(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ０．４ｍｍ〜１．２ｍｍの濾材をプリーツ状に加工してなるエアフィルターにおいて、濾材がエレクトレットフィルターであり、かつ、プリーツの山高さＨ（ｍｍ）とピッチＰ（ｍｍ）の関係が０．０５≦Ｈ／Ｐ2≦０．２（ｍｍ-1）を満たすことを特徴とするエアフィルター。
【請求項２】
プリーツの山高さＨが２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のエアフィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアフィルターに関し、詳しくは高い通気性を備えたエアフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では生活環境の変化や健康志向の高まりなどにより、家庭や職場においても空気清浄化装置の普及が進み、クリーンルームや工場設備の吸排気等の産業用またはビル空調用などの用途以外でもエアフィルターが広く使用されるようになっている。
【０００３】
エアフィルターの形状は、用途や装置の設計などにより多種多様であるが、中でも濾材を波状に折り畳んだプリーツ状フィルターは、比較的狭い容積に広い面積の濾材を収納することができるため、通気性の改善、脱臭・除塵などの性能向上および寿命の長期化、フィルターの剛度が向上するため、取扱性の改善などを達成することができ、最も一般的なフィルター形状の一つである。
【０００４】
エアフィルターをプリーツ状に加工することは、上記のように通気性の改善に有効な手段であり、理論的には濾材の折り畳み量を増すほど濾材を通過する気流の線速度は低下して圧力損失が低下することになるが、実際にはこの理論通りにはならず、特に比較的厚手の濾材を用いたプリーツ状フィルターを適切に設計することは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、通気性が高いプリーツ状のエアフィルターを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、下記の発明を完成するに至った。
【０００７】
（１）厚さ０．４ｍｍ〜１．２ｍｍの濾材をプリーツ状に加工してなるエアフィルターにおいて、濾材がエレクトレットフィルターであり、かつ、プリーツの山高さＨ（ｍｍ）とピッチＰ（ｍｍ）の関係が０．０５≦Ｈ／Ｐ2≦０．２（ｍｍ-1）を満たすことを特徴とするエアフィルター。
【０００８】
（２）上記の発明（１）において、プリーツの山高さＨが２５ｍｍ以上であることを特徴とするエアフィルター。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のエアフィルターについて以下に詳細に説明する。
【００１０】
本発明に係わる濾材は、除塵、脱臭、抗菌、防黴、抗ウイルス、防虫、殺虫、害虫忌避、有害物除去、芳香、除湿、調湿、吸湿（乾燥）、水分（湿度）透過、油等の吸着、陽イオン吸着などのイオンバランスの調整および水や揮発性薬剤等の蒸散または徐放などの各種機能を有するものであって、その厚さが０．４ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲にあるものであり、以下にその具体例を示す。
【００１１】
本発明に係わる濾材は、エレクトレットフィルターである。エレクトレットフィルターとは、半永久的に電気分極を保持し、外部に対して電気力を及ぼすフィルターであって、その静電気力によって粒子を捕捉するものである。帯電方法としては、エレクトロエレクトレット、熱エレクトレット、ラジオエレクトレット、メカノエレクトレット、フォトエレクトレット、マグネットエレクトレットなどが挙げられるが、工業的に不織布フィルターで用いられているものは、主にエレクトロエレクトレットおよび熱エレクトレットであり、材料としてはポリプロピレンまたはプロピレン主体の共重合体が用いられることが多く、耐熱性の向上などを目的として上記の樹脂原料にステアリン酸アルミニウムなどの脂肪酸金属塩を適量添加する場合がある。
【００１２】
本発明に係わるエレクトレットフィルターからなる濾材は、エレクトレット化された繊維をニードルパンチ法などを用いてフィルター化されたものが好ましく、所望に応じてスクリム材またはネットなどを併用しても良い。特に、エレクトレット化された繊維は、コロナ放電などで帯電処理を施したフィルムを繊維状に断裁してなるフィルムスプリット繊維であることが好ましい。
【００１３】
更に、本発明の範囲外の事項も含めて述べる。濾材は、上記したエレクトレットフィルター以外の除塵フィルターであっても良く、このような濾材として、ポリ塩化ビニリデンやポリプロピレンなどの樹脂からなるネット、ポリウレタン系樹脂またはポリビニルアルコール系樹脂などからなる発泡体（フォーム）、および各種の不織布などが挙げられる。
【００１４】
本発明に係わる不織布は、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、フェノール系繊維などの合成繊維、ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、活性炭素繊維などの無機繊維、木材パルプ、麻パルプ、コットンリンターパルプ、木綿、羊毛、絹などの天然繊維、古紙再生パルプ、レーヨン等の再生セルロース繊維やコラーゲン等のタンパク質、アルギン酸、キチン、キトサン、澱粉などの多糖類等を原料とした再生繊維など、あるいはこれらの繊維に親水性や難燃性などの機能を付与した繊維などを単独または組み合わせて使用し、各種方法によって製造したものである。
【００１５】
不織布の製造方法については特に制限はなく、目的・用途に応じて、乾式法、湿式抄造法、メルトブローン法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、エアレイ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。
【００１６】
本発明に係わる濾材は、脱臭フィルターまたは抗菌フィルターであっても良く、不織布や発泡体などの基材に後述する脱臭剤や抗菌剤を担持したものが挙げられる。
【００１７】
また、本発明に必ずしも係わらない濾材組合わせについても述べる。濾材は、２枚の通気性基材の間に粒状の脱臭剤を封入担持してなる脱臭フィルターであっても良い。更に、このようなフィルターにおいて、通気性基材の一方がエレクトレットフィルターなどの除塵フィルター、また、通気性基材のもう一方が抗菌性フィルターからなる多機能フィルターであっても良い。
【００１８】
上記脱臭剤とは、主に悪臭を除去する目的で用いられる薬剤であり、具体的には活性炭、添着活性炭、活性炭素繊維、天然および合成ゼオライト、ハイシリカゼオライト、シリカ、活性アルミナ、活性白土、セピオライト、有機酸系化合物またはイオン交換樹脂などの吸着剤、鉄アスコルビン酸や鉄、コバルトまたはマンガン等の金属フタロシアニン誘導体などの酵素系脱臭剤、酸化チタンや酸化亜鉛などの光触媒、マンガン系酸化物やペロブスカイト型触媒などの低温酸化触媒、炭化珪素、窒化珪素、珪酸カルシウム、アルミナ・シリカ系、ジルコニア系などの合成セラミクスや麦飯石、フェルソング石などの遠赤外線セラミクス、植物抽出成分に含まれる化合物であるカテキン、タンニン、フラボノイド等を用いた消臭剤などが挙げられる。これらの脱臭剤は必要に応じて複数のものを併用しても良く、また、これらの脱臭剤を複合化したハイブリット脱臭剤としても良い。
【００１９】
上記抗菌剤は、細菌、黴類またはウイルスなどの有害微生物および病原体の除去、殺滅、失活または繁殖抑制などの目的で用いられる薬剤であり、具体的には、銀や亜鉛または燐酸カルシウムなどを主成分とする無機系抗菌剤、ベンツイミダゾール系、イソチアゾリン系、ピリチオン系、有機ヒ素系、有機銅系、有機ヨード系、クロロヘキシジン系などの有機系抗菌剤、キチンやキトサンなどの高分子系抗菌剤、茶や柿などから抽出されるカテキンや孟宋竹抽出エキス、ヒノキチオールなどの天然物由来の抗菌剤およびこれらを複合したハイブリット抗菌剤などが挙げられる。
【００２０】
本発明に係わる濾材の厚さは、ＪＩＳ−Ｌ−１０９６に記載の方法に準拠して一定時間１０秒間、初荷重２３．５ｋＰａの下で測定される。
【００２１】
本発明に係わるプリーツ状加工とは、濾材に山谷状の折り加工などを施すことであり、このように波状に加工することによって、一定の通気面積に対して濾材の面積を増すことができ、所定の風量に対して濾材を通過する空気の線速度が相対的に低下するのに伴って一般的には圧力損失が低下して通気性が改善され、更に、捕集効率の向上および集塵性能寿命の長期化が達成されると共に、単板での使用に比べてフィルター自体の剛度が増し、フィルター装着時や交換時の取り扱い性が良くなる等の利点がある。
【００２２】
本発明に係わるプリーツの山高さとは、プリーツ状の濾材の谷から山までの高さであり、下記のピッチが充分に小さく且つ濾材の厚さの影響が無視し得る場合には、山から谷までの距離に近似され、また、通常はエアフィルターの厚さに相当する。なお、本発明に係わるプリーツの山高さが一定ではなく変則である場合には、山高さの平均値をＨ（ｍｍ）として用いることができる。
【００２３】
本発明に係わるプリーツのピッチとは、プリーツ状の濾材の山と山の距離であり、ピッチが一定ではない変則ピッチの場合には、ピッチの平均値をＰ（ｍｍ）として用いることができる。
【００２４】
本発明のエアフィルターは、プリーツの山高さＨとピッチＰの関係が０．０５≦Ｈ／Ｐ2≦０．２（ｍｍ-1）を満たすことを特徴とし、Ｈ／Ｐ2 が０．０５（ｍｍ-1）よりも小さい場合には、濾材の使用量が充分ではないため濾材を通過する気流の線速度が上昇するのに伴って圧力損失が上昇し、最適な通気性が得られない。一方、Ｈ／Ｐ2が０．２（ｍｍ-1）よりも大きい場合には、濾材の使用量は多くなるにもかかわらず、プリーツ状の濾材同士が接近するなどして構造的な要因による圧力損失が増大し、濾材使用量が多くなる効果を相殺してしまい、結果的には圧力損失が上昇して最適な通気性が得られない。従って、本発明においては０．０５≦Ｈ／Ｐ2≦０．２（ｍｍ-1）を満たすことが好ましい。
【００２５】
本発明に係わるエアフィルターの大きさは特に限定されるものではないが、プリーツの山高さは２５ｍｍ以上であることが好ましい。プリーツの山高さは２５ｍｍより小さい場合には、得られるエアフィルターの圧力損失は比較的高くなってしまい、少なくとも通気性に関してはプリーツ状に加工するメリットが得難いという問題がある。
【００２６】
本発明に係わる濾材の強度が低く波状に加工すると破損する場合や濾材が柔らかく波状の型が付き難い場合などには、骨材と呼ばれる通気性基材を併用することができる。骨材の併用は、単に重ね合わせるだけでも良いが、濾材と骨材を積層して一体化しても良い。本発明に係わる骨材として、スパンボンド不織布、レジンボンド不織布、サーマルボンド不織布および樹脂製ネットなどが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではなく、骨材併用の目的や濾材の性状、波状加工の内容等に応じて適宜選定することができる。また、濾材と骨材を積層する方法として、ピンソニック法などによる融着によって積層する方法およびホットメルトスプレー法やいわゆるシンター法等のホットメルトパウダー式ラミネート法などによる接着によって積層する方法などが挙げられるが、積層法はこれらに限定されるものではない。
【００２７】
本発明のエアフィルターは、プリーツ状で隣接する濾材間の間隔確保および補強等を目的として、波状で隣接する濾材間に連続または間欠で線状にポリエチレン等の熱可塑性樹脂などを塗布するいわゆるビート加工を施しても良く、また、波板状アルミ板などからなるセパレーターをプリーツ状濾材の谷部に装着しても良く、或いは、プリーツ状で隣接する濾材間に挿入可能な鋸型の間隔板やプリーツの山同士を連結する帯状フィルムまたはネットなどを取り付けても良い。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により更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。
【００２９】
実施例１
濾材（Ａ）として、厚さ０．６ｍｍのエレクトレットフィルターに補強材としてポリプロピレン製ネットを貼り合わせてなる市販のフィルター（品番３０ＥＰＮＢ、三菱製紙（株）製）を山高さ２５ｍｍ、ピッチ２２ｍｍのプリーツ状に加工して外形２００ｍｍ×２００ｍｍのエアフィルターを作製し、これを実施例１のエアフィルターとした。
【００３０】
実施例２および３
実施例１において、ピッチ２２ｍｍに代えて、ピッチ１６ｍｍまたはピッチ１１．５ｍｍとする以外は全て実施例１と同一の方法でエアフィルターを作製し、これらをピッチが大きいものから順に各々実施例２および３のエアフィルターとした。
【００３１】
実施例４および５
実施例２において、山高さ２５ｍｍに代えて、山高さ２０ｍｍまたは山高さ３０ｍｍとする以外は全て実施例２と同一の方法でエアフィルターを作製し、これらを山高さが小さいものから順に各々実施例４および５のエアフィルターとした。
【００３２】
参考例６〜８
実施例１、２および３において、濾材（Ａ）として、厚さ０．６ｍｍのエレクトレットフィルターに補強材としてポリプロピレン製ネットを貼り合わせてなる市販のフィルターに代えて、濾材（Ｂ）として、抗菌フィルターと除塵フィルターを積層してなる厚さ０．４ｍｍの市販の抗菌／除塵フィルター（品番ＫＣ−３０ＡＥ、三菱製紙（株）製）とする以外は全て実施例１、２および３と同一の方法でエアフィルターを作製し、これらをピッチが大きいものから順に各々参考例６、７および８のエアフィルターとした。
【００３３】
参考例９〜１１
実施例１、２および３において、濾材（Ａ）として、厚さ０．６ｍｍのエレクトレットフィルターに補強材としてポリプロピレン製ネットを貼り合わせてなる市販のフィルターに代えて、濾材（Ｃ）として、抗菌フィルターと除塵フィルターとの間に脱臭剤として粒状活性炭を封入してなる厚さ１．２ｍｍの市販の多機能フィルター（商品名ナクレット、品番ＫＣ２ＷＷ−ＳＢ、三菱製紙（株）製）とする以外は全て実施例１、２および３と同一の方法でエアフィルターを作製し、これらをピッチが大きいものから順に各々参考例９、１０および１１のエアフィルターとした。
【００３４】
比較例１および２
実施例１において、ピッチ２２ｍｍに代えて、ピッチ２５ｍｍまたはピッチ１０ｍｍとする以外は全て実施例１と同一の方法でエアフィルターを作製し、これらをピッチが大きいものから順に各々比較例１および２のエアフィルターとした。
【００３５】
比較例３および４
参考例６において、ピッチ２２ｍｍに代えて、ピッチ２５ｍｍまたはピッチ１０ｍｍとする以外は全て参考例６と同一の方法でエアフィルターを作製し、これらをピッチが大きいものから順に各々比較例３および４のエアフィルターとした。
【００３６】
比較例５および６
参考例９において、ピッチ２２ｍｍに代えて、ピッチ２５ｍｍまたはピッチ１０ｍｍとする以外は全て参考例９と同一の方法でエアフィルターを作製し、これらをピッチが大きいものから順に各々比較例５および６のエアフィルターとした。
【００３７】
次いで、実施例、参考例および比較例のエアフィルターの通気性を以下の方法で測定し、その結果を表１に示した。
【００３８】
［通気性測定］
ＪＩＳ−Ｂ−９９０８に準拠して、風速１ｍ／秒における実施例、参考例および比較例のエアフィルターの圧力損失（Ｐａ）を測定した。圧力損失の値が小さい方が通気性が優れることを表す。
【００３９】
【表１】
0004047530.tif 000002
【００４０】
表１の結果から、実施例のエアフィルターは同種の濾材を用いた比較例のエアフィルターと比べて圧力損失が低く、通気性が優れることが分かる。エレクトレットフィルターを濾材として用いた各実施例の圧力損失は特に小さい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、エレクトレットフィルターを濾材として用い、通気性が高いプリーツ状のエアフィルターを得ることができる。このようなエアフィルターは、通気性が優れると共に、構造的な圧損を最小限とし得るため空気が流れず空気清浄に寄与し難い部位が極めて少なく、濾材が有する特性を最大限に引き出すことができるため、特に有用性が高いエアフィルターである。