(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フルート部とライナー部の少なくとも一方がエレクトレット不織布からなるハニカムフィルターであって、前記エレクトレット不織布が表面から１ｍｍ以上の毛羽が５本／ｃｍ２以下であり、且つ、繊維径が２０〜１００μｍの繊維からなることを特徴とするハニカムフィルター。
【請求項２】
前記エレクトレット不織布の充填率が、０．０８以上であることを特徴とする請求項１に記載のハニカムフィルター。
【請求項３】
前記繊維が長繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカムフィルター。
【請求項４】
前記エレクトレット不織布が、スパンボンド不織布であることを特徴とする請求項１及至３のいずれかに記載のハニカムフィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、空気中に浮遊する粉塵を捕集除去できるハニカム形状のフィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気中の粉塵を除去するエアーフィルターがルームエアコン等の家庭用電化機器等に幅広く使われている。近年、これらの機器の省エネルギー化や低騒音化にともない、エアーフィルターの低圧力損失化が要求されている。この要求に対して、静電気力により粉塵をシート表面に吸引除去するエレクトレット化された繊維シートをコルゲートハニカム形状に成形したフィルターが種々提案されている。
【０００３】
コルゲートハニカム形状フィルターとは、表面に多数のひだを形成したシートであるフルート部材と平面状のシートであるライナー部材を交互にシートの厚さ方向に多数積層し成形したものであり、一端面から対向する端面に向かって貫通する多数の小孔が形成されている。該小孔内を流体が流通する間に流体中の粉塵がフルート部材あるいは、フルート部材とライナー部材の両方に使用しているエレクトレット繊維シートにクーロン力や誘起力により吸引除去されるのである。
【０００４】
特開平４−１７６３１０にはエレクトレットフィルムを解繊した繊維シートからなるハニカム形状フィルターが例示されている。また、特開平７−１４４１０８にはエレクトレットフィルム解繊糸からなる不織布とエレクトレット化されたメルトブローン不織布を積層したシートからなるハニカム形状フィルターが提案されている。
【０００５】
しかしながら、エレクトレットフィルムを解繊した繊維からなる不織布は、シート化した後にエレクトレット化したスパンボンド不織布やメルトブローン不織布に比べエレクトレット繊維の表面電荷密度が高く、空気中の粉塵を静電気力により効果的に捕集できる利点があるが、短繊維から構成されているため、毛羽立ちが大きく、ハニカムにしたときに、この毛羽により十分な低圧力損失化ができないという問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、空気中の粉塵を捕集除去できるコルゲートハニカムフィルターであって、低圧力損失をより確実なものとしたフィルターを提供することを目的とするものである。
【０００７】
本発明者は、エレクトレット不織布を用いたコルゲートハニカムフィルターにおいて、エレクトレット不織布の構造や構成する繊維径などについて種々検討した結果、特定の繊維径及び毛羽構造を有するエレクトレット繊維不織布を用いることにより、より低圧力損失を確実なものとし、粉塵の捕集効率を上げ得ることを見い出した。
【０００８】
本発明は、上記の知見に、さらに重ねて検討した結果完成したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、フルート部とライナー部の少なくとも一方がエレクトレット不織布からなるハニカムフィルターであって、前記エレクトレット不織布が、繊維径が２０〜１００μｍの実質的に毛羽立ちを有さない繊維からなるハニカムフィルターを提供するものである。
【００１０】
本発明のハニカムフィルターの好ましい実施態様は、前記エレクトレット不織布の充填率が、０．０８以上である。
【００１１】
本発明のハニカムフィルターの好ましい実施態様は、前記繊維が長繊維である。
【００１２】
本発明のハニカムフィルターの好ましい実施態様は、前記エレクトレット不織布が、スパンボンド不織布である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のハニカムフィルターのフルート部とライナー部の少なくとも一方に用いられるエレクトレット不織布は、実質的に毛羽立ちを有さないことが必要である。通風時に流体と毛羽の衝突により生じる摩擦抵抗に起因する圧力損失をなくすためである。本発明において、毛羽とは、不織布から突起状に張り出した有限長の短繊維をいい、上記の毛羽立ちを有さない不織布とは、表面から１ｍｍ以上の毛羽が５本／ｃｍ2 以下であることが好ましい。このような不織布としては、長繊維不織布があり、例えば、スパンボンド法、トウ開繊法、バーストファイバー法などによって得ることができるが、特にスパンボンド法により製造したスパンボンド不織布が好ましい。
【００１４】
本発明のハニカムフィルターに用いられるエレクトレット不織布を構成する繊維は、繊維径が２０〜１００μｍであることが必要である。より良好な粉塵の除去効率を得るためである。
【００１５】
本発明のハニカムフィルターは、フルート及び／又はライナーを構成するエレクトレット不織布の表面を該エレクトレット不織布と平行に流体が流れ、流体中の粉塵には該エレクトレット不織布が外部に形成する電界により静電気力が作用し、除去されるため、流体中の粉塵の除去効率はエレクトレット不織布の周辺外部に形成される電界強度に依存することになる。
【００１６】
即ち、エレクトレット不織布を構成する繊維は、繊維表面の半分が正極、残りの半分が負極に永久分極した電気双極子となっており、繊維径が小さいと正極面と負極面の距離が近いため、正極面が形成する電界と負極面が形成する電界が打ち消しあって大きな電界強度が得られない。従って、繊維径が２０μｍ未満のエレクトレット不織布では、不織布外部に大きな電界が形成されないために粉塵の除去効率が良くないのである。
【００１７】
一方、不織布を構成するエレクトレット繊維の間隔は繊維径に比例するので、繊維径が大きいとエレクトレット繊維間隔が大きくなり、不織布外部表面に均一で大きな電界を形成できない。従って、繊維径が１００μｍを超えると、不織布外部表面に均一な電界が形成されないために粉塵の除去効率が良くないのである。
【００１８】
本発明のハニカムフィルターに用いられるエレクトレット不織布は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル系、ポリスチレン、アクリル、テフロン、ポリカーボネートなどのエレクトレット化が可能な原料繊維からなる不織布にコロナ放電、電界放電、電子線照射などの荷電処理を行ったり、前記エレクトレット化が可能な原料からなる未延伸糸を延伸しながら荷電してエレクトレット繊維とした後、不織布にするなど公知の方法で得ることができ、目付は１０〜１５０ｇ／ｍ2 、好ましくは２５〜１００ｇ／ｍ2 、より好ましくは４０〜８０ｇ／ｍ2 である。この範囲未満では、十分な静電気力が働かないため粉塵の除去効率が良くなく、この範囲を超えると不織布の厚みが厚くなり、ハニカムにしたときに圧力損失が高くなるのである。また、不織布には厚みを薄くするためにエンボス加工、カレンダー加工などを施しても良いが、これらの加工は、エレクトレットの劣化を防ぐために、荷電処理前に行うのが好ましい。
【００１９】
本発明のハニカムフィルターに用いられるエレクトレット不織布は、充填率が０．０８以上であることが好ましい。不織布を構成するエレクトレット繊維の間隔は充填率の平方根に反比例するので、充填率が小さいとエレクトレット繊維間隔が大きくなり、前記と同じ理由で、充填率が０．０８未満では粉塵の除去効率が良くないのである。
【００２０】
本発明において、繊維径は不織布の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、その写真からランダムに測定した５０本の繊維の繊維径の平均値であり、充填率とは不織布の目付を該不織布の厚みと該不織布を構成する繊維原料の密度で除したものである。不織布の厚みは７ｇ／ｃｍ2 荷重のダイヤルゲージで測定したものである。
【００２１】
本発明のフィルターは、上記エレクトレット不織布をフルート部、ライナー部の少なくとも一方に使用してコルゲートハニカム形状に成形したフィルターである。フルート部とは表面に一定の山高のひだを多数形成して波状に加工したシートで、ライナー部とは平面状のシートであり、フルート部とライナー部を交互に積層し、フルート部のひだ山の頂点部とライナー部との接触部分を接着してフィルターが得られる。
【００２２】
流体は、フルート部とライナー部の間に形成されるフィルターの一端面からもう一方の端面に向かって貫通した多数の小孔内を流れ、該小孔内を流れる間に粉塵がエレクトレットスパンボンド不織布表面に静電気力により吸引除去されるのである。
【００２３】
フルート部のひだの山高は２〜８ｍｍ、隣接するひだの山と山の間隔、つまりハニカムピッチは２〜８ｍｍが好ましく、所望する粉塵除去率、圧力損失に応じてこの範囲内で設定できる。
【００２４】
以下、実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何等限定されるものではない。
【００２５】
【実施例】
まず、本実施例で用いたフィルターの試験方法を以下に示す。
【００２６】
（粉塵除去性能）
フィルターを空気清浄機に装着し、体積２．７ｍ3 のアクリル樹脂製ボックスの中央に設置した。温度２５℃、相対湿度５０％に保持した該アクリル樹脂製ボックス内でタバコ（マイルドセブン）を自然燃焼させ、初期粉塵濃度を５ｍｇ／ｍ3 に調整した後、フィルター面風速１ｍ／ｓで空気清浄機を運転し７０分後の粉塵濃度を測定し、初期粉塵濃度との比から粉塵残存率を求めた。この粉塵残存率が低いものほど粉塵除去性能が高いフィルターといえる。なお、粉塵濃度はデジタル粉塵計（柴田科学株式会社製、Ｐ−５）で測定した。
【００２７】
（圧力損失）
フィルターをポリカーボネート製ホルダーに装着し、該フィルターに面風速１ｍ／ｓで空気を流通して、フィルター上下流の圧力差を差圧計で測定した。
【００２８】
［実施例１］
繊維径２５μｍ、目付４０ｇ／ｍ2 、充填率０．１６の毛羽立ちを有さないポリプロピレン製エレクトレットスパンボンド不織布をフルート部とし、目付５０ｇ／ｍ2 のポリエステル製スパンボンド不織布をライナー部としてハニカムピッチ４．２ｍｍ、ひだ山高さ２．５ｍｍでコルゲートハニカムを成形し、縦９０ｍｍ、横２７０ｍｍ、層長５ｍｍのフィルターを作製した。
【００２９】
［実施例２］
繊維径２５μｍ、目付２５ｇ／ｍ2 、充填率０．１０の毛羽立ちを有さないポリプロピレン製エレクトレットスパンボンド不織布をフルート部とし、目付２５ｇ／ｍ2 のポリエステル製スパンボンド不織布をライナー部としてハニカムピッチ３．１ｍｍ、ひだ山高さ２．０ｍｍでコルゲートハニカムを成形し、縦９０ｍｍ、横２７０ｍｍ、層長５ｍｍのフィルターを作製した。
【００３０】
［実施例３］
繊維径５０μｍ、目付４０ｇ／ｍ2 、充填率０．１６の毛羽立ちを有さないポリプロピレン製エレクトレットスパンボンド不織布をフルート部とし、目付５０ｇ／ｍ2 のポリエステル製スパンボンド不織布をライナー部としてハニカムピッチ４．２ｍｍ、ひだ山高さ２．５ｍｍでコルゲートハニカムを成形し、縦９０ｍｍ、横２７０ｍｍ、層長５ｍｍのフィルターを作製した。
【００３１】
［実施例４］
繊維径２５μｍ、目付５０ｇ／ｍ2 、充填率０．１６の毛羽立ちを有さないポリプロピレン製エレクトレットスパンボンド不織布をフルート部とライナー部としてハニカムピッチ４．２ｍｍ、ひだ山高さ２．５ｍｍでコルゲートハニカムを成形し、縦９０ｍｍ、横２７０ｍｍ、層長５ｍｍのフィルターを作製した。
【００３２】
［比較例１］
繊維径１６μｍ、目付５０ｇ／ｍ2 、充填率０．１６の毛羽立ちを有さないポリプロピレン製エレクトレットスパンボンド不織布をフルート部とし、目付５０ｇ／ｍ2 のポリエステル製スパンボンド不織布をライナー部としてハニカムピッチ４．２ｍｍ、ひだ山高さ２．５ｍｍでコルゲートハニカムを成形し、縦９０ｍｍ、横２７０ｍｍ、層長５ｍｍのフィルターを作製した。
【００３３】
［比較例２］
繊維径２．３μｍ、目付３０ｇ／ｍ2 、充填率０．１０の毛羽立ちを有さないポリプロピレン製エレクトレットメルトブローン不織布をフルート部とし、目付５０ｇ／ｍ2 のポリエステル製スパンボンド不織布をライナー部としてハニカムピッチ４．２ｍｍ、ひだ山高さ２．５ｍｍでコルゲートハニカムを成形し、縦９０ｍｍ、横２７０ｍｍ、層長５ｍｍのフィルターを作製した。
【００３４】
［比較例３］
幅７０μｍ、厚さ１０μｍの矩形断面のエレクトレットフィルム解繊糸からなる、毛羽を３５本／ｃｍ2 有する、目付４０ｇ／ｍ2 の不織布をフルート部とし、目付２５ｇ／ｍ2 のポリエステル製スパンボンド不織布をライナー部としてハニカムピッチ４．２ｍｍ、ひだ山高さ２．５ｍｍでコルゲートハニカムを成形し、縦９０ｍｍ、横２７０ｍｍ、層長５ｍｍのフィルターを作製した。
【００３５】
上述したフィルターについて、先に説明した方法により除塵性能と圧力損失を測定した。結果を第１表に示す。
【００３６】
【表１】
0004161231.tif 000002
【００３７】
比較例１及び２では、フィルターを構成するエレクトレット不織布の繊維が細いため除塵性能が低く、比較例３のフィルターは毛羽立ちが大きなフィルム解繊糸からなるエレクトレット不織布を使用しているため圧力損失が高い。
【００３８】
これら比較例に対して、繊維径２０〜１００μｍ、充填率０．０８以上のエレクトレットスパンボンド不織布を使用している実施例１〜４では非常に低い圧力損失で高い除塵性能が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように実質的に毛羽立ちを有さず、エレクトレット不織布外部表面に均一で大きな電界を形成できる繊維径２０〜１００μｍのエレクトレット不織布を使用しているため、非常に低い圧力損失で高い除塵性能が得られるハニカム形状フィルターを提供できるものである。