(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維層よりなる積層フィルターで形成され、特定の枠型に組み込まれる再使用可能なフィルターユニットであって、前記積層フィルターは３０％以上のレーヨン繊維を含む少なくとも２層の繊維層が積層され、互いに交絡されてバインダーによる接着で一体化されていると共に、濾過する空気の入口側から出口側に粗から密への密度勾配を有してなり、該積層フィルターはプリーツ状に加工され、濾過空気の入口側の山部頂面，谷部底面が不織布補強材で補強されると共にフィルターの天井部、底部の両側を不織布で囲みシールして全体として枠型に組み込み容易な箱型ユニットに構成され、枠型に組み込む周囲の接合部やシール部はホットメルト樹脂で接着されていることを特徴とする再使用可能なフィルターユニット。
【請求項２】
少なくとも２層の繊維層よりなる積層フィルターがジグザグ状に重畳的に折り返され、所要厚みの構造体としてプリーツ状に加工されている請求項１記載の再使用可能なフィルターユニット。
【請求項３】
繊維層が熱接着繊維と非熱接着繊維からなり、接着繊維が少なくとも１５ｗｔ％以上含有されている請求項１または２記載の再使用可能なフィルターユニット。
【請求項４】
繊維層を構成する構成繊維の熱接着繊維がコンジュゲートのシースコアー、又はサイドバイサイド繊維である請求項３記載の再使用可能なフィルターユニット。
【請求項５】
繊維層を構成する繊維が難燃性を有するレーヨン繊維とポリエステル繊維からなる請求項１，２，３または４記載の再使用可能なフィルターユニット。
【請求項６】
積層されている繊維層がニードルパンチあるいはウォータージェットにより絡合一体化されている請求項１〜５の何れかの項に記載の再使用可能なフィルターユニット。
【請求項７】
繊維間を接着するバインダーが難燃成分を有する水性エマルジョンである請求項１〜６の何れかの項に記載の再使用可能なフィルターユニット。
【請求項８】
プリーツ状に加工された積層フィルターの空気入口側の補強材が積層フィルターと同じ積層不織布である請求項１〜７の何れかの項に記載の再使用可能なフィルターユニット。
【請求項９】
枠型に組み込む周囲の接合部やシール部を接着するホットメルト樹脂がポリアミド樹脂，ポリウレタン樹脂，あるいはポリオレフィン樹脂である請求項１〜８の何れかの項に記載の再使用可能なフィルターユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は不織布を用いたエアーフィルターに係り、詳しくは空気中の微粒子を捕集した後、使い捨てすることなく、洗浄し、再使用が可能なフィルターユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビル空調用のフィルターは、一般にユニット毎に交換されるが、最近ではユニットの支持枠を残して濾材のみを交換する方法が主流になっている。濾材は使い捨てがほとんどである。
【０００３】
濾材はガラス繊維，紙、もしくは不織布であり、不織布の場合、殆どはポリプロピレン（ＰＰ）メルトブローである。しかし、メルトブロー不織布は剛性が低いため、プリーツ保持性に劣り、そのために通常、補強を目的に剛性のある不織布が裏打ちされている。
この不織布は濾材用と補強用とで繊維の充填密度が異なる。濾材として使用する不織布とメルトブロー不織布と組み合わせた場合、その構造は密度勾配というよりも二層構造を示している。従って、フィルター寿命が長くなる可能性は期待できない。
なお、補強用不織布としてはレジンボンド，スパンボンド，サーマルボンドが利用されているが、大部分がレジンボンドである。
【０００４】
このように、ビル空調用のフィルターは二層構造が主流で、微細粒子を捕集するために下流側に超極細ＰＰ繊維があり、これを補強しプレフィルターの役目を持たせるために上流側に比較的大きい繊維の不織布から構成されている。
【０００５】
ところで、最近、フィルターには再利用の傾向が強くなっている。
一方、洗浄メーカーの技術も進んでいるが、現行のビル空調用のフィルターでは再使用するための対応が採られておらず、従って、洗浄等の処理を施すとプリーツの形態が崩れたり、濾材の不織布層の構造が壊れたり、また、濾材の上下のシール部が剥がれユニットの形態が壊れる等、濾材として再使用することが難しい状況である。従って、使用後の濾材は使い捨てせざるを得ないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の如き実状に対処し、特に構成繊維と、フィルターのプリーツ状化を見出すことにより、ビル空調用のフィルターの再使用に際し、洗浄時にプリーツの形態が崩れたり、濾材の不織布層の構造が破壊されたりすることのない、そして、洗浄後のフィルター性能も保持して洗浄に耐え得る優れた再使用可能なフィルターを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題に鑑み、その目的を達成するため鋭意検討を行い、その結果、特定の繊維層で、少なくとも二層の繊維層が積層され、上流から下流方向に密度勾配の構造を持つ一体化されたものがフィルター使用後の洗浄に充分に耐え得ることを知見し、本発明に到達した。
【０００８】
即ち、本発明は繊維層で作られた積層フィルターが特定の枠型に組み込まれた再使用可能なフィルターユニットであって、該積層フィルターは３０％以上のレーヨン繊維を含む少なくとも２層の繊維層が積層されて後、交絡処理され、引き続きバインダーによる接着で一体化されていると共に、厚さ方向に濾過空気の入口側から出口側方向に粗から密の構造を有するもので、該積層フィルターはプリーツ状の構造に加工され、濾過空気の入口側の山部頂面，谷部底面が不織布補強材で補強されると共にフィルターの天井部、底部の両側を不織布で囲みシールして全体として枠型に組み込み容易な箱型ユニットに構成され、枠型に組み込む周囲の接合部やシール部はホットメルト樹脂で接着されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２〜９に係る発明は、上記発明のより具体的な各態様であり、請求項２に係る発明は、前記プリーツ状に加工される積層フィルターを、少なくとも２層の繊維層を積層し、互いに交絡してバインダーによる接着で一体化した後、所要の幅でジグザグ状に折り返し重畳し、所要厚さの構造体としてプリーツ状に加工し、濾過表面積を更に増大せしめたことにある。
【００１０】
請求項３の発明は、繊維層を構成する繊維成分が熱接着繊維と非接着繊維からなっていて、接着繊維が少なくとも１５ｗｔ％以上含まれていることを特徴とする。
また、請求項４に係る発明は、前記の熱接着繊維がコンジュゲイトのシースコアー（芯鞘）又はサイドバイサイド構造の繊維であること、そして請求項５に係る発明は繊維層を構成する繊維の種類であり、難溶性を有するレーヨン繊維とポリエステル繊維からなることを夫々特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は積層される繊維層の交絡がニードルパンチあるいはウォータージェットによる絡合であること、更に請求項７に係る発明は、前記繊維間を接着するバインダーが難燃成分を有する水性エマルジョンであることを夫々特徴とする。
また、請求項８に係る発明はプリーツ形状に加工された積層フィルターの濾過空気入口側を補強する補強材として積層フィルターと同じ積層不織布を用いる場合である。
なお、請求項９は枠型に組み込む周囲の接合部やシール部を接着すホットメルト樹脂としては、ポリアミド樹脂，ポリウレタン樹脂，あるいはポリオレフィン樹脂を用いることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明の具体的な実施の形態を詳述する。
【００１３】
本発明は前述の如く、特にビル空調に適した再使用可能なフィルターユニットであり、少なくとも２層の繊維層が積層され、互いに交絡されてバインダーによる接着で一体化され、濾過空気の入口側から出口側に粗密への密度勾配を有している構造の積層フィルターをプリーツ状に加工し、濾過空気入口側を補強材で補強して保形性を向上させて特定の枠型に組み込みを容易としたものである。
【００１４】
図１は本発明フィルターユニットを枠型に組み込んだ状態、図２は本発明に係るフィルターユニットの１例を示す夫々正面概観図、図３は同フィルターユニットの平断面図である。
これら各図において、１は少なくとも２層の繊維層を積層し、互いに交絡しバインダーによる接着で一体化してなる積層フィルター１ａをプリーツ状に加工することによって形成したフィルター本体であり、特定の枠型２に組み込まれて再使用が可能となっている。
【００１５】
ここで積層フィルターは、フィルター本体１の作成にあたり、図３に示すように積層フィルター１ａを所要の巾でジグザグ状に折り返し重畳せしめて所要厚さｔの構造体として形成し、この構造体を図示の如く大きくプリーツ状に屈曲形成せしめることによって作成することが濾過表面積を増大し、濾過効率を高める上で効果的である。
例えば、図示の場合、プリーツ状に屈曲されて４つのＶ字形が形成されているが、各Ｖ字形の各辺に更に夫々通常５０山がジグザグ状に重畳的に折り返し形成されており、従って全体では４００山が形成された状態となっている。
しかし、勿論、かかる構造に限定されることなく、各辺のジグザグ状折り返しに代わり適宜、積層フィルターを所要厚さに加工してフィルター本体１とすることも可能である。
【００１６】
上記フィルター本体１を構成する積層フィルター１ａは、前述の如く少なくとも２層の繊維層を積層し、互いに交絡処理を施し、バインダーによる接着により一体化されたものであり、  図４は、当該繊維層を積層し、交絡処理を施した積層フィルター１ａを示し、繊維層の積層後に交絡処理を密層ｃから粗層ａ方向に向かって施すことにより層間が一体となり、フィルター使用後の洗浄処理において生じ易い層間剥離が防止されるようになっている。
更にバインダーによる接着処理はフィルターの粗面側，密面側のそれぞれの裏面が洗浄により荒れたり、毛羽立ち等を起こすのを防ぐ役目をしている。
【００１７】
積層フィルター１ａは、図４矢示の空気流入方向に粗層ａ，中層ｂ，密層ｃの密度勾配型構造となっているために濾過性能が従来の単層型に比較してダストが表面に集まることなく層全体に粒度分布しながら蓄積されるため、効率がよく、使用後の洗浄は常に密から粗へと蓄積粒子が容易に離れ易くなり、濾過性能の低下を防ぐことができる。
【００１８】
上記積層フィルターを構成する繊維層に使用する繊維としては、レーヨン繊維を主体に合成繊維、とりわけポリエステル繊維との混綿がよく、就中、レーヨン繊維を３０％以上含有した混綿は最も好適である。
【００１９】
レーヨン繊維は親水性繊維であるために繊維層の積層後に交絡処理し、更にバインダーによる接着処理を行うに際し、親水性繊維であるレーヨン繊維の存在により、繊維間の接着を良好ならしめる。
また、ポリエステル繊維１００重量％では積層不織布の厚さ調整が困難であるのに対し、厚さ調整が容易にできる利点を有すると共に、更に使用後のフィルターの洗浄にあたり、レーヨン繊維の存在により水分との関係で伸縮を起こし、その結果、捕集した塵埃を落とし易く、また乾燥後の形態をよくする効果もあることが知見されている。
勿論、混合する合成繊維もポリエステル繊維に限らず、ナイロン，ポリオレフィン系繊維なども使用可能であり、適宜混合し得ることは云うまでもない。
【００２０】
積層フィルター１ａは使用に際し、前述の如く図３に示すようにプリーツ状に加工されるが、そのままフィルターユニットとして使用すると濾過する空気が当たる面の山部や谷部が変形し易くなり、また、使用後の洗浄によって容易に変形し再使用できなくなる。従って濾過空気流入側の山部頂面，谷部底面に図３に示すように補強材３をもって補強することにより変形し難い良好なフィルターユニットとすることができる。
なお、図においては補強材３は山部頂面に４ケ所、谷部底面に３ケ所の7ヶ所に設けられている。
この場合、補強材３として積層フィルターを構成する繊維層と同じ不織布を使用することにより濾過面積を減少させることなく濾過することができる。
【００２１】
また、プリーツ状で空気流入側の山部頂面，谷部底面が補強された積層フィルターからなるフィルター本体１は図２に示すように天井部５と底部４の両側を不織布で囲うことにより空気漏れを防止して箱型のユニット（フィルターユニット）ができる。
なお、枠型に組み込むに際し上記箱型ユニットは上記天井部５と底部４の両側はシールのため接着するが、接着にはホットメルト樹脂が好適で、使用後のフィルター洗浄に対し接着部やシール部が剥がれにくい。なお、塗布面の厚さとしては１００μｍ〜４００μｍの範囲が好ましい。
【００２２】
以上のようにして得られたフィルターユニットは、不織布だけで構成されており、木，金属等を使用していないため、軽く、経済性にも良好であると共に、不織布だけであることから、使用後の処理も容易で、再使用が可能のため、環境対策の一助にもなる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比しつつ具体的に説明する。
なお、以下の実施例，比較例における目付量，厚さ，成形性及び濾過性能，洗浄性の評価又は測定は下記の方法に従って行った。
【００２４】
（１）目付量；ＪＩＳ  Ｌ１９０６の４．２に記載の方法に準処して求めた。
【００２５】
（２）厚さ；ＪＩＳ  Ｌ１９０６の４．１に記載の方法に従って荷重２ＫＰａで測定した。
【００２６】
（３）成形性；濾材に３０ｍｍの折り筋を入れる、次にプリーツ加工機に通して濾材を折り曲げ、熱板の間で山部を熱セットする。１００山当たりの長さでセット性を評価した。
【００２７】
（４）水濡れ性；濾材の洗浄を可能にするにはその濾材の水への濡れ性が関係する。
各濾材について１ｃｍ２の大きさの濾片を水面に落とし、その沈降状態を評価した。
【００２８】
（５）濾過性能；ＪＩＳ  Ｄ１６１２に順次、試験風速６０ｍ／ｓｅｃ、粉体ＪＩＳ  Ｚ８９０１ＮＯ．８で行った。
【００２９】
（６）洗浄試験
（ａ）下地洗い（洗剤・３５℃の浴槽・フィルターの前後からエアーブロー・上下、左右に移動しながら５分間）
（ｂ）すすぎ洗い（フィルターを上下しながら前後から水シャワーで、、５分間）
（ｃ）整列台に置く
（ｄ）超音波洗浄（フィルター前後に超音波をあてる・上下、左右に移動しながら５分間）
（ｅ）すすぎ洗い（フィルターを上下しながら前後から水シャワーで、５分間）
（ｆ）整列台に置く
（ｇ）すすぎ洗い（フィルター前後からエアーブローしながら上下、５分間）
（ｈ）すすぎ洗い（フィルター前後を水シャワーで、５分間）
（ｉ）殺菌（フィルターを上下しながら前後からシャワー）
（ｊ）乾燥
【００３０】
実施例１
繊度２．２デニール、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維（融点：２６０℃）１０重量％と、繊度１．７デニール、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維１０重量％、繊度２．２デニール、繊維長５１ｍｍのレーヨン６０重量％、繊度１．７デニール、繊維長３２ｍｍのレーヨンとからなる目付３８ｇ／ｍ２の密層用繊維（平均繊度：２．０５デニール）と、繊度２．２デニール、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維（融点：２６０℃）３０重量％と、繊度３．３デニール、繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維７０重量％からなる３８ｇ／ｍ２の中層用繊維層（平均繊度：２．９７デニール）と、繊度２．２デニール、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維（融点：２６０℃）４５重量％と、繊度６．６デニール、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維２５重量％、繊度３．３デニール、繊維長５１ｍｍのレーヨン３０重量％からなる目付３８ｇ／ｍ２の粗層用繊維層（平均繊度３．６３デニール）とを積層した後、ニードルパンチ処理を施し、難燃性能を有する水溶性エマルジョン樹脂に浸漬し、乾燥して樹脂付着量２４重量％の積層不織布を得た。
【００３１】
得られた積層不織布は巾カットしてプリーツ状に加工し、所定の面積として、濾過空気の入口側プリーツ状の山，谷部夫々６０ｍｍの巾を同じ積層不織布で補強した。
プリーツ状の補強積層は枠型に組み込むために箱型のユニットとして、その天井部と底部やその周囲のシール部をホットメルト樹脂であるポリアミド樹脂（商品名：マクロメルト６２０２  メーカー：ヘンケンジャパン（株））で接着とシールを施した。
樹脂の塗布量は厚さが３００μｍとして再使用可能なフィルターユニットを得た。
【００３２】
実施例２
実施例１における密層用のポリエステル繊維（融点：２６０℃）の内、繊度２．２デニール、繊維長５１ｍｍと繊度１．７デニール、繊維長３８ｍｍの重量％がそれぞれ５重量％で、繊度２デニール、繊維長５１ｍｍの複合ポリエステル繊維（ポリエステル／低融点ポリエステル（融点：１１０℃））が１０重量％。
また、中層用の繊度２．２デニール、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維１５重量％と、繊度２デニール、繊維長５１ｍｍの複合ポリエステル繊維（ポリエステル／低融点ポリエステル（融点：１１０℃））が１０重量％。粗層用の繊度６．６デニール、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維１５重量％、繊度６デニール、繊維長５１ｍｍの複合ポリエステル繊維（ポリエステル／低融点ポリエステル）が１０重量％であること以外は同じとして密層，中層，粗層をそれぞれ積層し、ニードルパンチ処理後、引き続き１３０℃のピンテンター式熱処理機で１分間熱処理した後はそれ以降、実施例１と同じ工程を通し、再使用可能なフィルターユニットを得た。
【００３３】
比較例１
市販されているプリーツ折した本発明と同型のフィルターユニットで、外枠が普通の合板で濾材は超極細ポリプロピレン繊維からなるフィルターユニットである。
【００３４】
比較例２
実施例１における不織布層の密層，中層，粗層の各層のレーヨン成分のかわりにポリエステル繊維としたこと以外は同じ条件で作成した。
密層：レーヨン２．２デニール、５１ｍｍのかわりに２．２デニール、５１ｍｍのポリエステル繊維を、レーヨン１．７デニール、３２ｍｍのかわりに１．７デニール、３８ｍｍのポリエステル繊維を使用した。
中層：レーヨン３．３デニール、５１ｍｍのかわりに３．３デニール、５１ｍｍのポリエステル繊維を使用した。
粗層：レーヨン３．３デニール、５１ｍｍのかわりに３．３デニール、５１ｍｍのポリエステル繊維を使用した。
【００３５】
以上の実施例１及び２ならびに比較例１にもとづいて濾過性能と加工性を夫々評価し、対比した。その結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
0003777120.tif 000002
【００３７】
上記表１から明らかなように、実施例１，２は濾過性能は普通であるが、プリーツ加工性がよく水濡れが良い。このことはフィルター使用後の洗濯が可能なことを示している。
それに比較して、比較例１のフィルター不織布のプリーツ加工はフィルターの厚さ方向にバルキーな状態のため十分な折り目がつきにくく、実施例１，２は１００山当たりの長さが２６０ｍｍであるのに対し、比較例１は１００山当たり２８０ｍｍと長く、その結果、濾過面積が少なくなり、製品としては不十分なものであった。
従って濾過性能は良いが、成形性に難があり、特に水濡れ性が良くなく、特にポリエステル１００パーセントの濾材は沈降せず、濡れ性が悪いことを示した。このことは洗濯性が悪いことを示している。
また、実施例１，２は水洗後の乾燥（温度１２０℃，時間３０ｍｉｍ）の収縮率が１％あり、製品の再使用の際、濾材が弛むことなく、綺麗に張っていることを示している。
【００３８】
次に本発明の実施例１についてフィルターユニットの状態で濾過性能を評価し、実施例１と同じユニット形態の比較例２によるフィルターユニットの濾過性能の評価と対比して、その結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
0003777120.tif 000003
【００４０】
上記表２より比較例２の市販の面濾過タイプと比較して本発明のものは三層構造であるため、初期圧損が低く、その結果、捕集量（ＤＨＣ）が大きくなることを示している。
【００４１】
更に引き続き本発明の実施例１及び２と比較例２の市販品について、さきに示した条件にもとづいて洗濯試験を行い、フィルターユニットを３００ｍｍＡｑ使用後に洗濯可能か、テストした。
その結果を洗浄後のフィルター性能と共に表３に示す。
【００４２】
【表３】
0003777120.tif 000004
【００４３】
上記表３より比較例２の市販品は洗浄によって出口側の表面が剥離して再使用が出来なかったが、実施例１，２は形態の保持が良好で、再使用可能であった。
しかも、洗浄後のフィルター性能の評価結果より充分、濾過性能を有していることが分かった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の再使用可能なフィルターユニットは、以上のような各構成からなり、従来、洗浄、再使用が困難であったエアーフィルターに対して、使用後の洗浄でプリーツの形態が崩れたり、濾材の不織布層の構造が壊れたりすることがなく、濾材の再使用が可能となり、その結果、ユーザーは新規フィルターユニットを購入する必要がなく、コストの低減が計られる。また、使用済みフィルターユニットの交換において同一の不織布であるために、軽くてコンパクトにできるため、製品の輸送や交換時の作業性が大幅に改善されるのみならず、使用済みフィルターは同一の不織布であるため、廃棄処理が容易で、かつ再使用のため廃棄量が減少することにより環境対策の一助となるなどの各効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るフィルターユニットを枠型に組み込んだ状態の正面概要図である。
【図２】  本発明に係る箱型ユニットの１例を示す正面概要図である。
【図３】  図１の横断平面図で、フィルター本体の詳細構造を示す図である。
【図４】  本発明における積層フィルターの繊維層の構成を示す説明図である。
【符合の説明】
１  フィルター本体
１ａ  積層フィルター
２  枠型
３  補強材
４  底部
５  天井部
【図１】
0003777120.tif 000005
【図２】
0003777120.tif 000006
【図３】
0003777120.tif 000007
【図４】
0003777120.tif 000008