JP2016198722A - エアフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】圧損の発生を抑制し、且つ塵埃の捕集効率を高めるとともに用いるモノフィラメント量も低減することができるエアフィルタを提供する。【解決手段】エアフィルタは、熱可塑性樹脂からなる複数のモノフィラメント５を全部又は一部に織り込んで形成されたフィルタ本体を備え、前記モノフィラメント５の横断面形状は、真円又は楕円形状の基本領域部６と、該基本領域部６から外方に膨らんでいる膨出領域部７とからなる異形断面形状を有している。これにより、従来の略円形状のモノフィラメントよりもその表面積が広がり、塵埃を捕集するための捕集面積が増大し、捕集効率を高めることができる。【選択図】 図２

Description

本発明はエアフィルタ、より詳しくはモノフィラメントを織り込んで形成されたエアフィルタに関するものである。

エアコンや空気清浄機等の通気口には、集塵等の目的でエアフィルタが取り付けられる。このエアフィルタは熱可塑性樹脂からなるモノフィラメントを織り込んで形成されていることが多い。仕様としては、例えばハニカム織りや平織りと称されるものが利用されている。ハニカム織りは立体的にモノフィラメントを織り込んでいくもので若干の厚みを有して形成される。一方で平織りは縦糸と横糸とを交差させて互いに織り込んでいくものであり、ハニカム織りよりは厚みが薄く形成される。

このようにして織り込まれたモノフィラメントからなるエアフィルタを空気が通過することで集塵される。このとき、織り込まれたモノフィラメント間の間隙を狭くすればするほど塵埃の捕集効率は高まるが、同時に空気抵抗が高まって圧損が生じてしまう。そのためこの圧損の発生を抑制しつつ、捕集効率を高めることが重要な要素になる。

ここで、以下に説明するように、本発明はエアフィルタを形成するためのモノフィラメントの形状に関するものである。モノフィラメントのような原糸自体としては、例えば特許文献１に記載されるような様々な形状のものが開示されている。しかしながら、それら開示されているモノフィラメントはそれぞれの技術分野で特有の効果を奏するために創作されたものであり、本発明が目的とする課題については記載も示唆もないものである。例えば特許文献１は衣服内のダウン又はフェイクダウンの抜け出し防止や、衣服が空気の出入りに応答してしぼむか又は膨らむように変形できることを保証するために低空気透過率を有するようにすることを目的とし、エアフィルタに適用することは記載も示唆もされていない。すなわち、捕集効率を高めて圧損の発生を抑制する課題のもとで創作されたエアフィルタが従来あったとしても、これに特許文献１を組み合わせるための動機づけは十分にないものと解される。さらに言えば特許文献１はマルチフィラメントに関するものであり、モノフィラメントから形成されるエアフィルタとは技術的関連性もなく、課題の共通性もなく、作用機能の共通性もない。

特開２０１４−１４８７７６号公報

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、圧損の発生を抑制し、且つ塵埃の捕集効率を高めるとともに用いるモノフィラメント量も低減することができるエアフィルタを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明では、熱可塑性樹脂からなる複数のモノフィラメントを全部又は一部に織り込んで形成されたフィルタ本体を備え、前記モノフィラメントの横断面形状は、真円又は楕円形状の基本領域部と、該基本領域部から外方に膨らんでいる膨出領域部とからなる異形断面形状を有していることを特徴とするエアフィルタを提供する。

好ましくは、前記異形断面形状は、線対称図形であり、少なくとも２本の対称軸を有している。

好ましくは、前記膨出領域部の外縁は、湾曲して形成されている。

好ましくは、前記基本領域部又は前記膨出領域部から、前記熱可塑性樹脂からなる糸形状の起毛部が複数突出している。

本発明によれば、モノフィラメントの長手方向に直交する横断面形状が基本領域部と膨出領域部とからなっていて、いわゆる略円形状とは異なる異形断面形状として形成されている。このため、従来の略円形状のモノフィラメントよりもその表面積が広がる。このため塵埃を捕集するための捕集面積が増大し、捕集効率を高めることができる。また、このようにモノフィラメントごとに捕集効率が高まっているため、その分織り込むべきモノフィラメントの本数を低減させることができる。したがってモノフィラメント量を低減させることができ、フィルタ本体におけるモノフィラメント間の間隔も広くなるので圧損の発生も抑制できる。

また、モノフィラメントの異形断面形状を線対称図形とし、少なくとも２本の対称軸を有するような形状とすることで、異形断面形状が完全ないびつではなくある程度の対称性を有することになり、モノフィラメント製造が容易となる。すなわち押出成形時の型の形状が分かりやすくなり、また型の製造も容易となる。

また、膨出領域部の外縁を湾曲して形成することで、押出成形時にその形状を形成しやすくなり、製造効率が向上する。すなわち、膨出領域部の外縁が尖っていることよりも型内に熱可塑性樹脂原料が行き渡りやすく、成形性も向上する。

また、基本領域部又は膨出領域部から糸形状の起毛部を複数突出させれば、この起毛部を用いて塵埃等を捕集することも可能となる。したがって、モノフィラメントの横断面形状を異形断面形状として表面積を増加させたことと相俟って、さらに捕集効率を高めることができる。

本発明に係るエアフィルタの概略図である。 モノフィラメントの概略図である。 実施例と比較例との実験結果である。 モノフィラメントの例を示す概略図である。 モノフィラメントの例を示す概略図である。 モノフィラメントの例を示す概略図である。 モノフィラメントの例を示す概略図である。

図１に示すように、本発明に係るエアフィルタ１は、例えば縦糸２と横糸３とを互いに織り込んだいわゆる平織りによって形成されたフィルタ本体４からなっている。縦糸２及び横糸３は熱可塑性樹脂からなるモノフィラメント５を交互に浮き沈みさせて折ることで形成されている。すなわち、フィルタ本体４は複数のモノフィラメント５を織り込んで形成されている。なお、フィルタ本体４は複数のモノフィラメント５を織り込んで形成すればよいので、ハニカム織り（蜂の巣織り）、もじり織り、模紗織り、からみ織り等で形成してもよい。

ここで図２に示すように、モノフィラメント５の横断面形状（長手方向に直交する断面形状）は、真円又は楕円形状の基本領域部６と、この基本領域部６から外方に膨らんでいる膨出領域部７とを有している。したがって、モノフィラメント５の横断面形状は、基本領域部６と膨出領域部７にて略円形状とは異なる異形断面形状を形成している。図２の例では、異形断面形状は略五芒星形状であり、内接円としての基本領域部６は真円形状である。図２の例では、この基本領域部６から同一形状の膨出領域部７が五つ膨出して形成されている。

このようなモノフィラメント５は、原料となる熱可塑性樹脂から形成される。この熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等を使用することができる。このうち、比較的に低コストで且つ連続生産での安定品質を維持できるものとしてポリオレフィン系樹脂が好ましい。このポリオレフィン系樹脂の具体例は、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体等の単独又はこれらの組み合わせからなる樹脂組成物である。このうち、ポリプロピレンは繊維としての優れた機械的強度を有しているので最も好ましい。

このような原料となる熱可塑性樹脂を熱で溶融し、押出成形機（不図示）から押し出すことで所定断面形状の繊維状物が得られる。すなわち上述した異形断面形状は、押出成形機に備わって熱可塑性樹脂材料が押し出される噴出しノズルの型形状により決定される。この型形状を所望の形状とすることで、種々の横断面形状からなる繊維状物を得ることができる。得られた繊維状物はその後冷却槽にて冷却され、さらに温水式あるいは熱風オーブン式の延伸槽にて延伸され、さらに温水式あるいは熱風オーブン式のアニーリング槽にて焼きなまされる。これによりモノフィラメント５を得ることができ、これらは巻き取り機にて巻き取られる。

このとき、モノフィラメント５の異形断面形状を線対称図形とし、少なくとも２本の対称軸９（図２の例では５本の対称軸９）を有するようにすることが好ましい。これにより、異形断面形状が完全ないびつではなくある程度の対称性を有することになり、モノフィラメント５の製造が容易となる。すなわち押出成形時の型の形状が分かりやすくなり、また型の製造も容易となる。

さらにこのとき、膨出領域部７の外縁を湾曲して形成されているような形状とすれば、押出成形時にその形状を形成しやすくなる。すなわち、押し出される際にその外縁まで密に熱可塑性樹脂材料（原料）が行き渡りやすくなるので、製造効率が向上する。これは、膨出領域部の外縁が尖っていることよりも型内に熱可塑性樹脂原料が行き渡りやすくなるということであり成形性の向上に寄与するということである。上記を鑑みると、膨出領域部７が全て同一形状に形成されてそれらが対称軸にて等分割されているような異形断面形状が最も好ましい。すなわち、図２の例で示した略五芒星形状の横断面形状を有するモノフィラメント５が最も好ましい。

このようにして製造されたモノフィラメント５は、その長手方向に直交する横断面形状が基本領域部６と膨出領域部７とからなっていて、いわゆる略円形状とは異なる異形断面形状として形成されているので、従来の略円形状のモノフィラメントよりもその表面積が広がっている。このため織り込んでエアフィルタ１とした際に、塵埃を捕集するための捕集面積が増大することになり、捕集効率を高めることができる。また、このようにモノフィラメント５ごとに捕集効率が高まっているということは、その分フィルタ本体４のために織り込むべきモノフィラメント５の本数を低減させることができる。したがってモノフィラメント５の量を低減させることができ、フィルタ本体４におけるモノフィラメント５同士の間隔も広くなるので圧損の発生も抑制できる。フィルタ本体４がモノフィラメント５による平織りで形成される場合、糸密度は６０×５０近辺が好ましい。また、フィルタ本体４の全て（全部）にモノフィラメント５を用いてもよいし、一部にのみ用いて通常の断面円形のフィラメントを混ぜて使用してもよい。フィルタ本体４が平織りの場合、例えば縦糸のみモノフィラメント５で形成して横糸は通常の断面円形のフィラメントを用いてもよい。

また、図２に示すように、基本領域部６又は膨出領域部７、あるいはその両方（図２の例では両方）から熱可塑性樹脂からなる糸形状の起毛部８を複数突出させてもよい。このようにあえて起毛部８を設けることで、この起毛部８を用いて塵埃等を捕集することも可能となる。したがって、モノフィラメント５の横断面形状を異形断面形状として表面積を増加させたことと相俟って、さらに捕集効率を高めることができる。この起毛部８は、モノフィラメント５を織り込んだときにモノフィラメント５を形成している細かい糸形状の熱可塑性樹脂を立ち上げて形成する。

図３に示すように、実施例として、このようにして形成されたモノフィラメント５を用いてフィルタ本体４を形成した。このフィルタ本体４はモノフィラメント５をハニカム織りとして形成し、１インチ中の本数は縦糸×横糸として６０本×５０本とした。比較例として、横断面が円形状のモノフィラメントを用いて同一製法によりフィルタ本体を形成し、１インチ中の本数は縦糸×横糸を６０本×６０本とした。すなわち使用するモノフィラメント量は実施例の方が少ない。それぞれの繊維太さは１５０デニールで同一とした。この実施例と比較例のフィルタ本体をエアフィルタとして用い、風速２．３ｍ／sで同一量の塵埃を含む空気をそれぞれ通風した。結果、平均捕集効率は実施例の方が高く、圧損は同程度であった。これにより、実験によっても本発明に係るエアフィルタ１が上述した「圧損の発生を抑制し、且つ塵埃の捕集効率を高めるとともに用いるモノフィラメント量も低減する」という課題を解決していることが分かった。

なお、モノフィラメント５が有する異形断面形状としては、図４に示すような膨出領域部７の外縁を尖ったものとして全体として五芒星形状としてもよい。図４の例では対称軸９は５本である。また、図５に示すように基本領域部６と膨出領域部７とを同一形状としてもよい。図５の例では対称軸９は２本である。図５のような形状も、真円又は楕円形状の基本領域部６から外方に膨出領域部７が膨らんでいるということができる。また、図６に示すように膨出領域部７を図５のものより小さくして形成してもよい。図６の例では対称軸９は１本である。このような図６の例から、膨出領域部７を増加させて表面積を広くすれば捕集効率は高まるし、対称軸９を増加させるようにして膨出領域部７を増加すればモノフィラメント５の生産性が向上する。また、図７に示すようにモノフィラメント５の横断面形状を正六角形とし、その各頂点から略円弧状に膨出した領域を形成してもよい。この場合、正六角形に内接する内接円が基本領域部６となる。そしてこの基本料基部６から外方に膨らむ部分が全て膨出領域部７となる。図７の例では対称軸９は３本である。なお、図４〜図７の例では起毛部８は省略している。

１：エアフィルタ、２：縦糸、３：横糸、４：フィルタ本体、５：モノフィラメント、６：基本領域部、７：膨出領域部、８：起毛部、９：対称軸

Claims (4)

1. 熱可塑性樹脂からなる複数のモノフィラメントを全部又は一部に織り込んで形成されたフィルタ本体を備え、
   前記モノフィラメントの横断面形状は、真円又は楕円形状の基本領域部と、該基本領域部から外方に膨らんでいる膨出領域部とからなる異形断面形状を有していることを特徴とするエアフィルタ。
2. 前記異形断面形状は、線対称図形であり、少なくとも２本の対称軸を有していることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ。
3. 前記膨出領域部の外縁は、湾曲して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフィルタ。
4. 前記基本領域部又は前記膨出領域部から、前記熱可塑性樹脂からなる糸形状の起毛部が複数突出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエアフィルタ。

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