JP6571566B2 - 脱臭フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、空気浄化装置などの機械による強制給排気による空気処理装置に装着使用されるエアフィルタ、特に波板状のフィルタ材を有する脱臭フィルタに関するものである。

近年、東アジア内陸部の砂漠、乾燥地域からの砂塵（黄砂）や、ＰＭ２．５、スギ、ヒノキなどの花粉の飛散、また、インフルエンザ等のウイルスによる感染症の流行が健康へ及ぼす影響から、窓を開けた室内空気の換気に代わり、空気清浄機やエアコンを用いて室内空気を浄化、調温、調湿する生活環境が多く見られる。家庭や職場、自動車などの空間の快適性向上の機能に対する市場要望は強く、空気浄化装置の普及が進んでいる。

普及とともに、空気浄化装置に要求される性能は年々高性能化している。一方で、特に家庭用の空気清浄機などでは、省スペース性、意匠性も重要視されるようになっており、従来の箱型だけでなく、円筒形状や円錐形状などの形状の空気浄化装置が上市されている。

このようなニーズに従い、空気浄化装置に内蔵されるエアフィルタに対しても同様に、高性能化だけでなく、空気浄化装置の設計を妨げない省スペース性や、丸形状や円筒形状など特殊な形状も要求されている。

エアフィルタの機能は、集塵、脱臭用、抗菌、抗ウイルス、抗アレルゲン、加湿、蒸散、除湿、芳香など様々である。エアフィルタの形状としては、フィルタ材を波板状に折り曲げた、いわゆるプリーツフィルタが知られている。フィルタ材を波板状とすることで、粉塵や臭気の保持容量が向上して長寿命となり、通過風速を遅くして粉塵や臭気の捕捉能力を向上することができる。

様々な機能が要求されるエアフィルタについて、高性能化、省スペース性を実現するために、例えば、プリーツフィルタについて、集塵用フィルタと脱臭フィルタを一体化したエアフィルタ（例えば、特許文献１及び２参照）が開示されている。

特許文献１及び２の場合、波板状としたフィルタ材の構造保持と、フィルタ材を通過しない空気の通路を塞ぐため、いずれも、板状の樹脂、紙、不織布や金属などを含む枠材やケースが必要である。その結果、効率的な製造工程を考えると、エアフィルタの形状が実質上、直方体に限られており、空気浄化装置の設計の自由度や意匠性向上に制限が生じる課題があった。

一方、直方体でないプリーツフィルタとして円筒形のプリーツフィルタも開示されている（例えば、特許文献３参照）。このように、比較的複雑な製造工程を経ることで、様々な形状のエアフィルタを供給することはできる。しかしながら、構造が固定され、形状は変化できないため、エアフィルタの輸送や保管時に、その特徴的な構造から、容積が嵩み、輸送や保管の効率が著しく悪くなる課題があった。

特許第２７９０８５７号公報 特開２０１１−２１２６３６号公報 特開平９−２７６６３８号公報

本発明の課題は、搭載される空気浄化装置の設計自由度を妨げず、意匠性向上に制限を生じさせない、脱臭フィルタを提供することである。

上記課題は、柔軟で形状が可変な脱臭フィルタによって解決される。具体的には、ケースや枠材を使用しない、波板状で通気性を有する第一のフィルタ材と、第一のフィルタ材の一面側の谷部の空間に充填される粒状脱臭剤と、第一のフィルタ材の上記一面側の山部の頂部に固定されて、粒状脱臭剤を被覆し、通気性を有する第二のフィルタ材とを備えた脱臭フィルタにおいて、第一のフィルタ材と第二のフィルタ材とで構成される三角形状の開口部が樹脂で封鎖されていて、枠材を用いていないことを特徴とする脱臭フィルタ、さらには前記樹脂がホットメルト樹脂である前述の脱臭フィルタで解決される。

本発明により、搭載される空気浄化装置の設計自由度を妨げず、意匠性向上に制限を生じさせない脱臭フィルタを提供することができる。

本発明の脱臭フィルタの一例を示す斜視図である。 本発明の脱臭フィルタにおいて、樹脂で封鎖された三角形状の開口部を示す部分拡大図である。 本発明の脱臭フィルタにおいて、三角形状の開口部を封鎖する樹脂を省略し、粒状脱臭剤の充填位置を示した部分拡大図である。 波板状の第一のフィルタ材を平板状に仮固定した状態を示した斜視図である。 比較例１の脱臭フィルタの斜視図である。 比較例２の脱臭フィルタの斜視図である。 本発明における、真円筒状の変形フィルタの一例を示す斜視図である。 本発明における、コの字形の変形フィルタの一例を示す斜視図である。 本発明における、Ｓ字形の変形しフィルタの一例を示す斜視図である。

以下、本発明について、図１〜３を用いて、詳細に説明する。図１は、本発明の脱臭フィルタの一例を示す斜視図である。図２は、本発明の脱臭フィルタにおいて、樹脂で封鎖された三角形状の開口部を示す部分拡大図である。図３は、本発明の脱臭フィルタにおいて、三角形状の開口部を封鎖する樹脂を省略し、粒状脱臭剤の充填位置を示した部分拡大図である。図１〜３に示したように、本発明の脱臭フィルタは、波板状で通気性を有する第一のフィルタ材１と、第一のフィルタ材１の一面側の谷部の空間に充填される粒状脱臭剤２と、第一のフィルタ材１の上記一面側の山部の頂部６に固定されて、粒状脱臭剤２を被覆し、通気性を有する第二のフィルタ材３とを備えた脱臭フィルタであり、第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材３とで構成される三角形状の開口部４が樹脂５で封鎖されていることを特徴とする。図１では、第二のフィルタ材３の一部が省略表示されているが、第二のフィルタ材３は粒状脱臭剤２を完全に被覆するように配置される。

本発明において、通気性を有する第一のフィルタ材１及び第二のフィルタ材３としては、不織布を好適に用いることができる。該不織布が含有することができる繊維としては、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、フェノール系繊維等の合成繊維、ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、活性炭素繊維等の無機繊維、木材パルプ、竹パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、藁パルプ、バガスパルプ、コットンリンターパルプ、木綿、羊毛、絹等の天然繊維、古紙再生パルプ、レーヨン等の再生セルロース繊維やコラーゲン等のタンパク質、アルギン酸、キチン、キトサン、澱粉等の多糖類等を原料とした再生繊維等、あるいは、これらの繊維に親水性や難燃性等の機能を付与した繊維等を単独又は組み合わせて使用することができる。第一のフィルタ材１及び第二のフィルタ材３の厚みは、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、坪量は５ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

上記不織布の製造方法については、特に制限はなく、目的・用途に応じて、乾式法、湿式抄造法、メルトブローン法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、エアレイド法、静電紡糸法等で得られたウェブを水流交絡法、ニードルパンチ法、ステッチボンド法等の物理的方法、サーマルボンド法等の熱による接着方法、レジンボンド等の接着剤による接着方法で強度を発現させる方法を適宜組み合わせて製造することができる。

なお、必要に応じて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、脱臭、抗菌、防カビ、抗ウイルス、防虫、殺虫、消臭、芳香、感温、保温、蓄温、蓄熱、発熱、吸熱、防水、耐水、撥水、疎水、親水、除湿、調湿、吸湿、撥油、親油、油等の吸着、エレクトレット帯電処理、及び水や揮発性薬剤等の蒸散又は徐放等の各種機能を付加したフィルタ材を使用することもできる。

本発明において、粒状脱臭剤２は、主に悪臭を除去する目的で用いられる薬剤の総称である。具体的には、活性炭、添着活性炭、天然又は合成ゼオライト、セピオライト、活性アルミナ、活性白土、イオン交換樹脂、鉄アスコルビン酸、鉄フタロシアニン誘導体などの吸着脱臭剤、マンガン系酸化物やペロブスカイト型触媒などの低温酸化触媒、酸化チタンや酸化亜鉛などの光触媒、植物抽出成分に含まれる化合物であるカテキン、タンニン、フラボノイド、酸化鉄などの鉄系化合物、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、シリカ、シリカ−酸化亜鉛複合物、シリカ−アルミナ−酸化亜鉛複合物、二酸化マンガン、複合フィロケイ酸塩、シクロデキストリン、アスコルビン酸と二価鉄塩の混合物、ビタミンＢ群とリン酸塩の混合物などを挙げることができる。比表面積は５０〜２０００ｍ^２／ｇであることが好ましい。例えば活性炭の場合、ＪＥＭ １４６７−１９９５などで定める脱臭性能の算出、耐久日数の算出で決定する。

粒状脱臭剤２の形状は、球、円柱、直方体など成型してあっても構わないし、大粒径のものを砕いたそのままの形状でも構わない。大きさは、第一のフィルタ材１及び第二のフィルタ材３を突き抜けて脱落しない必要があり、最大長が０．２ｍｍ以上であることが好ましい（６０ＭＥＳＨ）。

第一のフィルタ材１を波板状に加工する方法としては、折り曲げ加工を、山・谷、交互に機械的に連続して折り畳む方法；フィルタ材上の山部の稜線（谷部の谷筋）に相当する位置に、線上の叩き跡を設け、叩き跡を折り線として波板状に折り畳む方法；既定の波型のギヤに挟み込み、波板状に成型する方法、などが挙げられるが、これに限定されない。いずれの方法においても、波板状に加工しやすくする目的で熱や圧力をかけることができる。

波板状に加工した第一のフィルタ材１の一面側の谷部の空間に粒状脱臭剤２を充填する方法としては、図３に示したように、第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材３の間に粒状脱臭剤２が充填される方法であればよく、限定されない。例えば、粒状脱臭剤２を充填した後に、第二のフィルタ材３で被覆する方法；第二のフィルタ材３で被覆した後、三角形状の開口部５を経て粒状脱臭剤２を充填する方法などが挙げられるが、いずれの方法でもよい。粒状脱臭剤２を充填する際には、均一になるように留意することが好ましい。均一とならない場合、粒状脱臭剤２と臭気成分の接触頻度に偏りが生じ、目指す脱臭性能に到達しない場合がある。粒状脱臭剤２を均一に充填するために、波板状に加工した第一のフィルタ材１の谷部の間隔を等間隔にしておくことが好ましい。粒状脱臭剤２は、第一のフィルタ材１及び／又は第二のフィルタ材３上に接着剤などで固定してもよいし、固定しなくてもよい。固定しない場合、粒状脱臭剤２が大きく移動して、均一性が失われないようにするため、谷部にリブ等を設けることができる。

第一のフィルタ材１の山部の頂部６と、第二のフィルタ材３とを固定する方法としては、液状の接着剤を第一のフィルタ材１の山部の頂部６に塗布し、乾燥工程を経て第二のフィルタ材３を固定する方法；ホットメルト樹脂を山部の頂部６に塗布し、加熱加圧して第二のフィルタ材３を固定する方法；目の粗い非常に高通気なシート状ホットメルト接着剤を、第一のフィルタ材１の山部の頂部６と第二のフィルタ材３の間に配し、加熱加圧して固定する方法、などが挙げられる。これらの場合、接着剤を第一のフィルタ材１の山部の頂部６全体に使用してもよいし、一部だけに使用してもよい。

本発明では、第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材３とで構成される三角形状の開口部４が樹脂５で封鎖される。樹脂５で封鎖されることによって、脱臭フィルタの形状保持が可能となり、また、粒状脱臭剤２の脱落及び空気漏れ（リーク）を防止することができる。また、例えば、図５に示したように、特許文献１（特許第２７９０８５７号公報）に記載されている脱臭フィルタでは、該開口部４における空気漏れのないように、枠材７が接着されているため、脱臭フィルタの形状が実質上、直方体に限られることになり、空気浄化装置の設計の自由度や意匠性向上に制限が生じる課題があったが、三角形状の開口部４が樹脂５で封鎖されている本発明の脱臭フィルタは、第一のフィルタ材１の稜線方向を軸に、任意に曲げることが可能な、柔軟（フレキシブル）なフィルタであり、種々の形状の変形フィルタとなる。その結果、何重にも巻いた巻回状フィルタ；真円筒状、楕円筒状、多角筒状等の筒状フィルタ；コの字形状、Ｓ字形状、Ｕ字形状等の文字形状のフィルタ等；種々の形状のフィルタを製造することができ、搭載される空気浄化装置の自由な設計や意匠性向上に対応することができる。図７〜９は、本発明の脱臭フィルタが任意に変形することが可能であることを説明するための、変形フィルタを示した斜視図であり、樹脂５は省略している。図７は真円筒状の変形フィルタであり、図８はコの字形状の変形フィルタであり、図９はＳ字形状の変形フィルタである。

次に、本発明における第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材３とで構成される三角形状の開口部４を封鎖する樹脂５について説明する。本発明で使用することができる樹脂５は特に制限されない。熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれも使用することができる。

熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリロニトリル・スチレン・ブタジエン３元共重合体樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、などが挙げられるが、これらに制限されない。

熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド樹脂などが挙げられるが、これらに制限されない。

樹脂５は、第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材３とで構成される三角形状の開口部４に合わせた形状で使用され、あらかじめ三角形状に成形してから用いてもよいし、軟化・溶融した状態で用い、製造工程上で成形してもよい。

製造工程を簡便にし、該三角形状の開口部４を効率良く封鎖するためには、樹脂５としてホットメルト樹脂を用いることが好ましい。ホットメルト樹脂を用いて封鎖する方法としては、第一のフィルタ材１の端部にホットメルト樹脂を配し、第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材３とを固定する際に、ホットメルト樹脂を一緒に軟化・溶融させて、開口部４を封鎖する方法；第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材２とを固定した後に、軟化・溶融させたホットメルト樹脂を開口部４に塗布して封鎖する方法等が挙げられる。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものでない。

（実施例１）
第一のフィルタ材１及び第二のフィルタ材３として、目付け５０ｇ／ｍ^２のポリエステル繊維／レーヨン繊維／アクリル系樹脂からなる湿式ケミカルボンド不織布を使用した。さらに、第一のフィルタ材１にはアクリル系樹脂エマルションと粉末活性炭を水に分散した処理液をサイズプレス処理により該不織布に担持し、脱臭機能を付与した。第二のフィルタ材３には銀系抗菌剤を含む処理液をサイズプレス処理により該不織布に担持し、抗菌機能を付与した。

第一のフィルタ材１である脱臭機能付き不織布を、プリーツマシンを使用して波高１０ｍｍ、並間隔５ｍｍの波板状に折り曲げ加工し、図４に示すように、波板状の第一のフィルタ材１を平板状に仮固定した状態で、一面側の谷部に、粒状脱臭剤２である円柱状の活性炭ペレット（直径２ｍｍ、高さ４ｍｍ）を均一に充填した。第二のフィルタ材３は活性炭ペレットを充填した面を覆うように、かつ第一のフィルタ材１の山部の頂部６である山部稜線だけに接するように平坦に配置して接着した。接着には、目が粗い非常に高通気なシート状ポリアミド系ホットメルト接着剤を用い、加熱加圧して接着した。

第一のフィルタ材１と第二のフィルタ材３とで構成される三角形状の開口部４は、あらかじめ折り曲げ加工後の平板状に仮固定した状態にある第一のフィルタ材１上の端部において、谷部を埋めるように配しておいたＥＶＡ系ホットメルト樹脂を、第二のフィルタ材３を加熱加圧接着する際に溶融させて、封鎖した。エアフィルタとして実使用上問題のないレベルで該三角形状の開口部４から空気漏れ（リーク）のない実施例１の脱臭フィルタを得た。

（比較例１）
ホットメルト接着剤を塗布した不織布からなる帯状の枠材７を使用し、三角形状の開口部４を一斉に封鎖した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の脱臭フィルタを得た。図５は、比較例１の脱臭フィルタの斜視図であり、第二のフィルタ材３の一部が省略表示されているが、第二のフィルタ材３は粒状脱臭剤２を完全に被覆するように配置される。

（比較例２）
実施例１と同様に波板状に折り曲げ加工した第一のフィルタ材１を、円筒状にして会合部分をＥＶＡ系ホットメルト樹脂で接着、固定した。円筒の内側面の第一のフィルタ材１の山部の頂部６に、接着剤を塗布し、第二のフィルタ材３を、円筒状になるように、第一のフィルタ材１の山部の頂部６に接着し、乾燥して固定した。三角形状の開口部４を封鎖する際に、ホットメルト接着剤を塗布した不織布からなるドーナツ状の枠材８を使用した。最初に片側の三角形の開口部４を一斉にドーナツ状の枠材８で封鎖し、次に反対側の三角形状の開口部４から、実施例１と同様の粒状脱臭剤２を充填した。最後に、粒状脱臭剤２を充填した三角形状の開口部４を、もうひとつのドーナツ状の枠材８で封鎖し、比較例２の脱臭フィルタを得た。図６は比較例２の脱臭フィルタの斜視図である。

実施例１の脱臭フィルタは、枠材を用いていないが、第一フィルタ材１と第二フィルタ材３とで構成される三角形状の開口部４が樹脂５で封鎖されていることで、波板状の第一のフィルタ材１の構造を十分に保持することができ、かつリークを防止できた。また、実施例１の脱臭フィルタは、第一のフィルタ材１の稜線方向を軸に、任意に曲げることが可能で、円筒形状、コの字形状、Ｓ字形状など、種々の形状に柔軟に変形が可能であり、搭載される空気浄化装置の自由な設計や意匠性向上に対応可能であった。また、輸送・保管時の形状を平板形状とすることで、輸送上、保管上の容積を従来同等とし、効率良く輸送や保管を行うことができた。

比較例１の脱臭フィルタは、帯状の枠材７が用いられている。その結果、脱臭フィルタの形状が変形できない直方体に限られており、空気浄化装置の設計の自由度や意匠性向上に制限が発生した。

比較例２の脱臭フィルタは円筒形状で、該形状が最適な空気浄化装置などにおいては設計の自由度や意匠性向上に制限を生じさせないと言える。しかしながら、該円筒形状の脱臭フィルタは、円筒形状の中空部分が余剰の空間となり、輸送上や保管上の容積が嵩み、輸送や保管の効率が悪かった。実施例１の脱臭フィルタでは、輸送及び保管時には平板形状として、空気浄化装置に搭載するときには任意の形状をすることができ、輸送や保管の効率が向上した。

本発明の脱臭フィルタは、空気清浄機などの空気浄化装置の他、空調機、掃除機、除湿機、乾燥機、加湿機、換気扇、扇風機、熱交換装置等の機械による強制給排気による空気処理装置に装着使用することができる。

１ 第一のフィルタ材
２ 粒状脱臭剤
３ 第二のフィルタ材
４ 三角形状の開口部
５ 三角形状の開口部を封鎖する樹脂
６ 第一のフィルタ材の山部の頂部
７ 帯状の枠材
８ ドーナツ状の枠材

Claims (2)

1. 波板状で通気性を有する第一のフィルタ材と、第一のフィルタ材の一面側の谷部の空間に充填される粒状脱臭剤と、第一のフィルタ材の上記一面側の山部の頂部に固定されて、粒状脱臭剤を被覆し、通気性を有する第二のフィルタ材とを備えた脱臭フィルタにおいて、第一のフィルタ材と第二のフィルタ材とで構成される三角形状の開口部が樹脂で封鎖されていて、枠材を用いていないことを特徴とする脱臭フィルタ。
2. 前記樹脂がホットメルト樹脂である請求項１記載の脱臭フィルタ。