JP2022094310A - フィルター - Google Patents
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Abstract
【課題】空気等の気体が通過する際の気体との接触効率を高めることができるフィルターを提供する。【解決手段】フィルター１は、厚みが３ｍｍ以下でありかつ厚み方向に積層された複数のハニカム構造体２を備え、それぞれのハニカム構造体２は、厚み方向に垂直な面に沿って並びかつ互いに区画された複数の空間３を含むシート基材４を備え、それぞれのハニカム構造体２の空間３は、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２のシート基材４の一部が該空間３の一部に重なるように並べられている。【選択図】図１
Description
本発明は、例えば脱臭等の目的で使用するフィルターに関する。
例えば空気清浄機等において、脱臭等の目的で使用されるフィルターとしては、ライナー部材とコルゲート部材とを交互に複数重ねることで、多数の区画されたセル（空間）を含むハニカム構造体が従来から知られている（例えば特許文献１から４を参照）。ハニカム構造体は、例えば吸着剤等の薬剤を担持させた紙を用いて形成されており、例えば処理対象である空気が流路となるセルを通る間に悪臭成分等を吸着し、これにより空気を浄化する。ハニカム構造体は、空気がセルを通る間に空気が十分に接触することで、効果的に除去対象成分を除去できる。そのため、従来のフィルターに用いられるハニカム構造体は、セルの長さを大きくしてセルを通る空気との接触面積を高めており、その厚み（セルの長さ）は、１０ｍｍから３０ｍｍ程度が一般的である。
特許文献１から４に記載のハニカム構造体は、図１７に示すように、ハニカム構造体１００の厚み方向にセル１０１がほぼ真っ直ぐに延びており、セル１０１は空気が通り抜けやすい構造である。そのため、ハニカム構造体１００は、空気との接触効率が低く、フィルターとして用いた場合の一過性除去効率に限界がある。ハニカム構造体１００の空気との接触効率を高める方法としては、単位面積当たりのセル１０１の数を多くする方法が挙げられるが、この方法では、ハニカム構造体１００に用いる紙や吸着剤等の薬剤の使用量が増加するデメリットがある。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、空気等の気体が通過する際の気体との接触効率を高めることができるフィルターを提供することを目的とする。
本発明者は鋭意検討した結果、フィルターに用いるハニカム構造体の厚みを従来のハニカム構造体の厚みよりも薄く設計するとともに、厚みを薄くしたハニカム構造体を厚み方向に複数積層させてフィルターを形成し、その際に、複数のハニカム構造体のセル（空間）を通る空気等の流れが乱流となるように、複数のハニカム構造体のセル（空間）の配列を設計することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。つまり、本発明のフィルターは、以下項１に記載の構成を包含する。
項１．厚みが３ｍｍ以下でありかつ厚み方向に積層された複数のハニカム構造体を備え、
それぞれの前記ハニカム構造体は、前記厚み方向に垂直な面に沿って並びかつ互いに区画された複数の空間を含むシート基材を備え、
それぞれの前記ハニカム構造体の前記空間は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体の前記シート基材の一部が該空間の一部に重なるように並べられている、フィルター。
それぞれの前記ハニカム構造体は、前記厚み方向に垂直な面に沿って並びかつ互いに区画された複数の空間を含むシート基材を備え、
それぞれの前記ハニカム構造体の前記空間は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体の前記シート基材の一部が該空間の一部に重なるように並べられている、フィルター。
また、本発明のフィルターは、好ましくは以下項２～項１１に記載の構成を包含する。
項２．前記シート基材は、平面視で直線的に延びる複数のライナー部材と、平面視で前記ライナー部材の延伸方向に沿って山部及び谷部が交互に連なる波状の複数のコルゲート部材と、を備え、かつ、２つの前記ライナー部材の間に前記コルゲート部材が挟まれるように前記複数のライナー部材及び前記複数のコルゲート部材が交互に接合されている、上記項１に記載のフィルター。
項３．それぞれの前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向と異なる、上記項２に記載のフィルター。
項４．それぞれの前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向と９０°異なる、上記項３に記載のフィルター。
項５．それぞれの前記ハニカム構造体における前記コルゲート部材の波の高さ及び／又はピッチは、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記コルゲート部材の波の高さ及び／又はピッチと異なる、上記項２に記載のフィルター。
項６．少なくとも一部の前記ハニカム構造体は、前記シート基材が薬剤を担持している、上記項１～５のいずれかに記載のフィルター。
項７．一部の前記ハニカム構造体の前記シート基材は、他の少なくとも一部の前記ハニカム構造体の前記シート基材と異なる種類の薬剤を担持している、上記項６に記載のフィルター。
項８．少なくとも一部の前記ハニカム構造体は、少なくとも一部の前記空間に多孔質の充填剤を充填している、上記項１～７のいずれかに記載のフィルター。
項９．前記ハニカム構造体を４枚以上備える、上記項１～８のいずれかに記載のフィルター。
項１０．総厚みが２５ｍｍ以下である、上記項１～９のいずれかに記載のフィルター。
項３．それぞれの前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向と異なる、上記項２に記載のフィルター。
項４．それぞれの前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向と９０°異なる、上記項３に記載のフィルター。
項５．それぞれの前記ハニカム構造体における前記コルゲート部材の波の高さ及び／又はピッチは、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記コルゲート部材の波の高さ及び／又はピッチと異なる、上記項２に記載のフィルター。
項６．少なくとも一部の前記ハニカム構造体は、前記シート基材が薬剤を担持している、上記項１～５のいずれかに記載のフィルター。
項７．一部の前記ハニカム構造体の前記シート基材は、他の少なくとも一部の前記ハニカム構造体の前記シート基材と異なる種類の薬剤を担持している、上記項６に記載のフィルター。
項８．少なくとも一部の前記ハニカム構造体は、少なくとも一部の前記空間に多孔質の充填剤を充填している、上記項１～７のいずれかに記載のフィルター。
項９．前記ハニカム構造体を４枚以上備える、上記項１～８のいずれかに記載のフィルター。
項１０．総厚みが２５ｍｍ以下である、上記項１～９のいずれかに記載のフィルター。
本発明のフィルターによれば、空気等の気体が通過する際の気体との接触効率を高めることができる。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態であるフィルター１を示す分解斜視図である。フィルター１は、例えば空気等の気体から除去対象成分を除去する際に用いるものであり、例えば空気清浄機等において脱臭や異物除去等の目的で使用される。フィルター１は、複数のハニカム構造体２を備える。複数のハニカム構造体２を厚み方向（図１ではＺ方向）に積層するとともに厚み方向に隣り合うハニカム構造体２の片面同士を接着剤等によって接合し、複数のハニカム構造体２を一体化することで、フィルター１が形成される。
ハニカム構造体２は、厚さが少なくかつ面状に広がる扁平形状をなしている。ハニカム構造体２の厚み（図１のＺ方向の長さ）は３ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。なお、ハニカム構造体２は厚みがあればその下限は特に限定されないが、製造の観点から好ましくは１ｍｍ以上である。このように、本実施形態のハニカム構造体２の厚みは、従来のハニカム構造体の厚みよりも薄く設計されており、厚みを薄くしたハニカム構造体２を複数積層させてフィルター１を形成することで、詳細は後述するが、従来のハニカム構造体を用いたフィルターでは達成できなかった様々な効果を達成することが可能である。
ハニカム構造体２は、図１～図３に示すように、平面視矩形状のシート基材４を備える。なお、シート基材４の平面視形状は特に限定されず、種々の形状にすることができる。シート基材４は、厚み方向に垂直な面（ＸＹ平面）に沿って並びかつ互いに区画された複数の空間３を含む。空間３は、一般に「セル」と呼ばれるものであり、シート基材４の厚み方向の上下の両端において開口しており、シート基材４を厚み方向に貫通している。空間３は、例えば処理対象である空気等の気体が通る流路となる。空間３の平面視での形状は、特に限定されず、図示例では山型の形状（略三角形状）であるが、その他に、例えば四角形状、菱形形状、六角形状、円形状等であってもよい。複数の空間３は、ＸＹ平面内で縦、横、斜め等の方向に規則正しく又は不規則に間隔が狭く並び連ねられている。
シート基材４は、複数の空間３を含みかつ隣り合う空間３同士を区画するように形作られている。シート基材４としては、特に限定されないが、例えば紙、不織布、プラスチックフィルム等を素材として用いることができるが、吸着剤等の薬剤を担持しやすいとの観点から繊維基材を用いることが好ましい。繊維基材としては、例えば、ガラス繊維を主成分とする基材、セルロース繊維を主成分とする紙基材、合成繊維を主成分とするプラスチック基材が挙げられる。繊維基材の中でも、ガラス繊維を主成分とする基材が好ましく挙げられる。ガラス繊維を主成分とする基材としては、ガラス繊維混抄紙がさらに好ましい。なお、「主成分とする」とは、基材全体に対する割合が５０質量％以上であることを意味する。
紙基材は、典型的には、セルロース繊維を含むパルプから構成される。セルロース繊維を含むパルプとしては、特に限定されないが、木材パルプ、非木材パルプ等が挙げられる。木材パルプとしては、特に限定されないが、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、特に限定されないが、麻パルプ、ケナフパルプ、竹パルプ等が挙げられる。これらのパルプは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
木材パルプは、蒸解工程及び／又は漂白工程を経たものであってもよい。一般に、木材パルプは、原料の木材からセルロース以外の成分を除去するために、種々の蒸解工程や漂白工程を施して用いられる。なお、蒸解工程や漂白工程は特に限定されず、適宜公知の方法を用いることができる。
紙基材は、セルロース繊維以外の他の繊維をさらに含んでいてもよい。他の繊維としては、例えばレーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維等の合成繊維；ガラス繊維、セラミックス繊維、鉱物繊維等の無機繊維；動物繊維等が挙げられる。
紙基材は、サイズ剤、紙力増強剤、着色剤、防腐剤、難燃剤等の内添薬品をさらに含んでいてもよい。内添薬品としては、公知のものを用いることができる。
プラスチック基材としては、例えばレーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維等の合成繊維の一種以上を主成分とするものが挙げられる。
シート基材４の坪量は、特に限定されないが、１０ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ２以上４００ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、１０ｇ／ｍ２以上３００ｇ／ｍ２以下であることがさらに好ましい。
シート基材４は、平面視で直線的に延びる複数のライナー部材５と、平面視で波状の複数のコルゲート部材６とを備える。ライナー部材５及びコルゲート部材６は、ハニカム構造体２の厚み方向に幅のある細帯状の部材である。コルゲート部材６は、平面視でライナー部材５が延びる方向（以下、「延伸方向」という。）に沿って凸状の山部６０及び凹状の谷部６１が交互に連なることで波状とされており、細帯状の部材を繰り返し折り曲げることで形成される。２つのライナー部材５の間にコルゲート部材６が挟まれるようにして、複数のライナー部材５及び複数のコルゲート部材６を交互に並べ、コルゲート部材６の山部６０の頂部を１つのライナー部材５に例えば接着剤等により接合し、コルゲート部材６の谷部６１の底部を他の１つのライナー部材５に例えば接着剤等により接合することで、シート基材４が形成される。空間３は、コルゲート部材６及びライナー部材５により区画された空間である。
シート基材４を構成するコルゲート部材６の波のピッチｌ（隣り合う山部６０の頂部間の長さ）及び高さｈ（山部６０の頂部から谷部６１の底部までの長さ）は等しく、また、コルゲート部材６における山部６０及び谷部６１の位置はライナー部材５の延伸方向において一致している。なお、コルゲート部材６の波のピッチｌ及び高さｈは異なっていてもよく、コルゲート部材６における山部６０及び谷部６１の位置もライナー部材５の延伸方向において位置ずれしていてもよい。
ハニカム構造体２は、シート基材４に加え、シート基材４に担持された薬剤をさらに備えることが好ましい。薬剤は、例えば悪臭成分を吸着する機能を有する薬剤（吸着剤）、抗菌・防カビ機能を有する薬剤（抗菌剤、防カビ剤）、オゾンの分解機能を有する薬剤（オゾン分解剤）などを挙げることができる。
吸着剤としては、特に限定されないが、活性炭；モルデナイト、フェリエライト、モレキュラーシーブス等のゼオライト；シリカゲル；アルミナゲル等の公知のものを挙げることができる。
抗菌剤や防カビ剤としては、特に限定されないが、銀含有抗菌剤等の公知のものを挙げることができる。
オゾン分解剤としては、特に限定されないが、マンガン触媒系オゾン分解剤、銅・マンガン触媒系オゾン分解剤、活性炭系オゾン分解剤等の公知のものを挙げることができる。
薬剤は、これらに限定されるものではなく、他にも種々の公知の薬剤を用いることができる。薬剤は、粉状、粒状、繊維状等、種々の形態であってよく、薬剤をシート基材４に担持させる方法も、シート基材４の内部に薬剤を保持させてもよいし、シート基材４の表面に薬剤を付着させてもよく、あるいは、薬剤を含む含浸液をシート基材４に塗布してもよいし、シート基材４を含浸液に含浸させてもよい。シート基材４に薬剤が担持されていることで、脱臭等の空気の浄化作用を効率よく達成することができる。
また、ハニカム構造体２は、シート基材４を周囲から覆って保護する枠材をさらに備えていてもよい。
フィルター１を形成する複数のハニカム構造体２は、それぞれ、ライナー部材５の延伸方向が、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるライナー部材５の延伸方向と異なる方向を向いている。つまり、厚み方向に隣り合う２つのハニカム構造体２は、ライナー部材５の延伸方向が所定角度で交差している。
ここで、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２とは、フィルター１の厚み方向の上端及び下端のハニカム構造体２以外のハニカム構造体２では、厚み方向で上側及び下側に隣り合う２つのハニカム構造体２を指す。一方で、フィルター１の厚み方向の上端のハニカム構造体２では、厚み方向で下側に隣り合う１つのハニカム構造体２を指し、フィルター１の厚み方向の下端のハニカム構造体２では、厚み方向で上側に隣り合う１つのハニカム構造体２を指す。
上述した所定角度は、特に限定されるものではなく、図示例では９０°である。つまり、本実施形態では、それぞれのハニカム構造体２におけるライナー部材５の延伸方向は、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるライナー部材５の延伸方向と９０°異なる方向を向いており、複数のハニカム構造体２は、１つ置きにＸＹ平面で９０°回転した状態で積層されている。
これにより、それぞれのハニカム構造体２の空間３は、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２のシート基材４の一部が該空間３の一部に重なるように並べられる。すなわち、図４は、例えば図１において上側から２番目のハニカム構造体２と３番目のハニカム構造体２とを重ね合わせた状態の一部を拡大して示す平面図であるが、一方（下側の３番目）のハニカム構造体２の空間３と他方（上側の２番目）のハニカム構造体２の空間３とは完全に一致していない。一方（下側の３番目）のハニカム構造体２の空間３の範囲内には、他方（上側の２番目）のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）の一部が侵出しており、他方（上側の２番目）のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）は、一方（下側の３番目）のハニカム構造体２の空間３に対して該空間３を通過する空気がスムーズに流れるのを遮るようにして存在している。
また、図５は、例えば図１において上側から１番目のハニカム構造体２と２番目のハニカム構造体２とを重ね合わせた状態の一部を拡大して示す平面図であるが、同様に、一方（下側の２番目）のハニカム構造体２の空間３と他方（上側の１番目）のハニカム構造体２の空間３とは完全に一致していない。一方（下側の２番目）のハニカム構造体２の空間３の範囲内には、他方（上側の１番目）のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）の一部が侵出しており、他方（上側の１番目）のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）は、一方（下側の２番目）のハニカム構造体２の空間３に対して該空間３を通過する空気がスムーズに流れるのを遮るようにして存在している。
フィルター１を例えば空気等の処理対象の気体が通過する際には、フィルター１を形成する複数のハニカム構造体２の空間３を気体が通る。ここで、図６に示すように、隣り合う２つのハニカム構造体２の間で一方のハニカム構造体２の空間３から他方のハニカム構造体２の空間３へと気体が流れるときに、他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）により気体がスムーズに流れるのが邪魔されることで、気体の流れが乱れて乱流となる。気体の流れが乱流になると、図１５に示す従来技術のようなハニカム構造体１００の厚み方向にセル（空間）１０１がほぼ真っ直ぐに延びる構造と比べて、ハニカム構造体２に対する気体の接触効率が向上する。加えて、隣り合う２つのハニカム構造体２の間で一方のハニカム構造体２の空間３から他方のハニカム構造体２の空間３へと気体が流れるときに、気体が他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）に当たることで、ハニカム構造体２における気体の接触面積も増加する。そのため、気体は、除去対象成分がハニカム構造体２により効果的に吸着されるので、フィルター１の一過性除去効率を高めることができる。
なお、フィルター１を形成する複数のハニカム構造体２は、それぞれ、コルゲート部材６の波のピッチｌ及び高さｈが同じであっても、その平面視の形状までも全く同じである必要はない。少なくとも一部のハニカム構造体２について、図７に示すように、コルゲート部材６の山部６０及び谷部６１の位置が、例えば図２に示す他のハニカム構造体２との比較で、ライナー部材５の延伸方向に位置ずれするなどして、平面視の形状が実質的には同じであるが僅かに異なっていてもよい。
図８は、図２に示す形状の２枚のハニカム構造体２を、ライナー部材５の延伸方向が９０度変わるように積層した後、図７に示す形状の１枚のハニカム構造体２を、ライナー部材５の延伸方向が９０度変わるように積層した状態の平面図である。また、図２に示す形状の３枚のハニカム構造体２を、ライナー部材５の延伸方向が９０度ずつ変わるように積層した状態の平面図は、おおよそ図４や図５のようになる。複数のハニカム構造体２を厚み方向に積層させた際、図８の方が、空間３とシート基材４とが複雑に入り組んでおり、空間３は、平面視で全体構造が非常に複雑となる。そのため、フィルター１を通る空気等の気体の流れが乱流になりやすくなる。よって、ハニカム構造体２の気体との接触効率を一層向上することができる。
本実施形態では、フィルター１を形成する複数のハニカム構造体２は、それぞれ、ライナー部材５の延伸方向が、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるライナー部材５の延伸方向と９０°異なる方向を向いている。しかし、当該角度は必ずしも９０°である必要はなく、任意の角度とすることができ、その中でも好ましくは１５°以上９０°以下であり、最も好ましくは９０°である。
図１０は、図２に示す形状のハニカム構造体２の上側に、図９に示す形状のハニカム構造体２を重ね合わせた状態の一部を拡大して示す平面図である。図９に示す形状のハニカム構造体２は、図２に示す形状のハニカム構造体２と比較してライナー部材５の延伸方向が４５°異なる方向を向いている。この変形例においても、２枚のハニカム構造体２を重ねた場合に一方のハニカム構造体２の空間３と他方のハニカム構造体２の空間３とは完全に一致していない。一方のハニカム構造体２の空間３の範囲内には、他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）の一部が侵出しており、他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）は、一方のハニカム構造体２の空間３に対して該空間３を通過する空気がスムーズに流れるのを遮るようにして存在している。なお、図示は省略するが、図９に示す形状のハニカム構造体２の上側に、図２に示す形状のハニカム構造体２を重ね合わせた場合も同様である。よって、図２に示す形状のハニカム構造体２と、図９に示す形状のハニカム構造体２とを交互に複数積層してフィルター１を形成することで、フィルター１を通る空気等の気体の流れが乱流となり、ハニカム構造体２の気体との接触効率を向上することができる。
なお、変形例のフィルター１は、図２に示す形状のハニカム構造体２及び図９に示す形状のハニカム構造体２に加えて、図９に示す形状のハニカム構造体２と比較してライナー部材５の延伸方向がさらに４５°異なる方向を向くハニカム構造体２（図２に示す形状のハニカム構造体２と比較してライナー部材５の延伸方向が９０°異なる方向を向くハニカム構造体２であり、図１において上側から２番目のハニカム構造体２）を用い、これらを交互に複数積層して形成してもよい。
また、フィルター１を形成する複数のハニカム構造体２は、少なくとも一部のハニカム構造体２について、シート基材４が薬剤を担持していることが好ましいが、一部または全部のハニカム構造体２で異なる複数種の薬剤をシート基材４が担持していることがさらに好ましい。例えば、複数のハニカム構造体２のうちの一部のハニカム構造体２のシート基材４が抗菌剤及び／又は防カビ剤を担持し、他の一部のハニカム構造体２のシート基材４がオゾン分解剤を担持し、残りの少なくとも一部のハニカム構造体２のシート基材４が吸着剤を担持していてもよい。これにより、１枚のフィルター１で複数種の性能を発揮することができる。なお、担持させる薬剤の種類は３種類に限られず、２種類又は４種類以上であってもよく、それぞれのハニカム構造体２ごとに、異なる種類の薬剤をシート基材４に担持させることもできる。
フィルター１は、複数のハニカム構造体２に加え、多孔質の充填剤（図示せず）をさらに備えていてもよい。充填剤は、少なくとも一部のハニカム構造体２の少なくとも一部の空間３に充填される。充填剤は多孔質であることにより、悪臭成分等を吸着する性能を発揮する。充填剤としては、粒状、粉状、繊維状等の活性炭；モルデナイト、フェリエライト、モレキュラーシーブス等のゼオライト；シリカゲル；アルミナゲル等を挙げることができる。その中でも、活性炭が好ましく、空間３への充填が容易な観点から球状や略球状の粒状活性炭がより好ましい。充填剤には、除去対象成分、例えばアンモニアやアルデヒド類と反応する公知の薬品を担持させてもよい。
フィルター１の総厚み（図１のＺ方向の長さ）は、特に限定されず、フィルター１の用途に応じて適宜設定することができるが、好ましくは４ｍｍ以上とすることができる。
フィルター１を形成するハニカム構造体２の数は、複数であれば特に限定されず、フィルター１の総厚みやハニカム構造体２の厚みに応じて適宜設定できるが、フィルター１を通る空気等の流れを良好に乱流とするとの観点から好ましくは４枚以上であり、より好ましくは６枚以上であり、さらに好ましくは１０枚以上である。
以上で説明した本実施形態のフィルター１は、複数のハニカム構造体２で形成されており、それぞれのハニカム構造体２は、空気等の気体が通る空間３に対して厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２のシート基材４の一部が該空間３の一部に重なるように積層されている。そのため、本実施形態のフィルター１を気体が通過すると、隣り合う２つのハニカム構造体２の間で一方のハニカム構造体２の空間３から他方のハニカム構造体２の空間３へと気体が流れるときに、他方のハニカム構造体２のシート基材４が邪魔して気体の流れが乱れて乱流となる。よって、ハニカム構造体２の空気との接触効率が向上する。さらに、隣り合う２つのハニカム構造体２の間で一方のハニカム構造体２の空間３から他方のハニカム構造体２の空間３へと空気が流れるときに、空気が他方のハニカム構造体２のシート基材４に当たることで、ハニカム構造体２における空気の接触面積も増加する。以上のことから、本実施形態のフィルター１によれば、フィルター１を通過する気体は、除去対象成分がハニカム構造体２により効果的に吸着されるので、フィルター１の一過性除去効率を高めることができる。
また、本実施形態のフィルター１は、ハニカム構造体２と気体との接触効率を高めるために、従来のハニカム構造体よりも極薄の厚みが３ｍｍ以下のハニカム構造体２を複数積層しているだけであるから、複数のハニカム構造体２に用いる紙等の原材料や薬剤の使用量は、従来のハニカム構造体と比較して増加しない。よって、コストを余計にかけることなく高性能のフィルター１を形成することができる。
また、従来のハニカム構造体でも単位面積当たりの空間の数を増加させると、本実施形態のフィルター１と同程度の接触効率を実現できるが、その場合には、気体がフィルターを通過する際の圧力損失も大幅に高くなる。これに対して、本実施形態のフィルター１は、同程度の性能を有する従来のハニカム構造体よりも圧力損失を低くすることができる。
また、本実施形態のフィルター１は、単一のハニカム構造体ではなく複数のハニカム構造体２で形成されているので、異なる種類の薬剤をそれぞれ別々のハニカム構造体２に担持させることができる。よって、１つのフィルター１で様々な効能を発揮させることができる。
また、本実施形態のフィルター１では、それぞれのハニカム構造体２は、シート基材４が複数のライナー部材５及び複数のコルゲート部材６で構成されており、ライナー部材５の延伸方向を、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるライナー部材５の延伸方向と９０°異ならせることで、フィルター１を通過する際の気体の流れを乱流にするとの作用効果を実現できる。そのため、複数のハニカム構造体２を積層してフィルター１を形成する際には、実質的に同じ形状のハニカム構造体２を１種類だけ用意し、１つ置きにハニカム構造体２を９０°回転させてライナー部材５の延伸方向を変えるだけでよいので、フィルター１を容易に形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上述した実施形態では、フィルター１を形成する複数のハニカム構造体２のそれぞれについて、ライナー部材５の延伸方向を、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるライナー部材５の延伸方向と異ならせている。これにより、それぞれのハニカム構造体２の空間３は、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２のシート基材４の一部が該空間３の一部に重なるように並べられ、その結果、フィルター１を通過する気体の流れが乱流となっている。フィルター１を通過する気体の流れを乱流にする態様は、これに限らず、一変形例として、例えば、それぞれのハニカム構造体２におけるコルゲート部材６の波の高さｈ及び／又はピッチｌを、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるコルゲート部材６の波の高さｈ及び／又はピッチｌと異ならせてもよい。
図１２は、図２に示す形状のハニカム構造体２の上側に、図１１に示す形状のハニカム構造体２を重ね合わせた状態の一部を拡大して示す平面図である。図１１に示す形状のハニカム構造体２は、図２に示す形状のハニカム構造体２と比較してコルゲート部材６の波のピッチｌ´がピッチｌとは異なり、ピッチｌよりも狭い。この変形例においても、２枚のハニカム構造体２を重ねた場合に一方のハニカム構造体２の空間３と他方のハニカム構造体２の空間３とは完全に一致していない。一方のハニカム構造体２の空間３の範囲内には、他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）の一部が侵出しており、他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）は、一方のハニカム構造体２の空間３に対して該空間３を通過する空気がスムーズに流れるのを遮るようにして存在している。なお、図示は省略するが、図１１に示す形状のハニカム構造体２の上側に、図２に示す形状のハニカム構造体２を重ね合わせた場合も同様である。よって、図２に示す形状のハニカム構造体２と、図１１に示す形状のハニカム構造体２とを交互に複数積層してフィルター１を形成することで、フィルター１を通る空気等の気体の流れが乱流となり、ハニカム構造体２の気体との接触効率を向上することができる。
なお、図２に示す形状のハニカム構造体２と、図１１に示す形状のハニカム構造体２とを交互に複数積層してフィルター１を形成する際に、それぞれのハニカム構造体２におけるライナー部材５は、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるライナー部材５と、その位置が平面視で完全に一致していてもよいし、ＸＹ平面内でライナー部材５の延伸方向と垂直な方向に位置ずれしていてもよい。
また、コルゲート部材６の波のピッチが異なるハニカム構造体２を３種以上用意し、該３種以上のハニカム構造体２を交互に複数積層してフィルター１を形成してもよい。
図１４は、図２に示す形状のハニカム構造体２の上側に、図１３に示す形状のハニカム構造体２を重ね合わせた状態の一部を拡大して示す平面図である。図１３に示す形状のハニカム構造体２は、図２に示す形状のハニカム構造体２と比較してコルゲート部材６の波の高さｈ´が高さｈとは異なり、高さｈよりも低い。この変形例においても、２枚のハニカム構造体２を重ねた場合に一方のハニカム構造体２の空間３と他方のハニカム構造体２の空間３とは完全に一致していない。一方のハニカム構造体２の空間３の範囲内には、他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）の一部が侵出しており、他方のハニカム構造体２のシート基材４（ライナー部材５及びコルゲート部材６）は、一方のハニカム構造体２の空間３に対して該空間３を通過する空気がスムーズに流れるのを遮るようにして存在している。なお、図示は省略するが、図１３に示す形状のハニカム構造体２の上側に、図２に示す形状のハニカム構造体２を重ね合わせた場合も同様である。よって、図２に示す形状のハニカム構造体２と、図１３に示す形状のハニカム構造体２とを交互に複数積層してフィルター１を形成することで、フィルター１を通る空気等の気体の流れが乱流となり、ハニカム構造体２の気体との接触効率を向上することができる。
なお、図２に示す形状のハニカム構造体２と、図１３に示す形状のハニカム構造体２とを交互に複数積層してフィルター１を形成する際に、それぞれのハニカム構造体２におけるライナー部材５は、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるライナー部材５と、平面視で一部が重複していてもよいし、ライナー部材５の延伸方向と垂直な方向に位置ずれしていてもよい。
また、コルゲート部材６の波の高さが異なるハニカム構造体２を３種以上用意し、該３種以上のハニカム構造体２を交互に複数積層してフィルター１を形成してもよい。
さらに、コルゲート部材６の波の高さ及びピッチが異なるハニカム構造体２を２種以上用意し、該２種以上のハニカム構造体２を交互に複数積層してフィルター１を形成してもよい。
フィルター１を通過する気体の流れを乱流にする態様の他の変形例として、図示は省略するが、例えば、それぞれのハニカム構造体２におけるコルゲート部材６の山部６０及び谷部６１を、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２におけるコルゲート部材６の山部６０及び谷部６１に対して、ライナー部材５の延伸方向に位置ずれさせてもよい。
なお、上述した実施形態及びいずれの変形例においても、それぞれのハニカム構造体２の空間３は、必ずしもその全てについて、厚み方向に隣り合う他のハニカム構造体２のシート基材４の一部が該空間３の一部に重なる必要はなく、一部の空間３についてこれを充足していなくても、フィルター１を通過する気体の流れを乱流にすることができる。
上述した実施形態では、ハニカム構造体２が、複数のライナー部材５と複数のコルゲート部材６とを備えた構成のもの（コルゲートハニカム構造体）であるが、他の変形例として、ハニカム構造体２は、複数の空間３が、ＸＹ平面内で縦、横、斜め等の方向に規則正しく又は不規則に間隔が狭く並び連ねられていれば、コルゲートハニカム構造体以外のハニカム構造体であってもよい。
以下、本発明の実施例を示す。ただし、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
（１）実施例
［シリカゲル含有ハニカム構造体Ａの作製］
図１５を参照して、まず坪量５０ｇ／ｍ２のガラス繊維混抄紙（王子エフテックス社製）を原紙として用いて図１５（Ａ）に示すライナー部材用シート及びコルゲート部材用シートを作製した。コルゲート部材用シートは、原紙をコルゲート処理することにより得られ、ピッチｌを５．９ｍｍ、高さｈを３．１ｍｍとした。そして、コルゲート部材用シートとライナー部材用シートを貼り合わせることにより、片段シートを作製した。
［シリカゲル含有ハニカム構造体Ａの作製］
図１５を参照して、まず坪量５０ｇ／ｍ２のガラス繊維混抄紙（王子エフテックス社製）を原紙として用いて図１５（Ａ）に示すライナー部材用シート及びコルゲート部材用シートを作製した。コルゲート部材用シートは、原紙をコルゲート処理することにより得られ、ピッチｌを５．９ｍｍ、高さｈを３．１ｍｍとした。そして、コルゲート部材用シートとライナー部材用シートを貼り合わせることにより、片段シートを作製した。
次に、図１５（Ａ）に示す片段シートを３０枚用意し、図１５（Ｂ）に示すように、３０枚の片段シートを積層して貼り合せることにより、積層体を作製した。積層の際には、隣り合う片段シートの一方の片段シートにおけるコルゲート部材用シートの稜線を、他方の片段シートにおけるライナー部材用シートの裏面（コルゲート部材用シートが貼り合わされている面とは逆の面）に合わせて両者を接着させた。接着剤には、酢酸ビニルエマルジョンを用いた。
次に、得られた積層体を、図１５（Ｃ）に示すように、厚さが１ｍｍとなるように複数にスライスした。これにより、図１５（Ｄ）に示すように、ハニカム構造体を構成するシート基材を作製した。スライスは、野菜や果物の皮をむく（ピールする）ように行った。
次に、得られた複数のシート基材に、シリカゲル２１ｇ／Ｌ、アルデヒドキャッチャー剤３ｇ／Ｌ及びアクリルバインダー３ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させた後、各シート基材を乾燥させた。これにより、複数のハニカム構造体Ａを作製した。
［活性炭含有ハニカム構造体Ｂの作製］
上述のハニカム構造体Ａと同様の手順によりハニカム構造体を構成する厚さ１ｍｍのシート基材（図１５（Ｄ）を参照）を複数作製した。得られた複数のシート基材に、活性炭２０ｇ／Ｌ、及びアクリルバインダー３ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させた後、各シート基材を乾燥させた。これにより、複数のハニカム構造体Ｂを作製した。
上述のハニカム構造体Ａと同様の手順によりハニカム構造体を構成する厚さ１ｍｍのシート基材（図１５（Ｄ）を参照）を複数作製した。得られた複数のシート基材に、活性炭２０ｇ／Ｌ、及びアクリルバインダー３ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させた後、各シート基材を乾燥させた。これにより、複数のハニカム構造体Ｂを作製した。
［フィルターの作製］
上述のハニカム構造体Ａ及びハニカム構造体Ｂを５枚ずつ、厚み方向に交互に積層して貼り合わせた。積層の際には、ハニカム構造体Ａにおけるライナー部材の延伸方向と、ハニカム構造体Ｂにおけるライナー部材の延伸方向とが９０°異なる、つまりは、厚み方向に隣り合う上下のハニカム構造体でライナー部材の延伸方向が直交するように、ハニカム構造体Ａ及びハニカム構造体Ｂの向きを変えて積層した。これにより、ハニカム構造体が１０枚積層された厚さ１０ｍｍのフィルター（実施例）を得た。実施例のフィルター中の吸着剤の量は、活性炭が３．３ｇであり、シリカゲルが３．１ｇであり、アルデヒドキャッチャー剤が０．４ｇであった。
上述のハニカム構造体Ａ及びハニカム構造体Ｂを５枚ずつ、厚み方向に交互に積層して貼り合わせた。積層の際には、ハニカム構造体Ａにおけるライナー部材の延伸方向と、ハニカム構造体Ｂにおけるライナー部材の延伸方向とが９０°異なる、つまりは、厚み方向に隣り合う上下のハニカム構造体でライナー部材の延伸方向が直交するように、ハニカム構造体Ａ及びハニカム構造体Ｂの向きを変えて積層した。これにより、ハニカム構造体が１０枚積層された厚さ１０ｍｍのフィルター（実施例）を得た。実施例のフィルター中の吸着剤の量は、活性炭が３．３ｇであり、シリカゲルが３．１ｇであり、アルデヒドキャッチャー剤が０．４ｇであった。
（２）比較例１
実施例と同様の手順により積層体（図１５（Ｂ）を参照）を得た。そして、この積層体を厚さが１０ｍｍとなるようにスライスした後、シリカゲル２１ｇ／Ｌ、アルデヒドキャッチャー剤３ｇ／Ｌ及びアクリルバインダー３ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させて、乾燥させた。これにより、厚さ１０ｍｍのフィルター（比較例１）を得た。比較例１のフィルター中の吸着剤の量は、活性炭が０ｇであり、シリカゲルが４．２ｇであり、アルデヒドキャッチャー剤が０．６ｇであった。
実施例と同様の手順により積層体（図１５（Ｂ）を参照）を得た。そして、この積層体を厚さが１０ｍｍとなるようにスライスした後、シリカゲル２１ｇ／Ｌ、アルデヒドキャッチャー剤３ｇ／Ｌ及びアクリルバインダー３ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させて、乾燥させた。これにより、厚さ１０ｍｍのフィルター（比較例１）を得た。比較例１のフィルター中の吸着剤の量は、活性炭が０ｇであり、シリカゲルが４．２ｇであり、アルデヒドキャッチャー剤が０．６ｇであった。
（３）比較例２
実施例と同様の手順により積層体（図１５（Ｂ）を参照）を得た。そして、この積層体を厚さが１０ｍｍとなるようにスライスした後、活性炭２０ｇ／Ｌ、及びアクリルバインダー３ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させて、乾燥させた。これにより、厚さ１０ｍｍのフィルター（比較例２）を得た。比較例２のフィルター中の吸着剤の量は、活性炭が４．４ｇであり、シリカゲルが０ｇであり、アルデヒドキャッチャー剤が０ｇであった。
実施例と同様の手順により積層体（図１５（Ｂ）を参照）を得た。そして、この積層体を厚さが１０ｍｍとなるようにスライスした後、活性炭２０ｇ／Ｌ、及びアクリルバインダー３ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させて、乾燥させた。これにより、厚さ１０ｍｍのフィルター（比較例２）を得た。比較例２のフィルター中の吸着剤の量は、活性炭が４．４ｇであり、シリカゲルが０ｇであり、アルデヒドキャッチャー剤が０ｇであった。
（４）評価
［防臭性能］
アクリル樹脂製のチャンバーに臭気ガス（アセトアルデヒド及びトルエン）を注入した。注入に際しては、臭気ガスの濃度が１５±１ｐｐｍとなるように注入した。初期の臭気ガス濃度を確認した後、実施例及び比較例１，２の各フィルターを送風機に取り付け、送風機を運転した。送風機の運転開始時を０分として、以下の測定条件でチャンバー内の臭気ガス濃度の経時変化を測定した。測定結果を図１６に示す
＜試験条件＞
・チャンバー容積：１ｍ３
・フィルターサイズ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍ厚さ
・風量：０．９ｍ３／分（＝１．５ｍ／ｓｅｃの面風速）
・ガス濃度測定：ガス検知管（ガステック株式会社製、アルデヒド用検知管：92L、トルエン用検知管：122L）
［防臭性能］
アクリル樹脂製のチャンバーに臭気ガス（アセトアルデヒド及びトルエン）を注入した。注入に際しては、臭気ガスの濃度が１５±１ｐｐｍとなるように注入した。初期の臭気ガス濃度を確認した後、実施例及び比較例１，２の各フィルターを送風機に取り付け、送風機を運転した。送風機の運転開始時を０分として、以下の測定条件でチャンバー内の臭気ガス濃度の経時変化を測定した。測定結果を図１６に示す
＜試験条件＞
・チャンバー容積：１ｍ３
・フィルターサイズ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍ厚さ
・風量：０．９ｍ３／分（＝１．５ｍ／ｓｅｃの面風速）
・ガス濃度測定：ガス検知管（ガステック株式会社製、アルデヒド用検知管：92L、トルエン用検知管：122L）
測定の結果、図１６（Ａ）に示すように、実施例のフィルターは、比較例１のフィルターと同等のアセトアルデヒド除去効率であるとともに、比較例２のフィルターよりもアセトアルデヒド除去効率が非常に優れていることが分かった。また、図１６（Ｂ）に示すように、実施例のフィルターは、比較例２のフィルターと同等のトルエン除去効率であるとともに、比較例１のフィルターよりもトルエン除去効率が非常に優れていることが分かった。
以上の結果から、実施例のフィルターは、比較例１のフィルターと比較例２のフィルターの両者の機能を併せ持ち、しかも、実施例のフィルターの上述の機能は、比較例１のフィルターの厚みと比較例２のフィルターの厚みの合計値２０ｍｍよりも少ない厚みで達成することが可能である。
１ フィルター
２ ハニカム構造体
３ 空間
４ シート基材
５ ライナー部材
６ コルゲート部材
６０ 山部
６１ 谷部
２ ハニカム構造体
３ 空間
４ シート基材
５ ライナー部材
６ コルゲート部材
６０ 山部
６１ 谷部
Claims (10)
- 厚みが３ｍｍ以下でありかつ厚み方向に積層された複数のハニカム構造体を備え、
それぞれの前記ハニカム構造体は、前記厚み方向に垂直な面に沿って並びかつ互いに区画された複数の空間を含むシート基材を備え、
それぞれの前記ハニカム構造体の前記空間は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体の前記シート基材の一部が該空間の一部に重なるように並べられている、フィルター。 - 前記シート基材は、平面視で直線的に延びる複数のライナー部材と、平面視で前記ライナー部材の延伸方向に沿って山部及び谷部が交互に連なる波状の複数のコルゲート部材と、を備え、かつ、２つの前記ライナー部材の間に前記コルゲート部材が挟まれるように前記複数のライナー部材及び前記複数のコルゲート部材が交互に接合されている、請求項１に記載のフィルター。
- それぞれの前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向と異なる、請求項２に記載のフィルター。
- それぞれの前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向は、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記ライナー部材の延伸方向と９０°異なる、請求項３に記載のフィルター。
- それぞれの前記ハニカム構造体における前記コルゲート部材の波の高さ及び／又はピッチは、前記厚み方向に隣り合う他の前記ハニカム構造体における前記コルゲート部材の波の高さ及び／又はピッチと異なる、請求項２に記載のフィルター。
- 少なくとも一部の前記ハニカム構造体は、前記シート基材が薬剤を担持している、請求項１～５のいずれかに記載のフィルター。
- 一部の前記ハニカム構造体の前記シート基材は、他の少なくとも一部の前記ハニカム構造体の前記シート基材と異なる種類の薬剤を担持している、請求項６に記載のフィルター。
- 少なくとも一部の前記ハニカム構造体は、少なくとも一部の前記空間に多孔質の充填剤を充填している、請求項１～７のいずれかに記載のフィルター。
- 前記ハニカム構造体を４枚以上備える、請求項１～８のいずれかに記載のフィルター。
- 総厚みが２５ｍｍ以下である、請求項１～９のいずれかに記載のフィルター。
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
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| CN202023005571.4U CN214862342U (zh) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | 过滤膜 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR20220085012A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4290198A2 (en) | 2022-06-10 | 2023-12-13 | Envision AESC Japan Ltd. | Temperature sensor device and battery module |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3719356B2 (ja) | 1999-10-29 | 2005-11-24 | 三菱電機株式会社 | 脱臭フィルターおよびその製造方法、空調装置 |
| JP4040889B2 (ja) | 2002-02-27 | 2008-01-30 | 三菱電機株式会社 | 脱臭フィルター及び脱臭フィルター材の製造方法 |
| JP2007125466A (ja) | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Shiko Actec Kk | 厨房排気用脱臭フィルタ及び厨房排気用脱臭装置並びにその製造方法 |
| JP2017074309A (ja) | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 東洋紡株式会社 | 脱臭ハニカムフィルタ |
-
2021
- 2021-11-11 JP JP2021184329A patent/JP2022094310A/ja active Pending
- 2021-12-07 KR KR1020210174150A patent/KR20220085012A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4290198A2 (en) | 2022-06-10 | 2023-12-13 | Envision AESC Japan Ltd. | Temperature sensor device and battery module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220085012A (ko) | 2022-06-21 |
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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