JPH0436724B2 - - Google Patents

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JPH0436724B2
JPH0436724B2 JP61262025A JP26202586A JPH0436724B2 JP H0436724 B2 JPH0436724 B2 JP H0436724B2 JP 61262025 A JP61262025 A JP 61262025A JP 26202586 A JP26202586 A JP 26202586A JP H0436724 B2 JPH0436724 B2 JP H0436724B2
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JP
Japan
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electret
fibrous sheet
filter element
film
pressure loss
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JP61262025A
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JPS63116714A (ja
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Katsuya Ogawa
Katsutoshi Ando
Eiichi Nishiura
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的作用と機械的作用を利用して流
体中のダストを捕集するエレクトレツトフイルタ
ーエレメントに関する。
〔従来の技術〕
従来、エアー流路方向にエレクトレツトシート
状物を多数積層させたエレクトレツトフイルター
エレメントは、特開昭56−10313号公報、D56−
10314号公報などが知られている。しかしながら
両者公報によるフイルターエレメントは、過風
速が5cm/秒を越えると、流体中のダストが漏洩
通過して捕集性能は極端に低下する。また、過
風速5cm/秒を越える条件で捕集性能を損わない
構造にするならば、流路を長く設けるか、エレク
レツトシート間のピツチを狭くしなけれはならぬ
という製作上の問題を生じる。さらにこのフイル
ターエレメントの捕集方法は、エレクトレツトフ
イルム表面のクーロンカによつて流体中のダスト
を吸着するもので、エレクトレツト化の低下、あ
るいは通過するエアーにより一度シート表面に捕
集されたダストが再飛散を起こし、過風速を増
大できない欠点があり、これら特開昭56−10313
号公報、特開昭56−10314号公報の改善には限界
があつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは上記欠点のないエレクトレツトフ
イルターエレメントについて鋭意検討した結果、
本発明に到達した。本発明は、特に流体中のダス
トが漏洩通過することの改良されたエレクトレツ
トフイルターエレメントを提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は次の構成を有する。
「すなわち、本発明のフイルターエレメント
は、エレクトレツトフイルムとエレクトレツト繊
維状シートとが、該エレクトレツトフイルム間の
ピツチが2〜8mmであり、かつフイルム面方向お
よびシート面方向がエレメントを流体が通過して
いく方向と実質的に平行になるように交互に多数
積層されてなるエレクトレツトフイルターエレメ
ントである。」 以下、本発明によるエレクトレツトフイルター
エレメントを図面に基づき、詳細に説明する。
第1図は、本発明に係るエレクトレツトフイル
ターエレメントの斜視図である。第1図において
1はエレクトレツトフイルターエレメント、2は
エレクトレツトフイルム、3はエレクトレツト繊
維状シート、4はエレクトレツト繊維状シート3
と空間部からなる流路、5はフレームを示す。
過されるべき流体は表側のA面側からエレメント
1内に導入されて、流路4であるエレクトレツト
繊維状シート3内を通過後、裏側のB面側に抜け
る。このとき流体中の含まれるダストなどの捕集
対象物はエレクトレツト繊維状シート3によつて
機械的に捕集されると同時に、この機械的な捕集
効果とは異なる電気的な吸着力、すなわち静電気
力によつて吸着、捕集される。したがつて従来の
フイルターと比較して捕集効率が極めて高く、一
旦捕集されたダストなどの捕集対象物は、機械
的、電気的に捕集されているために、脱落や再飛
散し難い特徴をもつ。しかもエレクトレツトフイ
ルムとエレクトレツト繊維状シートを交互に多数
積層することでエレメントの形態が安定化し、そ
の形態とエレクトレツト性能を長期にわたつて維
持し、その性能を安定化することができる。
第2図は本発明に係るフイルターエレメントを
構成するエレクトレツトフイルム2の電荷状態を
示す模式断面図である。
第3図は流路となるエレクトレツト繊維状シー
ト3を形成する繊維の荷電状態を示す模式断面図
である。図に示すようにエレクレトツト化された
繊維の電荷は一定方向に配向、分極している。
第4図は、第3図のエレクトレツト繊維状シー
ト内部の荷電状態を電荷ベクトルで表わした模式
断面図である。図に示すようにエレクトレツト繊
維状シート内部電荷は、一方向に配向している。
第5図は本発明に係るエレクトレツトフイルタ
ーエレメントに用いるフイルム及び繊維状シート
をエレクトレツト化する製造装置の一例を示す模
式図である。図において6はエレクトレツト化さ
れるべき試料、7は針状電極、8はアース電極を
示す。この装置はエレクトレツト化されるべき試
料6の中央上部にある針状電極7から直流電流を
高圧印加することにより、試料6がエレクレトツ
ト化されるのである。
次に本発明に用いるフイルムや繊維状シートと
なる素材について説明する。
エレクトレツトフイルムやエレクトレツト繊維
状シートに用いる原料としては、エレクトレツト
化が可能な各種ポリマー、好ましくは電気比抵抗
が1013Ω・cm以上の電気絶縁性を有する合成重合
体が用いられる。たとえば、ポリオレフイン、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポ
リ弗化樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂
などがあり、その中でもポリオレフインが好まし
く、特に好ましいのがポリプロピレンである。
ここで本発明に係るエレクトレツトフイルター
エレメントを構成するエレクトレツトフイルムに
ついてその特徴を説明する。
エレクトレツトフイルムは、厚さが50μ〜300μ
が好ましい。厚さが300μを越えるとエレクトレ
ツト化のレベル低下につながり、一方、厚さが
50μ未満であれば過されるエアーの風圧により
振動やばたつきを生じ、過状態が不安定にな
る。最も好ましくは、50μ〜100μである。また、
エレクトレツトフイルムの荷電状態は、表裏面が
異極性を示し、その電荷密度は+7.0×10-10クー
ロン/cm2以上、−7.0×10-10クーロン/cm2以下、
好ましくは+1.0×10-9クーロン/cm2以上、−1.0×
10-9クーロン/cm2以下が望ましい。
次にエレクトレツト繊維状シートについてその
特徴を説明する。
エレクトレツト繊維状シートは、それを構成す
る繊維の直径が10μ〜100μ程度が良く、好ましく
は15μ〜40μが良い。またこの繊維はクリンプ性
を有するものが良い。その捲縮率は3%〜20%が
好ましく、特に5%〜15%が望ましい。繊維長は
20mm以上であれば良く、長繊維でも良い。好まし
くは30mm〜100mm程度が望ましい。繊維状シート
としては、目付が10g/m2〜100g/m2が良く、
好ましくは20g/m2〜40g/m2が良く。見掛け密
度は4.0×10-3g/cm3〜8.0×10-3g/cm3程度が良
い。見掛け密度が8.0×10-3g/cm3を越えるとフ
イルターエレメントとしたとき圧力損失が上昇す
る。また、4.0×10-3g/cm3未満であれば形態の
安定性が劣る。特に好ましくは、5.5×10-3g/
cm3〜6.5×10-3g/cm3である。そしてこの繊維状
シートは形態をより安定化させるために、繊維同
志の接触部分を熱処理等により、融着したものが
良い。これで通過するエアーの風圧による形態悪
化を防止する効果がある。
なお、エレクトレツト化された繊維状シートを
熱処理すると、シート内部にトラツプされた電荷
が外部に放出されたり、相互の電荷により消滅す
る場合があるため、熱処理はエレクトレツト化す
る前に行なうのが良い。
このような繊維状シートは、フイルターエレメ
ントの流路として用いられるため、優れた通気性
を有する必要がある。その通気量は、繊維状シー
トのエアー通過方向厚みを3cmとした場合、JIS
−1079試験法で測定すると、250cc/cm2/秒以上
であれば良い。250cc/cm2/秒未満であれば、フ
イルターエレメントしたとき圧力損失が上昇す
る。特に好ましくは300cc/cm2/秒以上である。
また本発明では、繊維状シートをエレクトレツ
ト化しているので、捕集性能を向上させる。特に
第3図の如く荷電した電荷が一定方向に分極して
いるために、エレクトレツト化を長期にわたつて
安定化することができる。このエレクトレツト繊
維状シートの表裏面の電荷密度は+2.0×10-11
ーロン/cm2以上−2.0×10-11クーロン/cm2以下が
良く、好ましくは+5.0×10-11クーロン/cm2以上
−5.0×10-11クーロン/cm2以下が望ましい。
次にエレクトレツトフイルムとエレクトレツト
繊維状シートの積層方法について説明する。
これらの積層は、エレクトレツトフイルム及び
エレクトレツト繊維状シートのエレクトレツト性
能を長期にわたつて維持するために、エレクトレ
ツトフイルムとエレクトレツト繊維状シートを交
互にその向い合う面の電荷極性が異極性となるよ
うに積層するのが好ましい。このとき、エレクト
レツト繊維状シートの繊維充填率が0.9〜1.5%に
なるように積層するのが好ましい。エレクトレツ
ト繊維状シートの繊維充填率が1.5%を越えると
フイルターエレメントしたとき圧力損失が上昇
し、0.9%未満であると形態の安定性が劣る。特
に好ましくは、1.0〜1.3%である。また、交互に
積層されたとき、エレクトレツト繊維状シートの
厚み、すなわちエレクトレツトフイルム間のピツ
チは2〜8mmとすることが重要である。フイルム
間のピツチが8mmを越える場合、フイルターエレ
メントとしたとき、流れるエアーの風圧により形
態の安定性が劣る。また2mm未満では圧力損失が
上昇する。特に好ましくは3〜5mmである。これ
によりエレツト化をより長期にわたつて維持する
ことができる。
繊維充填率は次のようにして求める。
N=V1/V2×100 V1=W/ρ N:繊維充填率(%) V1:単位体積中の繊維が占める体積(cm3) V2:単位体積(cm3) W:単位体積中の繊維が占める重量(g) ρ:繊維の比重(g/cm3) 以下、本発明の効果を実施例、比較例により更
に具体的に説明する。
〔実施例〕
実施例 1 厚さが65μのポリプロピレンフイルムを、第5
図の如きエレクトレツトシート製造装置を用いて
エレクトレツト化を行ない、エレクトレツトフイ
ルムを多数作成した。エレクトレツト化の条件と
しては、アース電極及びエレクトレツト化するフ
イルムの温度を25℃、針状電極先端とアース電極
との距離を3cm、印加電圧を−30KV、印加時間
を20秒とした。そして、このとき得られたエレク
トレツトフイルム表裏面の電荷密度はそれぞれ、
−1.0×10-8クーロン/cm2、+9.6×10-9クーロン/
cm2であつた。
一方、ポリプロピレンフイラメント糸から構成
される繊維状シートは、繊維の平均直径が23μ、
フイラメント糸の捲縮率が7%〜13%、平均繊維
長が64mmであり、その目付が30g/m2見掛け密度
が6.0×10-3g/cm3、そして通気量がエアー通過
方向厚さを3cmとしたとき270cc/cm2/秒(JIS−
1079)有するものを、同エレクトレツト化装置を
用いてエレクトレツト化を行ない、エレクトレツ
ト繊維状シートを多数作成した。エレクトレツト
化の条件としては、アース電極及びエレクトレツ
ト化する繊維状シートの温度を25℃、針状電極先
端とアース電極との距離を3cm、印加電圧を−
25KV、印加時間を10秒とした。そして、このと
き得られたエレクトレツト繊維状シート表裏面の
電荷密度はそれぞれ、−6.0×10-10クーロン/cm2
+3.3×10-11クーロン/cm2であつた。
かくして得られたエレクトレツトフイルムとエ
レクトレツト繊維状シートを4cm×19cmの短冊状
にカツトし、それぞれの向い合う面の電荷極性を
異極性とし、エレクトレツト繊維状シートの繊維
充填率が1.1%になるように交互に多数積層した。
このときエレクトレツトフイルム間のピツチが3
mmとなり、この3mmは、流路であるエレクトレツ
ト繊維状シートの厚みであつた。そしてこの積層
されたものを、内枠19cm×19cm、幅4cmのフレー
ムに入れ、フレームの内側面とエレクトレツトフ
イルム及びエレクトレツト繊維状シートを接着剤
により完全に固定し、ここからダストの洩等が無
いようにされている第1図の如きフイルターエレ
メントを作成した。
このエレクトレツトフイルターエレメントに、
平均粒子直径0.1μのエアーを10cm/秒の速さで流
入させて過前と過後のフイルターエレメント
による捕集効率を日本カノマツクス(株)製CNCで
求め、同時に圧力損失を測定した。
その結果、0.005μ〜1μのダストを捕集する初期
の捕集効率が87.8%、圧力損失が0.4mmH2Oであ
つた。また、連続1カ月後の性能を同様に測定し
たところ捕集効率が86.2%、圧力損失が0.5mm
H2Oであり、初期性能とほとんど変化がなかつ
た。
比較例 1 実施例1と同様なエレクトレツトフイルムのみ
を用いて、エレクトレツトフイルムの向いあう面
の電荷極性を異極性とし、エレクトレツトフイル
ム間にエレクトレツト繊維状シートを挿入するこ
と無く、できる限りエレクトレツトフイルム間を
狭めて、0.8mmとし、しかも流路の長さが実施例
1の4倍のフイルターエレメントを作成して、同
様な性能評価を行なつた。
その結果、初期の捕集効率が58.4%、圧力損失
が0.2mmH2Oであり、連続1カ月後の捕集効率が
53.2%にしか過ぎず、圧力損失が0.2mmH2Oであ
つた。
比較例 2 実施例1と同様なエレクトレツトフイルムを用
い、また、実施例1と同じ構造の繊維状シートを
エレクトレツト化さずに、エレクトレツト繊維状
シートの繊維充填率が実施例1と同一となるよう
にエレクトレツトフイルムと繊維状シートを交互
に多数積層して実施例1と同様なフイルターエレ
メントを作成し、同様な性能評価を行なつた。
その結果、初期の捕集効率が58.7%、圧力損失
が0.4mmH2Oであり、連続1カ月後の捕集効率が
51.2%にしか過ぎず、圧力損失が0.5mmH2Oであ
つた。
比較例 3 実施例1と同様なエレクトレツト繊維状シート
のみを用い、エレクトレツト繊維状シートの向い
あう面の電荷極性を異極性とし、エレクトレツト
繊維状シートの繊維充填率が実施例1と同様なフ
イルターエレメントを作成し、同様な性能評価を
行なつた。
その結果、初期の捕集効率が64.5%、圧力損失
が0.35mmH2Oであり、連続1カ月の捕集効率が
58.7%、圧力損失が0.55mmH2Oであつた。
この圧力損失の上昇は流路方向と並行に過状
態を安定化するフイルムがないために、フイルタ
ーエレメント内部に導入されたエアーは、フイル
ターエレメント内部で拡散されて繊維状シートの
形態を悪化し、圧力損失が上昇したものである。
〔発明の効果〕
本発明のエレクトレツトフイルターエレメント
は、流体中にダストなどの捕集対象物を機械的か
つ電気的に捕集するので、優れた捕集性能を有す
る。しかも分極されたエレクトレツトフイルムと
エレクトレツト繊維状シートが交互に多数積層さ
れるので、繊維状シートおよび流路の形態保持に
優れる。また、液体の通過性が良く、圧力損失が
少ないため一般ビル空調用から小型空気清浄器等
の幅広い分野に用いられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のエレクトレツトフイルターエ
レメントの斜視図、第2図は本発明のフイルター
エレメントに用いるエレクトレツトフイルムの荷
電状態を示す模式断面図、第3図は本発明のフイ
ルターエレメントの用いるエレクトレツト繊維状
シートを構成する繊維の分極荷電状態を示す模式
断面図、第4図はエレクトレツト繊維状シート内
部の分極電荷の配向状態を電荷ベクトルで表わし
た模式図、第5図はエレクトレツトフイルム及び
エレクトレツト繊維状シートを製造する装置の一
例を示す模式図である。 1:フイルターエレメント、2:エレクトレツ
トフイルム、3:エレクトレツト繊維状シート、
4:流路、5:フレーム、6:エレクトレツト化
されるべき試料、7:針状電極、8:アース電
極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エレクトレツトフイルムとエレクトレツト繊
    維状シートが、該エレクトレツトフイルム間のピ
    ツチが2〜8mmであり、かつフイルム面方向およ
    びシート面方向がエレメントを流体が通過してい
    く方向と実質的に平行になるように交互に多数積
    層されてなるエレクトレツトフイルターエレメン
    ト。 2 エレクトレツトフイルム表裏面の荷電状態が
    異極性である特許請求の範囲第1項に記載のエレ
    クトレツトフイルターエレメント。 3 エレクトレツト繊維状シート表裏面の荷電状
    態が異極性である特許請求の範囲第1項に記載の
    エレクトレツトフイルターエレメント。
JP26202586A 1986-11-05 1986-11-05 エレクトレットフィルタ−エレメント Granted JPS63116714A (ja)

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