JP2981534B2

JP2981534B2 - カセット式多段フィルター

Info

Publication number: JP2981534B2
Application number: JP2412566A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　　博文
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH067620A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気洗浄機、掃除機、
自動車等のフィルターとして利用できる多段フィルター
である。さらに詳しくは、本発明は、凹凸形状の成形フ
ィルターを多段構造にしているために、低い圧力損失
で、高い除塵性とフィルターの寿命が長く、且つカセッ
ト形状で、着脱性に優れているカセット式多段フィルタ
ーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィルター、特に空気洗浄機用フ
ィルターとして、特開昭６０−１５０８１２号公報に
は、粉末状の吸着剤を太繊度のエレクトレットフィルタ
ーで被覆した空気清浄機フィルターが開示されている。

【０００３】また、エレクトレットフィルターを利用し
たものとして、特公昭５６−４７２９９号公報には、エ
レクトレット化された繊維シート内にランダムに分散さ
れている電気分極の配向したフィルターが、特開昭６２
−２４１５１９号公報には、電気分極の向きがシートの
厚み方向に配向しているエレクトレットフィルターが開
示されている。

【０００４】従来のエレクトレット化フィルターは、高
い除塵性に優れているために広く利用されている。しか
し、粒子の捕集が或る程度進んだ状態で、表面電荷の減
衰が生ずることが知られている。特に、たばこのヤニ等
の影響が大きいとのことである。

【０００５】また、細かい粒子の捕集性能を高めるため
に、極細繊維フィルターの利用がなされている。極細繊
維フィルターは高い除塵性を有するが、高い圧力損失
と、表面濾過現象とを生じ、目詰まりがし易くなり、フ
ィルター寿命が短いなどの問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、エレク
ロレット化フィルターの高い除塵性能を生かし、且つ低
い圧力損失の状態で表面電荷の減衰を防ぎ、フィルター
寿命を長くすることについて検討をし、本発明を完成す
るに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は；（ａ）平均繊径５〜５０μｍの嵩密度０．０５〜０．
５０ｇ／ｃｍ³で、１００℃加熱下の破断伸度が７０％
以上である不織シートを、高さ３〜５０ｍｍに凹凸形状
にした成形フィルター（Ａ）を少なくとも一段と、
（ｂ）平均繊径０．５〜６．０μｍの嵩密度０．０５
〜０．５ｇ／ｃｍ³の極細不織布と、該極細不織布の片
面又は両面に平均繊径１０〜６０μｍ、嵩密度０．０５
〜０．５０ｇ／ｃｍ³の繊維シートを積層し、高さ３〜
５０ｍｍに凹凸形状にした成形フィルター（Ｂ）を少な
くとも一段と、（ｃ）粉末状脱臭剤を付着させたシー
ト状物（Ｃ）を少なくとも一段とを、上層から（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）とに重ね、端面と枠とを接着剤或いは発
泡成形品で枠組み加工してなる、カセット式多段フィル
ターによって達成される。

【０００８】以下、本発明の実施態様を示し、具体的に
説明する。図１は、本発明のカセット式多段フィルター
の断面模式図である。図２は、その斜視図を示す。図３
は、図１、２に示されるフィルターを枠組みするための
枠を示している。

【０００９】図１において、不織シート１は、大きい粒
子の捕集と、フィルターの汚れ程度を見る目的の繊維シ
ート状物である。凹凸成形フィルター２は、比較的大き
い粒子の捕集を主な目的とするプレフィルターの役割が
大きい不織シートを凹凸状に成形した成形フィルターＡ
を示す。

【００１０】不織シート３は、凹凸成形フィルター２、
４のセパレーター的役割の繊維シートである。凹凸成形
フィルター４は、比較的微粒子の捕集を目的とするメイ
ンフィルターであって、極細不織布と繊維シートとを積
層し、凹凸成形した成形フィルターＢを示す。脱臭剤付
着シート５は、粉末状脱臭剤を付着させたシート状物で
ある。

【００１１】本発明のカセット式多段フィルターは、上
記に示したように、粒子を段階的に捕集し、エレクトレ
ット化されたメインフィルターの負荷を少なくし、表面
電荷繊維の減衰を少なくする構造のものである。

【００１２】最近多く使用されているエレクトレット化
フィルターの一段の場合、微粒子の捕集性に優れている
が、繊維の表面電荷減衰を促進させる状態も早まり、フ
ィルター寿命が短くなるなどの問題が生じる。また、濾
過面積を拡大させる構造は、圧力損失を低くでき、フィ
ルター寿命を長くすることは知られている。

【００１３】そこで、粒子を段階的に捕集する成形フィ
ルターを多段構造にすることが、効率的に行えるという
思想に基づいて、本発明のカセット式多段フィルターに
到った。

【００１４】特に、臭いを微粒子の捕集後に行うこと
が、脱臭効果を良く行うことができる。更に、一定期間
使用した後取り換えが必要となるために、フィルター剤
の交換が容易に行えることが必要である。セット状態で
枠組みされた本発明のフィルターは、この目的にもかな
っている。

【００１５】本発明の成形フィルター（Ａ）は、平均繊
径５〜５０μｍ、嵩密度０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ³
の不織シートから成る。不織シートは、ポリオレフィン
繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリ
ル繊維、ポリエチレン／ポリプロピレン複合繊維、熱融
着性繊維、接着性繊維等の短繊維、長繊維の１種又は２
種以上を混繊、積層によって得られたウエブを、ニード
ルパンチ方式、スパンボンド方式、湿式柱状流方式等の
公知の不織シートを得る方式によって得られる。

【００１６】本発明の成形フィルター（Ａ）は、平均繊
径が５〜５０μｍの範囲が必要であり、且つ、嵩密度が
０．０５〜５０ｇ／ｃｍ³の範囲が必要である。５μｍ
以下では、粒子の捕集による目詰まりがし易くなる。逆
に、５０μｍ以上では、粒子の捕集性の劣るものとな
る。嵩密度０．０５ｇ／ｃｍ³以下では、繊維空間が大
きくなり、粒子の捕集性に劣り、成形した後の保形性に
劣るものである。逆に、０．５０ｇ／ｃｍ³以上では、
繊維空間が緻密すぎて、粒子の目詰まりし易くなり、圧
力損失の高いものとなる。

【００１７】本発明では、濾過面積を拡大させる目的で
凹凸形状に成形加工されるために、該不織シートが成形
加工し易いことが必要である。成形加工は、６０℃〜２
００℃の温度雰囲気下で、折り畳み方式、凹凸ロール方
式等によるプリーツ加工機、プレス成形機などによって
できる。従って、加熱下で変形し易いことを示す特性と
して、１００℃加熱下で、破断伸度が７０％以上である
ことを条件とするものである。例えば、単糸破断伸度が
１００％以上の芳香族族ポリエステル長繊維不織布は、
耐熱性、成形性、強度、保形性などに優れているため、
本発明の不織シートに好ましく用いられる。

【００１８】また、本発明の成形フィルター（Ａ）は、
高さ３〜５０ｍｍの凹凸形状に成形されている。高さ３
ｍｍ以下は、凹凸形状の目的とする濾過面積拡大の効果
が少ない。逆に、５０ｍｍ以上では、多段構造にするた
めに厚みが大きくなりすぎ、取扱性が悪くなる。

【００１９】本発明の成形フィルター（Ｂ）は、極細不
織布と繊維シートとを積層し、凹凸形状に成形したもの
である。極細不織布は、平均繊径０．５〜６．０μｍ、
嵩密度０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ³で、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ
ウレタン等の１種又は２種以上のポリマー及び／又は、
スチレン−ブタジエン共重合体等の共重合ポリマーを、
メルトブロー方法などにより得られる。

【００２０】該極細不織布は、本発明のフィルター性能
を決める重要な役割がある。そこで、平均繊径が０．５
〜６．０μｍの範囲で、嵩密度が０．０５〜０．５０ｇ
／ｃｍ³の範囲が必要である。０．５μｍ以下では、単
繊維強力が低く、取扱い性が劣り、目詰まりし易く、圧
力損失の大きいものとなる。逆に、６．０μｍ以上で
は、本発明の目的とする除塵性が得られない。また、嵩
密度が０．０５ｇ／ｃｍ³以下では、繊維空間が大とな
り、取扱い性が悪く、さらに０．５０ｇ／ｃｍ³以上で
は、繊維空間が緻密すぎ、目詰まりし易く、圧力損失の
大きいものとなる。

【００２１】該繊維シートは、平均繊径が１０〜６０μ
ｍ、嵩密度０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ³で、ポリオレ
フィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリ
塩化ビニル繊維、ポリエチレン−ポリプロピレン複合繊
維、熱融着性繊維、接着性繊維等の短繊維、又は長繊維
の１種又は２種以上を混繊、積層し、スパンボンド方
式、ニードルパンチ方式などによって得られる。

【００２２】平均繊径が１０〜６０μｍ、嵩密度０．０
５〜０．５０ｇ／ｃｍ³の範囲が必要である。１０μｍ
以下では、目詰まりし易くなり、逆に６０μｍ以上で
は、粒子の捕集性に劣るものである。また、嵩密度０．
０５ｇ／ｃｍ³以下では、粒子の捕集性、保形性に劣
り、逆に０．５０ｇ／ｃｍ³以上では、目詰まりし易
く、圧力損失の大きいものとなる。

【００２３】次いで、繊維シートを積層した後、成形加
工を行い易くするために、接合することができる。接合
方法としては、エンボスロール、超音波ウエルダー等に
よる部分熱融着接合、或いは部分的に接着剤を付与し接
着させる方法などがある。

【００２４】このようにして得られた積層シートは、上
記成形フィルター（Ａ）と同様にして凹凸形状に成形加
工される。

【００２５】本発明の粉末状脱臭剤を付着させたシート
状物（Ｃ）は、臭気成分を吸着する、活性炭、シリカゲ
ル、食物の根、葉、幹等を微粉末にした物を、アクリル
系樹脂、ウレタン系樹脂、ポバール系樹脂等と共に、ポ
リウレタンフォーム等の発泡成形品及び／又は不織布シ
ート状物に付着させることで得られる。

【００２６】この時、接着剤の量と粉末脱臭剤の比率
は、脱臭剤性能に関係する。接着剤と脱臭剤とが１：
０．２〜２．０が好ましい。更に、付着量は、重量比１
０〜３０重量％が目詰まりも少なく、好ましい性能が得
られる。上記シート状物（Ｃ）は、脱臭剤と接着剤の混
合液を発泡成形品及び不織シート状物に含浸させ、絞っ
た後、乾燥して得られる。

【００２７】次いで、得られた成形フィルター（Ａ）、
（Ｂ）、脱臭剤シート状物（Ｃ）とを積層し、カセット
形状の枠組みをする。枠は、紙、不織布、プラスチック
の材料を使用して得られる。枠材として必要なことは、
取扱いのできる硬さがあれば良い。また、枠組みする時
に、端面部分を接着剤或いは発泡成形体で、枠と一体化
させることが必要である。一体化されていない場合は、
空気抵抗の低い隙間から脱臭剤等が流れて、目的とする
フィルター性能が得られない。

【００２８】以下、実施例により本発明をさらに具体的
に説明する。なお、本発明で用いた特性値の測定方法を
以下に示す。目付 (ｇ／ｍ²）;試料２０ｃｍ角の重量を測定
し、目付けに換算して求める。嵩密度（ｇ／ｍ²）;目付けと厚みをダイヤルゲー
ジで測定し、単位容積当たりの重量を求める。強伸度；引張試験機により、把握長１０ｃｍ、引張
速度２０ｃｍ/ 分で雰囲気温度を変えて測定する。

【００２９】通気抵抗；試料に３０Ｌ／分で通気し
た時の通気抵抗。捕集効率(%) ；試料に、シリカ粉じん含有空気〔５
ｍｇ／ｍ³〕を、３０Ｌ／分の流量で通気させたときの
捕集効率。フィルター寿命；試料に５ｍｇ／ｍ³のシリカ粉じ
ん含有空気を３０Ｌ／分の流量で連続的に通気させ、２
倍の通気抵抗になる時間で示す。

【００３０】本発明は、下記の実施例により詳細に説明
するが、これらは本発明の範囲を制限するものではな
い。

【実施例１】スパンボンド方式により、孔径０．２５ｍ
ｍ、孔数１０００個の短型紡糸口を用い、吐出量２１０
０ｇ／分で固有粘度０．７５のポリエチレンテレフタレ
ートを溶融温度２９０℃で紡出し、紡糸速度１８００ｍ
／分で目付１００ｇ／ｍ²のの長繊維ウエブ（単糸破断
伸度３８０％）を、温度７５℃の部分熱圧着（圧着面積
比率１８％）し、シートＡを得た。

【００３１】さらに、シートＡを温度１００℃のフェル
トカレンダー熱処理を行い、図１〜２の不織シート１、
３に使用する。次いで、図１〜２の基布２は、上記シー
トＡを単繊維ウエブ目付１００ｇ／ｍ²（繊維長７５ｍ
ｍ、平均繊径２５μ）のポリエチレン−ポリプロピレン
複合繊維から成るカードウエブと重ね、針４０番、パン
チ回数１００回／ｃｍ²の条件でニードルパンチ加工と
フェルトカレンダー熱処理することにより得られる（目
付２００ｇ／ｍ²、嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ³、１００
℃加熱下の破断伸度２７０％）。次いで、プリーツ加工
機で高さ１５ｍｍの凹凸形状に成形して、図１〜２にお
ける凹凸成形フィルター２とした。

【００３２】図１〜２において、凹凸成形フィルター４
は、メルトブロー方式により得られた平均繊径１．７
μ、嵩密度０．１６ｇ／ｃｍ³、目付３０ｇ／ｍ²のエ
レクトレット加工したポリプロピレン極細不織布と上記
不織シートとを二枚重ね、プリーツ加工機で高さ１５ｍ
ｍの凹凸形状に成形することにより得られた。

【００３３】図１〜２において、脱臭剤付着シート５
は、ボバール樹脂と活性炭を混合し、厚さ１５ｍｍのウ
レタンフォームに含浸−絞り−乾燥工程を経て、脱臭剤
フィルター５を得た。

【００３４】得られた上記シート５を図１のごとく重ね
て、図３に示されるように、枠組みに周辺から空気がも
れないように固定し、本発明のカセット式多段フィルタ
ーとした。このフィルター性能としては、通気抵抗１．
２ｍｍＨ₂Ｏ、捕集効率９８％、フィルター寿命５０時
間以上のものが得られ、目的とするフィルター性能の優
れたカセット式多段フィターが得られた。また、匂いも
評価したところ、脱臭効果があることが判った。

【００３５】

【比較例１】図１における凹凸成形フィルター２のみを
フィルターに用いた時の性能は、通気抵抗０．６ｍｍＨ
₂Ｏ、捕集効率８％で、除塵性の悪いものであった。ま
た、脱臭効果はなかった。

【００３６】

【比較例２】図１における凹凸成形フィルター４のみを
フィルターに用いた時の性能は、通気抵抗１．１ｍｍＨ
₂Ｏ、捕集効率９６％、フィルター寿命１８時間であっ
た。特に、フィルター寿命の短い物であり、本願の目的
とするフィルター寿命の長い物ではなかった。また、脱
臭効果はほとんど得られなかった。

【００３７】

【比較例３】図１における脱臭剤付着シート５のみのフ
ィルター性能は、通気抵抗０．３ｍｍＨ₂Ｏ、捕集効率
３％であり、捕集効率の悪いものである。また、脱臭性
については効果がみられるが、実施例１よりは効果がな
かった。

【００３８】

【発明の効果】粒子を段階的に捕集する多段構造であるために、エ
レクトレット化フィルターの負荷が下がり、表面電荷の
減衰が少なくできる。濾過面積を拡大した成形フィルター構造であるため
に、低い通気抵抗で、高い除塵性、フィルター寿命に優
れたものである。成形フィルターと脱臭剤シートの組合せ構成からな
り、脱臭性に優れている。多段フィルターがカセット構造になっているため
に、フィルター交換が容易にできる。などの特徴を有しているために、空気清浄機、自動車、
掃除機等のフィルターとして好ましく利用できる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明のカセット式多段フィルターの断面略式
図である。図２は、本発明のカセット式多段フィルター
の斜視図である。図３は、成形フィルターを枠組みする
ための枠を示す。枠を示す。

【符号の説明】

１、３不織シート。２ (a) の凹凸成形フィルター４ (b) の凹凸成形フィルター５脱臭剤付着シート。６枠組み。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）平均繊径５〜５０μｍの嵩密度
０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ³で、１００℃加熱下の破
断伸度が７０％以上である不織シートを、高さ３〜５０
ｍｍに凹凸形状にした成形フィルター（Ａ）を少なくと
も一段と、（ｂ）平均繊径０．５〜６．０μｍの嵩密度０．０５
〜０．５ｇ／ｃｍ³の極細不織布と、該極細不織布の片
面又は両面に平均繊径１０〜６０μｍ、嵩密度０．０５
〜０．５０ｇ／ｃｍ³の繊維シートを積層し、高さ３〜
５０ｍｍに凹凸形状にした成形フィルター（Ｂ）を少な
くとも一段と、（ｃ）粉末状脱臭剤を付着させたシート状物（Ｃ）を
少なくとも一段とを、上層から（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
とに重ね、端面と枠とを接着剤或いは発泡成形品で枠組
み加工してなることを特徴とする、カセット式多段フィ
ルター。