JP2016117012A - モールド型帯電集塵フィルター - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術では、金属板からなる帯電集捕式の集塵フィルターと不織布からなる濾過式の集塵フィルターが存在した。しかし、前者については、捕集力が低い、フィルター交換・移送時のコストが高い、離散粒子暴露の危険がある、フィルター自体を燃焼処分できない、洗浄時に環境負荷の高い薬剤を使用しなければならないという問題があった。他方、後者については、目詰まりによる性能低下、及び、捕集力が低いという問題があった。本発明では、このような問題を解決できる帯電集塵フィルターを提供しようとする。【解決手段】 導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドからなる集塵フィルター【選択図】図３

Description

本発明は、帯電捕集式のモールド型集塵フィルターに関するものである。

一般に、集塵フィルターには、濾過式のものと帯電捕集式のものとが存在する。このうち、濾過式のものは、目詰まりによる性能低下の問題がある。そのため、目詰まりによる性能低下の問題がない帯電捕集式のフィルターが求められている。

帯電捕集式は、通過する空気中粒子をコロナ放電によってイオン化させ、集塵フィルター側に空気中粒子と反対電圧を印加させることで、クーロン力により集塵フィルターへの捕集をさせるものである。

従来、帯電捕集式の集塵フィルターに関する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。

特開２００９−２０７９８９

特開２０１１−３６７６３

この特許文献１に記載の技術は、本発明とは異なり、集塵フィルターが金属板であることを特徴とする。しかし、集塵フィルターが金属板の場合、捕集力が低いという問題があった。また、高重量なため、フィルター交換・移送時のコストが高く、かつ、離散粒子暴露の危険があるという問題もあった。さらに、フィルター自体を燃焼処分できないという問題や、洗浄時に環境負荷の高い薬剤を使用しなければならないという問題もあった。

他方、特許文献２に記載の技術は、不織布を用いるという発想である。しかし、特許文献２は、帯電捕集式でなく濾過式であるため、目詰まりによる性能低下という問題がある。

本発明は、このような問題を考慮し、捕集力が高く、軽量であり、フィルター自体を燃焼処分でき、かつ、洗浄時に環境負荷の高い薬剤を使用する必要がない帯電集塵フィルターを提供しようとするものである。具体的には、以下の構成をとる。

まずは、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドからなる帯電捕集式集塵フィルターを提供する。また、ガラス繊維をパルプモールドに含めて又はパルプモールドに代えてガラス繊維モールドを用いても良い。これらは、本発明の基本的な構成であり、このような構成の効果として、捕集力が高く、軽量であり、フィルター自体を燃焼処分でき、洗浄時に環境負荷の高い薬剤を使用する必要がなく、かつ、繊維が離散しにくい帯電集塵フィルターが提供される。また、パルプモールドという構成をとることで、強度が高い集塵フィルターとなる。

次に、本発明は、前記構成に代えて、非導電性のパルプモールドを基材として導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させた導電性カーボン混紗紙を表面に配置した帯電捕集式集塵フィルターを提供する。また、ガラス繊維をパルプモールドに含めて又はパルプモールドに代えてガラス繊維モールドを用いても良い。これにより、既存の基材であるパルプモールドに対して導電性カーボン混紗紙を配置するだけで全体が導電性である帯電捕集式集塵フィルターを製造することができ、かつ、パルプモールドを用いているので強度が高くなる。

次に、本発明は、前記構成に加えて、（１）前記「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」の表面性状が、表面に凹凸を有する立体形状である帯電捕集式集塵フィルター、又は（２）「前記導電性カーボン混紗紙」の表面性状が、表面に凹凸を有する立体形状である帯電捕集式集塵フィルターを提供する。これにより、表面積が大きくなり、捕集有効電界距離も広範囲になるため、捕集量が多くなる。

次に、本発明は、前記構成に加えて、前記パルプモールドが防かび剤を含有する帯電捕集式集塵フィルターを提供する。これにより、カビを防止することができ、集塵フィルターが衛生的になる。

次に、本発明は、前記構成に加えて、前記パルプモールドが全体として難燃性である帯電捕集式集塵フィルターを提供する。これにより、集塵フィルターから出火する火災を防止することができる。

次に、本発明は、前記構成による帯電捕集式集塵フィルターを用いた帯電捕集式装置を提供する。これにより、前記構成による帯電捕集式集塵フィルターを帯電させることができるので、実際に捕集をすることができるようになる。

さらに、本発明は、前記構成による帯電捕集式集塵フィルターを前段に配置し、後段に濾過式フィルターを配置した複合型捕集装置を提供する。これにより、捕集の効率を上げることができる。

以上のような構成をとる本発明により、捕集力が高く、軽量であり、フィルター自体を燃焼処分でき、かつ、洗浄時に環境負荷の高い薬剤を使用する必要がない帯電集塵フィルターが提供される。

本発明における集塵フィルターの概念図 平滑な金属板を帯電捕集フィルターとして利用する場合の構造を示す概念図 「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」を帯電捕集フィルターとして利用する場合の構造を示す概念図 捕集力の強さに関する実験結果を示す図１ 捕集力の強さに関する実験結果を示す図２ 導電性がないパルプモールドを基材として導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させた導電性カーボン混紗紙を表面に配置した集塵フィルターを利用する場合の構造を示す図 実施例４の帯電捕集式集塵装置を示す図 実施例５の捕集装置を示す図

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。以下、実施例１は請求項１から３に、実施例２は請求項４及び５に、実施例３は請求項６から９に、実施例４は請求項１０に、実施例５は請求項１１に、それぞれ対応する。

＜概要＞
本発明は、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドからなる帯電捕集式集塵フィルターを提供する。また、ガラス繊維をパルプモールドに含めて又はパルプモールドに代えてガラス繊維モールドを用いても良い。

以下では、まずガラス繊維を含まないパルプモールドの場合について説明し、その後、ガラス繊維をパルプモールドに含めて又はパルプモールドに代えてガラス繊維モールドを用いた場合を説明する。

＜ガラス繊維を含まない場合＞
≪構成≫
図１は、本発明における帯電捕集式集塵フィルターの概念図である。「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」（０１０１）をフィルター外枠（０１０２）内に配置し、電源入力部（０１０３）から電源を入力することで、帯電部（０１０４）に電圧が加わり、パルプモールド全体が帯電することになる。

カーボン繊維は、実質的に炭素元素のみからなる繊維状の炭素材料であり、耐熱性や電気伝導性の良さなど炭素材料に固有の特性を有している。カーボン繊維は、電気伝導性を有しているので、導電性カーボン繊維と呼ぶ。

他方、集塵フィルターは、フィルター配置面当たりの捕集量が多いものであることが望ましい。捕集量は、繊維が捕集面の表面から起毛していれば多くなる。すなわち、繊維が捕集面の表面から起毛していれば、フィルター配置面当たりの捕集可能な表面積が大きくなり、かつ、捕集有効電界距離も広くなる。そうすると、多くの吸着粒子を引き寄せること、及び、フィルターに吸着させることが可能になる。

このように表面が起毛していることによる捕集量の差について概念図を用いて説明する。図２は平滑な金属板を帯電捕集フィルターとして利用する場合の構造を示す概念図、図３は「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」を帯電捕集フィルターとして利用する場合の構造を示す概念図である。以下では、空気中粒子を捕集対象として、吸着粒子の量を比較する。なお、図における吸着粒子の大きさは、説明の都合上、実際よりも大きく示している。

図２の場合には、金属電極板（０２０２）に帯電させても、金属板の表面はほぼ平滑であるため、表面積は最小であり、かつ、捕集有効電界距離が短い。そのため、吸着粒子（０２０１）も少なくなる。

他方、図３の場合には、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド（０３０２）は、カーボン繊維とパルプ繊維が表面から起毛していることから、表面積が大きくなり、かつ、捕集有効電界距離も広範囲になる。そのため、カーボン繊維に直接吸着し、又は、カーボン繊維に引き付けられてパルプ繊維に絡まる吸着粒子（０３０１）も多くなる。

このように、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドは、平滑な金属板を利用した場合に比べて、繊維が表面から起毛していることから、フィルター配置面当たりの有効表面積が大きく、かつ、捕集有効電界距離が長くなるので、捕集の効率が相乗的に上昇する。

次に、繊維が表面から起毛するにあたって、特に起毛が促進される繊維長の範囲について説明する。まず、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」は、カーボン繊維とパルプが合わさったものである。そのため、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」の繊維の長さは、使用するカーボン繊維の長さとパルプ原料の繊維の長さによる。

≪カーボン繊維≫
繊維長が１．０ｍｍ以上であれば、捕集量の多さが顕著に表れる。他方、繊維長が１５．０ｍｍ以上であれば、繊維が表面から起毛しにくくなる。さらに、製造コストの面では、２．０ｍｍ未満又は１０．０ｍｍを超える場合には高コストになる。そのため、カーボン繊維の繊維長は、１．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下であることが望ましく、さらには２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが望ましい。

≪パルプモールド≫
パルプについても、同様に繊維長が１．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下であることが望ましく、さらには、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが望ましい。パルプの繊維長は、使用するパルプの原料の繊維長による。

パルプの原料は、例えば、針葉樹や広葉樹などの木材であっても良いし、マニラ麻や三椏（みつまた）・雁皮（がんぴ）・楮（こうぞ）などの非木材であっても良いし、さらには、古紙であっても良い。

このうち、「針葉樹」を原料とすれば、繊維が長く丈夫なパルプとなり、起毛により表面積が大きくなり、捕集量が多くなるメリットがある。「針葉樹」の繊維長は、通常、１．５ｍｍから５．５ｍｍである。

次に、「マニラ麻」を原料とすれば、繊維が長く丈夫なパルプとなり、起毛により表面積が大きくなり、捕集量が多くなるメリットがある。「マニラ麻」の繊維長は、通常、３．２ｍｍから３．７ｍｍである。

次に、「三椏・雁皮・楮」を原料とすれば、繊維が長いパルプとなり、起毛により表面積が大きくなり、捕集量が多くなるメリットがある。「三椏・雁皮」の繊維長は、通常、３．０ｍｍから５．０ｍｍである。「楮」の繊維長は、通常、６．０ｍｍから２１．０ｍｍである。繊維長が１５．０ｍｍを超える場合には、繊維が表面から起毛しにくくなる。そのため、原料として「楮」を使用する場合には、繊維長が１５．０ｍｍ以下のものを使用することが望ましい。

他方、「広葉樹」を原料とすれば、繊維が短く、キメの細かいパルプとなる。「広葉樹」の繊維長は、通常、０．５ｍｍから２．３ｍｍである。前記のように、繊維長は、１．０ｍｍ以上のものであれば捕集量が顕著に多くなる。そのため、原料として「広葉樹」を使用する場合には、１．０ｍｍ以上のものを使用することが望ましい。

≪カーボン繊維とパルプの繊維長の関係≫
まず、使用しているパルプの繊維とカーボン繊維の繊維長が、いずれも１．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下であれば、繊維全体が起毛するので、表面積が大きくなり、かつ、捕集有効電界距離が広くなる。

それのみならず、カーボン繊維自体の長さが１．０ｍｍよりも短かくても、使用しているパルプの繊維が長いならば、パルプ繊維が表面から起毛することになる。そのため、針葉樹、マニラ麻、三椏・雁皮・繊維長１５．０ｍｍ以下の楮、繊維長１．０ｍｍ以上の広葉樹などを原料に用いた場合には、カーボン繊維自体の長さが１．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下の範囲外であっても、表面積が大きく、かつ、帯電している全体が集塵フィルターとなる。その結果、カーボン繊維に直接吸着し、又は、カーボン繊維に引き付けられてパルプ繊維に絡まる吸着物質の量が多くなるから、捕集量が多い集塵フィルターを提供することが可能になる。

他方、カーボン繊維が長いならば、使用しているパルプの繊維自体の長さが１．０ｍｍよりも短かくても、カーボン繊維が表面から起毛することになる。そのため、繊維長１．０ｍｍ未満の広葉樹など短かい繊維を原料に用いた場合であっても、繊維長が１．０ｍｍ以上のカーボン繊維を使用すれば、表面積が大きく、かつ、捕集有効電界距離が広範囲となる。その結果、カーボン繊維に直接吸着し、又は、カーボン繊維に引き付けられてパルプ繊維に絡まる吸着物質の量が多くなるから、捕集量が多い集塵フィルターを提供することが可能になる。

≪パルプにカーボン繊維を混在させることによる効果≫
いずれの場合も、パルプ液の原料は、それのみでは必ずしも目立って帯電する特性を有していないものもあるが、前記導電性カーボン繊維を分散させることによって、全体として導電性であるパルプモールドになる。

≪捕集量に関する実験≫
以上のような効果を裏付けるため、捕集力の強さに関する実験として、以下の２つの実験を実施した。図４及び図５は、その実験結果を示す図である。

図４は、自動車用エンジン排気ガスの触媒試験機において、陰極にステンレスを用いて粒径０．５から１．５μｍのアルミナ粒子を使用して実施した粒子捕集実験（実験１）の結果を示す図である。実験の条件は、縦１５０ｍｍで横１５０ｍｍの大きさの素材に２ｍｍ径の穴を９０個開けて試験機内の陽極に設置し、アルミナ粉塵気体を１，０００ｍｌ／ｓ流入させ、その捕集量を測定したものである。比較対象としては、以下の３つである。すなわち、（１）平滑な金属板に５ｋＶの電圧を印加させて使用した場合、（２）導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを帯電させずに使用した場合、（３）導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドに５ｋＶの電圧を印加させて使用した場合の３つである。

実験結果としては、平滑な金属板に５ｋＶの電圧を印加させて使用した場合が３０．２ｍｇ、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを帯電させずに使用した場合が６．８ｍｇ、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドに５ｋＶの電圧を印加させて使用した場合が５８．８ｍｇであった。このようなことから、帯電させないよりも５ｋＶの電圧を印加させて帯電させた方が捕集力に優れており、かつ、帯電させている物体の中でも、平滑な金属板よりも導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドの方が捕集力に優れていることが認められた。

このように、図４の実験結果によれば、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドが捕集力の点で最も優れている。

次に、図５は、粒径０．１から０．３μｍであるタバコ粒子の捕集力を測定した実験（実験２）の結果を示す図である。実験の条件は、サイズが縦１５０ｍｍで横１５０ｍｍの大きさの素材に２ｍｍ径の穴を４０個開けて試験機内の陽極に設置し、タバコ１０本の煙を充填した環境において、その捕集量を測定したものである。比較対象としては、以下の３つである。すなわち、（１）濾紙を使用した場合、（２）平滑な金属板に５ｋＶの電圧を印加させて使用した場合、（３）導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドに５ｋＶの電圧を印加させて使用した場合の３つである。

実験結果としては、濾紙を使用した場合が５．５ｍｇ、平滑な金属板に５ｋＶの電圧を印加させて使用した場合が２６．５ｍｇ、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドに５ｋＶの電圧を印加させて使用の場合が１２０．０ｍｇであった。このようなことから、タバコ粒子のような微細な粒子に対する捕集力の点でも、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを帯電して使用する場合が最も優れていることが認められた。

さらに、以下の理由により、上記タバコ粒子に関する実験結果から、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを帯電して使用する場合は、微小粒子状物質ＰＭ２．５に対する捕集力の点でも優れていると考えることができる。

ＰＭ２．５とは、大気中に浮遊する微粒子のうち、粒子径が概ね２．５μm以下のものを意味する。その粒子径は、粒子径２．５μmで捕集効率５０%の分粒装置を用いても透過するほどに微粒子であり、特に、粘膜から入り込む人体に有害な物質とされているものについては粒径０．０５〜０．５μｍと微細である。また、ＰＭ２．５の性質としては、有機物・無機物が混在している。

他方、タバコ粒子は、０．１μｍから０．３μｍと微粒子であり、かつ、約４，０００種類の化学物質で構成され、その物質の性質としては、有機物・無機物が混在している。また、付着性の点でも、タバコ粒子には、付着性の高いタール成分や低いミネラル成分が混在している。

以上の点からすれば、上記タバコ粒子に関する実験結果から、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを帯電して使用する場合は、ＰＭ２．５に対する捕集力の点でも優れていると考えることができる。

このように、図５の実験結果によれば、ＰＭ２．５やタバコ粒子のような微細な粒子に対する捕集力の点でも、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを帯電して使用する場合が最も優れている。

以上より、捕集力の点でいえば、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを帯電して使用する場合が最も望ましいといえる。

≪軽量、燃焼、環境負荷、離散性との関係≫
集塵フィルターにおいては、軽量であることが望ましい。重量については、金属板より導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドの方が軽い。また、カーボン繊維を含むパルプモールドであれば、そのまま燃焼処分することが可能である。さらに、水道水によって洗浄することが可能であるから、環境負荷の高い薬剤の使用による環境問題を誘発しない。加えて、例えば、帯電を除去する前に、集塵フィルターの表面に糊スプレー等かけることにより、粉塵を固定すれば、取外し等の際の離散量も少ない。

そのため、軽量、燃焼、環境負荷、離散性の点でも、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドからなる集塵フィルターが望ましい。

≪パルプモールドとすることのメリット≫
加えて、集塵フィルターは、長期間の使用に耐えられるように、強度が高い方が望ましい。パルプモールドを用いれば、強度が高くなる。そのため、集塵フィルターには、パルプモールドを利用することが望ましい。

また、リサイクル材料を基材としたモールドであれば、環境保全の観点からも、より一層好ましいと考えられる。

≪製造方法≫
この導電性カーボン繊維が混入されたパルプ液を、流量及び速度が管理されている製造ライン上のフィルター基材に落下させて均一に分散させて乾燥させることで「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドからなる集塵フィルター」を製造することができる。

そして、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」の表面から起毛していれば、捕集量が増える。そのため、導電性カーボン繊維を起毛させるための処理を施すことが望ましい。具体的には、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」に対して、粗めの研磨紙を用いて表面を擦るなどの処理を施せば、導電性カーボン繊維を起毛させることができる。この処理により、導電性カーボン繊維の表面から起毛が激しくなり、一層の捕集量の増大につながる。

＜ガラス繊維を含む又はガラスモールドを用いる場合＞

ガラス繊維を含まない場合と共通する点については説明を省略し、以下では、ガラス繊維を含まない場合と異なる特殊な点について説明する。

ガラス繊維の原料は、例えば、石英ガラスなどの無アルカリガラスでも良いし、アルカリガラスでも良い。「無アルカリガラス」であれば、アルカリガラスよりも表面の劣化による強度の低下が少ないというメリットがある。

ガラス繊維の形状については、導電性カーボン繊維と馴染むように、細い形状であることが望ましい。具体的には、平均繊維径が、２．０μｍから１５．０μｍの範囲内であることが望ましく、さらには、３．５μｍから１０．５μｍの範囲内であることが望ましい。

ガラス繊維の繊維長について、長くすれば、捕集面の表面積が大きくなる。そのため、フィルターの表面積を大きくする工夫としては、ガラス繊維を長くすることが望ましい。他方、繊維が長すぎると、起毛しにくくなるので、適度な長さであることが望ましい。この点、繊維長が１ｍｍ以上であれば、捕集量の多さが顕著に表れる。他方、繊維長が２５ｍｍ以上であれば、起毛しにくくなる。そのため、ガラス繊維の繊維長は、１ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが望ましく、さらには、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが望ましい。

製造方法は、導電性カーボン繊維及びガラス繊維が混入されたパルプ液又は水を、流量及び速度が管理されている製造ライン上のフィルター基材に落下させて均一に分散させて乾燥させることで製造することができる。

＜まとめ＞
以上より、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドからなる集塵フィルターであれば、捕集力が高く、かつ、軽量・燃焼・環境負荷・離散性・強度の点でも優れた集塵フィルターとなる。

＜概要＞
本実施例における本発明は、実施例１の構成に代えて、非導電性のパルプモールドを基材として導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させた導電性カーボン混紗紙を表面に配置した帯電捕集式集塵フィルターを提供する。また、ガラス繊維をパルプモールドに含めて又はパルプモールドに代えてガラス繊維モールドを用いても良い。

ガラス繊維をパルプモールドに含めて又はパルプモールドに代えてガラス繊維モールドを用いた場合に付加される特徴については、実施例１において説明したことが同様に当てはまる。以下では、本実施例における特徴的な部分について説明する。

集塵フィルターは、製造が容易なものであることが望ましい。そのような集塵フィルターの製造方法として、パルプモールドなどの基材に満遍なく導電性素材を混在させるという方法もあり得るが、それでは製造に手間がかかる。これに対して、既存のパルプモールドに導電性素材を配置するという方法であれば、製造に手間がかからない。そのため、製造容易性の点からすれば、パルプモールドを基材として導電性素材を表面に配置することが望ましい。

この場合の導電性素材は、集塵フィルター全体の捕集力を強くするものであることが望ましい。前記のように、捕集力の点では、導電性カーボン繊維が優れている。そのため、導電性素材には、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたことが望ましい。

また、導電性素材は、配置を容易にする観点から、混紗紙であることが望ましい。

さらに、混紗紙の素材として和紙を用いれば、さらに以下のような利点もある。まず、和紙の繊維は、導電性カーボン繊維と比較して柔軟であり、ランダムな方向を向きやすいため、導電性カーボン繊維に絡まりやすく、導電性カーボン繊維を固定することができる。また、和紙の繊維は、導電性カーボン繊維よりも平均長が長く、ある程度の屈曲がなされても導電性カーボン繊維を絡めた状態を保つことができ、導電性カーボン繊維が集塵フィルターから抜け落ちて電気的な結合が断たれる事態を防止することができる。さらには、ナイロン系の繊維の耐熱温度が１００度程度なのに対して、和紙の繊維は、２４０度程度であり、耐熱性が高い。加えて、和紙の繊維は、比較的軽量であるため、集塵フィルターや集塵装置を軽くすることができる。

本実施例において使用するパルプの原料は、例えば、針葉樹や広葉樹などの木材であっても良いし、マニラ麻や楮・三椏・雁皮などの非木材であっても良いし、さらには、古紙であっても良い。それぞれの原料の特徴は、実施例１に記載のとおりである。

また、使用するパルプモールドとしては、リサイクル材料を基材としたモールドであれば、環境保全の観点からも、より一層好ましいと考えられる。

配置方法としては、既存のパルプモールドに対して容易に固定できる方法であることが望ましい。貼り付ける方法や縫い付ける方法であれば、既存のパルプモールドに対して容易に固定できる。そのため、配置方法としては、貼り付ける方法であっても良いし、縫い付ける方法であることが望ましい。

図６は導電性がないパルプモールドを基材として導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させた導電性カーボン混紗紙を表面に配置した集塵フィルターを利用する場合の構造を示す図である。以下では、空気中粒子を捕集対象として、吸着粒子の量を示す。なお、図における吸着粒子の大きさは、説明の都合上、実際よりも大きく示している。

パルプモールドの基材（０６０３）の表面に、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させた導電性カーボン混紗紙（０６０２）が存在し、その混紗紙から無数のカーボン繊維が起毛していることから、表面積が大きくなり、かつ、捕集有効電界距離も広範囲に広がる。そのため、吸着粒子（０６０１）も多くなる。

以上の構成をとる本実施例により、既存の基材であるパルプモールドに対して導電性カーボン繊維を配置することにより集塵フィルターを容易に製造することができる。また、フィルターの清掃は、配置してあるカーボン繊維を取り替える手間のみなので、簡単な作業となる。

＜概要＞
（１）前記「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」の表面性状が、表面に凹凸を有する立体形状である帯電捕集式集塵フィルター、又は（２）「前記導電性カーボン混紗紙」の表面性状が、表面に凹凸を有する立体形状である帯電捕集式集塵フィルターを提供する。また、本発明は、前記パルプモールドが防かび剤を含有する帯電捕集式集塵フィルターである。さらに、本発明は、前記パルプモールドが全体として難燃性である帯電捕集式集塵フィルターである。

集塵フィルターは、捕集量が多いものであることが望ましい。捕集量の多さは、捕集面の表面積が大きければ大きいほど多くなる。そして、フィルターの場合、これを装置に取り付けるにあたっては、フィルター配置面の大きさが予め定まっているので、縦と横のサイズを大きくするという方法はとりえない。他方、表面の形状が凹凸を有する立体形状であれば、縦と横のサイズを変えなくても繊維と空気が触れる部分が増えるので、捕集面の表面積が大きくなる。そのため、フィルターの表面積を大きくする工夫としては、表面の形状について凹凸を有する立体形状にすることが望ましい。

そして、本発明の集塵フィルターの形状は、パルプモールドやガラス繊維を用いたモールドなどの基材の形状に依存する。そのため、基材の形状につき凹凸を有する立体形状にすれば、集塵装置の表面の形状も、凹凸を有する立体形状になる。

そのため、捕集量を多くするため、基材の形状が、表面に凹凸を有する立体形状である集塵フィルターであることが望ましい。

立体形状における凹凸は、表面積が大きくなるほど望ましい。凹凸の間隔が短い方が、長いよりも表面積が大きくなる。凹凸の段差が大きい方が、小さいよりも表面積が大きくなる。そのため、立体形状における凹凸は、凹凸の間隔が短く、かつ、段差が大きい方が望ましい。

具体的には、凹凸の間隔は、２．０ｃｍ以内おきであることが望ましく、さらには、１．０ｃｍ以内おきであることが望ましい。また、凹凸の段差は、１．５ｃｍ以上であることが望ましく、さらには２．０ｃｍ以上であることが望ましい。

次に、集塵フィルターは、衛生的であることが望ましく、特にパルプモールドを使用するためパルプに対するカビを防ぐ工夫がなされていることが望ましい。そして、防カビ剤を使用すれば、カビを防ぐことができる。そのため、カビを防止するため、パルプモールドが防かび剤を含有する集塵フィルターであることが望ましい。

防かび剤を含有するパルプモールドの製造方法としては、本来可燃性のパルプに対して、防カビ剤をパルプ液に混入するなどの方法によって、全体として難燃性であるパルプモールドを製造することになる。

さらに、集塵フィルターは、フィルターからの出火が原因となる火災を防止するための防災上の工夫が施されていることが望ましい。そして、パルプモールドについては難燃性のものが存在するため、防災上の観点からは、パルプモールドが全体として難燃性である集塵フィルターであることが望ましい。

全体として難燃性であるパルプモールドの製造方法としては、本来的には可燃性のパルプを用いて難燃剤や防炎剤をパルプ液に混入する方法によっても良いし、本来的に難燃性のパルプを用いてパルプ液を作るという方法によっても良い。

次に、本実施例の変形形態として、活性炭が分散された集塵フィルターを提供する。

集塵フィルターにおいては、脱臭効果があることが望ましい。脱臭効果は、臭いを発する有機物質を除去することによって得られる。そのため、集塵フィルターは、有機物質を効率的に除去することができる構造を備えていることが望ましい。

そして、活性炭は、大部分が炭素からなる多孔質の物質であり、細孔より小さな粒状の有機物質を多く吸着させるものである。活性炭を用いれば、有機物質を効率的に除去することができ、有機物質による臭いを脱臭することができるメリットがある。

これらのことから、集塵フィルターには活性炭が分散されていることが望ましい。

さらに、集塵フィルターに活性炭を分散することで、活性炭も帯電する特性を有しているから、活性炭と導電性カーボン繊維の両者で捕集することができる。また、活性炭の多孔質という特性から、表面積が大きくなり、捕集量も多くなる。

活性炭が大きいと表面が隆起することから、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」の表面積が大きくなる。他方、活性炭の粒径が大きすぎると、導電性カーボン繊維の起毛を阻害する。そのため、活性炭の粒径は、表面積が大きくなり、かつ、導電性カーボン繊維の起毛を阻害しない適度な大きさであることが望ましい。具体的には、活性炭の粒径は、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましく、さらには、１５μｍ以上１２０μｍ以下であることが望ましい。

本発明は、前記構成による帯電捕集式集塵フィルターを用いた帯電捕集式装置を提供する。以下では、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドを使用する場合を例に説明するが、本実施例は、それに限られない。

図７は、本実施例にかかる集塵装置の構造を示す図である。集塵フィルターは、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」（０７０１）、フィルター外枠（０７０２）、電源入力部（０７０３）、帯電部（０７０４）を備えている。そして、集塵装置（０７０６）内に帯電捕集式集塵フィルター（０７０５）が備えられている。

本発明にかかる集塵装置が有する帯電部を説明する。帯電部は、前記集塵フィルターを帯電させる機能を有する。帯電部は、導電性金属板、導電性金属ペースト、導電性金属箔などからなり、導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドに密着するように配置される。

帯電部の配置位置は、電源が入力される箇所と電気的に接していれば、図７における帯電部（０７０４）のように集塵フィルターの下部であっても良いし、側部又は上部であっても良い。いずれの位置に配置されていても、集塵フィルターの一部から電源を入力することにより、帯電部（０７０４）の電圧が上がり、集塵フィルター全体を帯電させることができる。もっとも、全体を満遍なく帯電させるためには、四方の辺の全てに帯電部を設けることが望ましい。

集塵フィルターの帯電は、帯電部が集塵フィルターの下部、側部、上部のいずれかの辺にのみ接している場合であっても、全体が均一に帯電することが望ましい。この点、帯電部が接している辺の一部のみに接していると、集塵フィルターにかかる電圧が均一にならないので、帯電が不均一になる。他方、帯電部が接している辺の全体に接していれば、集塵フィルターにかかる電圧が均一になるので、全体が均一に帯電する。そのため、帯電部が集塵フィルターの下部、側部、上部のいずれかの辺にのみ接している場合、帯電部は、接している辺の全体に接していることが望ましい。

次に、帯電部において印加する電圧は、捕集を促進する範囲であることが望ましい。この点、１ｋＶ以上であれば、捕集量が顕著に多くなる。他方、５０ｋＶを超えると、捕集量に比してコストがかかる。そのため、帯電部において印加する電圧は、１ｋＶ以上５０ｋＶ以下であることが望ましい。

これにより、前記構成による帯電捕集式集塵フィルターを帯電させることができるので、実際に捕集をすることができるようになる。

さらに、本発明は、前記構成による帯電捕集式集塵フィルターを前段に配置し、後段に濾過式フィルターを配置した複合型捕集装置を提供する。

図８は、本実施例に係る複合型捕集装置の構成を示す図である。前段に配置されている集塵フィルターは、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」（０８０１）、フィルター外枠（０８０２）、電源入力部（０８０３）、帯電部（０８０４）が存在し、「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」には通風孔（０８０５）がある。そして、後段には、濾過式フィルター存在する（０８０６）。濾過式フィルターは、単数であっても複数であっても良い。複数であれば捕集力に優れるが、単数であればコストが安くなる。

これにより、捕集の効率を上げることができる。

０１０１、０７０１、０８０１：導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド
０１０２、０７０２、０８０２：フィルター外枠
０１０３、０７０３、０８０３：電源入力部
０１０４、０７０４、０８０４、：帯電部
０２０１、０３０１、０６０１：吸着粒子
０２０２：平滑な金属
０３０２、０６０２：カーボン繊維
０３０３、０６０３：パルプ繊維
０８０５：通風孔
０８０６：濾過式フィルター

Claims (11)

1. 導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールドからなる帯電捕集式集塵フィルター。
2. 導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたガラス繊維を含むパルプモールドからなる帯電捕集式集塵フィルター。
3. 導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたガラス繊維モールドからなる帯電捕集式集塵フィルター。
4. 非導電性のパルプモールドを基材として導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させた導電性カーボン混紗紙を表面に配置した帯電捕集式集塵フィルター。
5. 前記パルプモールドに代えて又は前記パルプモールドに追加してガラス繊維を用いたモールドである複合モールドとする請求項４に記載の帯電捕集式集塵フィルター。
6. 前記「導電性カーボン繊維を全体が導電性であることを失わない範囲で分散させたパルプモールド」の表面性状は、表面に凹凸を有する立体形状である請求項１に記載の帯電捕集式集塵フィルター。
7. 「前記導電性カーボン混紗紙」の表面性状は、表面に凹凸を有する立体形状である請求項４又は５に記載の帯電捕集式集塵フィルター。
8. 前記パルプモールドは防かび剤を含有する請求項１から７のいずれか一に記載の帯電捕集式集塵フィルター。
9. 前記パルプモールドは全体として難燃性である請求項１から８のいずれか一に記載の帯電捕集式集塵フィルター。
10. 請求項１から９のいずれか一に記載の帯電捕集式集塵フィルターを用いた帯電捕集式装置。
11. 請求項１から９のいずれか一に記載の帯電捕集式集塵フィルターを前段に配置し、後段にろ過式フィルターを配置した複合型捕集装置。

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