JPS6336852A - 荷電式フイルタ− - 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】 本発明は、荷電式フィルターに関し、更に詳しくは、高
圧電極と接地電極間に荷電により電界を形成せしめ、塵
埃とが材とを帯電することで静電及び／又は誘電作用に
より高性能な濾過性能を具備した、各種空気清浄分野に
利用することのできる荷電式フィルターに関する。

［従来の技術および問題点］ 従来６１電することにより、塵埃を捕集する方式のフィ
ルターと呼ばれるものには、高圧電極と接地Ｎ、電極間
形成される電界中を塵埃を通過せしめることで塵埃を帯
電化し、接地電極で塵埃を１ｉｔｉ集又は粗粒化して、
接地電極で捕集されない塵埃又は接地電極で捕集され更
に再飛散する塵埃を機械的に捕集する例えば特開昭５６
−３７０６０号に示される方式のものと、前記塵埃帯電
部に加えて、更に高圧電極と接地電極間に誘電材料から
なる濾材を設置して電界を形成し、濾材を誘電化せしめ
て塵埃を機械的および静電気的に捕集する例えば特開昭
５８−り２４７＋号等に示される方式のものとがあり、
通常前者は濾材付き電気集塵装置、後者は誘電フィルタ
ー装置としてｙＩられている。

面者の方式によるものは、塵埃の捕集効率に劣り、又、
頻繁に接地電極の掃除や２月相交換を行う必要がありメ
ンテナンス性に劣るという欠点があリ、又、後者の方式
によるものは、前者に比べて捕集効率には優れるものの
、高効率で塵埃が捕集されるために濾材の目詰りが激し
く、捕集容量が少なく濾材寿命が短いという欠点があっ
た。

又、これらの従来のものは何れも濾材とは別に独立した
電極として金属製の線や網等を用いるため、濾材との密
着性やひだ折り等の加工性に劣り、その結果、所望の集
塵効果が得られないという欠点があり、濾材の交換等に
も電極をその都度取り外したりすることが必要で、作業
性やメンテナンス等に劣るものであった。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、濾材の表裏の非対象の位置に幅が５ｍｍ以下
の線状の導電部を形成し、気流の流入側に配した導電部
を接地電極、流出側に配した導電部を高圧電極としたこ
とを特徴とする電極と不織布が一体構造の荷電式フィル
ターに関する。

［作ｍ及び実施例コ 本発明は、荷電式フィルターとして、濾材の表裏の非対
象の位置に幅が５１１ＩＩ＋＋以下の線状の導電部を形
成したものを利用するという極めて簡単な構成であり、
以下、本発明を図面を参照して説明を行うと、第１図ａ
）、　ｂ）は、本発明の荷電式フィルター基材の導電部
の例を示す平面図で、ｃ）、　ｄ）は各々ａ）、　ｂ）
の断面図である。

第２図は、本発明による荷電式フィルターの使用状態を
表わす説明図である。

まず、本発明で利用する濾材ｌについて説明すると、が
材１は、周知の空調用が材が全て使用可能であり、それ
以外にも、従来は荷電式フィルターとしての適用が困難
であった厚みｂ月Ｏ〜数ＩＯｍｎ＋のＪグ手濾材を襞折
りしないで使用することができる。これらの濾材ｌとし
ては、紙製や不織布製あるいは無機繊維製等の材料から
なるが打てあって、■期用としての見掛は密度の低いも
のから超高性能用としてのＨＥＰＡフィルターと呼ばれ
る高密度のものまで何でも利用することができるが、本
発明においては高電圧を使用するため絶紗性のある材料
を用いる必要がある。又、非常時に備えてか材を難燃化
することも好適である。

特に、ポリエステル、ポリプロピレン等の合成繊維を少
なくとも５０％以上含む不織布は、荷電時に誘電フィル
ターとなるため、塵埃の捕集効率も高くなり最適のもの
と考えられる。

又、濾材に密度勾配を設けたり、襞折り形状を変化させ
たりすることも、本発明において全て従来通り有効に利
用することができる。

次に導電部２について説明すると、導電部２は高圧の荷
電に耐えられるものであれば任意に選択することができ
るが、気流の通過を妨げない構造が望ましく、このため
、導電部は５ｍ−以下の幅の線状体であることが適当で
、幅が５ｍｎを越えるような場合は濾過面積を減少せし
めて圧力損失の増加や塵埃保持容量の低下が生じ、又、
電界形成にも劣るので好ましくない。

又、本発明では導電部２は２戸材の表裏に非対象である
ことを必須とするため、−船釣には、比抵抗カ月０４Ω
・ｃｍ以下、好適には１０”Ω・ｃｍ以下の金属線や炭
素繊維等の導電性線状体、あるいは、銀、銅、アルミニ
ウムやカーボン等の導電性粉体を接抵抗が１０６Ω・ｃ
ｍ以下のペーストを線状に塗イ１したものが好適であり
、金網やメツシュ等の通気性板状体等の、面状体は非対
象構造が得られないので不適当である。

尚、本発明で言う非対象とは、濾材表面に対して垂直に
透視した場合に、表面の導電部と裏面の導電部とが重積
しない状態のことを言う。

本発明において、表裏の導電部が非対象構造であること
を必須要件とする理由を述べると、第１には導電部２を
か材を介して表裏非対象に設けることで、高圧電Ｆｉ！
２Ｂと接地電極２Ａとの電極間距離を大きく取ることが
でき、このため、電界形成域を拡大して均一な塵埃捕集
作用が得られると共に、電極間の短絡を防止する作用が
あるためで、第２には、対象構造の場合には、塵埃が接
地電極２Ａに集中して濾材の目５８りが早ｊｌｌに発生
したり、あるいは、接地電極２Ａを塵埃が覆って電界形
成な■害して塵埃捕集効率を低下せしめるが、非ス・１
象構造とずろことでこれらの障害を防止して塵埃捕集効
率を高め、しかも、濾材全体を活用できるのて塵埃保持
容量を増大せしめることができるためである。

高圧電極２Ｂと接地電極２Ａの電極間距離は任意で良い
が、短絡を防止して、且つ、良好な電界形成を得るため
には、２乃至５０慣霞が適当と考えられ、又、電極間電
位差に関しては、０．２乃至１．Ｏｋｖ／ｍｍ（電極間
距離）、好適には０．５乃至０．９ｋｖ／ｎ＋ｍである
ことが望ましい。

以下、第２図に基づいて、濾材表裏に形成された導電部
について、気流流入側を接地電極、流出側を高圧電極と
する理由を説明する。

従来の荷電式フィルターは、一般的に線状の高圧電極と
板状の接地電極からなる塵埃に対するイオン化部を；ｑ
けて、本発明の配置とは反対に気流の流入側に濾材と間
隔を設けて高圧電極を配して塵埃をまず帯電し、更に接
地電極を気流の流出側に設けた濾材により帯電した塵埃
を捕集する構成であったため、これらは前述したように
、捕集効率及び／又は保持容量に劣り、且つ、寿命が短
いという欠点があったが、本発明者はこれらの問題を解
決するために鋭意研究を重ねた結果、塵埃捕集効率に劣
るという理由で従来は利用されなかった接地電極を気流
流入側に配した構造において、濾材と７７ｉ極とを一体
構造にした場合は塵埃の捕集効率が従来より更に高く、
しかも、塵埃保持容量が格段に優れた荷電式フィルター
が得られることを見出し、本発明を完成したものである
。

本発明の荷電式フィルターが塵埃の保持容量が従来の物
よりも格段に優れる理由を述べると、前記したように、
本発明の荷電式フィルターにおいて、塵埃を含む気流は
、濾材中を接地電極側表面から高圧電極側へ流れ、これ
とは反対に、電界は高圧電極２Ｂから接地電極２Ａへ向
けて形成される。接地電極を通過した塵埃は濾材内で帯
電され、気流の流れと反対の接地電極への電気的吸引力
を受ける。このため、濾材に達した塵埃は、が材の有す
る通気抵抗と電界の影π及び／又は濾材の誘電作用によ
り減速されるので、まず濾材表面に堆積する。この時、
塵埃は全て同じ極性に帯電しているため、塵埃どうしが
緻密に凝集することがなく、あたかも起毛した様な状態
で捕集されるため、塵埃が濾材表面を覆ってもが材の目
詰まりが生じることはない。又、帯電により塵埃が濾材
から遊離しようとする力は、気流の流速よりも明らかに
小さいため、塵埃が濾材表面から遊離することはない。

しかも、本発明では表裏の電極が非対象に設置されてい
るため、高圧電極から接地電極へと向かう方向は、気流
の方向と真に対向するのではなく斜交するので電界の分
布が濾材の水平方向にも広がり、且つ、各電極が対向し
た場合のように特定領域ではない不平等電界を形成する
ので、このことも塵埃保持室ｌの向上に有利と考えられ
る。

この結果、濾材の表面より内部へと塵埃が暫時保持され
て行くが、全ての塵埃が電界の作用により緻密に凝集す
ることがないので、目詰まりが生じ難く、圧力損失の上
昇が従来の荷電式フィルターに比へ格段に少ない。

これらの作用は、気流の流入側に接地電極を、気流の流
出側に高圧電極を設けることにより、はじめて達成でき
るものである。

又、本発明においては、従来の電気集塵装置のようにイ
オン化部を全く必要としないため、濾材交換や、メンテ
ナンス等の作業性にも非常に優れ、集塵作用としての塵
埃の帯電を利用するのではなく、濾材の機械的捕集作用
を塵埃捕集の主たる作用とし、更に捕集された塵埃を気
流の流れと逆方向へ起毛させる、つまり、静電植毛に類
似した作用により目詰まりを防ぎ、且つ、電界形成と濾
材の誘電作用により塵埃の通過速度を低減することによ
り、従来に比べ少なくとも３０％以上の高い塵埃保持容
量を有する荷電式フィルターが１′；られる。

上記の理由により、本発明の電極の配置を採用すること
で従来のものよりも逼かに大きな塵埃保持容量の荷電式
フィルターが得られるのである。

次に捕集効率に関して説明すると、一般的に捕集効率は
、フィルターの密度が高いほと、また、ン月相を通過す
る気流速度が遅いほど良好となる。

このため、本発明の構成を採用したが材は従来の荷電フ
ィルターに比べて、同一密度であれば電界形成により気
流の流速よりも塵埃の流速を低下せしめることができる
ので、実質的に風速を低下せしめた場合と同様の塵埃捕
集効率の向上が得られ、又、同一の風速であれば、本発
明のものはが材の目詰まりが従来のものよりも格段に低
いため圧力損失の上昇を招かず、より高密度の濾材を利
用することが可能になるため、何れにしても捕集効率を
高める結果が得られる。

更に、接地電極を気流流入側に配することの有利な点は
、帯電された塵埃粒子の過剰な蓄積は、塵埃間の反発作
用による塵埃の遊離や捕集効率の低下を生じる場合があ
るが、本発明のものは接地電極により常にアースされて
いるので、電荷の蓄積によるこれらの障害は発生しない
。

以下、本発明の市電式フィルターを実施例により史に具
体的に説明するが、本発明はこれらの実Ｉｌト例に限定
されるものではない。

〔実施例１〕 濾材として、難燃性ポリエステル系繊維！００％（１，
５デニール、　４４ｍｍ長と３デニール＋　５１ｍｍ長
）からなる［１ｆｔ　１５０ｇ／ｍ２、厚み３ｍｎ＋の
ウェブをポリ塩化ビニル系の接着剤で結合した不織布を
使用し、この表面に比１１（抗１．８Ω・ｃｍの炭素縁
！ＩＩ　（７１）マルチフィラメンＩ・を線間隔１２１
１１慣の平行線になるように接着剤で設置し、次いて、
第１図ａ）に示すように濾材裏面に表面とは非対象の１
存置に表面と同一間隔に同一の炭素繊維マルチフィラメ
ントを設置して導電部を形成し、本発明によるＵ型式フ
ィルターフ、（材を得た。

この）、（材を襞折りして、電極間の平均電位差が０．
８ｋｖ／ｍｍの条件で導電し、ＪＩＳＤ−１６１２の試
験方法にべ（して試験を行い、圧力損失が１００■Ａｑ
になった時を最終として塵埃保持容！α、及び、塵埃捕
集効率について測定した。

第１表からも明らかなように、本発明の荷電式フィルタ
ーは、比較例のものより逼かに塵埃保持容量及び１ｉｌ
ｉ集効率に優れ、且つ、極めて良好な塵埃捕集作用を有
するものであり、内燃機関用のエアークリーナーとして
最適のものであった。

〔比較例１〕 実施例１との比較のため、２戸材としては実り笹例１と
同一の不織布を使用し、炭素繊維からなる導電部の代り
に高圧電極及び接地電極として金網をン戸財形状に従い
粟折りしたものを作成し濾過層と重ね合わせて、実施例
１と同一条件で試験を行なった。

これらの結果を第１表に示したが、実施例のものと比べ
て、塵埃の保持容量、捕集効率とも劣るもので、又、目
詰まりも生じ易く極めて寿命の短いものであった。

第　　１　　表 （風速：　０．２ｍ／ｓｅｃ、塵埃：ＪＩ９　８種）〔
実施例２〕 ２戸を才として、平均繊維径が２１１で、目付６０ｇ／
ｍ２、厚み０．５ｍｍのポリオレフィン系のメルトブロ
ー法による不織布と、平均デニールが２デニールのボリ
クラール繊維及びモダクリル繊維からなる目付１２０ｇ
／ｍ？、厚み１．１ｍｍの乾式法による不織布とを積層
したものを用いて、このものの表裏非対象の位置に、乾
燥固化後の比抵抗り月０２Ω・ＣＩ？ｌの導電性塗料を
輻２ｍｍ＋、線間隔＋６ｎ＋＊の平行線状に塗布して導
電部を形成し、本発明による荷電式フィルターを得た。

このものについても、襞折り加工を行い、Δ５ＩＩＲ−
ＡＥ　５２−７６に準じて比色法で試験を行い、その結
果を第２表に示したが、極めて微細な塵埃に対しても、
優秀な捕集効率を示し、且つ圧力損失が低いものであり
、高性能フィルターとして有用なものであった・ 〔比１校例２〕 実施例２て使用したものと同一の２戸材を予め高圧の“
１「荷をチャージすることでエレクトレット化し、次い
で、このものを襞折りして、エレクトレットフィルター
として実施例２のものとの比較を行った。

この結果も第２表に示すが、実施例２のものに比べて、
塵埃の捕集効率は同等であるが、保持容量は格段劣るも
のであった。

第　　２　　表 （風速：　Ｏ，Ｉｍ／ｓｅｃ、塵埃：大気塵、最終圧力
損失：　４０ｍｍＡｑ） 〔実施例３〕 ２戸材として、平均デニールが６デニールのポリエステ
ル系複合繊維を主体とする目付３００ｇ／ｎ２＋厚み３
０ｎ＋ｍの密度勾配を有する厚手不織布を用いて、その
表裏非対象位置に、比抵抗り月０−４Ω・ＣＩｌ＋で直
径が５０μｍのステンレス線を線間隔が２０１ｍ１＋に
なるように接着して導電部を形成し、本発明の荷電式フ
ィルターを得た。

このものについて、ＡＳＩＩＲＡＥ　５２−７６に準じ
て重潰法で試験を行い、その結果を第３表に示したが、
■塵に対し捕集効率、保持容量とも極めて優れたもので
あり、濾材が長寿命で、しかもが材が厚手板状のため交
換作業が容易で、小型空気清浄機用荷電式フィルターと
して最適のものであった。

〔比較例３〕 実施例３と同一のものを用いて、気流の流入側を高圧電
極、流出側を接地電極として試験を行い、その結果を第
３表ここ示した。表からも明らかなように、このものは
塵埃保持容量に明らかに劣るものであった。

第　　３　　表 （風速：　０．７ｍ／ｓｅｃ、　Ｊｉ埃：大気塵、最終
圧力損失：　２０ｍｍＡｑ） ［発明の効果コ 本発明による荷電式フィルターは、従来から利用されて
いるが材をそのまま利用できるため、特別な材料や設備
等を全く必要としない。又、本発明で必須の構成である
濾材表裏の非対久位置に形成される導電部となる金属線
等の導電性線状体、あるいは、ｉＪ？、やカーボン等の
導電性粉体を接着剤等に分散せしめたペーストも安価且
つ容易に人手することが可能であり、積層作業にも困難
な点は全くない。しかも、従来は利用できなかった厚手
の濾材を襞折りしないで使用することもてきるため、こ
の場合には従来にはない安価な荷電式フィルターを提供
することができる。

そして、本発明の荷電式フィルターは、前記したように
塵埃の保持容量が従来のものよりも格段に優れている。

このことは、荷電式フィルターの交換回数を減らずばか
りてはなく、従来程度の脱塵作業を行うことて極めて長
間の使用を可能とする。従って、荷電式フィルターの交
換にともなうメンテナンス及び経費を軽減し、非常に経
済性に優れたものである。

しかも、塵埃が起毛状態で捕集されるため、圧力１ζ１
失の上昇が従来のものよりも遇かに低く、その結果とし
て、内燃機閏等のエアークリーナーとして利用すれば吸
気効率あるいは燃焼効率が高まるので燃費の向上や出力
の向上等にも寄与し、一般空気清浄分野においてはより
高密度の２戸亭オや、より大！１１の気流の処理が可ｒ
１ヒとなるので、高性能且つコンパクトな構造の空気清
浄装置を提供することができる。

従って、本発明の荷電式フィルターは本来の機能である
塵埃の捕集効率が良好であることは勿論、高い塵埃１＾
持容遺と長寿命を具ｈ”ａ　Ｌ／、経済性、生産性に優
れ、しかも、利用範囲が広い理想的な荷電式フィルター
である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ）、　ｂ）は、本発明の荷電式フィルター基材
の導電部の例を示す平面図で、ｃ）、　ｄ）は各々ａ）
。 ｂ）の断面図である。 第２図は、本発明による荷電式フィルターの使用状態を
表わす説明図である。 図中の数字は、 １・・・・・・濾材　　　　２・・・・・・導電部２Ａ
・・・・接地電極　　２Ｂ・・・・高圧電極特許出願人
　　日本バイリーン株式会社第１図 ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ｂン第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）濾材の表裏の非対象の位置に線状又は帯状の導電
   部を形成し、気流の流入側に配した導電部を接地電極、
   流出側に配した導電部を高圧電極としたことを特徴とす
   る電極と不織布が一体構造の荷電式フィルター。
2. （２）導電部を比抵抗１０＾４Ω・ｃｍ以下の導電性線
   状体を濾材表面に接着することで形成した構造の特許請
   求の範囲第１項記載の荷電式エアフィルター。
3. （３）導電部を比抵抗１０＾６Ω・ｃｍ以下の導電性ペ
   ーストを塗布することにより形成した構造の特許請求の
   範囲第１項記載の荷電式フィルター。