JP7393352B2 - エアフィルタ - Google Patents
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Description
本発明は、脱臭等の目的で使用するエアフィルタに関する。
本願は、２０１９年１月９日に中国国家知識産権局に出願された、出願番号２０１９１００２０２４５．３に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１９年１月９日に中国国家知識産権局に出願された、出願番号２０１９１００２０２４５．３に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
空気清浄機等において、脱臭等の目的で使用されるエアフィルタとしては、複数のライナー部材と複数のコルゲート部材とを交互に重ねることにより多数のセルを構成したコルゲートハニカム構造体が知られている。
処理対象となる空気は、セルを通過する間に悪臭成分等がコルゲートハニカム構造体に吸着することにより浄化される。
コルゲートハニカム構造体の材質としては、通常吸着剤を付着または含有させた紙が使用されている。
また、吸着効率や持続性を高めることを目的として、コルゲートハニカム構造体のセルに、活性炭等を充填した脱臭フィルタも提案されている（特許文献１）。
処理対象となる空気は、セルを通過する間に悪臭成分等がコルゲートハニカム構造体に吸着することにより浄化される。
コルゲートハニカム構造体の材質としては、通常吸着剤を付着または含有させた紙が使用されている。
また、吸着効率や持続性を高めることを目的として、コルゲートハニカム構造体のセルに、活性炭等を充填した脱臭フィルタも提案されている（特許文献１）。
しかし、特許文献１のように、セルに活性炭等を充填するためには、ある程度大きなセルが必要となる。その場合、処理対象となる空気は、セルを通過する間にコルゲートハニカム構造体に充分に接触することができず、コルゲートハニカム構造体の利点である即効性のある吸着性能を発揮しにくくなる。
活性炭等を細かくすれば、セルをあまり大きくすることなく充填することが可能である。しかし、その場合、細かい活性炭等によりセルが目詰まりした状態となり、圧力損失が非常に高くなってしまう。
そのため、特許文献１のように、コルゲートハニカム構造体のセルに活性炭等を充填したエアフィルタは、実用化に至っていない。
そのため、特許文献１のように、コルゲートハニカム構造体のセルに活性炭等を充填したエアフィルタは、実用化に至っていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、圧力損失の上昇を抑制しながら、活性炭等の充填剤を充填することにより、吸着効率や持続性を高めたエアフィルタを提供することを課題とする。
上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］第１の面と第２の面を有する面状のエアフィルタであって、
面方向に配列する複数のセルを画するコルゲートハニカム構造体と、前記複数のセルに充填された複数の多孔質の充填剤とを備え、
前記複数のセルは、複数の最小径セルと複数の大径セルからなり、
前記複数の最小径セルは、内接円の直径が最も小さいセルであり、
前記複数の大径セルは、内接円の直径が前記複数の最小径セルの内接円の直径よりも大きいセルであり、
前記最小径セルの個数に占める、前記充填剤が充填された最小径セルの個数の割合は５０％以下であり、
前記大径セルの個数に占める、前記充填剤が充填された大径セルの個数の割合は２５～１００％であることを特徴とするエアフィルタ。
［２］前記複数のセルに占める前記最小径セルの割合が１０～９０面積％である［１］に記載のエアフィルタ。
［３］前記コルゲートハニカム構造体は、複数のライナー部材と複数のコルゲート部材とが互いに接着されて構成されており、
前記複数のライナー部材は、前記面方向に垂直な方向から観察した際に直線状であり、
前記複数のコルゲート部材は、前記面方向に垂直な方向から観察した際に前記ライナー部材が延伸する方向に添って山部と谷部が繰り返す波型形状であり、
前記複数のコルゲート部材は、前記波型形状の高さ及びピッチの一方又は両方が異なる二種以上のコルゲート部材を含む、［１］または［２］に記載のエアフィルタ。
［４］前記複数のコルゲート部材は、前記ライナー部材を介することなく、互いの山部が直接接着されている一対以上のコルゲート部材を含む、［３］に記載のエアフィルタ。
［５］吸着剤が前記コルゲートハニカム構造体に保持されている、［１］～［４］の何れかに記載のエアフィルタ。
［６］前記複数の充填剤が球状である、［１］～［５］の何れかに記載のエアフィルタ。
［７］前記充填剤は活性炭である、［１］～［６］の何れかに記載のエアフィルタ。
［８］前記第１の面及び前記第２の面の一方又は両方に、通気性シートが配置されている、［１］～［７］の何れかに記載のエアフィルタ。
［１］第１の面と第２の面を有する面状のエアフィルタであって、
面方向に配列する複数のセルを画するコルゲートハニカム構造体と、前記複数のセルに充填された複数の多孔質の充填剤とを備え、
前記複数のセルは、複数の最小径セルと複数の大径セルからなり、
前記複数の最小径セルは、内接円の直径が最も小さいセルであり、
前記複数の大径セルは、内接円の直径が前記複数の最小径セルの内接円の直径よりも大きいセルであり、
前記最小径セルの個数に占める、前記充填剤が充填された最小径セルの個数の割合は５０％以下であり、
前記大径セルの個数に占める、前記充填剤が充填された大径セルの個数の割合は２５～１００％であることを特徴とするエアフィルタ。
［２］前記複数のセルに占める前記最小径セルの割合が１０～９０面積％である［１］に記載のエアフィルタ。
［３］前記コルゲートハニカム構造体は、複数のライナー部材と複数のコルゲート部材とが互いに接着されて構成されており、
前記複数のライナー部材は、前記面方向に垂直な方向から観察した際に直線状であり、
前記複数のコルゲート部材は、前記面方向に垂直な方向から観察した際に前記ライナー部材が延伸する方向に添って山部と谷部が繰り返す波型形状であり、
前記複数のコルゲート部材は、前記波型形状の高さ及びピッチの一方又は両方が異なる二種以上のコルゲート部材を含む、［１］または［２］に記載のエアフィルタ。
［４］前記複数のコルゲート部材は、前記ライナー部材を介することなく、互いの山部が直接接着されている一対以上のコルゲート部材を含む、［３］に記載のエアフィルタ。
［５］吸着剤が前記コルゲートハニカム構造体に保持されている、［１］～［４］の何れかに記載のエアフィルタ。
［６］前記複数の充填剤が球状である、［１］～［５］の何れかに記載のエアフィルタ。
［７］前記充填剤は活性炭である、［１］～［６］の何れかに記載のエアフィルタ。
［８］前記第１の面及び前記第２の面の一方又は両方に、通気性シートが配置されている、［１］～［７］の何れかに記載のエアフィルタ。
本発明の活性炭等の充填剤を充填したエアフィルタによれば、圧力損失の上昇を抑制しながら、吸着効率や持続性を高めることができる。
本発明のエアフィルタは、面方向に配列する複数のセルを画するコルゲートハニカム構造体と、前記複数のセルに充填された複数の多孔質の充填剤とを備える。
図１は、本発明の一実施形態に係るエアフィルタに用いるコルゲートハニカム構造体１を面方向に垂直な方向から見た図である。コルゲートハニカム構造体１は、ライナー部材１０とコルゲート部材２０で構成されており、図１における紙面表側が第１の面６１、紙面裏側が第２の面６２となる面状体である。
コルゲートハニカム構造体の厚さ（後述する、コルゲートハニカム構造体が有するセルの深さ方向の長さ）は、５～１００ｍｍの範囲で調整すればよく、通常、５～５０ｍｍである。
図１は、本発明の一実施形態に係るエアフィルタに用いるコルゲートハニカム構造体１を面方向に垂直な方向から見た図である。コルゲートハニカム構造体１は、ライナー部材１０とコルゲート部材２０で構成されており、図１における紙面表側が第１の面６１、紙面裏側が第２の面６２となる面状体である。
コルゲートハニカム構造体の厚さ（後述する、コルゲートハニカム構造体が有するセルの深さ方向の長さ）は、５～１００ｍｍの範囲で調整すればよく、通常、５～５０ｍｍである。
ライナー部材１０は、図１に示すように、面方向に垂直な方向から観察した際に直線状ないし略直線状に見え、図１の紙面厚さ方向に幅のある細帯状の部材である。
コルゲート部材２０は、図１に示すように、細帯状の部材が繰り返し折れ曲がり、面方向に垂直な方向から観察した際にライナー部材１０が延伸する方向に添って山部と谷部が繰り返す波型形状とされた部材である。
コルゲート部材２０は、図１に示すように、細帯状の部材が繰り返し折れ曲がり、面方向に垂直な方向から観察した際にライナー部材１０が延伸する方向に添って山部と谷部が繰り返す波型形状とされた部材である。
本実施形態では、小コルゲート部材２１と大コルゲート部材２２の２種類のコルゲート部材２０が使用されている。大コルゲート部材２２のピッチと高さは、小コルゲート部材２１のピッチと高さよりも大きい。
図２に示すように、小コルゲート部材２１の谷部２１ｂは１枚のライナー部材１０に接着されており、山部２１ａは、他の１枚のライナー部材１０に接着されている。
これに対し、大コルゲート部材２２の谷部２２ｂは１枚のライナー部材１０に接着されているが、山部２２ａは、他の１枚のライナー部材１０を介することなく、他の大コルゲート部材２２の山部２２ａに直接接着されている。
図２に示すように、小コルゲート部材２１の谷部２１ｂは１枚のライナー部材１０に接着されており、山部２１ａは、他の１枚のライナー部材１０に接着されている。
これに対し、大コルゲート部材２２の谷部２２ｂは１枚のライナー部材１０に接着されているが、山部２２ａは、他の１枚のライナー部材１０を介することなく、他の大コルゲート部材２２の山部２２ａに直接接着されている。
図１、図２に示すように、コルゲートハニカム構造体１には、ライナー部材１０及びコルゲート部材２０で画された複数のセル３０が面方向に配列するように形成されている。
本実施形態では、セル３０として、最小径セル３１と２種類の大径セル（第１大径セル３２、第２大径セル３３）が形成されている。
最小径セル３１は、ライナー部材１０と小コルゲート部材２１により画された空間である。第１大径セル３２は、ライナー部材１０と大コルゲート部材２２により画された空間である。また、第２大径セル３３は、互いの山部２２ａが直接接着された一対の大コルゲート部材２２により画された空間である。
本実施形態では、セル３０として、最小径セル３１と２種類の大径セル（第１大径セル３２、第２大径セル３３）が形成されている。
最小径セル３１は、ライナー部材１０と小コルゲート部材２１により画された空間である。第１大径セル３２は、ライナー部材１０と大コルゲート部材２２により画された空間である。また、第２大径セル３３は、互いの山部２２ａが直接接着された一対の大コルゲート部材２２により画された空間である。
図２において、最小径内接円４１は最小径セル３１の内接円であり、第１大径内接円４２は第１大径セル３２の内接円であり、第２大径内接円４３は第２大径セル３３の内接円である。
これらの内接円の内、最小径内接円４１の直径が最も小さく、第１大径内接円４２と第２大径内接円４３の直径は最小径内接円４１の直径よりも大きい。また、第２大径内接円４３の直径は第１大径内接円４２の直径よりも大きい。
これらの内接円の内、最小径内接円４１の直径が最も小さく、第１大径内接円４２と第２大径内接円４３の直径は最小径内接円４１の直径よりも大きい。また、第２大径内接円４３の直径は第１大径内接円４２の直径よりも大きい。
最小径内接円４１が内接する最小径セル３１は、開口面積が小さいため、充填剤が充填されにくく、気体をスムーズに通過させることができる。また、最小径セル３１は、開口面積が小さいため、最小径セル３１を通過する気体は、ライナー部材１０と小コルゲート部材２１に充分接触することができ、悪臭成分等をこれらの部材に吸着させやすい。
また、最小径内接円４１よりも直径の大きい内接円が内接する第１大径セル３２と第２大径セル３３には、最小径セル３１には入りにくい充分な大きさの充填剤を充填することができる。そのため、圧力損失の上昇を抑制しながら、充填剤によって吸着効率や持続性を高めることができる。
また、本実施形態のように、内接円の直径が異なる複数種類の大径セル（第１大径セル３２、第２大径セル３３）が存在すると、圧力損失の上昇を抑制する効果がさらに高まると共に、長期間使用した際、同時に目詰まりを生じることを防ぐことができる。また、大きさの異なる複数種類の充填剤を充填しやすい。そのため、吸着特性の異なる複数種類の充填剤を使用しやすい。
また、本実施形態のように、内接円の直径が異なる複数種類の大径セル（第１大径セル３２、第２大径セル３３）が存在すると、圧力損失の上昇を抑制する効果がさらに高まると共に、長期間使用した際、同時に目詰まりを生じることを防ぐことができる。また、大きさの異なる複数種類の充填剤を充填しやすい。そのため、吸着特性の異なる複数種類の充填剤を使用しやすい。
コルゲートハニカム構造体１におけるセル３０の総面積（１００％）に対する最小径セル３１の総面積の割合（コルゲートハニカム構造体１の複数セル３０に占める、最小径セル３１の割合（面積％）を意味する。）は、１０～９０％であることが好ましく、１５～７５％であることがより好ましく、２０～５０％であることがさらに好ましい。
前記割合が好ましい下限値以上であれば、通気性を確保して、圧力損失の上昇を抑制しやすい。また、前記割合が好ましい上限値以下であれば、第１大径セル３２と第２大径セル３３に、充分な量の充填剤を充填しやすい。
第１大径セル３２の総面積と第２大径セル３３の総面積は、充填する充填剤の大きさごとの配合量に応じて適宜調整すればよい。
前記割合が好ましい下限値以上であれば、通気性を確保して、圧力損失の上昇を抑制しやすい。また、前記割合が好ましい上限値以下であれば、第１大径セル３２と第２大径セル３３に、充分な量の充填剤を充填しやすい。
第１大径セル３２の総面積と第２大径セル３３の総面積は、充填する充填剤の大きさごとの配合量に応じて適宜調整すればよい。
最小径セル３１、第１大径セル３２、第２大径セル３３は、ライナー部材１０が配列する方向において、できるだけ均等に分布していることが好ましい。これにより、部分的に圧力損失が高くなることを防止できる。
最小径内接円４１の直径は、０．５～３ｍｍであることが好ましく、１～２．５ｍｍであることがより好ましく、１．５～２．０ｍｍであることがさらに好ましい。
最小径内接円４１の直径が好ましい範囲の下限値以上であれば、最小径セル３１の気体通過を妨げにくい。最小径内接円４１の直径が好ましい範囲の上限値以下であれば、最小径セル３１を通過する気体を充分にコルゲートハニカム構造体１に接触させて、悪臭成分等をコルゲートハニカム構造体１に吸着させることができる。
最小径内接円４１の直径が好ましい範囲の下限値以上であれば、最小径セル３１の気体通過を妨げにくい。最小径内接円４１の直径が好ましい範囲の上限値以下であれば、最小径セル３１を通過する気体を充分にコルゲートハニカム構造体１に接触させて、悪臭成分等をコルゲートハニカム構造体１に吸着させることができる。
第１大径内接円４２及び第２大径内接円４３の直径は、最小径内接円４１の直径の１．１倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましい。
上記好ましい比率以上であれば、最小径セル３１に対する充填剤の充填を抑制しつつ第１大径セル３２、第２大径セル３３に充填剤を充填しやすい。
上記好ましい比率以上であれば、最小径セル３１に対する充填剤の充填を抑制しつつ第１大径セル３２、第２大径セル３３に充填剤を充填しやすい。
第１大径内接円４２の直径は、１～６ｍｍであることが好ましく、１～４ｍｍであることがより好ましく、２～３ｍｍであることがさらに好ましい。
第１大径内接円４２の直径が好ましい範囲の下限値以上であれば、第１大径セル３２に充填剤を充填しやすい。第１大径内接円４２の直径が好ましい範囲の上限値以下であれば、第１大径セル３２の面積が過大とならず、コルゲートハニカム構造体１の強度を確保しやすい。
第１大径内接円４２の直径が好ましい範囲の下限値以上であれば、第１大径セル３２に充填剤を充填しやすい。第１大径内接円４２の直径が好ましい範囲の上限値以下であれば、第１大径セル３２の面積が過大とならず、コルゲートハニカム構造体１の強度を確保しやすい。
第２大径内接円４３の直径は、第１大径内接円４２の直径の１．１倍以上であることが好ましく、１．２５倍以上であることがより好ましい。
上記好ましい比率以上であれば、第１大径セル３２及び第２大径セル３３を利用して、異なる大きさの充填剤を充填しやすい。
上記好ましい比率以上であれば、第１大径セル３２及び第２大径セル３３を利用して、異なる大きさの充填剤を充填しやすい。
小コルゲート部材２１の波型形状のピッチ、及び高さは、最小径内接円４１の直径が前記好ましい値となるように決めることができる。
具体的には、小コルゲート部材２１の波型形状のピッチは、２～７ｍｍであることが好ましく、３～６ｍｍであることがより好ましい。
また、小コルゲート部材２１の波型形状の高さは、０．５～３ｍｍであることが好ましく、１～２．５ｍｍであることがより好ましい。
なお、小コルゲート部材２１の波型形状の高さは、小コルゲート部材２１の一方の面における谷部２１ｂと山部２１ａの高さ方向における距離であり、高さ方向とは、ライナー部材１０に直交する方向である。
具体的には、小コルゲート部材２１の波型形状のピッチは、２～７ｍｍであることが好ましく、３～６ｍｍであることがより好ましい。
また、小コルゲート部材２１の波型形状の高さは、０．５～３ｍｍであることが好ましく、１～２．５ｍｍであることがより好ましい。
なお、小コルゲート部材２１の波型形状の高さは、小コルゲート部材２１の一方の面における谷部２１ｂと山部２１ａの高さ方向における距離であり、高さ方向とは、ライナー部材１０に直交する方向である。
また、大コルゲート部材２２の波型形状のピッチ、及び高さは、第１大径内接円４２と第２大径内接円４３の直径が前記好ましい値となるように決めることができる。
具体的には、大コルゲート部材２２の波型形状のピッチは、４～１２ｍｍであることが好ましく、５～１０ｍｍであることがより好ましい。
また、大コルゲート部材２２の波型形状の高さは、２～６ｍｍであることが好ましく、２．５～５ｍｍであることがより好ましい。
なお、大コルゲート部材２２の波型形状の高さは、大コルゲート部材２２の一方の面における谷部２２ｂと山部２２ａの高さ方向における距離であり、高さ方向とは、ライナー部材１０に直交する方向である。
具体的には、大コルゲート部材２２の波型形状のピッチは、４～１２ｍｍであることが好ましく、５～１０ｍｍであることがより好ましい。
また、大コルゲート部材２２の波型形状の高さは、２～６ｍｍであることが好ましく、２．５～５ｍｍであることがより好ましい。
なお、大コルゲート部材２２の波型形状の高さは、大コルゲート部材２２の一方の面における谷部２２ｂと山部２２ａの高さ方向における距離であり、高さ方向とは、ライナー部材１０に直交する方向である。
コルゲートハニカム構造体１のライナー部材１０とコルゲート部材２０は、基材と、基材に保持された吸着剤で構成されることが好ましい。
基材としては、紙類、不織布類、プラスチックフイルム類などシート状の基材であれば、特に限定するものではないが、吸着剤を保持しやすい点から繊維基材が好ましい。繊維基材としては、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。中でも、セルロース繊維を主成分とする紙基材が好ましい。
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。
基材としては、紙類、不織布類、プラスチックフイルム類などシート状の基材であれば、特に限定するものではないが、吸着剤を保持しやすい点から繊維基材が好ましい。繊維基材としては、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。中でも、セルロース繊維を主成分とする紙基材が好ましい。
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、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、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、麻パルプ、ケナフパルプ、竹パルプ等が挙げられる。
木材パルプは、蒸解工程および／また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。本発明において、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。
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。
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。
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。
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。
基材の坪量は、１０～５００ｇ／ｍ２であることが好ましく、１０～４００ｇ／ｍ２であることがより好ましく、１０～３００ｇ／ｍ２であることがさらに好ましい。
繊維基材は、抄紙法により得たものが好ましい。
基材の坪量は、１０～５００ｇ／ｍ２であることが好ましく、１０～４００ｇ／ｍ２であることがより好ましく、１０～３００ｇ／ｍ２であることがさらに好ましい。
繊維基材は、抄紙法により得たものが好ましい。
基材に保持させる吸着剤としては、粒状、粉末、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、アルミナゲル等の公知の吸着剤が挙げられる。これらの吸着剤には、除去対象成分と反応する薬品（例えばアンモニアやホルムアルデヒドと反応する化合物）を担持させてもよい。また除去対象成分と反応する薬品を基材に直接担持させてもよい。
基材に保持させる吸着剤は、基材内部に保持されていても、表面に付着していても、内部及び表面の双方に存在していてもよい。
基材に保持させる吸着剤は、抄紙時に内添してもよいし、抄紙後に塗布または含浸させてもよい。
基材に保持させる吸着剤は、基材内部に保持されていても、表面に付着していても、内部及び表面の双方に存在していてもよい。
基材に保持させる吸着剤は、抄紙時に内添してもよいし、抄紙後に塗布または含浸させてもよい。
コルゲートハニカム構造体１の製造方法に特に限定はないが、ライナー部材１０に小コルゲート部材２１を接着させた片段ボール（以下「小片段ボール」という。）と、ライナー部材１０に大コルゲート部材２２を接着させた片段ボール（以下「大片段ボール」という。）を積層し接着して製造することが好ましい。
また、大片段ボールは、一対の大コルゲート部材２２の山部２２ａ同士を接着し、一対のライナー部材１０の間に一対の大コルゲート部材２２が、一対の大コルゲート部材２２の山部２２ａ同士が接着した状態で挟まれた構造体（以下「Ｘ構造フルート」という。本実施形態では、図２のＸ構造フルート７０）とし、このＸ構造フルート７０と小片段ボールと積層接着することが好ましい。
Ｘ構造フルート７０と小片段ボールと積層接着する場合、Ｘ構造フルート７０のライナー部材１０と小片段ボールのライナー部材１０とが重ねられてもよい。また、Ｘ構造フルート７０のライナー部材１０に小片段ボールの小コルゲート部材２１側を接着し、この小片段ボールのライナー部材１０と他の小片段ボールのライナー部材１０とが重なるようにして、積層接着してもよい。
すなわち、小片段ボールとＸ構造フルートとを積層接着してコルゲートハニカム構造体１を製造すると、１つの片段ボールを構成するライナー部材１０が単独で存在する部分と、一対の片段ボールを構成する２枚のライナー部材１０とが重なった状態で存在する部分とが形成される。
すなわち、小片段ボールとＸ構造フルートとを積層接着してコルゲートハニカム構造体１を製造すると、１つの片段ボールを構成するライナー部材１０が単独で存在する部分と、一対の片段ボールを構成する２枚のライナー部材１０とが重なった状態で存在する部分とが形成される。
図３は、本発明の一実施形態に係るエアフィルタの模式的な断面図である。図３のエアフィルタは、図１、２に示したコルゲートハニカム構造体１のセル３０に多孔質の充填剤５０が複数充填され、コルゲートハニカム構造体１の第１の面６１と第２の面６２に、各々通気性シート７１と通気性シート７２が配置されている。
充填剤５０は多孔質であることにより、悪臭等の除去成分を吸着する能力を持っている。充填剤５０としては、粒状、粉末、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、アルミナゲル等が挙げられる。中でも活性炭が好ましく、粒状活性炭がより好ましく、球状または略球状の活性炭が特に好ましい。
充填剤５０には、無機酸等の除去対象成分と反応する薬品を担持させてもよい。
充填剤５０は粒状であることが好ましく、略球状であることがより好ましく、球状であることが特に好ましい。球状または略球状であれば、セル３０への充填が容易であると共に、セル３０を画するライナー部材１０やコルゲート部材２０との間に適度な隙間が生じ、通気を確保しやすい。
充填剤５０は粒状であることが好ましく、略球状であることがより好ましく、球状であることが特に好ましい。球状または略球状であれば、セル３０への充填が容易であると共に、セル３０を画するライナー部材１０やコルゲート部材２０との間に適度な隙間が生じ、通気を確保しやすい。
充填剤５０の平均粒子径は、５００～１００００μｍであることが好ましく、１０００～５０００μｍであることがより好ましい。なお、平均粒子径は、ＪＩＳ Ｋ１４７４（活性炭試験方法―平均粒径測定法）に準拠し、質量平均粒径法にて測定される。
充填剤５０の比表面積は、６００～２２００ｍ２／ｇであることが好ましい。比表面積は、窒素ガス吸着法で測定したＢＥＴ比表面積である。
充填剤５０の比表面積が前記好ましい下限値以上であることにより、悪臭成分等の吸着性能を発揮しやすい。また、充填剤５０の比表面積が前記好ましい上限値以下であることにより、充填剤５０の強度を保ちやすい。
充填剤５０の比表面積が前記好ましい下限値以上であることにより、悪臭成分等の吸着性能を発揮しやすい。また、充填剤５０の比表面積が前記好ましい上限値以下であることにより、充填剤５０の強度を保ちやすい。
最小径セル３１の個数（１００％）に占める充填剤５０が充填された最小径セル３１の個数の割合（充填率）は、５０％以下であることが好ましく、２５％以下であることがより好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。
最小径セル３１の充填率が好ましい上限値以下であれば、通気性を確保しやすい。
最小径セル３１の充填率を好ましい上限値以下とするためには、最小径内接円４１よりも直径の小さい充填剤５０が充填剤５０全体に占める割合を低くすればよい。
最小径セル３１の充填率の下限は０％であってもよい。すなわち、最小径セル３１には、充填剤５０が充填されていなくてもよい。
最小径セル３１の充填率が好ましい上限値以下であれば、通気性を確保しやすい。
最小径セル３１の充填率を好ましい上限値以下とするためには、最小径内接円４１よりも直径の小さい充填剤５０が充填剤５０全体に占める割合を低くすればよい。
最小径セル３１の充填率の下限は０％であってもよい。すなわち、最小径セル３１には、充填剤５０が充填されていなくてもよい。
一方、大径セル（本実施形態の場合第１大径セル３２及び第２大径セル３３）の個数（１００％）に占める充填剤５０が充填された大径セルの個数の割合（充填率）は、２５～１００％であることが好ましく、５０～１００％であることがより好ましく、７５～１００％であることがさらに好ましい。
大径セルの充填率が好ましい下限値以上であれば、充填剤５０によって吸着効率や持続性を高めやすい。大径セルの充填率が好ましい上限値以下であれば充填作業が容易である。
なお、充填率を求めるにあたっては、充填剤５０の大きさにかかわらず、１個でも充填されているセルは充填されたセルとする。
大径セルの充填率が好ましい下限値以上であれば、充填剤５０によって吸着効率や持続性を高めやすい。大径セルの充填率が好ましい上限値以下であれば充填作業が容易である。
なお、充填率を求めるにあたっては、充填剤５０の大きさにかかわらず、１個でも充填されているセルは充填されたセルとする。
図３では、充填剤５０として球状の小充填剤５１と小充填剤５１より大きい大充填剤５２とを充填した例を模式的に示している。
小充填剤５１の直径は、最小径内接円４１より大きいことが好ましい。これにより、小充填剤５１が最小径セル３１に充填されにくくなる。
なお、充填剤５０の直径が最小径内接円４１より大きくても、割れるなどにより、最小径セル３１に破片となった充填剤５０などが充填される場合がある。
小充填剤５１の直径は、最小径内接円４１より大きいことが好ましい。これにより、小充填剤５１が最小径セル３１に充填されにくくなる。
なお、充填剤５０の直径が最小径内接円４１より大きくても、割れるなどにより、最小径セル３１に破片となった充填剤５０などが充填される場合がある。
充填剤５０はセル３０に充填されているので、何れの直径も、第２大径内接円４３より小さい。また、大充填剤５２の直径は、第１大径内接円４２より大きいことが好ましい。これにより、大充填剤５２が第２大径セル３３に充填されやすくなり、第２大径セル３３の充填率を向上させることができる。
通気性シート７１、通気性シート７２は、不織布やメッシュクロス等の通気性材料で構成されている。不織布やメッシュクロス等を構成する材料としては、レーヨン、ポリエステル、ナイロン等が挙げられる。
通気性シート７１、通気性シート７２は、コルゲートハニカム構造体１の第１の面６１値と第２の面６２に各々接着して配置されている。
通気性シート７１と通気性シート７２を位置することにより、エアフィルタから充填剤５０が脱落することを防止できる。また、エアフィルタを通る気体から、塵などを除去することができる。
通気性シート７１、通気性シート７２は、コルゲートハニカム構造体１の第１の面６１値と第２の面６２に各々接着して配置されている。
通気性シート７１と通気性シート７２を位置することにより、エアフィルタから充填剤５０が脱落することを防止できる。また、エアフィルタを通る気体から、塵などを除去することができる。
なお、図１、２では、Ｘ構造フルート７０を有するコルゲートハニカム構造体１としたが、Ｘ構造フルート７０を有することは必ずしも必須ではない。例えば大きさの異なる三種類の片段ボールを用いて組み合わせて積層した構成でもよい。
また、大径セルは、図１、２に示したように２種類に限られず、１種類であっても、３種類以上であってもよい。
また、セル３０の形状にも特に限定はない。
また、図１、２では、大コルゲート部材２２と小コルゲート部材２１が、ピッチと高さの双方で異なる構成としたが、ピッチと高さの一方のみ異なる複数種類のコルゲート部材２０を使用してもよい。
また、セル３０が異なる大きさのセルを含むことができれば、コルゲート部材２０は一種類でもよい。例えば、一種類の片段ボールを用いて作成したＸ構造フルートを複数積層してもよい。
また、充填剤５０の形や大きさは図３に示したように２種類に限られず、３種類以上でもよい。
また、大径セルは、図１、２に示したように２種類に限られず、１種類であっても、３種類以上であってもよい。
また、セル３０の形状にも特に限定はない。
また、図１、２では、大コルゲート部材２２と小コルゲート部材２１が、ピッチと高さの双方で異なる構成としたが、ピッチと高さの一方のみ異なる複数種類のコルゲート部材２０を使用してもよい。
また、セル３０が異なる大きさのセルを含むことができれば、コルゲート部材２０は一種類でもよい。例えば、一種類の片段ボールを用いて作成したＸ構造フルートを複数積層してもよい。
また、充填剤５０の形や大きさは図３に示したように２種類に限られず、３種類以上でもよい。
［実施例１］
坪量５０ｇ／ｍ２のガラス繊維混抄紙（王子エフテックス社製）をライナー原紙とし、活性炭、無機吸着剤、化学吸着剤等を２００ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させてライナー部材とした。
坪量５０ｇ／ｍ２のガラス繊維混抄紙（王子エフテックス社製）紙をコルゲート原紙とし、活性炭、無機吸着剤、化学吸着剤等を２００ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させてコルゲート用基材とした。
コルゲート用基材をコルゲート処理してコルゲート部材とした後、ライナー部材と貼り合せ片段ボールを形成した。片段ボールは、高さ及びピッチの異なる、小片段ボールと大片段ボールの２種類を作成した。小片段ボールには、ピッチが４．９ｍｍ、高さが２ｍｍの小コルゲート部材を用い、大片段ボールには、ピッチが５．９ｍｍ、高さが３ｍｍの大コルゲート部材を用いた。
坪量５０ｇ／ｍ２のガラス繊維混抄紙（王子エフテックス社製）をライナー原紙とし、活性炭、無機吸着剤、化学吸着剤等を２００ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させてライナー部材とした。
坪量５０ｇ／ｍ２のガラス繊維混抄紙（王子エフテックス社製）紙をコルゲート原紙とし、活性炭、無機吸着剤、化学吸着剤等を２００ｇ／Ｌの割合で含む吸着剤分散液を含浸させてコルゲート用基材とした。
コルゲート用基材をコルゲート処理してコルゲート部材とした後、ライナー部材と貼り合せ片段ボールを形成した。片段ボールは、高さ及びピッチの異なる、小片段ボールと大片段ボールの２種類を作成した。小片段ボールには、ピッチが４．９ｍｍ、高さが２ｍｍの小コルゲート部材を用い、大片段ボールには、ピッチが５．９ｍｍ、高さが３ｍｍの大コルゲート部材を用いた。
得られた大片段ボール２枚を、大コルゲート部材の稜線同士を合わせて、ライナー部材が両外側となるように接着し、その両外側のライナー部材に、各々小片段ボールのコルゲート部材を接着した積層体を得た。この積層体を複数重ね、図１に示したのと同等のコルゲートハニカム構造体を得た。なお、各片段ボールはコルゲート部材の稜線方向を揃えて積層した。また、コルゲートハニカム構造の厚さ（セルの深さ方向の長さ）は、１５ｍｍとした。
得られたコルゲートハニカム構造体の一方の面に通気性シートを接着し、他方の面から、充填剤として、大阪ガスケミカル（株）製薬品担持球状活性炭（（平均粒径２ｍｍ、ＢＥＴ比表面積９３０ｍ２／ｇ）の２３ｇを充填した。その後、他方の面にも通気性シートを接着し、実施例１のエアフィルタを得た。
通気性シートとしては、ポリエステル製のメッシュ（目開き１ｍｍ）を用いた。
通気性シートとしては、ポリエステル製のメッシュ（目開き１ｍｍ）を用いた。
［比較例１］
実施例１で用いた大片段ボールのみを、互いのライナー部材とコルゲート部材とを接着して複数積層した構造にした以外は実施例１と同様にしてエアフィルタを得た。なお、複数の大片段ボールはコルゲート部材の稜線方向を揃えて積層した。
実施例１で用いた大片段ボールのみを、互いのライナー部材とコルゲート部材とを接着して複数積層した構造にした以外は実施例１と同様にしてエアフィルタを得た。なお、複数の大片段ボールはコルゲート部材の稜線方向を揃えて積層した。
[圧力損失評価]
得られたエアフィルタを１００ｍｍ×１００ｍｍの開口の樹脂ケースに入れた後、風洞装置にセットし、０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓ、２．０ｍ/ｓの各線速時の圧力損出を測定した。
結果を表１に示す。
得られたエアフィルタを１００ｍｍ×１００ｍｍの開口の樹脂ケースに入れた後、風洞装置にセットし、０．５ｍ／ｓ、１．０ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓ、２．０ｍ/ｓの各線速時の圧力損出を測定した。
結果を表１に示す。
表１に示すように、実施例１のエアフィルタが、圧力損失の点で比較例１と比べて優れることがわかる。
図４は、実施例１のエアフィルタの他方の面に通気性シートを接着する前に、他方の面側から撮影した拡大写真である。図４に示すように、最小径セルには、ほとんど充填剤が充填されず、充填率が５０％を超えないことが確認できた。また、大径セルの大部分に充填剤を充填することができ、少なくとも２５％以上の充填率となったことが確認できた。特に、内接円の直径が大きい大径セル（図１の第２大径セル３３に相当）の充填率が高かった。
すなわち、実施例１では、充填剤が充填されておらず気体が通過しやすいセルを確保して圧力損失の上昇を抑制しながら、活性炭等の充填剤を充填できたことか確認できた。
図４は、実施例１のエアフィルタの他方の面に通気性シートを接着する前に、他方の面側から撮影した拡大写真である。図４に示すように、最小径セルには、ほとんど充填剤が充填されず、充填率が５０％を超えないことが確認できた。また、大径セルの大部分に充填剤を充填することができ、少なくとも２５％以上の充填率となったことが確認できた。特に、内接円の直径が大きい大径セル（図１の第２大径セル３３に相当）の充填率が高かった。
すなわち、実施例１では、充填剤が充填されておらず気体が通過しやすいセルを確保して圧力損失の上昇を抑制しながら、活性炭等の充填剤を充填できたことか確認できた。
[比較例２]
実施例１において、球状活性炭を充填しなかった以外は実施例１と同様にエアフィルタを得た。
実施例１において、球状活性炭を充填しなかった以外は実施例１と同様にエアフィルタを得た。
[ホルムアルデヒド除去性能評価]
中国ＧＢ規格（ＧＢ／Ｔ １８８０１－２０１５）に基づく評価試験を採用し、試験室の大きさを１ｍ３とした簡易試験により、エアフィルタのホルムアルデヒド負荷後のクリーンエア供給率（ＣＡＤＲ）及びクリーンエア供給率維持率（ＣＡＤＲ維持率）を測定することにより、ホルムアルデヒド除去性能評価を行った。
中国ＧＢ規格（ＧＢ／Ｔ １８８０１－２０１５）に基づく評価試験を採用し、試験室の大きさを１ｍ３とした簡易試験により、エアフィルタのホルムアルデヒド負荷後のクリーンエア供給率（ＣＡＤＲ）及びクリーンエア供給率維持率（ＣＡＤＲ維持率）を測定することにより、ホルムアルデヒド除去性能評価を行った。
（初期ＣＡＤＲの測定）
実施例１、比較例２で得られたエアフィルタを搭載した空清ファンをセットし、ホルムアルデヒドの気中濃度を１ｐｐｍとなるように試験室に封入し、空清ファンを対象となる空気清浄機と同じ線速（ＬＶ）である１．０ｍ/ｓで稼働させ、ホルムアルデヒドメーターｈｔｖを用いて、５分間隔でホルムアルデヒド気中濃度を６０分間測定し、経過時間とホルムアルデヒド気中濃度の関係から、初期クリーンエア供給率（初期ＣＡＤＲ）を測定した。
結果を表２に示す。
実施例１、比較例２で得られたエアフィルタを搭載した空清ファンをセットし、ホルムアルデヒドの気中濃度を１ｐｐｍとなるように試験室に封入し、空清ファンを対象となる空気清浄機と同じ線速（ＬＶ）である１．０ｍ/ｓで稼働させ、ホルムアルデヒドメーターｈｔｖを用いて、５分間隔でホルムアルデヒド気中濃度を６０分間測定し、経過時間とホルムアルデヒド気中濃度の関係から、初期クリーンエア供給率（初期ＣＡＤＲ）を測定した。
結果を表２に示す。
（ホルムアルデヒド負荷後のＣＡＤＲの測定）
次に、実施例１、比較例２で得られたエアフィルタを搭載した空清ファンをセットし、揮散用ファン上の濾紙にホルムアルデヒド溶液を、ホルムアルデヒドの質量が２０ｍｇとなるように含浸させ、空清ファン及び揮散ファンを稼働させ、１２時間放置した。
次に、実施例１、比較例２で得られたエアフィルタを搭載した空清ファンをセットし、揮散用ファン上の濾紙にホルムアルデヒド溶液を、ホルムアルデヒドの質量が２０ｍｇとなるように含浸させ、空清ファン及び揮散ファンを稼働させ、１２時間放置した。
さらに、上記の処理を施したエアフィルタを搭載した空清ファンをセットし、ホルムアルデヒドの気中濃度を１ｐｐｍとなるように試験室（１ｍ３）に封入し、空清ファンを対象となる空気清浄機と同じ線速（ＬＶ）である１．０ｍ／ｓで稼働させ、ホルムアルデヒドメーターｈｔｖを用いて、５分間隔でホルムアルデヒド気中濃度を６０分間測定し、経過時間とホルムアルデヒド気中濃度の関係から、ホルムアルデヒド２０ｍｇ／枚負荷後のクリーンエア供給率（ＣＡＤＲ）を測定した。
初期クリーンエア供給率（初期ＣＡＤＲ）と、上記ホルムアルデヒド２０ｍｇ／枚負荷後のクリーンエア供給率（ＣＡＤＲ）との関係から、２０ｍｇ負荷後のクリーンエア供給率維持率（ＣＡＤＲ維持率）を算出した。
表２に示すとおり、実施例１のエアフィルタは、初期だけでなく、２０ｍｇ相当吸着後においても高い吸着性能を示した。
本発明の活性炭等の充填剤を充填したエアフィルタは、圧力損失の上昇を抑制しながら、吸着効率や持続性を高めることができる。
本発明のエアフィルタは、悪臭成分や有害成分等の除去を目的として、空気清浄機、エアコン、除湿機等に使用することができる。
本発明のエアフィルタは、悪臭成分や有害成分等の除去を目的として、空気清浄機、エアコン、除湿機等に使用することができる。
１ コルゲートハニカム構造体
１０ ライナー部材
２０ コルゲート部材
２１ 小コルゲート部材
２２ 大コルゲート部材
３０ セル
３１ 最小径セル
３２ 第１大径セル
３３ 第２大径セル
４１ 最小径内接円
４２ 第１大径内接円
４３ 第２大径内接円
５０ 充填剤
５１ 小充填剤
５２ 大充填剤
６１ 第１の面
６２ 第２の面
７１ 通気性シート
７２ 通気性シート
１０ ライナー部材
２０ コルゲート部材
２１ 小コルゲート部材
２２ 大コルゲート部材
３０ セル
３１ 最小径セル
３２ 第１大径セル
３３ 第２大径セル
４１ 最小径内接円
４２ 第１大径内接円
４３ 第２大径内接円
５０ 充填剤
５１ 小充填剤
５２ 大充填剤
６１ 第１の面
６２ 第２の面
７１ 通気性シート
７２ 通気性シート
Claims (8)
- 第１の面と第２の面を有する面状のエアフィルタであって、
面方向に配列する複数のセルを画するコルゲートハニカム構造体と、前記複数のセルに充填された複数の多孔質の充填剤とを備え、
前記複数のセルは、複数の最小径セルと複数の大径セルからなり、
前記複数の最小径セルは、内接円の直径が最も小さいセルであり、
前記複数の大径セルは、内接円の直径が前記複数の最小径セルの内接円の直径よりも大きいセルであり、
前記最小径セルの個数に占める、前記充填剤が充填された最小径セルの個数の割合は５０％以下であり、
前記大径セルの個数に占める、前記充填剤が充填された大径セルの個数の割合は２５～１００％であることを特徴とするエアフィルタ。 - 前記複数のセルに占める前記最小径セルの割合が１０～９０面積％である、請求項１に記載のエアフィルタ。
- 前記コルゲートハニカム構造体は、複数のライナー部材と複数のコルゲート部材とが互いに接着されて構成されており、
前記複数のライナー部材は、前記面方向に垂直な方向から観察した際に直線状であり、
前記複数のコルゲート部材は、前記面方向に垂直な方向から観察した際に前記ライナー部材が延伸する方向に添って山部と谷部が繰り返す波型形状であり、
前記複数のコルゲート部材は、前記波型形状の高さ及びピッチの一方又は両方が異なる二種以上のコルゲート部材を含む、請求項１または２に記載のエアフィルタ。 - 前記複数のコルゲート部材は、前記ライナー部材を介することなく、互いの山部が直接接着されている一対以上のコルゲート部材を含む、請求項３に記載のエアフィルタ。
- 吸着剤が前記複数のライナー部材と前記複数のコルゲート部材を構成する基材の内部および表面のいずれか一方または双方に保持されている、請求項３または４に記載のエアフィルタ。
- 前記複数の充填剤が球状である、請求項１～５の何れか一項に記載のエアフィルタ。
- 前記充填剤は活性炭である、請求項１～６の何れか一項に記載のエアフィルタ。
- 前記第１の面及び前記第２の面の一方又は両方に、通気性シートが配置されている、請求項１～７の何れか一項に記載のエアフィルタ。
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