JPH02277514A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌｌ上二肌里量１ 本発明は、フィルタ装置、詳細には空気のような気体か
らエアロゾル（煙霧質）を含む粒子を除去するように設
計されたフィルタに関する。

又え曳迭ヱ 輸送及び産業における最近の傾向は、環境からの汚染物
質を除去する手段としての空気濾過に関する需要に力点
が置かれている。新しい商業航空機における空気の再循
環の割合が増加することにより、航空作業員の作業環境
における空気媒介される細菌及びビールスの増加レベル
に間する関心が増加した。

生存能力ある微生物がエアロゾル内に存在可能で、空気
循環システムを通って空気により移送されることにより
拡散され得ることは十分確立された知識である。これら
微生物はかなりの期間、空気に媒介されて生存可能であ
る。この生存期間は微生物の種類及び環境の湿度により
決定される。

かなりの割合のエアロゾル内の微生物が旅客機の商業的
飛行を通して生存するということは十分予想できる。

任意の応用例における空気濾過の必要について考察する
と、どのようにエアーのフィルタが作用し、どのように
それが検査され、定格が決定されるかにつき作業知識を
有すること４±有用であろう、エアフィルタは通常は０
．０１ミクロン以上の粒子を濾過処理しなければならな
い、参考に述べれば、１ミクロンは０．００００３９イ
ンチであり、肉眼で見ることのできる最少の粒子は４０
ミクロンである１通常のビールス及び最少の煙草の煙の
粒子は０．０１ミクロンの寸法である。

フィルタにより気流から粒子が除去される３つのメカニ
ズムは、直接の遮断、慣性的衝突（ｌｎｅｒ−ｔｉａｌ
　ｉｍｐａｃｔｉｏｎ）　、及び拡散性遮断である。

直接の遮断は最も単純かつ最も容易に理解されるメカニ
ズムである。フィルタ媒体は繊維マトリクスからなり、
形成された開口部あるいは穴を空気が通過する。空気中
の粒子が該穴おより大きければ、該穴において直接の遮
断により除去される。

フィルタは又、慣性的衝突によってフィルタの穴よりも
大きい粒子を除去することもできる。空気がフィルタ媒
体の個々の繊維の周囲を流れる時に、より高い密度の粒
子は空気の流れからそれて繊維に衝突する。衝突した粒
子は例えばファンデルワールスの力のような力により繊
維に接着し、なお空気の流れの力を受けている。より大
きな粒子はより高い衝撃の可能性を有しているが、同時
に接着力に打ち勝ち、粒子を繊維から引き剥そ）とする
、より大＠な空気力学的力を受ける。

実際には、異る粒子密度及び強い流量のせいで生ずるか
なりの変化により、およそ０．５ミクロン以上及び２〜
１０ミクロン以下の粒子は衝突し、繊維表面に保持され
る。０．３〜０．５　ミクロンより小さい直径の粒子は
繊維に衝突せず、このメカニズムにより効率的に除去さ
れない。

気体の分子はランダムな方向に一定の運動をしている。

気体中に浮遊する非常に小さい粒子は運動する分子が衝
突してランダムな運動を行う。そのような運動はｒブラ
ウン運動」と称される。

ブラウン運動は、より大きな粒子について前述した慣性
的効果とは全く異る方式で、小さい粒子を気流からそら
す、これらのランダムな粒子の脱線により、拡散性衝突
と称するメカニズムにより、個々のフィルタ繊維上に粒
子が集まる。実際には、およそ０．１．〜０．３ミクロ
ンの粒子がこのメカニズムにより効率的に除去される。

すべての気体フィルタは、ある程度この３つのメカニズ
ム、直接遮断、慣性的衝突、及び拡散性遮断のすべてを
組み合せている０通常のフィルタの除去効率が粒子寸法
の関数として測定される場合、およそ０．３ミクロンの
直径の粒子に対しては最低の効率が、それより大きいも
のと小さいものについては、より大きな効率が観察され
る。この行動は以下の要因から生ずる。

１、拡散性遮断により、およそ０．１　ミクロン以下の
粒子が多く除去されるが、それより大きな粒子に対して
は急速に減少する。

２．０．５　ミクロンを下まわる粒子の慣性的衝突によ
る除去の効率は低い。これは０．１　ミクロンを超える
粒子の拡散性遮断の減少との組み合せにより、０．３ミ
クロンについて最低の効率となる。

−殻内に、効率は０．２〜０．４ミクロンで最低である
。

３．０．５ミクロンを超えて２〜２０ミクロンまでは、
慣性的衝突及び接着が高く、除去効率は増加する。

４．２〜ｌＯミクロンの範囲を超える寸法においては、
通常のフィルタ媒体は直接遮断によりほぼ１００％の除
去効率を提供する。

所定のフィルタ媒体の除去効率は粒子寸法、流速、及び
媒体の厚さ、を含むいくつかの変数による。粒子寸法の
効果は議論されるところである。

要約すると、所定のフィルタ媒体及び流通条件に対して
、効率が最低となるいくつかの最もよ（貫通する粒子寸
法があることが官える。最もよく貫通する寸法の粒子よ
りも大きいか小さいかの粒子寸法において、より効率が
高い。

粒子除去に関する流速の効果は濾過機構により異る。流
速が増大すると、空気の流れから粒子をそらせる慣性的
効果が増加するため、粒子の捕捉が増加する。このメカ
ニズムの効果はより小さい粒子寸法の範囲へ拡張される
べきである。拡散性遮断が除去機構を支配している、非
常に小さい粒子寸法の範囲では、流速が増加すると除去
効果が減少する。フィルタ媒体内部での滞留時間が減少
すると、ランダム運動による遮断の可能性が減少する。

フィルタ媒体を通過する流速の増加の正味の効果は最低
効率を減少させ、最もよく貫通する粒子の寸法を減少さ
せる。

所定の粒子寸法に対するフィルタ媒体の除去効果は、フ
ィルタ媒体の厚さを増やすと増加する。

例えば、あるフィルタ媒体は０．３ミクロンの粒子を９
鴎除去する、つまり流入した粒子の１０％が通過する。

媒体の層を追加すると、接層は残りの１０％の９０％を
除去する、つまり全体の１％のみが通過する。２層のフ
ィルタの全体効率は９９％となる。更に層を追加すると
、効率は９９．９％、　９９．９９％・・・となる０層
を厚くするのと同様の効果が、フィルタ媒体を１層でな
く、複数層にすることによっても達成される。空気濾過
に対しては、０．３ミクロンの粒子に対しては、十分な
厚さを有するフィルタ媒体を製造することにより、０．
３ミクロンの数倍の穴を有するフィルタ媒体を使用して
、非常に高い効率が達成可能である。

フィルタ媒体の穴を小さくすることによっても、高い効
率を達成することができる。より小さい穴寸法により、
すべての粒子寸法に対し、３つのメカニズムすべてが作
用して除去の可能性を増加する。

同様の変数が流れ抵抗あるいはフィルタ媒体にかかる圧
力降下に影響する。流速を増し及び／又はフィルタ媒体
の厚さを増すと、フィルタ媒体の穴寸法を減少させると
同様に、フィルタ媒体にかかる圧力降下が増大する。フ
ィルタにかかる許容される圧力降下は、殆どの吹気（ｂ
ｌｏｗｎ　ａｉｒ）システムにおいて制約されているた
め、これら変数のすべて及びその正味効果は特定の応用
事例においてフィルタを設計し選択する場合に考察しな
ければならない。

高効率の空気フィルタの性能は一般に該フィルタにより
除去された粒子の％により報告される。

上述の議論から、報告された効率は粒子寸法及び流速に
関係しているとしなければならない、ということがわか
る。フィルタ媒体を定格づけ、仕様明細を述べる場合、
検査には通常は流速が選択される。この速度はフィルタ
組立体に使用される範囲内でなければならない、完成し
たフィルタに対しては、効率は通常、フィルタの全面に
かかる平均速度に関連するフィルタの定格流速で報告さ
れ理想的には、フィルタの除去効率は粒子寸法の連続す
る関数として報告される。特定の寸法のエアロゾルを発
生させ、測定することが困難な場合は、この検査は費用
がかかる。他の検査方法は、最もよく貫通する粒子寸法
に対する最低の効率を測定し報告することである。この
検査方法は、ＨＥＰ＾（高効率粒子気体）により選定（
ｄａｌｓｇｎａｔｅｄ）されたフィルタ等級を定義する
ために採用されてきた。ＨＥＰ＾の条件は高効率空気フ
ィルタを選定するために使用されることが多いが、これ
は特に、０．３ミクロンの単分散ジオクチルフタレート
（Ｄｏｐ）の粒子に対し、９９．９７％の最低効率を有
する空気フィルタとして定義されている。０．３　ミク
ロンの粒子寸法は、それが上述のようなこの方式のフィ
ルタに対する最もよく貫通する粒子寸法として一般に受
は入れられている範囲にあるため、選択された。

フィルタの効率を記述する最も明確な方法は特定の粒子
寸法あるいはエアロゾルに対する除去効率を述べること
である。　）ＩＥＰ＾フィルタに対して特定された検査
エアロゾルは単分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）で
ある、このエアロゾルは、温度的に発生したＤＯＰと称
されることがあるが、熱により発生した蒸気を濃縮する
ことより形成される。発生したエアロゾルは０．３　ミ
クロンの平均寸法を有する。フィルタ検査においては、
該エアロゾルの濃度は、前方光散乱技術（ｆｏｒｗａｒ
ｄ　ｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑ
ｕｅｓ）を使用して、フィルタの上流及び下漬の両方で
測定される。

現場検査及び漏れ検査及びいくつかの性能検査は、多拡
散あるいは異成分ＤＯＰエアロゾルを使用して実行され
る。このエアロゾルは、ＤＯＰオイル槽に配置された特
に指定したノズルを通して圧縮空気を通過させることに
より発生する０発生したエアロゾルは、平均０．７　ミ
クロン、０．３　ミクロン以下から３．０ミクロンまで
の粒子寸法範囲のエアロゾルを含む。

が　′　しようとする課 最近、フィルタの設計にはかなりの革新がある。最初は
、フィルタは「目づまり」になる前の限定されたダート
能力を有する表面フィルタにすぎなかった。これらはフ
ィルタを通りで空気を通すのにかなりの圧力を必要とし
た。圧力は目づまり効果のせいで使用によりかなり増加
した。もちろん、圧力が増加すると、フィルタの破壊を
生じ、そうでない場合でも、運転に費用がかかり騒音も
大きい強力な推進モータを必要とした。

それに加えて、該フィルタ自体も、仕事量の増加はフィ
ルタの表面積を増加させることによってのみ増加したの
で、その容積が増大した。

ファイバーマトリクスフィルタの発展により、これはデ
プスフィルタと称されるが、フィルタのダート能力が飛
躍的に増加した。該フィルタの効用と使用方法は詳細に
議論された。

２番目の大きな発展は、粒子を含む空気が所与のユニッ
ト寸法に対し、はるかに大きなフィルタ表面積に接触す
るように、フィルタ媒体が折畳まれたフィルタ組立体の
製造にあった。ある装置においてはこのアイデアが採用
され、更に空気の流れに対しフィルタ表面が増加するよ
うに次に折畳まれた波状シートフィルタが提供されてき
た。

最も必要の多い濾過の応用例は航空機の客室の空気の濾
過である。該フィルタ用の設計仕様はフィルタにかかる
圧力降下が非常に低く、つまり、空気の通過に対する抵
抗が低く、濾過効率が高く、非常に使用期間が長いこと
が要求される。

低い効率でもよければ、圧力降下の低いフィルタを提供
することは容易である。しかしながら、要求はそうでは
ない。それにもかかわらず、空気循環システムに対する
騒音及び動力の要求を減少するように、低い圧力降下は
非常に重要である。その上、比較的ダートの多い空気を
再循環することは受は入れがたい。

航空機の機内の空気の濾過は、濾過すべき空気がじゅう
たん、シート生地、客の衣服、などにより非常に繊維素
材が多いため、非常に困難である。これら繊維はフィル
タの上流表面に集まりやすく、フィルタにかかる圧力降
下のためにフィルタの表面をつまらせる傾向がある。従
来のフィルタにより、そのような繊維性の物質を除去す
るために、プレフィルタを取り付けることが必要である
ことが多い。このため更に保守の問題が生ずる、つまり
、技師は目づまりしたプレフィルタを交換するが、フィ
ルタ自体のダート処理能力が限度に到達しそうであるこ
とがわからない。その結果、２度の保守の必要が短時間
に発生する。

課　を解ギするための手段 本発明は、使用効率及び寿命を犠牲にすることなく、フ
ィルタにかかる圧力降下が予想外に小さい特別の設計特
徴を有する高効率空気フィルタに関する。これは、フィ
ルタにかかる圧力降下が非常に低い、非常にコンパクト
な形態の高効率濾過と寸法の安定性とを有するようにフ
ィルタが製造できることが発見されたことにより可能と
なった。この新しい発見により、航空機の設計者の最も
要求する標準に適合する高効率空気フィルタの設計と同
時に、空気で運ばれる繊維を遮断するためのプレフィル
タを排除することが可能となった。

本発明は、ミクロプリーツ（ｍｉｃｒｏｐｌｅａｔ）の
多孔性シートであり、このミクロプリーツは臨界半径（
ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｒａｄｉｕｓ）よりも大きくない折
り曲げ半径を有し、該ミクロプリーツシートはマクロプ
リーツ（ＩＩ＋ａｃｒｏｐ　１ｅａｔ）に形成されてい
る。

本発明はまた、ミクロプリーツ付多孔性シートと、ミク
ロプリーツの頂部にわたって配置した少なくとも１本の
接着材ストリップとからなるフィルタであり、該ミクロ
プリーツシートはマクロプリーツに形成されている。

本発明の好ましい実施例は流入側面から流出側面への流
路を形成するフレームを含み、そこに該プリーツ付シー
トが流路にまたがり該フレーム内に配置されている。他
の好ましい実施例は０．２５４〜０．３８１１Ｏｍの間
の臨界半径を有し、ミクロプリーツの軸線に対し垂直な
ミクロプリーツの頂部に平行に設けた複数の接着材スト
リップを有することができ、あるいは該ミクロプリーツ
の軸線に平行な軸線を有するマクロプリーツを有しても
よい。

それに加えて、好ましい実施例は、デプスフィルタ材料
あるいは多孔性のウェブ材料に支持された多孔性シート
を含む。

本発明は更に、多孔性シート内にミクロプリーツを形成
し、ミクロプリーツシートを安定させるように、ミクロ
プリーツシートの少なくとも１つの表面にあるミクロプ
リーツの頂部に熱溶融接着材の流れを設け、該ミクロプ
リーツシートを連続するマクロプリーツに形成する段階
からなる、フィルタを製造する方法を提供する。

この方法の好ましい実施例は、該接着材を該マクロプリ
ーツを形成する前に接着材を設け、あるいはミクロプリ
ーツシートに沿って所定の間隔を置いて接着材ストリッ
プを溶かしてミクロプリーツの軸線に平行な軸線を有す
る連続するマクロプリーツを形成する段階を含んでもよ
い。

用語「マクロプリーツ」はここでは好ましくは少なくと
も５．１ｃｍ（２インチ）の深さを有するプリーツに、
「ミクロプリーツ」は好ましくは２．５４ｃｒｎ　（１
インチ）以下の謀さを有するプリーツを称するのに使用
される。ミクロプリーツとマクロブリーラの両方を有す
る任意の特定の構造においては、マクロプリーツの深さ
はミクロプリーツのそれの少なくとも６倍またはそれ以
上、好ましくは少なくとも８倍の深さである。

本発明を実施する高効率フィルタの設計は、使用される
場合に、フィルタにかかる圧力降下を最少にする。これ
がどのように達成されるかを理解することは、フィルタ
にかかる全体の圧力降下（ｐｔ）の形成に関する要素を
理解することである。

これはいくつかの要素の総計であることがわかっている
。

Ｐ、−フィルタ媒体の性質（空間部分、容積、ファイバ
ー寸法等）と空気の流速に依存する媒体の圧力降下 Ｐｄ−ダート因子、フィルタ内にダートが堆積するにつ
れて、空気の流路をつまらせ、あるいはそれの寸法を縮
小して、それ自体の抵抗を流れに与える。

Ｐｌ−フィルタ媒体の造形に依存する造形因子、例えば
、フィルタ媒体がＶプリーツに形成されている場合のプ
リーツの幅。

Ｐ、−排出因子。空気が出ロマニフォルド内の狭い個々
の通路を通って排出される場合、拡張とそれに続く圧力
降下がある。

ＰＣ一部分的にミクロプリーツの数量、寸法、及び形状
に依存する形状因子。

現在ではｔ　Ｐｃはミクロプリーツの「曲げ半径」じＲ
”）に厳密に依存していることがわかっている。該曲げ
半径はフィルタ媒体内のミクロプリーツの１つの根本の
内側表面に一致する円弧を基礎に描くことのできる想像
上の円形の半径である。

実際に、他の変数がすべて一定である場合は、ＰＣは（
に−Ｒ）３に反比例する。ただしＫは定数である。

ここでＲ以外の設計及び検査条件がすべて一定に保たれ
、グラフが全圧力降下Ｐｔがプロットされる場合は、そ
の結果は第２図に示されているグラフと類似の形状であ
る。このグラフは湾曲点ｒｘ」を有し、その点に招ける
「Ｒ」の値は「臨界半径」として定義される。該臨界半
径を超えると、全圧力降下は急速に増大する。それを超
えない範囲では、比較的安定した圧力降下が見られる。

かくて、他の設計因子がすべて一定に保たれている場合
は、フィルタにかかる圧力降下をできるだけ低くするた
めの要点は、ミクロプリーツが該臨界半径よりも小さい
曲げ半径を有することである。

臨界半径の実際の寸法は、上述のような因子の数に依存
するが、好ましいミクロプリーツ及びマクロプリーツの
構造に対しては、はぼ０４８１１ｍ（０，００１５イン
チ）以下であり、より実用的には０．０２５　ｍｔａ　
（０，０１インチ）以下である。

該エアフィルタ任意の適当な、多孔性の重合膜を含む多
孔性シートからなる。好ましい実施例においては、エア
フィルタは様々なデプスフィルタであり、そのため、粒
子状物体がシート内の繊維により形成された曲がりくね
った通路に沿って通過する間に捕捉される、繊維性のシ
ートからなる。

デプスフィルタ自体は厚さ０．７６ｍａ＋　（０，０３
インチ）までの、好ましくは０．２５ｍｍ　（０，０１
インチ）から０．５１　ＩＩＩｍ　（０，０２インチ）
までの、例えば０．３８ｍｍ（０，０１５インチ）のシ
ートの形状をしている。この層はミクロプリーツに形成
され、つまり、反復するＶ字形の構造が押し付けられて
いる。ミクロプリーツの深さは（こ−れはプリーツの山
から谷までを連結する想像上のラインの間の垂直距離で
ある）シートの厚さの１０〜１００倍が好ましい。その
ため一般に、これは、この深さが０．２５４　ａｍ　（
０，１インチ）から２．５４ｃｍ＋　　（１，０インチ
）までであることを意味するけれども、０．８９ｃｍ　
（０，３５インチ）のような、０．７６ｃｍ　（０，３
インチ）から　１．３ｃｍ（０，５インチ）であること
が好ましい。そのため、該ミクロプリーツは非常に浅い
ことが好ましい。

シート内のミクロプリーツの谷の曲げ半径は、例えば０
．１３ｃ＋ａ　（０，００５インチ）のような、０．２
５ｃｍ（０，０１インチ）より小さいことが好ましい。

明らかに、理論上よりも実用上、該半径の小さい方の限
度に関する制約がある。しかしながら重要なことは、臨
界半径以上の曲げ半径を超えて、フィルタに生ずる圧力
降下は、最も予期しない方式でかなり上昇するというこ
とである。これは第１図に示されたグラフを参照して描
かれている（後述する）。

本発明を実施したフィルタは、その構造モードの結果と
して、特別の寸法的安定性を有する。例えば、デプスフ
ィルタシートがミクロプリーツに形成された後、熱可塑
性のポリマのストリップがミクロプリーツ付シートの（
使用中の）上流側にあるミクロプリーツの山を超えて直
線状に置かれ、セットされる。この扱いは他側面でも反
復されることが好ましい。

ミクロプリーツを形成した後、デプスフィルタはミクロ
プリーツの軸線に平行な軸線に沿ってマクロプリーツに
形成される。かくて、ミクロプリーツの形状を示す断面
図はマクロプリーツの形状をも示す。マクロプリーツの
底部及び頂部も、ミクロプリーツを伸ばして形成され、
マクロプリーツの底部の方が広いことは本発明の好まし
い特徴である。かくて、該フィルタシートが連続する■
からなる各２つの面を示すと言える場合は（ここではミ
クロプリーツは無視する）シートの流入側のＶは流出側
の■の足よりも広く分離されている。この構造はかなり
寿命を延長することがわかっている。しかしながら、可
能な限り最も低い圧力降下が望まれるところでは、■の
間の間隔は流出側が流入側よりも長いか対称的であるこ
ともあり得る。

第１図は、フィルタシート内のミクロプリーツの１つの
図式的断面図である。ｒ　Ａ　Ｊで示された寸法はデプ
ス（深さ）と称される。「Ｐ」で示される寸法はピッチ
である。フィルタシートの効率にとって最も重要な寸法
は「Ｒ」で示された寸法である。示されているように、
「Ｒ」は「曲げ半径」、つまりシート内のミクロプリー
ツの谷に対応する円弧を有する想像上の円形の半径であ
る。

４番目の寸法は「Ｄ」で示され、シートの厚さである。

第２図は、１つの座標がＰｔ、つまり本発明を実施する
特定の（清潔な）フィルタの流入面と流出面との間の圧
力降下のグラフであり、およそ１．８米／分（６フイ一
ト／分）のフィルタ媒体位を通る気流の平均速度による
。Ｐｔは水柱のインチで測定される。他の座標はインチ
で測定されたシート内のミクロプリーツの曲げ半径であ
る。見てわかるように、一定の曲げ半径、つまり臨界半
径を超えると、Ｐｔは急激に増加する。本発明のフィル
タシート内のミクロプリーツの曲げ半径が臨界半径より
も大きくないことが好ましいということはこの理由によ
る。

第３図は、マクロプリーツがその上に形成される餌の本
発明に従ったミクロプリーツに形成された高効率エアフ
ィルタの実施例の好ましい形状の図式的概略図である。

ミクロプリーツの頂部の間の間隔は非常に誇張されてい
る、熱溶融接着材のストリップ（’ＳＪ　）はミクロプ
リーツの軸線に対し垂直にミクロプリーツの上部表面に
使用されるつ類似のストリップが示されているようにシ
ートの反対側に使用されている。この新規な扱いは、使
用中にミクロプリーツを保持するのに役立つ。

第４図は、■字形のマクロプリーツに形成された、ミク
ロプリーツのフィルタを示す本発明の実施例のフィルタ
の図式的断面図である。図面においては気流が上方から
来ており、注意すべきは、最初に気流に接触する（流入
側）にあるマクロプリーツの頂部の間の間隔が下流側（
流出側）よりも大きい側面上にあることである。実際に
、これは本発明を実施するフィルタの利、（である。

第４図及び第５図（切り取った場所に断面を示した概略
図）においては、フレームが流入、流出、及び不浸透性
の側壁を有する矩形のフレーム部材１からなり、該フレ
ームがミクロプリーツ及びマクロプリーツの繊維性のデ
プスフィルタ媒体２を保持し、内側に曲がったフレーム
縁部材３上に載置されている。追加の支持が支持部材４
により提供され、該支持部４は該フレーム部材の内側に
まがった縁３上に載置されたフィルタの流出面の寸法の
シートを備えており、そこに切り込まれたスロット５を
有し、前記スロットが流出側上のフィルタのマクロプリ
ーツの上向きの■の下側に位置している。

火−直一週 ここで本発明は図面に記載されたものに対応する好まし
い実施例を参照して説明される。同時に本発明のフィル
タの実施例を製造する方法についても説明される。

好ましいフィルタにおいては、からみあったガラス繊維
のデプスフィルタシートをつむいで接着したナイロンの
連続するフィラメントの多孔性のウェブ上に支持されて
いる。該フィルタシート及びウェブの組み合せの厚さは
ＯＪ８＋ａｍ　（０，０１５インチ）である、この複合
シートはミクロプリーツに形成され、その曲げ半径は０
．２５ｍｍ　（０，０１インチ）であり、深さは０．９
３ｃｍ　（０，３６５インチ）である。

ミクロプリーツが製造されるにつれて、ミクロプリーツ
の頂部を連結する連続するストリップ内で固化するよう
に、熱可塑性溶融接着材がミクロプリーツの軸線に垂直
に間隔を置いた直線内にある上流側（使用中の）に配置
される。この方法でミクロプリーツが安定し、それによ
りシートが更にその構造がまいあがったりねじれたりし
ないで、扱えるようになり、プリーツのついたシートは
使用中のねじれに対し更に強くなる。熱溶融の流れはミ
クロプリーツに形成されたシートの下流面にも同様の方
式で応用されることが好ましい。

ミクロプリーツ形成されたシートは次に隔置され、加熱
されたワイヤを通過し、ミクロプリーツの軸線にほぼ平
行にマクロプリーツの軸線に従い、ミクロプリーツに形
成されたシートを間隔を置いてＶ字形のマクロプリーツ
に形成するために、接着材のストリップを溶かす。この
溶けた部分により、その点のミクロプリーツが曲げられ
、マクロプリーツの頂部を形成する（あるいは考察する
側によっては谷になる）、マクロプリーツの平行な列は
シートに形成され、ミクロプリーツを形成されマクロプ
リーツを形成されたシートは適当な形状に切断される。

次にこの形状がフレーム部材内に配置され、周囲の空気
がフィルタ媒体を通らないためにフィルタを密閉するよ
うに、テープあるいは溶接、あるいはその他の適当な手
段によりフレームの縁に沿って積極的に密閉することが
好ましい、前記フレームは縁の支持を提供し、追加され
た剛性が、流出側にあるマクロプリーツの谷に対応する
ように配置されたスロットを除いて、流出側を閉鎖する
プレートにより、フィルタの流出側に提供される。前記
プレートにあるリブは、該スロットを形成するが、内側
にせり出てマクロプリーツの頂部を配置し、プリーツを
開いた状態に保持する支持手段を提供する。

第４図に描かれている実施例においては、リブ支持手段
とマクロプリーツ分離とは、流入側から見えるように、
マクロプリーツの頂部の間の開口部の幅が、流出側にあ
る対応する頂部の開口部の幅の１．５倍であるようにな
っている。これにより、目がつまり交換しなければなら
ない前のフィルタのダート能力がかなり増加することが
わかっている。しかしながら、このマクロプリーツの分
離は本質的な特徴ではなく、流入側の流出側に対する開
口部の比率は、応用あるいは所望の実行パラメータ、に
より、およそ１：２から２：１までが好ましい０例えば
、最初の目的が、最初であるが使用中にフィルタにかか
る圧力降下を最少にすることであるならば（つまり「清
浄圧力降下」）、間隔は対称的であるか、あるいは流出
側よりも大きくすることができる。しかしながら、これ
は寿命の短縮を生ずることが多い。

デプスフィルタを製造する材料は通常は厳密なものでは
なく、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、及び
その他のポリオレフィンなどの重合繊維が使用可能であ
る。それに加えて、グラスファイバあるいは、一定のポ
リアミドのよりなり−０の定格のＵＬ−９４を有するフ
ァイバーのような無機質のファイバーは、フィルタのコ
ンポネントの可燃性が問題となるような場所では特に望
ましいことが多い。本発明のフィルタの基本的な使用目
的は航空機の客室のエアフィルタであり、そのような状
況においては、デプスフィルタを製造するために不燃性
のグラスファイバーを使用することが特に望ましい。

空気浄化用に設計されたフィルタは、−殻内に０．３　
ミクロンＤＯＰエアロゾルの少なくとも９０％以上、例
えば９５〜９９゜９％除去する効率の定格を有すべきで
ある。

客室フィルタのような多くの応用例に対し、ｃｍ当りの
ミクロプリーツを最大にして、そのため濾過に使用可能
な表面を最大にするように、該フィルタはできるだけ薄
く、−貫して強度及び濾過効率を保持するものでなけれ
ばならない。しかしながら、非常に薄いフィルタでは、
フィルタの製造中の構造的一体性を保持することは困難
である。

この理由で、独立の構造的一体性を有する薄い多孔性の
ウェブ上にフィルタを支えることが利益である。該ウェ
ブは適当な材料の織布あるいは不織布でよい、しかしな
がら、これらはその指定された支持ロールに関しできる
だけ薄いことが必要である。好ましいウェブは組み合せ
構造にかかる圧力降下を、例えば１０％以下にできるよ
うに、できるだけ圧力降下の生じないものであることが
好ましい。特に適当なウェブは厚さが薄くても引っ張り
強度が大きく、不燃性の材料である。そのようなウェブ
は、登録商標「セレックス」により市販されているよう
な、紡いで（ｓｐｕｎ−ｂｏｎｄｅｄ）連続したナイロ
ンフィラメント材料を備えている。

デプスフィルタのミクロプリーツへの形成は、ギアロー
ルの間を通過させ、あるいはシートの対向する両面で作
動する往復部材を使用するような通常の手段により達成
される。上述のようなミクロプリーツは、デプスフィル
タの厚さに対し１０〜１００倍、好ましくはおよそ２４
〜２６倍の深さを有することが好ましい、デプスフィル
タの厚さはｏ、２５１１１１から０．７６ｍ＋＊　（０
，０１インチから０．０３インチ）、好ましくは０．２
５１＋１１１１から０．５１ｍｍ０．１１１インチから
０．０２インチ）である、多孔性支持ウェブが使用され
るところでは、組み合せの厚さは同様にこれらの範囲に
なければならない。

これらの浅いミクロプリーツが最終的構造を破壊に対し
より堅固かつ抵抗力あるものにする。これらは又、より
深いミクロプリーツが使用される場合よりも該プリーツ
がかさばらないため、シートの所与の長さ内に形成され
るべきマクロプリーツの量を増大することを可能とする
。

圧力がかかると外側に曲がることにより変形する可能性
があるミクロプリーツの対向する側面の長さを短くする
ように、浅いミクロプリーツが好ましい。これはミクロ
プリーツの流出側にある通路を圧縮し、シートにかかる
圧力降下の増大に導く。これらの側面の長さが短いと、
変形を生ずる抵抗が大きくなる。しかしながら、この短
縮は又、フィルタの使用可能な表面積が減少するため、
該短縮は大きすぎてはいけない。

好ましいフィルタにおいては、支持されたデプスフィル
タシート内にＩＣＩｍあたり５．７本（１４，５ミクロ
プリ一ツ／インチ）のミクロプリーツを有し、厚さは全
体で０．３８ａｍ　（０，０１５インチ）であり、臨界
半径（及び、そのため、曲げ半径の上部限度）は０．２
５ｍｍ　（０，０１インチ）であると判明した。一般に
、本発明に従った好ましいフィルタ構造においては、ミ
クロプリーツの曲げ半径は０．３８＋＋ａ＋　（０，０
１５インチ）以下、例えばＯ，１３ｍｌ１１〜０．２５
＋ｎ＋＊（ｏ、ｏｏｓインチ〜０．０１インチ）である
。

上述のように、ミクロプリーツの安定性はミクロプリー
ツの頂部に沿ってそしてミクロプリーツの軸線に対し垂
直に間隔を置いた熱溶融重合体ストリップの流れを配置
することにより支援することが好ましい。該ストリップ
は、この目的を達成するために幅広く、あるいは近接し
て隔置されている必要はなく、およそストリップの幅は
１．５　ｍｍ〜２．５４ｍｌ１１（０，０８インチ〜０
．１インチ）であり、間隔は　５．０８ｃｍ　（２イン
チ）であることが適当であり、特にミクロプリーツのシ
ートの両方の表面に使用される場合はそうである。

使用されるホットメルトポリマーは、化学反応あるいは
溶融温度のためにデプスフィルタの構造を破壊するよう
なものであってはならないことを除いては、それほど厳
密なものではない。多くの使用に対し、ポリアミドのよ
うな不燃性の重合体が必要とされる。

一旦ミクロプリーツがデプスフィルタシートに形成され
ると、そして好ましくは接着材のストリップで安定され
ると、次に該シートは■字形のマクロプリーツに形成さ
れる。マクロプリーツは、フィルタが配置されるべきフ
ィルタフレームの最終寸法と同じ深さにできる。しかし
ながら、通常はマクロプリーツは７．６ｃｍ（３インチ
）〜３０．５ｃｏ＋　（１２インチ）であり、好ましく
は１０．２ｃｍ（４インチ）〜２０．３　ｃｍ　（８イ
ンチ）である、マクロプリーツの隣接する頂部の間の間
隔は通常はマクロプリーツの深さにより異るが、２．５
４ｃｍ　（１インチ）以下のデプスプリーツに対しては
７．８　ｃｍ（３インチ）、浅いマクロプリーツに対し
ては０．５１ｃ＋ａ〜２．０ｃｍ　（０，２インチ〜０
．８インチ）である。マクロプリーツはミクロプリーツ
の軸線にほぼ平行な軸線に沿フて形成されている。

複数の熱溶融接着材のストリップが使用されているとこ
ろでは、マクロプリーツが形成される点で該ストリップ
が再び溶かされる必要がある。これによりミクロプリー
ツがその地点でなめらかになり、所望の形状に形成され
る。一般に、マクロプリーツの頂部は平坦で、それが現
れる表面の幅によりその幅が決定される。使用中に流入
表面を提供する表面上では、その幅は対向する（流出側
の）表面にあるものより狭いことが多い、その結果は流
入側の構造にいくらか現れ、ダート能力を増加させる。

−殻内に、平坦な頂部の幅は、ミクロプリーツの深さの
２〜３倍が好ましく、流出側の頂部の幅はミクロプリー
ツの深さの２．５〜３倍であること、そして、流入側の
それはミクロプリーツの深さの２〜２．５倍であること
が好ましい。

ミクロプリーツ及びマクロプリーツの形成されたフィル
タの使用においては、フレーム部材に保持することが便
利である。それに加えて、フレーム内に物理的に保持す
ることにより、該フィルタがその内部に密閉され、フィ
ルタ媒体の周囲の通路（通り抜けと反対の）の通りを防
ぐことが好ましい。

フィルタに対し特別の支持を提供するために、少なくと
も流出面で、その面の頂部を支持するように設けられた
支持部材を配置することが好ましい。この支持部材はフ
ィルタブレーキの流出口に配置されたプレートであり、
フィルタのその表面にある頂部と谷とに対応したスロッ
トとリブとが設けられている。使用中は、リブはフィル
タの流出側の頂部を支え、圧力の動揺により生じ得る変
形の傾向に対しフィルタを支持する。

該フィルタは、液体あるいは気体の流れの濾過のための
使用に幅広い潜在的可能性を有する。しかしながら、長
寿命、プレフィルタの排除、高いダート能力、コンパク
トな構造は、該フィルタを特に非産業的環境における空
気の濾過に応用するのに適している。航空機の客室のよ
うな空気の再循環を必要とする環境に特に適している。

航空機の客室、あるいはその他の環境に再循環される空
気を浄化するための、本発明を実施するフィルタの使用
は、本発明の好ましい視点である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フィルタシート内のミクロプリーツの１つの
図式的断面図、 第２図は、１つの座標がＰｔｓつまり本発明を実施する
特定の（清潔な）フィルタの流入面と流出面との間の圧
力降下のグラフ、 第３図は、マクロプリーツがその上に形成される前の本
発明に従ったミクロプリーツに形成された高効率エアフ
ィルタの実施例の好ましい形状の図式的概略図、 第４図は、■字形のマクロプリーツに形成された、ミク
ロプリーツのフィルタを示す本発明の実施例のフィルタ
の図式的断面図、 第５図は、本発明を実施したフィルタ組立体の概略図。 １・・・フレーム部材、２・・・デプスフィルタ媒体、
３・・・内側に曲がった縁部材、４・・・支持部材、５
・・・スロット。 特許出願人　　　ポール・・コーポレーション（他４名
） ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　２ 手 続 補 正 書 平成 ２年を月２ψ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ミクロプリーツ付多孔性シートからなるフィルタに
   おいて、ミクロプリーツが臨界半径を超えない曲げ半径
   を有し、前記ミクロプリーツ付シートをマクロプリーツ
   へと形成したフィルタ。 ２、ミクロプリーツ付多孔性シートと前記ミクロプリー
   ツの頂部にわたって配置された少なくとも１本の接着材
   ストリップとからなるフィルタにおいて、前記ミクロプ
   リーツ付シートをマクロプリーツへと形成したフィルタ
   。 ３、前記臨界半径が０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）
   〜０．３８１ｍｍ（０．０１５インチ）の範囲にある請
   求項１に記載のフィルタ。 ４、前記多孔性シートの両面にミクロプリーツの頂部に
   わたって配置された少なくとも１つの接着材ストリップ
   を備えてなる請求項２に記載のフィルタ。 ５、前記ミクロプリーツの軸線に対し垂直に、ミクロプ
   リーツの頂部にわたって平行に設けた複数の接着材スト
   リップを備えてなる請求項２あるいは４に記載のフィル
   タ。 ６、前記接着材が熱可塑性の重合体からなる請求項２、
   ４、あるいは５に記載のフィルタ。 ７、前記ミクロプリーツの軸線がマクロプリーツの軸線
   に対しほぼ平行である請求項１から６までのいずれかの
   項に記載のフィルタ。 ８、前記多孔性シートがデプスフィルタ材料からなる請
   求項１から７までのいずれかの項に記載のフィルタ。 ９、前記多孔性シートが０．７６２ｍｍ（０．０３イン
   チ）以下の厚さを有する請求項１から８までのいずれか
   の項に記載のフィルタ。 １０、前記多孔性シートが多孔性のウェブ材料上に支持
   されている請求項１から９までのいずれかの項に記載の
   フィルタ。 １１、前記多孔性シートが樹脂含浸グラスファイバーか
   らなる請求項１から１０までのいずれかの項に記載のフ
   ィルタ。 １２、流入側の隣接するマクロプリーツの間の間隔が流
   出側の隣接するマクロプリーツの間の間隔よりも大きい
   請求項１から１１までのいずれかの項に記載のフィルタ
   。 １３、流入側から流出側までの流路を定めるフレームを
   さらに含み、前記プリーツ付シートが前記流路にまたが
   るフレーム内部に配置されている請求項１から１２まで
   のいずれかの項に記載のフィルタ。 １４、前記プリーツを形成されたシートが前記フレーム
   に対し完全に密閉されている請求項１３に記載のフィル
   タ。 １５、フィルタを製造する方法において、 （ａ）多孔性シートにミクロプリーツを形成し、（ｂ）
   ミクロプリーツ付シートを安定させるために、前記ミク
   ロプリーツ付シートの少なくとも１つの表面にあるミク
   ロプリーツの頂部に熱溶融接着材の流れを形成し、そし
   て （ｃ）前記ミクロプリーツ付シートを連続するマクロプ
   リーツに形成する上記各行程からなるフィルタを製造す
   る方法。 １６、熱溶融接着材の流れを形成する方法が、前記接着
   材をセットする段階を含み、前記連続するマクロプリー
   ツを形成する方法が、前記ミクロプリーツ付シートに沿
   って所定の間隔で前記接着材ストリップを溶融して前記
   ミクロプリーツの軸線に平行な軸線を有する連続するマ
   クロプリーツを形成させる段階を含む請求項１５に記載
   の方法。