４０ｍｍのシート状にカットした脱臭部を乗せ、その周囲４辺を不織布からなる平板状の枠材で接着加工し、長さ３９０ｍｍ、巾２４３ｍｍ、厚み３８ｍｍのフィルターユニットを得た。このフィルターユニットの圧力損失は６６Ｐａ、捕集効率は９９．９９％、脱臭性能は初期が８５％、３回繰り返し後が８３％であった。

［比較例１］
ポリエステル繊維とアクリル酸エステル樹脂からなる目付５０ｇ／m²のケミカルボンド不織布と、エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布（平均繊維径２．８μｍ、目付２０ｇ／ｍ²）をエチレン-酢酸ビニル共重合樹脂接着剤により積層接着して濾材を得た。
この濾材の圧力損失は６１Ｐａ、捕集効率は９９．５％であった。この濾材を巾２４０ｍｍ、プリーツ山高さ３６ｍｍ、１２０山分プリーツ加工し集塵部とした。

脱臭部は実施例３と同様のものを用いた。

集塵部の下流側に４００ｍｍ×２４０ｍｍのシート状にカットした脱臭部を乗せ、その周囲４辺を不織布からなる平板状の枠材で接着加工し、長さ３９０ｍｍ、巾２４３ｍｍ、厚み３８ｍｍのフィルターユニットを得た。このフィルターユニットの圧力損失は６０Ｐａ、捕集効率は９９．９％、脱臭性能は初期が７１％、耐久試験後が４６％であった。

［比較例２］
集塵部は実施例１と同様のものを用いた。
脱臭部は実施例３と同様のものを用いた。
集塵部の上流側に４００ｍｍ×２４０ｍｍのシート状にカットした脱臭部を乗せ、その周囲４辺を不織布からなる平板状の枠材で接着加工し、長さ３９０ｍｍ、巾２４３ｍｍ、厚み３８ｍｍのフィルターユニットを得た。このフィルターユニットの圧力損失は６７Ｐａ、捕集効率は９９．９９％、脱臭性能は初期が７１％、耐久試験後が３８％であった。

［比較例３］
実施例１と同様の濾材の下流側に、さらに実施例３と同様のシート状脱臭部を積層し、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂接着剤により積層接着して３層濾材を得た。この３層濾材の圧力損失は７３Ｐａ、捕集効率は９９．９７％であった。この３層濾材を巾２４０ｍｍ、プリーツ山高さ３６ｍｍ、１２０山分プリーツ加工し、その周囲４辺を不織布からなる平板状の枠材で接着加工し、長さ３９０ｍｍ、巾２４３ｍｍ、厚み３８ｍｍのフィルターユニットを得た。このフィルターユニットの圧力損失は８０Ｐａ、捕集効率は９９．９７％、脱臭性能は初期が８１％、耐久試験後が８０％であった。

なお、実施例１〜４の結果を表１に、そして比較例１〜３の結果を表２にまとめて示す。

上で説明した事項から明らかなように、実施例１〜４は、フィルター基本性能である微細塵捕集性能に優れ、かつ耐久試験後のダストを負荷したフィルターにおいても、集塵部での除去ができており脱臭部への通過が極めて少ないため、初期脱臭性能が維持できている。
各実施例に対し、比較例１は、濾材および集塵部の微細塵捕集効率が低く、耐久試験にて負荷したダストが集塵部を通過し脱臭部にも付着すると考えられ、脱臭性能が低下していた。
比較例２は、脱臭部がエアー上流側に配置されたため、耐久試験のダストが多く付着し脱臭性能が阻害されていた。
比較例３は、シート状脱臭部を濾材に積層し３層濾材となったため、濾材厚みが増し、プリーツ加工による構造圧損が上昇した。また、コスト面でも好ましくないものとなった。

本発明によるエアフィルターユニットは、主に家庭用空気清浄機エアフィルターの空気を正常化するためのエアフィルター濾材およびエアフィルターユニットに使用される。

Claims (3)

1. ＪＩＳ−Ｂ−９９０８ 形式１に準拠して測定した風速５．３ｃｍ／秒における０．３μｍ粒子の捕集効率が９９．９％以上である２層濾材をプリーツ折加工してなる集塵部と、無機粒子および酸ヒドラジドからなる脱臭剤が表面に付着したシート状の脱臭部からなり、該脱臭部は該集塵部の下流側に配置され、それら全ての周囲を枠体で画設したことを特徴とする空気清浄機用エアフィルターユニット。
2. 該シート状脱臭部は、脱臭剤が６〜２０ｇ／m2からなり、かつ脱臭部全体の１５〜３０重量％を構成することを特徴とする請求項１記載の空気清浄機用エアフィルターユニット。
3. 該シート状脱臭部は、さらに活性炭を含むことを特徴とする請求項２に記載の空気清浄機用エアフィルターユニット。