JPH07241491A

JPH07241491A - 空気浄化用フィルタ

Info

Publication number: JPH07241491A
Application number: JP3740594A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yoshimura; 英二吉村
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】フルート部とライナー部から構成されるハニ
カム状の空気浄化用フィルタにおいて、補強材等の補助
部材を使用しなくともそれ自体で十分な形状保持性を発
揮すると共に、処理空気の流れのバランスを維持して塵
埃除去と臭気除去の両目的をバランス良く効果的に達成
することができ、且つそれらによって低圧損化且つ小型
化された空気浄化用フィルタ構造体を提供する。【構成】フルート部を塵埃除去用のエレクトレット化
されたシート状不織布で構成し、ライナー部を脱臭剤が
添着されたシート状活性炭で構成するか、フルート部を
脱臭剤が添着されたシート状活性炭で構成し、ライナー
部を塵埃除去用のエレクトレット化されたシート状不織
布で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塵埃及び臭気成分の両方
を効果的に除去することのできる空気浄化用フィルタに
関し、詳細には、空気浄化専用装置におけるフィルタと
して、或は冷暖房装置におけるフィルタ等として使用す
ることのできる空気浄化用フィルタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】居住空間の密閉度が高まったことやカー
ペット類の使用が一般化してきたこと、或は嫌煙思想の
普及やアレルギー性疾患の増大、更には家庭内でのペッ
ト飼育ブームなどが背景となり、一般家庭の室内で発生
する塵埃や臭気についても、これらを除去することが要
望される様になってきた。また事務室、自動車、工場、
倉庫、病院等の内部などの様に、従来から塵埃や臭気の
除去が課題となる設備・施設などにおいては、上記要望
は一層高くなっている。従って専用の空気浄化装置に取
付けるフィルタは勿論のこと、ルームエアコンやファン
ヒータなどの冷暖房装置に取付けるフィルタについても
種々の改良を施すことが研究されている。

【０００３】上記目的で使用されている従来のフィルタ
は、脱臭専用フィルタ或は塵埃除去専用フィルタとして
夫々独立して構成されたものを、適宜組合せて使用する
タイプのものである。まず脱臭専用フィルタから説明す
ると、粗目のネットや連続発泡タイプのウレタン樹脂シ
ートなどに活性炭粒子や脱臭剤を接着したもの、或は脱
臭剤を添着した繊維状活性炭シート及び該シートを波型
に連続成形したものを重ね合わせて２枚の接点部分を接
着したもの（片ダンボールタイプ：前者のシートがライ
ナー部、後者の波型成形体がフルート部となる）を更に
積層して所謂ハニカム状としたもの等が汎用されてい
る。

【０００４】一方塵埃除去専用フィルタとしては、シー
ト状不織布をエレクトレット化して使用することが一般
化されつつあり、これを単にシート状のままで使用する
のではなく、圧損の低減と塵埃除去性能の向上を狙って
これをプリーツ状にひだ折り加工すること、或はエレク
トレット化シートを利用して前記と同様のハニカム状と
して利用することが検討されている。しかしながらエレ
クトレット化シートの素材としては、例えばポリプロピ
レンフィルム等が使用されている為一般に腰が弱く、前
記プリーツ状、ハニカム状のいずれにおいても実用強度
を得ることが困難であり、なんらかの補強部材を使用し
なければならないという問題があった。従って脱臭専用
フィルタと塵埃除去専用フィルタの組合せ使用による嵩
張り因子だけでなく、補強部材の併用による嵩張り因子
が付加され、全体として大型にならざるを得ないという
問題があった。その為各専用フィルタの併用による圧損
の増大のみならず、フィルタスペースの増大による空気
清浄化装置（専用の浄化装置や冷暖房装置を含む、以下
同じ）の大型化を招き、前者の圧損増大に関してはブロ
ワ負荷の増加による騒音問題を惹起し、後者の大型化に
関しては装置の小型化・薄型化要求に対応できないとい
う問題が生じる。

【０００５】これら問題のうち、圧損増大を抑制する技
術として特開平４−４０１１が提案された。この提案方
法は、エレクトレット化シートのライナーとフルートを
交互に複数段組合せ積層することによってフルートとラ
イナーで囲まれる管状通路を多数段形成した広幅の除塵
専用ハニカム状フィルタ体と、脱臭用として広幅に構成
された脱臭専用の活性炭多孔体を用いるものであって、
これらを積層するに当たっては、ハニカム状フィルタ体
の管状通路を空気流れ方向と平行に配置する。即ち管状
通路に沿って空気を流す（以下平行流）という構成を採
用するものである。従ってこの方法では除塵を分担する
ハニカム構成体部分の圧損を減少させることはできてい
るが、この除塵効果を十分に高めようとすれば空気流路
をある程度長くする必要があって、それと同じ様に厚く
（空気流れ方向に厚く）形成される活性炭多孔体部分の
圧損が極めて高いものとなる。その為空気流れの圧倒的
部分は低圧損側のハニカム体方向に流れ、高圧損側の活
性炭多孔体方向には、殆ど流れてこない。この様な流れ
のアンバランスを生じると後者の作用（脱臭作用）は実
際上殆ど期待できないものとなってしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、フィルタ全体の素
材構成を工夫することによって、補強材等の補助部材を
使用しなくともそれ自体で十分な形状保持性を発揮する
と共に、処理空気の流れのバランスを維持して塵埃除去
と臭気除去の両目的をバランス良く効果的に達成するこ
とができ、且つそれらによって低圧損化且つ小型化され
た空気浄化用フィルタ構造体を提供しようとするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成すること
のできた本発明の空気浄化用フィルタ構造体は全体をフ
ルート部とライナー部からなるハニカム体とするもので
あって、請求項１の発明は、フルート部とライナー部か
ら構成されるハニカム状の空気浄化用フィルタにおい
て、フルート部は塵埃除去用のエレクトレット化された
シート状不織布で構成し、ライナー部は脱臭剤が添着さ
れたシート状活性炭で構成したことを要旨とし、請求項
２の発明は、フルート部は脱臭剤が添着されたシート状
活性炭で構成しライナー部は塵埃除去用のエレクトレッ
ト化されたシート状不織布で構成したことを要旨とする
ものである。

【０００８】即ちフルート部とライナー部で囲まれた管
状通路の中から見ると、一方の壁面が塵埃除去用のエレ
クトレット化されたシート状不織布（以下ＥＦシート）
で構成され、他方の壁面が脱臭剤の添着されたシート状
活性炭（以下ＡＣシート）で構成されているのである。
従って上記管状通路を流れる被処理空気は渦巻き状に流
れる過程で上記壁面の両方にまんべんなく接触し、夫々
の作用を受けて塵埃除去及び脱臭が行なわれる。尚フル
ート部は波型である為、上記管状通路においてはフルー
ト部の表面積がライナー部の表面積より大きくなる。従
って被処理空気中の除去対象が主として塵埃であるとき
は、フルート部をＥＦシートとし、ライナー部をＡＣシ
ートで構成することが推奨され、除去対象が主として臭
気成分であるときはフルート部をＡＣシートとし、ライ
ナー部をＥＦシートとすることが推奨される。

【０００９】

【作用】ＥＦシートは素材となる不織布に永久的な分極
が与えられたものであり、常にある一定の電荷を有して
いる。従ってその表面を通過する空気中の塵埃は静電気
力によってＥＦシートに吸着され、空気中から除去され
る。ＥＦシートはエレクトレット化された誘導体を素材
として不織布状に作られるものであり、この様な誘導体
の素材になるものとしては、ポリ弗化ビニリデン、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリアミド類、ポリエステ
ル類等の熱可塑性樹脂が使用される。またその製造方法
としては、熱エレクトレット法、エレクトロエレクトレ
ット法、ホトエレクトレット法などが利用される。これ
らのうち熱エレクトレット法について説明すると、上記
素材からなる不織布を２枚の電極板間に挟み、上記素材
の軟化温度よりわずか低い高温に保持する。そしてこれ
に直流高電圧を印荷しながら室温まで冷やす。この方法
は操作性が良好であると共に、注入された電荷の寿命が
数年に及ぶという特性を有する為特に有効な方法として
一般化されている。

【００１０】いずれにせよこれらの手法でエレクトレッ
ト化されたＥＦシートは、前記の如くハニカムにおける
ライナー部またはフルート部のいずれかとして使用され
るので、この様な形状に成形することのできるシート状
で提供される。本発明のＥＦシートはシート表面に対し
て空気が平行線で流されるものであるから、処理空気は
シートを貫通せず、従ってシート厚みは特に制限されな
いが、塵埃吸着容量を高める主旨からは空気中の微細な
塵埃をシート内部まで取込み得る様なものであることが
望まれ、その為には不織布内にも空気が容易に侵入し、
ときにはこれを通過することができる程度に薄く且つ適
切な嵩密度であることが推奨される。好ましい厚みは
２．１ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下であ
り、一方嵩密度は好ましくは０．０３ｇ／ｃｍ³ 以上、
より好ましくは０．２５ｇ／ｃｍ³ 以下、より好ましく
は０．２０ｇ／ｃｍ³ 以下である。

【００１１】一方脱臭用のＡＣシートは、活性炭素繊維
及び／又は粒状活性炭を含有する活性炭含有紙より構成
される。活性炭含有紙は活性炭素繊維単独で構成するこ
ともできるが、保形性を高めるために、他の天然或は合
成のパルプ材料、更にはＰＶＡ繊維の抄紙用バインダー
等を加えて構成したものでもよい。尚このときは活性炭
を少なくとも１０重量％以上含有していることが望まれ
る。また活性炭含有紙は空気中の被吸着物質が速やかに
シート内部まで浸透拡散する程度に薄く、且つ充分な多
孔性を有していることが望まれる。その為の好ましい嵩
密度は０．１〜０．４ｇ／ｃｍ³ 、より好ましくは０．
１５ｇ／ｃｍ³ 以上、或はより好ましくは０．３０ｇ／
ｃｍ³ 以下である。好ましい厚みは０．０５〜０．８０
ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍであり、好ましくは
０．６ｍｍ以下である。

【００１２】活性炭含有紙には、要すれば、酸吸着物質
或はアルカリ吸着物質を含有させることができる。酸吸
着物質は特に限定されるものではなく、酸性物質を吸着
することができ且つそれ自身揮発性が小さく、ある程度
安定性の高いものであればよく、例えばモノエタノール
アミン、ジエタノールアミン、ポリアルキレンポリアミ
ン等の有機アミン類或はリン酸グアニジンやスルファミ
ン酸グアニジンの如きグアニジン類等を用いることがで
きる。アルカリ吸着物質も特に限定されるものではな
く、アルカリ性物質を吸着することができ且つそれ自身
揮発性が小さく、ある程度安定性の高いものであればよ
く、例えばリンゴ酸やクエン酸、酒石酸等の有機モノま
たはポリカルボン酸等を挙げることができる。これらの
吸着剤は活性炭含有紙を作るときに添加してもよいし、
抄紙後に添着乾燥させてもよい。添着量はフィルタ材重
量に対し１〜５０重量％が好ましい。

【００１３】本発明は前記の如くＥＦシートとＡＣシー
トをライナー部もしくはフルート部として両者を組合わ
せるものであるが、臭気成分がアルカリ性物質のみであ
るとき、或は酸性物質のみというときは、ＡＣシートと
して酸吸着物質を含有させたもの、或はアルカリ吸着物
質を含有させたもの、のいずれか一方を準備してこれを
ＥＦシートと組合わせることにより本発明フィルタを作
る。しかし臭気成分がアルカリ性のもの及び酸性のもの
の両方を含むときは、ＡＣシートとして前記酸吸着物質
を含有したもの、及びアルカリ吸着物質を含有したもの
を別々に準備する。そしてＥＦシートを含めて全３種類
を材料としてライナー部とフルート部に作り分けて本発
明のフィルタとすればよい。この際もっとも好ましい組
合わせは、ＥＦシートをライナー部またはフルート部の
いずれか一方とし、残りのフルート部またはライナー部
については酸吸着物質含有ＡＣシートとアルカリ吸着物
質含有ＡＣシートの両方を、臭気成分の組成や含有量を
考慮して適切な比率で組合わせ使用することが推奨され
る。この様な組合わせを適宜選択することにより、フル
ート部とライナー部に囲まれる前記管状通路がＥＦシー
ト、酸吸着物質含有ＡＣシート、アルカリ吸着物質含有
ＡＣシートの中から選択される２種のシートを壁面とし
て構成される。従って被処理空気の汚染内容に応じた最
適な清浄化効果を果たさせる様な組合わせを採用するこ
とが望まれる。尚ＥＦシートと酸吸着物質含有シートの
みからなる本発明フィルタを作り、別途ＥＦシートとア
ルカリ吸着物質含有シートのみからなる別の本発明フィ
ルタを作り、これらを適宜組合わせて便用する様なもの
も本発明フィルタに包含される。

【００１４】本発明のハニカム状フィルタを成形する手
段は任意であるが、代表的な手順を例示的に説明する
と、まず成形には通常の段ボール加工機を用いることが
できる。従って波形に加工した波形シート（フルート
部）の片面と平面シート（ライナー部）の接点を接合し
て片ダンボールを形成する。この段ボールを積み重ね或
はロール状に巻きあげてハニカム状のフィルタを成形す
る。

【００１５】段ボールを積み重ねてハニカム状に形成す
る場合は、波形シートの波の頂点に接着剤を塗布して固
定するのが一般的であるが、プラスチック樹脂等のケー
スに充填する場合等は接着剤により固定しなくてもよ
い。図１には片段ボールの断面図を、図２には片段ボー
ルを積み重ねたハニカム状フィルタの断面図を、図３に
はロール状に巻きあげて成形したハニカムの断面図を夫
々示した。

【００１６】上記波形シートのピッチ及び高さによって
前記管状通路の太さが決まり、細い通路では空気を流し
たときの圧力損失が大きくなるが、気体中の被吸着物の
官壁への移動速度が大きくなるため、除去に必要な積層
体の長さを短くすることができる。従ってこれらの因子
を総合的に考慮し、被処理空気の汚染度なども考慮の
上、適度な太さに設計することが必要となる。好ましい
波ピッチは３０ｃｍあたり３０から１５０であり、好ま
しい波高さは０．６から８．０ｍｍ、より好ましくは
０．８〜６．０ｍｍである。

【００１７】以下実施例によって本発明を具体的に説明
するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、
前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更することはすべ
て本発明の技術範囲に包含される。

【００１８】

【実施例】種々の空気浄化用フィルタを作成しその特性
を測定した。実施例１エレクトレット化されたポリプロピレンのシート状不織
布（１４μｍ、目付重量５０ｇ／ｍ² 、厚み０．３５ｍ
ｍ、嵩密度０．１４ｇ／ｃｍ³ ）をフルート部とし、粉
末状活性炭含有紙（活性炭含有量６０％、目付重量１０
０ｇ／ｍ² 、厚み０．３ｍｍ、嵩密度０．３ｇ／ｃｍ
³ ）を抄紙後リンゴ酸（アンモニア吸着剤）１０％を添
着乾燥させたものをライナー部として，波ピッチ約３．
１ｍｍ、波高さ約２ｍｍの片ダンボールを成形した。得
られた片ダンボールを２１段積層して高さ６５ｍｍ、横
幅３００ｍｍ、層長（図２のｔ）１０ｍｍのハニカム状
空気浄化用フィルタを作成した。この片ダンボールのフ
ルート部とライナー部の長さの比は１．５：１となっ
た。

【００１９】実施例２実施例１で用いたのと同一の素材を利用し、エレクトレ
ット化されたシート状不織布をライナー部、粉状活性炭
含有紙をフルート部とした他は全て実施例１に準じて空
気浄化用フィルムを作成した。

【００２０】比較例１エレクトレット化されたポリプロピレンのシート状不織
布（１４μｍ、目付重量２５ｇ／ｍ² 、厚み０．２ｍ
ｍ、嵩密度０．１３ｇ／ｃｍ³ ）をフルート部及びライ
ナー部の両方に使用して、波ピッチ約３．１ｍｍ、波高
さ約２ｍｍの片ダンボールを成形した。得られたエレク
トレット不織布の片ダンボールを２１段積層して高さ６
５ｍｍ、横幅３００ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状空気
浄化用フィルタを作成した。

【００２１】比較例２粉末状活性炭含有紙（実施例１と同仕様）を抄紙後リン
ゴ酸１０％を添着乾燥させたものをライナー部及びフル
ート部の両方に使用して、波ピッチ約３．１ｍｍ、波高
さ約２ｍｍの片ダンボールを成形した。得られた片ダン
ボールを２１段積層して高さ６５ｍｍ、横幅３００ｍ
ｍ、層長５ｍｍのハニカム状空気浄化用フィルタを作成
した。

【００２２】比較例３エレクトレット化されたポリプロピレンのシート状不織
布（１４μｍ、目付重量５０ｇ／ｍ² 、厚み０．３５ｍ
ｍ、嵩密度０．１４ｇ／ｃｍ³ ）に、プリーツ形状保持
用のネット（目合い６ｍｍ×６ｍｍ、開孔率９３％、目
付重量６０ｇ／ｍ² ）を接着後ヒダ折り機でプリーツピ
ッチ３．０ｍｍに加工した後、高さ６５ｍｍ、横幅３０
０ｍｍ、層長５ｍｍの塵埃除去専用プリーツ状フィルタ
を作成した。また比較例２と同仕様のハニカムフィルタ
（層長５ｍｍ）を臭気除去専用フィルタとして準備し、
前記プリーツ状フィルタに積層した。従って空気浄化用
フィルタとしては層長１０ｍｍとなった。尚プリーツ状
フィルタは空気流れに対して直交配置とした。

【００２３】比較例４比較例１のエレクトレット不織布ハニカムと比較例２の
臭気除去用の粉末状活性炭含有紙で作成したハニカムを
積層した。空気浄化用フィルタの層長は１０ｍｍとなっ
た。以上の様にして得られた空気浄化用フィルタの特性
を測定した。

【００２４】塵埃除去性能空気浄化用フィルタを空気清浄機に設置し、２．７ｍ³
のアクリル樹脂製ケースの中央に配置し、温度２５℃，
相対湿度５０％の環境下にタバコ（マイルドセブン：商
品名）を自然燃焼させ粉塵測定器で５０００個の汚染環
境にした後、空塔線速度を１００ｃｍ／ｓｅｃとして空
気清浄機を７０分間運転し効果を測定した（図４参
照）。その結果を表１に示す。除去性能（％）＝（5000個−70分後の粒子数（個）／50
00個）×100

【００２５】臭気除去性能空気浄化用フィルタを直径６５ｍｍの円筒状ガラス管内
に設置して、該ガラス管にアンモニアガス５ｐｐｍを含
有する空気（温度２５℃，相対湿度５０％）を空塔線速
度２５ｃｍ／ｓｅｃで流し、その時の空気浄化用フィル
タ入口側及び出口側のガス濃度をガス検知管で測定した
（図５参照）。その結果を表１に示す。除去性能（％）＝（入口ガス濃度−出口ガス濃度／入口
ガス濃度）×100

【００２６】圧力損失空気浄化用フィルタを直径６５ｍｍの円筒状ガラス管内
に設置して、該ガラス管に湿度２５％，相対湿度５０％
の空気を空塔線速度１００ｃｍ／ｓｅｃで流した。空気
浄化用フィルタの入口側及び出口側の圧力損失を測定
し、圧力差を圧力損失として求めた。その結果を表１に
示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に示される様に実施例１，２の空気清
浄化フィルタはタバコ煙粒子除去及びアンモニア吸着性
能に優れた性能を発揮した。しかも層長が比較例３，４
と同一であるにもかかわらず圧力損失が低く且つより高
い強度を示した。比較例１は塵埃除去用フィルタであり
タバコ煙除去性能は優れているがアンモニア吸着性能は
なく、素材として腰の弱いポリプロピレンを使用してい
るので、圧力損失も高く、フィルタの強度が不十分であ
った。比較例２の臭気吸着用フィルタは逆にアンモニア
吸着性能は優れているがタバコ煙除去性能はない。比較
例３は、タバコ煙除去性能、アンモニア吸着性能、強度
ともに優れているが、圧力損失が高く好ましくない。比
較例４の塵埃除去用ハニカムと臭気吸着用ハニカムの組
合せは圧力損失が大きくなり好ましくない。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、小
容積でありながら塵埃除去及び脱臭がいずれも効率よく
達成され、強度的に優れたしかも圧力損失の非常に小さ
い空気浄化用フィルタを提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】片ダンボールの断面図。

【図２】片ダンボールを積層したハニカム状空気浄化用
フィルタの斜視図。

【図３】片ダンボールを巻きあげたハニカム状空気浄化
用フィルタの斜視図。

【図４】実施例におけるフィルタの除塵性能の測定装置
を示す図。

【図５】実施例におけるフィルタの吸着性能の測定装置
を示す図。

【符号の説明】

１フルート部２ライナー部３空気浄化用フィルタ４２．７ｍ³ アクリル樹脂製ケース５空気清浄機６悪臭ガス混合空気７入口濃度測定口８出口濃度測定口９ガラス管Ａ空気の流れ方向ｔ層長

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 46/00 ＺＡＢ 7446−4Ｄ３０２ 7446−4Ｄ 53/34 ＺＡＢ 53/38 53/81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フルート部とライナー部から構成される
ハニカム状の空気浄化用フィルタにおいて、フルート部としては、塵埃除去用のエレクトレット化さ
れたシート状不織布で構成されたものを用い、ライナー部としては、脱臭剤が添着されたシート状活性
炭で構成されたものを用いることを特徴とする空気浄化
用フィルタ。
【請求項２】フルート部とライナー部から構成される
ハニカム状の空気浄化用フィルタにおいて、フルート部としては、脱臭剤が添着されたシート状活性
炭で構成されたものを用い、ライナー部としては、塵埃除去用のエレクトレット化さ
れたシート状不織布で構成されたものを用いることを特
徴とする空気浄化用フィルタ。