説明

フィルタ用濾材

【課題】 上流側濾材層と下流側濾材層とのダスト捕捉機能を十分に活用できるようにして、フィルタ用濾材のトータル的なダスト捕捉量を向上させる。
【解決手段】 本発明に係るフィルタ用濾材は、空気中のダストを捕捉するフィルタに使用されており、目が比較的粗い上流側濾材層12と目が比較的細かい下流側濾材層14とが積層されることにより構成されているフィルタ用濾材10であって、上流側濾材層12には、その上流側濾材層12を厚み方向に貫通する複数の貫通孔12hが形成されている。このため、上流側濾材層12がダストで目詰まりした場合でも、貫通孔12hによって導かれた外気が下流側濾材層14で濾過されるようになる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気中のダストを捕捉するフィルタに使用されており、目が比較的粗い上流側濾材層と目が比較的細かい下流側濾材層とが積層されることにより構成されているフィルタ用濾材に関する。
【背景技術】
【0002】
これに関連する従来のフィルタ用濾材が特許文献1に記載されている。
前記フィルタ用濾材90は、図7に示すように、上流側の不織布層92と下流側の濾紙層94とから構成されている。フィルタ用濾材90の濾過精度は流れ方向において増大するように設定されている。このため、上流側の不織布層92の方が下流側の濾紙層94よりも目が粗く形成されている。したがって、比較的大きなダストを上流側の不織布層92で捕捉し、比較的小さなダストを下流側の濾紙層94で捕捉することができる。なお、上流側の不織布層92の目付け量(単位面積当たりの重量)は15g/m2〜150 g/m2に設定されており、下流側の濾紙層94の目付け量は50 g/m2〜200 g/m2に設定されている。
【0003】
【特許文献1】特表2001−523562号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記したフィルタ用濾材90では、上流側の不織布層92のダスト捕捉量を向上させるために、その上流側の不織布層92の目を若干細かくすると、下流側の濾紙層94より先に上流側の不織布層92が目詰まりすることがある。上流側の不織布層92で目詰まりを起こすと、下流側濾材層が十分に使用可能な状態であってもフィルタ用濾材が使用できなくなり、そのフィルタ用濾材のトータル的なダスト捕捉量は低下する。
また、上流側の不織布層92が目詰まりしないように、その上流側の不織布層92の目を粗くすると、上流側の不織布層92のダスト捕捉量が低下して、やはりフィルタ用濾材のトータル的なダスト捕捉量は低下する。
【0005】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、上流側濾材層の構造を変更することで、上流側濾材層と下流側濾材層とのダスト捕捉機能を十分に活用できるようにして、トータル的なフィルタ用濾材のダスト捕捉量を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項1の発明は、空気中のダストを捕捉するフィルタに使用されており、目が比較的粗い上流側濾材層と目が比較的細かい下流側濾材層とが積層されることにより構成されているフィルタ用濾材であって、前記上流側濾材層には、その上流側濾材層を厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【0007】
本発明によると、下流側濾材層には、上流側濾材層で濾過された空気(濾過空気)のみならず、貫通孔を介して外部の空気(外気)が直接的に導かれるようになる。このため、上流側濾材層がダストで目詰まりした場合でも、貫通孔によって導かれた外気が下流側濾材層で濾過されるようになる。したがって、従来のように、下流側濾材層が十分に使用可能な状態であるにも係わらずフィルタ用濾材が使用できなくなるような不具合がない。
さらに、上流側濾材層が目詰まりしないように、その上流側濾材層を必要以上に粗い目で形成する必要がなくなるため、上流側濾材層のダスト捕捉性能も向上させることができる。
即ち、上流側濾材層と下流側濾材層とのダスト捕捉機能を十分に活用できるようになり、フィルタ用濾材のトータル的なダスト捕捉量が向上する。
【0008】
請求項2の発明によると、上流側濾材層の貫通孔は、直径が1mm〜5mmに設定されており、下流側濾材層の有効濾過面積に対する前記貫通孔の開口面積の総和比が5%〜20%となるように設定されていることを特徴とする。
本発明によると、有効濾過面積に対する貫通孔の開口面積の総和比が20%よりも小さいため、上流側濾材層のダスト捕捉量がさほど低下することがない。また、有効濾過面積に対する貫通孔の開口面積の総和比が5%よりも大きいため、上流側濾材層で目詰まりを起こした場合でも、外気をスムーズに下流側濾材層まで導けるようになる。
請求項3の発明によると、上流側濾材層は、不織布により構成されており、単位面積あたりの重量である目付け量が3 g/m2〜20g/m2、繊維径が5μm〜10μmに設定されていることを特徴とする。
このため、上流側濾材層の目のサイズが適正になり、上流側濾材層のダスト捕捉性能を確保することができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によると、上流側濾材層と下流側濾材層とのダスト捕捉機能を十分に活用できるようになるため、フィルタ用濾材のトータル的なダスト捕捉量が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図1〜図6に基づいて、本発明の実施形態1に係るフィルタ用濾材について説明する。本実施形態に係るフィルタ用濾材は、エアフィルタに使用される濾材であり、図1、図2にフィルタ用濾材の部分縦断面図、部分平面図が示されている。図3は前記フィルタ用濾材の働きを表す縦断面図であり、図4、図5は上流側濾材層の開口率とフィルタ濾材のダスト捕捉量との関係を表すグラフである。また、図6はフィルタ用濾材における上流側濾材層の製造装置を表す模式側面図である。
【0011】
本実施形態に係るフィルタ用濾材10は、図1に示すように、上流側濾材層12と下流側濾材層14とから構成されている。上流側濾材層12は、空気中の比較的大きなダストを捕捉する不織布層であり、下流側濾材層14よりも目が粗く形成されている。さらに、上流側濾材層12には、図2に示すように、ほぼ等間隔で複数の貫通孔12hが形成されている。貫通孔12hの径寸法は、1mm〜5mmに設定されており、下流側濾材層14の有効濾過面積に対する貫通孔12hの開口面積の総和比(以下、開口率という)が5%〜20%に設定されている。
不織布からなる上流側濾材層12は、メルトブローン法(後記する)により紡糸された熱可塑性樹脂の繊維から構成されている。
【0012】
図6は、上流側濾材層12を構成する不織布の製造装置20の模式側面図を表している。
不織布の製造装置20は、Y方向に延びるコンベヤ24を備えており、そのコンベヤ24にベルト状の基布24mが水平に装着されている。基布24mは紡糸ノズル26から紡糸された半溶融状態の繊維Fを受ける通気性のあるメッシュであり、コンベヤ24が駆動されることにより積層された繊維FをY方向に搬送する。
コンベヤ24の基布24mの上方にはその基布24mから一定の高さ位置に紡糸ノズル26が下向きに設置されている。紡糸ノズル26は、メルトブローン法を利用した紡糸ノズルであり、中央の樹脂噴射口26bから噴射された溶融樹脂に対して熱風噴出口26aから熱風を吹付けて繊維Fを紡糸する。紡糸ノズル26から紡糸された繊維Fは熱風により吹き飛ばされ、半溶融状態で基布24mに積層される。そして、繊維Fが互いに接触することにより接触点で融着し、それらの繊維Fの層が不織布となる。
【0013】
上流側濾材層12を構成する繊維Fの繊維径(以下、上流側濾材層12の繊維径という)は、紡糸ノズル26の樹脂噴射口26bから吐出される樹脂の吐出量と、熱風噴出口26aから吹き出される熱風の流量とを調節することにより、所定の繊維径に設定される。本実施形態に係るフィルタ用濾材10では、上流側濾材層12の繊維径は、5μm〜10μmの間で設定されている。
また、上流側濾材層12の単位面積当たりの重量である目付け量は、コンベヤ24の移送速度を調整することにより所定値に設定される。即ち、コンベヤ24の移送速度を低下させることにより、基布24mに積層される繊維Fの量が多くなり、目付け量は大きくなる。逆に、コンベヤ24の移送速度を増加させることにより、基布24mに積層される繊維Fの量が少なくなり、目付け量は小さくなる。本実施形態に係るフィルタ用濾材10では、上流側濾材層12の目付け量は、3g/m2〜20g/m2の間で設定されている。
また、上流側濾材層12の貫通孔12hは、上記したように不織布層を製造した後、前記不織布層に対して加熱された針、あるいは常温の円形刃等を直角に通すことにより空けられる。
【0014】
下流側濾材層14は、上流側濾材層12を通過した比較的小さなダストと、その上流側濾材層12の貫通孔12を通過したダストを捕捉する濾紙層であり、上流側濾材層12よりも目が細かく形成されている。
下流側濾材層14を構成する濾紙は、平均濾孔径が25μm〜45μmの間に設定されている。
上流側濾材層12を構成する不織布と下流側濾材層14を構成する濾紙とは、エンボス加工あるいはラミネート加工により接合されている。ここで、エンボス加工とは、重ねられた上流側濾材層12と下流側濾材層14とを加熱された小さな複数の突起で上下から挟み、上流側濾材層12の不織布を部分的に溶融させて下流側濾材層14の濾紙に接着する加工法である。また、ラミネート加工とは、上流側濾材層12と下流側濾材層14との間に通気性の高いホットメルトシートを挟み、熱を加えて加圧することで両者12,14を接合する加工法である。
【0015】
図3は、本実施形態に係るフィルタ用濾材10の働きを表す模式図である。
外部の空気(外気という)は、上流側濾材層12を通過し、さらに下流側濾材層14を通過した後、所定位置まで導かれる。このとき、外気中のダスト(粒径数百μm以下)のうちで比較的大きな粒径のダストが上流側濾材層12で捕捉され、比較的小さな粒径のダストが下流側濾材層14で捕捉される。
また、外気の一部は、上流側濾材層12の貫通孔12hを通って直接的に下流側濾材層14に導かれ、下流側濾材層14を通過した後、所定位置まで導かれる。
フィルタ用濾材10の使用により経時的に上流側濾材層12で目詰まりが発生すると、下流側濾材層14が使用可能な状態であれば、外気は上流側濾材層12の貫通孔12hから下流側濾材層14に導かれ、下流側濾材層14で濾過される。このとき、上流側濾材層12の貫通孔12hによって下流側濾材層14まで導かれた外気は、貫通孔12hの延長線上部位で濾過されるだけではなく、上流側濾材層12の裏側に回り込んで、その延長線上部位の周囲でも濾過されるようになる(細ハッチング部参照)。
【0016】
図4は、上記したフィルタ用濾材10の開口率H、即ち、下流側濾材層14の有効濾過面積に対する貫通孔12hの開口面積の総和比と、フィルタ用濾材10のダスト捕捉量との関係を表すグラフである。図4に示すように、開口率Hが5%より小さくなると、ダスト捕捉量が規定値Sよりも小さくなる。この原因は、上流側濾材層12で目詰まりが生じた場合に、前記貫通孔12hによって外気を下流側濾材層14まで有効に導けなくなり、下流側濾材層14のダスト捕捉機能を十分に活用できなくなるためと考えられる。
また、開口率Hが20%を超えた場合もダスト捕捉量が規定値Sよりも小さくなる。この原因は、貫通孔12hによって上流側濾材層12におけるダスト捕捉機能が低下するためと考えられる。
したがって、本実施形態に係るフィルタ用濾材10では、開口率H、即ち、下流側濾材層14の有効濾過面積に対する貫通孔12hの開口面積の総和比が、5%<H<20%となるように設定されている。
【0017】
図5は、前記開口率H及び貫通孔12hの径寸法と、フィルタ用濾材10のダスト捕捉量との関係を表すグラフである(図5(B)参照)。
即ち、図5(A)のNo.1に示すように、開口率H=0%の場合(貫通孔12hが形成されていない場合)、ダスト捕捉量は、図5(B)のNo.1■に示すように、T1(T1<規定値S)となる。
図5(A)のNo.2に示すように、開口率H=7%で、貫通孔12hの径寸法が1.5mmの場合、ダスト捕捉量は、図5(B)のNo.2■に示すように、T2(T2>規定値S)となる。
図5(A)のNo.3に示すように、開口率H=11%で、貫通孔12hの径寸法が1.8mmの場合、ダスト捕捉量は、図5(B)のNo.3■に示すように、T3(T3>T2>規定値S)となる。
図5(A)のNo.4に示すように、開口率H=18%で、貫通孔12hの径寸法が2.0mmの場合、ダスト捕捉量は、図5(B)のNo.4■に示すように、T4(T2>T4>規定値S)となる。
図5(A)のNo.5に示すように、開口率H=28%で、貫通孔12hの径寸法が2.5mmの場合、ダスト捕捉量は、図5(B)のNo.5■に示すように、T5(規定値S>T5)となる。
図5(A)のNo.6に示すように、開口率H=40%で、貫通孔12hの径寸法が2.5mmの場合、ダスト捕捉量は、図5(B)のNo.6■に示すように、T6(規定値S>T5>T6)となる。
このように、開口率Hを5%よりも大きく、20%よりも小さく設定することにより、貫通孔12hの径寸法が1mm〜5mm(好ましくは1.5mm〜2.0mm)のいずれであってもフィルタ用濾材10のダスト捕捉量を規定値Sよりも大きくできる。
【0018】
このように、本実施形態に係るフィルタ用濾材10によると、下流側濾材層14には、上流側濾材層12で濾過された空気(濾過空気)のみならず、貫通孔12hを介して外部の空気(外気)が直接的に導かれるようになる。このため、上流側濾材層12がダストで目詰まりした場合でも、下流側濾材層12で外気を濾過できるようになる。したがって、従来のように、下流側濾材層14が十分に使用可能な状態であるにも係わらずフィルタ用濾材10が使用できなくなるような不具合がない。
さらに、上流側濾材層12が目詰まりしないように、その上流側濾材層12を必要以上に粗い目で形成する必要がなくなるため、上流側濾材層12のダスト捕捉性能も向上させることができる。
即ち、上流側濾材層12と下流側濾材層14とのダスト捕捉機能を十分に活用できるようになり、フィルタ用濾材10のトータル的なダスト捕捉量が向上する。
【0019】
また、上流側濾材層12の貫通孔12hは、直径が1mm〜5mmに設定されており、開口率H(下流側濾材層14の有効濾過面積に対する貫通孔12hの開口面積の総和)が5%〜20%となるように設定されている。即ち、開口率Hが20%よりも小さいため、上流側濾材層12のダスト捕捉量がさほど低下することがない。また、開口率Hが5%よりも大きいため、上流側濾材層12で目詰まりを起こしても、外気をスムーズに下流側濾材層14まで導けるようになる。
また、上流側濾材層12は、不織布により構成されており、単位面積あたりの重量である目付け量が3 g/m2〜20g/m2、繊維径が5μm〜10μmに設定されているため、上流側濾材層12の目のサイズが適正になり、上流側濾材層12のダスト捕捉性能を確保することができる。
さらに、上流側濾材層12が複数の貫通孔を備えているため、フィルタ用濾材10の通気性が向上する。
【0020】
ここで、本実施形態に係るフィルタ用濾材10では、上流側濾材層12と下流側濾材層14とをエンボス加工あるいはラミネート加工により接合する例を示したが、下流側濾材層14の上に紡糸ノズル26によって繊維Fを直接的に紡糸することによって上流側濾材層12と下流側濾材層14とを接合することも可能である。
また、本実施形態では、下流側濾材層14を濾紙で形成する例を示したが、濾紙の代わりに目の細かい不織布層(平均濾孔径が20μm〜90μm)を設けることも可能である。
【0021】
なお、特許請求の範囲には記載されていないが、発明を実施するための最良の形態には記載されている発明を以下に列記する。
(1)請求項1に記載のフィルタ用濾材であって、
上流側濾材層は不織布により構成されており、下流側濾材層は濾紙により構成されていることを特徴とするフィルタ用濾材。
(2)(1)に記載のフィルタ用濾材であって、
上流側濾材層の貫通孔は均等な間隔で形成されていることを特徴とするフィルタ用濾材。
(3)請求項2又は請求項3のいずれかに記載のフィルタ用濾材であって、
下流側濾材層は濾紙により構成されており、その平均濾孔径が25μm〜45μmの間で設定されていることを特徴とするフィルタ用濾材。
(4)(1)に記載のフィルタ用濾材であって、
下流側濾材層を構成する濾紙上に上流側濾材層を構成する樹脂繊維を直接的に紡糸することにより、下流側濾材層と上流側濾材層とを接合させる構成であることを特徴とするフィルタ用濾材。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の実施形態1に係るフィルタ用濾材の部分縦断面図である。
【図2】前記フィルタ用濾材の部分平面図である。
【図3】前記フィルタ用濾材の働きを表す縦断面図である。
【図4】上流側濾材層の開口率とダスト捕捉量との関係を表すグラフである。
【図5】上流側濾材層の開口率と貫通孔径とを示す表(A図)、及び上流側濾材層の開口率、貫通孔径とダスト捕捉量との関係を表すグラフ(B図)である。
【図6】フィルタ用濾材における上流側濾材層の製造装置を表す模式側面図である。
【図7】従来のフィルタ用濾材の部分縦断面図である。
【符号の説明】
【0023】
12 上流側濾材層
12h 貫通孔
14 下流側濾材層
F 繊維


【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気中のダストを捕捉するフィルタに使用されており、目が比較的粗い上流側濾材層と目が比較的細かい下流側濾材層とが積層されることにより構成されているフィルタ用濾材であって、
前記上流側濾材層には、その上流側濾材層を厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とするフィルタ用濾材。
【請求項2】
請求項1に記載されたフィルタ用濾材であって、
上流側濾材層の貫通孔は、直径が1mm〜5mmに設定されており、
下流側濾材層の有効濾過面積に対する前記貫通孔の開口面積の総和比が5%〜20%となるように設定されていることを特徴とするフィルタ用濾材。
【請求項3】
請求項1又は請求項2のいずれかに記載されたフィルタ用濾材であって、
上流側濾材層は、不織布により構成されており、単位面積あたりの重量である目付け量が3 g/m2〜20g/m2、繊維径が5μm〜10μmに設定されていることを特徴とするフィルタ用濾材。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2006−159156(P2006−159156A)
【公開日】平成18年6月22日(2006.6.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−358449(P2004−358449)
【出願日】平成16年12月10日(2004.12.10)
【出願人】(000241500)トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【Fターム(参考)】