(57)【要約】【課題】空調機に負担をかけない通気性を有し、除塵性能に優れ、かつ捕捉されたダストの保持性能が優れ脱落が少なく、メンテナンスが簡便な鉄道車両室内空調機用フィルターを提供する。【解決手段】鉄道車両室内空気を循環させる空調機における空気通路に配置され、濾過部分を順次移動させる帯状の巻き取り濾材を備えた鉄道車両空調機用フィルターにおいて、該巻き取り濾材が、捲縮数６〜２５個／インチの捲縮をもった繊維を５０〜９９質量％含有する難燃性不織布濾材であることを特徴とする鉄道車両室内空調機用フィルター。【選択図】図３
2015066505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両室内空気を循環させる空調機における空気通路に配置され、濾過部分を順次移動させる帯状の巻き取り濾材を備えた鉄道車両室内空調機用フィルターにおいて、該巻き取り濾材が捲縮数６〜２５個／インチの捲縮をもった繊維を５０〜９９質量％含有する難燃性不織布濾材であることを特徴とする鉄道車両室内空調機用フィルター。
【請求項２】
該難燃性不織布濾材と面ファスナーとの剥離強度が９．８Ｎ／ｃｍ以上である請求項１項に記載の鉄道車両空調機用フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両室内の空調機用フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会全体で環境と健康に関する関心が高まり、室内等の生活空間の環境にも強い関心が持たれている。鉄道車両も例外ではなく、利用客により良い車内環境を提供することが重要な課題となっている。室内や鉄道車両室内の空調機には、天井部の室内吸気口に繊維屑などを捕集するフィルターが用いられており、空調機部品のファン部およびフィン部の保護、室内環境の除塵による空気の保全が行われている。
【０００３】
鉄道車両室内空調機用フィルターとしては、ロール状フィルター（例えば特許文献１及び２参照）とリターンフィルター（箱形フィルター）が用いられている。リターンフィルターには、塩化ビニリデン製の厚手マットや金属メッシュを素材としたプリーツフィルター等が使用され、汚れにより目詰まりが生じた段階で交換、洗浄する必要がある。一方、ロール状フィルターは、二つの巻き芯の間に帯状の巻き取り濾材が固定されている。一方の巻き芯が駆動して、一定の運転時間ごとに新しい濾材が巻き出され、除塵を行った濾材が、もう一方の巻き芯側に巻き取られる構造である。ロール状フィルターは、上記仕様から交換周期が長く、メンテナンスが簡便な点から、最近の車両での採用実績が増えている。
【０００４】
帯状の巻き取り濾材には、空調機に負担がかからないように、通気性の良い薄手の塩化ビニリデン製モノフィラメントで平織り等の基本組織からなる二次元織布が使用されている。織布を利用したロール状フィルターは、耐久性もあり、高価であることから、定期的に取り外した後、清掃されて繰り返し使用される。しかしながら、濾材表面で捕捉されたダストを洗浄しやすい反面、フィラメントを用いた二次元構造であるがゆえ、非常に不安定な状態でダストが堆積されている。鉄道空調用においては、天井部の吸い込みにフィルターが配置されているため、常に床に向いた状況で捕捉されたダストが堆積され、空調停止時に振動が加わった時や取り替え時の着脱の振動によって、捕捉されたダストが脱落し、作業者の手を汚すという問題や清掃時の車両や座席を汚染するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９３６６号公報
【特許文献２】実公平７−４６３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、空調機に負担をかけない通気性を有し、除塵性能に優れ、操業時や着脱時にいったん捕捉されたダストの脱落が少なく、メンテナンスが簡便な鉄道車両室内空調機用フィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、鉄道車両室内空気を循環させる空調機における空気通路に配置され、濾過部分を順次移動させる帯状の巻き取り濾材を備えた鉄道車両室内空調機用フィルターにおいて、該巻き取り濾材が、捲縮数６〜２５個／インチの捲縮をもった繊維を５０〜９９質量％含有する難燃性不織布濾材であることを特徴とする鉄道車両室内空調機用フィルターである。
【０００８】
好ましくは、該難燃性不織布濾材と面ファスナーとの剥離強度が９．８Ｎ／ｃｍ以上である鉄道車両室内空調機用フィルターである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明者らは、当初、濾材の通気性を改善するため、不織布を構成する繊維に捲縮を加えることによって、不織布の通気度を改善しようと考えていた。鋭意検討を重ねた結果、特定の捲縮繊維を用いることで、通気度が改善されるだけでなく、ダストの保持性が優れ、操業時およびフィルターの着脱時に、捕捉されたダストの脱落が極めて少なく、メンテナンスが容易になるという予想外の効果を見いだした。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】鉄道車両空調機用フィルター（ロール状フィルター）の一例の斜視図。
【図２】図１の鉄道車両空調機用フィルターを送り出し装置に装着した状態の側面図。
【図３】本発明に係わる帯状の巻き取り濾材がダストを捕捉し、ダストが濾材に食い込んでいる状態の模式図。
【図４】本発明外に係わる帯状の巻き取り濾材がダストを捕捉しているが、ダストが濾材表面に捕捉されている状態の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を用いて、本発明の鉄道車両室内空調機用フィルター（以下、「空調用フィルター」と略記する）の一例を詳細に説明する。図１は、難燃性不織布濾材１（帯状の巻き取り濾材、以下「帯状濾材」と略記する）、巻き芯２および３からなる空調用フィルターである。帯状濾材１の一端は、巻き芯２に固定され、巻き取られている。帯状濾材１の他の一端は、別の巻き芯３に固定されている。図２は、図１の空調用フィルターが空調機の送り出し装置に装着された状態の側面図である。巻き芯２を回転させ、空調機帯状濾材送りロール４で帯状濾材１を矢印方向に送り、帯状濾材１を巻き取ることで、濾材の濾過部分を順次移動させることができる。
【００１２】
以下、本発明の空調用フィルターの構成要素について詳細に説明する。
【００１３】
帯状濾材である難燃性不織布濾材は、織布を使用した帯状濾材と異なり、繊維配列がランダムかつ３次元の多層構造であるため、見かけ上ねじれた構造の孔が多数存在する材料であり、他の用途でもフィルターとしての採用は多い。図３は、本発明に係わる帯状濾材がダストを捕捉した状態の模式図であり、空気の流れ８を示した矢印方向に沿って、帯状濾材５へ通気されている。本発明では、帯状濾材の構成要素として捲縮をもった繊維（以下、「捲縮繊維」と略記する）を用いることで、捕捉されたダスト６が帯状濾材内に捕捉される。本発明に係わる帯状濾材５は、この帯状濾材内に捕捉されたダスト７を繊維間で保持する能力が高く、操業の途中やフィルターの着脱作業時に、帯状濾材からダストを脱落しにくくする効果が認められる。
【００１４】
本発明において、捲縮繊維の捲縮数は、６〜２５個／インチであり、８〜２２個／インチがより好ましく、１０〜２０個／インチがさらに好ましい。図４は、本発明外の帯状濾材がダストを捕捉した状態の模式図であり、空気の流れ８を示した矢印方向に沿って、帯状濾材９へ通気されている。捲縮数が６個／インチより少ないと、図４に示されたように、捕捉されたダスト６の多くは帯状濾材９の表面で捕捉される。そのため、帯状濾材９はいったん捕捉されたダスト６を放しやすく、取り替え時に振動等によってダストの脱落が生じる。捲縮数が２５個／インチより大きいと、不織布が嵩高となり、ロール形状に巻き付けた場合、巻き径が大きくなり、送り出し装置内に収まりにくくなり好ましくない。捲縮の形状は、機械捲縮、コイル捲縮等いずれのものでもよい。また、加熱等の処理で捲縮を発現する、いわゆる潜在捲縮繊維を使用してもよい。この場合の発現する捲縮数は上記捲縮数と同様である。
【００１５】
本発明において、難燃性不織布濾材に対する捲縮繊維の含有量は５０〜９９質量％であり、６０〜９０質量％がより好ましく、７０〜８０質量％がさらに好ましい。捲縮繊維の含有量が５０質量％未満の場合、捕捉されたダストが脱落しやすいので好ましくない。また、捲縮繊維の含有量が９９質量％を超えた場合、不織布濾材が嵩高となり、巻き取り加工した場合巻き径が大きくなり過ぎるため、好ましくない。
【００１６】
本発明に係わる難燃性不織布濾材は、面ファスナーと該不織布を加重９．８×１０４Ｐａで圧着した後、速度１０ｃｍ／分での９０度剥離強度が９．８Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましく、１９．６Ｎ／ｃｍ以上であることがより好ましく、２９．４Ｎ／ｃｍ以上であることがさらに好ましい。９．８Ｎ／ｃｍ未満の場合、ダストの保持性能が良くない。
【００１７】
本発明で用いる帯状濾材は、社団法人日本鉄道車両機械技術協会が定める鉄道車両用燃焼試験（以下、「車材燃試」と略記する）において、認定されている必要がある。車材燃試とは、４５度の角度に傾斜した検体ガイドに取り付けた検体に、２５．４ｍｍの間隔に設置した燃料容器に燃料用アルコール０．５ｃｃを入れ、燃料用アルコールに点火し、アルコールがなくなり消火するまでの燃焼具合を観察する試験を言う。着火後に消炎して燃え広がらないものが、鉄道車両用として認定される。
【００１８】
本発明の難燃性不織布濾材を得る方法としては、繊維自体が難燃性を有するものを使用する方法、難燃性物質を繊維もしくは不織布に添着する方法、不織布を構成する繊維が溶断し延焼しないもの等が一例として挙げられる。
【００１９】
難燃性物質としては、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリクラール、モダクリルあるいはこれらの共重合物からなるハロゲン系等の有機物系難燃性物質、リン系、アンチモン系等の無機物系難燃性物質、これらの複合系の難燃性物質を、単独あるいは適宜組み合わせて用いることができる。
【００２０】
本発明で用いる難燃性不織布濾材を構成する繊維としては、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、およびこれらのコポリマー等のポリエステル系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリル、モダクリル等のアクリル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２等のポリアミド系繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ウレタン繊維、フェノール繊維等の合成繊維、トリアセテート繊維、ジアセテート繊維等の半合成繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン、ポリノジックレーヨン、リヨセル等の再生セルロース系繊維、コラーゲン、アルギン酸、キチン質などを溶液にしたものを紡糸した再生繊維が好ましい。これらの繊維を構成するポリマーは、ホモポリマー、変性ポリマー、ブレンド、共重合体などの形でも利用できる。当然ではあるが、これら複数の材質からなる複合繊維を用いてもよい。また、芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリベンザゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトン等のエンプラ繊維、ガラス、カーボン、活性炭、ステンレス、銅などの金属等の無機繊維も好ましい材料である。
【００２１】
また、これらの繊維は吸水性、吸湿性、抗菌性、難燃性、保温性、抗アレルギー性、脱臭性などの機能を付与したものであってもよい。ここで用いる繊維の断面形状に特に制限はなく、円形、楕円形のみならず偏平、三角、Ｙ型、Ｔ型、Ｕ型、星型、ドッグボーン型など、いわゆる異型断面形状をとるもの、中空状のもの、枝別れ状のもの、パルプ状のものであってもよい。
【００２２】
不織布の製造方法については特に制限はなく、目的および用途に応じて、乾式法、湿式抄造法、メルトブロー法、スパンボンド法などで得られたウェブを水流交絡法、ニードルパンチ法、ステッチボンド法などの物理的方法、サーマルボンド法などの熱による接着方法、レジンボンドなどの接着剤による接着方法で強度を発現させる方法を適宜組み合わせて製造することができる。捲縮繊維を使用し、捲縮繊維の捲縮数を維持しやすいという点からは乾式法、湿式法、スパンボンド法から得られたウェブに、ニードルパンチ、サーマルボンド、レジンボンドによる結合方法を用いた不織布が好ましい。
【００２３】
なお、必要に応じて、本発明の趣旨を逸脱せず、他の性能を付加する目的において、脱臭、抗菌、防黴、抗ウイルス、抗アレルゲン、防虫、殺虫、消臭、芳香、感温、保温、蓄温、蓄熱、発熱、吸熱、防水、耐水、撥水、疎水、親水、除湿、調湿、吸湿、撥油、親油、油などの吸着、および水や揮発性薬剤などの蒸散または徐放などの各種機能を付加したものでも良い。
【００２４】
本発明の帯状濾材の性能はＪＩＳ  Ｂ９９０８記載の方法で測定される面風速２．０ｍ／秒における圧力損失が、５０Ｐａ以下であることが好ましい。近年、車両空調機における処理風量は増加しつつあり、実際に走行している鉄道車両の空調の面風速は、２．０ｍ／秒前後、設計圧力損失は５０Ｐａ程度のものが多く見受けられる。５０Ｐａを超えると、通気性が悪くなる場合があり、濾材上に堆積したダストによって目詰まりが起こると、吸い込み音が大きくなるばかりか、空調機器に負荷がかかる場合がある。
【００２５】
また、本発明の難燃性不織布濾材の厚みは、０．２〜１ｍｍの範囲が好ましい。０．２ｍｍ未満の場合は、濾材のハンドリングが困難になる場合があり、巻き出してから、しわが入る等、濾材走行が悪くなって実用性が低下する場合がある。１ｍｍを超える場合は、巻き取りが大きくなることがある。０．２〜１ｍｍの範囲のものは、巻き取りの巻長を長くとれ、経済性の面からも好ましい。
【００２６】
濾材の目付けは１５〜１００ｇ／ｍ２のものが好ましく、３０〜７０ｇ／ｍ２のものがさらに好ましい。
【００２７】
本発明における濾材は、帯電によりエレクトレット不織布として、大気中の塵埃等の浮遊粒子を電気的に捕捉することにより、除塵効率を向上させることも好ましい方法の一つである。
【００２８】
本発明の空調用フィルターは、難燃性不織布濾材をロール状に巻き付け加工して用いるが、巻き付けには巻き芯を利用するのが一般的である。巻き芯は、空調機にあわせて適切な形状、サイズのものを選択し、中空円筒状のものが一般的である。巻き芯の材質は、難燃性不織布濾材と同様に、車材燃試で難燃性を有している必要がある。具体的には、アルミ、ステンレス等の金属製のもの、樹脂製または紙製で難燃処理が施されているもの等を使用することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例によりさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はその主旨を越えない限りこれらに限定されるものではない。
【００３０】
実施例１〜４、比較例１〜２
ポリエステル繊維（３．３ｄｔｅｘ、３８ｍｍ、５０質量％／６．６ｄｔｅｘ、５１ｍｍ、３０質量％）とビスコースレーヨン繊維（３．３ｄｔｅｘ、５１ｍｍ、２０質量％）を用いて乾式法により、繊維ウェブとした。使用繊維の捲縮数は表１に記載する。次に、接着剤としてアクリル酸エステルのエマルジョン２０質量％に、難燃剤として三酸化アンチモン４０質量％を混合し、繊維ウェブ１００質量％に含浸、固化させ、目付け４４ｇ／ｍ２の難燃性不織布濾材を作製した。
【００３１】
該難燃性不織布濾材を１７５ｍｍ巾にスリットして、帯状濾材とし、外径１６ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ２１０ｍｍであるアルミ製の巻き芯に固定し、１２．５ｍ長を巻き付けた。もう一方を同様に巻き芯に固定することで空調用フィルターとした。
【００３２】
比較例３
ポリエステル繊維（３．３ｄｔｅｘ、１５ｍｍ、５０質量％／６．６ｄｔｅｘ、１５ｍｍ、３０質量％）とビスコースレーヨン繊維（３．３ｄｔｅｘ、１０ｍｍ、２０質量％）を用いて湿式法により、繊維ウェブとした。使用繊維は捲縮のないものであった。次に、実施例１同様、接着剤としてアクリル酸エステルのエマルジョン２０質量％に、難燃剤として三酸化アンチモン４０質量％を混合し、繊維ウェブ１００質量％に含浸、固化させ、目付け４４ｇ／ｍ２の難燃性不織布濾材を作製した。この難燃性不織布濾材から、実施例１と同様の方法で、空調用フィルターを製造した。
【００３３】
比較例４
難燃性不織布濾材として、市販品（３０μｍ径の塩化ビニリデン製モノフィラメント平織り、２２メッシュの織布）を用いた以外は、実施例１同様の方法で、空調用フィルターを製造した。
【００３４】
実施例および比較例で得られた難燃性不織布濾材と空調用フィルターは、以下の方法で試験を行い、その性能を評価して、結果を表１および表２に示した。
【００３５】
［厚み］
実施例および比較例で作成した濾材を１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさにカットし、厚み計を用い、１０箇所任意に測定し、その平均値を測定値とした。
【００３６】
［巻き径］
直径３０ｍｍのステンレス製の巻き芯に、１０ｍ長を巻き付けたロールフィルターの外径を、ノギスを用い三箇所を測定し、その平均を測定値とした。
【００３７】
［圧力損失］
実施例および比較例で作製した濾材の圧力損失を、ＪＩＳ  Ｂ９９０８による面風速２．０ｍ／秒で測定した。
【００３８】
［難燃性］
車材燃試の試験方法において難燃性を測定し、合格・不合格で判定した。
【００３９】
［剥離強度］
１０ｍｍ×１７ｃｍの難燃性不織布濾材に、１０ｍｍ×１７ｃｍの面ファスナー（クラレ社製、商品名：マジックテープ（登録商標）Ａ８６９００−７１）の１０ｍｍ×１０ｃｍ部分を加重９．８×１０４Ｐａにて、１分間重ね合わせる。引っ張り試験機に装着し、スパン１０ｃｍ、１０ｃｍ／分の速度で、５ｃｍの長さを剥がした時の平均引っ張り応力を測定し、剥離強度とした。
【００４０】
［操業］
首都圏を走行する鉄道車両（上り先頭車両）の空調機器に実施例および比較例の空調用フィルターを装着し、４月から１０月までの６ヶ月にわたるロングラン試験を行った。ただし、比較例２の濾材は試験中に巻き取り側の巻き径が大きくなり、送り出し装置が停止したため、試験を中止した。
【００４１】
［ダスト捕捉量］
操業終了後のダスト保持質量を濾材の単位面積あたりで測定した。
【００４２】
［ダスト保持性（１）］
操業終了後の濾材のダスト捕捉裏面から、第二指の腹で軽くたたいたダストの脱落を、目視にて判断した。
【００４３】
［ダスト保持性（２）］
操業終了後の濾材のダスト捕捉裏面から、手のひら全体でたたいたダストの脱落を、目視にて判断した。
【００４４】
［ダスト保持性（３）］
操業終了後、空調用フィルターの取り外しを行い、ダストの脱落を、目視にて判断した。
【００４５】
【表１】
2015066505.tif 000003
【００４６】
【表２】
2015066505.tif 000004
【００４７】
実施例１〜４の空調用フィルターでは、比較例１〜４の空調用フィルターと比較して、空調機器の冷房効果も低下せず、空調負荷も観察されなかった。また、比較例４と比較し、本発明の空調用フィルターは、軽量で着脱も極めて容易であった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の空調用フィルターは、空調機に負担をかけない通気性を有し、除塵性能に優れ、操業時や着脱時に捕捉されたダストの脱落もなくメンテナンスが簡便な空調用フィルターである。本発明の空調用フィルターは、鉄道車両用途のみならず、室内空調等にも使用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１  難燃性不織布濾材（帯状濾材）
２  巻き芯
３  巻き芯
４  空調機帯状濾材送りロール
５  本発明に係わる帯状濾材
６  捕捉されたダスト
７  帯状濾材内に捕捉されたダスト
８  空気の流れ
９  本発明外の帯状濾材
【図１】
2015066505.tif 000005
【図２】
2015066505.tif 000006
【図３】
2015066505.tif 000007
【図４】
2015066505.tif 000008