フィルタユニットおよびそれを備えた掃除機
【課題】初期の圧力損失が小さく、塵離れ性および耐衝撃性が高いフィルタユニットを提供する。
【解決手段】フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備えるフィルタユニットであって、当該フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるフィルタユニットとする。
【解決手段】フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備えるフィルタユニットであって、当該フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるフィルタユニットとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材が積層されたフィルタ濾材を備えた、特に掃除機用途に有用なフィルタユニットに関する。本発明はまた、当該フィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス流から粒子などを濾過するために、フィルタ濾材を有するフィルタユニットが用いられている。高い捕集効率が求められる用途においては、フィルタ濾材には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜等のフッ素樹脂多孔質膜を備える濾材、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙した濾材（ガラス濾材）、メロトブローン不織布をエレクトレット化した濾材（エレクトレット濾材）などが用いられている。
【０００３】
なかでも、フッ素樹脂多孔質膜を備える濾材は、微小繊維の発生や自己発塵といった問題が少なく、使用に伴う圧力損失の上昇が少ないなどの特徴を有している。また、フッ素樹脂の性質として、摩擦係数が小さく滑り性が良好であり、捕集した塵を、多孔質膜に衝撃を与えることにより容易に除塵することができるといった性質なども有している。このような多くの有利な特徴から、フッ素樹脂多孔質膜（特にＰＴＦＥ多孔質膜）を備える濾材は、今後ますます使用量が増大すると期待されている。
【０００４】
フッ素樹脂多孔質膜は、一般に柔軟性に富む材料である。一方で、特に掃除機用フィルタユニットなど、大きな風量が透過するフィルタユニットにおいては、その風量によってフィルタ濾材が大きく変形しないように、フィルタ濾材にある程度の剛性が要求される。このため、フッ素樹脂多孔質膜を備えるフィルタ濾材は、通気部材としてのフッ素樹脂多孔質膜に、補強材としての通気性支持材を積層した構成を有している。通気性支持材には、熱可塑性樹脂繊維を用いた、メッシュ、不織布等が多用されている。通気性支持材は、熱ラミネート等によって、フッ素樹脂多孔質膜と接着されて積層される（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
掃除機用途においては、フィルタユニットは、プリーツ加工されたフィルタ濾材が、不織布、樹脂または金属製の枠体に支持された構造を有している。掃除機用フィルタユニットにおいては、フィルタ濾材に集めた塵等を、下流側から衝撃を与え、フィルタ濾材より剥離させて除塵するということが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５３７１１号公報
【特許文献２】特表２００２−５４２０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フィルタユニットを用い、濾過に必要な力を最小にするためには、圧力損失は可能なだけ小さくすることが好ましい。従って、フィルタユニットのフィルタ濾材には、初期の圧力損失（集塵前の圧力損失）が小さいことが望まれている。また、集めた塵を除塵した際に、塵がフィルタ濾材に残ると、圧力損失が大きくなる。このため、フィルタユニットのフィルタ濾材には、塵離れ性が高いことが望まれている。また、掃除機用フィルタユニットにおける除塵は、フィルタ濾材に衝撃を与えることにより行われるため、フィルタユニットのフィルタ濾材には、破損や劣化の起こらない高い耐衝撃性が望まれている。それに対し、従来のフィルタユニットにおいては、初期の圧力損失、塵離れ性、および耐衝撃性に改善の余地があった。
【０００８】
そこで本発明は、初期の圧力損失が小さく、塵離れ性および耐衝撃性が高いフィルタユニット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】
【０００９】
本発明は、フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、
当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備えるフィルタユニットであって、
当該フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるフィルタユニットである。
【００１０】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域においては、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されてないことが好ましい。
【００１１】
前記フッ素樹脂多孔質膜が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜であることが好ましい。前記フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径が、０．０１〜１００μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の関東ローム層土１１種を、前記フィルタユニットの枠体の開口部１００ｃｍ2あたり３ｇ供給し、流量２．４ｍ3／分で下流側から吸引し、フィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて関東ローム層土を払い落とした場合に、払い落とし前後での圧力損失の上昇が２Ｐａ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットのフィルタ濾材が、最表面に通気性支持材を有し、前記フィルタユニットのフィルタ濾材の通気性支持材をナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）を用いて０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングした場合に、ブラッシング前後の捕集効率の低下が０．２％以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域以外において、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されていることが好ましい。
【００１５】
本発明のフィルタユニットは、掃除機用途に好適である。
【００１６】
本発明はまた、上記のフィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のフィルタユニットは、初期の圧力損失が小さく、塵離れ性および耐衝撃性が高い。本発明のフィルタユニットは、掃除機用途に好適であり、特に塵払い落とし機能付き掃除機用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のフィルタユニットの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のフィルタユニットは、フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備える。
【００２０】
本発明で用いられるフッ素樹脂多孔質膜を構成するフッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、中でも、汎用性の観点からＰＴＦＥが最適である。
【００２１】
フッ素樹脂多孔質膜としては、平均孔径が０．０１〜１００μｍであるものが好適に用いられ、０．０１〜５０μｍであるものがより好適に用いられる。
【００２２】
フッ素樹脂多孔質膜としては、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであるものが好適に用いられ、１０〜１００Ｐａであるものがより好適に用いられる。
【００２３】
フッ素樹脂多孔質膜としては、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上であるものが好適に用いられ、７０〜９９．９９％であるものがより好適に用いられる。
【００２４】
上記の圧力損失および捕集効率を有するフッ素樹脂多孔質膜は、フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径、空隙率、および厚さを適切に設定することにより、得ることができる。
【００２５】
フッ素樹脂多孔質膜の厚さとしては、１〜３００μｍが好ましく、２〜１００μｍがより好ましい。
【００２６】
フッ素樹脂多孔質膜は、市販品として入手可能であり、また、公知方法に従い製造することができる。一例として、ＰＴＦＥ多孔質膜は、ＰＴＦＥファインパウダーを原料とするペースト押出しによって得られたＰＴＦＥシートを延伸することによって製造することができる。延伸の際、ＰＴＦＥシートの面積延伸倍率（一軸方向の延伸倍率とそれに垂直な方向の延伸倍率の積算）は、５０〜９００倍程度とすればよい。
【００２７】
本発明に用いられる通気性支持材としては、フッ素樹脂多孔質膜よりも高い強度と通気性を有するものが好適であり、その材料の例としては、金属、ポリオレフィン（例、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリエステル（例、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）、ポリアミド（脂肪族ポリアミドおよび芳香族ポリアミド）、およびこれらの複合材が挙げられる。通気性支持材の形態の例としては、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）、多孔質材等が挙げられる。
【００２８】
フィルタ濾材は、撥液処理（撥水処理および／または撥油処理）されていてもよい。この場合、撥液性能を有するフィルタ濾材となる。このようなフィルタ濾材では、フィルタ濾材が捕集した物質を洗浄によって除去したり、機械的に払い落としたりすることが容易となる。
【００２９】
フィルタ濾材は、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じて、フッ素樹脂多孔質膜および通気性支持材以外のものが積層されていてもよい。
【００３０】
フィルタ濾材には、複数枚のフッ素樹脂多孔質膜を用いてもよく、同様に、複数枚の通気性支持材を用いてもよい。このとき、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材のいずれが最表面（露出面側）にあってもよい。
【００３１】
フィルタ濾材は、必要に応じて、プリーツ加工されていてもよく、プリーツの形状には特に制限はない。プリーツ加工は、平板状のフィルタ濾材を繰り出して連続加工してもよく、適当な寸法に切り出したフィルタ濾材（単板）をプリーツ状に加工してもよい。平板状のフィルタ濾材のプリーツ加工には、公知のプリーツ加工機（ロータリープリーツ機、レシプロプリーツ機、筋付けプリーツ機等）を用いることができる。プリーツ加工時におけるフィルタ濾材へのダメージを抑制する観点からは、レシプロプリーツ機を用いることが好ましい。
【００３２】
フィルタ濾材においては、フッ素樹脂多孔質膜または通気性支持材が着色されていてもよい。着色は、フッ素樹脂多孔質膜または通気性支持材の原料に顔料を混練する等の公知方法により行うことができる。
【００３３】
本発明において用いられる枠体の形状は、フィルタ濾材の周縁部を支持し、濾過のための開口部を有する限り特に制限はなく、公知の通常のフィルタユニットに適用される形状と同様のものでよい。枠体の材質としては、不織布、樹脂、紙、金属などが挙げられ、インサート成形によってフィルタユニットを製造することが容易であることから、樹脂が好ましい。樹脂の具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリプロピレン、各種のエラストマーなどを用いることができ、一般には、ポリプロピレン、ＡＢＳが用いられるが、寸法精度の確保が容易であり、使用時における変形を抑制できることがら、ＡＢＳが好適である。
【００３４】
枠体に用いられる樹脂は、機能の向上または新たな機能の付加を目的として、その他の材料を含んでいてもよい。例えば、強度向上を目的として、ガラス繊維等のフィラーなどを含んでいてもよい。
【００３５】
本発明のフィルタユニットは、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるという特徴を有する。
【００３６】
従来のフィルタユニットにおいては、フィルタ濾材は、フッ素樹脂多孔質膜とフィルタ濾材とを全面において熱ラミネートにより熱接着させること等により製造されており、本発明者らの詳細な検討により、フッ素樹脂多孔質膜と不織布の界面において接着がなされている部分（接着点）では、流体の通過が制限されており、これが圧力損失の一因となっていること、および熱ラミネート時の圧縮力の印加が圧力損失の一因となっていることを見出した。また、流体の通過が制限されている接着点においては、塵離れ性が悪いことを見出した。さらに、衝撃により除塵を行う際には、接着点において、フィルタ濾材の破損や劣化が起こる場合があることを見出した。
【００３７】
従って、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域を１０面積％以下に制限することによって、フィルタユニットの初期の圧力損失を小さくすることができ、また、塵離れ性および耐衝撃性を高くすることができる。
【００３８】
本発明のフィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比は、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、０％であることが最も好ましい。すなわち、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されてないことが最も好ましい。
【００３９】
本発明において、「フィルタ濾材の濾過領域」とは、フィルタユニットのフィルタ濾材において、濾過の行われる領域のことをいい、すなわち、フィルタ濾材が露出している領域のことをいう。例えば、フィルタ濾材がプリーツ形状を有する場合には、露出したフィルタ濾材の全面積が濾過領域となり、濾過領域は、フィルタユニットの枠体の開口部の面積よりも大きくなる。
【００４０】
なお、本発明において「圧力損失」とは、流体がフィルタ濾材を通過するときに生じる、通過前後での圧力差のことをいう。
【００４１】
本発明において「初期の圧力損失」とは、集塵が一度も行われていない状態での圧力損失のことをいう。
【００４２】
本発明において「フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている」とは、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着剤やホットメルト剤によって接着されている場合のみならず、通気性支持材の一部が溶融してフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材が熱接着されている場合も含む。
【００４３】
本発明において「フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域」とは、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材との接着操作が行われた領域のことをいう。例えば、通気性支持体がメッシュ状繊維である場合には、繊維が間隔を空けて配列されているため、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材が全面において熱接着された場合に、接着点だけを見れば間隔を空けて存在するが、接着されている領域は１００面積％となる。
【００４４】
本発明において、フッ素樹脂多孔質膜の両表面に通気性支持材が積層されている場合には、フィルタ濾材の濾過領域に対するフィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比は、それぞれの表面ごとに評価する。従って、フッ素樹脂多孔質膜の両表面に通気性支持材が積層されている場合に、一方の面で前記の面積比が１０％以下であれば、本発明の範囲に含まれる。
【００４５】
本発明において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材は、その周縁部において接着されていることが好ましい。この場合、濾過領域において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積を小さくすることが容易である。
【００４６】
本発明のフィルタユニットは、フィルタ濾材の剛性の観点から、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域以外において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されていることが好ましい。すなわち、フィルタ濾材が枠体中に固定される領域において、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されていることが好ましい。
【００４７】
本発明のフィルタユニットは、例えば、次のようにして製造することができる。フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材を、ニップロールによって圧着した後、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材の一部を熱ラミネートして熱接着する。このとき、フィルタ濾材として露出される領域（濾過領域となるべき領域）において、熱接着される領域の面積が１０面積％以下になるようにする。熱接着される領域は、ドット状であっても、線状や格子状であってもよい。好ましくは、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材の周縁部のみを熱ラミネートにより熱接着して、熱接着される領域がすべて枠体中に納まって、露出しないようにする。フィルタ濾材をプリーツ加工した後、インサート成形によって枠体を形成する。このようにして、フィルタ濾材の周縁部が枠体に入りこんで一体化したフィルタユニットを得ることができる。
【００４８】
フィルタユニットは、予め１対の枠体を作製し、それにフィルタ濾材を挟み込んで製造することもできる。
【００４９】
なお、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材の接着方法としては、接着剤やホットメルト剤を使用する方法も可能であるが、これらを使用する場合、製造工程の増加による歩留まりの低下や、加熱時に接着剤からアウトガスが発生するという不利益がある。
【００５０】
本発明のフィルタユニットの形態としては、フィルタバッグ、フィルタチューブ、フィルタパネルユニット、フィルタカートリッジ等が挙げられる。
【００５１】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の関東ローム層土１１種を、フィルタユニットの枠体の開口部１００ｃｍ2あたり３ｇ供給し、流量２．４ｍ3／分で下流側から吸引し、フィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて関東ローム層土を払い落とした場合に、払い落とし前後での圧力損失の上昇が２Ｐａ以下であることが好ましく、１Ｐａ以下であることがより好ましく、０．５Ｐａ以下であることがさらに好ましい。このような特性は、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比を小さくすることによって得られる。
【００５２】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットのフィルタ濾材が、最表面（露出面側）に通気性支持材を有し、前記フィルタユニットのフィルタ濾材の通気性支持材をナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）を用いて０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングした場合に、ブラッシング前後の捕集効率の低下が０．２％以下であることが好ましく、０．１％以下であることがより好ましく、０．０５％以下であることがさらに好ましい。このような特性は、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比を小さくすることによって得られる。
【００５３】
図１に本発明のフィルタユニットの一例を示す。プリーツ加工されたフィルタ濾材１の周囲が枠体２によって支持されてフィルタユニット３が構成されている。フィルタ濾材１は、プリーツ加工されていないものを用いることも可能である。
【００５４】
枠体２は、フィラーを含む樹脂を用いてインサート成形により形成されており、フィルタ濾材１の周縁部を枠体中に取り込むことによって、フィルタ濾材１を支持している。
【００５５】
フィルタ濾材１は、ＰＴＦＥ多孔質膜等のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材との積層体である。周縁部のみにおいてフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されているが、接着された領域は、枠体２中にすべて取り込まれており、フィルタ濾材１の露出している部分においては、接着された領域がない。なお、例えば、接着された領域が、濾過領域の１０面積％以下であれば、フィルタ濾材１の接着された周縁部のすべてが枠体２中に取り込まれずに、その一部が露出していても構わない。
【００５６】
本発明のフィルタユニットは、初期の圧力損失が小さく、塵離れ性および耐衝撃性が高い。従って、フィルタ濾材により捕集された粉塵、粒子等を払い落としや洗浄などにより除去しながら使用されるフィルタユニットに好適である。
【００５７】
本発明のフィルタユニットは、例えば、クリーンルーム用エアフィルタユニット、家電製品用フィルタユニット等として用いることができ、特に掃除機用フィルタユニットとして好適に用いることができる。
【００５８】
そこで本発明はまた、上記のフィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機である。当該塵払い落とし機能付き掃除機は、公知の塵払い落とし機能付き掃除機のフィルタユニットを、上記のフィルタユニットに置き換えることによって構成することができる。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００６０】
（実施例１）
最初に、ＰＴＦＥファインパウダー（商品名「ポリフロンＦ−１０４」、ダイキン工業社製）１００重量部に対し、液状潤滑剤として炭化水素油（商品目「アイソパーＭ」、エッソ石油社製）２５重量部を均一に混合した。次に、得られた混合物を圧力２０ＭＰａで圧縮予備成形した後、予備成形物をロッド状に押出成形し、さらにこのロッド状の押出成形物を一対の金属ロールを通して圧延して、厚さ０．２ｍｍ、幅１５０ｍｍの帯状のＰＴＦＥシートを得た。
【００６１】
次に、得られたシートを２２０℃に加熱して、当該シートに含まれる液状潤滑剤を除去した後、未焼成のまま倍率２０倍でＭＤ方向（機械方向）に延伸し、ついで倍率３０倍でＴＤ方向（横断方向）に延伸し、さらに、寸法を固定した状態でＰＴＦＥの融点以上の温度で焼成して、帯状のＰＴＦＥ多孔質膜を得た。このＰＴＦＥ多孔質膜の平均孔径は、１０μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失は、４０Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率は、８０％であった。
【００６２】
次に通気性支持材として、市販のポリエチレン（ＰＥ）メッシュ状ウェブ（Applied Extrusion Technologies, Inc社製）を準備した。
【００６３】
上記で作製したＰＴＦＥ多孔質膜の両側を２枚のＰＥメッシュ状ウェブで挟み込み、常温で約０．１〜０．５ｋＰａ程度の圧力でニップして３層構造の積層体とした。さらに、この積層体の両端部各１ｃｍのみにおいて１２８℃で熱ラミネートして接着し、フィルタ濾材を得た。
【００６４】
得られたフィルタ濾材を、プリーツ機を用いて、山高さ２０ｍｍでプリーツ加工した。続いて、プリーツ加工後のフィルタ濾材を、縦型成形機を用いて、ガラス繊維を３０重量％含むＡＢＳとともにインサート成形することにより、図１に示すようなフィルタユニットを得た。このフィルタユニットにおいて、枠体の開口部のサイズは、１００ｍｍ×１００ｍｍであり、露出した濾材の幅を１００ｍｍ、プリーツ高さを２０ｍｍとし、プリーツの山の数は２５とした。インサート成形の条件は、射出樹脂温度２７５℃、射出圧８．０ＭＰａ、冷却温度６０℃、冷却時間３０秒、保圧５％とした。このフィルタユニットにおいて、ＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥメッシュ状ウェブとを接着した領域は枠体中に収まっており、濾過領域において接着された領域はなかった。すなわち、濾過領域において、フィルタ濾材のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域は０面積％であった。
【００６５】
（実施例２）
フィルタ濾材作製の際に、ＰＴＦＥ多孔質膜の片側のみＰＥメッシュ状ウェブを積層した２層構造とした以外は、実施例１と同様にしてフィルタユニットを得た。このフィルタユニットでは、濾過領域において、フィルタ濾材のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域は０面積％であった。
【００６６】
（比較例１）
実施例１と同様にして、ＰＴＦＥ多孔質膜の両側を２枚のＰＥメッシュ状ウェブで挟み込んだ３層構造の積層体を得た。この積層体を１８０℃に加熱した一対のロール間を通過させることで全面を熱ラミネート（ライン速度１０ｍ／分）して、全面においてＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥメッシュ状ウェブが接着された３層構造のフィルタ濾材を得た。このフィルタ濾材を用いて実施例１と同様の方法により、フィルタユニットを得た。このフィルタユニットでは、濾過領域において、フィルタ濾材のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域が１００面積％であった。
【００６７】
上記で得られた実施例および比較例のフィルタユニットについて、下記の方法により特性を評価した。結果を表１に示す。
【００６８】
［圧力損失の測定］
有効面積１００ｃｍ2の円柱状ホルダーに実施例および比較例のフィルタユニットに用いたフィルタ濾材をセットし、フィルタ濾材の両面で圧力差を生じさせて当該フィルタ濾材に空気を透過させた。透過する空気の流速を、流量計で５．３ｃｍ／秒（流量３１．８ｍ3／分）に調整したときの圧力損失を圧力計（マノメータ）で測定した。
【００６９】
［捕集効率の測定］
有効面積１００ｃｍ2の円柱状ホルダーに実施例および比較例のフィルタユニットに用いたフィルタ濾材をセットし、フィルタ濾材の両面で圧力差を生じさせて当該フィルタ濾材に気体を透過させ、透過する気体の線速度が５．３ｃｍ／秒（流量３１．８ｍ3／分）となるように調整した。次に、フィルタ濾材の上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定されている多分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）粒子を、粒径範囲０．３〜０．５μｍの粒子の濃度が１０6個／リットルとなるように気体に混入し、フィルタ濾材の下流側におけるＤＯＰ粒子の濃度をパーティクルカウンターで測定した。パーティクルカウンターによる測定対象粒子の粒径範囲は０．３〜０．５μｍとし、捕集効率は、捕集効率＝（１−（下流側ＤＯＰ粒子濃度／上流側ＤＯＰ粒子濃度））×１００（％）の式より算出した。
【００７０】
［塵離れ性の測定］
フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の試験用粉体である関東ローム層土１１種を３ｇ供給した。この関東ローム層土を、掃除機を用いて流量２．４ｍ3／分の吸引力で下流側から吸引した。吸引後、関東ローム層土が捕集されたフィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて、フィルタユニット表面の関東ローム層土を払い落とした。関東ローム層土を供給する前の圧力損失と、払い落とし後の圧力損失を上記の方法でそれぞれ測定し、払い落とし試験前後の圧力損失の変動を求めた。
【００７１】
［耐衝撃性の測定］
フィルタユニットの通気性支持材側からナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）でフィルタ濾材全体を０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングすることにより、外部から衝撃を与えた。衝撃を与える前の捕集効率と、衝撃を与えた後の捕集効率とを上記の方法でそれぞれ測定し、衝撃を与える前後の捕集効率の変動を求めた。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１に示されるように、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とを全面熱接着した比較例のフィルタユニットに比べ、濾過領域においてＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されていない実施例のフィルタユニットの方が、８〜１３Ｐａ程度圧力損失が小さくなった。
【００７４】
塵離れ性に関しては、実施例のフィルタユニットは、試験前後での圧力損失に変化がなかった。これは、捕集した塵が十分に払い落とされたためと考えられる。一方、比較例のフィルタユニットでは、試験後に圧力損失の上昇が見られた。これは、捕集した塵が十分に払い落とされていないためと考えられる。
【００７５】
耐衝撃性に関しては、実施例のフィルタユニットは、試験前後での捕集効率に変化がなく、衝撃に対する膜の劣化がないことが分かった。一方、比較例のフィルタユニットでは、試験後の捕集効率の低下が見られた。これは、衝撃により、若干の膜破損が生じたためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のフィルタユニットは、クリーンルーム用エアフィルタユニット、家電製品用フィルタユニット等として用いることができ、特に掃除機用フィルタユニットとして好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ フィルタ濾材
２ 支持枠
３ フィルタユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材が積層されたフィルタ濾材を備えた、特に掃除機用途に有用なフィルタユニットに関する。本発明はまた、当該フィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス流から粒子などを濾過するために、フィルタ濾材を有するフィルタユニットが用いられている。高い捕集効率が求められる用途においては、フィルタ濾材には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜等のフッ素樹脂多孔質膜を備える濾材、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙した濾材（ガラス濾材）、メロトブローン不織布をエレクトレット化した濾材（エレクトレット濾材）などが用いられている。
【０００３】
なかでも、フッ素樹脂多孔質膜を備える濾材は、微小繊維の発生や自己発塵といった問題が少なく、使用に伴う圧力損失の上昇が少ないなどの特徴を有している。また、フッ素樹脂の性質として、摩擦係数が小さく滑り性が良好であり、捕集した塵を、多孔質膜に衝撃を与えることにより容易に除塵することができるといった性質なども有している。このような多くの有利な特徴から、フッ素樹脂多孔質膜（特にＰＴＦＥ多孔質膜）を備える濾材は、今後ますます使用量が増大すると期待されている。
【０００４】
フッ素樹脂多孔質膜は、一般に柔軟性に富む材料である。一方で、特に掃除機用フィルタユニットなど、大きな風量が透過するフィルタユニットにおいては、その風量によってフィルタ濾材が大きく変形しないように、フィルタ濾材にある程度の剛性が要求される。このため、フッ素樹脂多孔質膜を備えるフィルタ濾材は、通気部材としてのフッ素樹脂多孔質膜に、補強材としての通気性支持材を積層した構成を有している。通気性支持材には、熱可塑性樹脂繊維を用いた、メッシュ、不織布等が多用されている。通気性支持材は、熱ラミネート等によって、フッ素樹脂多孔質膜と接着されて積層される（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
掃除機用途においては、フィルタユニットは、プリーツ加工されたフィルタ濾材が、不織布、樹脂または金属製の枠体に支持された構造を有している。掃除機用フィルタユニットにおいては、フィルタ濾材に集めた塵等を、下流側から衝撃を与え、フィルタ濾材より剥離させて除塵するということが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５３７１１号公報
【特許文献２】特表２００２−５４２０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フィルタユニットを用い、濾過に必要な力を最小にするためには、圧力損失は可能なだけ小さくすることが好ましい。従って、フィルタユニットのフィルタ濾材には、初期の圧力損失（集塵前の圧力損失）が小さいことが望まれている。また、集めた塵を除塵した際に、塵がフィルタ濾材に残ると、圧力損失が大きくなる。このため、フィルタユニットのフィルタ濾材には、塵離れ性が高いことが望まれている。また、掃除機用フィルタユニットにおける除塵は、フィルタ濾材に衝撃を与えることにより行われるため、フィルタユニットのフィルタ濾材には、破損や劣化の起こらない高い耐衝撃性が望まれている。それに対し、従来のフィルタユニットにおいては、初期の圧力損失、塵離れ性、および耐衝撃性に改善の余地があった。
【０００８】
そこで本発明は、初期の圧力損失が小さく、塵離れ性および耐衝撃性が高いフィルタユニット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】
【０００９】
本発明は、フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、
当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備えるフィルタユニットであって、
当該フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるフィルタユニットである。
【００１０】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域においては、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されてないことが好ましい。
【００１１】
前記フッ素樹脂多孔質膜が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜であることが好ましい。前記フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径が、０．０１〜１００μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の関東ローム層土１１種を、前記フィルタユニットの枠体の開口部１００ｃｍ2あたり３ｇ供給し、流量２．４ｍ3／分で下流側から吸引し、フィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて関東ローム層土を払い落とした場合に、払い落とし前後での圧力損失の上昇が２Ｐａ以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットのフィルタ濾材が、最表面に通気性支持材を有し、前記フィルタユニットのフィルタ濾材の通気性支持材をナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）を用いて０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングした場合に、ブラッシング前後の捕集効率の低下が０．２％以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域以外において、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されていることが好ましい。
【００１５】
本発明のフィルタユニットは、掃除機用途に好適である。
【００１６】
本発明はまた、上記のフィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のフィルタユニットは、初期の圧力損失が小さく、塵離れ性および耐衝撃性が高い。本発明のフィルタユニットは、掃除機用途に好適であり、特に塵払い落とし機能付き掃除機用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のフィルタユニットの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のフィルタユニットは、フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備える。
【００２０】
本発明で用いられるフッ素樹脂多孔質膜を構成するフッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、中でも、汎用性の観点からＰＴＦＥが最適である。
【００２１】
フッ素樹脂多孔質膜としては、平均孔径が０．０１〜１００μｍであるものが好適に用いられ、０．０１〜５０μｍであるものがより好適に用いられる。
【００２２】
フッ素樹脂多孔質膜としては、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであるものが好適に用いられ、１０〜１００Ｐａであるものがより好適に用いられる。
【００２３】
フッ素樹脂多孔質膜としては、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上であるものが好適に用いられ、７０〜９９．９９％であるものがより好適に用いられる。
【００２４】
上記の圧力損失および捕集効率を有するフッ素樹脂多孔質膜は、フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径、空隙率、および厚さを適切に設定することにより、得ることができる。
【００２５】
フッ素樹脂多孔質膜の厚さとしては、１〜３００μｍが好ましく、２〜１００μｍがより好ましい。
【００２６】
フッ素樹脂多孔質膜は、市販品として入手可能であり、また、公知方法に従い製造することができる。一例として、ＰＴＦＥ多孔質膜は、ＰＴＦＥファインパウダーを原料とするペースト押出しによって得られたＰＴＦＥシートを延伸することによって製造することができる。延伸の際、ＰＴＦＥシートの面積延伸倍率（一軸方向の延伸倍率とそれに垂直な方向の延伸倍率の積算）は、５０〜９００倍程度とすればよい。
【００２７】
本発明に用いられる通気性支持材としては、フッ素樹脂多孔質膜よりも高い強度と通気性を有するものが好適であり、その材料の例としては、金属、ポリオレフィン（例、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリエステル（例、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）、ポリアミド（脂肪族ポリアミドおよび芳香族ポリアミド）、およびこれらの複合材が挙げられる。通気性支持材の形態の例としては、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）、多孔質材等が挙げられる。
【００２８】
フィルタ濾材は、撥液処理（撥水処理および／または撥油処理）されていてもよい。この場合、撥液性能を有するフィルタ濾材となる。このようなフィルタ濾材では、フィルタ濾材が捕集した物質を洗浄によって除去したり、機械的に払い落としたりすることが容易となる。
【００２９】
フィルタ濾材は、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じて、フッ素樹脂多孔質膜および通気性支持材以外のものが積層されていてもよい。
【００３０】
フィルタ濾材には、複数枚のフッ素樹脂多孔質膜を用いてもよく、同様に、複数枚の通気性支持材を用いてもよい。このとき、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材のいずれが最表面（露出面側）にあってもよい。
【００３１】
フィルタ濾材は、必要に応じて、プリーツ加工されていてもよく、プリーツの形状には特に制限はない。プリーツ加工は、平板状のフィルタ濾材を繰り出して連続加工してもよく、適当な寸法に切り出したフィルタ濾材（単板）をプリーツ状に加工してもよい。平板状のフィルタ濾材のプリーツ加工には、公知のプリーツ加工機（ロータリープリーツ機、レシプロプリーツ機、筋付けプリーツ機等）を用いることができる。プリーツ加工時におけるフィルタ濾材へのダメージを抑制する観点からは、レシプロプリーツ機を用いることが好ましい。
【００３２】
フィルタ濾材においては、フッ素樹脂多孔質膜または通気性支持材が着色されていてもよい。着色は、フッ素樹脂多孔質膜または通気性支持材の原料に顔料を混練する等の公知方法により行うことができる。
【００３３】
本発明において用いられる枠体の形状は、フィルタ濾材の周縁部を支持し、濾過のための開口部を有する限り特に制限はなく、公知の通常のフィルタユニットに適用される形状と同様のものでよい。枠体の材質としては、不織布、樹脂、紙、金属などが挙げられ、インサート成形によってフィルタユニットを製造することが容易であることから、樹脂が好ましい。樹脂の具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリプロピレン、各種のエラストマーなどを用いることができ、一般には、ポリプロピレン、ＡＢＳが用いられるが、寸法精度の確保が容易であり、使用時における変形を抑制できることがら、ＡＢＳが好適である。
【００３４】
枠体に用いられる樹脂は、機能の向上または新たな機能の付加を目的として、その他の材料を含んでいてもよい。例えば、強度向上を目的として、ガラス繊維等のフィラーなどを含んでいてもよい。
【００３５】
本発明のフィルタユニットは、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるという特徴を有する。
【００３６】
従来のフィルタユニットにおいては、フィルタ濾材は、フッ素樹脂多孔質膜とフィルタ濾材とを全面において熱ラミネートにより熱接着させること等により製造されており、本発明者らの詳細な検討により、フッ素樹脂多孔質膜と不織布の界面において接着がなされている部分（接着点）では、流体の通過が制限されており、これが圧力損失の一因となっていること、および熱ラミネート時の圧縮力の印加が圧力損失の一因となっていることを見出した。また、流体の通過が制限されている接着点においては、塵離れ性が悪いことを見出した。さらに、衝撃により除塵を行う際には、接着点において、フィルタ濾材の破損や劣化が起こる場合があることを見出した。
【００３７】
従って、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域を１０面積％以下に制限することによって、フィルタユニットの初期の圧力損失を小さくすることができ、また、塵離れ性および耐衝撃性を高くすることができる。
【００３８】
本発明のフィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比は、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましく、０％であることが最も好ましい。すなわち、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されてないことが最も好ましい。
【００３９】
本発明において、「フィルタ濾材の濾過領域」とは、フィルタユニットのフィルタ濾材において、濾過の行われる領域のことをいい、すなわち、フィルタ濾材が露出している領域のことをいう。例えば、フィルタ濾材がプリーツ形状を有する場合には、露出したフィルタ濾材の全面積が濾過領域となり、濾過領域は、フィルタユニットの枠体の開口部の面積よりも大きくなる。
【００４０】
なお、本発明において「圧力損失」とは、流体がフィルタ濾材を通過するときに生じる、通過前後での圧力差のことをいう。
【００４１】
本発明において「初期の圧力損失」とは、集塵が一度も行われていない状態での圧力損失のことをいう。
【００４２】
本発明において「フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている」とは、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着剤やホットメルト剤によって接着されている場合のみならず、通気性支持材の一部が溶融してフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材が熱接着されている場合も含む。
【００４３】
本発明において「フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域」とは、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材との接着操作が行われた領域のことをいう。例えば、通気性支持体がメッシュ状繊維である場合には、繊維が間隔を空けて配列されているため、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材が全面において熱接着された場合に、接着点だけを見れば間隔を空けて存在するが、接着されている領域は１００面積％となる。
【００４４】
本発明において、フッ素樹脂多孔質膜の両表面に通気性支持材が積層されている場合には、フィルタ濾材の濾過領域に対するフィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比は、それぞれの表面ごとに評価する。従って、フッ素樹脂多孔質膜の両表面に通気性支持材が積層されている場合に、一方の面で前記の面積比が１０％以下であれば、本発明の範囲に含まれる。
【００４５】
本発明において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材は、その周縁部において接着されていることが好ましい。この場合、濾過領域において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積を小さくすることが容易である。
【００４６】
本発明のフィルタユニットは、フィルタ濾材の剛性の観点から、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域以外において、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されていることが好ましい。すなわち、フィルタ濾材が枠体中に固定される領域において、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されていることが好ましい。
【００４７】
本発明のフィルタユニットは、例えば、次のようにして製造することができる。フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材を、ニップロールによって圧着した後、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材の一部を熱ラミネートして熱接着する。このとき、フィルタ濾材として露出される領域（濾過領域となるべき領域）において、熱接着される領域の面積が１０面積％以下になるようにする。熱接着される領域は、ドット状であっても、線状や格子状であってもよい。好ましくは、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材の周縁部のみを熱ラミネートにより熱接着して、熱接着される領域がすべて枠体中に納まって、露出しないようにする。フィルタ濾材をプリーツ加工した後、インサート成形によって枠体を形成する。このようにして、フィルタ濾材の周縁部が枠体に入りこんで一体化したフィルタユニットを得ることができる。
【００４８】
フィルタユニットは、予め１対の枠体を作製し、それにフィルタ濾材を挟み込んで製造することもできる。
【００４９】
なお、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材の接着方法としては、接着剤やホットメルト剤を使用する方法も可能であるが、これらを使用する場合、製造工程の増加による歩留まりの低下や、加熱時に接着剤からアウトガスが発生するという不利益がある。
【００５０】
本発明のフィルタユニットの形態としては、フィルタバッグ、フィルタチューブ、フィルタパネルユニット、フィルタカートリッジ等が挙げられる。
【００５１】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の関東ローム層土１１種を、フィルタユニットの枠体の開口部１００ｃｍ2あたり３ｇ供給し、流量２．４ｍ3／分で下流側から吸引し、フィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて関東ローム層土を払い落とした場合に、払い落とし前後での圧力損失の上昇が２Ｐａ以下であることが好ましく、１Ｐａ以下であることがより好ましく、０．５Ｐａ以下であることがさらに好ましい。このような特性は、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比を小さくすることによって得られる。
【００５２】
本発明のフィルタユニットにおいては、フィルタユニットのフィルタ濾材が、最表面（露出面側）に通気性支持材を有し、前記フィルタユニットのフィルタ濾材の通気性支持材をナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）を用いて０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングした場合に、ブラッシング前後の捕集効率の低下が０．２％以下であることが好ましく、０．１％以下であることがより好ましく、０．０５％以下であることがさらに好ましい。このような特性は、フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、濾過領域に対する、フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比を小さくすることによって得られる。
【００５３】
図１に本発明のフィルタユニットの一例を示す。プリーツ加工されたフィルタ濾材１の周囲が枠体２によって支持されてフィルタユニット３が構成されている。フィルタ濾材１は、プリーツ加工されていないものを用いることも可能である。
【００５４】
枠体２は、フィラーを含む樹脂を用いてインサート成形により形成されており、フィルタ濾材１の周縁部を枠体中に取り込むことによって、フィルタ濾材１を支持している。
【００５５】
フィルタ濾材１は、ＰＴＦＥ多孔質膜等のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材との積層体である。周縁部のみにおいてフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されているが、接着された領域は、枠体２中にすべて取り込まれており、フィルタ濾材１の露出している部分においては、接着された領域がない。なお、例えば、接着された領域が、濾過領域の１０面積％以下であれば、フィルタ濾材１の接着された周縁部のすべてが枠体２中に取り込まれずに、その一部が露出していても構わない。
【００５６】
本発明のフィルタユニットは、初期の圧力損失が小さく、塵離れ性および耐衝撃性が高い。従って、フィルタ濾材により捕集された粉塵、粒子等を払い落としや洗浄などにより除去しながら使用されるフィルタユニットに好適である。
【００５７】
本発明のフィルタユニットは、例えば、クリーンルーム用エアフィルタユニット、家電製品用フィルタユニット等として用いることができ、特に掃除機用フィルタユニットとして好適に用いることができる。
【００５８】
そこで本発明はまた、上記のフィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機である。当該塵払い落とし機能付き掃除機は、公知の塵払い落とし機能付き掃除機のフィルタユニットを、上記のフィルタユニットに置き換えることによって構成することができる。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００６０】
（実施例１）
最初に、ＰＴＦＥファインパウダー（商品名「ポリフロンＦ−１０４」、ダイキン工業社製）１００重量部に対し、液状潤滑剤として炭化水素油（商品目「アイソパーＭ」、エッソ石油社製）２５重量部を均一に混合した。次に、得られた混合物を圧力２０ＭＰａで圧縮予備成形した後、予備成形物をロッド状に押出成形し、さらにこのロッド状の押出成形物を一対の金属ロールを通して圧延して、厚さ０．２ｍｍ、幅１５０ｍｍの帯状のＰＴＦＥシートを得た。
【００６１】
次に、得られたシートを２２０℃に加熱して、当該シートに含まれる液状潤滑剤を除去した後、未焼成のまま倍率２０倍でＭＤ方向（機械方向）に延伸し、ついで倍率３０倍でＴＤ方向（横断方向）に延伸し、さらに、寸法を固定した状態でＰＴＦＥの融点以上の温度で焼成して、帯状のＰＴＦＥ多孔質膜を得た。このＰＴＦＥ多孔質膜の平均孔径は、１０μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失は、４０Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率は、８０％であった。
【００６２】
次に通気性支持材として、市販のポリエチレン（ＰＥ）メッシュ状ウェブ（Applied Extrusion Technologies, Inc社製）を準備した。
【００６３】
上記で作製したＰＴＦＥ多孔質膜の両側を２枚のＰＥメッシュ状ウェブで挟み込み、常温で約０．１〜０．５ｋＰａ程度の圧力でニップして３層構造の積層体とした。さらに、この積層体の両端部各１ｃｍのみにおいて１２８℃で熱ラミネートして接着し、フィルタ濾材を得た。
【００６４】
得られたフィルタ濾材を、プリーツ機を用いて、山高さ２０ｍｍでプリーツ加工した。続いて、プリーツ加工後のフィルタ濾材を、縦型成形機を用いて、ガラス繊維を３０重量％含むＡＢＳとともにインサート成形することにより、図１に示すようなフィルタユニットを得た。このフィルタユニットにおいて、枠体の開口部のサイズは、１００ｍｍ×１００ｍｍであり、露出した濾材の幅を１００ｍｍ、プリーツ高さを２０ｍｍとし、プリーツの山の数は２５とした。インサート成形の条件は、射出樹脂温度２７５℃、射出圧８．０ＭＰａ、冷却温度６０℃、冷却時間３０秒、保圧５％とした。このフィルタユニットにおいて、ＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥメッシュ状ウェブとを接着した領域は枠体中に収まっており、濾過領域において接着された領域はなかった。すなわち、濾過領域において、フィルタ濾材のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域は０面積％であった。
【００６５】
（実施例２）
フィルタ濾材作製の際に、ＰＴＦＥ多孔質膜の片側のみＰＥメッシュ状ウェブを積層した２層構造とした以外は、実施例１と同様にしてフィルタユニットを得た。このフィルタユニットでは、濾過領域において、フィルタ濾材のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域は０面積％であった。
【００６６】
（比較例１）
実施例１と同様にして、ＰＴＦＥ多孔質膜の両側を２枚のＰＥメッシュ状ウェブで挟み込んだ３層構造の積層体を得た。この積層体を１８０℃に加熱した一対のロール間を通過させることで全面を熱ラミネート（ライン速度１０ｍ／分）して、全面においてＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥメッシュ状ウェブが接着された３層構造のフィルタ濾材を得た。このフィルタ濾材を用いて実施例１と同様の方法により、フィルタユニットを得た。このフィルタユニットでは、濾過領域において、フィルタ濾材のＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域が１００面積％であった。
【００６７】
上記で得られた実施例および比較例のフィルタユニットについて、下記の方法により特性を評価した。結果を表１に示す。
【００６８】
［圧力損失の測定］
有効面積１００ｃｍ2の円柱状ホルダーに実施例および比較例のフィルタユニットに用いたフィルタ濾材をセットし、フィルタ濾材の両面で圧力差を生じさせて当該フィルタ濾材に空気を透過させた。透過する空気の流速を、流量計で５．３ｃｍ／秒（流量３１．８ｍ3／分）に調整したときの圧力損失を圧力計（マノメータ）で測定した。
【００６９】
［捕集効率の測定］
有効面積１００ｃｍ2の円柱状ホルダーに実施例および比較例のフィルタユニットに用いたフィルタ濾材をセットし、フィルタ濾材の両面で圧力差を生じさせて当該フィルタ濾材に気体を透過させ、透過する気体の線速度が５．３ｃｍ／秒（流量３１．８ｍ3／分）となるように調整した。次に、フィルタ濾材の上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定されている多分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）粒子を、粒径範囲０．３〜０．５μｍの粒子の濃度が１０6個／リットルとなるように気体に混入し、フィルタ濾材の下流側におけるＤＯＰ粒子の濃度をパーティクルカウンターで測定した。パーティクルカウンターによる測定対象粒子の粒径範囲は０．３〜０．５μｍとし、捕集効率は、捕集効率＝（１−（下流側ＤＯＰ粒子濃度／上流側ＤＯＰ粒子濃度））×１００（％）の式より算出した。
【００７０】
［塵離れ性の測定］
フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の試験用粉体である関東ローム層土１１種を３ｇ供給した。この関東ローム層土を、掃除機を用いて流量２．４ｍ3／分の吸引力で下流側から吸引した。吸引後、関東ローム層土が捕集されたフィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて、フィルタユニット表面の関東ローム層土を払い落とした。関東ローム層土を供給する前の圧力損失と、払い落とし後の圧力損失を上記の方法でそれぞれ測定し、払い落とし試験前後の圧力損失の変動を求めた。
【００７１】
［耐衝撃性の測定］
フィルタユニットの通気性支持材側からナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）でフィルタ濾材全体を０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングすることにより、外部から衝撃を与えた。衝撃を与える前の捕集効率と、衝撃を与えた後の捕集効率とを上記の方法でそれぞれ測定し、衝撃を与える前後の捕集効率の変動を求めた。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１に示されるように、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とを全面熱接着した比較例のフィルタユニットに比べ、濾過領域においてＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とが接着されていない実施例のフィルタユニットの方が、８〜１３Ｐａ程度圧力損失が小さくなった。
【００７４】
塵離れ性に関しては、実施例のフィルタユニットは、試験前後での圧力損失に変化がなかった。これは、捕集した塵が十分に払い落とされたためと考えられる。一方、比較例のフィルタユニットでは、試験後に圧力損失の上昇が見られた。これは、捕集した塵が十分に払い落とされていないためと考えられる。
【００７５】
耐衝撃性に関しては、実施例のフィルタユニットは、試験前後での捕集効率に変化がなく、衝撃に対する膜の劣化がないことが分かった。一方、比較例のフィルタユニットでは、試験後の捕集効率の低下が見られた。これは、衝撃により、若干の膜破損が生じたためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のフィルタユニットは、クリーンルーム用エアフィルタユニット、家電製品用フィルタユニット等として用いることができ、特に掃除機用フィルタユニットとして好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ フィルタ濾材
２ 支持枠
３ フィルタユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、
当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備えるフィルタユニットであって、
当該フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるフィルタユニット。
【請求項２】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されてない請求項１に記載のフィルタユニット。
【請求項３】
前記フッ素樹脂多孔質膜が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜である請求項１または２に記載のフィルタユニット。
【請求項４】
前記フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径が、０．０１〜１００μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項５】
前記フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の関東ローム層土１１種を、前記フィルタユニットの枠体の開口部１００ｃｍ2あたり３ｇ供給し、流量２．４ｍ3／分で下流側から吸引し、フィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて関東ローム層土を払い落とした場合に、払い落とし前後での圧力損失の上昇が２Ｐａ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項６】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材が、最表面に通気性支持材を有し、前記フィルタユニットのフィルタ濾材の通気性支持材をナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）を用いて０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングした場合に、ブラッシング前後の捕集効率の低下が０．２％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項７】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域以外において、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項８】
掃除機用である請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項９】
請求項８に記載のフィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機。
【請求項１】
フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材と、
当該フィルタ濾材の周縁部を支持する枠体とを備えるフィルタユニットであって、
当該フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、当該濾過領域に対する前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている領域の面積比が、１０％以下であるフィルタユニット。
【請求項２】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域において、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されてない請求項１に記載のフィルタユニット。
【請求項３】
前記フッ素樹脂多孔質膜が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜である請求項１または２に記載のフィルタユニット。
【請求項４】
前記フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径が、０．０１〜１００μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項５】
前記フィルタユニットの上流側にＪＩＳ Ｚ ８９０１に規定の関東ローム層土１１種を、前記フィルタユニットの枠体の開口部１００ｃｍ2あたり３ｇ供給し、流量２．４ｍ3／分で下流側から吸引し、フィルタユニットの上流側の面を下にした状態でフィルタユニットを１０ｃｍの高さから５回落下させて関東ローム層土を払い落とした場合に、払い落とし前後での圧力損失の上昇が２Ｐａ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項６】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材が、最表面に通気性支持材を有し、前記フィルタユニットのフィルタ濾材の通気性支持材をナイロンブラシ（ブラシ径：２００μｍ、毛足：２５ｍｍ）を用いて０．０５ＭＰａで５０往復ブラッシングした場合に、ブラッシング前後の捕集効率の低下が０．２％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項７】
前記フィルタユニットのフィルタ濾材の濾過領域以外において、前記フィルタ濾材のフッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とが接着されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項８】
掃除機用である請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルタユニット。
【請求項９】
請求項８に記載のフィルタユニットを備えた、塵払い落とし機能付き掃除機。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−２２５４７（Ｐ２０１３−２２５４７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１９３４（Ｐ２０１１−１６１９３４）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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