JPH0910535A

JPH0910535A - 平板状フィルタエレメント

Info

Publication number: JPH0910535A
Application number: JP7182056A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kimura; 政廣木村
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】気体／液体用フィルタエレメントを提供す
る。【構成】シート状濾材を山部４，６及び谷部５，７に
折り曲げた平板状フィルタ素材１と、そのフィルタ素材
１を支持するフィルタ枠とを含み、折目線が、平行直線
又は第１平行ジグザグ線と、それら平行直線との交点で
若しくは前記第１平行ジグザグ線の屈曲点の交点で所定
角度で折れ曲がる第２平行ジグザグ線とからなり、平行
直線又は第１平行ジグザグ線では交点毎に山部と谷部折
目線が繰り返し、第２ジグザグ線は全体として山部又は
谷部折目線が交互に繰り返す。【効果】隣接濾材面同士の密着が起きず、一定容積内
に収納できる濾材量が飛躍的に増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平板状フィルタエレメ
ントに関する。

【０００２】

【従来の技術】気体や液体などの被処理流体に含まれる
ダスト（塵埃）を捕集して流体を浄化するフィルタで
は、被処理流体に接触する濾材の表面積を大きくすれば
する程、通気抵抗を下げることができる。これは、濾材
の表面積が大きくなれば、濾材の単位面積当たりの被処
理流体量が少なくなるからである。従来から、平板状フ
ィルタにおいては、濾材の表面積を大きくするために、
例えば、図１に示すように、シート状濾材２１にプリー
ツを施したプリーツ加工フィルタ２０が知られている。
このプリーツ加工フィルタ２０は、被処理流体の通過方
向（矢印ａ）から見て、平行な直線状の山部２２と谷部
２３とが交互に繰り返される構造を有している。この種
のプリーツ加工フィルタ２０において、平板状フィルタ
の厚みｗを増やさずに、一定の容積内で、一定量の被処
理流体と接触する濾材表面積を増加させるには、前記の
山部２２及び谷部２３の折り畳み密度を増やすことが必
要になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリー
ツ加工フィルタには、折り畳んだ濾材面がフィルタの使
用中に隣接面同士で密着してしまう欠点があり、折り畳
み密度が増加すると、その傾向が著しくなる。隣接濾材
面が密着すると、被処理流体と接触する濾材シート面積
が減少するので、折り畳み濾材間にスペーサを設けて密
着を防止することが必要であった。このため、プリーツ
加工には、その折り畳み可能な密度に制限があり、必ず
しも十分な濾材密度を得ることはできなかった。更に、
ダストが詰まっていくと、圧力損失により通気抵抗の低
い部分が密着してしまうので、濾材の濾過能力を十分に
活用しないままでフィルタ特性が低下して使用不能にな
り、寿命が短くなるという欠点もあった。本発明の目的
は、一定容積内の濾材シート折り畳み量を増大し、スペ
ーサを設けなくても隣接濾材面の密着が発生せず、寿命
の長いフィルタを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の目的は、本発明に
よる、シート状濾材を山部及び谷部の周期的な繰り返し
により立体的に折り曲げてなる平板状折曲加工フィルタ
素材と、その平板状折曲加工フィルタ素材をその周囲で
支持するフィルタ枠とを含むフィルタエレメントであっ
て、前記のフィルタ素材の立体的な折り曲げ形状を構成
する稜線が、前記フィルタ素材の平面展開図上の折目線
としては、（１）複数の平行直線、又は実質的に一定の所定角度で
ジグザグに折れ曲がり、相互に平行な複数のジグザグ線
と、（２）前記の平行直線との交点で実質的に一定の所定角
度で折れ曲がるか、又は前記の平行なジグザグ線の屈曲
点での交点で実質的に一定の所定角度で折れ曲がり、相
互に平行な複数のジグザグ線とからなり、しかも（ａ）
各々の平行直線又は平行なジグザグ線（１）において
は、前記のジグザグ線（２）と交差する毎に山部折目線
と谷部折目線とが周期的に繰り返し、（ｂ）隣接するジ
グザグ線（２）間の各平行直線又は平行なジグザグ線
（１）においても、山部折目線と谷部折目線とが周期的
に繰り返し、そして（ｃ）各々のジグザグ線（２）は、
全体として山部折目線又は谷部折目線のいずれかであっ
て、しかも山部折目線のジグザグ線（２）と谷部折目線
のジグザグ線（２）とが交互に周期的に繰り返す、こと
を特徴とする、フィルタエレメントによって達成するこ
とができる。

【０００５】以下、添付図面に沿って本発明を詳細に説
明する。図２に、本発明によるフィルタエレメントに用
いることのできる平板状折曲加工フィルタ素材の一態様
を示す。平板状折曲加工フィルタ素材１は、図３（平行
直線とジグザグ線との組合せ）又は図４（ジグザグ線同
士の組合せ）に示す平面展開図（部分展開図）を折り込
んで製造することができる。すなわち、平行直線とジグ
ザグ線との組合せの場合には、図３に示すように、シー
ト状濾材１０に折目線をつける。その折目線は、（１）複数の平行直線１１と、（２）それらの平行直線１１との交点１２で実質的に一
定の所定角度θ₁ でジグザグに折れ曲がり、相互に平行
な複数のジグザグ線１３とからなる。また、ジグザグ線
同士の組合せの場合には、図４に示すように、シート状
濾材１０に折目線をつける。その折目線は、（１’）実
質的に一定の所定角度θ₂ でジグザグに折れ曲がる複数
の平行なジグザグ線１１’と、（２’）前記の平行なジ
グザグ線１１’の屈曲点での交点１２で実質的に一定の
所定角度θ₃ でジグザグに折れ曲がり、相互に平行な複
数のジグザグ線１３とからなる。

【０００６】更に、前記の折目線は、（ａ）各々の平行
直線１１又は平行なジグザグ線１１’においては、前記
のジグザグ線１３と交差する毎に山部折目線１４と谷部
折目線１５とが周期的に繰り返し、（ｂ）隣接するジグ
ザグ線１３間の各平行直線１１又は平行なジグザグ線１
１’においても、山部折目線１４と谷部折目線１５とが
周期的に繰り返し、そして（ｃ）各々のジグザグ線１３
は、全体として山部折目線１６又は谷部折目線１７のい
ずれかであって、しかも山部折目線１６のジグザグ線１
３と谷部折目線１７のジグザグ線１３とが交互に周期的
に繰り返す構造からなっている。

【０００７】前記の（１）及び（２）の条件、並びに
（ａ）〜（ｃ）の条件に従って折目線を形成すると、平
面展開図上には、平行直線１１とジグザグ線１３とによ
り、それぞれ辺の長さや内角の大きさが異なる各種の平
行四辺形が形成されるが、これらの各平行四辺形の４つ
内角のうちの隣接する２つの内角の角度の組合せの種類
は２種類である。更に、特に平行直線１１の間隔とジグ
ザグ線１３の間隔を各々等間隔にすると、図３に示すと
おり、平面展開図上には、平行直線１１とジグザグ線１
３とにより、複数の実質的に合同な２種類の平行四辺形
１８ａ，１８ｂ（但し、１８ａ，１８ｂは線対称）が形
成される。

【０００８】また、前記の（１’）及び（２’）の条
件、並びに（ａ）〜（ｃ）の条件に従って折目線を形成
すると、平面展開図上には、平行なジグザグ線１１’と
ジグザグ線１３とにより、それぞれ辺の長さや内角の大
きさが異なる各種の平行四辺形が形成されるが、これら
の各平行四辺形の４つ内角のうちの隣接する２つの内角
の角度の組合せの種類は４種類になる。更に、平行なジ
グザグ線１１’とジグザグ線１３の間隔を各々等間隔に
すると、図４に示すとおり、平面展開図上には、平行な
ジグザグ線１１’と平行なジグザグ線１３とにより、複
数の実質的に合同な４種類の平行四辺形１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄが形成される。更に、或る平行四辺
形１９ａの１つの内角αと、その平行四辺形１９ａに交
点でのみ接する別の平行四辺形１９ｄの１つの内角δと
の和が１８０°になり、もう一方の或る平行四辺形１９
ｂの１つの内角βと、その平行四辺形１９ｂに交点での
み接する別の平行四辺形１９ｃの１つの内角γとの和が
１８０°になる場合には、各々２種類の平行四辺形が合
同（１９ａ＝１９ｄ，１９ｂ＝１９ｃ）となるため、平
面展開図上には、複数の実質的に合同な２種類の平行四
辺形が形成される。

【０００９】なお、本明細書において、ジグザグ直線が
相互に平行であるとは、前記の平面展開図上において、
或るジグザグ線を平行移動すれば他のジグザグ線と重な
り合い、実質的に一本のジグザグ線になることができる
ことを意味する。但し、本発明において、平行直線や平
行なジグザグ線はほぼ平行であればよく、本発明の所定
の効果が得られる範囲内で多少の誤差は許される。

【００１０】図３及び図４において、山部折目線１４及
び１６を実線で、谷部折目線１５及び１７を破線でそれ
ぞれ示す。前記の図３に示す平面展開図に従って折目線
を作成したシート状濾材１０を、それらの山部折目線１
４及び１６並びに谷部折目線１５及び１７のとおりに折
り込むと、図２に示すフィルタ素材１の立体的な折曲構
造を形成することができる。また、前記の図４に示す平
面展開図に従って折目線を作成したシート状濾材１０
を、それらの山部折目線１４及び１６並びに谷部折目線
１５及び１７のとおりに折り込むと、図２と同様のフィ
ルタ素材１の立体的な折曲構造を形成することができ
る。

【００１１】図５は、図２に示すフィルタ素材１の山部
４及び６、並びに谷部５及び７（図５にのみ示す）の各
構造を説明するため、フィルタ素材１の一部の折込みを
解除して広げ、山部４及び６（それぞれ山部折目線１４
及び１６に相当）、並びに谷部５及び７（それぞれ谷部
折目線１５及び１７に相当）の構造を示した参考図であ
る。また、図２及び図５において、Ｌは平行直線１１が
延びる方向、Ｊはジグザグ線１３が延びる方向を示す。
なお、本明細書では、フィルタ素材の稜線にあたる「山
部」（すなわち、凸部）及び「谷部」（すなわち、凹
部）を、被処理流体の流入方向（図２の矢印Ａ）側から
見て命名しており、被処理流体の流出方向側から見れ
ば、凹凸は逆になる。

【００１２】図３及び図４の平面展開図に示す折目線に
おいて、平行直線１１又は平行なジグザグ線１１’の間
隔、ジグザグ線１３の間隔、それら間隔の比率、及び平
行直線１１又は平行なジグザグ線１１’とジグザグ線１
３との折曲角度θ₁ 、θ₂ 及びθ₃ は特に限定されるも
のではなく、使用するシート状濾材の材料の種類や厚
さ、更にはフィルタエレメントの用途などにより適宜選
択することができる。なお、本明細書において「実質的
に一定の所定角度」とは、或る特定の所定角度から約１
割程度の誤差の範囲内を意味する。ジグザグ線１３の間
隔は、主として製造するフィルタエレメントの厚さ
（Ｗ）によって規定される。また、平行直線１１又は平
行ジグザグ線１１’の間隔は、フィルタエレメントの表
面積を高めるためにはできるだけ狭いことが望ましい
が、狭くなるに従って折り加工が困難になるのでシート
状濾材の材料の種類や厚さ、エレメントの用途などを考
慮して選定すべきである。なお、いずれの線の間隔も実
質的に等間隔である方が折り加工が簡便で、安定した形
態のフィルタエレメントが製造できるのでよい。ここ
で、実質的に等間隔とは、或る特定の所定間隔から約１
割程度の誤差の範囲内を意味する。

【００１３】前記の折曲角度θ₁ 、θ₂ 及びθ₃ はそれ
ぞれ相互に独立に同じか又は異なる角度であり、折り畳
み量を増やして表面積を大きくするためには１８０°に
近いことが望ましいが、反対に濾材の密着を防ぐ上では
１８０°から離れることが望ましく、シート状濾材の種
類や厚さ、エレメントの用途などを考慮して選定すべき
である。なお、平行直線１１の場合には、θ₁ は１８０
°ではないものとする。θ₁ が１８０°になると図３の
ような本発明の折り構造はとれなくなる。また、θ₃ は
１８０°であることができるが、この場合は、図４に示
すジグザグ線１１’が直線１１になる。更に、θ₂ も１
８０°ではないものとする。θ₂ が１８０°になると図
４のような本発明の折り構造はとれなくなる。

【００１４】図３の平行直線１１の折目線を形成する場
合に比べて、図４の平行ジグザグ線１１’の折目線を形
成する場合の方が、より隣接濾材の密着が生じにくいフ
ィルタ素材を得ることができる。一方、折り目線に基づ
いて折り加工を行うには、図４は図３に比べて複雑な加
工を行う必要があるため、図３の方がより簡便にフィル
タ素材を得ることができる。例えば、厚さ約７５０μｍ
の不織布濾材から自動車キャビン用フィルタエレメント
を製造する場合には、平行直線１１又は平行ジグザグ線
１１’の間隔は２〜５ｃｍ、ジグザグ線１３の間隔は１
〜３ｃｍ、折曲角度θ₁ 、θ₂ 、θ₃ は１００°以上で
１８０°未満、より好ましくは１６０°以上で１８０未
満であることができる。また、例えば、厚さ約１５０μ
ｍの不織布濾材から空気清浄機用フィルタエレメントを
製造する場合には、平行直線１１又は平行ジグザグ線１
１’の間隔は０．５〜２ｃｍ、ジグザグ線１３の間隔は
１〜５ｃｍ、折曲角度θ₁ 、θ₂ 、θ₃ は８０°以上で
１８０°未満、より好ましくは１４０°以上で１８０未
満であることができる。

【００１５】前記のフィルタ素材用の濾材は、従来公知
の任意の濾材用材料、例えば、繊維質材料（例えば、編
物、織物、不織布、紙、又はこれらの複合体）やネッ
ト、有孔フィルム、又はメンブレンフィルタなどを用い
ることができる。特に、気体用（例えば、空気清浄機
用）フィルタエレメントに用いる場合には、不織布濾材
（例えば、メルトブロー不織布、バインダー接着不織
布、繊維接着不織布、水流絡合不織布、湿式不織布、又
はこれらの積層体）が適しており、特に帯電させた（エ
レクトレット化した）メルトブロー不織布又は帯電させ
たメルトブロー不織布と他の不織布との積層体が好まし
い。液体用（例えば、水用、又はオイル用）フィルタエ
レメントに用いる場合には、特には、不織布製濾材、又
は耐油性濾紙を用いることが好ましい。

【００１６】図２に示すように、前記のフィルタ素材１
は、山部及び谷部とを周期的に繰り返した立体的折曲構
造を含み、全体的には、一定寸法の厚さ（Ｗ）、縦（Ｌ
方向）及び横（Ｊ方向）の平板状に形成される。また、
前記のフィルタ素材１の縦（Ｌ方向）の両端には、突出
稜８及び窪み稜９が形成される。突出稜８は、山部４の
端部に相当し、窪み稜９は、谷部４の端部に相当する。
前記の折目線に従って折り込んで形成された稜線、すな
わち、山部４，６及び谷部５，７は、使用するシート状
濾材の種類により、単に折込み加工のみで固定するか、
又は、加熱成形して形成することができる。一般にほと
んどの濾材は折込み加工のみで山部４，６及び谷部５，
７を形成できるが、熱融着性繊維を含有する濾材や多層
構造の濾材の場合には、加熱成形により形成してもよ
い。

【００１７】こうして得られる平板状折曲加工フィルタ
素材の周囲をフィルタ枠で支持して本発明によるフィル
タエレメントを得ることができる。フィルタ枠で支持す
るフィルタ素材の周囲は、全周囲であることが好ましい
が、周囲の一部でもよい。フィルタ枠としても、従来公
知の同種のフィルタエレメントに用いられているフィル
タ枠をそのまま使用することができるが、本発明で用い
るフィルタ素材の対向する一対の二辺には前記のとお
り、突出稜８及び窪み稜９が存在するので、フィルタ枠
の少なくとも内側の形状をそれらの突出稜８及び窪み稜
９に相当する形状に揃えるか、あるいはフィルタ素材の
突出稜８及び窪み稜９を平板状になるようにカットする
ことが必要である。例えば、長方形型の通常のフィルタ
枠において、対向する一対の二辺の内側に前記の窪み稜
９が占める空間を埋めることのできるスペーサ部材を設
けるか、あるいはフィルタ枠の対向する一対の二辺の形
状を突出稜８及び窪み稜９に相当する形状に揃え、フィ
ルタ枠の外側にできる窪みは、本発明のフィルタエレメ
ントを設置するフィルタ装置内で埋めることもできる。
なお、フィルタ枠はフィルタ素材自体を接着又は融着し
て形成してもよく、例えば、図２のフィルタ素材であれ
ば、縦（Ｌ方向）の隣接する濾材片どうしを加熱体など
と接触させて熱融着することなどにより、シールされた
面を形成し、フィルタ枠の代替としてもよい。

【００１８】本発明によるフィルタエレメントは、気体
用フィルタ及び液体用フィルタに一般に用いることがで
きる。気体用フィルタとしては、例えば、空気清浄機用
フィルタや自動車キャビン用フィルタなどがあり、液体
用フィルタとしては、例えば、半導体、食品、塗料、医
薬品などの製造に使用される水を処理するためのフィル
タやオイルフィルタなどがある。

【００１９】

【発明の効果】本発明によるフィルタエレメントを構成
するフィルタ素材は、本発明による特殊な折曲加工によ
り、少なくとも前記平行直線の延びる方向では、隣接濾
材面同士の密着が起きない構造となる。また、ジグザグ
線の延びる方向では、シート状濾材自体の厚みを考慮し
なければ、理論上は、隣接濾材面同士の密着が生じる
が、実際に用いるシート状濾材には一定の厚みがあるの
で、前記の密着は事実上発生しない。また、本発明によ
る折曲加工平板状フィルタ素材は、特定の折曲構造を有
するので、一定容積内に収納することのできる濾材量が
飛躍的に増加する。例えば、自動車キャビン用フィルタ
エレメント用のフィルタ素材として実際上使用可能な限
度まで折り込むことのできる濾材量を、本発明と従来の
プリーツ状フィルタ（図１参照）とで比較すると、２２
ｃｍ×３０ｃｍ×３ｃｍの平板状領域内において、プリ
ーツ加工フィルタ素材では、６，５００〜７，３００ｃ
ｍ² であるのに対し、本発明の折曲加工平板状フィルタ
素材では、２，５００〜１１，０００ｃｍ² であり、約
１．３〜１．５倍となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のプリーツ加工フィルタの斜視図であ
る。

【図２】本発明によるフィルタエレメントに用いること
のできる平板状折曲加工フィルタ素材の斜視図である。

【図３】図２のフィルタ素材の平面展開図の部分図であ
る。

【図４】別のフィルタ素材の平面展開図の部分図であ
る。

【図５】図２に示すフィルタ素材の一部の折込み構造を
解除して広げ、山部及び谷部の各構造を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１・・・平板状折曲加工フィルタ素材；４，６・・・山
部；５，７・・・谷部；８・・・突出稜；９・・・窪み
稜；１０・・・シート状濾材；１１・・・平行直線；１
２・・・交点；１１’，１３・・・ジグザグ線；１４，
１６・・・山部折目線；１５，１７・・・谷部折目線；
１８・・・平行四辺形；２０・・・プリーツ加工フィル
タ；２１・・・シート状濾材；２２・・・山部；２３・
・・谷部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート状濾材を山部及び谷部の周期的な
繰り返しにより立体的に折り曲げてなる平板状折曲加工
フィルタ素材と、その平板状折曲加工フィルタ素材をそ
の周囲で支持するフィルタ枠とを含むフィルタエレメン
トであって、前記のフィルタ素材の立体的な折り曲げ形
状を構成する稜線が、前記フィルタ素材の平面展開図上
の折目線としては、（１）複数の平行直線、又は実質的に一定の所定角度で
ジグザグに折れ曲がり、相互に平行な複数のジグザグ線
と、（２）前記の平行直線との交点で実質的に一定の所定角
度で折れ曲がるか、又は前記の平行なジグザグ線の屈曲
点での交点で実質的に一定の所定角度で折れ曲がり、相
互に平行な複数のジグザグ線とからなり、しかも（ａ）
各々の平行直線又は平行なジグザグ線（１）において
は、前記のジグザグ線（２）と交差する毎に山部折目線
と谷部折目線とが周期的に繰り返し、（ｂ）隣接するジ
グザグ線（２）間の各平行直線又は平行なジグザグ線
（１）においても、山部折目線と谷部折目線とが周期的
に繰り返し、そして（ｃ）各々のジグザグ線（２）は、
全体として山部折目線又は谷部折目線のいずれかであっ
て、しかも山部折目線のジグザグ線（２）と谷部折目線
のジグザグ線（２）とが交互に周期的に繰り返す、こと
を特徴とする、フィルタエレメント。