JP3023125B2 - エアコンディショナ用除塵フィルタ - Google Patents

エアコンディショナ用除塵フィルタ

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JP3023125B2 JP706090A JP706090A JP3023125B2 JP 3023125 B2 JP3023125 B2 JP 3023125B2 JP 706090 A JP706090 A JP 706090A JP 706090 A JP706090 A JP 706090A JP 3023125 B2 JP3023125 B2 JP 3023125B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はエアコンディショナ用除塵フィルタに関し、
より具体的には濾過作用と静電吸着作用の両者を利用し
て塵埃を除去するこの種フィルタに関する。
[従来の技術] 一般的にエアコンディショナ内には除塵フィルタが装
着され、循環するエア中の塵埃を除去するようになって
いる。従来のこの種除塵フィルタの内最も除塵機能が優
れているものは、PP(ポリプロピレン)ネットにエレク
トレット繊維(半永久的に分極されたポリオレフィン系
繊維、特公昭56−47299等に開示される)が担持された
フィルタ素子を利用したタイプのものである。上記フィ
ルタ素子は、通過エアとの接触表面積が大きくなるよう
にひだ折りされ、これは通常プリーツ型フィルタと呼ば
れている。
[発明が解決しようとする課題] 上記従来のプリーツ型フィルタは、しかし、使用寿命
が比較的短いという問題がある。これは、使用者側にフ
ィルタの交換という経済的な負担及び煩わしさをもたら
すこととなる。
本発明はかかる観点に基づいてなされたものであり、
圧力損失の増加、除塵効率の低下等の問題を伴うことな
く、長使用寿命を有するこの種除塵フィルタを提供する
ことを目的とする。
[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成する為、本発明に係るエアコンディシ
ョナ用除塵フィルタにあっては、繊維により組まれると
共にエア中の塵埃を濾過及び静電的に吸着することがで
きるフィルタ素子により、その面をエアの通過方向とほ
ぼ垂直にした濾過通路と、その面を上記エアの通過方向
とほぼ平行にした格子状開口通路とを形成し、上記濾過
通路と上記開口通路とを上記エアの通過方向とほぼ垂直
な面内で少なくとも一方向において交互に複数個配置し
たことを特徴とする。
望ましくは、本フィルタは、上記両通路の交互間隔=
約5−約30mm、上記両通路の面積比率=約2:3−約3:2、
本フィルタの厚さ=約5−約50mm、本フィルタの圧力損
失=約1mmAq以下、の上記各条件を全て満たす。また望
ましくは、上記濾過通路及び上記開口通路を形成する上
記繊維が同一の繊維からなる。また望ましくは、本除塵
フィルタは通気性の支持枠により周囲が補強される。
[作用] 上記構成により本発明に係る除塵フィルタによれば、
エア中の塵埃は、濾過通路における濾過作用と、開口通
路における静電吸着作用とによりエア中より除去され
る。濾過通路のフィルタ素子にエアが衝突することによ
り、エアに乱流が発生し、これがエアと除塵フィルタと
の良好な接触を生み出す。格子状開口通路は、圧力損失
を増大させることなくフィルタの単位面積当たりの繊維
目付を増加させ、除塵フィルタの寿命を長めると共に、
長時間使用における目詰まりを防止する。
[実施例] 構造及び材質 第1図は本発明に係る除塵フィルタ10の一実施例をサ
ンプル枠12に嵌込んだ状態で示す平面図である。本フィ
ルタ10は互い違いに配置された複数(本実施例にあって
は5つ)の濾過通路14及び格子状開口通路16と、これら
の通路間に配置された仕切板部18とからなり、これらは
全て後述する同一素材の不織布(フィルタ素子)から形
成される。
濾過通路14及び開口通路16は、同一寸法に切断された
同一のひだ折り(プリーツ状)不織布が、90゜向きを変
えて配置されることにより形成される。即ち、濾過通路
14にあっては上記不織布の平面がエアの通過方向を横切
るように配置され、また開口通路16にあっては上記不織
布の平面がエアの通過方向と平行となるように配置され
る。図において濾過通路14内に描かれた短い垂直平行線
はプリーツの山の線を示し、開口通路16内に描かれた波
状の線はプリーツの側面を示す。
上記各部を形成する不織布は、第2図に顕微鏡写真状
に拡大して示すように、支持体となるPPネット22とこれ
に担持されたエレクトレット繊維24とからなる。本実施
例において、エレクトレット繊維24の繊維径は5.5デニ
ール、その目付は25g/m2である。プリーツ状に形成され
た上記不織布は市場から容易に入手可能である。
上記不織布は、エレクトレット繊維の作用により、エ
ア中の塵埃を静電的に吸着可能となる。従って、濾過通
路14にあっては、不織布(フィルタ素子)繊維網による
濾過作用と、上記静電吸着作用とにより塵埃がエア中か
ら除去され、他方、格子状開口通路16にあっては、その
側壁(及び仕切板部18)を形成する繊維の上記静電吸着
作用により塵埃がエア中から除去される。なお本発明に
あっては、塵埃を静電的に吸着可能な全ての繊維が、エ
レクトレット繊維に代えて使用可能である。
図示本実施例において、濾過通路14と開口通路16との
交互間隔は約10mmの等間隔となっている。このため、プ
リーツの振幅の2倍値W及びプリーツの奥行きは10mm、
波長Pは5mmに設定される。また濾過通路14と開口通路1
6との面積比率も、図示実施例においては約1:1となって
いる。しかし上記各交互間隔及び面積比率は等しい必要
はなく、本発明における濾過通路14と開口通路16との組
合わせの利点、エアの偏流の防止、通常のエアコンディ
ショナの寸法等を考慮に入れると、上記交互間隔は約5
−約30mmの範囲に、また上記面積比率は約2:3−約3:2の
範囲にあればよい。同様に本フィルタの厚さは、図示実
施例において約10mmであるが、これは通常のエアコンデ
ィショナの寸法を考慮に入れると、約5−約50mmの範囲
にあればよい。
また上記交互間隔は、面積比率及び厚さ等のファクタ
は、フィルタの圧力損失を関数として制限される。エア
コンディショナ用フィルタとして使用する上で、その圧
力損失は目標値として約1mmAq以下とすべきであり、こ
れに基づき上記ファクタが相関的に決定される。
使用時において、本フィルタ10は、骨組み状の通気性
枠体(図示せず)により両側から補強されることが望ま
しい。これによりフィルタ10の機械的強度が保証され、
エアコンディショナへの取付け等の取扱いが容易とな
る。
除塵フィルタの機能試験の方法 除塵フィルタの捕集効率及び圧力損失の測定は、内寸
10×10cm、長さ220cmの角形透明アクリル製風胴を用
い、この中央部に除塵フィルタを装着して行った。そし
て表1に示す条件でたばこの煙を流し、フィルタ前後の
煙粒子の濃度を粉塵計で測定して、捕集効率を求めた。
また同様に、フィルタ前後の静圧差を測定し、圧力損失
を求めた。
表1 使用たばこ マイルドセブン(商標)一本 燃焼方法 自然燃焼(約15分) 煙濃度 0.25mg/m3 風速 1.0m/s 除塵フィルタの条件の検討 a.濾過通路と開口通路との組合わせ態様 エレクトレット繊維径=5.5デニール、その目付=25g
/m2、プリーツの振幅の2倍値W及び奥行き=10mm、そ
の波長P=5mmの不織布を使用し、下記の各サンプル
(寸法100mm×100mm×10mm)を作成し、上記機能試験方
法により、各サンプルの初期性能を測定した。
サンプルA=第1図図示態様の濾過通路14と開口通路
16との組合わせ、 サンプルB=全面が濾過通路14からなる、 サンプルC=全面が開口通路16からなる、 サンプルD=第3a図図示態様の濾過通路14と開口通路
16との組合わせ、 サンプルE=第3b図図示態様の濾過通路14と開口通路
16との組合わせ。
測定結果を表2に示す。同表中ΔPは圧力損失、ηは
捕集効率を示す。またフィルタは圧力損失が低く、捕集
効率が高いことが望ましいことから、フィルタの性能評
価値として捕集効率/圧力損失(η/ΔP)を求め、比
較した。 表2 サンプル ΔP(mmAq) η(%) η/ΔP A 0.46 22.3 48.5 B 0.71 32.8 46.5 C 0.29 9.1 31.4 D 0.45 20.4 45.3 E 0.45 18.1 40.2 表2から、第1図図示の如く、濾過通路14と開口通路
16とを交互に配置するとフィルタの性能が一番良好とな
ることが判明した。これは、濾過通路の高い捕集効率
と、開口通路の低い圧力損失との良好なバランスが得ら
れる為と考えられる。エアが濾過通路14のフィルタ素子
に衝突することにより、エアに乱流が発生し、これがエ
アと除塵フィルタとの良好な接触を生み出す。また開口
通路16は、圧力損失を増大させることなく、フィルタの
単位面積当たりの繊維目付を増加させ、除塵フィルタの
寿命を長めると共に、長時間使用における目詰まりを防
止する。また仕切板部18を濾過通路14と開口通路16との
間に配設することにより、圧力損失を増大させることな
く、フィルタ単位面積当たりの繊維目付を更に増加させ
ることができる。これは、フィルタの静電吸着機能を高
め、従って後述するように、フィルタの寿命を長めるこ
とに寄与すると考えられる。
b.濾過通路と開口通路との交互間隔 エレクトレット繊維径=5.5デニール、その目付=25g
/m2で、プリーツの寸法が夫々異なる不織布を使用し、
第1図図示の如く濾過通路14と開口通路16とが交互に配
置された下記のサンプルF、G(寸法100mm×100mm×10
mm)を作成した。そしてこれらサンプルの初期性能を上
記機能試験方法により測定し、上記サンプルAと比較し
た。ここでプリーツ波長の2倍値が濾過通路14と開口通
路16との交互間隔に相当する。
サンプルA=プリーツ波長5.0mm 100mm中のプリーツの山数20 サンプルF=プリーツ波長6.7mm 100mm中のプリーツの山数15 サンプルG=プリーツ波長4.0mm 100mm中のプリーツの山数25 測定結果を第4図に示す。同図中、プロット「○」は
捕集効率を、プロット「●」は圧力損失を示す。
第4図から、濾過通路14と開口通路16との交互間隔が
小さくなると、捕集効率及び圧力損失が増加するが、圧
力損失の方が増加率が急激であることが分かる。他方、
上記交互間隔が大きくなると、単位面積当たりの繊維目
付が低下する為、捕集効率の低下と共に特に寿命の悪化
を招くと考えられる。
c.エレクトレット繊維の目付 エレクトレット繊維径=5.5デニール、プリーツの振
幅の2倍値W及び奥行き=10mm、その波長P=5mmで、
繊維の目付が夫々異なる不織布を使用し、第1図図示の
如く濾過通路14と開口通路16とが交互に配置された下記
のサンプルH、I(寸法100mm×100mm×10mm)を作成し
た。そしてこれらサンプルの初期性能を上記機能試験方
法により測定し、上記サンプルAと比較した。
サンプルA=繊維目付25g/m2 サンプルH=繊維目付15g/m2 サンプルI=繊維目付20g/m2 測定結果を第5図に示す。同図中、プロット「○」は
捕集効率を、プロット「●」は圧力損失を示す。
第5図から、繊維目付が大きいほど捕集効率及び圧力
損失が増加するが、圧力損失の方が増加率が急激である
ことが分かる。しかし他方、繊維目付を大きくすると、
フィルタの静電吸着機能を高め、フィルタの寿命を改善
すると考えられる。
d.エレクトレット繊維の径 エレクトレット繊維目付=15g/m2、プリーツの振幅の
2倍値W及び奥行き=10mm、その波長P=5mmで、繊維
の径が夫々異なる不織布を使用し、第1図図示の如く濾
過通路14と開口通路16とが交互に配置された下記のサン
プルJ、K、L(寸法100mm×100mm×10mm)を作成し
た。そしてこれらサンプルの初期性能を上記機能試験方
法により測定した。
サンプルJ=繊維径3.3デニール サンプルK=繊維径5.5デニール サンプルL=繊維径10デニール 測定結果を第6図に示す。同図中、プロット「○」は
捕集効率を、プロット「●」は圧力損失を示す。
第6図から、繊維径が小さいほど捕集効率及び圧力損
失が増加するが、圧力損失の方が増加率が急激であるこ
とが分かる。しかし他方、繊維径を小さくすると、フィ
ルタの静電吸着機能を高め、フィルタの寿命を改善する
と考えられる。
本発明フィルタの初期性能及び寿命試験 市販のエアコンディショナ用フィルタを上記の各サン
プルと同寸法(100mm×100mm×10mm)にしてサンプル
M、N、Oを形成した。そしてこれらサンプルの初期性
能を上記機能試験方法により測定し、本発明に係るサン
プルAと比較した。
初期性能の試験結果を表3に示す。 表3 サンプル ΔP(mmAq) η(%) η/ΔP A 0.46 22.3 48.5 M 0.30 12.0 40.0 N 0.26 4.96 19.1 O 0.37 0.86 2.3 表3から、本発明に係るサンプルAが他の市販のフィ
ルタのサンプルよりも初期性能が優れていることが分か
る。
また上記市販フィルタサンプルの内最も性能が優れて
いたサンプルMと、本発明サンプルAの使用寿命の比較
を行った。サンプルフィルタの寿命試験にあたっては、
先ず容積が17m3のステンレス鋼製チャンバ内において、
10本の市販の煙草を自然燃焼させた。また市販の空気清
浄機のフィルタ装着部にフィルタを取付け、たばこの着
火と同時に運転を行った。15分後運転を停止し、上記の
捕集効率の試験を行った。
次に、10本燃焼後試験を行ったフィルタについて更に
上記条件で10本のたばこの煙を負荷し、20本燃焼後の捕
集効率の試験を行った。以降同様に、10本ずつたばこの
煙を累積負荷すると共に捕集効率の試験を繰り返し行
い、これをたばこの累積数が100本になるまで続けた。
寿命試験の結果を第7図に示す。同図中、プロット
「○」はサンプルAを、プロット「▽」はサンプルMに
ついて示す。
第7図から、サンプルMは負荷本数が60本で捕集効率
が概ね0%となるが、本発明サンプルAは負荷本数100
本においても3−4%程度の捕集効率があることが分か
る。また視点を変えると、捕集効率が約5%となる負荷
本数は、サンプルMが15本であるのに対し、本発明サン
プルAはその約3倍強の50本である。このことから、本
発明サンプルAは寿命性能についても市販フィルタサン
プルMよりもはるかに優れていることが証明された。
[発明の効果] 本発明によれば、濾過通路と開口通路との交互配置に
より、両通路の利点が組合わされた優れた除塵フィルタ
が得られる。濾過通路は主に濾過作用により、開口通路
は静電吸着作用により、塵埃をエア中より除去する。エ
アは濾過通路のフィルタ素子に衝突することにより乱流
を発生させ、これがエアと除塵フィルタとの良好な接触
を生み出す。開口通路は、圧力損失を増大させることな
く、繊維目付を増加させ、除塵フィルタの寿命を長める
と共に、長時間使用における目詰まりを防止する。更
に、仕切板部を濾過通路と開口通路との間に配設するこ
とにより、圧力損失を増大させることなく、繊維目付を
更に増加させ、上記効果を増長させることができる。
従って、本発明によれば、優れた除塵効果と、エアコ
ンディショナに対して使用されるフィルタとしての低圧
力損失及び除塵効果の継続性即ち寿命とを十分に備えた
エアコンディショナ用の除塵フィルタを提供することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る除塵フィルタの一実施例を示す
平面図である。 第2図は、同フィルタを形成する不織布を顕微鏡写真状
に拡大して示す部分図である。 第3a図及び第3b図は、濾過通路と開口通路との異なる組
合わせ態様を有するフィルタを示す平面図である。 第4図は、濾過通路と開口通路との交互間隔と、捕集効
率及び圧力損失との関係を示すグラフである。 第5図は、繊維目付と捕集効率及び圧力損失との関係を
示すグラフである。 第6図は、繊維径と捕集効率及び圧力損失との関係を示
すグラフである。 第7図は、本発明に係るフィルタと市販フィルタとの使
用寿命を比較して示すグラフである。 10……除塵フィルタ、12……サンプル枠、14……濾過通
路、16……開口通路、18……仕切板部、22……PPネッ
ト、24……エレクトレット繊維。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石津 嘉昭 神奈川県横浜市緑区梅が丘6番地2 日 本たばこ産業株式会社たばこ中央研究所 内 審査官 豊永 茂弘 (56)参考文献 特開 昭63−36853(JP,A) 実開 昭55−144520(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B03C 3/00 - 3/88

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維により組まれると共にエア中の塵埃を
    濾過及び静電的に吸着することができるフィルタ素子に
    より、その面をエアの通過方向とほぼ垂直にした濾過通
    路と、その面を上記エアの通過方向とほぼ平行にした格
    子状開口通路とを形成し、上記濾過通路と上記開口通路
    とを上記エアの通過方向とほぼ垂直な面内で少なくとも
    一方向において交互に複数個配置したことを特徴とする
    エアコンディショナ用除塵フィルタ。
  2. 【請求項2】上記両通路の交互間隔=約5−約30mm、 上記両通路の面積比率=約2:3−約3:2、 本フィルタの厚さ=約5−約50mm、 本フィルタの圧力損失=約1mmAq以下、 の上記各条件を全て満たす請求項(1)記載の除塵フィ
    ルタ。
  3. 【請求項3】上記濾過通路及び上記開口通路を形成する
    上記繊維が同一の繊維からなる請求項(1)記載の除塵
    フィルタ。
  4. 【請求項4】通気性の支持枠により周囲が補強される請
    求項(1)に記載の除塵フィルタ。
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