JP2018138069A - フィルタろ材およびこれを用いた空気清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホルムアルデヒド等の化学物質を長期的に効率よく捕集することのできるフィルタろ材を提供することを目的とする。【解決手段】脱臭機能を持つ薬剤を付与した基材層１９と、集塵捕集機能を有する繊維層２０とを貼り合わせてプリーツ形状に加工してなるフィルタろ材１４であって、前記基材層１９は前記繊維層２０よりも気流の上流側に配置し、前記基材層１９において、気流上流側の山部２１に付着している前記薬剤の量は、他の部分に付着している前記薬剤の量よりも多いフィルタろ材としたことで、長期間にわたって効率よくホルムアルデヒドを捕集するフィルタろ材を得られる。【選択図】図６

Description

本発明は、空気浄化を目的とした空気浄化装置などに組み込まれるエアフィルタに関する。

ホルムアルデヒドは、住宅内の壁紙や家具等から放出され、低濃度であっても健康障害を起こすため、エアフィルタによって室内汚染物質として除去することが望まれている。

従来、この種のエアフィルタは、低い圧力損失の実現と、高い脱臭性能および吸着機能の低下抑制の両立が求められており以下のような構成となっていた。すなわち、図７に示すように、エアフィルタ１０１は、基材層１０２と繊維層１０３の少なくとも２層の繊維構造体からなる繊維積層体をプリーツ加工したものであった。より具体的には、エアフィルタ１０１において、基材層１０２は悪臭や有害ガスを除去するための吸着剤として活性炭を内部に保持した不織布であり、繊維層１０３は塵埃を捕集するためのメルトブロー不織布であった（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−１５４２８９号公報

このような従来のフィルタろ材においては、低圧力損失でホルムアルデヒドを除去することはできるが、基材の通気流上流側山部において、繊維層の伸張が発生して薬剤担持密度が小さくなってしまうため、脱臭性能の低下が発生していた。また、長期にわたって安定的に脱臭性能を維持することが困難であった。

そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、脱臭フィルタの脱臭性能の向上および耐久性を向上させたフィルタろ材を提供するものである。

そして、この目的を解決するために、本発明は、脱臭機能を持つ薬剤を付与した基材層と、集塵捕集機能を有する繊維層とを貼り合わせてプリーツ形状に加工してなるフィルタろ材であって、前記基材層は前記繊維層よりも気流の上流側に配置し、前記基材層において、気流上流側山部に付着している前記薬剤の量は、他の部分に付着している前記薬剤の量よりも多いことを特徴とするフィルタろ材であり、これにより所期の目的を達成すものである。

本発明によれば、脱臭機能を持つ薬剤を付与した基材層と、集塵捕集機能を有する繊維層とを貼り合わせてプリーツ形状に加工してなるフィルタろ材であって、前記基材層は前記繊維層よりも気流の上流側に配置し、前記基材層において、気流上流側山部に付着している前記薬剤の量は、他の部分に付着している前記薬剤の量よりも多い構成にしたことにより、脱臭フィルタの脱臭性能の向上および耐久性を向上させたフィルタろ材を提供するという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の空気清浄装置の設置状態を示す斜視図 同空気清浄装置の断面図 同エアフィルタの斜視図 同エアフィルタに使用するフィルタろ材の構成図 同フィルタろ材の概略断面図 同エアフィルタの山部を拡大した概略断面図 従来の空気清浄装置を示す概略図

本発明の請求項１に係わるフィルタろ材は、脱臭機能を持つ薬剤を付与した基材層と、集塵捕集機能を有する繊維層とを貼り合わせてプリーツ形状に加工してなるフィルタろ材であって、前記基材層は前記繊維層よりも気流の上流側に配置し、前記基材層において、気流上流側山部に付着している前記薬剤の量は、他の部分に付着している前記薬剤の量よりも多いことを特徴とするものである。

これにより、通過する気流量の多い山部でより多く脱臭機能を作用させることができ、
脱臭フィルタの脱臭性能の向上をすることができる。また、山部において付着した薬剤のより圧力損失が上がることで、山部を透過せずにフィルタの表面に沿って谷部側へ流れる気流が増えるので、フィルタろ材全体で薬剤の消耗のバランスを取ることができ耐久性を向上させることができる。

また、請求項２に係わるフィルタろ材は、薬剤に接着剤を含有することを特徴とするものである。

これにより、薬剤を基材上に固着させることができるため、薬剤の落下による脱臭性能の低下を防ぐことができる。また、山部の物理的な強度を向上させることで、通風時においてもプリーツ形状を保持することが可能となるため、構造の歪みに起因する圧力損失の上昇を防止することができる。

また、請求項３に係わるフィルタろ材は、薬剤に空気中の臭気成分と反応して色が変化する薬剤を含有することを特徴とするものである。

これにより、通気流中の臭気成分と薬剤が反応することで変色することとなるので、
反応による薬剤の消耗の度合いが解りやすくなり、脱臭フィルタの脱臭寿命を簡単に知ることができる。交換時期が視覚的にわかる。

また、請求項４に係わる空気清浄装置は、請求項１から３いずれか一つに記載のフィルタろ材を用いた空気浄化装置であって、吸気口と排気口を有する本体ケースと、前記本体ケース内に設けた送風機とを備え、前記フィルタろ材は、送風機の吸込側と前記吸気口の間に設けたことを特徴とするものである。

これにより、室内のホルムアルデヒド等の化学物質を取除く効果を長期安定的に持続できる空気清浄装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
通常建屋内においてホルムアルデヒドは、壁紙４あるいは家具５などから発生し、空気よりも比重が重いため、室内２で床３付近に濃度が高い状態で存在している。

本実施の形態に示す空気清浄装置１は、図１に示すように、室内２の床３の上に設置され、空気清浄運転を行うものである。

図２に示すように、空気清浄装置１は、本体ケース６内に送風手段７とエアフィルタ８とを備えている。本体ケース６は、略縦長箱形状で、この本体ケース６の前面には、縁部において中央部のパネル２２を包囲する略四角形状の吸気口９を設け、本体ケース６の天面部には、略四角形状の排気口１０を備えている。

送風手段７は、本体ケース６の吸気口９と、排気口１０との間の風路に設けられ、スクロール形状のケーシング１１と、このケーシング１１内に設けられた遠心送風ファンである羽根１２と、この羽根１２を回転させる電動機１３とを備えている。

エアフィルタ８は、吸気口９の内側に位置している。送風手段７によって、吸気口９から本体ケース６内に吸気されたホルムアルデヒドを含む室内の空気は、エアフィルタ８を介して排気口１０へと送風するものである。つまり、室内のホルムアルデヒドを含む空気をエアフィルタ８で清浄して、室内へ送風されるものである。

エアフィルタ８は、通風時の面風速を下げて集塵性能と脱臭性能を向上させるためと耐久性を向上させるためにプリーツ化して使用するシート状フィルタろ材１８面積を広くした方が良い。そこで、エアフィルタ８は、図３、図４に示すように、プリーツ形状のフィルタろ材１４と、このフィルタろ材１４をプリーツ形状に保持すべくフィルタろ材１４の外周に設けた枠形状の形状保持部１５とから形成している。形状保持部１５は、ロの字形状の枠部１６と、この枠部１６とフィルタろ材１４との間に設けた接着部材１７とから構成している。つまり、枠部１６は、フィルタろ材１４の周縁に位置し、接着部材１７によって、フィルタろ材１４およびフィルタろ材１４のプリーツ形状を枠部１６に固定している。

プリーツ化の方法については、特に限定は無いが、シート状フィルタろ材１８を折り曲げ機（図示せず）によって、山折りと谷折りとを交互に折っていくことでプリーツ形状に成形すれば良い。そして最後に、プリーツ形状に成形したフィルタろ材１４を接着部材１７によって、枠部１６に固定するものである。

接着部材１７には、例えば、ホットメルト樹脂や各種の接着剤によって、プリーツの頂点のみをつなぎとめるなどの方法を用いれば、エアフィルタ８の表面積を確保しつつ、形状を固定することができる。プリーツ化に際してピッチ２３の設定は、使用するシート状フィルタろ材１８の面積に大きく影響し、ピッチ２３を多くしてシート状フィルタろ材１８面積を大きくすることで通過面風速を下げ、脱臭性能の向上ができる。また脱臭をもつ薬剤の存在量も増えるので脱臭できる寿命も伸ばすことができる。一例として、エアフィルタ８の厚み５０ｍｍに対してピッチ２３間隔を３ｍｍから５ｍｍ（１０〜１５倍程度）とすると、ピッチ２３の数とエアフィルタ８の高さ寸法の積に近いシート状フィルタろ材１８面積を使用することができる。

プリーツ加工する前のシート状フィルタろ材１８は、図５、図６に示すように、気流上流側に脱臭機能を付与された基材層１９と、気流下流側に粒子状物質を捕集する繊維層２０を備えており、接着剤を使って一体化することができる。

基材層１９はガラス繊維、パルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維の少なくとも１つを含んでいる繊維によって形成されており、基材層１９の製法としては、スパンボンド法、乾式または湿式抄紙法、メルトブローン法、スパンボンド法、エアレイド法、サーマルボンド法などが挙げられる。

基材層１９の目付量は、１０〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましい。目付量が１０ｇ／ｍ２未満であると、基材層１９の剛軟度が低下することにより、プリーツ加工の生産性の低下やフィルタ形状の維持が困難になる。１００ｇ／ｍ２以上であると、基材層１９の圧力損失が大きくなるため、エアフィルタ８の圧力損失が大きくなり好ましくない。

基材層１９を構成する繊維の平均繊維径は、１〜５０μｍであることが好ましい。平均繊維径が１μｍ未満であると、繊維の強度が低く、補強材としての強度が不十分となり、５０μｍ以上であると、基材層１９の厚みが厚くなり、プリーツ加工による構造的な圧力損失が大きくなるので、好ましくない。

繊維層２０を構成する繊維の平均繊維径は、原理的に低圧損化が可能となるため、より細いほど好ましい。一般的に好ましくは１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の繊維で構成することが好ましい。繊維径が３０００ｎｍより太くなると、繊維層２０の空孔を形成する際に樹脂繊維体積が占める割合が大きくなり、空気抵抗が増加する（圧力損失の上昇を招く）ため好ましくない。繊維径が１００ｎｍより細いと、繊維破損や毛羽立ちが起こりやすいため好ましくない。

基材層１９および繊維層２０には、一般的な樹脂材料、天然繊維材料を用いることができる。例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン（ＦＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリイミドベンザゾール、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、セルロース化合物、ポリペプチド、ナイロンなどが挙げられる。

基材層１９に付与した脱臭機能をもつ薬剤には物理吸着により除去対象物質を除去する物理吸着物質、または化学反応により除去対象物質を除去する化学吸着物質を用いることができる。前記物理吸着剤としては活性炭，ゼオライト，シリカゲル，各種粘土，アルミナなどが挙げられる。また、前記化学吸着物質としては少なくとも成分の一部にアミン系化合物を含んだ薬剤が用いられる。脱臭機能を持つ薬剤としては化学吸着物質を用いることが好ましい。化学吸着物質の場合、吸着したホルムアルデヒドが再放出されることがないため、安定的にアルデヒド類の除去を行える利点がある。

前記の薬剤を基材層に含ませる手段としては、薬剤を水溶液に分散し、少量の界面活性剤およびバインダーを加えた後、この分散液に基材を浸漬する方法、分散液をスプレーする方法、分散液を刷毛やローラーで塗布する方法等が挙げられる。

前記の薬剤を気流上流側の山部２１に塗布する手段としては、上記分散液にプリーツ加工されたフィルタろ材の山部のみを浸漬する方法、ろ材の気流上流側から山部に沿って上記分散液をスプレーする方法、分散液を刷毛やローラーで塗布する方法等が挙げられる。

山部２１に薬剤を塗布したエアフィルタ８は、その断面を顕微鏡等で観察すると山部の断面のみが他所と比べて薬剤の層で厚くなっていることから見分けることができる。

山部２１に塗布する薬剤に含まれる接着剤としては水分散系、水溶液系および、熱溶融系の樹脂粉末等を用いることができる。例えば水分散系の接着剤は前記薬剤分散液と同時にエアフィルタ８の山部２１に塗布され、溶媒を乾燥させる過程において固化し、前記薬剤を含んだ状態でエアフィルタ８の山部２１に固着される。

ホルムアルデヒドと反応して変色する薬剤としては、リン酸ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン等が挙げられる。

例えば、リン酸ヒドロキシルアミンはホルムアルデヒドと、
ＨＣＨＯ＋（ＮＨ_２ＯＨ）_３Ｈ_３ＰＯ_４→ Ｈ_３ＰＯ_４＋ＨＣＨ＝ＮＯＨ＋Ｈ_２Ｏ
などのように反応し、黄色から桃色へと変色する。

本発明にかかるフィルタろ材とそれを用いた空気清浄装置は、基材層と、粒子を捕集可能な繊維層とを有するフィルタろ材において、基材層の気流上流側山部に付着している脱臭機能を持つ薬剤の量を、他の部分に付着している前記薬剤の量よりも多くすることにより、ホルムアルデヒド等の化学物質を効果的に取り除き、長期安定的に効果を持続できるものであり、同様の機能が必要な換気装置等にも適用することができる。

１ 空気清浄装置
２ 室内
３ 床
４ 壁紙
５ 家具
６ 本体ケース
７ 送風手段
８ エアフィルタ
９ 吸気口
１０ 排気口
１１ ケーシング
１２ 羽根
１３ 電動機
１４ フィルタろ材
１５ 形状保持部
１６ 枠部
１７ 接着部材
１８ シート状フィルタろ材
１９ 基材層
２０ 繊維層
２１ 山部
２２ パネル

Claims (4)

1. 脱臭機能を持つ薬剤を付与した基材層と、集塵捕集機能を有する繊維層とを貼り合わせてプリーツ形状に加工してなるフィルタろ材であって、前記基材層は前記繊維層よりも気流の上流側に配置し、前記基材層において、気流上流側山部に付着している前記薬剤の量は、他の部分に付着している前記薬剤の量よりも多いことを特徴とするフィルタろ材。
2. 前記薬剤に接着剤を含有することを特徴とする、請求項１に記載のフィルタろ材。
3. 前記薬剤に空気中の臭気成分と反応して色が変化する薬剤を含有することを特徴とする、請求項１に記載のフィルタろ材。
4. 吸気口と排気口を有する本体ケースと、前記本体ケース内に設けた送風機と、前記送風機の吸込側と前記吸気口の間に設けたエアフィルタとを備え、前記エアフィルタは、請求項１から３いずれか一つに記載のフィルタろ材からなることを特徴とする空気清浄装置。