(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波吸収性を有するエアフィルタ用濾材の嵩密度を３〜１２ｋｇ/ｍ３とし、前記エアフィルタ用濾材をガラス繊維層で構成し、前記ガラス繊維層にカーボン系の導電性材料を付着させ、その付着密度を０．２〜１ｋｇ／ｍ３としたことを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【請求項２】
前記エアフィルタ用濾材を繊維層で構成し、前記繊維層の繊維密度及び電磁波吸収性を前記繊維の積層方向に勾配させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項３】
前記エアフィルタ用濾材の繊維層は、導電性材料をガラス繊維に付着させた層を一部に、或いは、全部に有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項４】
前記エアフィルタ用濾材の電磁波の入射面とは反対側に電磁波シールド性を有する面を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材から構成されることを特徴とするエアフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の電子機器を内蔵した筐体の吸気口や排気口、電磁波シールドルームや電波暗室等の吸気口及び排気口に設けるエアフィルタ並びにエアフィルタ用濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器を内蔵した筐体等には内部で発生する熱を冷却して排気するための吸気口及び排気口が設けられており、これらの吸気口及び排気口には浮遊塵の進入を防ぐための繊維製のエアフィルタを設けるようにしている。今日では、これらの開口を介して電磁波が筐体等の内側から外側へ漏洩し、又は、外側から内側へ進入することによって、筐体等内部の電子機器に誤動作生じさせたり、又は、筐体等の外部で使用される無線ＬＡＮや携帯電話等の通信に障害を生じさせることが問題となっていた。
上記問題に対して、特開６３-３０５９０８号や実開１-１１２０９８号の公開公報には、導電性を有する繊維のエアフィルタ用濾材を、フィルタ外枠を介して筐体と電気的に接続することにより電磁波シールドとして機能するエアフィルタが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記エアフィルタはフィルタ外枠を必要とし、しかも、電磁波シールドとして機能させるために、筐体と電気的に接続する必要があり、取付け作業が面倒であるばかりでなく、コストアップにつながっていた。また、前記エアフィルタは、電磁波シールド機能だけを有するものであることから、例えば、電子機器筐体内部で発生した電磁波を外部へ漏洩することは防げても、筐体内に電磁波が残り電子機器が誤動作することを防ぐことができなかった。
本発明は、これらの従来の問題点に鑑みてなされたものであって、フィルタ用濾材又はフィルタ枠と筐体との電気的な接続を必要とせず、不要な電磁波を熱エネルギに変換して吸収することができる電磁波吸収機能を有するエアフィルタ並びにエアフィルタ用濾材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のエアフィルタ用濾材は、上記目的を達成するべく、請求項１に記載の通り、電磁波吸収性を有するエアフィルタ用濾材の嵩密度を３〜１２ｋｇ/ｍ３とし、前記エアフィルタ用濾材をガラス繊維層で構成し、前記ガラス繊維層にカーボン系の導電性材料を付着させ、その付着密度を０．２〜１ｋｇ／ｍ３としたことを特徴とする。
また、請求項２に記載のエアフィルタ用濾材は、請求項１記載のエアフィルタ用濾材において、前記エアフィルタ用濾材を繊維層で構成し、前記繊維層の繊維密度及び電磁波吸収性を前記繊維の積層方向に勾配させるようにしたことを特徴とする。
また、請求項３に記載のエアフィルタ用濾材は、請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材において、前記エアフィルタ用濾材の繊維層は、導電性材料をガラス繊維に付着させた層を一部に、或いは、全部に有することを特徴とする。
また、請求項４に記載のエアフィルタ用濾材は、請求項１乃至３のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材において、前記エアフィルタ用濾材の電磁波の入射面とは反対側に電磁波シールド性を有する面を備えていることを特徴とする。
また、請求項５に記載のエアフィルタは、請求項１乃至４のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材から構成されることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のエアフィルタ用濾材は、電磁波吸収性を有するもので、ここでは電磁波吸収性とは、入射した電磁波を熱エネルギに変換し、入射側への反射及び透過を小さくすることをいう。このエアフィルタ用濾材は、無機質繊維等の繊維層から構成することができ、嵩密度３〜１２ｋｇ/ｍ3とする必要がある。特に、４〜６ｋｇ/ｍ3とすることにより、電磁波吸収性能を左右するカーボンの付着量の調整がしやすくなるため好ましい。これはエアフィルタ用濾材の嵩密度が３ｋｇ/ｍ3未満であると、十分な集塵捕集性能と電磁波吸収性能が得られないため好ましくなく、１２ｋｇ/ｍ3超えであると、圧力損失が大きくなり、集塵捕集性能に悪影響を与えるため、好ましくないからである。
このようなエアフィルタ用濾材の厚みは１０〜２００ｍｍであることが好ましい。これは、エアフィルタ用濾材の厚みが１０ｍｍ未満であると、十分な集塵捕集性能と電磁波吸収性能が得られないため好ましくなく、２００ｍｍ超えであると、薄さや軽量性が損なわれるため好ましくないからである。
前記繊維層の密度を、繊維の積層方向に密度が高くなるように勾配を有するようにすることで、大きい粒径の浮遊塵は密度が低い層、小さい粒径の浮遊塵は密度が高い層で捕集されるようになり、エアフィルタ用濾材の浮遊塵の捕集性能を向上させることができる。また、電磁波吸収性能についても、繊維の積層方向に密度勾配を設けるようにすることで、吸収できる周波数の広域化を図ることができる。尚、密度勾配を設ける方法としては、厚さ方向に線形に変化する方法が最も好ましいが、密度の異なる繊維層を順に積層させるようにして長さ方向に段階的に変化する方法でもよい。
前記繊維層は、好ましくはガラス繊維によって構成し、これによりフィルタ用濾材を不燃性とすることができ、しかも、繊維径の調整や品質管理を比較的容易に行うことができる。また、このガラス繊維に導電性材料を付着させることで、入射した電磁波を熱エネルギーに変換して電磁波を吸収することができる。尚、ガラス繊維層に導電性材料を付着させる方法としては、スプレー方式で導電性材料を繊維層に付着させる方法や、予め導電性材料を分散した液にガラス繊維層を含浸させて乾燥させる方法があるが、繊維層に均一に導電性材料を付着させるためには含浸方式が好ましい。また、ガラス繊維層に付着させる導電性材料としては、カーボンブラックやグラファイト等のカーボン系材料が材料価格やガラス繊維層への付着性の点から好ましい。このカーボン系の導電性材料の付着密度としては、０．２〜２．５ｋｇ/ｍ３が好ましく、これは０．２ｋｇ/ｍ３未満では十分な電磁波吸収性を発揮せず、また、２．５ｋｇ/ｍ３を超える場合は、入射した電磁波が入射面で反射される傾向が高まるとともに、フィルタ用濾材として圧力損失が大きくなってしまい、好ましくないからである。
また、前記エアフィルタ用濾材の電磁波の入射面とは反対側に電磁波シールド性を有する面を備えるようにすることが好ましく、エアフィルタ用濾材を通過する際に熱エネルギに変換されなかった電磁波を電磁波シールド面で反射させることにより、再度エアフィルタ用濾材を通過させて効率よく電磁波を吸収させることができる。また、電子機器を備えた筐体内部への電磁波の進入を防ぐことができる。尚、エアフィルタ用濾材の面に電磁波シールド性を付与する方法としては、エアフィルタ用濾材の表面層の繊維密度を高くして導電性材料の付着を多くさせる方法や、エアフィルタ用濾材の圧力損失を上げない程度の通気性を有する導電性メッシュ等を貼着させる方法がある。尚、導電性メッシュとしては、銅製メッシュ等を使用することができる。また、絡み織りガラスクロスを予め繊維層の電磁波の入射面とは反対側の面に設けて、繊維層とともに導電性材料が分散した液に含浸して導電性材料を付着させ、電磁波シールド性を有する面とすることもできる。この場合、絡み織りのクロスの繊維間隔は、対象とする電磁波の波長に対して、十分に小さくすればよい。
こうして得られたエアフィルタ用濾材はそのまま開口部に設置してもよいが、所定のフィルタ枠に固定して開口部に設置することができる。フィルタ枠としては、アルミ製や木製等を使用できる。
【０００６】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
左右に微動するガラス長繊維の巻き取りドラム幅の範囲で、溶融ガラスを引き出すためのノズルを左右に移動させながら、ドラムにガラス長繊維をドラムに巻きつけることによってコンデンスマットを得た。尚、ガラス長繊維をドラムに巻きつける際、得られる繊維層における繊維同士がほぐれてしまわないように繊維同士を結束するためのバインダを吹付けるようにした。
続いて、前記コンデンスマットをドラムから切り出し、ドラムに巻きつけた円周方向に対して直角方向に引っ張り、ガラス長繊維同士を展開した。これにより、繊維がほぐれ、厚さ５０ｍｍ、嵩密度５ｋｇ/ｍ３の低密度ガラス繊維層が得られた。
次に、得られた低密度ガラス繊維層に導電性カーボンを分散させた水に含浸して、乾燥し、厚さ５０ｍｍ、嵩密度６ｋｇ/ｍ３の導電性カーボンを付着させたエアフィルタ用濾材を得た。
【０００７】
（実施例２）
実施例１と同様にして、厚さ５０ｍｍ、嵩密度５ｋｇ／ｍ３の低密度ガラス繊維層１を得るようにしたが、本実施例では展開と同時に５ｍｍピッチの絡み織りガラスクロスを片面に貼り付けるようにした。得られた低密度ガラス繊維層を、導電性カーボンを分散させた水に含浸して、乾燥し、厚さ５０ｍｍ、嵩密度６ｋｇ/ｍ３の導電性カーボンを付着させたエアフィルタ用濾材を得た。尚、前記低密度ガラス繊維層の片面には、電磁波シールド性を有する貼り付けた導電性カーボンを付着させた５ｍｍピッチの絡み織ガラスクロスを貼着するようにした。
【０００８】
（実施例３）
左右に微動するガラス長繊維の巻き取りドラム幅の範囲で、溶融ガラスを引き出すためのノズルを左右に移動させながら、ドラムにガラス長繊維をドラムに巻きつける際に、巻きつけるスピードを徐々に変化させることによって厚さ方向に繊維の嵩密度勾配を有したコンデンスマットを得た。尚、ガラス長繊維をドラムに巻きつける際、得られる繊維層における繊維同士がほぐれてしまわないように繊維同士を結束するためのバインダを吹付けるようにした。
続いて、前記コンデンスマットをドラムから切り出し、ドラムに巻きつけた円周方向に対して直角方向に引っ張り、ガラス長繊維同士を展開した。これにより、繊維がほぐれ、厚さ５０ｍｍ、嵩密度が厚さ方向に３ｋｇ/ｍ３から７ｋｇ/ｍ３に徐々に高くなるようにした低密度ガラス繊維層を得た。
次に、得られた低密度ガラス繊維層に導電性カーボンを分散させた水を含浸して、乾燥し、厚さ５０ｍｍ、嵩密度が４ｋｇ/ｍ３から８ｋｇ/ｍ３導電性カーボンを付着させたエアフィルタ用濾材を得た。尚、本実施例のエアフィルタ用濾材の高密度側の表面層は、繊維密度が高いのでカーボン付着量が高く、そのままでも電磁波シールド性能を有するものとなった。
【０００９】
（比較例１）
左右に微動するガラス長繊維の巻き取りドラム幅の範囲で、溶融ガラスを引き出すためのノズルを左右に移動させながら、ドラムにガラス長繊維をドラムに巻きつける際に、巻きつけるスピードを徐々に変化させることによって厚さ方向に繊維の嵩密度勾配を有したコンデンスマットを得た。尚、ガラス長繊維をドラムに巻きつける際、得られる繊維層における繊維同士がほぐれてしまわないように繊維同士を結束するためのバインダを吹付けるようにした。
続いて、前記コンデンスマットをドラムから切り出し、ドラムに巻きつけた円周方向に対して直角方向に引っ張り、ガラス長繊維同士を展開した。これにより、繊維がほぐれ、厚さ５０ｍｍ、嵩密度が厚さ方向に３ｋｇ/ｍ３から７ｋｇ/ｍ３に徐々に変化したエアフィルタを得た。
【００１０】
次に、実施例１、実施例２、実施例３及び比較例のエアフィルタ用濾材のフィルタ性能を評価するために、各濾材の初期圧力損失、捕集効率及び保持量をそれぞれ測定した。
また、実施例１、実施例２、実施例３及び比較例のエアフィルタ用濾材の電磁波吸収性能を評価するために、電磁波透過量と反射量を測定し、電磁波吸収量を「１００−透過量−反射量」として求めた。尚、電磁波の透過量は、測定するエアフィルタ用濾材を挟んで送信アンテナと受信アンテナを設置し、送信アンテナから放射される電磁波をレンズを介して平面波としてエアフィルタ用濾材に到達するようにし、エアフィルタ用濾材を通過した電磁波を受信アンテナによって受信することによって測定した。また、電磁波の反射量は、エアフィルタ用濾材に対して電磁波を照射しその反射波を測定した。
上記測定結果を以下の表１に示す。
【００１１】
【表１】
0003922948.tif 000002
【００１２】
実施例１のエアフィルタ用濾材は、風速が１．５ｍ／ｓの時に初期圧力損失６３Ｐａ、重量法による捕集効率８５％、また、風速が２．５ｍ／ｓ及び圧力損失が１００Ｐａ時の浮遊塵の保持量は７２０ｇ／ｍ３であった。一方、実施例２のエアフィルタ用濾材は、風速が１．５ｍ／ｓの時に初期圧力損失６２Ｐａ、重量法による捕集効率８６％、また、風速が２．５ｍ／ｓ及び圧力損失が１００Ｐａ時の浮遊塵の保持量は８３０ｇ／ｍ３であった。この結果から、繊維の厚さ方向に密度の勾配を設けることにより、浮遊塵の保持量を大きくすることができることが分かった。これは、大きな浮遊塵は繊維密度の小さい進入側に保持され、小さな浮遊塵は繊維密度の比較的大きい内部側で保持され、エアフィルタを厚さ方向に効率よく利用できるためである。また、導電性カーボンを付着させることについても、導電性カーボンの付着していない比較例と比べてみても捕集性能に大きな影響を与えないことが分かった。
【００１３】
エアフィルタ用濾材の電磁波の透過量について、実施例１では１０．５％であったのに対し、実施例２及び実施例３は、０．１％であった。これはエアフィルタ用濾材の電磁波入射面とは反対側に備えられた導電性材料を付着させたガラスクロスが電磁波シールド面として機能したためである。
また、電磁波の反射量について、実施例３は、実施例１程度と低いことが分かった。これは、実施例３のエアフィルタ用濾材の中間層で電磁波が多く吸収量されたためである。従って、エアフィルタ用濾材の繊維層を厚さ方向に密度勾配を有するようにすることにより、濾材の電磁波吸収量を大きくする（濾材からの反射量を低減する）ことができることが分かった。尚、比較例のエアフィルタ用濾材は電磁波の透過を防ぐ性能はなく、反射もなかった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のエアフィルタ用濾材は、電磁波吸収性能を有するエアフィルタ用濾材の嵩密度を３〜１２ｋｇ/ｍ３とすることにより、捕集性能と電磁波吸収性能を併せ持つエアフィルタ用濾材とすることができ、電子機器の筐体開口部やシールドルーム等の開口部に設置し、外部からの浮遊塵の進入を防ぐとともに、外部からの不要電磁波の進入も防ぐことができる。
更に、エアフィルタ用濾材の嵩密度を浮遊塵の進入及び電磁波の入射面側を低密度として、厚さ方向に密度勾配を有するように構成することにより、大きい粒径の浮遊塵は繊維密度が低い層、小さい粒径の浮遊塵は繊維密度が高い層で捕集されるようになりエアフィルタ用濾材全体を有効に利用することができ、フィルタ寿命を長くすることができる。また、入射した電磁波も、導電性材料の繊維への付着量は繊維の密度に合わせて密度勾配を有することになるので、エアフィルタの入射面では導電性材料の密度が低く、電磁波の反射を抑えることができるため、電磁波吸収性能を向上させることができる。
また、エアフィルタ用濾材の電磁波の入射面と反対側に電磁波シールド性を有する面を備えることにより、電磁波が電子機器等を内蔵する筐体内部への進入を防ぐことができる。また、入射した電磁波は、入射後とシールド面で反射した後に繊維層を通過するため、電磁波吸収性能を向上させることができる。
また、エアフィルタを構成する繊維層が、ガラス繊維層に導電性材料を付着させた層とすることで、軽量かつ不燃性に優れ、電子機器ばかりでなく、建築部材としてのエアフィルタとして使用できる。