フィルターユニットおよびフィルター濾材の使用方法
【課題】 捕集効率の低下、特にプリーツ加工時における捕集効率の低下が抑制されたフィルターユニットと、上記低下を抑制できるフィルター濾材の使用方法とを提供する。
【解決手段】 被濾過気体に含まれる粒子を捕集するフィルター濾材（1）と、フィルター濾材（1）を支持する支持枠（12）とを備えるフィルターユニット（11）であって、フィルター濾材（1）は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜（2）と、ＰＴＦＥ多孔質膜（2）を狭持するように配置された繊維質濾材（3）および通気性支持材（4）とを備え、繊維質濾材（3）を構成する繊維の平均繊維径が０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、通気性支持材（4）は平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、フィルター濾材（1）は、繊維質濾材（3）がＰＴＦＥ多孔質膜（2）よりも被濾過気体の気流の下流側となるように、支持枠（12）に支持されているフィルターユニットとする。
【解決手段】 被濾過気体に含まれる粒子を捕集するフィルター濾材（1）と、フィルター濾材（1）を支持する支持枠（12）とを備えるフィルターユニット（11）であって、フィルター濾材（1）は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜（2）と、ＰＴＦＥ多孔質膜（2）を狭持するように配置された繊維質濾材（3）および通気性支持材（4）とを備え、繊維質濾材（3）を構成する繊維の平均繊維径が０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、通気性支持材（4）は平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、フィルター濾材（1）は、繊維質濾材（3）がＰＴＦＥ多孔質膜（2）よりも被濾過気体の気流の下流側となるように、支持枠（12）に支持されているフィルターユニットとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターユニットおよびフィルター濾材の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業、製薬産業、バイオ産業などにおいて、ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡなどの高い捕集性能を有する高性能フィルターユニットの需要が、年々拡大している。このような高性能フィルターユニットに用いるフィルター濾材としては、従来、ガラスの微細繊維（マイクロファイバー）を用いた濾材（ガラス繊維系濾材）や、微細化ポリマー繊維の不織布などの繊維質濾材が一般的であるが、近年、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜を備えるフィルター濾材（ＰＴＦＥ系濾材：例えば、特許文献１に記載）が注目されている。ＰＴＦＥ系濾材は、同等の捕集効率を有する繊維質濾材に比べて、薄くすることが可能で、かつ、圧力損失が小さいという特長を有する。
【特許文献１】特開２０００−６１２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらフィルター濾材は、フィルターユニットに組み込まれる際に、濾材としての表面積を増大させ、フィルターユニットとしての通気抵抗を低減させるために、通常、プリーツ加工される。ところが、ＰＴＦＥ系濾材は、繊維質濾材に比べて、プリーツ加工による捕集効率の低下が発生しやすい。これは、繊維質濾材の厚さが通常１００μｍ以上であるのに対し、ＰＴＦＥ多孔質膜の厚さが通常１０μｍ程度以下と極めて薄く、プリーツ加工時に加わるストレスにより、微細な孔やクラックなどの欠陥がＰＴＦＥ多孔質膜に生じやすいことが原因であると考えられる。特に、プリーツ加工によって形成される折り目部分において、このような欠陥が生じやすい傾向にある。また、濾材がプリーツ加工されない場合やフィルターユニットとしての使用時においても、静電気による放電などにより、ＰＴＦＥ多孔質膜に欠陥が生じることがある。
【０００４】
そこで、本発明は、ＰＴＦＥ系濾材を備えながら、製造時および／または使用時における捕集効率の低下、特に、プリーツ加工による補修効率の低下が抑制されたフィルターユニットを提供することを目的とする。本発明はまた、このような補修効率の低下を抑制できる、フィルター濾材の使用方法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】
【０００５】
本発明のフィルターユニットは、被濾過気体に含まれる粒子を捕集するフィルター濾材と、前記フィルター濾材を支持する支持枠とを備えるフィルターユニットであって、前記フィルター濾材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、前記通気性支持材は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、前記フィルター濾材は、前記繊維質濾材が前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側となるように、前記支持枠に支持されていることを特徴としている。
【０００６】
本発明のフィルター濾材の使用方法は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集し、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、前記通気性支持材が、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成されるフィルター濾材の使用方法であって、前記繊維質濾材を、前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側に配置することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、平均繊維径が０．０２μｍ以上１５μｍ以下の繊維により構成される繊維質濾材と、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成される通気性支持材とによりＰＴＦＥ多孔質膜を狭持し、かつ、上記繊維質濾材を、ＰＴＦＥ多孔質膜よりも被濾過気体の気流の下流側に配置したフィルターユニットとすることにより、製造時および／または使用時における補修効率の低下、特に、プリーツ加工による補修効率の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１に示すフィルターユニット１１は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集する、プリーツ加工されたフィルター濾材１と、フィルター濾材１を支持する支持枠１２とを備えている。フィルター濾材１は、図２に示すように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜２と、ＰＴＦＥ多孔質膜２を狭持するように配置された繊維質濾材３および通気性支持材４とを備えている。またフィルター濾材１は、繊維質濾材３が、被濾過気体の気流１３についてＰＴＦＥ多孔質膜２よりも下流側となるように、支持枠１２に支持されている。
【００１０】
ＰＴＦＥ多孔質膜２よりも気流１３の下流側に配置される繊維質濾材３は、平均繊維径が０．０２μｍ以上１５μｍ以下の繊維により構成され、メイン濾材であるＰＴＦＥ多孔質膜２に、製造時のプリーツ加工などにより微細な孔やクラックなどの欠陥が生じた場合にも、当該欠陥を通過した粒子を捕集できる。また、繊維質濾材３は、ＰＴＦＥ多孔質膜２に比べて、プリーツ加工時などに上記欠陥が生じにくい。即ち、繊維質濾材３は、被濾過気体に含まれる粒子を主に捕集するメイン濾材であるＰＴＦＥ多孔質膜２のバックアップ濾材であるともいえる。
【００１１】
通気性支持材４は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、通気性支持材４の配置により、プリーツ加工時を含め、フィルター濾材１としての強度、剛性などを向上できる。このように、繊維質濾材３および通気性支持材４を、ＰＴＦＥ多孔質膜２および気流１３に対して所定の位置関係を満たすように配置したフィルターユニット１１とすることにより、製造時および使用時における捕集効率の低下、特に、プリーツ加工時における捕集効率の低下を抑制できる。
【００１２】
繊維質濾材３がＰＴＦＥ多孔質膜２よりも気流１３の下流側に配置されているかどうかは、フィルターユニット１１が被濾過気体の流路に配置されている状態では、実際に当該流路を流れる気体の方向に基づいて判別すればよい。フィルターユニット１１が被濾過気体の流路に配置されていない状態では、例えば、支持枠１２の形状（具体的な例としては、支持枠１２の形状が繊維質濾材３側の面とＰＴＦＥ多孔質膜２側の面とで異なっているなど）、支持枠１２が備える部材、機構（例えば、誤装着防止部材、機構など）、フィルターユニット１１の配置方向を指定する表示（例えば、気流１３の下流側に配置する面を表示する刻印、ステッカーなど）などに基づいて判別すればよい。
【００１３】
図１に示す例では、フィルター濾材１がプリーツ加工されているが、プリーツ加工されていないフィルター濾材１であってもよい。
【００１４】
繊維質濾材３の材質、構成などは、濾材３を構成する繊維の平均繊維径が上述の範囲である限り、特に限定されないが、ＰＴＦＥ多孔質膜２を通過した粒子をより確実に捕集できることから、ガラス繊維質濾材、または、ポリマー繊維質濾材であることが好ましい。
【００１５】
ガラス繊維質濾材としては、フィルター濾材として一般的に使用される濾材を用いればよく、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙した濾材が代表的である。このような濾材は、一般に、バインダーを介してガラス繊維が互いに結着した構造を有している。
【００１６】
ポリマー繊維質濾材としては、フィルター濾材として一般的に使用される濾材を用いればよいが、メルトブローン法またはエレクトロスピニング法（電荷誘導紡糸法、あるいは、静電紡糸法とも呼ばれる）により形成された、ポリマー繊維の不織布（メルトブローン不織布またはエレクトロスピニング不織布）を用いることが好ましい。メルトブローン法およびエレクトロスピニング法によれば、微細な繊維径を有するポリマー繊維からなる不織布を形成できるため、圧力損失が低く、上記通過した粒子をより確実に捕集できる繊維質濾材３とすることができる。
【００１７】
繊維質濾材３がポリマー繊維質濾材である場合、濾材を構成するポリマー繊維の材質は特に限定されないが、製造が容易であり、低コストであることから、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、ポリエチレンおよびポリプロピレンは、メルトブローン法およびエレクトロスピニング法の各方法により、不織布とすることができる。
【００１８】
ＰＴＦＥ多孔質膜２を通過した粒子をより確実に捕集するためには、繊維質濾材３を構成する繊維の平均繊維径が５μｍ以下であることが好ましい。ガラス繊維質濾材におけるガラス繊維の平均繊維径は、通常、５μｍ以下であり、その最小繊維径は１μｍ程度である。メルトブローン法により形成されたポリマー繊維の平均繊維径は、通常、１μｍ〜３μｍ程度の範囲である。エレクトロスピニング法により形成されたポリマー繊維の平均繊維径は、通常、０．０２μｍ〜１μｍ程度の範囲である。
【００１９】
繊維質濾材３の厚さは、バックアップ濾材としてある程度の捕集効率を確保し、プリーツ加工時に生じる欠陥を抑制するために、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましい。
【００２０】
繊維質濾材３の捕集効率は、ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率よりも小さいことが好ましい。具体的には、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、繊維質濾材３の捕集効率が、ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率よりも小さいことが好ましい。この場合、繊維質濾材３が配置されることによる、フィルター濾材１としての圧力損失の上昇を抑制でき、従来の繊維質濾材からなるフィルター濾材に比べて、同程度の捕集効率であれば圧力損失が小さい、というＰＴＦＥ系濾材の特長を維持できる。また、繊維質濾材３は、バックアップ濾材としてＰＴＦＥ多孔質膜２を通過した後に拡散した粒子を捕集できればよいため、ＰＴＦＥ多孔質膜２と同程度以上の捕集効率は必ずしも必要とされない。
【００２１】
繊維質濾材３の捕集効率は、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、２５％以上であればよく、７０％以上であることが好ましい。
【００２２】
ＰＴＦＥ多孔質膜２は、濾材として適切な性能を有する限り、その構造などは特に限定されない。ＰＴＦＥ多孔質膜２の平均孔径は、例えば、０．０１μｍ〜１μｍの範囲であり、その空孔率は、例えば、９５％程度以上であり、その厚さは、例えば、２μｍ〜１０μｍの範囲である。
【００２３】
ＰＴＦＥ多孔質膜２の圧力損失は、５．３ｃｍ／ｓｅｃの流速で気体を透過させたときの圧力損失にして、１００Ｐａ〜３００Ｐａ程度の範囲が好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率は、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、９９．９７％以上であることが好ましく、９９．９９％以上、あるいは、９９．９９９％以上であることがより好ましい。
【００２４】
通気性支持材４の材質、構造は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、ＰＴＦＥ多孔質膜２および繊維質濾材３よりも通気性に優れる限り、特に限定されない。通気性支持材４の構造としては、例えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）であればよい。強度、柔軟性、および、製造工程における作業性に優れることから、不織布からなる通気性支持材４が好ましく、この場合、不織布を構成する少なくとも一部の繊維が、いわゆる芯鞘構造を有する複合繊維であってもよい。芯成分の融点が鞘成分の融点よりも高い場合、フィルター濾材１を製造する際における、通気性支持材４と他の部材との加熱圧着がより容易となる。
【００２５】
通気性支持材４の材料としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、および、これらの複合材を用いればよい。
【００２６】
より強度および通気性に優れる通気性支持材４とするためには、通気性支持材４を構成する繊維の繊維径が２０μｍ以上であることがより好ましい。このような不織布は、例えば、スパンボンド法により形成できる（スパンボンド不織布）。
【００２７】
本発明のフィルター濾材１は、通気性支持材４を２以上備えていてもよく、図３に示すように、図２に示すフィルター濾材１におけるＰＴＦＥ多孔質膜２と繊維質濾材３との間に、通気性支持材４がさらに配置されていてもよい。特に、繊維質濾材３がガラス繊維質濾材である場合に、繊維質濾材３から剥離した微細なガラス繊維によるＰＴＦＥ多孔質膜２の損傷を抑制できる。
【００２８】
フィルター濾材１の捕集効率は、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、通常、９９．９７％以上であり、ＰＴＦＥ多孔質膜２および繊維質濾材３の材質や構造を選択することにより、９９．９９％以上、あるいは、９９．９９９％以上とすることができる。
【００２９】
本発明のフィルター濾材１では、フィルター濾材１を構成する各部材は、単に重ね合わされているだけでもよいし、例えば、接着ラミネート、あるいは、熱ラミネートなどの手法により、一体化されていてもよい。
【００３０】
本発明のフィルター濾材１を構成する各部材の層数は特に限定されず、フィルター濾材１として必要な特性に応じて、任意に設定すればよい。例えば、２層以上のＰＴＦＥ多孔質膜２および／または繊維質濾材３を備えるフィルター濾材１であってもよい。
【００３１】
本発明のフィルター濾材１を構成する各部材は、各部材として一般的な製造方法により形成できる。フィルター濾材１をプリーツ加工する方法についても、ロータリー方式、レシプロ方式など、フィルター濾材に対するプリーツ加工として一般的な方法を用いればよい。フィルター濾材１のプリーツ形状についても、特に限定されない。
【００３２】
支持枠１２には、フィルターユニットとして一般的な材料を用いればよく、支持枠１２の形状も任意に設定できる。支持枠１２におけるフィルター濾材１の支持方法は、一般的なフィルターユニットと同様であればよい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
【００３４】
本実施例では、図１に示すようなフィルターユニット１１を作製し、その特性（圧力損失および捕集効率）を評価した。ただし、フィルター濾材１として、図３に示すようなフィルター濾材１を用いた。
【００３５】
最初に、以下に示す方法により、ＰＴＦＥ多孔質膜２を作製した。
【００３６】
ＰＴＦＥファインパウダー（旭・ＩＣＩフロロポリマーズ社製、フルオンＣＤ−１２３）１００重量部と、液状潤滑剤としてナフサ１７重量部とを均一に混合し、ＰＴＦＥペーストを形成した。次に、形成したＰＴＦＥペーストを、２ＭＰａ（２０ｋｇ／ｃｍ2）の圧力で予備成形した後に丸棒状に押出成形し、さらに、１対の金属ロールにより圧延して、厚さ２５０μｍのＰＴＦＥシートを形成した。次に、形成したＰＴＦＥシートを、２９０℃において縦（長さ）方向に１０倍、および、８０℃において横（幅）方向に３０倍延伸し、未焼成のＰＴＦＥ多孔質膜を形成した。次に、形成した未焼成多孔質膜を４００℃で３秒間焼成し、ＰＴＦＥ多孔質膜２（厚さ１０μｍ）を得た。
【００３７】
得られたＰＴＦＥ多孔質膜２の空孔率および平均孔径をポロシティメーターにより測定したところ、空孔率は９９％以上、平均孔径は１μｍであった。
【００３８】
次に、得られたＰＴＦＥ多孔質膜２を、有効通気面積が１００ｃｍ2である円形状のホルダーにセットし、セットした多孔質膜の両面に圧力差を発生させて気体（空気）を透過させ、透過する気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとしたときの圧力損失を圧力計により測定した。測定の結果、ＰＴＦＥ多孔質膜２の圧力損失は１５０Ｐａであった。
【００３９】
次に、得られたＰＴＦＥ多孔質膜２を狭持するように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリエチレン（ＰＥ）の芯鞘構造を有する一対の不織布（ユニチカ社製、エルベスＴＯ３０３ＷＤＯ、厚さ１５０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ2、平均繊維径２５μｍ、鞘部であるＰＥの融点１２９℃）を積層し、全体を、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで熱ラミネートして、一対の通気性支持材４によりＰＴＦＥ多孔質膜２が狭持されたＰＴＦＥ系濾材（厚さ１３０μｍ、ＰＴＦＥ多孔質膜の厚さ１０μｍ）を得た。なお、上記不織布における平均繊維径は、不織布の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影し、得られた写真から１０ヶ所以上の繊維径を測定して、その測定値の平均を算出することにより求めた。以降に示す各部材における平均繊維径の測定についても、同様に行った。
【００４０】
次に、得られたＰＴＦＥ系濾材を、有効通気面積が１００ｃｍ2である円形状のホルダーにセットし、セットしたＰＴＦＥ系濾材の両面に圧力差を発生させて気体を透過させ（透過量：３１．８Ｌ／ｍｉｎ）、透過する気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとしたときの圧力損失を圧力計により測定した。測定の結果、ＰＴＦＥ系濾材の圧力損失は１７０Ｐａであった。
【００４１】
続いて、圧力損失の測定と同様の装置を用い、上記ＰＴＦＥ系濾材に、多分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）粒子を含む気体を透過させ、濾材の下流側における上記ＤＯＰ粒子の濃度をパーティクルカウンター（リオン社製、ＫＣ−１８）により測定して、ＰＴＦＥ系濾材の捕集効率を測定した。ただし、濾材を透過させた気体には、粒子径０．１μｍ〜０．２μｍの範囲の粒子が４×１０8個／Ｌ、粒子径０．２μｍ〜０．３μｍの範囲の粒子が６×１０7個／ＬとなるようにＤＯＰ粒子を含ませ、パーティクルカウンターによる測定対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲とし、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。測定の結果、ＰＴＦＥ系濾材の捕集効率は９９．９９５％であった。
【００４２】
次に、上記のようにして得たＰＴＦＥ系濾材を用い、フィルター濾材サンプルを作製した。以下に、各フィルター濾材サンプルの作製方法を示す。
【００４３】
−サンプル１−
ＰＴＦＥ系濾材の一方の面に、ポリプロピレン（ＰＰ）からなるメルトブローン不織布（タピルス社製、Ｐ０２０ＳＷ、厚さ２３０μｍ、目付量２０ｇ／ｍ2、平均繊維径３．５μｍ）を積層し、全体を、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで熱ラミネートして、図３に示すフィルター濾材１を作製した。熱ラミネート後におけるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さは１０μｍ、メルトブローン不織布の厚さは２００μｍであった。
【００４４】
−サンプル２−
ＰＴＦＥ系濾材の一方の面に、ガラス繊維質濾材（北越製紙社製、Ｈ７６０、厚さ４００μｍ、目付量６２ｇ／ｍ2、平均繊維径１μｍ）を積層し、全体を、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで熱ラミネートして、図３に示すフィルター濾材１を作製した。熱ラミネート後におけるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さは１０μｍ、ガラス繊維質濾材の厚さは３６０μｍであった。
【００４５】
−サンプルＡ（比較例）−
上記のようにして得たＰＴＦＥ系濾材を、そのままサンプルＡとした。
【００４６】
このように作製した各サンプルについて、ＰＴＦＥ系濾材に対して行った方法と同様にして、各サンプルの圧力損失および捕集効率を測定した。サンプル１および２の測定に際しては、ＰＴＦＥ多孔質膜２が、繊維質濾材３であるメルトブローン不織布またはガラス繊維質濾材よりも気流の上流側になるように、フィルター濾材をホルダーにセットした。
【００４７】
また、さらなる比較例であるサンプルＢおよびＣとして、それぞれ、サンプル１または２を、そのＰＴＦＥ多孔質膜２が繊維質濾材３であるメルトブローン不織布またはガラス繊維質濾材よりも気流の下流側になるようにホルダーにセットし、上記方法と同様にして、その圧力損失および捕集効率を測定した。
【００４８】
測定結果を以下の表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
次に、各フィルター濾材に対してプリーツ加工を行い、図１に示すようなフィルターユニット１１（１００ｍｍ角：各フィルターユニットサンプルは、作製に用いたフィルター濾材サンプルの呼称に対応して、サンプル１、２、Ａ、ＢおよびＣとする）を作製した。プリーツ加工には、レシプロプリーツマシン（東洋工機社製、Ｍｏｄｅｌ ＴＫ−１１）を用い、折り高さを１５ｍｍ、プリーツ数を２８山／ユニット、加工速度を１２０山／分とした。フィルターユニット１１の支持枠１２はポリプロピレン（ＰＰ）製とし、支持枠１２内に各フィルター濾材サンプルを配置した後、支持枠１２とフィルター濾材１とを、ＰＰホットメルト接着剤により接着し、シールした。
【００５１】
このようにして作製した各フィルターユニットサンプルについて、ＰＴＦＥ系濾材に対して行った方法と同様に、各サンプルの圧力損失および捕集効率を測定した。ただし、各フィルターユニットを透過させる気体の透過量は、２６７Ｌ／ｍｉｎとした。サンプル１および２の測定に際しては、ＰＴＦＥ多孔質膜２が、繊維質濾材３であるメルトブローン不織布またはガラス繊維質濾材よりも気流の上流側になるように、フィルターユニットをセットし、サンプルＢおよびＣの測定に際しては、ＰＴＦＥ多孔質膜２が、繊維質濾材３よりも気流の下流側になるように、フィルターユニットをセットした。
【００５２】
測定結果を以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表１および２に示すように、比較例であるサンプルＡでは、プリーツ加工により、その捕集効率が低下したのに対して、サンプル１および２では、プリーツ加工により、その捕集効率は低下せず、９９．９９９％以上を保持できた。サンプルＡでは、プリーツ加工によりＰＴＦＥ多孔質膜に微小な欠陥が生じ、その補修効率が低下したと考えられる。サンプル１、２とサンプルＢ、Ｃとを比較すると、ＰＴＦＥ多孔質膜２よりも繊維質濾材３が気流の上流側に配置されたサンプルＢ、Ｃにおいて、サンプルＡほどではないものの、その捕集効率が低下した。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、ＰＴＦＥ系濾材を備えながら、製造時および／または使用時における捕集効率の低下、特に、プリーツ加工による補修効率の低下が抑制されたフィルターユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のフィルターユニットの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すフィルターユニットにおける断面II−IIと、当該断面におけるフィルタ濾材部分を拡大した断面とを示す模式図である。
【図３】本発明のフィルターユニットに用いるフィルター濾材の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ フィルター濾材
２ ＰＴＦＥ多孔質膜
３ 繊維質濾材
４ 通気性支持材
１１ フィルターユニット
１２ 支持枠
１３ 気流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターユニットおよびフィルター濾材の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業、製薬産業、バイオ産業などにおいて、ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡなどの高い捕集性能を有する高性能フィルターユニットの需要が、年々拡大している。このような高性能フィルターユニットに用いるフィルター濾材としては、従来、ガラスの微細繊維（マイクロファイバー）を用いた濾材（ガラス繊維系濾材）や、微細化ポリマー繊維の不織布などの繊維質濾材が一般的であるが、近年、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜を備えるフィルター濾材（ＰＴＦＥ系濾材：例えば、特許文献１に記載）が注目されている。ＰＴＦＥ系濾材は、同等の捕集効率を有する繊維質濾材に比べて、薄くすることが可能で、かつ、圧力損失が小さいという特長を有する。
【特許文献１】特開２０００−６１２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらフィルター濾材は、フィルターユニットに組み込まれる際に、濾材としての表面積を増大させ、フィルターユニットとしての通気抵抗を低減させるために、通常、プリーツ加工される。ところが、ＰＴＦＥ系濾材は、繊維質濾材に比べて、プリーツ加工による捕集効率の低下が発生しやすい。これは、繊維質濾材の厚さが通常１００μｍ以上であるのに対し、ＰＴＦＥ多孔質膜の厚さが通常１０μｍ程度以下と極めて薄く、プリーツ加工時に加わるストレスにより、微細な孔やクラックなどの欠陥がＰＴＦＥ多孔質膜に生じやすいことが原因であると考えられる。特に、プリーツ加工によって形成される折り目部分において、このような欠陥が生じやすい傾向にある。また、濾材がプリーツ加工されない場合やフィルターユニットとしての使用時においても、静電気による放電などにより、ＰＴＦＥ多孔質膜に欠陥が生じることがある。
【０００４】
そこで、本発明は、ＰＴＦＥ系濾材を備えながら、製造時および／または使用時における捕集効率の低下、特に、プリーツ加工による補修効率の低下が抑制されたフィルターユニットを提供することを目的とする。本発明はまた、このような補修効率の低下を抑制できる、フィルター濾材の使用方法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】
【０００５】
本発明のフィルターユニットは、被濾過気体に含まれる粒子を捕集するフィルター濾材と、前記フィルター濾材を支持する支持枠とを備えるフィルターユニットであって、前記フィルター濾材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、前記通気性支持材は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、前記フィルター濾材は、前記繊維質濾材が前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側となるように、前記支持枠に支持されていることを特徴としている。
【０００６】
本発明のフィルター濾材の使用方法は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集し、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、前記通気性支持材が、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成されるフィルター濾材の使用方法であって、前記繊維質濾材を、前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側に配置することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、平均繊維径が０．０２μｍ以上１５μｍ以下の繊維により構成される繊維質濾材と、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成される通気性支持材とによりＰＴＦＥ多孔質膜を狭持し、かつ、上記繊維質濾材を、ＰＴＦＥ多孔質膜よりも被濾過気体の気流の下流側に配置したフィルターユニットとすることにより、製造時および／または使用時における補修効率の低下、特に、プリーツ加工による補修効率の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１に示すフィルターユニット１１は、被濾過気体に含まれる粒子を捕集する、プリーツ加工されたフィルター濾材１と、フィルター濾材１を支持する支持枠１２とを備えている。フィルター濾材１は、図２に示すように、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜２と、ＰＴＦＥ多孔質膜２を狭持するように配置された繊維質濾材３および通気性支持材４とを備えている。またフィルター濾材１は、繊維質濾材３が、被濾過気体の気流１３についてＰＴＦＥ多孔質膜２よりも下流側となるように、支持枠１２に支持されている。
【００１０】
ＰＴＦＥ多孔質膜２よりも気流１３の下流側に配置される繊維質濾材３は、平均繊維径が０．０２μｍ以上１５μｍ以下の繊維により構成され、メイン濾材であるＰＴＦＥ多孔質膜２に、製造時のプリーツ加工などにより微細な孔やクラックなどの欠陥が生じた場合にも、当該欠陥を通過した粒子を捕集できる。また、繊維質濾材３は、ＰＴＦＥ多孔質膜２に比べて、プリーツ加工時などに上記欠陥が生じにくい。即ち、繊維質濾材３は、被濾過気体に含まれる粒子を主に捕集するメイン濾材であるＰＴＦＥ多孔質膜２のバックアップ濾材であるともいえる。
【００１１】
通気性支持材４は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、通気性支持材４の配置により、プリーツ加工時を含め、フィルター濾材１としての強度、剛性などを向上できる。このように、繊維質濾材３および通気性支持材４を、ＰＴＦＥ多孔質膜２および気流１３に対して所定の位置関係を満たすように配置したフィルターユニット１１とすることにより、製造時および使用時における捕集効率の低下、特に、プリーツ加工時における捕集効率の低下を抑制できる。
【００１２】
繊維質濾材３がＰＴＦＥ多孔質膜２よりも気流１３の下流側に配置されているかどうかは、フィルターユニット１１が被濾過気体の流路に配置されている状態では、実際に当該流路を流れる気体の方向に基づいて判別すればよい。フィルターユニット１１が被濾過気体の流路に配置されていない状態では、例えば、支持枠１２の形状（具体的な例としては、支持枠１２の形状が繊維質濾材３側の面とＰＴＦＥ多孔質膜２側の面とで異なっているなど）、支持枠１２が備える部材、機構（例えば、誤装着防止部材、機構など）、フィルターユニット１１の配置方向を指定する表示（例えば、気流１３の下流側に配置する面を表示する刻印、ステッカーなど）などに基づいて判別すればよい。
【００１３】
図１に示す例では、フィルター濾材１がプリーツ加工されているが、プリーツ加工されていないフィルター濾材１であってもよい。
【００１４】
繊維質濾材３の材質、構成などは、濾材３を構成する繊維の平均繊維径が上述の範囲である限り、特に限定されないが、ＰＴＦＥ多孔質膜２を通過した粒子をより確実に捕集できることから、ガラス繊維質濾材、または、ポリマー繊維質濾材であることが好ましい。
【００１５】
ガラス繊維質濾材としては、フィルター濾材として一般的に使用される濾材を用いればよく、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙した濾材が代表的である。このような濾材は、一般に、バインダーを介してガラス繊維が互いに結着した構造を有している。
【００１６】
ポリマー繊維質濾材としては、フィルター濾材として一般的に使用される濾材を用いればよいが、メルトブローン法またはエレクトロスピニング法（電荷誘導紡糸法、あるいは、静電紡糸法とも呼ばれる）により形成された、ポリマー繊維の不織布（メルトブローン不織布またはエレクトロスピニング不織布）を用いることが好ましい。メルトブローン法およびエレクトロスピニング法によれば、微細な繊維径を有するポリマー繊維からなる不織布を形成できるため、圧力損失が低く、上記通過した粒子をより確実に捕集できる繊維質濾材３とすることができる。
【００１７】
繊維質濾材３がポリマー繊維質濾材である場合、濾材を構成するポリマー繊維の材質は特に限定されないが、製造が容易であり、低コストであることから、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、ポリエチレンおよびポリプロピレンは、メルトブローン法およびエレクトロスピニング法の各方法により、不織布とすることができる。
【００１８】
ＰＴＦＥ多孔質膜２を通過した粒子をより確実に捕集するためには、繊維質濾材３を構成する繊維の平均繊維径が５μｍ以下であることが好ましい。ガラス繊維質濾材におけるガラス繊維の平均繊維径は、通常、５μｍ以下であり、その最小繊維径は１μｍ程度である。メルトブローン法により形成されたポリマー繊維の平均繊維径は、通常、１μｍ〜３μｍ程度の範囲である。エレクトロスピニング法により形成されたポリマー繊維の平均繊維径は、通常、０．０２μｍ〜１μｍ程度の範囲である。
【００１９】
繊維質濾材３の厚さは、バックアップ濾材としてある程度の捕集効率を確保し、プリーツ加工時に生じる欠陥を抑制するために、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましい。
【００２０】
繊維質濾材３の捕集効率は、ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率よりも小さいことが好ましい。具体的には、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、繊維質濾材３の捕集効率が、ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率よりも小さいことが好ましい。この場合、繊維質濾材３が配置されることによる、フィルター濾材１としての圧力損失の上昇を抑制でき、従来の繊維質濾材からなるフィルター濾材に比べて、同程度の捕集効率であれば圧力損失が小さい、というＰＴＦＥ系濾材の特長を維持できる。また、繊維質濾材３は、バックアップ濾材としてＰＴＦＥ多孔質膜２を通過した後に拡散した粒子を捕集できればよいため、ＰＴＦＥ多孔質膜２と同程度以上の捕集効率は必ずしも必要とされない。
【００２１】
繊維質濾材３の捕集効率は、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、２５％以上であればよく、７０％以上であることが好ましい。
【００２２】
ＰＴＦＥ多孔質膜２は、濾材として適切な性能を有する限り、その構造などは特に限定されない。ＰＴＦＥ多孔質膜２の平均孔径は、例えば、０．０１μｍ〜１μｍの範囲であり、その空孔率は、例えば、９５％程度以上であり、その厚さは、例えば、２μｍ〜１０μｍの範囲である。
【００２３】
ＰＴＦＥ多孔質膜２の圧力損失は、５．３ｃｍ／ｓｅｃの流速で気体を透過させたときの圧力損失にして、１００Ｐａ〜３００Ｐａ程度の範囲が好ましい。ＰＴＦＥ多孔質膜２の捕集効率は、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、９９．９７％以上であることが好ましく、９９．９９％以上、あるいは、９９．９９９％以上であることがより好ましい。
【００２４】
通気性支持材４の材質、構造は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、ＰＴＦＥ多孔質膜２および繊維質濾材３よりも通気性に優れる限り、特に限定されない。通気性支持材４の構造としては、例えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）であればよい。強度、柔軟性、および、製造工程における作業性に優れることから、不織布からなる通気性支持材４が好ましく、この場合、不織布を構成する少なくとも一部の繊維が、いわゆる芯鞘構造を有する複合繊維であってもよい。芯成分の融点が鞘成分の融点よりも高い場合、フィルター濾材１を製造する際における、通気性支持材４と他の部材との加熱圧着がより容易となる。
【００２５】
通気性支持材４の材料としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、および、これらの複合材を用いればよい。
【００２６】
より強度および通気性に優れる通気性支持材４とするためには、通気性支持材４を構成する繊維の繊維径が２０μｍ以上であることがより好ましい。このような不織布は、例えば、スパンボンド法により形成できる（スパンボンド不織布）。
【００２７】
本発明のフィルター濾材１は、通気性支持材４を２以上備えていてもよく、図３に示すように、図２に示すフィルター濾材１におけるＰＴＦＥ多孔質膜２と繊維質濾材３との間に、通気性支持材４がさらに配置されていてもよい。特に、繊維質濾材３がガラス繊維質濾材である場合に、繊維質濾材３から剥離した微細なガラス繊維によるＰＴＦＥ多孔質膜２の損傷を抑制できる。
【００２８】
フィルター濾材１の捕集効率は、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、通常、９９．９７％以上であり、ＰＴＦＥ多孔質膜２および繊維質濾材３の材質や構造を選択することにより、９９．９９％以上、あるいは、９９．９９９％以上とすることができる。
【００２９】
本発明のフィルター濾材１では、フィルター濾材１を構成する各部材は、単に重ね合わされているだけでもよいし、例えば、接着ラミネート、あるいは、熱ラミネートなどの手法により、一体化されていてもよい。
【００３０】
本発明のフィルター濾材１を構成する各部材の層数は特に限定されず、フィルター濾材１として必要な特性に応じて、任意に設定すればよい。例えば、２層以上のＰＴＦＥ多孔質膜２および／または繊維質濾材３を備えるフィルター濾材１であってもよい。
【００３１】
本発明のフィルター濾材１を構成する各部材は、各部材として一般的な製造方法により形成できる。フィルター濾材１をプリーツ加工する方法についても、ロータリー方式、レシプロ方式など、フィルター濾材に対するプリーツ加工として一般的な方法を用いればよい。フィルター濾材１のプリーツ形状についても、特に限定されない。
【００３２】
支持枠１２には、フィルターユニットとして一般的な材料を用いればよく、支持枠１２の形状も任意に設定できる。支持枠１２におけるフィルター濾材１の支持方法は、一般的なフィルターユニットと同様であればよい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
【００３４】
本実施例では、図１に示すようなフィルターユニット１１を作製し、その特性（圧力損失および捕集効率）を評価した。ただし、フィルター濾材１として、図３に示すようなフィルター濾材１を用いた。
【００３５】
最初に、以下に示す方法により、ＰＴＦＥ多孔質膜２を作製した。
【００３６】
ＰＴＦＥファインパウダー（旭・ＩＣＩフロロポリマーズ社製、フルオンＣＤ−１２３）１００重量部と、液状潤滑剤としてナフサ１７重量部とを均一に混合し、ＰＴＦＥペーストを形成した。次に、形成したＰＴＦＥペーストを、２ＭＰａ（２０ｋｇ／ｃｍ2）の圧力で予備成形した後に丸棒状に押出成形し、さらに、１対の金属ロールにより圧延して、厚さ２５０μｍのＰＴＦＥシートを形成した。次に、形成したＰＴＦＥシートを、２９０℃において縦（長さ）方向に１０倍、および、８０℃において横（幅）方向に３０倍延伸し、未焼成のＰＴＦＥ多孔質膜を形成した。次に、形成した未焼成多孔質膜を４００℃で３秒間焼成し、ＰＴＦＥ多孔質膜２（厚さ１０μｍ）を得た。
【００３７】
得られたＰＴＦＥ多孔質膜２の空孔率および平均孔径をポロシティメーターにより測定したところ、空孔率は９９％以上、平均孔径は１μｍであった。
【００３８】
次に、得られたＰＴＦＥ多孔質膜２を、有効通気面積が１００ｃｍ2である円形状のホルダーにセットし、セットした多孔質膜の両面に圧力差を発生させて気体（空気）を透過させ、透過する気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとしたときの圧力損失を圧力計により測定した。測定の結果、ＰＴＦＥ多孔質膜２の圧力損失は１５０Ｐａであった。
【００３９】
次に、得られたＰＴＦＥ多孔質膜２を狭持するように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリエチレン（ＰＥ）の芯鞘構造を有する一対の不織布（ユニチカ社製、エルベスＴＯ３０３ＷＤＯ、厚さ１５０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ2、平均繊維径２５μｍ、鞘部であるＰＥの融点１２９℃）を積層し、全体を、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで熱ラミネートして、一対の通気性支持材４によりＰＴＦＥ多孔質膜２が狭持されたＰＴＦＥ系濾材（厚さ１３０μｍ、ＰＴＦＥ多孔質膜の厚さ１０μｍ）を得た。なお、上記不織布における平均繊維径は、不織布の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影し、得られた写真から１０ヶ所以上の繊維径を測定して、その測定値の平均を算出することにより求めた。以降に示す各部材における平均繊維径の測定についても、同様に行った。
【００４０】
次に、得られたＰＴＦＥ系濾材を、有効通気面積が１００ｃｍ2である円形状のホルダーにセットし、セットしたＰＴＦＥ系濾材の両面に圧力差を発生させて気体を透過させ（透過量：３１．８Ｌ／ｍｉｎ）、透過する気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとしたときの圧力損失を圧力計により測定した。測定の結果、ＰＴＦＥ系濾材の圧力損失は１７０Ｐａであった。
【００４１】
続いて、圧力損失の測定と同様の装置を用い、上記ＰＴＦＥ系濾材に、多分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）粒子を含む気体を透過させ、濾材の下流側における上記ＤＯＰ粒子の濃度をパーティクルカウンター（リオン社製、ＫＣ−１８）により測定して、ＰＴＦＥ系濾材の捕集効率を測定した。ただし、濾材を透過させた気体には、粒子径０．１μｍ〜０．２μｍの範囲の粒子が４×１０8個／Ｌ、粒子径０．２μｍ〜０．３μｍの範囲の粒子が６×１０7個／ＬとなるようにＤＯＰ粒子を含ませ、パーティクルカウンターによる測定対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲とし、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。測定の結果、ＰＴＦＥ系濾材の捕集効率は９９．９９５％であった。
【００４２】
次に、上記のようにして得たＰＴＦＥ系濾材を用い、フィルター濾材サンプルを作製した。以下に、各フィルター濾材サンプルの作製方法を示す。
【００４３】
−サンプル１−
ＰＴＦＥ系濾材の一方の面に、ポリプロピレン（ＰＰ）からなるメルトブローン不織布（タピルス社製、Ｐ０２０ＳＷ、厚さ２３０μｍ、目付量２０ｇ／ｍ2、平均繊維径３．５μｍ）を積層し、全体を、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで熱ラミネートして、図３に示すフィルター濾材１を作製した。熱ラミネート後におけるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さは１０μｍ、メルトブローン不織布の厚さは２００μｍであった。
【００４４】
−サンプル２−
ＰＴＦＥ系濾材の一方の面に、ガラス繊維質濾材（北越製紙社製、Ｈ７６０、厚さ４００μｍ、目付量６２ｇ／ｍ2、平均繊維径１μｍ）を積層し、全体を、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで熱ラミネートして、図３に示すフィルター濾材１を作製した。熱ラミネート後におけるＰＴＦＥ多孔質膜の厚さは１０μｍ、ガラス繊維質濾材の厚さは３６０μｍであった。
【００４５】
−サンプルＡ（比較例）−
上記のようにして得たＰＴＦＥ系濾材を、そのままサンプルＡとした。
【００４６】
このように作製した各サンプルについて、ＰＴＦＥ系濾材に対して行った方法と同様にして、各サンプルの圧力損失および捕集効率を測定した。サンプル１および２の測定に際しては、ＰＴＦＥ多孔質膜２が、繊維質濾材３であるメルトブローン不織布またはガラス繊維質濾材よりも気流の上流側になるように、フィルター濾材をホルダーにセットした。
【００４７】
また、さらなる比較例であるサンプルＢおよびＣとして、それぞれ、サンプル１または２を、そのＰＴＦＥ多孔質膜２が繊維質濾材３であるメルトブローン不織布またはガラス繊維質濾材よりも気流の下流側になるようにホルダーにセットし、上記方法と同様にして、その圧力損失および捕集効率を測定した。
【００４８】
測定結果を以下の表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
次に、各フィルター濾材に対してプリーツ加工を行い、図１に示すようなフィルターユニット１１（１００ｍｍ角：各フィルターユニットサンプルは、作製に用いたフィルター濾材サンプルの呼称に対応して、サンプル１、２、Ａ、ＢおよびＣとする）を作製した。プリーツ加工には、レシプロプリーツマシン（東洋工機社製、Ｍｏｄｅｌ ＴＫ−１１）を用い、折り高さを１５ｍｍ、プリーツ数を２８山／ユニット、加工速度を１２０山／分とした。フィルターユニット１１の支持枠１２はポリプロピレン（ＰＰ）製とし、支持枠１２内に各フィルター濾材サンプルを配置した後、支持枠１２とフィルター濾材１とを、ＰＰホットメルト接着剤により接着し、シールした。
【００５１】
このようにして作製した各フィルターユニットサンプルについて、ＰＴＦＥ系濾材に対して行った方法と同様に、各サンプルの圧力損失および捕集効率を測定した。ただし、各フィルターユニットを透過させる気体の透過量は、２６７Ｌ／ｍｉｎとした。サンプル１および２の測定に際しては、ＰＴＦＥ多孔質膜２が、繊維質濾材３であるメルトブローン不織布またはガラス繊維質濾材よりも気流の上流側になるように、フィルターユニットをセットし、サンプルＢおよびＣの測定に際しては、ＰＴＦＥ多孔質膜２が、繊維質濾材３よりも気流の下流側になるように、フィルターユニットをセットした。
【００５２】
測定結果を以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表１および２に示すように、比較例であるサンプルＡでは、プリーツ加工により、その捕集効率が低下したのに対して、サンプル１および２では、プリーツ加工により、その捕集効率は低下せず、９９．９９９％以上を保持できた。サンプルＡでは、プリーツ加工によりＰＴＦＥ多孔質膜に微小な欠陥が生じ、その補修効率が低下したと考えられる。サンプル１、２とサンプルＢ、Ｃとを比較すると、ＰＴＦＥ多孔質膜２よりも繊維質濾材３が気流の上流側に配置されたサンプルＢ、Ｃにおいて、サンプルＡほどではないものの、その捕集効率が低下した。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によれば、ＰＴＦＥ系濾材を備えながら、製造時および／または使用時における捕集効率の低下、特に、プリーツ加工による補修効率の低下が抑制されたフィルターユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のフィルターユニットの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すフィルターユニットにおける断面II−IIと、当該断面におけるフィルタ濾材部分を拡大した断面とを示す模式図である。
【図３】本発明のフィルターユニットに用いるフィルター濾材の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ フィルター濾材
２ ＰＴＦＥ多孔質膜
３ 繊維質濾材
４ 通気性支持材
１１ フィルターユニット
１２ 支持枠
１３ 気流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被濾過気体に含まれる粒子を捕集するフィルター濾材と、前記フィルター濾材を支持する支持枠とを備えるフィルターユニットであって、
前記フィルター濾材は、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、
前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記通気性支持材は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、
前記フィルター濾材は、前記繊維質濾材が前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側となるように、前記支持枠に支持されていることを特徴とするフィルターユニット。
【請求項２】
前記繊維質濾材が、ガラス繊維質濾材またはポリマー繊維質濾材である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項３】
前記繊維質濾材が、メルトブローン法またはエレクトロスピニング法により形成された、ポリマー繊維の不織布である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項４】
前記繊維質濾材が、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種からなる請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項５】
前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、５μｍ以下である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項６】
前記繊維質濾材の厚さが、１００μｍ以上である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項７】
被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、
前記繊維質濾材の捕集効率が、前記多孔質膜の捕集効率よりも小さい請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項８】
被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、
前記フィルター濾材の捕集効率が、９９．９７％以上である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項９】
前記フィルター濾材が、プリーツ加工されている請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項１０】
被濾過気体に含まれる粒子を捕集し、
ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、
前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記通気性支持材が、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成されるフィルター濾材の使用方法であって、
前記繊維質濾材を、前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側に配置することを特徴とするフィルター濾材の使用方法。
【請求項１１】
前記フィルター濾材が、プリーツ加工されている請求項１０に記載のフィルター濾材の使用方法。
【請求項１】
被濾過気体に含まれる粒子を捕集するフィルター濾材と、前記フィルター濾材を支持する支持枠とを備えるフィルターユニットであって、
前記フィルター濾材は、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、
前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記通気性支持材は、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成され、
前記フィルター濾材は、前記繊維質濾材が前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側となるように、前記支持枠に支持されていることを特徴とするフィルターユニット。
【請求項２】
前記繊維質濾材が、ガラス繊維質濾材またはポリマー繊維質濾材である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項３】
前記繊維質濾材が、メルトブローン法またはエレクトロスピニング法により形成された、ポリマー繊維の不織布である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項４】
前記繊維質濾材が、ポリエチレンおよびポリプロピレンから選ばれる少なくとも１種からなる請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項５】
前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、５μｍ以下である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項６】
前記繊維質濾材の厚さが、１００μｍ以上である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項７】
被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、
前記繊維質濾材の捕集効率が、前記多孔質膜の捕集効率よりも小さい請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項８】
被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとし、捕集対象粒子の粒径を０．３μｍ〜０．５μｍの範囲としたときに、
前記フィルター濾材の捕集効率が、９９．９７％以上である請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項９】
前記フィルター濾材が、プリーツ加工されている請求項１に記載のフィルターユニット。
【請求項１０】
被濾過気体に含まれる粒子を捕集し、
ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記多孔質膜を狭持するように配置された繊維質濾材および通気性支持材とを備え、
前記繊維質濾材を構成する繊維の平均繊維径が、０．０２μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記通気性支持材が、平均繊維径が１５μｍを超える繊維により構成されるフィルター濾材の使用方法であって、
前記繊維質濾材を、前記多孔質膜よりも、前記被濾過気体の気流の下流側に配置することを特徴とするフィルター濾材の使用方法。
【請求項１１】
前記フィルター濾材が、プリーツ加工されている請求項１０に記載のフィルター濾材の使用方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−７５７３９（Ｐ２００７−７５７３９Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６７２１３（Ｐ２００５−２６７２１３）
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【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１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１４日（２００５．９．１４）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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