室内換気フィルタ及びその製造方法
【目的】本発明の目的は、動作特性である捕集率と圧力損失が、構造特性である繊維目付と繊維直径に対し求められた相関関係に基づき、フィルタの繊維目付と繊維直径を最適に設計した室内換気フィルタを提供することである。
【構成】本発明に係る室内換気フィルタは、繊維フィルタから形成され、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着され、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定される。
【構成】本発明に係る室内換気フィルタは、繊維フィルタから形成され、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着され、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着され、繊維フィルタから形成される室内換気フィルタに関し、更に詳細には、前記繊維フィルタの繊維目付と繊維直径が適切に設計され、その繊維素材をシート状に成形して製造される室内換気フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建材や家具、日用品などから発散するホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が原因と考えられるシックハウス対策として、平成１４年には建築基準法が改正されている（非特許文献１）。改正建築基準法（平成１４年法律第８５号）に基づくシックハウス対策では、ホルムアルデヒドに関する規制として、居室を有する全ての建築物に機械換気設備を設置することが原則義務付けられている。尚、上記の規制では、換気設備の技術的基準として、住宅等の居室の場合、換気回数が０．５回／ｈ以上、住宅以外の居室では、０．３回／ｈ以上の換気回数が必要とされる。
【０００３】
上述の換気設備において、通常、外気を取り入れる吸気口には、外部からの塵埃の侵入を抑制するため、室内換気フィルタが配設されている。室内換気フィルタは、長繊維や短繊維をバインダ剤で相互に結着した不織布を所定形状に裁断した繊維フィルタから構成されており、各種の繊維フィルタが開発されている。前述のように、改正建築基準法に基づくシックハウス対策では、技術的基準を満足する換気設備の設置が原則義務付けられており、換気設備の設置する居室に応じて適切な換気設備の設計が求められる。従って、室内換気フィルタの動作特性を適宜に選択する必要性があり、繊維フィルタの動作特性として極めて重要な物性量である、塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰを適切に維持するため、繊維フィルタの構造特性である繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄを設計することが求められる。
【０００４】
従来の典型例である繊維フィルタとして、特開２００３−２３６３１９公報（特許文献１）及び特開２００２−２４８３０９公報（特許文献２）を列挙して、その内容と課題を以下に説明する。
特許文献１には、目付が１０〜５０ｇ／ｍ2、平均みかけ密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３の合成繊維不織布Ａの片面に、この不織布よりも平均みかけ密度が０．０３〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲で小さく、平均繊維径が１０〜５０μｍ、目付が１０〜５０ｇ／ｍ２の合成繊維不織布Ｂを１〜２０ｇ／ｍ2のホットメルト系樹脂で接合して形成された室内換気フィルタが記載されている。また、特許文献１に記載される室内換気フィルタは、上記の構成により、平均みかけ密度が０．０５〜０．４ｇ／ｃｍ３、通気性が１０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ以上、最大開口径が１００μｍ以下となることが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、微粒子を捕集する不織布の表層と比較的大きな粒子を捕集する不織布の基布層からなり、この基布層に粒状の吸着剤が保持される空気清浄用フィルタが記載されている。また、この空気清浄用フィルタは、平均目付が１５０〜８００ｇ／ｍ２、厚みが０．６〜２．５ｍｍ、粒状吸着剤充填量が２５〜５００ｇ／ｍ２、通気度が２０〜３００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、圧力損失が３ｍｍＡｑ以下に設定されることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２３６３１９公報
【特許文献２】特開２００２−２４８３０９公報
【非特許文献１】国土交通省ホームページ内「建築基準法に基づくシックハウス対策について」（http://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/build/sickhouse.html）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２には、フィルタの目付、平均繊維径、厚み、通気度と共に、捕集率や圧力損失の測定結果が実施例として、６例又は２例、示されているが、捕集率や圧力損失をどのように実現するかについては全く記載されていない。更に、目付や平均繊径と圧力損失や捕集率の関係について系統的な測定が行われておらず、測定例が少ないため、特許文献１及び２からそれらの相関関係を類推することさえできない。換言すれば、意図的に捕集率や圧力損失を設定しているわけではなく、フィルタに関する測定値を列挙しているだけであり、フィルタ自体の設計理論や設計思想は全く見られない。平均目付、厚み、通気度、圧力損失の範囲を特定しているが、それぞれを独立に設定することは不可能であり、これらの物理量の相関関係が定量的に明らかとなって初めて自在に設定することが可能になる。尚、前記平均繊径は本発明の繊維直径に相当する概念であることを付記しておく。
【０００７】
以上から分かるように、繊維フィルタの構造特性である目付と繊維直径をどのように設計するかという思想は、両文献には全く記載されていない。しかも、繊維フィルタの動作特性として、捕集率と圧力損失は極めて重要な物性量であるにも拘わらず、これらの動作特性と前記構造特性をどのように関連づけるかという思想に到っては両文献に示唆さえされていない。動作特性と構造特性の相関関係が不明な状態では、繊維フィルタの設計方針は存在しないに等しい。この設計方針の無存在状態は、前記２文献に限らず、繊維フィルタ関連の文献が有する現状を示している。前記相関関係に対する究明が無い限り、繊維フィルタの合理的設計における根本的解決は有り得ないのである。
【０００８】
従って、本発明の目的は、動作特性である捕集率と圧力損失が、構造特性である繊維目付と繊維直径に対し求められた相関関係に基づき、フィルタの繊維目付と繊維直径を最適に設計した室内換気フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、本発明の第１の形態は、繊維フィルタから形成され、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタにおいて、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定される室内換気フィルタである。
【００１０】
本発明の第２の形態は、第１の形態において、前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタである。
【００１１】
本発明の第３の形態は、第１の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタである。
【００１２】
本発明の第４の形態は、第１の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタである。
【００１３】
本発明の第５の形態は、第４の形態において、前記相関関係式を最小二乗法により導出する室内換気フィルタである。
【００１４】
本発明の第６の形態は、第４又は５の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタである。
【００１５】
本発明の第７の形態は、第４又は５の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタである。
【００１６】
本発明の第８の形態は、第１〜第７のいずれかの形態において、前記繊維フィルタに薬剤が担持され、この薬剤の効果が付与される室内換気フィルタである。
【００１７】
本発明の第９の形態は、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄを設定し、この繊維素材をシート状に成形して、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタを製造する室内換気フィルタ製造方法において、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、前記繊維目付Ｍと前記繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００１８】
本発明の第１０の形態は、第９の形態において、前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００１９】
本発明の第１１の形態は、第９の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００２０】
本発明の第１２の形態は、第９の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００２１】
本発明の第１３の形態は、第１２の形態において、前記相関関係式を最小二乗法により導出する室内換気フィルタ製造方法である。
【００２２】
本発明の第１４の形態は、第１２又は第１３の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタ製造方法である。
【００２３】
本発明の第１５の形態は、第１２又は１３の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタ製造方法である。
【００２４】
本発明の第１６の形態は、第９〜第１５のいずれかの形態において、前記繊維フィルタに薬剤を担持して、この薬剤の効果を付与する室内換気フィルタ製造方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の形態によれば、換気扇の動作時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定された繊維フィルタが提供される。例えば、所定の捕集率が７０％以上、所定の圧力損失が５０Ｐａ以下とした場合には、前記相関関係により、繊維目付と繊維直径がある範囲で決定される。従来、経験と勘で場当たり的に決定されていた繊維目付と繊維直径を、本発明の設計理論に基づいて自動的に決定することが可能になり、繊維フィルタの構成に科学的設計思想を導入したものである。
【００２６】
本発明の第２の形態によれば、第１形態の相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが最適に設定され、フィルタ動作特性及び構造特性上、高品質化された室内換気フィルタの提供が可能となる。本形態における前記相関関係は、例えば、第７形態における繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄの線形関係あるいは、第８形態におけるＭ／Ｄの１次関数の近似式で表現される。
【００２７】
本発明の第３の形態によれば、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられるから、実験的相関関係点列に対し前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される。前記相関関係点列は実験的に決められた点列であり、換言すれば実験値を利用したフィルタ設計手法が実現できる。各繊維目付Ｍｉ（ｉ＝１〜ｍ）と各繊維直径Ｄｊ（ｊ＝１〜ｎ）に対して、捕集率Ｃｉｊと圧力損失ΔＰｉｊの値を、それぞれ、ｍ×ｎ個、測定すれば、相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）と（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）が得られる。各点列を３次元空間（ｘ，ｙ，ｚ）にプロットすると、空間点列が得られる。繊維目付Ｍｉがｘ軸、繊維直径Ｄｊがｙ軸、捕集率Ｃｉｊと圧力損失ΔＰｉｊがｚ軸に対応する。この空間点列に対し、室内換気フィルタとして好適な捕集率Ｃ０及び圧力損失ΔＰ０を選択的に設定すると、Ｃｉｊ≧Ｃ０及びΔＰｉｊ≦ΔＰ０の両者を満足する（Ｍｉ，Ｄｊ）の領域が決定される。即ち、（Ｍｉ，Ｄｊ）のそれぞれの上限値と下限値が導出される。この領域から所望の組（Ｍｉ，Ｄｊ）を選択して室内換気フィルタを作製すると、捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰがＣｉｊ≧Ｃ０及びΔＰｉｊ≦ΔＰ０の両者を満足する性能を有することは明らかである。
【００２８】
また、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の値を選択し、他方の上限値と下限値を特定すれば、選択した値の近傍を実験的に調べることで、捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰがＣ≧Ｃ０及びΔＰ≦ΔＰ０の両者を満足する所望の組（Ｍｉ，Ｄｊ）を設定することができる。尚、本発明に係る室内換気フィルタにおいて、Ｃ０は７０％以上、ΔＰ０は１０〜５０Ｐａの範囲に設定することが求められ、少なくともＣ０＝７０％、ΔＰ０＝５０Ｐａに設定することにより、製品として利用可能な性能を室内換気フィルタに付与することができる。
【００２９】
本発明の第４の形態によれば、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出するから、数学的な演繹的処理方法を本発明の設計手法に導入できる。
数学的関係式として２変数関数を、捕集率Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）及び圧力損失ΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）として表記する。関数ｆ及びｇは数学的には任意に選択できる。これらの任意関数の中から、前記相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）に最適にフィットする捕集率Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）を選択する。同様に、前記実験的相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）に最適にフィットする圧力損失ΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）を選択する。この２変数関数に対し、好適な捕集率Ｃ０及び圧力損失ΔＰ０を選択的に設定し、Ｃ≧Ｃ０及びΔＰ≦ΔＰ０の両者を満足する（Ｍ，Ｄ）の領域を導出する。換言すれば、Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）≧Ｃ０を満足する（Ｍ，Ｄ）の範囲と、及びΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）≦ΔＰ０を満足する（Ｍ，Ｄ）の範囲を求め、二つの（Ｍ，Ｄ）の範囲が重なる領域が、求める（Ｍ，Ｄ）の領域になる。この（Ｍ，Ｄ）の領域から選ばれたＣ、ΔＰを満足する室内換気フィルタを用いれば、換気により居室内を好適な状態に保持することができる。
【００３０】
次に、一変数関数の処理法を説明する。前記点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）、点列（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）において、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の適当な値を選択すれば、Ｃ、ΔＰをＭ又はＤの一変数関数で近似することができる。例えば、Ｍｋを選択した場合、一変数関数Ｃ＝ｆＭｋ（Ｄ）≧Ｃ０とΔＰ＝ｇＭｋ（Ｄ）≦Ｐ０を満足するＤの上限値と下限値が決定されれば、その範囲から適当なＤの値Ｄｌを選択し、Ｃ＝ｆＤｌ（Ｍ）≧Ｃ０とΔＰ＝ｇＤｌ（Ｍ）≦Ｐ０から、Ｍの上限値と下限値を決定でき、さらに範囲を絞り込むことができる。従って、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の適当な値を選択することによって、より効率的に（Ｍ，Ｄ）の範囲を特定することができる。
【００３１】
前記数学的関係式は、代数関数（有理関数又は無理関数）、指数関数、双曲線関数、対数関数、逆双曲線関数、三角関数、逆三角関数、有限三角級数、有限冪級数、代数関数の有限級数、三角関数を含む有限級数、双曲線関数を含む有限級数、ガンマ関数、楕円関数、超幾何関数、直交多項式、球関数、ベッセル関数、楕円体関数、その他の関数、又はそれらの組合せ関数から選択される。前述した実験的相関関係点列の形状に最も適合するように、前記関数を選択するだけでなく、複数の関数を組み合わせて設定することも可能である。
【００３２】
本発明の第５の形態によれば、前記相関関係式を最小二乗法により導出するから、実験的に得られた相関関係点列に対し、最も接近した誤差の少ない相関関係式を導出でき、演繹的な数学的処理法を実現できる。２変数関数を使用する場合には、前記実験的相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に最小二乗法を用いて最適にフィットするＣ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）が導出できる。また、前記実験的相関関係点列、点列（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に最小二乗法を用いて最適にフィットするΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）を導出できる。Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）とΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）は、変数Ｍと変数Ｄの２変数関数であるから、多変量解析法による最小二乗法が適用できる。
実験的相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）及び（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）において、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の適当な値を選択し、ＣとΔＰはＭ又はＤの一変数関数で表されるから、一変量解析法による最小二乗法を用いて前記相関関係式を導出することができる。
【００３３】
Ｍｋを選択した場合、最小二乗法を用いて一変数関数の相関関係式Ｃ＝ｆＭｋ（Ｄ）、ΔＰ＝ｇＭｋ（Ｄ）を導出することができ、Ｃ＝ｆＭｋ（Ｄ）≧Ｃ０とΔＰ＝ｇＭｋ（Ｄ）≦ΔＰ０を満足するＤの上限値と下限値が決定することができる。更に、その範囲から適当なＤの値Ｄｌを選択し、最小二乗法を用いて一変数関数の相関関係式Ｃ＝ｆＤｌ（Ｍ）とΔＰ＝ｇＤｌ（Ｍ）を導出し、Ｍの上限値と下限値を決定でき、さらに範囲を絞り込むことができる。
【００３４】
最小二乗法で求める前記数学的関係式として、例えば、代数関数（有理関数又は無理関数）、指数関数、双曲線関数、対数関数、逆双曲線関数、三角関数、逆三角関数、有限三角級数、有限冪級数、代数関数の有限級数、三角関数を含む有限級数、双曲線関数を含む有限級数、ガンマ関数、楕円関数、超幾何関数、直交多項式、球関数、ベッセル関数、楕円体関数、その他の関数、又はそれらの組合せ関数が選択される。前述した実験的相関関係点列の形状に最も適合するように、前記関数を選択するだけでなく、複数の関数を組み合わせて設定することも可能である。
【００３５】
有限冪級数の一例として、ｆ（ｘ）＝ａｋｘｋ＋・・・＋ａ１ｘ＋ａ０のｋ次多項式を用いて、一変量解析法による最小二乗法の要領を説明する。最小二乗法で決定するパラメータ群は（ａｋ，ａｋ−１・・・ａ１，ａ０）である。このパラメータ群の初期値を（ａｋ０，ａ(ｋ−１)０・・・ａ１０，ａ００）に設定し、フィットすべき実験的相関関係点列を（ｘ１，ｆ１）、（ｘ２，ｆ２）・・・（ｘｎ，ｆｎ）とする。最小二乗法の一般法に従って、相関関数行列を求めながら、前記実験的相関関係点列に最もフィットするパラメータ群（ａｋ，ａｋ−１・・・ａ１，ａ０）を反復収斂法により導出する。このとき、最も誤差の少ない前記ｋ次多項式ｆ（ｘ）が得られる。数学的関係式は前記有限冪級数に限定されず、前述した一般関数を採用して、そのパラメータ群を自在に設定し、上述の処理手順に従って最小二乗法で決定することができる。多変量解析法により最小二乗法も数学的には完成しており、その定法に従えば、プログラム処理は容易に実施できる。数学的関係式の選択方法は、前記実験的相関関係点列（ｘ１，ｆ１）、（ｘ２，ｆ２）・・・（ｘｎ，ｆｎ）の曲線形に最も合致した関数を目視で選択することである。この選択が正しければ、プログラム処理は容易に収斂し、相関関係式を導出することができる。前記プログラムとして既存のプログラムソフトが使用でき、例えば
ＥＸＣＥＬ、ＳＡＳ、ＴＳＰ、ＳＰＳＳ、ＦＭＫ、ＮＬＲＡｎａ、ＷｉｎＳＴＡＴ、ＪＳＴＡＴ、ＱｕｅｒｙＭａｇｉｃなどが利用でき、線形回帰分析や非線形回帰分析などが行える。中でも、ＥＸＣＥＬに内蔵される最小二乗法ソフトは、初期値設定もプログラムの中で自動的に行われるから、簡易且つ有効なソフトであり、後述する実施例においても使用される。
【００３６】
本発明の第６の形態によれば、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いるから、フィルタ動作特性及び構造特性上、高品質化された室内換気フィルタが提供される。本形態における相関関係は、換気扇動作時における塵埃の捕集率Ｃ（％）及び繊維フィルタ前後の圧損ΔＰ（Ｐａ）が、フィルタ設計範囲において、近似的に前記繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）又は前記繊維直径Ｄ（μｍ）の１次関数で表現される。本発明におけるフィルタ設計範囲とは、フィルタとして通常に使用される設計量の範囲を意味し、例えば繊維目付Ｍ、繊維直径Ｄ、繊維種などの数値的・物性的範囲である。
【００３７】
本発明者等は、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）が構造特性（Ｍ、Ｄ）と直接的に関係しているはずであると判断し、その一般関係式として、Ｃ＝ｆ（Ｍ）、Ｃ＝ｆ（Ｄ）、ΔＰ＝ｆ（Ｍ）、ΔＰ＝ｆ（Ｄ）を設定した。ｆは一般関数を意味する。その関数関係を最も単純な線形関係（直線関係）に帰着させることにより、本発明を完成するに到ったものである。即ち、動作特性である捕集率Ｃ又は圧損ΔＰが、構造特性である繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄと、近似的に直線関係にあることを仮定して実験したところ、その近似的直線関係を実験データから確認したものである。この近似的直線関係の発見により、構造特性であるＭとＤを指定すれば、前記直線関係を用いて、直ちに動作特性であるＣとΔＰが導出できる。逆に、動作特性であるＣとΔＰを指定すれば、構造特性であるＭとＤを導出することができる。関数関係が直線関係であるから、前記逆算が極めて単純化される特徴がある。このように、本発明では、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）と構造特性（Ｍ、Ｄ）との間に近似的直線関係が成立していることを利用して、（Ｃ、ΔＰ）から（Ｍ、Ｄ）の導出、及び（Ｍ、Ｄ）から（Ｃ、ΔＰ）の導出が極めて簡単になる効果が発現する。
【００３８】
繊維フィルタが有すべき塵埃の捕集率Ｃ（％）をＣ０（％）以上に設計し、同時に繊維フィルタ前後の圧損ΔＰ（Ｐａ）をΔＰ０（Ｐａ）以下に設計することによって、繊維フィルタの構造特性を最適値に設計できる。即ち、繊維フィルタの特性として、捕集率Ｃは所定以上の能力が必要であり、同時に圧損ΔＰも所定以下であることが要請される。繊維フィルタを高性能化するには、臨界値Ｃ０をより大きく設計し、ΔＰ０を１０〜５０Ｐａの範囲に設計することが重要になる。上述したように、動作特性（Ｃ、ΔＰ）から構造特性（Ｍ、Ｄ）を導出できるから、本形態によりＣとΔＰの臨界値Ｃ０及びΔＰ０を与えることによってＭとＤの臨界値Ｍ０及びＤ０を導出でき、繊維フィルタの構造特性を最適設計することが可能になる。
【００３９】
本形態において、繊維フィルタの繊維目付Ｍを具体的に設計する処理手段の一例として、前記１次関数を近似的にＣ＝ａＭ＋ｂ、ΔＰ＝ｃＭ＋ｄと表現したとき、ａ＞０且つｃ＞０であるから、ＣとΔＰはＭに関して増加関数になる。従って、Ｃ≧Ｃ０の条件によりＭの下限値Ｍｍｉｎが導出され、ΔＰ≦ΔＰ０の条件によりＭの上限値Ｍｍａｘが導出される。従って、Ｃ０及びΔＰ０を与えることにより、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に導出され、この範囲から適切に繊維フィルタの繊維目付Ｍを設計することが可能になる。Ｃ０を大きくすればＭｍｉｎが大きくなり、ΔＰ０を小さくすればＭｍａｘが小さくなり、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に狭くなる。その結果、繊維目付Ｍを具体的に特定することが可能となる。
【００４０】
本発明の第７の形態によれば、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いるから、フィルタ動作特性及び構造特性上、高品質化された室内換気フィルタが提供される。本発明者等は、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）が構造特性（Ｍ、Ｄ）と直接的に関係しているはずであると判断し、別の解析を行った結果、ＭとＤはＭ／Ｄと一体的に組み合わされ、Ｍ／Ｄを変数とするとの着想を得るに至った。その理由は以下のようである。質量Ｍが同一でも繊維直径Ｄが小さくなると、繊維表面積は大きくなるから、ＣやΔＰは増加するはずである。また逆に、繊維直径Ｄが同一でも質量Ｍが大きくなると、繊維表面積は大きくなるから、ＣやΔＰは増加するはずである。従って、ＣやΔＰはＭ／Ｄを変数とし、その一般関係式として、Ｃ＝ｆ（Ｍ／Ｄ）、ΔＰ＝ｆ（Ｍ／Ｄ）を定立した。茲で、ｆは一般関数を意味し、その関数関係を最も単純な線形関係（直線関係）に帰着させることにより、本発明を完成するに到ったものである。しかも、本発明者等は前記関数関係を理論的に導出し、ＣやΔＰがＭ／Ｄの1次関数になることを理論的に裏付け、この推論の正当性を確信するに至った。
【００４１】
この理論を検証するため、動作特性である捕集率Ｃ又は圧損ΔＰが、構造特性である繊維目付Ｍと繊維直径Ｄの組合せ変数Ｍ／Ｄと、近似的に直線関係にあることを仮定して実験したところ、その近似的直線関係を実験データから確認したものである。しかも、この近似的直線関係の発見は、構造特性であるＭとＤを指定すれば、前記直線関係を用いて、直ちに動作特性であるＣとΔＰが導出できる。逆に、動作特性であるＣとΔＰを指定すれば、直ちにＭ／Ｄを算出でき、構造特性Ｍ、Ｄを導出することが可能になる。関数関係が直線関係であるから、前記逆算が極めて単純化される特徴がある。このように、本発明では、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）と構造組合特性Ｍ／Ｄとの間に近似的直線関係が成立していることを利用して、（Ｃ、ΔＰ）から（Ｍ、Ｄ）の導出、及び（Ｍ、Ｄ）から（Ｃ、ΔＰ）の導出が極めて簡単になる効果が発現する。
【００４２】
本実施形態において、繊維フィルタの繊維目付Ｍを具体的に設計する場合は、Ｄが一定として、前記１次関数を近似的にＣ＝ａＭ＋ｂ、ΔＰ＝ｃＭ＋ｅと表現でき、前記第７形態と同様に、ａ＞０且つｃ＞０であるから、ＣとΔＰはＭに関して増加関数になる。従って、Ｃ≧Ｃ０の条件によりＭの下限値Ｍｍｉｎが導出され、ΔＰ≦ΔＰ０の条件によりＭの上限値Ｍｍａｘが導出される。従って、Ｃ０及びΔＰ０を与えることにより、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に導出され、この範囲から適切に繊維フィルタの繊維目付Ｍを設計することが可能になる。Ｃ０を大きくすればＭｍｉｎが大きくなり、ΔＰ０を小さくすればＭｍａｘが小さくなり、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に狭くなる。その結果、繊維目付Ｍを具体的に特定することができる。
【００４３】
また、繊維フィルタの繊維直径Ｄを具体的に設計する処理手段の一例として、Ｍが一定で前記１次関数を近似的にＣ＝ｑ／Ｄ＋ｕ、ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔと表現したとき、ｑ＞０且つｓ＞０であるから、ＣとΔＰはＤに関して減少関数になる。従って、Ｃ≧Ｃ０の条件によりＤの上限値Ｄｍａｘが導出され、ΔＰ≦ΔＰ０の条件によりＤの下限値Ｄｍｉｎが導出される。従って、Ｃ０及びΔＰ０を与えることにより、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘの範囲が自動的に導出され、この範囲から適切に繊維フィルタの繊維直径Ｄを設計することが可能になる。Ｃ０を大きくすればＤｍａｘが小さくなり、ΔＰ０を小さくすればＤｍｉｎが大きくなり、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘの範囲が自動的に狭くなる。その結果、繊維直径Ｄを具体的に特定することができる。
【００４４】
本発明の第８の形態によれば、前記繊維フィルタに薬剤が担持されるから、この薬剤の効果が付与され、捕集率の向上や有害物質の除去を行うことができる。前記薬剤として、吸着剤、抗菌剤、抗カビ剤、抗アレルゲン剤、ＮＯｘ吸着剤、ＳＯｘ吸着剤、表面硬化剤、着色剤、消臭剤などから選択される１種以上の薬剤を担持することができ、塵埃捕集率の向上と共に、塵埃に含まれる菌、カビ、アレルゲン物質の作用を低減化することができる。吸着剤としては、鉱物油・植物油・合成油・その他の油剤が利用できる。さらに、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）やポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等の高分子化合物（ポリエーテル）などを吸着剤に利用することができる。鉱物油として、パラフィン系・ナフテン系・芳香族炭化水素系・これらの混合物系があり、具体的には流動パラフィン・スピンドル油・マシン油・冷凍油・その他の石油系潤滑油が利用できる。合成油として、ポリオレフィン油・ポリグリコール油・ポリプラン油・アルキルベンゼン油・その他の合成油がある。更に、テトラ（２−エチルヘキシル）シリケート・テトラ（トリデシル）シリケートのようなケイ酸エステル油・スクアラン油・リン酸エステル油・シリコン油などを前記塵埃吸着剤として用いることができる。
【００４５】
抗菌剤、防カビ剤としては、オルトフェニルフェノール・パラオキシ安息香酸エステル・パラオキシ安息香酸ブチルエステル・亜鉛ピリチオン・銅ピリチオン・ナトリウムピリチオン・亜鉛オマダイン（Ｃ１０Ｈ８Ｎ２Ｏ２Ｓ２Ｚｎ）などがあり、カビや菌の増殖を抑制することができる。更に、抗アレルゲン剤を担持しても良く、天然物に含有される物質を利用すれば、人体に害を及ぼす可能性が低く、抗アレルゲン剤による人体への副作用等を低減ないし防止でき、好ましい。例えば、ツバキ科の茶、ウルシ科のヌルデ、ユリ科のハスナゲ、イネ科タケ亜科の竹や笹、モクセイ科オリーブ属のオリーブ、モクセイ科イボタノキ属のイボタ、ミヤマイボタ、オオバイボタ、サイコクイボタ、ネズミモチ、トウネズミモチなど、ハーブ（シソ科のローズマリーなど）などから抽出した成分が天然性抗アレルゲン剤として用いられ、生葉、果実又は葉や果実の乾燥粉末などから抗アレルゲン剤となる成分を抽出し、繊維フィルタに担持することができる。例えば、茶の場合、市販の緑茶用の茶葉からカテキン等の抗アレルゲン剤を抽出することができ、茶葉、オリーブ、ハーブ、竹、笹などは、人間が長年に亘り種々の目的に使用してきたものであり、人体への高い安全性が確保されている。
【００４６】
本発明の第９〜第１６の形態は、それぞれ、前記第１〜第８の形態の製法であり、第９〜第１６の形態の製法により得られる室内換気フィルタの作用効果は、前記第１〜第８の形態と同一である。従って、第９〜第１６の形態により製造される室内換気フィルタの作用効果に関しては、記載を省略する。
本発明の第９の形態では、前記相関関係から、第１０の形態では、前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄの最適な範囲が導出され、所望の特性を有する室内換気フィルタを製造することができる。更に、本発明の第１１の形態では、実験的に決定された前記相関関係点列から、第１２の形態では、数学的関係式をフィットすることにより得られた相関関係式から、本発明の第１３の形態では、最小二乗法により前記数学的関係式のフィッティングを行って導出された相関関係式から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄの上限値と下限値を決定し、所望の特性を有する室内換気フィルタを製造することができる。第１４形態では、前記相関関係式が繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄの線形関係で、第１５形態では、Ｍ／Ｄの１次関数の近似式で表現される。
【００４７】
本発明の第１６の形態によれば、前記繊維フィルタに薬剤を塗布又は浸漬させて担持することにより、製造時に薬剤の効果を本発明に係る室内換気フィルタに付与することができる。薬剤としては、吸着剤、抗菌剤、抗カビ剤、抗アレルゲン剤、ＮＯｘ吸着剤、ＳＯｘ吸着剤、表面硬化剤、着色剤、消臭剤などから選択される１種以上の薬剤を担持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、本実施形態に係る室内換気フィルタが吸気口１に設置された居室２の概略図である。居室２には換気扇３が設けられ、この換気扇３の運転時には、居室２内の空気が換気扇３から排気されると共に、外気が吸気口１に設置された室内換気フィルタを介して居室２内に取り入れられる。本発明の室内換気フィルタは、下記のように最適設計された繊維フィルタから形成される。前記最適設計とは、換気扇の運転時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄを設定することを意味する。
【００４９】
次に、上記室内換気フィルタについて塵埃捕集性能試験及び圧力損失（圧損）検査を行ったが、室内換気フィルタを形成する繊維フィルタは、前記動作特性因子と前記フィルタ構造特性因子の相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄが設定されているため、良好な塵埃捕集性能と圧力損失性能を具備している。以下に、本実施形態における繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄの設定手法を詳細に説明する。
【００５０】
［Ｃ又はΔＰのＭ及びＤに対する関数関係の理論的導出］
図２は繊維フィルタを形成する繊維の形状図である。図２では、繊維フィルタを形成する全ての繊維４が接続されて直線状に一本で表現されている。繊維半径ｒ、繊維直径Ｄ（茲でＤ＝２ｒ）、繊維長Ｌとすると、繊維円断面積はπｒ２、繊維円周は２πｒ、繊維断面積ＡはＡ＝２ｒＬ、繊維円断面積を無視すると繊維表面積ＳはＳ＝２πｒＬで表される。
【００５１】
繊維材料の質量密度をＲで表すと、繊維目付ＭはＭ＝πｒ２ＬＲとなり、繊維目付Ｍが与えられたとき、繊維長ＬはＬ＝Ｍ／（πｒ２Ｒ）と表現され、このＬを用いて、前期繊維表面積Ｓと前記繊維断面積Ａは次のようになる。
【００５２】
Ｓ＝２πｒＬ＝２Ｍ／（ｒＲ）＝４Ｍ／（ＤＲ） （１）
Ａ＝２ｒＬ＝２Ｍ／（πｒＲ）＝４Ｍ／（πＤＲ） （２）
吸気中の塵埃の捕集率Ｃは、塵埃が繊維の外周表面に付着捕集されるから、繊維表面積Ｓに比例するはずであり、比例定数ｎ及び比例定数ｋ（＝４ｎ）を用いて以下のように与えられる。
【００５３】
Ｃ＝ｎＳ＝ｎ｛４Ｍ／（ＤＲ）｝＝ｋＭ／（ＤＲ） （３）
従って、不定な切片を考慮すると、Ｃは理論的にＭ／Ｄの１次関数で表現されることが証明された。
【００５４】
繊維フィルタの前後に発生する圧損ΔＰは、直感的にフィルタを構成する繊維による遮蔽断面積、即ち前記繊維断面積Ａに比例すると考えられる。つまり、比例係数をＮとすると、ΔＰ＝ＮＡとなるが、この仮定式は後述の理論により証明される。従って、圧損ΔＰは、比例定数Ｎ及び比例定数Ｋ（＝４Ｎ／π）を用いて以下のように書き表される。
【００５５】
ΔＰ＝ＮＡ＝Ｎ｛４Ｍ／（πＤＲ）｝＝ＫＭ／（ＤＲ） （４）
従って、不定な切片を考慮すると、ΔＰも理論的にＭ／Ｄの１次関数で表現されることが証明された。
【００５６】
繊維直径Ｄと繊維密度Ｒが与えられる場合には、式（３）と（４）から、以下のように、ＣとΔＰは繊維目付Ｍの１次関数になることが分かる。
Ｃ＝ａＭ＋ｂ （ａ、ｂ：定数） （５）
ΔＰ＝ｃＭ＋ｅ （ｃ、ｅ：定数） （６）
同様に、繊維目付Ｍと繊維密度Ｒが与えられる場合には、式（３）と（４）から、以下のように、ＣとΔＰは繊維直径Ｄの双曲線関数になることが分かる。
【００５７】
Ｃ＝ｑ／Ｄ＋ｕ （ｑ、ｕ：定数） （７）
ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔ （ｓ、ｔ：定数） （８）
切片ｂ、ｅ、ｕ、ｔは単純な前記理論式に切片だけの任意性を付加したものである。
【００５８】
前述したΔＰ＝ＮＡを以下に証明しておく。この証明により、上記式群（４）〜（８）の正当性が裏付けられる。図３は圧損の理論式を導出する模式図である。Ｓ１は繊維フィルタのフィルタ面積、Ａは前述した繊維断面積、Ｓ２（＝Ｓ１−Ａ）はフィルタの開口面積、Ｐ１は吸気圧力、Ｐ２は排気圧力、ｖ１は吸気速度、ｖ２は排気速度である。
【００５９】
フィルタの前後では、連続の法則により、Ｓ１ｖ１＝Ｓ２ｖ２が成立する。この連続則から以下の式が導出される。
【００６０】
ｖ１＝Ｓ２ｖ２／Ｓ１＝（Ｓ１−Ａ）ｖ２／Ｓ１
＝（１−Ａ／Ｓ１）ｖ２ （９）
他方、空気密度をＹとすると、ベルヌーイの法則から、フィルタの前後で次式が成立する。
【００６１】
Ｐ１＋１／２Ｙｖ１２＝Ｐ２＋１／２Ｙｖ２２ （１０）
Ｐ１＞Ｐ２であるから、圧損ΔＰはＰ１−Ｐ２で与えられる。式（１０）と組み合わせると以下の式が得られる。
【００６２】
ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２＝（１／２）Ｙ（ｖ２２−ｖ１２） （１１）
式（１１）に式（９）を代入すると、次式になる。
【００６３】
ΔＰ＝（１／２）Ｙｖ２２｛１−（１−Ａ／Ｓ１）２｝ （１２）
Ａ＜＜Ｓ１が成立するから、（１−Ａ／Ｓ１）２は１−２Ａ／Ｓ１となる。従って、式（１２）は次式で与えられる。
【００６４】
ΔＰ＝Ｙｖ２２Ａ／Ｓ１ （１３）
Ｙｖ２２／Ｓ１＝Ｎ（定数）とすると、最終的に次式が成立し、目的式が証明された。
【００６５】
ΔＰ＝ＮＡ （１４）
以下の実施例は、捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの１次関数で表現され、その１次関数の相関関係から、繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄを設定するための上限値と下限値が導出される繊維フィルタ設計の場合である。尚、以下に示す実施例１〜８では、吸気口に取り込まれる外気の風速は、約１．５ｍ／ｓに設定されている。
【００６６】
[実施例１：Ｃ＝ａＭ＋ｂの導出とＭｍｉｎの決定]
３２．０μｍの繊維直径を有した化学繊維（エステル）を用いて３種の繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）を有した１層構造の平面状不織繊維フィルタを作製した。繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）は、１００、１５０、２００の３種類である。以下では、塵埃としてＪＩＳ１５種を吸気口から取り入れられる外気に混入させ、捕集率を測定している。捕集後の繊維フィルタの重量を測定し、捕集前の繊維フィルタの重量を差し引いて、捕集された塵埃重量を導出ている。その結果、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００に対して、捕集率Ｃ（％）は４５．１、６２．３、７６．１になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、Ｃ）＝（１００、４５．１）、（１５０、６２．３）、（２００、７６．１）の３点が得られた。
【００６７】
図４は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした捕集率・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ直線に乗ることが分かった。最小二乗法により回帰直線を決定すると、Ｃ＝０．３１０Ｍ＋１４．６が得られた。本発明者等の経験から、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記直線式からＭ７０＝１７８（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ＣはＭに関して増加関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＭ≧Ｍ７０となり、Ｍ７０はＭの下限値Ｍｍｉｎとなり、Ｃ０＝７０ではＭ≧Ｍｍｉｎ＝１７８（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００６８】
繊維フィルタの高効率化のためにＣ０を７０％より増大化すると、Ｍｍｉｎの数値も増加する。従って、Ｍ≧Ｍｍｉｎの条件から、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の特定化が容易になる。この効果は、ＣがＭに対して増加関数であることに依存している。
【００６９】
[実施例２：ΔＰ＝ｃＭ＋ｅの導出とＭｍａｘの決定]
３種の繊維フィルタに関し、塵埃の捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は１９．６、３０．４、４０．２になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、ΔＰ）＝（１００、１９．６）、（１５０、３０．４）、（２００、４０．２）の３点が得られた。
【００７０】
図５は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした圧損・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図４と同様に、ほぼ１次直線であることが分かった。最小二乗法による回帰直線は、ΔＰ＝０．２０６Ｍ−０．８３３となる。外気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記直線式からＭΔP５０＝２４６（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ΔＰはＭに関して増加関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＭ≦ＭΔP５０となり、ＭΔP５０はＭの上限値Ｍｍａｘとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＭ≦Ｍｍａｘ＝２４６（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００７１】
繊維フィルタの高効率化のためにΔＰ０を５０Ｐａより減少させると、Ｍｍａｘの数値も減少する。従って、Ｍ≦Ｍｍａｘの条件から、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の特定化が容易になる。この効果は、ΔＰがＭに対して増加関数であることに依存している。
【００７２】
実施例１及び２から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維目付Ｍの近似的増加直線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝０．３１０Ｍ＋１４．６及びΔＰ＝０．２０６Ｍ−０．８３３に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、１７８≦Ｍ（ｇ／ｍ２）≦２４６の範囲が導出できる。このＭの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維目付Ｍの設計が可能になり、任意性を小さくしたＭの設計が容易になることが証明された。
【００７３】
[実施例３：Ｃ＝ｑ／Ｄ＋ｕの導出とＤｍａｘの決定]
２００（ｇ／ｍ２）の繊維目付を有した繊維フィルタを３種の繊維直径Ｄ（μｍ）を有した化学繊維（エステル）により夫々形成して、３種類の１層構造式平面状不織繊維フィルタを作製した。この繊維フィルタは、１辺３０ｃｍ及び厚さ８ｍｍの矩形フィルタで、前記繊維直径Ｄ（μｍ）は２６.８、３２．０、３９．４の３種類である。前記換気扇の駆動により、ＪＩＳ１５種含有空気を繊維フィルタに通過させ、室内換気フィルタにＪＩＳ１５種（塵埃）を捕集させた。
【００７４】
塵埃捕集後の繊維フィルタの重量を測定し、捕集前の繊維フィルタの重量を差し引いて、捕集された塵埃重量を導出し、塵埃の捕集率Ｃ（％）を算出した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６.８、３２．０、３９．４に対して、捕集率Ｃ（％）は８５．８、７６．１、６８．３になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、Ｃ）＝（２６．８、８５．８）、（３２．０、７６．１）、（３９．４、６８．３）の３点が得られた。
【００７５】
図６は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした捕集率・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ双曲線に乗ることが分かった。最小二乗法により回帰双曲線を決定すると、Ｃ＝１．４８×１０３／Ｄ＋３０．２が得られた。前述したように、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記曲線式からＤ７０＝３７．３（μｍ）が導出される。しかも、ＣはＤに関して減少関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＤ≦Ｄ７０となり、Ｄ７０はＤの上限値Ｄｍａｘとなり、Ｃ０＝７０ではＤ≦Ｄｍａｘ＝３７．３（μｍ）が得られる。
【００７６】
繊維フィルタの高効率化のためにＣ０を７０％より増大化すると、Ｄｍａｘの数値は減少する。従って、Ｄ≦Ｄｍａｘの条件から、繊維直径Ｄ（μｍ）の特定化が容易になる。この効果は、ＣがＤに対して減少関数であることに依存している。[実施例４：ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔの導出とＤｍｉｎの決定]
３種の繊維フィルタに関し、捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６．８、３２．０、３９．２の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は５９．８、４０．２、３１．４になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、ΔＰ）＝（２６．８、５９．８）、（３２．０、４０．２）、（３９．２、３１．４）の３点が得られた。
【００７７】
図７は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした圧損・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図７と同様に、ほぼ双曲線であることが分かった。最小二乗法による回帰双曲線は、ΔＰ＝２．４１×１０３／Ｄ−３１．８となる。塵埃を含有する空気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記双曲線からＤΔＰ５０＝２９．５（μｍ）が導出される。しかも、ΔＰはＤに関して減少関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＤ≧ＤΔＰ５０となり、ＤΔＰ５０はＤの下限値Ｄｍｉｎとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＤ≧Ｄｍｉｎ＝２９．５（μｍ）が得られる。
【００７８】
繊維フィルタの高効率化のためにΔＰ０を５０Ｐａより減少させると、Ｄｍｉｎの数値は増加する。従って、Ｄ≧Ｄｍｉｎの条件から、繊維直径Ｄ（μｍ）の特定化が容易になる。この効果は、ΔＰがＤに対して減少関数であることに依存している。
【００７９】
実施例３及び４から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維直径Ｄの近似的減少双曲線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝１．４８×１０３／Ｄ＋３０．２及びΔＰ＝２．４１×１０３／Ｄ−３１．８に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、２９．５≦Ｄ（μｍ）≦３７．３の範囲が導出できる。このＤの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。このように、具体的な関数式に対し、Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維直径Ｄの設計が可能になり、任意性を小さくしたＤの設計が容易になることが証明された。
【００８０】
以下の実施例５〜８は、吸着剤を塗布した繊維フィルタを用いた結果である。尚、吸着剤が塗布されていること以外は、測定条件を同一に設定している。
[実施例５：Ｃ＝ａＭ＋ｂの導出とＭｍｉｎの決定]
３２．０μｍの繊維直径を有した化学繊維（エステル）を用いて３種の繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）を有した１層構造の平面状不織繊維フィルタに吸着剤を塗布して室内換気フィルタを作製した。繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）は、１００、１５０、２００の３種類である。以下では、塵埃としてＪＩＳ１５種を吸気口から取り入れられる外気に混入させ、捕集率を測定している。その結果、吸着剤有りの場合、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００に対して、捕集率Ｃ（％）は７１．０、９１．０、９３．０になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、Ｃ）＝（１００、７１．０）、（１５０、９１．０）、（２００、９３．０）の３点が得られた。
【００８１】
図８は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした捕集率・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ直線に乗り、最小二乗法により回帰直線を決定すると、Ｃ＝０．２４Ｍ＋４７．３が得られた。本発明者等の経験から、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記直線式からＭ７０＝９４．６（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ＣはＭに関して増加関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＭ≧Ｍ７０となり、Ｍ７０はＭの下限値Ｍｍｉｎとなり、Ｃ０＝７０ではＭ≧Ｍｍｉｎ＝９４．６（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００８２】
[実施例６：ΔＰ＝ｃＭ＋ｅの導出とＭｍａｘの決定]
実施例５の３種の繊維フィルタに関し、捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は１９．９、３０．０、３９．９になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、ΔＰ）＝（１００、１９．９）、（１５０、３０．０）、（２００、３９．９）の３点が得られた。
【００８３】
図９は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした圧損・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図４と同様に、ほぼ１次直線であることが分かった。最小二乗法による回帰直線は、ΔＰ＝０．１９９Ｍ＋０．０２４７となる。外気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記直線式からＭΔP５０＝２５１（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ΔＰはＭに関して増加関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＭ≦ＭΔP５０となり、ＭΔP５０はＭの上限値Ｍｍａｘとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＭ≦Ｍｍａｘ＝２５１（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００８４】
実施例５及び６から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維目付Ｍの近似的増加直線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝０．２４Ｍ＋４７．３及びΔＰ＝０．１９９Ｍ＋０．０２４７に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、９４．６≦Ｍ（ｇ／ｍ２）≦２５１の範囲が導出できる。このＭの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維目付Ｍの設計が可能になり、任意性を小さくしたＭの設計が容易になることが証明された。
【００８５】
[実施例７：Ｃ＝ｑ／Ｄ＋ｕの導出とＤｍａｘの決定]
１５０（ｇ／ｍ２）の繊維目付を有した繊維フィルタを３種の繊維直径Ｄ（μｍ）を有した化学繊維（エステル）により夫々形成した後、吸着剤を塗布して３種類の１層構造式平面状不織繊維フィルタを作製した。この繊維フィルタは、前記繊維直径Ｄ（μｍ）が２６.８、３２．０、３９．４の３種類である。前記換気扇の駆動により、ＪＩＳ１５種含有空気を繊維フィルタに通過させ、室内換気フィルタにＪＩＳ１５種（塵埃）を捕集させた。
【００８６】
塵埃捕集後の繊維フィルタの重量を測定し、捕集前の繊維フィルタの重量を差し引いて、捕集された塵埃重量を導出し、塵埃の捕集率Ｃ（％）を算出した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６.８、３２．０、３９．４に対して、捕集率Ｃ（％）は８８．０、８４．０、６６．０になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、Ｃ）＝（２６．８、８８．０）、（３２．０、８４．０）、（３９．４、６６．０）の３点が得られた。
【００８７】
図１０は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした捕集率・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ双曲線に乗ることが分かった。最小二乗法により回帰双曲線を決定すると、Ｃ＝１．８５×１０３／Ｄ＋２１．４が得られた。前述したように、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記曲線式からＤ７０＝３８．０（μｍ）が導出される。しかも、ＣはＤに関して減少関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＤ≦Ｄ７０となり、Ｄ７０はＤの上限値Ｄｍａｘとなり、Ｃ０＝７０ではＤ≦Ｄｍａｘ＝３８．０（μｍ）が得られる。
[実施例８：ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔの導出とＤｍｉｎの決定]
捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６．８、３２．０、３９．２の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は４３．１、３０．０、１９．９になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、ΔＰ）＝（２６．８、４３．１）、（３２．０、３０．０）、（３９．２、１９．９）の３点が得られた。
【００８８】
図１１は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした圧損・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図７と同様に、ほぼ双曲線であることが分かった。最小二乗法による回帰双曲線は、ΔＰ＝１．９６×１０３／Ｄ−３０．５となる。塵埃を含有する空気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記双曲線からＤΔＰ５０＝２４．４（μｍ）が導出される。しかも、ΔＰはＤに関して減少関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＤ≧ＤΔＰ５０となり、ＤΔＰ５０はＤの下限値Ｄｍｉｎとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＤ≧Ｄｍｉｎ＝２４．４（μｍ）が得られる。
【００８９】
吸着剤が塗布された場合において、実施例７及び８から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維直径Ｄの近似的減少双曲線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝１．８５×１０３／Ｄ＋２１．４及びΔＰ＝１．９６×１０３／Ｄ−３０．５に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、２４．４≦Ｄ（μｍ）≦３８．０の範囲が導出できる。このＤの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。このように、具体的な関数式に対し、Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維直径Ｄの設計が可能になり、任意性を小さくしたＤの設計が容易になることが証明された。
【００９０】
【表１】
【００９１】
表１は、異なる風速に対する各繊維フィルタの圧力損失を示している。図１２〜図１４には、表１の値をプロットし、繊維直径毎に３種類の繊維フィルタに対する圧力損失ΔＰの風速依存性を示している。即ち、繊維直径Ｄが同一であり、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００の場合を各図面に示している。図１２〜１４に示すように、測定した風速範囲において、定性的には、風速の増大に伴って圧力損失ΔＰが略線形に増加しており、比較的単純な依存性を示している。前述のように、圧力損失ΔＰは、５０（Ｐａ）以下であることが要求され、図１２〜図１４には、ΔＰ＝５０（Ｐａ）のラインを破線で示している。また、各繊維目付に対する圧損ΔＰの風速依存性を線形関数をフィッティングしている。
【００９２】
図１２に示すように、風速及び繊維目付の増加に伴って、圧力損失ΔＰは増加しており、例えば、風速が２．０ｍ／ｓの場合、ΔＰが５０（Ｐａ）以下となる条件を満たす測定データは、繊維目付けが１００ｇ／ｍ２のときだけになっている。前述のように、圧力損失ΔＰの風速依存性は、図中の範囲において、線形関数で近似可能であるから、各風速に対してΔＰが５０（Ｐａ）以下となる繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄの条件を図１２〜図１４より容易に類推することができる。即ち、図１２〜図１４によれば、風速が異なる場合の繊維直径Ｄと繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の値が満たすべき条件を決定することができる。
【００９３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明では、フィルタの動作特性（捕集率Ｃ、圧損ΔＰ）と構造特性（繊維目付Ｍ、繊維直径Ｄ）との間に近似的直線関係が成立していることを利用して、（Ｃ、ΔＰ）から（Ｍ、Ｄ）の導出、及び（Ｍ、Ｄ）から（Ｃ、ΔＰ）の導出が極めて簡単になる効果がある。従って、業務用及び家庭用の繊維フィルタの設計が極めて容易になり、科学工学的設計手法を初めて系統的に導入した繊維フィルタを社会及び家庭に提供することができる。これにより、塵埃の捕集率Ｃ（％）をＣ０（％）以上に設計し、同時に繊維フィルタ前後の圧損ΔＰ（Ｐａ）をΔＰ０（Ｐａ）以下に設計することによって、繊維フィルタからなる室内換気フィルタの構造特性を最適設計でき、改正建築基準法に適応した換気設備を比較的簡易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る室内換気フィルタを用いた居室用換気設備の概略図である。
【図２】前記繊維フィルタを形成する繊維の形状図である。
【図３】圧損の理論式を導出する模式図である。
【図４】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例の捕集率・繊維目付グラフである。
【図５】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例の圧損・繊維目付グラフである。
【図６】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例の捕集率・繊維直径グラフである。
【図７】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例の圧損・繊維直径グラフである。
【図８】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の捕集率・繊維目付グラフである。
【図９】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の圧損・繊維目付グラフである。
【図１０】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の捕集率・繊維直径グラフである。
【図１１】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の圧損・繊維直径グラフである。
【図１２】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を風速（ｍ／ｓ）とした本実施例の圧損・風速グラフである。
【図１３】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を風速（ｍ／ｓ）とした本実施例の圧損・風速グラフである。
【図１４】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を風速（ｍ／ｓ）とした本実施例の圧損・風速グラフである。
【符号の説明】
【００９６】
１ 吸気口
２ 居室
３ 換気扇
４ 繊維
Ａ 繊維断面積
Ｄ 繊維直径
Ｌ 繊維長
Ｐ１ 吸気圧力
Ｐ２ 排気圧力
ｒ 繊維半径
Ｓ１ フィルタ面積
Ｓ２ フィルタ開口面積
ｖ１ 吸気速度
ｖ２ 排気速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着され、繊維フィルタから形成される室内換気フィルタに関し、更に詳細には、前記繊維フィルタの繊維目付と繊維直径が適切に設計され、その繊維素材をシート状に成形して製造される室内換気フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建材や家具、日用品などから発散するホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が原因と考えられるシックハウス対策として、平成１４年には建築基準法が改正されている（非特許文献１）。改正建築基準法（平成１４年法律第８５号）に基づくシックハウス対策では、ホルムアルデヒドに関する規制として、居室を有する全ての建築物に機械換気設備を設置することが原則義務付けられている。尚、上記の規制では、換気設備の技術的基準として、住宅等の居室の場合、換気回数が０．５回／ｈ以上、住宅以外の居室では、０．３回／ｈ以上の換気回数が必要とされる。
【０００３】
上述の換気設備において、通常、外気を取り入れる吸気口には、外部からの塵埃の侵入を抑制するため、室内換気フィルタが配設されている。室内換気フィルタは、長繊維や短繊維をバインダ剤で相互に結着した不織布を所定形状に裁断した繊維フィルタから構成されており、各種の繊維フィルタが開発されている。前述のように、改正建築基準法に基づくシックハウス対策では、技術的基準を満足する換気設備の設置が原則義務付けられており、換気設備の設置する居室に応じて適切な換気設備の設計が求められる。従って、室内換気フィルタの動作特性を適宜に選択する必要性があり、繊維フィルタの動作特性として極めて重要な物性量である、塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰを適切に維持するため、繊維フィルタの構造特性である繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄを設計することが求められる。
【０００４】
従来の典型例である繊維フィルタとして、特開２００３−２３６３１９公報（特許文献１）及び特開２００２−２４８３０９公報（特許文献２）を列挙して、その内容と課題を以下に説明する。
特許文献１には、目付が１０〜５０ｇ／ｍ2、平均みかけ密度が０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３の合成繊維不織布Ａの片面に、この不織布よりも平均みかけ密度が０．０３〜０．２ｇ／ｃｍ３の範囲で小さく、平均繊維径が１０〜５０μｍ、目付が１０〜５０ｇ／ｍ２の合成繊維不織布Ｂを１〜２０ｇ／ｍ2のホットメルト系樹脂で接合して形成された室内換気フィルタが記載されている。また、特許文献１に記載される室内換気フィルタは、上記の構成により、平均みかけ密度が０．０５〜０．４ｇ／ｃｍ３、通気性が１０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ以上、最大開口径が１００μｍ以下となることが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、微粒子を捕集する不織布の表層と比較的大きな粒子を捕集する不織布の基布層からなり、この基布層に粒状の吸着剤が保持される空気清浄用フィルタが記載されている。また、この空気清浄用フィルタは、平均目付が１５０〜８００ｇ／ｍ２、厚みが０．６〜２．５ｍｍ、粒状吸着剤充填量が２５〜５００ｇ／ｍ２、通気度が２０〜３００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、圧力損失が３ｍｍＡｑ以下に設定されることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２３６３１９公報
【特許文献２】特開２００２−２４８３０９公報
【非特許文献１】国土交通省ホームページ内「建築基準法に基づくシックハウス対策について」（http://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/build/sickhouse.html）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２には、フィルタの目付、平均繊維径、厚み、通気度と共に、捕集率や圧力損失の測定結果が実施例として、６例又は２例、示されているが、捕集率や圧力損失をどのように実現するかについては全く記載されていない。更に、目付や平均繊径と圧力損失や捕集率の関係について系統的な測定が行われておらず、測定例が少ないため、特許文献１及び２からそれらの相関関係を類推することさえできない。換言すれば、意図的に捕集率や圧力損失を設定しているわけではなく、フィルタに関する測定値を列挙しているだけであり、フィルタ自体の設計理論や設計思想は全く見られない。平均目付、厚み、通気度、圧力損失の範囲を特定しているが、それぞれを独立に設定することは不可能であり、これらの物理量の相関関係が定量的に明らかとなって初めて自在に設定することが可能になる。尚、前記平均繊径は本発明の繊維直径に相当する概念であることを付記しておく。
【０００７】
以上から分かるように、繊維フィルタの構造特性である目付と繊維直径をどのように設計するかという思想は、両文献には全く記載されていない。しかも、繊維フィルタの動作特性として、捕集率と圧力損失は極めて重要な物性量であるにも拘わらず、これらの動作特性と前記構造特性をどのように関連づけるかという思想に到っては両文献に示唆さえされていない。動作特性と構造特性の相関関係が不明な状態では、繊維フィルタの設計方針は存在しないに等しい。この設計方針の無存在状態は、前記２文献に限らず、繊維フィルタ関連の文献が有する現状を示している。前記相関関係に対する究明が無い限り、繊維フィルタの合理的設計における根本的解決は有り得ないのである。
【０００８】
従って、本発明の目的は、動作特性である捕集率と圧力損失が、構造特性である繊維目付と繊維直径に対し求められた相関関係に基づき、フィルタの繊維目付と繊維直径を最適に設計した室内換気フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、本発明の第１の形態は、繊維フィルタから形成され、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタにおいて、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定される室内換気フィルタである。
【００１０】
本発明の第２の形態は、第１の形態において、前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタである。
【００１１】
本発明の第３の形態は、第１の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタである。
【００１２】
本発明の第４の形態は、第１の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタである。
【００１３】
本発明の第５の形態は、第４の形態において、前記相関関係式を最小二乗法により導出する室内換気フィルタである。
【００１４】
本発明の第６の形態は、第４又は５の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタである。
【００１５】
本発明の第７の形態は、第４又は５の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタである。
【００１６】
本発明の第８の形態は、第１〜第７のいずれかの形態において、前記繊維フィルタに薬剤が担持され、この薬剤の効果が付与される室内換気フィルタである。
【００１７】
本発明の第９の形態は、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄを設定し、この繊維素材をシート状に成形して、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタを製造する室内換気フィルタ製造方法において、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、前記繊維目付Ｍと前記繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００１８】
本発明の第１０の形態は、第９の形態において、前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００１９】
本発明の第１１の形態は、第９の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００２０】
本発明の第１２の形態は、第９の形態において、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される室内換気フィルタ製造方法である。
【００２１】
本発明の第１３の形態は、第１２の形態において、前記相関関係式を最小二乗法により導出する室内換気フィルタ製造方法である。
【００２２】
本発明の第１４の形態は、第１２又は第１３の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタ製造方法である。
【００２３】
本発明の第１５の形態は、第１２又は１３の形態において、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる室内換気フィルタ製造方法である。
【００２４】
本発明の第１６の形態は、第９〜第１５のいずれかの形態において、前記繊維フィルタに薬剤を担持して、この薬剤の効果を付与する室内換気フィルタ製造方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の形態によれば、換気扇の動作時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定された繊維フィルタが提供される。例えば、所定の捕集率が７０％以上、所定の圧力損失が５０Ｐａ以下とした場合には、前記相関関係により、繊維目付と繊維直径がある範囲で決定される。従来、経験と勘で場当たり的に決定されていた繊維目付と繊維直径を、本発明の設計理論に基づいて自動的に決定することが可能になり、繊維フィルタの構成に科学的設計思想を導入したものである。
【００２６】
本発明の第２の形態によれば、第１形態の相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが最適に設定され、フィルタ動作特性及び構造特性上、高品質化された室内換気フィルタの提供が可能となる。本形態における前記相関関係は、例えば、第７形態における繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄの線形関係あるいは、第８形態におけるＭ／Ｄの１次関数の近似式で表現される。
【００２７】
本発明の第３の形態によれば、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられるから、実験的相関関係点列に対し前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される。前記相関関係点列は実験的に決められた点列であり、換言すれば実験値を利用したフィルタ設計手法が実現できる。各繊維目付Ｍｉ（ｉ＝１〜ｍ）と各繊維直径Ｄｊ（ｊ＝１〜ｎ）に対して、捕集率Ｃｉｊと圧力損失ΔＰｉｊの値を、それぞれ、ｍ×ｎ個、測定すれば、相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）と（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）が得られる。各点列を３次元空間（ｘ，ｙ，ｚ）にプロットすると、空間点列が得られる。繊維目付Ｍｉがｘ軸、繊維直径Ｄｊがｙ軸、捕集率Ｃｉｊと圧力損失ΔＰｉｊがｚ軸に対応する。この空間点列に対し、室内換気フィルタとして好適な捕集率Ｃ０及び圧力損失ΔＰ０を選択的に設定すると、Ｃｉｊ≧Ｃ０及びΔＰｉｊ≦ΔＰ０の両者を満足する（Ｍｉ，Ｄｊ）の領域が決定される。即ち、（Ｍｉ，Ｄｊ）のそれぞれの上限値と下限値が導出される。この領域から所望の組（Ｍｉ，Ｄｊ）を選択して室内換気フィルタを作製すると、捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰがＣｉｊ≧Ｃ０及びΔＰｉｊ≦ΔＰ０の両者を満足する性能を有することは明らかである。
【００２８】
また、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の値を選択し、他方の上限値と下限値を特定すれば、選択した値の近傍を実験的に調べることで、捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰがＣ≧Ｃ０及びΔＰ≦ΔＰ０の両者を満足する所望の組（Ｍｉ，Ｄｊ）を設定することができる。尚、本発明に係る室内換気フィルタにおいて、Ｃ０は７０％以上、ΔＰ０は１０〜５０Ｐａの範囲に設定することが求められ、少なくともＣ０＝７０％、ΔＰ０＝５０Ｐａに設定することにより、製品として利用可能な性能を室内換気フィルタに付与することができる。
【００２９】
本発明の第４の形態によれば、前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出するから、数学的な演繹的処理方法を本発明の設計手法に導入できる。
数学的関係式として２変数関数を、捕集率Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）及び圧力損失ΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）として表記する。関数ｆ及びｇは数学的には任意に選択できる。これらの任意関数の中から、前記相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）に最適にフィットする捕集率Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）を選択する。同様に、前記実験的相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）に最適にフィットする圧力損失ΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）を選択する。この２変数関数に対し、好適な捕集率Ｃ０及び圧力損失ΔＰ０を選択的に設定し、Ｃ≧Ｃ０及びΔＰ≦ΔＰ０の両者を満足する（Ｍ，Ｄ）の領域を導出する。換言すれば、Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）≧Ｃ０を満足する（Ｍ，Ｄ）の範囲と、及びΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）≦ΔＰ０を満足する（Ｍ，Ｄ）の範囲を求め、二つの（Ｍ，Ｄ）の範囲が重なる領域が、求める（Ｍ，Ｄ）の領域になる。この（Ｍ，Ｄ）の領域から選ばれたＣ、ΔＰを満足する室内換気フィルタを用いれば、換気により居室内を好適な状態に保持することができる。
【００３０】
次に、一変数関数の処理法を説明する。前記点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）、点列（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）において、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の適当な値を選択すれば、Ｃ、ΔＰをＭ又はＤの一変数関数で近似することができる。例えば、Ｍｋを選択した場合、一変数関数Ｃ＝ｆＭｋ（Ｄ）≧Ｃ０とΔＰ＝ｇＭｋ（Ｄ）≦Ｐ０を満足するＤの上限値と下限値が決定されれば、その範囲から適当なＤの値Ｄｌを選択し、Ｃ＝ｆＤｌ（Ｍ）≧Ｃ０とΔＰ＝ｇＤｌ（Ｍ）≦Ｐ０から、Ｍの上限値と下限値を決定でき、さらに範囲を絞り込むことができる。従って、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の適当な値を選択することによって、より効率的に（Ｍ，Ｄ）の範囲を特定することができる。
【００３１】
前記数学的関係式は、代数関数（有理関数又は無理関数）、指数関数、双曲線関数、対数関数、逆双曲線関数、三角関数、逆三角関数、有限三角級数、有限冪級数、代数関数の有限級数、三角関数を含む有限級数、双曲線関数を含む有限級数、ガンマ関数、楕円関数、超幾何関数、直交多項式、球関数、ベッセル関数、楕円体関数、その他の関数、又はそれらの組合せ関数から選択される。前述した実験的相関関係点列の形状に最も適合するように、前記関数を選択するだけでなく、複数の関数を組み合わせて設定することも可能である。
【００３２】
本発明の第５の形態によれば、前記相関関係式を最小二乗法により導出するから、実験的に得られた相関関係点列に対し、最も接近した誤差の少ない相関関係式を導出でき、演繹的な数学的処理法を実現できる。２変数関数を使用する場合には、前記実験的相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に最小二乗法を用いて最適にフィットするＣ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）が導出できる。また、前記実験的相関関係点列、点列（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）に最小二乗法を用いて最適にフィットするΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）を導出できる。Ｃ＝ｆ（Ｍ，Ｄ）とΔＰ＝ｇ（Ｍ，Ｄ）は、変数Ｍと変数Ｄの２変数関数であるから、多変量解析法による最小二乗法が適用できる。
実験的相関関係点列（Ｍｉ，Ｄｊ，Ｃｉｊ）及び（Ｍｉ，Ｄｊ，ΔＰｉｊ）（for ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝１〜ｎ）において、繊維目付Ｍと繊維直径Ｄのうち、いずれか一方の適当な値を選択し、ＣとΔＰはＭ又はＤの一変数関数で表されるから、一変量解析法による最小二乗法を用いて前記相関関係式を導出することができる。
【００３３】
Ｍｋを選択した場合、最小二乗法を用いて一変数関数の相関関係式Ｃ＝ｆＭｋ（Ｄ）、ΔＰ＝ｇＭｋ（Ｄ）を導出することができ、Ｃ＝ｆＭｋ（Ｄ）≧Ｃ０とΔＰ＝ｇＭｋ（Ｄ）≦ΔＰ０を満足するＤの上限値と下限値が決定することができる。更に、その範囲から適当なＤの値Ｄｌを選択し、最小二乗法を用いて一変数関数の相関関係式Ｃ＝ｆＤｌ（Ｍ）とΔＰ＝ｇＤｌ（Ｍ）を導出し、Ｍの上限値と下限値を決定でき、さらに範囲を絞り込むことができる。
【００３４】
最小二乗法で求める前記数学的関係式として、例えば、代数関数（有理関数又は無理関数）、指数関数、双曲線関数、対数関数、逆双曲線関数、三角関数、逆三角関数、有限三角級数、有限冪級数、代数関数の有限級数、三角関数を含む有限級数、双曲線関数を含む有限級数、ガンマ関数、楕円関数、超幾何関数、直交多項式、球関数、ベッセル関数、楕円体関数、その他の関数、又はそれらの組合せ関数が選択される。前述した実験的相関関係点列の形状に最も適合するように、前記関数を選択するだけでなく、複数の関数を組み合わせて設定することも可能である。
【００３５】
有限冪級数の一例として、ｆ（ｘ）＝ａｋｘｋ＋・・・＋ａ１ｘ＋ａ０のｋ次多項式を用いて、一変量解析法による最小二乗法の要領を説明する。最小二乗法で決定するパラメータ群は（ａｋ，ａｋ−１・・・ａ１，ａ０）である。このパラメータ群の初期値を（ａｋ０，ａ(ｋ−１)０・・・ａ１０，ａ００）に設定し、フィットすべき実験的相関関係点列を（ｘ１，ｆ１）、（ｘ２，ｆ２）・・・（ｘｎ，ｆｎ）とする。最小二乗法の一般法に従って、相関関数行列を求めながら、前記実験的相関関係点列に最もフィットするパラメータ群（ａｋ，ａｋ−１・・・ａ１，ａ０）を反復収斂法により導出する。このとき、最も誤差の少ない前記ｋ次多項式ｆ（ｘ）が得られる。数学的関係式は前記有限冪級数に限定されず、前述した一般関数を採用して、そのパラメータ群を自在に設定し、上述の処理手順に従って最小二乗法で決定することができる。多変量解析法により最小二乗法も数学的には完成しており、その定法に従えば、プログラム処理は容易に実施できる。数学的関係式の選択方法は、前記実験的相関関係点列（ｘ１，ｆ１）、（ｘ２，ｆ２）・・・（ｘｎ，ｆｎ）の曲線形に最も合致した関数を目視で選択することである。この選択が正しければ、プログラム処理は容易に収斂し、相関関係式を導出することができる。前記プログラムとして既存のプログラムソフトが使用でき、例えば
ＥＸＣＥＬ、ＳＡＳ、ＴＳＰ、ＳＰＳＳ、ＦＭＫ、ＮＬＲＡｎａ、ＷｉｎＳＴＡＴ、ＪＳＴＡＴ、ＱｕｅｒｙＭａｇｉｃなどが利用でき、線形回帰分析や非線形回帰分析などが行える。中でも、ＥＸＣＥＬに内蔵される最小二乗法ソフトは、初期値設定もプログラムの中で自動的に行われるから、簡易且つ有効なソフトであり、後述する実施例においても使用される。
【００３６】
本発明の第６の形態によれば、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いるから、フィルタ動作特性及び構造特性上、高品質化された室内換気フィルタが提供される。本形態における相関関係は、換気扇動作時における塵埃の捕集率Ｃ（％）及び繊維フィルタ前後の圧損ΔＰ（Ｐａ）が、フィルタ設計範囲において、近似的に前記繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）又は前記繊維直径Ｄ（μｍ）の１次関数で表現される。本発明におけるフィルタ設計範囲とは、フィルタとして通常に使用される設計量の範囲を意味し、例えば繊維目付Ｍ、繊維直径Ｄ、繊維種などの数値的・物性的範囲である。
【００３７】
本発明者等は、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）が構造特性（Ｍ、Ｄ）と直接的に関係しているはずであると判断し、その一般関係式として、Ｃ＝ｆ（Ｍ）、Ｃ＝ｆ（Ｄ）、ΔＰ＝ｆ（Ｍ）、ΔＰ＝ｆ（Ｄ）を設定した。ｆは一般関数を意味する。その関数関係を最も単純な線形関係（直線関係）に帰着させることにより、本発明を完成するに到ったものである。即ち、動作特性である捕集率Ｃ又は圧損ΔＰが、構造特性である繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄと、近似的に直線関係にあることを仮定して実験したところ、その近似的直線関係を実験データから確認したものである。この近似的直線関係の発見により、構造特性であるＭとＤを指定すれば、前記直線関係を用いて、直ちに動作特性であるＣとΔＰが導出できる。逆に、動作特性であるＣとΔＰを指定すれば、構造特性であるＭとＤを導出することができる。関数関係が直線関係であるから、前記逆算が極めて単純化される特徴がある。このように、本発明では、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）と構造特性（Ｍ、Ｄ）との間に近似的直線関係が成立していることを利用して、（Ｃ、ΔＰ）から（Ｍ、Ｄ）の導出、及び（Ｍ、Ｄ）から（Ｃ、ΔＰ）の導出が極めて簡単になる効果が発現する。
【００３８】
繊維フィルタが有すべき塵埃の捕集率Ｃ（％）をＣ０（％）以上に設計し、同時に繊維フィルタ前後の圧損ΔＰ（Ｐａ）をΔＰ０（Ｐａ）以下に設計することによって、繊維フィルタの構造特性を最適値に設計できる。即ち、繊維フィルタの特性として、捕集率Ｃは所定以上の能力が必要であり、同時に圧損ΔＰも所定以下であることが要請される。繊維フィルタを高性能化するには、臨界値Ｃ０をより大きく設計し、ΔＰ０を１０〜５０Ｐａの範囲に設計することが重要になる。上述したように、動作特性（Ｃ、ΔＰ）から構造特性（Ｍ、Ｄ）を導出できるから、本形態によりＣとΔＰの臨界値Ｃ０及びΔＰ０を与えることによってＭとＤの臨界値Ｍ０及びＤ０を導出でき、繊維フィルタの構造特性を最適設計することが可能になる。
【００３９】
本形態において、繊維フィルタの繊維目付Ｍを具体的に設計する処理手段の一例として、前記１次関数を近似的にＣ＝ａＭ＋ｂ、ΔＰ＝ｃＭ＋ｄと表現したとき、ａ＞０且つｃ＞０であるから、ＣとΔＰはＭに関して増加関数になる。従って、Ｃ≧Ｃ０の条件によりＭの下限値Ｍｍｉｎが導出され、ΔＰ≦ΔＰ０の条件によりＭの上限値Ｍｍａｘが導出される。従って、Ｃ０及びΔＰ０を与えることにより、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に導出され、この範囲から適切に繊維フィルタの繊維目付Ｍを設計することが可能になる。Ｃ０を大きくすればＭｍｉｎが大きくなり、ΔＰ０を小さくすればＭｍａｘが小さくなり、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に狭くなる。その結果、繊維目付Ｍを具体的に特定することが可能となる。
【００４０】
本発明の第７の形態によれば、前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いるから、フィルタ動作特性及び構造特性上、高品質化された室内換気フィルタが提供される。本発明者等は、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）が構造特性（Ｍ、Ｄ）と直接的に関係しているはずであると判断し、別の解析を行った結果、ＭとＤはＭ／Ｄと一体的に組み合わされ、Ｍ／Ｄを変数とするとの着想を得るに至った。その理由は以下のようである。質量Ｍが同一でも繊維直径Ｄが小さくなると、繊維表面積は大きくなるから、ＣやΔＰは増加するはずである。また逆に、繊維直径Ｄが同一でも質量Ｍが大きくなると、繊維表面積は大きくなるから、ＣやΔＰは増加するはずである。従って、ＣやΔＰはＭ／Ｄを変数とし、その一般関係式として、Ｃ＝ｆ（Ｍ／Ｄ）、ΔＰ＝ｆ（Ｍ／Ｄ）を定立した。茲で、ｆは一般関数を意味し、その関数関係を最も単純な線形関係（直線関係）に帰着させることにより、本発明を完成するに到ったものである。しかも、本発明者等は前記関数関係を理論的に導出し、ＣやΔＰがＭ／Ｄの1次関数になることを理論的に裏付け、この推論の正当性を確信するに至った。
【００４１】
この理論を検証するため、動作特性である捕集率Ｃ又は圧損ΔＰが、構造特性である繊維目付Ｍと繊維直径Ｄの組合せ変数Ｍ／Ｄと、近似的に直線関係にあることを仮定して実験したところ、その近似的直線関係を実験データから確認したものである。しかも、この近似的直線関係の発見は、構造特性であるＭとＤを指定すれば、前記直線関係を用いて、直ちに動作特性であるＣとΔＰが導出できる。逆に、動作特性であるＣとΔＰを指定すれば、直ちにＭ／Ｄを算出でき、構造特性Ｍ、Ｄを導出することが可能になる。関数関係が直線関係であるから、前記逆算が極めて単純化される特徴がある。このように、本発明では、フィルタの動作特性（Ｃ、ΔＰ）と構造組合特性Ｍ／Ｄとの間に近似的直線関係が成立していることを利用して、（Ｃ、ΔＰ）から（Ｍ、Ｄ）の導出、及び（Ｍ、Ｄ）から（Ｃ、ΔＰ）の導出が極めて簡単になる効果が発現する。
【００４２】
本実施形態において、繊維フィルタの繊維目付Ｍを具体的に設計する場合は、Ｄが一定として、前記１次関数を近似的にＣ＝ａＭ＋ｂ、ΔＰ＝ｃＭ＋ｅと表現でき、前記第７形態と同様に、ａ＞０且つｃ＞０であるから、ＣとΔＰはＭに関して増加関数になる。従って、Ｃ≧Ｃ０の条件によりＭの下限値Ｍｍｉｎが導出され、ΔＰ≦ΔＰ０の条件によりＭの上限値Ｍｍａｘが導出される。従って、Ｃ０及びΔＰ０を与えることにより、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に導出され、この範囲から適切に繊維フィルタの繊維目付Ｍを設計することが可能になる。Ｃ０を大きくすればＭｍｉｎが大きくなり、ΔＰ０を小さくすればＭｍａｘが小さくなり、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘの範囲が自動的に狭くなる。その結果、繊維目付Ｍを具体的に特定することができる。
【００４３】
また、繊維フィルタの繊維直径Ｄを具体的に設計する処理手段の一例として、Ｍが一定で前記１次関数を近似的にＣ＝ｑ／Ｄ＋ｕ、ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔと表現したとき、ｑ＞０且つｓ＞０であるから、ＣとΔＰはＤに関して減少関数になる。従って、Ｃ≧Ｃ０の条件によりＤの上限値Ｄｍａｘが導出され、ΔＰ≦ΔＰ０の条件によりＤの下限値Ｄｍｉｎが導出される。従って、Ｃ０及びΔＰ０を与えることにより、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘの範囲が自動的に導出され、この範囲から適切に繊維フィルタの繊維直径Ｄを設計することが可能になる。Ｃ０を大きくすればＤｍａｘが小さくなり、ΔＰ０を小さくすればＤｍｉｎが大きくなり、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘの範囲が自動的に狭くなる。その結果、繊維直径Ｄを具体的に特定することができる。
【００４４】
本発明の第８の形態によれば、前記繊維フィルタに薬剤が担持されるから、この薬剤の効果が付与され、捕集率の向上や有害物質の除去を行うことができる。前記薬剤として、吸着剤、抗菌剤、抗カビ剤、抗アレルゲン剤、ＮＯｘ吸着剤、ＳＯｘ吸着剤、表面硬化剤、着色剤、消臭剤などから選択される１種以上の薬剤を担持することができ、塵埃捕集率の向上と共に、塵埃に含まれる菌、カビ、アレルゲン物質の作用を低減化することができる。吸着剤としては、鉱物油・植物油・合成油・その他の油剤が利用できる。さらに、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）やポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等の高分子化合物（ポリエーテル）などを吸着剤に利用することができる。鉱物油として、パラフィン系・ナフテン系・芳香族炭化水素系・これらの混合物系があり、具体的には流動パラフィン・スピンドル油・マシン油・冷凍油・その他の石油系潤滑油が利用できる。合成油として、ポリオレフィン油・ポリグリコール油・ポリプラン油・アルキルベンゼン油・その他の合成油がある。更に、テトラ（２−エチルヘキシル）シリケート・テトラ（トリデシル）シリケートのようなケイ酸エステル油・スクアラン油・リン酸エステル油・シリコン油などを前記塵埃吸着剤として用いることができる。
【００４５】
抗菌剤、防カビ剤としては、オルトフェニルフェノール・パラオキシ安息香酸エステル・パラオキシ安息香酸ブチルエステル・亜鉛ピリチオン・銅ピリチオン・ナトリウムピリチオン・亜鉛オマダイン（Ｃ１０Ｈ８Ｎ２Ｏ２Ｓ２Ｚｎ）などがあり、カビや菌の増殖を抑制することができる。更に、抗アレルゲン剤を担持しても良く、天然物に含有される物質を利用すれば、人体に害を及ぼす可能性が低く、抗アレルゲン剤による人体への副作用等を低減ないし防止でき、好ましい。例えば、ツバキ科の茶、ウルシ科のヌルデ、ユリ科のハスナゲ、イネ科タケ亜科の竹や笹、モクセイ科オリーブ属のオリーブ、モクセイ科イボタノキ属のイボタ、ミヤマイボタ、オオバイボタ、サイコクイボタ、ネズミモチ、トウネズミモチなど、ハーブ（シソ科のローズマリーなど）などから抽出した成分が天然性抗アレルゲン剤として用いられ、生葉、果実又は葉や果実の乾燥粉末などから抗アレルゲン剤となる成分を抽出し、繊維フィルタに担持することができる。例えば、茶の場合、市販の緑茶用の茶葉からカテキン等の抗アレルゲン剤を抽出することができ、茶葉、オリーブ、ハーブ、竹、笹などは、人間が長年に亘り種々の目的に使用してきたものであり、人体への高い安全性が確保されている。
【００４６】
本発明の第９〜第１６の形態は、それぞれ、前記第１〜第８の形態の製法であり、第９〜第１６の形態の製法により得られる室内換気フィルタの作用効果は、前記第１〜第８の形態と同一である。従って、第９〜第１６の形態により製造される室内換気フィルタの作用効果に関しては、記載を省略する。
本発明の第９の形態では、前記相関関係から、第１０の形態では、前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄの最適な範囲が導出され、所望の特性を有する室内換気フィルタを製造することができる。更に、本発明の第１１の形態では、実験的に決定された前記相関関係点列から、第１２の形態では、数学的関係式をフィットすることにより得られた相関関係式から、本発明の第１３の形態では、最小二乗法により前記数学的関係式のフィッティングを行って導出された相関関係式から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄの上限値と下限値を決定し、所望の特性を有する室内換気フィルタを製造することができる。第１４形態では、前記相関関係式が繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄの線形関係で、第１５形態では、Ｍ／Ｄの１次関数の近似式で表現される。
【００４７】
本発明の第１６の形態によれば、前記繊維フィルタに薬剤を塗布又は浸漬させて担持することにより、製造時に薬剤の効果を本発明に係る室内換気フィルタに付与することができる。薬剤としては、吸着剤、抗菌剤、抗カビ剤、抗アレルゲン剤、ＮＯｘ吸着剤、ＳＯｘ吸着剤、表面硬化剤、着色剤、消臭剤などから選択される１種以上の薬剤を担持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、本実施形態に係る室内換気フィルタが吸気口１に設置された居室２の概略図である。居室２には換気扇３が設けられ、この換気扇３の運転時には、居室２内の空気が換気扇３から排気されると共に、外気が吸気口１に設置された室内換気フィルタを介して居室２内に取り入れられる。本発明の室内換気フィルタは、下記のように最適設計された繊維フィルタから形成される。前記最適設計とは、換気扇の運転時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄを設定することを意味する。
【００４９】
次に、上記室内換気フィルタについて塵埃捕集性能試験及び圧力損失（圧損）検査を行ったが、室内換気フィルタを形成する繊維フィルタは、前記動作特性因子と前記フィルタ構造特性因子の相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄが設定されているため、良好な塵埃捕集性能と圧力損失性能を具備している。以下に、本実施形態における繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄの設定手法を詳細に説明する。
【００５０】
［Ｃ又はΔＰのＭ及びＤに対する関数関係の理論的導出］
図２は繊維フィルタを形成する繊維の形状図である。図２では、繊維フィルタを形成する全ての繊維４が接続されて直線状に一本で表現されている。繊維半径ｒ、繊維直径Ｄ（茲でＤ＝２ｒ）、繊維長Ｌとすると、繊維円断面積はπｒ２、繊維円周は２πｒ、繊維断面積ＡはＡ＝２ｒＬ、繊維円断面積を無視すると繊維表面積ＳはＳ＝２πｒＬで表される。
【００５１】
繊維材料の質量密度をＲで表すと、繊維目付ＭはＭ＝πｒ２ＬＲとなり、繊維目付Ｍが与えられたとき、繊維長ＬはＬ＝Ｍ／（πｒ２Ｒ）と表現され、このＬを用いて、前期繊維表面積Ｓと前記繊維断面積Ａは次のようになる。
【００５２】
Ｓ＝２πｒＬ＝２Ｍ／（ｒＲ）＝４Ｍ／（ＤＲ） （１）
Ａ＝２ｒＬ＝２Ｍ／（πｒＲ）＝４Ｍ／（πＤＲ） （２）
吸気中の塵埃の捕集率Ｃは、塵埃が繊維の外周表面に付着捕集されるから、繊維表面積Ｓに比例するはずであり、比例定数ｎ及び比例定数ｋ（＝４ｎ）を用いて以下のように与えられる。
【００５３】
Ｃ＝ｎＳ＝ｎ｛４Ｍ／（ＤＲ）｝＝ｋＭ／（ＤＲ） （３）
従って、不定な切片を考慮すると、Ｃは理論的にＭ／Ｄの１次関数で表現されることが証明された。
【００５４】
繊維フィルタの前後に発生する圧損ΔＰは、直感的にフィルタを構成する繊維による遮蔽断面積、即ち前記繊維断面積Ａに比例すると考えられる。つまり、比例係数をＮとすると、ΔＰ＝ＮＡとなるが、この仮定式は後述の理論により証明される。従って、圧損ΔＰは、比例定数Ｎ及び比例定数Ｋ（＝４Ｎ／π）を用いて以下のように書き表される。
【００５５】
ΔＰ＝ＮＡ＝Ｎ｛４Ｍ／（πＤＲ）｝＝ＫＭ／（ＤＲ） （４）
従って、不定な切片を考慮すると、ΔＰも理論的にＭ／Ｄの１次関数で表現されることが証明された。
【００５６】
繊維直径Ｄと繊維密度Ｒが与えられる場合には、式（３）と（４）から、以下のように、ＣとΔＰは繊維目付Ｍの１次関数になることが分かる。
Ｃ＝ａＭ＋ｂ （ａ、ｂ：定数） （５）
ΔＰ＝ｃＭ＋ｅ （ｃ、ｅ：定数） （６）
同様に、繊維目付Ｍと繊維密度Ｒが与えられる場合には、式（３）と（４）から、以下のように、ＣとΔＰは繊維直径Ｄの双曲線関数になることが分かる。
【００５７】
Ｃ＝ｑ／Ｄ＋ｕ （ｑ、ｕ：定数） （７）
ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔ （ｓ、ｔ：定数） （８）
切片ｂ、ｅ、ｕ、ｔは単純な前記理論式に切片だけの任意性を付加したものである。
【００５８】
前述したΔＰ＝ＮＡを以下に証明しておく。この証明により、上記式群（４）〜（８）の正当性が裏付けられる。図３は圧損の理論式を導出する模式図である。Ｓ１は繊維フィルタのフィルタ面積、Ａは前述した繊維断面積、Ｓ２（＝Ｓ１−Ａ）はフィルタの開口面積、Ｐ１は吸気圧力、Ｐ２は排気圧力、ｖ１は吸気速度、ｖ２は排気速度である。
【００５９】
フィルタの前後では、連続の法則により、Ｓ１ｖ１＝Ｓ２ｖ２が成立する。この連続則から以下の式が導出される。
【００６０】
ｖ１＝Ｓ２ｖ２／Ｓ１＝（Ｓ１−Ａ）ｖ２／Ｓ１
＝（１−Ａ／Ｓ１）ｖ２ （９）
他方、空気密度をＹとすると、ベルヌーイの法則から、フィルタの前後で次式が成立する。
【００６１】
Ｐ１＋１／２Ｙｖ１２＝Ｐ２＋１／２Ｙｖ２２ （１０）
Ｐ１＞Ｐ２であるから、圧損ΔＰはＰ１−Ｐ２で与えられる。式（１０）と組み合わせると以下の式が得られる。
【００６２】
ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２＝（１／２）Ｙ（ｖ２２−ｖ１２） （１１）
式（１１）に式（９）を代入すると、次式になる。
【００６３】
ΔＰ＝（１／２）Ｙｖ２２｛１−（１−Ａ／Ｓ１）２｝ （１２）
Ａ＜＜Ｓ１が成立するから、（１−Ａ／Ｓ１）２は１−２Ａ／Ｓ１となる。従って、式（１２）は次式で与えられる。
【００６４】
ΔＰ＝Ｙｖ２２Ａ／Ｓ１ （１３）
Ｙｖ２２／Ｓ１＝Ｎ（定数）とすると、最終的に次式が成立し、目的式が証明された。
【００６５】
ΔＰ＝ＮＡ （１４）
以下の実施例は、捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの１次関数で表現され、その１次関数の相関関係から、繊維目付Ｍ又は繊維直径Ｄを設定するための上限値と下限値が導出される繊維フィルタ設計の場合である。尚、以下に示す実施例１〜８では、吸気口に取り込まれる外気の風速は、約１．５ｍ／ｓに設定されている。
【００６６】
[実施例１：Ｃ＝ａＭ＋ｂの導出とＭｍｉｎの決定]
３２．０μｍの繊維直径を有した化学繊維（エステル）を用いて３種の繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）を有した１層構造の平面状不織繊維フィルタを作製した。繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）は、１００、１５０、２００の３種類である。以下では、塵埃としてＪＩＳ１５種を吸気口から取り入れられる外気に混入させ、捕集率を測定している。捕集後の繊維フィルタの重量を測定し、捕集前の繊維フィルタの重量を差し引いて、捕集された塵埃重量を導出ている。その結果、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００に対して、捕集率Ｃ（％）は４５．１、６２．３、７６．１になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、Ｃ）＝（１００、４５．１）、（１５０、６２．３）、（２００、７６．１）の３点が得られた。
【００６７】
図４は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした捕集率・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ直線に乗ることが分かった。最小二乗法により回帰直線を決定すると、Ｃ＝０．３１０Ｍ＋１４．６が得られた。本発明者等の経験から、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記直線式からＭ７０＝１７８（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ＣはＭに関して増加関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＭ≧Ｍ７０となり、Ｍ７０はＭの下限値Ｍｍｉｎとなり、Ｃ０＝７０ではＭ≧Ｍｍｉｎ＝１７８（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００６８】
繊維フィルタの高効率化のためにＣ０を７０％より増大化すると、Ｍｍｉｎの数値も増加する。従って、Ｍ≧Ｍｍｉｎの条件から、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の特定化が容易になる。この効果は、ＣがＭに対して増加関数であることに依存している。
【００６９】
[実施例２：ΔＰ＝ｃＭ＋ｅの導出とＭｍａｘの決定]
３種の繊維フィルタに関し、塵埃の捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は１９．６、３０．４、４０．２になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、ΔＰ）＝（１００、１９．６）、（１５０、３０．４）、（２００、４０．２）の３点が得られた。
【００７０】
図５は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした圧損・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図４と同様に、ほぼ１次直線であることが分かった。最小二乗法による回帰直線は、ΔＰ＝０．２０６Ｍ−０．８３３となる。外気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記直線式からＭΔP５０＝２４６（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ΔＰはＭに関して増加関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＭ≦ＭΔP５０となり、ＭΔP５０はＭの上限値Ｍｍａｘとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＭ≦Ｍｍａｘ＝２４６（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００７１】
繊維フィルタの高効率化のためにΔＰ０を５０Ｐａより減少させると、Ｍｍａｘの数値も減少する。従って、Ｍ≦Ｍｍａｘの条件から、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の特定化が容易になる。この効果は、ΔＰがＭに対して増加関数であることに依存している。
【００７２】
実施例１及び２から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維目付Ｍの近似的増加直線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝０．３１０Ｍ＋１４．６及びΔＰ＝０．２０６Ｍ−０．８３３に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、１７８≦Ｍ（ｇ／ｍ２）≦２４６の範囲が導出できる。このＭの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維目付Ｍの設計が可能になり、任意性を小さくしたＭの設計が容易になることが証明された。
【００７３】
[実施例３：Ｃ＝ｑ／Ｄ＋ｕの導出とＤｍａｘの決定]
２００（ｇ／ｍ２）の繊維目付を有した繊維フィルタを３種の繊維直径Ｄ（μｍ）を有した化学繊維（エステル）により夫々形成して、３種類の１層構造式平面状不織繊維フィルタを作製した。この繊維フィルタは、１辺３０ｃｍ及び厚さ８ｍｍの矩形フィルタで、前記繊維直径Ｄ（μｍ）は２６.８、３２．０、３９．４の３種類である。前記換気扇の駆動により、ＪＩＳ１５種含有空気を繊維フィルタに通過させ、室内換気フィルタにＪＩＳ１５種（塵埃）を捕集させた。
【００７４】
塵埃捕集後の繊維フィルタの重量を測定し、捕集前の繊維フィルタの重量を差し引いて、捕集された塵埃重量を導出し、塵埃の捕集率Ｃ（％）を算出した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６.８、３２．０、３９．４に対して、捕集率Ｃ（％）は８５．８、７６．１、６８．３になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、Ｃ）＝（２６．８、８５．８）、（３２．０、７６．１）、（３９．４、６８．３）の３点が得られた。
【００７５】
図６は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした捕集率・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ双曲線に乗ることが分かった。最小二乗法により回帰双曲線を決定すると、Ｃ＝１．４８×１０３／Ｄ＋３０．２が得られた。前述したように、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記曲線式からＤ７０＝３７．３（μｍ）が導出される。しかも、ＣはＤに関して減少関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＤ≦Ｄ７０となり、Ｄ７０はＤの上限値Ｄｍａｘとなり、Ｃ０＝７０ではＤ≦Ｄｍａｘ＝３７．３（μｍ）が得られる。
【００７６】
繊維フィルタの高効率化のためにＣ０を７０％より増大化すると、Ｄｍａｘの数値は減少する。従って、Ｄ≦Ｄｍａｘの条件から、繊維直径Ｄ（μｍ）の特定化が容易になる。この効果は、ＣがＤに対して減少関数であることに依存している。[実施例４：ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔの導出とＤｍｉｎの決定]
３種の繊維フィルタに関し、捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６．８、３２．０、３９．２の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は５９．８、４０．２、３１．４になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、ΔＰ）＝（２６．８、５９．８）、（３２．０、４０．２）、（３９．２、３１．４）の３点が得られた。
【００７７】
図７は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした圧損・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図７と同様に、ほぼ双曲線であることが分かった。最小二乗法による回帰双曲線は、ΔＰ＝２．４１×１０３／Ｄ−３１．８となる。塵埃を含有する空気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記双曲線からＤΔＰ５０＝２９．５（μｍ）が導出される。しかも、ΔＰはＤに関して減少関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＤ≧ＤΔＰ５０となり、ＤΔＰ５０はＤの下限値Ｄｍｉｎとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＤ≧Ｄｍｉｎ＝２９．５（μｍ）が得られる。
【００７８】
繊維フィルタの高効率化のためにΔＰ０を５０Ｐａより減少させると、Ｄｍｉｎの数値は増加する。従って、Ｄ≧Ｄｍｉｎの条件から、繊維直径Ｄ（μｍ）の特定化が容易になる。この効果は、ΔＰがＤに対して減少関数であることに依存している。
【００７９】
実施例３及び４から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維直径Ｄの近似的減少双曲線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝１．４８×１０３／Ｄ＋３０．２及びΔＰ＝２．４１×１０３／Ｄ−３１．８に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、２９．５≦Ｄ（μｍ）≦３７．３の範囲が導出できる。このＤの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。このように、具体的な関数式に対し、Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維直径Ｄの設計が可能になり、任意性を小さくしたＤの設計が容易になることが証明された。
【００８０】
以下の実施例５〜８は、吸着剤を塗布した繊維フィルタを用いた結果である。尚、吸着剤が塗布されていること以外は、測定条件を同一に設定している。
[実施例５：Ｃ＝ａＭ＋ｂの導出とＭｍｉｎの決定]
３２．０μｍの繊維直径を有した化学繊維（エステル）を用いて３種の繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）を有した１層構造の平面状不織繊維フィルタに吸着剤を塗布して室内換気フィルタを作製した。繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）は、１００、１５０、２００の３種類である。以下では、塵埃としてＪＩＳ１５種を吸気口から取り入れられる外気に混入させ、捕集率を測定している。その結果、吸着剤有りの場合、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００に対して、捕集率Ｃ（％）は７１．０、９１．０、９３．０になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、Ｃ）＝（１００、７１．０）、（１５０、９１．０）、（２００、９３．０）の３点が得られた。
【００８１】
図８は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした捕集率・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ直線に乗り、最小二乗法により回帰直線を決定すると、Ｃ＝０．２４Ｍ＋４７．３が得られた。本発明者等の経験から、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記直線式からＭ７０＝９４．６（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ＣはＭに関して増加関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＭ≧Ｍ７０となり、Ｍ７０はＭの下限値Ｍｍｉｎとなり、Ｃ０＝７０ではＭ≧Ｍｍｉｎ＝９４．６（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００８２】
[実施例６：ΔＰ＝ｃＭ＋ｅの導出とＭｍａｘの決定]
実施例５の３種の繊維フィルタに関し、捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は１９．９、３０．０、３９．９になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の座標点として、（Ｍ、ΔＰ）＝（１００、１９．９）、（１５０、３０．０）、（２００、３９．９）の３点が得られた。
【００８３】
図９は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした圧損・繊維目付グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図４と同様に、ほぼ１次直線であることが分かった。最小二乗法による回帰直線は、ΔＰ＝０．１９９Ｍ＋０．０２４７となる。外気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記直線式からＭΔP５０＝２５１（ｇ／ｍ２）が導出される。しかも、ΔＰはＭに関して増加関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＭ≦ＭΔP５０となり、ＭΔP５０はＭの上限値Ｍｍａｘとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＭ≦Ｍｍａｘ＝２５１（ｇ／ｍ２）が得られる。
【００８４】
実施例５及び６から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維目付Ｍの近似的増加直線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｍｍｉｎ≦Ｍ≦Ｍｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝０．２４Ｍ＋４７．３及びΔＰ＝０．１９９Ｍ＋０．０２４７に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、９４．６≦Ｍ（ｇ／ｍ２）≦２５１の範囲が導出できる。このＭの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維目付Ｍの設計が可能になり、任意性を小さくしたＭの設計が容易になることが証明された。
【００８５】
[実施例７：Ｃ＝ｑ／Ｄ＋ｕの導出とＤｍａｘの決定]
１５０（ｇ／ｍ２）の繊維目付を有した繊維フィルタを３種の繊維直径Ｄ（μｍ）を有した化学繊維（エステル）により夫々形成した後、吸着剤を塗布して３種類の１層構造式平面状不織繊維フィルタを作製した。この繊維フィルタは、前記繊維直径Ｄ（μｍ）が２６.８、３２．０、３９．４の３種類である。前記換気扇の駆動により、ＪＩＳ１５種含有空気を繊維フィルタに通過させ、室内換気フィルタにＪＩＳ１５種（塵埃）を捕集させた。
【００８６】
塵埃捕集後の繊維フィルタの重量を測定し、捕集前の繊維フィルタの重量を差し引いて、捕集された塵埃重量を導出し、塵埃の捕集率Ｃ（％）を算出した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６.８、３２．０、３９．４に対して、捕集率Ｃ（％）は８８．０、８４．０、６６．０になることが分かった。以上の実験から、捕集率Ｃ（％）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、Ｃ）＝（２６．８、８８．０）、（３２．０、８４．０）、（３９．４、６６．０）の３点が得られた。
【００８７】
図１０は、縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした捕集率・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、ほぼ双曲線に乗ることが分かった。最小二乗法により回帰双曲線を決定すると、Ｃ＝１．８５×１０３／Ｄ＋２１．４が得られた。前述したように、塵埃の捕集率Ｃの臨界値Ｃ０は７０％であることが要請されるから、上記曲線式からＤ７０＝３８．０（μｍ）が導出される。しかも、ＣはＤに関して減少関数であるから、Ｃ≧Ｃ０の条件からＤ≦Ｄ７０となり、Ｄ７０はＤの上限値Ｄｍａｘとなり、Ｃ０＝７０ではＤ≦Ｄｍａｘ＝３８．０（μｍ）が得られる。
[実施例８：ΔＰ＝ｓ／Ｄ＋ｔの導出とＤｍｉｎの決定]
捕集動作における圧損ΔＰ（Ｐａ）を測定した。その結果、繊維直径Ｄ（μｍ）が２６．８、３２．０、３９．２の順に、圧損ΔＰ（Ｐａ）は４３．１、３０．０、１９．９になることが分かった。以上の測定から、圧損ΔＰ（Ｐａ）と繊維直径Ｄ（μｍ）の座標点として、（Ｄ、ΔＰ）＝（２６．８、４３．１）、（３２．０、３０．０）、（３９．２、１９．９）の３点が得られた。
【００８８】
図１１は、縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした圧損・繊維直径グラフである。前記３点の座標をプロットすると、図７と同様に、ほぼ双曲線であることが分かった。最小二乗法による回帰双曲線は、ΔＰ＝１．９６×１０３／Ｄ−３０．５となる。塵埃を含有する空気が効率的にフィルタを貫通して流通するために、圧損ΔＰの臨界値ΔＰ０は５０Ｐａであることが望ましいから、上記双曲線からＤΔＰ５０＝２４．４（μｍ）が導出される。しかも、ΔＰはＤに関して減少関数であるから、ΔＰ≦ΔＰ０の条件からＤ≧ＤΔＰ５０となり、ＤΔＰ５０はＤの下限値Ｄｍｉｎとなり、ΔＰ０＝５０（Ｐａ）ではＤ≧Ｄｍｉｎ＝２４．４（μｍ）が得られる。
【００８９】
吸着剤が塗布された場合において、実施例７及び８から、捕集率Ｃと圧損ΔＰが繊維直径Ｄの近似的減少双曲線であることが実験的に検証され、その結果、Ｃ≧Ｃ０とΔＰ≦ΔＰ０の条件から、Ｄｍｉｎ≦Ｄ≦Ｄｍａｘが導出されることが分かった。一例として、Ｃ＝１．８５×１０３／Ｄ＋２１．４及びΔＰ＝１．９６×１０３／Ｄ−３０．５に対し、Ｃ≧７０（％）とΔＰ≦５０（Ｐａ）の条件を適用すると、２４．４≦Ｄ（μｍ）≦３８．０の範囲が導出できる。このＤの範囲を更に絞り込むためには、臨界値Ｃ０を大きくし、臨界値ΔＰ０を小さくすればよい。このように、具体的な関数式に対し、Ｃ０とΔＰ０を可変に設定することにより、構造特性の一つである繊維直径Ｄの設計が可能になり、任意性を小さくしたＤの設計が容易になることが証明された。
【００９０】
【表１】
【００９１】
表１は、異なる風速に対する各繊維フィルタの圧力損失を示している。図１２〜図１４には、表１の値をプロットし、繊維直径毎に３種類の繊維フィルタに対する圧力損失ΔＰの風速依存性を示している。即ち、繊維直径Ｄが同一であり、繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）が１００、１５０、２００の場合を各図面に示している。図１２〜１４に示すように、測定した風速範囲において、定性的には、風速の増大に伴って圧力損失ΔＰが略線形に増加しており、比較的単純な依存性を示している。前述のように、圧力損失ΔＰは、５０（Ｐａ）以下であることが要求され、図１２〜図１４には、ΔＰ＝５０（Ｐａ）のラインを破線で示している。また、各繊維目付に対する圧損ΔＰの風速依存性を線形関数をフィッティングしている。
【００９２】
図１２に示すように、風速及び繊維目付の増加に伴って、圧力損失ΔＰは増加しており、例えば、風速が２．０ｍ／ｓの場合、ΔＰが５０（Ｐａ）以下となる条件を満たす測定データは、繊維目付けが１００ｇ／ｍ２のときだけになっている。前述のように、圧力損失ΔＰの風速依存性は、図中の範囲において、線形関数で近似可能であるから、各風速に対してΔＰが５０（Ｐａ）以下となる繊維目付Ｍ及び繊維直径Ｄの条件を図１２〜図１４より容易に類推することができる。即ち、図１２〜図１４によれば、風速が異なる場合の繊維直径Ｄと繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）の値が満たすべき条件を決定することができる。
【００９３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明では、フィルタの動作特性（捕集率Ｃ、圧損ΔＰ）と構造特性（繊維目付Ｍ、繊維直径Ｄ）との間に近似的直線関係が成立していることを利用して、（Ｃ、ΔＰ）から（Ｍ、Ｄ）の導出、及び（Ｍ、Ｄ）から（Ｃ、ΔＰ）の導出が極めて簡単になる効果がある。従って、業務用及び家庭用の繊維フィルタの設計が極めて容易になり、科学工学的設計手法を初めて系統的に導入した繊維フィルタを社会及び家庭に提供することができる。これにより、塵埃の捕集率Ｃ（％）をＣ０（％）以上に設計し、同時に繊維フィルタ前後の圧損ΔＰ（Ｐａ）をΔＰ０（Ｐａ）以下に設計することによって、繊維フィルタからなる室内換気フィルタの構造特性を最適設計でき、改正建築基準法に適応した換気設備を比較的簡易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る室内換気フィルタを用いた居室用換気設備の概略図である。
【図２】前記繊維フィルタを形成する繊維の形状図である。
【図３】圧損の理論式を導出する模式図である。
【図４】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例の捕集率・繊維目付グラフである。
【図５】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例の圧損・繊維目付グラフである。
【図６】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例の捕集率・繊維直径グラフである。
【図７】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例の圧損・繊維直径グラフである。
【図８】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の捕集率・繊維目付グラフである。
【図９】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維目付Ｍ（ｇ／ｍ２）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の圧損・繊維目付グラフである。
【図１０】縦軸を捕集率Ｃ（％）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の捕集率・繊維直径グラフである。
【図１１】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を繊維直径Ｄ（μｍ）とした本実施例（吸着剤を塗布した場合）の圧損・繊維直径グラフである。
【図１２】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を風速（ｍ／ｓ）とした本実施例の圧損・風速グラフである。
【図１３】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を風速（ｍ／ｓ）とした本実施例の圧損・風速グラフである。
【図１４】縦軸を圧損ΔＰ（Ｐａ）、横軸を風速（ｍ／ｓ）とした本実施例の圧損・風速グラフである。
【符号の説明】
【００９６】
１ 吸気口
２ 居室
３ 換気扇
４ 繊維
Ａ 繊維断面積
Ｄ 繊維直径
Ｌ 繊維長
Ｐ１ 吸気圧力
Ｐ２ 排気圧力
ｒ 繊維半径
Ｓ１ フィルタ面積
Ｓ２ フィルタ開口面積
ｖ１ 吸気速度
ｖ２ 排気速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維フィルタから形成され、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタにおいて、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定されることを特徴とする室内換気フィルタ。
【請求項２】
前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項１に記載の室内換気フィルタ。
【請求項３】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項１に記載の室内換気フィルタ。
【請求項４】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項１に記載の室内換気フィルタ。
【請求項５】
前記相関関係式を最小二乗法により導出する請求項４に記載の室内換気フィルタ。
【請求項６】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項４又は５に記載の室内換気フィルタ。
【請求項７】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項４又は５に記載の室内換気フィルタ。
【請求項８】
前記繊維フィルタに薬剤が担持され、この薬剤の効果が付与される請求項１〜７のいずれかに記載の室内換気フィルタ。
【請求項９】
繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄを設定し、この繊維素材をシート状に成形して、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタを製造する室内換気フィルタ製造方法において、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、前記繊維目付Ｍと前記繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定されることを特徴とする室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１０】
前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項９に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１１】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項９に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１２】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項９に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１３】
前記相関関係式を最小二乗法により導出する請求項１２に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１４】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項１２又は１３に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１５】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項１２又は１３に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１６】
前記繊維フィルタに薬剤を担持して、この薬剤の効果を付与する請求項９〜１５のいずれかに記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１】
繊維フィルタから形成され、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタにおいて、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定されることを特徴とする室内換気フィルタ。
【請求項２】
前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項１に記載の室内換気フィルタ。
【請求項３】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項１に記載の室内換気フィルタ。
【請求項４】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項１に記載の室内換気フィルタ。
【請求項５】
前記相関関係式を最小二乗法により導出する請求項４に記載の室内換気フィルタ。
【請求項６】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項４又は５に記載の室内換気フィルタ。
【請求項７】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項４又は５に記載の室内換気フィルタ。
【請求項８】
前記繊維フィルタに薬剤が担持され、この薬剤の効果が付与される請求項１〜７のいずれかに記載の室内換気フィルタ。
【請求項９】
繊維素材量のみから求められる繊維目付Ｍとその繊維直径Ｄを設定し、この繊維素材をシート状に成形して、換気扇の動作時に外気を室内に供給する吸気口に装着される室内換気フィルタを製造する室内換気フィルタ製造方法において、吸気時における塵埃の捕集率Ｃと繊維フィルタ前後の圧力損失ΔＰとからなる繊維フィルタの動作特性因子と、前記繊維目付Ｍと前記繊維直径Ｄとからなるフィルタ構造特性因子との相関関係に基づいて、所定の捕集率Ｃ及び圧力損失ΔＰを満足するように、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが設定されることを特徴とする室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１０】
前記相関関係に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項９に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１１】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、この相関関係点列に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項９に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１２】
前記フィルタ構造特性因子に対する前記動作特性因子の相関関係が実験的に決定された相関関係点列で与えられ、前記相関関係点列に対し数学的関係式をフィットすることにより前記相関関係を相関関係式として導出し、この相関関係式に基づいて決められる上限値と下限値から、前記繊維目付Ｍ及び前記繊維直径Ｄが選択的に設定される請求項９に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１３】
前記相関関係式を最小二乗法により導出する請求項１２に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１４】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的に前記繊維目付Ｍ又は前記繊維直径Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項１２又は１３に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１５】
前記捕集率Ｃ及び前記圧力損失ΔＰがフィルタ設計範囲において近似的にＭ／Ｄの1次関数で表現され、この1次関数を前記数学的関係式として用いる請求項１２又は１３に記載の室内換気フィルタ製造方法。
【請求項１６】
前記繊維フィルタに薬剤を担持して、この薬剤の効果を付与する請求項９〜１５のいずれかに記載の室内換気フィルタ製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−８２８１２（Ｐ２００９−８２８１２Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５５０６３（Ｐ２００７−２５５０６３）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００１３３４４５）株式会社ダスキン (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００１３３４４５）株式会社ダスキン (119)
【Ｆターム（参考）】
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