JP3884158B2

JP3884158B2 - フィルタ

Info

Publication number: JP3884158B2
Application number: JP02629498A
Authority: JP
Inventors: 整一郎橋本; 賢中山; 宏征石井; 知樹増子
Original assignee: 株式会社マーレフィルターシステムズ
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11221412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塵埃の捕集性能に加え、悪臭や有害なガス等をも吸着し得るフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば一般家庭やビルおよび自動車の室内等を浄化する空調関連のフィルタに対して、塵埃の捕集性能に加え、悪臭や有害なガス等（以下、悪臭等と呼ぶ）を脱臭，吸着する性能も必要とされてきている。そこで、悪臭等を吸着する活性炭等の粒状の吸着剤を、ネットや不織布のような基材に結着剤を介して接着させたフィルタが、従来から提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように吸着剤を固着させた基材の上流側表面や下流側表面に、不織布等からなる薄肉状のシートをそれぞれ重合させると、フィルタ自体の強度が向上するとともに、吸着剤の脱落を低減する効果を期待できる。
【０００４】
しかしながら、この場合でも、フィルタ周縁部のフィルタ端面では基材の端面が直接外部に露出するため、外部からの衝撃やこすれ等に起因して、フィルタ端面から吸着剤が脱落してしまう。このため、フィルタ端面を何らかのシール部材で塞ぐ必要があり、シール部材の追加により部品点数が増加するとともに作業工数が増加し、その構造が複雑化するとともに製造コストが上昇してしまう。
【０００５】
本発明は、フィルタ端面からの吸着剤の脱落を有効に阻止し得る新規なフィルタを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、吸着材を保持する基材と上流側，下流側シートとを第１の熱プレス処理により融着する構成とし、これら基材又は上流側，下流側シートの熱可塑性を利用して、基材の端面が露出するフィルタ端面の近傍に、第２の熱プレス処理を行うことによって、別途シール部材等を用いることのない簡素な構造で、フィルタ端面を実質的に塞いで、フィルタ端面からの吸着剤の脱落を有効に阻止するようにした。
【０００７】
すなわち、請求項１の発明は、内部に粒状の吸着剤が厚さ方向に分散した状態で保持された熱可塑性を有する基材の上流側表面並びに下流側表面に、それぞれ上流側シート並びに下流側シートが第１の熱プレス処理によって予め融着されたフィルタであって、上記基材の端面が露出するフィルタ端面の近傍に、上記基材を実質的に押し潰すように、第２の熱プレス処理がなされていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、内部に粒状の吸着剤が厚さ方向に分散した状態で保持された基材の上流側表面並びに下流側表面に、熱可塑性を有する上流側シート並びに下流側シートがそれぞれ第１の熱プレス処理によって予め融着されたフィルタであって、上記上流側シートまたは下流側シートの一方のシートが、他方のシート並びに上記基材の端面よりも延在しており、この延在部分が、上記端面を覆うように他方のシートの表面に重ねた上で、第２の熱プレス処理によって上記他方のシートの表面に融着されていることを特徴としている。
【０００９】
更に、請求項１又は３の発明は、フィルタ長手方向にプリーツ加工がなされ、かつ、フィルタ幅方向端面に、それぞれ形状保持プレートが接着されているとともに、フィルタ長手方向端面に、上記第２の熱プレス処理がなされていることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係わる基材や上流側，下流側シートに用いられる繊維としては、例えば、ポリクラール繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリプロピレン織維、ポリエチレン繊維、或いは複数の樹脂成分からなる複合繊維などの合成繊維、この合成繊維に芳香剤，抗菌剤，抗かび剤等を混入した繊維、レーヨン，ビスコース等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、炭素繊維，ガラス繊維等の無機繊維、等が挙げられる。これらの中でも、ポリクラール繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維は、難燃性に優れており、またポリエステル繊維は、耐薬品性、耐熱性に優れているため、好適に使用できる。なお、繊維の平均繊維径は、圧力損失や強度を考慮して２０〜３５μｍが好ましい。
【００１１】
また、上記基材や上流側，下流側シートとして利用可能な不織布は、繊維ウェブを全面または部分的に接合処理して得ることができ、具体的には、シート状に集積した繊維をバインダ等で化学的に結合させるラテックスボンド法、あるいは熱により繊維同士を圧着させるサーマルボンド法、または機械的に繊維同士を絡ませるニードルパンチ法や水流絡合法等の方法により得ることができる。また、繊維をシート状に集積する方法としては、繊維の元の原料自体から直に繊維を紡糸するスパンボンド法，メルトブロー法，フラッシュスピニング法、または繊維を紡績に似たカードで機械的に並べてつくるカード法、あるいは紙を漉す方法と同様にして漉し上げる湿式法等が挙げられる。
【００１２】
本発明に用いられる上流側，下流側シートとしては、粒状の吸着剤のこぼれを極力なくすため、吸着剤よりも目の小さい空隙を有し、かつ、圧力損失低減の観点から厚さの薄いものが好ましく、具体的には目付け量が１０〜１００ｇｒ／ｍ²で、厚さが０．１〜１．０ｍｍ程度が好適である。なお、吸着剤の粒径よりも目の粗い不織布を数枚重ねて目を細かくしてもよい。
【００１３】
なお、上流側，下流側シートは、互いに同じものを使用することもできるが、上流側シートが下流側シートよりも目が粗くなるようにすれば、上流側から下流側へ向けて目が密となり、流入する塵埃が上流側シートで目詰まりし難くなってフィルタの寿命が向上するとともに、下流側シートで小さな塵埃を確実に捕捉し得るようになり、濾過性能が向上する。
【００１４】
中間層となる基材は、粒状吸着剤を厚さ方向に分散して立体的に配置し得るように、吸着剤の粒子の大きさよりもやや目が粗く、適度な厚さをもった低密度な不織布等が好ましく、例えば目付け量が２０〜１００ｇ／ｍ²で厚さが０．５〜１０ｍｍ程度が好適である。ここで、散布された吸着剤が下流側に向かうにしたがって密となるように、粒状吸着剤の大きさと基材の目の大きさとを調整すれば、フィルタの耐久性や濾過性能が更に向上する。
【００１５】
上記悪臭等を吸着する粒状の吸着剤としては、例えば、鉄、マンガン、銅、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム、金、ルテニウム、ロジウムなどの金属単体、これらの金属酸化物または金属塩化物、ゼオライト、カオリン、セピオライト、シリカゲル、活性炭等を単独で、或いは混合して使用することができる。吸着剤の平均大きさは、あまり大きいとフィルタが厚くなってプリーツ加工が困難となり、あまり小さいと吸着性能が低下するため、１０〜２００メッシュ（０．１５〜１．７ｍｍ）程度が好ましい。
【００１６】
このような吸着剤は、基材内部で厚さ方向に三次元的に分散した状態で保持される。吸着剤の密度は、あまり小さいと吸着機能が低下し、あまり大きいと通気性を阻害するため、例えば不織布基材に対して５０〜５００ｇ／ｍ²、特に２００〜３５０ｇ／ｍ²程度が好適である。
【００１７】
なお、吸着剤とともにホットメルト系の結着剤を用いると、吸着剤がより確実に基材内に融着されるとともに、基材と上流側，下流側シートとがより確実に融着される。このようなホットメルト結着剤として、例えばポリエステル系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリオレフィン系、エチレン、塩化ビニル（ＥＶＡ）系のものを使用できる。これらの中でも塩化ビニル系樹脂は難燃性に優れているため、特に好適である。
【００１８】
また、フィルタに抗菌性や抗かび性を付与するために、例えば基材や上流側，下流側シートの表面に予め抗菌層や抗かび層を予め形成しても良い。また、フィルタの表面に帯電性を付与しておくと、タバコの煙や自動車の排気ガスのような通常捕獲し得ない小さな粉塵をも捕獲することができ、捕集性能が更に向上する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、基材の内部に粒状の吸着材が厚さ方向に分散して保持され、かつ、基材の上流側表面並びに下流側表面に上流側，下流側シートが融着されたフィルタにおいて、別途シール部材等を用いることなく、基材の端面が露出するフィルタ端面を実質的に塞いで、フィルタ端面から吸着剤が脱落することを有効に阻止できる。
【００２０】
更に、請求項１又は３の発明によれば、上記の効果に加え、プリーツ加工により折り曲げられたフィルタ幅方向端面に形状保持プレートが接着されているから、幅方向端面からの吸着剤の脱落が防止されることに加え、フィルタ自体の強度が更に向上する。この結果、フィルタ単体でその形状を保持できるようになり、製品にケーシング等を付加する必要がないから、製品単価を低減できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
先ず、図１，２を参照して、本発明に係わるフィルタ及びその製造方法の一例を製造順に説明する。
【００２２】
先ず、第１ローラ１１から熱可塑性不織布からなる下流側シート４が供給され、この下流側シート４上に第２ローラ１２から一定速度で供給される基材２が載置される。基材２は、比較的目の粗い熱可塑性不織布が用いられる。一方、第２ローラ１２の下流側に配置されたホッパー１３内には、活性炭等の粒状の吸着剤５とホットメルト系の結着剤６とが所定の割合で充填されており、このホッパー１３の開口する下端部より、粒状吸着剤５とホットメルト結着剤６とが基材２上に散布される。
【００２３】
次いで、基材２の上流側の表面に、第３ローラ１４から一定速度で供給される上流側シート３が載置される。この上流側シート３は、濾過性能を向上する目的で、下流側シート４より目の荒い熱可塑性不織布が用いられる。この後、加熱プレス機１５によって、上流側，下流側シート３，４が加熱されながら厚さ方向に加圧（第１の熱プレス処理）される。これにより、基材２やホットメルト結着剤６等が溶融し、吸着剤５が基材２の繊維２ａに融着されるとともに、上流側，下流側シート３，４と基材２とが融着される。次いで、加熱プレス機１５から供給されたフィルタ本体１は、帯電機１６によって適宜に帯電性を付与された後、帯電機１６の後方に配置された第４ローラ１７によって回収される。
【００２４】
このようにして得られる帯状のフィルタ本体１においては、図２に示すように、粒状吸着剤５が基材２内部の繊維２ａ間に絡まるように融着し、厚さ方向に適宜に分散した三次元的な配列状態で保持されるため、吸着性及び通気性に優れたものとなっている。
【００２５】
また、比較的目が粗く厚肉な基材２が上流側，下流側シート３，４間に挟まれた積層構造となっているため、これら上流側，下流側シート３，４によって、基材２の上流側，下流側表面が製造中や使用中の摩擦から守られるとともに、適度な強度が与えられて、後述する折り加工も行い易くなる。加えて、上流側シート３と下流側シート４とは粒状吸着剤５よりも小さい空隙を有し、つまり比較的薄肉で目が細かいため、製造時や使用中に吸着剤５が基材２の上流側，下流側表面から脱落することはない。
【００２６】
更に、一度の熱プレス処理によって、吸着剤５が基材２の繊維２ａに融着して分散，保持されるとともに、上流側，下流側シート３，４と基材２とが融着されるから、別途接着剤等を用いて上流側，下流側シート３，４と基材２とを接着する必要がなく、製造工程が著しく簡素化される。
【００２７】
なお、上流側，下流側シート３，４や基材２の表面に、予め抗菌層や抗かび層を形成したり、あるいは吸着剤５と一緒に抗菌剤や抗かび剤を散布することによって、フィルタに抗菌性や抗かび性を付与することも可能である。
【００２８】
図３，４は、本発明の第１実施例に係わるフィルタを示している。製造行程順に説明すると、先ず、上記のように製造されたフィルタ本体１を、図外の周知のレシプロ織り機を用いて長手方向に折り畳み加工、いわゆるプリーツ加工し、次いで、所定の織り数毎に裁断する。この状態のフィルタ本体１は、切断面となった長手方向端面２０並びに幅方向端面２２で、基材２の端面が外部に露出し、内部に保持されている吸着剤５が脱落し易い状態にある。
【００２９】
そこで、本実施例では、長手方向端面２０近傍の上流側，下流側シート３，４に対し、加熱プレス機２４を用いて熱プレス処理（第２の熱プレス処理）が施されている。これにより、長手方向端面２０の近傍では、ホットメルト結着剤６や基材２等が再び溶融し、基材２が厚さ方向に実質的に押し潰された状態で再度融着される。この結果、長手方向端面２０が実質的に塞がれた状態となり、長手方向端面２０からの吸着剤５の脱落が確実に防止される。
【００３０】
なお、加熱プレス機２４によるプレス荷重は、フィルタ内部のホットメルト結着剤６や基材２等が十分溶融した時点で解放して問題ないが、フィルタ本体１が厚い場合等、フィルタ本体１の反発力が強い場合には、熱プレス後にプレス荷重を維持したままの状態で、長手方向端面２０の近傍を冷却固化させれば良い。
【００３１】
一方、幅方向端面２２に対しては、それぞれ矩形の形状保持シート２６が幅方向端面２２を完全に覆うように融着されている。この形状保持シート２６は、例えば比較的硬く薄肉な不織布を用いることができ、その接合面には、熱可塑性を有する接着剤層が予め形成されている。これら形状保持シート２６により、幅方向端面２２からの吸着剤５の脱落が確実に防止されるとともに、フィルタ本体１が長手方向に変形することが抑制され、フィルタ自体の剛性が向上する。
【００３２】
このようにして製造されたフィルタは、内部の吸着剤５が脱落することはなく、かつ、単体でも十分に形状を保持し得る強度を持っているから、別途ケーシング等で保持する必要がなく、製品コストを低く抑えることが可能である。
【００３３】
図５，６は、本発明の第２実施例に係わるフィルタを示し、上記第１実施例と同じ部分には同一参照符号を付している。先ず、第１実施例と同様、フィルタ本体１を長手方向にプリーツ加工し、かつ、所定の織り数毎に裁断する。
【００３４】
そして、この実施例では、図５（ａ）に示すように、熱可塑性不織布からなる上流側，下流側シート３，４の一方のシート（この実施例では下流側シート４）を、他方の上流側シート３並びに基材２の長手方向端面２８よりも延在させている。具体的には、下流側シート４のみを残して上流側シート３及び基材２の一部３０を切除しておく。そして図５（ｂ）に示すように、下流側シート４の延在部分３２を基材２及び上流側シート３の端面２８を覆うように上流側シート３の表面に重ねた上で、適当な加熱プレス機３４を用いて厚さ方向に熱プレス処理（第２の熱プレス処理）を行う。このときの加熱温度は、少なくとも下流側シート４の融点よりも高く設定されている。この結果、上流側シート３と下流側シート４とが融着して、長手方向端面２８が閉塞され、長手方向端面２８からの吸着剤５の脱落が確実に防止される。一方、幅方向端面２２に対しては、上記第１実施例と同様、矩形の形状保持シート２６がそれぞれ融着される。
【００３５】
このような第２実施例においても、上記第１実施例と同様、基材２内部に保持された吸着剤５の脱落が確実に阻止され、かつ、フィルタ単体で十分に形状を保持し得る強度を有するため、別途ケーシング等の必要がなく、製品コストを低く抑えることが可能である。
【００３６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば上記第２の熱プレス処理では、上記の加熱プレス機２４，３４を用いる方法に代えて、超音波溶着法等を用いることもできる。また、基材２や上流側，下流側シート３，４は、上記の不織布に限定されるものではなく、例えば熱可塑性を有する樹脂ネット等を基材として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるフィルタ本体の製造行程説明図。
【図２】本発明に係わるフィルタ本体を簡素化して示す断面対応図。
【図３】本発明の第１実施例に係わるフィルタの製造工程を示す断面対応図。
【図４】第１実施例に係わるフィルタの斜視図。
【図５】本発明の第２実施例に係わるフィルタの製造工程を示す断面対応図。
【図６】第２実施例に係わるフィルタの斜視図。
【符号の説明】
１…フィルタ本体
２…基材
３…上流側シート
４…下流側シート
５…吸着剤
２０…長手方向端面
２２…幅方向端面
２６…形状保持シート
３２…延在部分
１５，２４，３４…加熱プレス機

Claims

内部に粒状の吸着剤が厚さ方向に分散した状態で保持された熱可塑性を有する基材の上流側表面並びに下流側表面に、それぞれ上流側シート並びに下流側シートが第１の熱プレス処理によって予め融着されたフィルタであって、
上記基材の端面が露出するフィルタ端面の近傍に、上記基材を実質的に押し潰すように、第２の熱プレス処理がなされており、
フィルタ長手方向にプリーツ加工がなされ、かつ、フィルタ幅方向端面に、それぞれ形状保持プレートが接着されているとともに、フィルタ長手方向端面に、上記第２の熱プレス処理がなされていることを特徴とするフィルタ。
内部に粒状の吸着剤が厚さ方向に分散した状態で保持された基材の上流側表面並びに下流側表面に、熱可塑性を有する上流側シート並びに下流側シートがそれぞれ第１の熱プレス処理によって予め融着されたフィルタであって、
上記上流側シートまたは下流側シートの一方のシートが、他方のシート並びに上記基材の端面よりも延在しており、この延在部分が、上記端面を覆うように他方のシートの表面に重ねた上で、第２の熱プレス処理によって上記他方のシートの表面に融着されていることを特徴とするフィルタ。
フィルタ長手方向にプリーツ加工がなされ、かつ、フィルタ幅方向端面に、それぞれ形状保持プレートが接着されているとともに、フィルタ長手方向端面に、上記第２の熱プレス処理がなされていることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ。