JP5433471B2 - 積層フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、換気扇やレンジフード等に設置されるグリスフィルタの空気吸入側に設けられた枠体に取り付けられて用いられる積層フィルタに関する。

換気扇やレンジフードの吸入口には、調理時に発生する油煙や埃等（以下、油煙等ともいう。）によって排煙用のファン等が直接汚れないようにするために、油煙等を捕獲するグリスフィルタと称される金属製のフィルタが取り付けられている。しかし、このグリスフィルタは、油煙等の捕集性が不十分でフード内部を汚してしまう上、掃除が面倒であるため、その手間を軽減するために、その外側の枠体に更に不織布等の素材からなる使い捨てのフィルタ（所謂レンジフード用フィルタ）が取り付けられて使用されている。このようなレンジフード用フィルタによる油煙等の捕集率を高めるための方法として、用いる繊維の繊維径を細くする、用いる繊維の量を増やすなどの方法でフィルタの目を細かくする方法が考えられる。しかし、そのようにしてフィルタの目を細かくして捕集率を高めると、フィルタ通過時の圧力損失が増大し通気性が低下してしまう。また、油等の保持量を増大させ、使用可能期間を長くする事が望ましいが、保持量を増大させるには繊維量を増大させる必要があり、圧力損失の増大につながる。このことは、レンジフード用フィルタの装着によって換気扇ファンの吸引を阻害し換気性能を低下させることにつながる。また、フィルタ通過時の圧力損失の増大を抑えるために繊維量を減らしたり、フィルタの密度を下げ嵩高にすると、一般にレンジフード用フィルタの剛性が低下したり、捕集性能が低下してしまう。また、剛性が低下すると、レンジフード用フィルタをグリスフィルタの枠体に取り付ける際に、ゆるみを生じ、グリスフィルタにレンジフード用フィルタを密着させることができず、捕集率の低下を招き、裏面のグリスフィルタや換気扇本体の汚れの原因となってしまう。
従って、フィルタ通過時の圧力損失の増大を抑えるとともに剛性の高く、使用期間の長い、各性能のバランスのとれたフィルタが必要とされている。

前記の技術とは別に、特許文献１には、平均繊維径が０．５〜６．０μｍ、嵩密度０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ³の極細不織布と、平均繊維径１０〜６０μｍ、嵩密度０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ³の繊維シートとを積層し、高さ３〜１００ｍｍの凹凸状に成形したフィルタが記載されている。このフィルタは空気清浄機、掃除機、自動車、マスク等に用いられ、微細な粒子の捕集を長期間にわたり持続させることを目的とするものである。しかし、フィルタ通過時の圧力損失の増大を抑えるとともに剛性が高く使用期間が長い、各性能のバランスが取れたフィルタに関しての開示はない。

また、特許文献２及び特許文献３には、２層以上の不織布を積層し、吸引側（外側）に配される不織布を密なものとし、かつファン側（内側）に配される不織布を疎なものとしたフィルタが記載されている。しかし、フィルタ通過時の圧力損失の増大を抑えるとともに剛性が高く使用期間の長い、各性能のバランスが取れたフィルタに関しての開示はない。

特開平４−１８０８０８号公報 特開平８−２４５３５号公報 特開２０００−２１８１１３号公報

したがって、本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し、フィルタ通過時の圧力損失の増大を抑えるとともに剛性が高く使用期間の長いフィルタを提供することにある。また、圧力損失、剛性、使用期間をバランスよく調整可能なフィルタを提供することにある。

本発明は、繊維シートからなる裏面層と繊維シートからなる表面層とを有する積層フィルタであって、前記積層フィルタは、前記裏面層が、流体吸入の下流側に位置するように使用されるものであり、前記裏面層は、複数個の貫通口を有しており、前記裏面層における前記貫通口以外の部分の繊維間距離が、前記表面層の繊維間距離よりも長い積層フィルタを提供するものである。

本発明の積層フィルタによれば、フィルタ通過時の圧力損失の増大が抑えられるとともに剛性が高いので、取り付け時にゆるみ、たるみが生じず、捕集率を高めることができる。また、本発明の積層フィルタによれば、油の保持量、圧力損失、剛性、使用期間等のバランスが取れたフィルタを提供することが出来る。

図１は、本発明の本実施形態の積層フィルタの斜視図である。 図２は、図１に示す積層フィルタをグリスフィルタの枠体に取り付ける状態を説明する説明図である。 図３は、図１に示す積層フィルタのＸ１−Ｘ１線端面図である。 図４（ａ）は、従来のフィルタにおける流体の流れを示す模式図であり、図４（ｂ）は、本発明の積層フィルタにおける流体の流れを示す模式図である。 図５は、圧力損失の測定法を示す模式図である。 図６は、表面層の一部に撥油性の繊維を用いた場合の油滴の捕集の様子を示す模式図である。

以下、本発明の積層フィルタを、その好ましい実施形態に基づき、図１〜図３を参照しながら説明する。尚、各図中、同一符号は同一の構成要素を示している。

本実施形態の積層フィルタ１は、図１，図３に示すように、繊維シートからなる裏面層２と繊維シートからなる表面層３とを有している。裏面層２と表面層３とは、接合一体化されているか、又は非接合状態で積層されている。裏面層２と表面層３とが接合一体化されている場合、両者の接合方法としては、これらの層の構成材料等に応じ、接着剤による接着や熱の作用による融着、及び超音波による融着等の公知の接合手段が採用される。

積層フィルタ１は、裏面層２が、流体吸入の下流側に位置するように使用されるものである。積層フィルタ１が、図２に示すように、遮蔽部４を有する枠体５に取り付けられて使用される場合には、裏面層２が、枠体５に対向するように、枠体５に取り付けられて使用される。枠体５としては、例えばレンジフードの空気吸入側に設置されているグリスフィルタや、エアコンや排気ダクト等に備えられている格子状又はその他の形状の遮蔽部を有する部材等が挙げられる。枠体５における遮蔽部４とは、枠体５におけるフィルタを構成するための部位のことである。この部位は流体の通過を遮蔽するので、本発明において遮蔽部４と呼んでいる。例えば枠体５がグリスフィルタである場合、グリスフィルタはバッフル型とメッシュ型に大別されるところ、バッフル型グリスフィルタのバッフル板が上述の遮蔽部４に該当する。メッシュ型の場合、パンチングメタルやエキスパンドメタルの金属部分が遮蔽部４に該当する。エアコンや排気ダクト等に備えられている枠体における遮蔽部４とは、例えばフィルタを構成する格子状の部位を言う。なお、枠体５は、通常、本実施形態の積層フィルタのような使い捨てフィルタの取り付け用として具備されているものではなく、ゴミ等の吸引防止や整流機能、またグリスフィルタでは換気扇の汚染防止のため用いられているものであるが、本願では便宜的に枠体と称する。また、枠体５は、壁や天井等より個別に取り出されて、使い捨てフィルタを取り付ける場合と、取り出されずに、使い捨てフィルタを取り付ける場合があり、その取り付け方法に制限はない。

本実施形態の積層フィルタ１は、図１，図２に示すように、図１に記載のＸ方向に長い長方形状である。本実施形態の積層フィルタ１においては、図１に示すように、同形同大の裏面層２及び表面層３から形成されている。即ち、本実施形態の積層フィルタ１の裏面層２及び表面層３も、Ｘ方向に長い長方形状である。積層フィルタ１は、図１に示すように、そのＸ方向の長さＬ１が、２６０ｍｍ〜１８００ｍｍであり、図１に記載のＹ方向（幅方向）の長さＷ１が、２６０ｍｍ〜６００ｍｍである。尚、Ｘ方向とＹ方向とは、互いに直交する関係にある。

裏面層２は、複数個の貫通口２０を有している。貫通口２０は、裏面層２の厚み方向に貫通する開口であり、圧力損失を低減させつつ、剛性、強度を保つ観点から、裏面層２の１０ｃｍ²当たり２５個〜２００個形成されていることが好ましく、１０ｃｍ²当たり５０個〜１００個形成されていることが更に好ましい。

圧力損失を低減させつつ、剛性、強度を保つ観点、及び油保持量の維持の観点から、裏面層２における貫通口２０の開口率、即ち、複数個の貫通口２０の総面積が、裏面層２の全面積に対して１０％〜６０％であることが好ましく、２５％〜５０％となるように形成されることが更に好ましい。

本実施形態の裏面層２は、均一な円形状の貫通口２０が、Ｘ方向及びＹ方向に均等な間隔を空けて配されて形成されている。即ち、本実施形態においては、裏面層２は、円形状の貫通口２０が、Ｘ方向に一定の間隔Ｌ３（４ｍｍ〜１４ｍｍ）を空けて並置されＸ方向に一直線状の列をなしており、この列がＹ方向に一定の間隔を空けて並置されて形成されている。ここで、通口２０の直径Ｌは、圧力損失を低減させつつ、剛性、強度を保つ観点から、２〜１５ｍｍであることが好ましく、２〜８ｍｍであることが更に好ましい。また、この列には、Ｙ方向に隣接する列の貫通口２０と同じ位置に貫通口２０が配されており、貫通口２０はＹ方向にも一直線状の列をなし、この列がＸ方向に一定の間隔を空けて並置されて形成されている。尚、貫通口２０の形状は、本実施形態においては、均一な円形状であるが、楕円形状、三角形状、台形状等であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。また、本実施形態においては、貫通口２０は、Ｘ方向又はＹ方向に一定の間隔に配されているが、不定であってもよい。また、貫通口２０は、隣接する列同士では貫通口２０が隣り合わないよう、いわゆる千鳥配置としてもよい。

裏面層２における貫通口２０以外の部分２１の繊維間距離は、圧力損失の増大を抑え、疎な空間を形成する観点から、後述する表面層３の繊維間距離よりも長く形成されている。裏面層２の部分２１の繊維間距離は、圧力損失を可能な限り抑えつつ疎な空間を形成しつつも、シートとしてある程度の剛性、強度を持たせる必要がある観点から、５０μｍ〜３００μｍであることが好ましく、７０μｍ〜２５０μｍであることが更に好ましい。裏面層２の平均繊維間距離は、次式から算出される。

また、貫通口２０の設けられた裏面層２０の貫通口２０以外の部分２１の繊維間距離については、計算時に以下の式から算出される裏面層２の見かけの坪量ｗ’を、坪量ｗの代わりに用いて計算を行なっている。

裏面層２の坪量ｗ’＝ｗ × （１００／（１００−ａ））

ここで、ｗ’は裏面層２の見かけの坪量（ｇ／ｍ²）を表し、ｗは裏面層２の実際の坪量（ｇ／ｍ²）を表し、aは裏面層２の開口率（％）を表す。

裏面層２の貫通口２０は繊維間距離より大きいものであり、その大きさは、圧力損失の増大を十分に抑える観点から、裏面層２における貫通口２０以外の部分２１の繊維間距離の３０倍以上であることが好ましく、３５倍以上であることが更に好ましい。「貫通口２０の大きさ」とは、本実施形態のように、均一な円形状である場合には、直径Ｌ２（図３参照）を意味するが、その他の形状の場合は、最も開口の大きい位置での長さを意味する。圧力損失の増大を抑える観点からは、裏面層２の貫通口２０の大きさは、裏面層２の部分２１の繊維間距離に比べて大きくするほど良好であるが、後述する裏面層２の破断強度、剛性、伸度を確保する観点から、上限は、裏面層２の部分２１の繊維間距離の１５０倍以下であることが好ましい。

本実施形態の積層フィルタ１は、貫通口２０を備え、空間形成能の高い裏面層２に特徴の一つを有する。詳細には、図４（ａ）に示すように、従来のフィルタ１００においては、これを、遮蔽部４を有する枠体５に取り付けると、フィルタ１００のうち、遮蔽部４に対向していない部位においては、流体の流路が短いので枠体５を通過するときの抵抗は小さいが（図中、Ａで示す）、遮蔽部４に対向している部位においては、遮蔽部４によって流体の通過が妨げられ、遮蔽部４が存在していない部位まで迂回しないと流体が通過できない（図中、Ｂで示す）。その結果、流体の流路が長くなり、それに起因して通過抵抗が大きくなる。この理由により、従来のフィルタ１００では、目的物を捕集するのに十分な流体の速度を確保することが容易ではなかった。これに対して、図４（ｂ）に示すように、本実施形態の積層フィルタ１においては、これを、遮蔽部４を有する枠体５に取り付けると、表面層３と枠体５の遮蔽部４との間に、裏面層２に起因する空間Ｓが形成される。この空間Ｓの存在によって、積層フィルタ１のうち、遮蔽部４に対向している部位においても、流体は空間Ｓをショートカットして枠体５を容易に通過できる。その結果、流体の流路長を図４（ａ）に示す場合よりも短くできるので（図４（ｂ）中、Ｂ’で示す）、通過抵抗の増大を防止できる。この理由により、本実施形態の積層フィルタ１によれば、捕集層となる表面層３の目を細かくしても、目的物を捕集するのに十分な流体の速度を確保することが可能となる。

本実施形態における裏面層２の空間形成能は、前記貫通口２０以外の部分２１の繊維間距離、貫通口２０の面積率、及び裏面層２の厚みで表される。貫通口２０以外の部分２１の繊維間距離、貫通口２０の面積率、及び裏面層２は、その値が大きいほど、裏面層２の空間形成能が高いと判断される。

裏面層２は、５０Ｐａ荷重下における厚みが、裏面層２を通過する通気の通過抵抗を抑え、十分な流体の速度を確保する観点から、０．５ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍであることが更に好ましい。厚みは、裏面層２と表面層３とが一体化している場合には、積層フィルタ１から裏面層２を、貫通口２０が潰れないように、剥離して、裏面層２において１０点測定し、それらを平均して求めた値である。厚みの測定時に５０Ｐａの荷重をかける理由は、裏面層２は、その材質によっては、流体が濾過するときの吸引力によって厚み方向に圧縮され、その厚みが潰れてしまう場合があるからである。裏面層２の厚みは、装着する遮蔽部の形状によっても変化するが、およそ５ｍｍ程度で流体の速度は上限に達する。それ以上厚みを上げることで流体の速度にマイナスに作用することはないが、必要以上の厚みを持たせることは実用的ではなく、積層フィルタ１の厚みが無用に大きくなるので、その上限は１２ｍｍ程度が好ましい。

〔厚みの測定方法〕
Ｘ方向に１００ｍｍ、Ｙ方向に１００ｍｍの寸法の正方形形状の測定片を切り出す。この切り出された正方形形状の測定片を測定サンプルとする。測定サンプル上に直径５．６ｃｍ、重さ１２．６ｇの円形形状の金属製の平板をのせ、５０Ｐａの荷重をかけた状態とし、キーエンス社製のレーザー厚み計を用いて厚みを測定し、裏面層２の厚みとする。

裏面層２は、貫通口２０により圧力損失の増大を抑えるとともに、表面層３と枠体５との間に空間を形成し、積層フィルタ１の剛性を高める観点から、裏面層２は、外力が加わったときに変形しづらい性質のものであることが好ましい。このような性質について本発明者らが検討した結果、裏面層２はその剛性、または破断強度が高いことが有利であることが判明した。また、裏面層２はその伸度が低いことが有利であることが判明した。具体的には、裏面層２の剛性に関しては、カンチレバー法で測定した剛性の値が２５ｍｍ以上であることが好ましく、５０ｍｍ以上であることが更に好ましい。裏面層２の破断強度に関しては、破断強度の値が１〜１５０Ｎ／２５ｍｍであることが好ましく、３〜１００Ｎ／２５ｍｍであることが更に好ましい。伸度に関しては、０．５Ｎ／２５ｍｍの引張応力を加えたときの伸度が１〜１５％であることが好ましく、１〜８％であることが更に好ましい。剛性、破断強度及び伸度は、裏面層２のＸ方向及びＹ方向のいずれか一方において前記の範囲を満たしていることが好ましく、両方向において前記の範囲を満たしていることが更に好ましい。剛性、破断強度及び伸度は以下の方法で測定される。なお、積層フィルタ１から裏面層２または表面層３の各物性を測定する場合、裏面層２と表面層３とが一体化している場合には、貫通穴２０が潰れない様に、または表面層３の繊維構造が壊れない様に、積層フィルタ１から剥離して測定サンプルを得る。

〔剛性の測定〕
Ｘ方向及びＹ方向それぞれにおいて、幅２０ｍｍ長さ１５０ｍｍに切り出し、それを測定サンプルとし、ＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．１９．１に準拠したカンチレバー法によって測定する。

〔破断強度の測定法〕
Ｘ方向に１００ｍｍ、Ｙ方向に２５ｍｍの寸法の長方形形状の測定片を切り出す。この切り出された長方形形状の測定片を測定サンプルとする。この測定サンプルを、Ｘ方向が引張方向となるように、引張試験機のチャックに取り付ける。チャック間距離は５０ｍｍとする。測定サンプルを３００ｍｍ／分で引っ張り、サンプル破断までの最大荷重点をＭＤの破断強度とする。また、Ｙ方向に１００ｍｍ、Ｘ方向に２５ｍｍの寸法の長方形形状の測定片を切り出し、これを測定サンプルとする。この測定サンプルを、そのＹ方向が引張方向となるように引張試験機のチャックに取り付ける。上述したＸ方向の破断強度の測定方法と同様の手順によってＹ方向の破断強度を求める。

〔伸度の測定法〕
Ｘ方向及びＹ方向に関し、上述した〔破断強度の測定法〕と同様の手順で測定サンプルを用意し、その測定サンプルを引張試験機のチャックに取り付けて引っ張る。このときの条件も、上述した〔破断強度の測定法〕と同様である。荷重値が０．５Ｎのときにおける伸長した測定サンプルの長さを測定し、下記式から０．５Ｎ／２５ｍｍ荷重時の伸度を求める。
伸度（％）＝｛（伸長時の長さ−５０）／５０｝×１００

貫通口２０を有する裏面層２は、貫通口以外の部分における圧力損失が、積層フィルタ１としての圧力損失を増大させずに流体の速度を十分に高める観点から、風速０．８ｍ／ｓの時、２０Ｐａ以下であることが好ましく、１０Ｐａ以下であることが更に好ましい。裏面層２の圧力損失は、裏面層単体で測定するが、貫通口を形成する前の貫通口がない状態で測定するのが好ましい。圧力損失は、以下の方法で測定される。

〔圧力損失の測定〕
測定サンプルを、直接レンジフードに装着して圧力損失を測定する場合、ダクト内外の気圧差やフードの隙間などが原因で、測定誤差が大きくなってしまうため、図５に示すように、レンジフードを模した装置を用いて測定を行う。該模した装置には、ブロアーに昭和電気製、ＥＣ−１００Ｔ−Ｒ３１３を用い、その前方に口径直径１４ｃｍ（面積１５４ｃｍ²）、長さ９５ｃｍの筒を取り付け、その筒の内部におけるブロアーから５４ｃｍ風上に測定サンプルが設置される。なお、ブロアーの吸引によって筒内に吸気を行なって空気の流れを発生させるため、筒内のブロアー側が風下となる。測定サンプルからブロアーまでの筒内と筒外との圧力差を測定するため、ＯＭＲＯＮ株式会社製圧力差測定機（モデルＥ８Ｙ−ＡＲ２Ｃ）を設置する。該測定機では、測定サンプルの中心から２３ｃｍ風下側（筒内のブロアーから３１ｃｍ風上側）の位置で、筒の外部の外気との圧力差を測定する。
次に、風速測定機として日本カノマックス株式会社製の風速測定機（モデル６５４１）を用い、測定サンプルを取り付けた状態で、測定サンプルの中心から２０ｃｍ風上側の位置での風速を測定しながら、該位置での風速が風速０．８ｍ／ｓとなるようブロアーを調整する。この条件下において風速０．８ｍ／ｓ時の圧力差を測定し、圧力損失を求める。
筒の内部に、測定サンプルのみを取り付けて測定した場合を「単体の圧力損失」とする。また、測定サンプルを枠体（三菱レンジフードＶ−６０３７Ｋ６−ＢＬ用クロスキャッチフィルターを直径１４ｃｍに切り出したものを使用）とともに筒の内部に取り付けた状態で測定を行った場合を、「枠体取り付け時の圧力損失」とする。これらの場合、測定サンプルは筒内径と隙間がないよう周囲をシールして取り付けられるが、シールによって筒内の測定サンプルが通気されるのは直径１３ｃｍの領域となる。

裏面層２は、表面層３と枠体５との間に空間を形成し、圧力損失を低減する効果を得るため、嵩高な繊維シートから構成されていることが好ましい。繊維シートとしては、不織布、織布、編み物地、ネット材料又はこれらの複合材料等を用いることができる。積層フィルタ１は一般に使い切りされるものなので、経済性を考慮すると繊維シートとして不織布を用いることが好ましい。

裏面層２として不織布を用いる場合、該不織布としては、エアレイド不織布、エアスルー不織布、スパンレース不織布、メルトブローン不織布、スパンボンド不織布、ケミカルボンド不織布などの各種不織布を用いることができる。これらの不織布のうち、嵩高である観点から、エアレイド不織布、エアスルー不織布を用いることが好ましい。エアレイド不織布、エアスルー不織布を用いる場合、構成繊維の繊維径は、１５μｍ〜５０μｍであることが好ましく、その坪量が１０〜５０ｇ／ｍ²であることが好ましく、１０〜２０ｇ／ｍ²であることが更に好ましい。

貫通口２０は、平板状シートにパンチ刃やピンなどを用いて形成することができる。また、不織布の場合、繊維ウェブを作成する工程で開口を設け、それをシート化することで形成してもよく、水流などにより繊維ウェブをシート化すると同時に形成してもよい。

表面層３は、目的物を十分に捕集する観点から、その繊維間距離が、５０μｍ〜２５０μｍであることが好ましく、６０μｍ〜１５０μｍであることが更に好ましい。表面層３の平均繊維間距離は、裏面層２の繊維間距離と同様の上式から算出される。

表面層３を構成する繊維シートとしては、不織布、織布、編み物地、ネット材料又はこれらの複合材料等を用いることができる。積層フィルタ１は一般に使い切りされるものなので、経済性を考慮すると繊維シートとして不織布を用いることが好ましい。

表面層３として不織布を用いる場合、該不織布としては、スパンレース不織布、エアレイド不織布、エアスルー不織布、メルトブローン不織布、スパンボンド不織布、ケミカルボンド不織布などの各種不織布を用いることができる。これらの不織布のうち、繊維を自由に選択でき、難燃性繊維などを使用しやすいという観点から、スパンレース不織布を用いることが好ましい。スパンレース不織布を用いる場合、構成繊維の繊維径は、７μｍ〜３５μｍであることが好ましい。また、表面層としてエアスルー不織布やエアレイド不織布を用いた場合、嵩高な不織布を形成できるため圧力損失を低減でき、好適に用いる事ができる。エアスルー不織布やエアレイド不織布を用いる場合も、構成繊維の繊維径は、７μｍ〜３５μｍであることが好ましい。さらに、表面層としてケミカルボンド不織布を用いた場合、繊維を自由に選択でき、嵩高であり、さらにバインダーとして難燃剤を添加することで難燃性能を向上させることができるため、好適に用いることが出来る。ケミカルボンド不織布を用いる場合も、構成繊維の繊維径は、７μｍ〜３５μｍであることが好ましい。

不織布からなる表面層３は、その坪量が２０〜１５０ｇ／ｍ²、特に２０〜１００ｇ／ｍ²であることが好ましい。またその厚み（５０Ｐａ荷重下）は０．５〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍｍであることが更に好ましい。表面層３の厚みは、裏面層２の厚みと同様に測定される。不織布からなる表面層３は、その単独での圧力損失が、捕集性、防汚性を確保する観点から、２〜３５Ｐａであることが好ましく、５〜３５Ｐａであることが更に好ましい。表面層３の圧力損失は、上述した段落〔００２９〕で示した方法で測定される。

積層フィルタ１を、例えばレンジフードに取り付けて使用される油捕集用フィルタとして用いる場合には、表面層３として、外方を向く第１層と、裏面層２の側を向く第２層とを有し、第２層の構成繊維の表面が撥油性を有しているものを用いることが、油滴の裏抜けが効果的に防止されるので好ましい。この理由は次のとおりである。

図６には、上述の構成の表面層３の縦断面が模式的に示されている。この表面層３においては、その厚み方向における片側の略半面の領域に存する繊維Ｆ１の表面が撥油性を有しており、残りの略半面の領域に存する繊維Ｆ２の表面は撥油性を有していない。この表面層３を、繊維Ｆ２が存する側をレンジ側（外方を向く側）に位置させて使用した場合、図６に示すように、油成分Ａは先ずレンジ側に位置する繊維Ｆ２に付着する。繊維Ｆ２は撥油性を有していないので、繊維Ｆ２に付着した油成分Ａは、繊維Ｆ２の表面に濡れ広がり油膜Ｍを形成する。油膜Ｍを構成する油成分Ａは毛細管現象によって、ファン側（裏面層２側、枠体５側）に向かって表面層３の厚み方向に移行する。ファン側に向かって移行する油成分Ｍは繊維Ｆ１が存する領域まで到達すると、該繊維Ｆ１の有する撥油性によって油膜Ｍの形成が妨げられ、また毛細管現象による移行も妨げられる。その結果、繊維Ｆ１の表面において油滴の状態で存在するようになり、毛細管力が作用しづらくなる。その結果、油成分Ａは表面層３のファン側に移動しづらくなる。このような理由によって油成分Ａの裏抜けが防止される。

繊維Ｆ１の表面が撥油性を有するようにするためには、（イ）撥油剤を有していない繊維を用いて不織布を作製し、その後に撥油剤又は撥油剤を添加した樹脂を塗工する等、繊維の表面を撥油性処理する方法、（ロ）撥油性の繊維を用いて表面層３を作製する方法がある。（イ）の場合、例えば繊維の表面にフッ素系撥油剤をコーティング処理して撥油性を付与すればよい。

繊維Ｆ１の表面をフッ素系撥油剤でコーティング処理するためには、例えば繊維の表面にフッ素樹脂のエマルジョンを付与し、これを乾燥させればよい。これによって繊維の表面にフッ素樹脂を膜状に付着させることができる。乾燥後に熱処理を施すことで、繊維の表面に付着したフッ素樹脂の密着性を高めることができる。フッ素樹脂のエマルジョンを繊維の表面に付与するには、例えば該エマルジョンをディッピング（含浸）させたり、該エマルジョンをスプレー噴霧したり、該エマルジョンを泡立て処理したりすればよい。その他の方法として、希釈フッ素ガス、低温プラズマによるもの、グロー放電によるスパッタリングによって、繊維の表面をフッ素化し撥油性を付与することができる。

フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロプロピルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂、ヘキサフルオロプロピレン・フッ化ビニリデン共重合体、及びポリイミド系変性フッ素樹脂、ＰＰＳ系変性フッ素樹脂、エポキシ系変性フッ素樹脂、ＰＥＳ系変性フッ素樹脂、フェノール系変性フッ素樹脂、パーフルオロアルキルエチレン基を有するアクリレート重合体やメタクリレート共重合体等が挙げられる。また、フッ素樹脂のエマルジョンを用いることもできる。そのようなエマルジョンとしては、例えば旭硝子製のフッ素樹脂であるアサヒガード（登録商標）ＡＧ−７０００を用いることができる。

フッ素樹脂を付着させる量は、フッ素樹脂を付着させる前の繊維の重量に対して０．１〜１０重量％、特に０．５〜２重量％とすることが好ましい。付着量を０．５重量％以上とすることで、繊維の表面に十分な撥油性を付与することができる。また付着量を１０重量％以下とすることで、過剰付着に起因するフィルタの通気性の低下が防止される。

繊維自体を、撥油性を有する材料から構成する場合、該材料としては、上述した各種のフッ素樹脂を用いることができる。

撥油性処理に使用する撥油剤として、フッ素系撥油剤以外に、一部の界面活性剤を用いることもできる。そのような界面活性剤は、これを不織布に塗工し乾燥させることによって、撥油性を発現させることができる。例えば、非イオン性界面活性剤であるアルキルグルコシド、両性界面活性剤であるラウラミドプロピルベタインを不織布に塗工し乾燥させることによって、繊維に撥油性を付与できる。また、フッ素を配合した油剤を表面に塗布した繊維のなかには、加熱することにより繊維表面が撥油性を示すものがあり、そのような繊維を本発明で使用することもできる。そのような繊維の例としては、宇部日東製の超撥油不織布用原綿、ＵＣファイバー ＨＲ−ＰＬＥが挙げられる。

撥油性の繊維を用いて不織布を作製する場合に用いられる該繊維としては、フッ素が練り込まれた繊維、フッ素樹脂からなる繊維が挙げられる。そのような繊維の例としては、東レ製のフッ素繊維であるトヨフロン（登録商標）や、デュポン製のテフロン（登録商標）等が挙げられる。

撥油処理した表面層３は、例えば次の方法で製造できる。まず撥油性の持たない繊維を用いて表面層３を作成し、片面からスプレーでフッ素樹脂のエマルジョンを塗布する。その後、熱により薬剤を乾燥させる。

以上の構成を有する本実施形態の積層フィルタ１は、上述したとおり、レンジフードの油捕集用フィルタとして特に有用であり、その他にエアコン用フィルタや排気用ダクトのフィルタ等の気体用フィルタとして有用である。本実施形態の積層フィルタ１においては、裏面層２よりも表面層３の方が低通気性なので、積層フィルタ１の通気性は表面層３の通気性によって支配される。したがって、積層フィルタ１の通気度は、表面層３の通気度と実質的に同じになる。

裏面層２及び表面層３の繊維シートを構成する構成繊維は、換気扇やレンジフード用の油捕集用フィルタとして用いる場合には、安全性の観点から、不燃性繊維又は難燃性繊維であることが好ましい。不燃性繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等を用いることができ、難燃性繊維としては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリクラール、難燃ポリエステル、難燃アクリル、難燃レーヨン、難燃ポリプロピレン、難燃ポリエチレン、難燃ポリ乳酸等を用いることが好ましい。あるいは、不燃物繊維及び／又は難燃性繊維を混綿することが好ましい。難燃性繊維とはＬＯＩ値が２６以上の繊維のことである。

裏面層２及び表面層３の構成繊維が不燃性繊維や難燃性繊維でない場合、又は不燃性繊維や難燃性繊維であっても防炎性が不十分である場合には、後加工工程でハロゲン系又はリン系の難燃剤を繊維に施したり、ポリホウ酸の難燃剤を繊維に施したりしてもよい。あるいは難燃剤を含んだ樹脂をバインダーとして繊維表面に施して、その被膜を形成してもよい。

裏面層２及び表面層３の構成繊維が不燃性繊維や難燃性繊維でなくてもよい場合には、該構成繊維として公知の繊維形成用合成樹脂からなる合成繊維、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィン系材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系材料、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系材料、ポリアクリルニトリル系材料、レーヨン、各種ゴム等からなる繊維を用いることができる。また、ポリ塩化ビニル等のビニル系材料や、ポリ塩化ビニリデン等のビニリデン系等からなる繊維を用いることもできる。更に、これらの材料の変成物、アロイ又は混合物等からなる繊維を用いることもできる。カーボンニュートラルな繊維であるため環境負荷も少ないことから、ポリ乳酸繊維も好適に用いることが出来る。

上述した裏面層２及び表面層３を積層して形成された積層フィルタ１は、フィルタ通過時の圧力損失の増大が抑えられるとともに剛性が高いので、捕集率を高めることができる。形成された積層フィルタ１の剛性は５０ｍｍ以上となることが好ましく、７０ｍｍ以上となることが更に好ましい。形成された積層フィルタ１は、剛性が高いので、ゆるみを生じずに、枠体５に密着して取り付けることができる。尚、剛性は、積層フィルタ１を、Ｘ方向及びＹ方向それぞれにおいて、幅２０ｍｍ長さ１５０ｍｍに切り出し、それを測定サンプルとし、ＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．１９．１に準拠したカンチレバー法によって測定した。剛性は、積層フィルタ１のＸ方向及びＹ方向のいずれか一方において前記の範囲を満たしていることが好ましく、両方向において前記の範囲を満たしていることが更に好ましい。

形成された積層フィルタ１は、その破断強度に関しては、破断強度の値が１〜１５０Ｎ／２５ｍｍであることが好ましく、３〜１００Ｎ／２５ｍｍであることが更に好ましい。形成された積層フィルタ１は、破断強度が高いので、外力が加わったときに変形し難く、枠体５に密着して取り付けることができる。積層フィルタ１の破断強度は、裏面層２と同様の方法で測定される。伸度に関しては、０．５Ｎ／２５ｍｍの引張応力を加えたときの伸度が１〜１５％であることが好ましく、１〜８％であることが更に好ましい。伸度は、積層フィルタ１のＸ方向及びＹ方向のいずれか一方において前記の範囲を満たしていることが好ましく、両方向において前記の範囲を満たしていることが更に好ましい。形成された積層フィルタ１は、表面層３単体の場合と比較して伸度が低いので、外力が加わったときに変形し難く、枠体５に密着して取り付けることができる。

形成された積層フィルタ１は、その単体の圧力損失に関しては、捕集性、防汚性を確保する観点から、５〜４０Ｐａであることが好ましく、１０〜３５Ｐａであることが更に好ましい。
また、形成された積層フィルタ１は、その枠体取り付け時の圧力損失に関しては、捕集性、防汚性を確保する観点から、５〜５０Ｐａであることが好ましく、１０〜４０Ｐａであることが更に好ましい。

上述した本発明の実施形態の積層フィルタ１を、その裏面層２を流体吸入の下流側（枠体５側）に位置するように配して、使用した際の作用効果について説明する。
本実施形態の積層フィルタ１は、図１，図３に示すように、裏面層２と表面層３との積層体であることにより、油の保持量を多くすることができ、また、剛性が高くなるので、枠体５への取り付け時にゆるみ、たるみが生じ難く、油の捕集率を高めることができる。また、本実施形態の積層フィルタ１は、図１，図３に示すように、裏面層２が複数個の貫通口２０を有しており、更に裏面層２における貫通口２０以外の部分２１の繊維間距離が、外方を向く側に配される表面層３の繊維間距離よりも長いので、フィルタ通過時の圧力損失の増大を抑えることができる。更に、本実施形態の積層フィルタ１は、裏面層２の貫通口２０の大きさや貫通口２０の面積率等を制御することで、油の保持量、圧力損失、剛性、使用期間等のバランスが取れたフィルタを提供することが出来る。

本発明の積層フィルタは、上述の実施形態に何ら制限されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、積層フィルタをレンジフード用の油捕集用フィルタとして用いる場合には、コンロ側の表面層３のみ、不燃性繊維や難燃性繊維の繊維で構成してもよい。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。しかしながら本発明の範囲はかかる実施例に制限されない。

〔実施例１〕
（１）裏面層
坪量４０ｇ／ｍ²のエアスルー不織布を用いた。この不織布は、芯がポリプロピレンで、鞘がポリエチレンからなる芯鞘型複合繊維（繊維径１７．５μｍ）から構成されていた。この不織布に、パンチ刃を用いて直径８ｍｍの貫通口を、開口率２５％（１０ｃｍ²当たり５０個）の割合で形成した。貫通口形成後の不織布は、５０Ｐａ荷重下における厚みが２．１６ｍｍ、ＭＤ方向（繊維の流れ方向）及びＣＤ方向（繊維の流れ方向に直交する方向）の破断強度がそれぞれ１４．６Ｎ／２５ｍｍ，３．３Ｎ／２５ｍｍ、ＭＤ方向及びＣＤ方向の伸度がそれぞれ１．５％，３．１％、貫通口以外の部分の繊維間距離が８５．３μｍ、貫通口以外の部分の圧力損失が１７．３Ｐａ、坪量は３０ｇ／ｍ²であった。

（２）表面層
坪量４０ｇ／ｍ²のスパンレース不織布を用いた。この不織布は、プロピレン繊維（繊維径１５．５μｍ）から構成されていた。この不織布の５０Ｐａ荷重下での厚みは１．７７ｍｍ、繊維間距離は７１．２μｍ、圧力損失は３１．０Ｐａであった。

（３）積層フィルタ
得られた裏面層と裏面層とを重ねて、１４２℃に設定した乾燥機中に１０分間配置することによって溶解融着し一体化した。これによって目的とする積層フィルタを得た。

〔実施例２〜４〕
裏面層として表１に示すものを用いる以外は実施例１と同様にして積層フィルタを得た。

〔実施例５〕
裏面層として以下に示す不織布を用いる以外は、実施例１，２と同様にして積層フィルタを得た。
（１）裏面層
坪量１５ｇ／ｍ²のエアスルー不織布を用いた。この不織布は、芯がポリプロピレンで、鞘がポリエチレンからなる芯鞘型複合繊維（繊維径３０μｍ）から構成され、さらにカレンダー処理を行い高強度化されていた。この不織布に、パンチ刃を用いて直径８ｍｍの貫通口を、開口率２５％（１０ｃｍ²当たり５０個）の割合で形成した。貫通口形成後の不織布は、５０Ｐａ荷重下における厚みが０．５４ｍｍ、ＭＤ方向（繊維の流れ方向）及びＣＤ方向（繊維の流れ方向に直交する方向）の破断強度がそれぞれ４．４Ｎ／２５ｍｍ，１．９Ｎ／２５ｍｍ、ＭＤ方向及びＣＤ方向の伸度がそれぞれ２．１％，６．９％、貫通口以外の部分の繊維間距離が１５４．１μｍ、開通口以外の部分の圧力損失が３．３Ｐａ、坪量が１１．３ｇ／ｍ²であった。

〔実施例６〕
裏面層として以下に示す不織布を用いる以外は、実施例１〜３と同様にして積層フィルタを得た。
（１）裏面層
坪量４０ｇ／ｍ²のエアスルー不織布を用いた。この不織布は、ポリプロピレンとポリエチレンからなるサイドバイサイド型複合繊維（繊維径４２μｍ）から構成されていた。この不織布に、パンチ刃を用いて直径８ｍｍの貫通口を、開口率２５％（１０ｃｍ²当たり５０個）の割合で形成した。貫通口形成後の不織布は、５０Ｐａ荷重下における厚みが２．４８ｍｍ、ＭＤ方向（繊維の流れ方向）及びＣＤ方向（繊維の流れ方向に直交する方向）の破断強度がそれぞれ１．３Ｎ／２５ｍｍ，１．０Ｎ／２５ｍｍ、ＭＤ方向及びＣＤ方向の伸度がそれぞれ８．１％，９．９％、貫通口以外の部分の繊維間距離が２２６μｍ、開通口以外の部分の圧力損失が４．１Ｐａ、坪量が３０ｇ／ｍ²であった。

〔実施例７〕
表面層として以下に示す不織布を用いる以外は、実施例４と同様にして積層フィルタを得た。
（１）表面層
坪量３４ｇ／ｍ²のエアスルー不織布を用いた。この不織布は、芯がポリプロピレンで、鞘がポリエチレンからなる芯鞘型複合繊維（繊維径１７．５μｍ）から構成されていた。この不織布の５０Ｐａ荷重下での厚みは０．９ｍｍ、繊維間距離は６０．７μｍ、圧力損失は１５．９Ｐａであった。

〔実施例８〕
表面層として以下に示す不織布を用いる以外は、実施例４，５と同様にして積層フィルタを得た。
（１）表面層
坪量３４ｇ／ｍ²のケミカルボンド不織布を用いた。この不織布は、ポリプロピレン繊維（繊維径２７μｍ）から構成されていた。この不織布の５０Ｐａ荷重下での厚みは１．５ｍｍ、繊維間距離は１６０．２μｍ、圧力損失は３．３Ｐａであった。

〔比較例１〕
比較例１の積層フィルタは、裏面層を設けず、表２に示すように、実施例１と同様の表面層のみを用いて得た。

〔比較例２〜４〕
比較例２〜４の積層フィルタは、裏面層に貫通口を設けず、表２に示した物性の裏面層を用いて得た。

〔比較例５，６〕
比較例５，６の積層フィルタは、裏面層を設けず、それぞれ実施例７，８と同様の表面層のみを用いて得た。

〔比較例７，８〕
比較例７，８の積層フィルタは、裏面層に貫通口を設けず、表２に示した物性の裏面層を用いて得た。

〔評価〕
実施例及び比較例で得られた積層フィルタについて、ＭＤ方向及びＣＤ方向それぞれの剛性、伸度及び破断強度を測定した。また、実施例及び比較例で得られた積層フィルタについて、油保持量、単体の圧力損失及び枠体取り付け時の圧力損失を以下の方法により測定した。

＜油保持量の測定＞
実施例及び比較例で得られた積層フィルタの重量を測定し、次に、各積層フィルタを、日清オイリオグループ株式会社製の日清キャノーラ油（登録商標）に、完全に浸した後、日清キャノーラ油（登録商標）から取り出し、垂直状態に吊し、８時間経過後の重量を測定した。油保持後の積層フィルタの重量から当初の積層フィルタの重量を差し引くことにより油保持量を求めた。尚、油保持量は、２点測定し、それらを平均して求めた値である。

表１，表２に示す結果から明らかなように、実施例１〜４の積層フィルタは、比較例１のフィルタと比較して、圧力損失の増加を最大６Ｐａ、枠体への取り付け時には整流効果が働くことにより最大４Ｐａ程度に抑えつつ、剛性はＣＤ方向で３倍以上向上し、油捕集量も１．５倍程度向上しており、圧力損失の増加を抑えながら剛性及び捕集量が向上している。また、実施例１〜４の積層フィルタは、比較例２のフィルタと比較して、剛性及び油捕集量は減少しているものの、圧力損失も単体で１０Ｐａ以上低減しており、バランスのよい性能をもつフィルタとなっている。また、実施例１〜４の物性から明らかなように、貫通口のサイズ及び面積率を調節することで、剛性、圧力損失、油保持量を望む値に調節することが可能である。
また、表１に示す実施例５、６及び表２に示す比較例１、３、４から明らかなように、裏面層に種類の異なる開孔を施した不織布を用いることによっても同様に、圧力損失の増大を抑えながらも剛性や油保持量の高い、バランスのよい性能を持つフィルタを設計することができる。
さらに、表１に示す実施例７，８及び表２に示す比較例５〜８から明らかなように、表面層に種類の異なる不織布を用いた場合でも、同様に、圧力損失の増大を抑えながらも剛性や油保持量の高い、バランスのよい性能を持つフィルタを設計することができる。
これにより、各実施例のフィルタは、各比較例のフィルタと比較して、換気性能を維持しながら、レンジフード用フィルタをグリスフィルタに取る付ける際にゆるみが生じにくく、長期間の使用が可能なフィルタを提供することが出来る。また、使用場面に応じた圧力損失、剛性、油保持量を持ったフィルタを作成することが可能である。

１ 積層フィルタ
２ 裏面層
２０ 貫通口
２１ 裏面層の貫通口以外の部分
３ 表面層
４ 遮蔽部
５ 枠体

Claims (8)

1. 不織布からなる裏面層と不織布からなる表面層とを有する積層フィルタであって、
   前記積層フィルタは、前記裏面層が、流体吸入の下流側に位置するように使用されるものであり、
   前記裏面層は、複数個の貫通口を有しており、
   前記貫通口は、均等な間隔を空けて配されており、
   前記裏面層における前記貫通口以外の部分の下記式で算出される平均繊維間距離が、前記表面層の下記式で算出される平均繊維間距離よりも長く、
   前記裏面層が、遮蔽部を有する枠体に対向するように、該枠体に取り付けられて使用される積層フィルタ。
   
   

   
2. 前記裏面層の不織布としては、坪量１０〜５０ｇ／ｍ ² のエアレイド不織布又はエアスルー不織布を用い、
   前記表面層の不織布としては、坪量２０〜１５０ｇ／ｍ ² のスパンレース不織布を用いる請求項１に記載の積層フィルタ。
3. 各前記貫通口の大きさが、前記裏面層における前記貫通口以外の部分の繊維間距離の３０倍以上である請求項１又は２に記載の積層フィルタ。
4. 前記積層フィルタは、ＪＩＳ Ｌ １０９６に規定するカンチレバー法で測定した剛性が５０ｍｍ以上である請求項１〜３の何れか１項に記載の積層フィルタ。
5. 前記裏面層における前記貫通口の開口率は、１０〜６０％である請求項１〜４の何れか１項に記載の積層フィルタ。
6. 前記裏面層は、５０Ｐａ荷重下における厚みが０．５〜１２．０ｍｍである請求項１〜５の何れか１項に記載の積層フィルタ。
7. 前記裏面層及び前記表面層それぞれの不織布は、構成繊維が不燃性繊維又は難燃性繊維である請求項１〜６の何れか１項に記載の積層フィルタ。
8. 前記積層フィルタは、レンジフード用又は換気扇用のフィルタとして用いられる請求項１〜７の何れか１項に記載の積層フィルタ。

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