JP2015160198A

JP2015160198A - フィルタ

Info

Publication number: JP2015160198A
Application number: JP2014038780A
Authority: JP
Inventors: 山本　昭久; Akihisa Yamamoto; 昭久山本
Original assignee: APOLLO TRADING CORP
Current assignee: APOLLO TRADING CORP
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07

Abstract

【課題】吸引時における圧力損失の上昇を抑制した上で、フィルタの剛性を高めると共に、フィルタの寿命を延ばすこのできるフィルタの提供。
【解決手段】不織布からなる内層２と、不織布からなり、前記内層２の表裏に積層された外層３０，３１を備えた多層構造のフィルタ１であって、前記内層２は、所定厚、及び所定目付とする二層以上の第一層４０，４１と、前記第一層４０，４１よりも薄く、且つ高目付とし、前記第一層４０，４１の間に積層された第二層５０とを備え、前記外層３０，３１は、前記第一層４０，４１よりも薄く、且つ高目付とし、前記内層２の表裏となる前記第一層４０，４１の外表面に積層されているフィルタ。
【選択図】図１

Description

本発明は、水蒸気、油煙、ほこり、ちり等を捕獲すると共に、使い捨て可能なフィルタに関する。

水蒸気、油煙、ほこり、ちり等を捕集すると共に、使い捨て可能なフィルタは、下記、特許文献１に記載されているように、二層の表面層と、この表面層の間に介在された中間層との三層構造のフィルタが知られている。

このフィルタは、表面層と中間層とが、ガラス繊維からなる不織布によって構成されており、中間層の不織布の目付が表面層の不織布の目付よりも低く、且つ中間層の不織布の厚みが表面層の不織布の厚みよりも厚くされている。

特開２００２−１３６８１４号公報

特許文献１の従来技術によると、中間層が目の粗い低目付層で、表面層が目の細かい高目付層であるため、外観が良好で安っぽい印象を受けることがない。また、表面層が高目付層であるため、構成繊維の脱落が生じ難く、取り扱い性に優れ、耐スチーム性も良好である。しかも、中間層は目の粗い低目付層であるため、圧力損失の上昇を防止することができ、また、目の粗い低目付層と目の細かい高目付層との組み合わせで、あらゆる大きさの粒子を効率的に捕集することができる。

この特許文献１の従来技術によるフィルタは、水蒸気、油煙、ほこり、ちり等（以下、捕集物という）の捕集量が限界量に至った際に、新しいフィルタに交換することになるが、フィルタの使用状況によっては、フィルタの交換頻度が高くなってしまうため、フィルタの寿命を延ばすことが求められていた。

また、ガラス繊維からなる不織布によって構成されたフィルタであるので、剛性が低く、取付けの際に折れ曲がりや変形等の破損の可能性が高いものであった。

剛性を高めるには、フィルタ全体の厚みを増やす、或いは表面層の厚みを増やすという手段が考えられるが、レンジフードや換気扇等に使用することができる厚みに制限があると共に、捕集効率の確保ということから、この手段にも限界があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、フィルタの圧力損失の上昇を抑制すると共に、必要な捕集効率を確保し、且つ通常のレンジフードや換気扇等に使用される厚みの範囲内で、フィルタの剛性を高めると共に、フィルタの寿命を延ばすことが発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるフィルタは、以下の構成を少なくとも具備するものである。

不織布からなる内層と、不織布からなり、前記内層の表裏に積層された外層を備えた多層構造のフィルタであって、前記内層は、所定厚、及び所定目付とする二層以上の第一層と、前記第一層よりも薄く、且つ高目付とし、前記第一層の間に積層された第二層とを備え、前記外層は、前記第一層よりも薄く、且つ高目付とし、前記内層の表裏となる前記第一層の外表面に積層されていることを特徴とするフィルタである。

このような特徴を有することで本発明は、以下の効果を奏する。すなわち、不織布からなる内層と、不織布からなり、前記内層の表裏に積層された外層を備えた多層構造のフィルタであって、前記内層は、所定厚、及び所定目付とする二層以上の第一層と、前記第一層よりも薄く、且つ高目付とし、前記第一層の間に積層された第二層とを備え、前記外層は、前記第一層よりも薄く、且つ高目付とし、前記内層の表裏となる前記第一層の外表面に積層されていることを特徴とするフィルタとしたため、フィルタの圧力損失の上昇を抑制すると共に、必要な捕集効率を確保し、且つ通常のレンジフードや換気扇等に使用される厚みの範囲内で、フィルタの剛性を高めると共に、フィルタの寿命を延ばすことができる。

本発明に係る第一実施形態のフィルタの斜視図である。図１の（２）-（２）線断面図である。本発明に係る第二実施形態のフィルタの断面図である。

前記内層は、二層の前記第一層と、一層の前記第二層とを備えていることが好ましい。

また、前記第一層の全てが同じ厚み、及び同じ目付であることが好ましい。

また、前記外層と前記第二層との全てが厚み、及び同じ目付であることが好ましい。

ただし、本発明は、前記第一層の全て、或いはその一部を異なる厚み、及び異なる目付とすること、前記外層と前記第二層との全て、或いはその一部を異なる厚み、及び異なる目付とすることを妨げるものではない。

本発明でいうフィルタは、捕集物の発生が多い台所のレンジフードや換気扇のフィルタに好適なものであるが、工業用や産業用の換気扇や空気清浄器等のフィルタとしても使用することができる。

以下、本発明に係る第一実施形態のフィルタ１を図１及び図２に基づいて説明する。尚、以下で説明する実施形態は、本発明を限定するものではない。

フィルタ１は、フィルタ１の内層を構成する内層フィルタ部２と、フィルタ１の外層を構成する外層フィルタ部３０、３１とで構成されている。

内層フィルタ部２は、外層フィルタ部３０、３１に夫々積層された第一層４０、４１と、第一層４０、４１の間に配置して積層された第二層５０とで構成されている。

すなわち、このフィルタ１は、二層の外層フィルタ部３０、３１と、二層の第一層４０、４１と、一層の第二層５０からなる五層構造のものである。

このフィルタ１は、通常のレンジフードや換気扇に対応する厚みを有するものであり、具体的には、１０ｍｍ〜３０ｍｍの厚みであり、レンジフードや換気扇のサイズや吸引能力に応じて適合する厚みのものが選択できる。

また、フィルタ１は、図示においては正面正方形状に成形されているが、フィルタ１の正面形状は、レンジフードや換気扇の形状に応じて適合する形状のものが選択できる。

外層フィルタ部３０、３１、第一層４０、４１、第二層５０は、夫々、ガラス繊維の不織布を用いて、所定の同一形状（図示では、正面正方形）とするマット状に成形されている。

外層フィルタ部３０、３１、及び第二層５０は、フィルタ１の各層の内、不織布の目付が最も高いと共に、厚みが最も薄くなるように形成され、第一層４０、４１は、不織布の目付が外層フィルタ部３０、３１、及び第二層５０よりも低く、厚みが厚くなるように形成されている。

また、外層フィルタ部３０、３１、及び第二層５０は、互いの不織布が実質的に同じ目付、且つ同じ厚みにされ、第一層４０、４１は、互いの不織布が実質的に同じ目付、且つ同じ厚みにされている。

外層フィルタ部３０、３１、及び第二層５０の厚みは、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、第一層４０、４１の厚みは、２．０ｍｍ〜２７．７ｍｍが、夫々好ましく、この範囲において、フィルタ１が前述した範囲の厚みとなるように、外層フィルタ部３０、３１、及び第一層４０、４１、第二層５０の厚みを選択できる。

外層フィルタ部３０、３１、及び第二層５０の不織布の目付は、１０ｇ／ｍ²〜２５０ｇ／ｍ²、第一層４０、４１の不織布の目付は、５．０ｇ／ｍ²〜１８０ｇ／ｍ²が、夫々好ましく、この範囲において、外層フィルタ部３０、３１、第一層４０、４１、第二層５０の夫々の不織布の目付を選択できる。

このような内層フィルタ部２、外層フィルタ部３０、３１を図示するように積層したことによって、フィルタ１には、第二層５０を境にして、一方側の外層フィルタ部３０と第一層４０とでなる第一フィルタ部５が構成され、他方側の外層フィルタ部３１と第一層４１とでなる第二フィルタ部６が構成される。

また、第一フィルタ部５と第二フィルタ部６とは、前述したように互いに、同構造（不織布の目付及び厚み）を備えており、レンジフードや換気扇に装着する場合に、捕集物が含まれる気体の吸引方向の上流側（レンジフードや換気扇の外側）に、第一フィルタ部５、或いは第二フィルタ部６を向けても、捕集物の捕集機能、及び捕集効果を同様に発揮することができる。

吸引方向の上流側に第一フィルタ部５を向けて、捕集物が含まれる気体の吸引を行った場合には、レンジフードや換気扇の吸引力によって吸引される気体に含まれる捕集物を、外層フィルタ部３０、及び第一層４０で捕集して気体を濾過することができる。

気体は、そのまま、第二層５０、第一層４１、外層フィルタ部３１を順次通過して排気され、一方、捕集物は、第一フィルタ部５（外層フィルタ部３０、及び第一層４０）で捕集されていると共に、第一フィルタ部５で捕集できなかった残りの捕集物が第二層５０で捕集、或いは捕集物の一部の第二フィルタ部６への流入をブロックすることにより、第二フィルタ部６への捕集物の流入が制限される。

すなわち、第二フィルタ部６への捕集物の流入は、連続して吸引される気体が第二層５０を通過することによって、徐々にではあるが行われているが、高目付層である第二層５０が、第二フィルタ部６への捕集物の流入を制限しているので、第一フィルタ部５から第二フィルタ部６への捕集物の流入量は、極めて少ないものとすることができる。

これによって、気体の吸引時における捕集物の第一フィルタ部５から第二フィルタ部６への流入量を抑制でき、これにより、レンジフードや換気扇内部への捕集物の流出を防ぐことができると共に、レンジフードや換気扇のファンや内部の汚れの付着を低減できる。

また、第二層５０による捕集物の第二フィルタ部６への流入の制限によって、第一フィルタ部５での捕集物の捕集量を増やすことができ、これにより、第一フィルタ部５の捕集能力を最大限に利用できる。

第一フィルタ部５で捕集された捕集物は、気体の吸引を停止した状態において、外層フィルタ部３０、及び第一層４０、並びに第二層５０の不織布によって保持されていると共に、不織布の目付の高い外層フィルタ部３０によって、捕集物の逆流が防止されているので、気体の吸引を停止した状態における捕集物の第一フィルタ部５からの外部への流出を防ぐことができる。

第一フィルタ部５による捕集能力が限界に至った場合には、フィルタ１を裏返しして、吸引方向の上流側に第二フィルタ部６が向くようにレンジフードや換気扇に装着し、この第二フィルタ部６によって、捕集物の捕集を行うようにすることもできる。

第二フィルタ部６で捕集された捕集物は、気体の吸引を停止した状態において、外層フィルタ部３１、及び第一層４１、並びに第二層５０の不織布によって保持されていると共に、不織布の目付の高い外層フィルタ部３１によって、捕集物の逆流が防止されているので、気体の吸引を停止した状態における捕集物の第二フィルタ部６からの外部への流出を防ぐことができる。

また、第二フィルタ部６を吸引方向の上流側に向けた際には、第二層５０によって、第一フィルタ部５に捕集された捕集物の第二フィルタ部６への逆流を防ぐことができる。

前述では、フィルタ１の装着において、第一フィルタ部５から吸引方向の上流側に向けて装着する順で説明したが、このフィルタ１は、第二層５０を境として、第一フィルタ部５と第二フィルタ部６とが同じ構造で構成されているので、フィルタ１の装着時においては、第一フィルタ部５又は第二フィルタ部６のいずれからでも、吸引方向の上流側に向けて装着することができ、しかも、同じ捕集効果を得ることができる。

このフィルタ１は、フィルタ１の最内層に第二層５０を配し、この第二層５０を、第一層４０と外層フィルタ部３０との二層構造の第一フィルタ部５と、第一層４１と外層フィルタ部３１の二層構造の第二フィルタ部６とで挟むように構成された五層構造であるため、高い剛性を備えている。

すなわち、最内層の第二層５０が、フィルタ１の剛性を確保するためのフィルタ１のコア（心材）としても機能するため、フィルタ１の厚みを増やすことなく、前述したような通常使用される厚みの範囲で、フィルタ１に充分な剛性を与えることができる。

次に、フィルタ１の性能を試験結果に基づいて説明する。ここで、使用したフィルタ１の形態を下記の表１に示す。

ここで、フィルタ１、外層フィルタ部３０、３１、第一層４０、４１、第二層５０の厚みの数値は、異なる１０カ所の厚みを計測した平均値である。

ここで、外層フィルタ部３０、３１、第一層４０、４１、第二層５０の目付の数値は、異なる１０カ所の目付を計測した平均値である。

外層フィルタ部３０、３１、第一層４０、４１、第二層５０は、不織布から構成されるため、外層フィルタ部３０、３１同士、第一層４０、４１同士、及び第二層５０とを、全域にわたって同じ厚み、及び同じ目付とすることが極めて難しく、厚みが異なる部位が生じると共に、不織布の繊維量によって目付が異なる部位が生じることが避けられない。

すなわち、〔表１〕に示す外層フィルタ部３０、３１同士の厚み、及び目付、外層フィルタ部３０、３１と第二層５０の厚み、及び目付、第一層４０、４１同士の厚み、及び目付における平均値の差は、フィルタ１という製品において、誤差として許容できる範囲であって、実質的に、外層フィルタ部３０、３１と第二層５０とは同じ厚み、及び同じ目付であり、第一層４０、４１同士は同じ厚み、及び同じ目付とする。

このため、フィルタ１の性能試験におけるフィルタ１、内層フィルタ部２、第一層４０、４１、外層フィルタ部３０、３１の厚み、及び目付の数値は平均値を採用した。

フィルタ１の性能試験は、（１）フィルタ１の圧力損失〔表２〕、（２）フィルタ１の捕集物の捕集率〔表３〕、（３）フィルタ１の剛軟度〔表４〕の三種類で行った。

（１）フィルタ１の圧力損失試験
フィルタ１の圧力損失は、〔表２〕に示すように、風速（ｍ／ｓ）０．５、１．０、１．２、１．５での圧力損失の測定を夫々３０回行い、その平均値を算出した。

一般的に、圧力損失が２０．０Ｐａ以上であると、レンジフードや換気扇のファンに大きな負荷がかかり、５．０Ｐａ以下であると、捕集物が通り抜けやすくなり、捕集効率が低下するとされている。

すなわち、フィルタ１の圧力損失は、〔表２〕の結果（平均値）から判断すると、風速が最も高い１．５ｍ／ｓにおいて１８．５Ｐａであるので、レンジフードや換気扇のファンに大きな負荷をかけずに、気体の吸引を行うことができる。

また、風速が最も低い０．５ｍ／ｓでの圧力損失が５．０Ｐａであって、この数値は、捕集物が通り抜けやすくなり、捕集効率が低下する数値であるが、このフィルタ１は、細かい捕集物を不織布の目付が高い内層フィルタ部２、及び外層フィルタ部３０、３１によって捕集するため、圧力損失が低い場合でも、捕集物の捕集率が低下することがない。

（２）フィルタ１の捕集物の捕集率試験
フィルタ１の捕集物の捕集率は、〔表３〕に示すように、捕集物を油煙としたときの捕集率を測定した。具体的には、フィルタ１をフレームに装着した状態でレンジフードに取付け、風速０．８〜１．５ｍ／ｓで、３０分間吸引したときの捕集率を測定した。

また、フィルタ１と同じ厚みであって、フィルタ１の外層フィルタ部３０、３１と同じ厚みで、且つ同じ不織布の目付とする外層フィルタ部と、フィルタ１の第一層４０、４１と同じ不織布の目付とする中間層フィルタ部を有する三層構造のフィルタの捕集率も、フィルタ１と同条件で測定した。

この試験では、〔表３〕に示すように、フィルタ１の捕集率は、五層構造でありながら、三層構造のフィルタの捕集率よりも高いという結果が得られた。

この試験結果によって、不織布の目付が高い外層フィルタ部３０、３１、及び第二層５０、並びに不織布の目付が低い第一層４０、４１による捕集物の捕集が効果的であって、この構成のフィルタ１は、圧力損失が低い場合でも、捕集物の捕集率を確保できるものであることが証明された。

（３）フィルタ１の剛軟度試験
フィルタ１の剛軟度は、〔表１〕に示すフィルタ１を〔表４〕に示す大きさに切断して形成した試料を用いて測定した。試料は、表面に難燃剤を塗布したもの（試料１）と、難燃剤を塗布していないもの（試料２）の二種類を用いた。

また、この試験には、比較対象として、前述の（２）フィルタ１の捕集物の捕集率試験で比較対象として用いた三層構造の従来のフィルタを、〔表４〕に示す大きさ（試料１、２と同じ大きさ）に切断して形成した試料３（難燃剤を塗布）、試料４（難燃剤を非塗布）の二種類を用いた。

〔表４〕における試験では、試料１〜試料４を用いて、ガーレイ剛軟度試験を夫々、３０回ずつ行い、試料１〜試料４の目盛値の平均値を求めると共に、この目盛値の平均測定値から試料１〜試料４の剛軟度を求めた。（ASTM D6125-1997 ガーレイ剛軟度試験）

この試験では、〔表４〕に示すように、試料１と試料３との剛軟度の比較、及び試料２と試料４との剛軟度の比較において、いずれも、試料１及び試料２の剛軟度が、試料３及び試料４の剛軟度を大きく上回るという結果が得られた。

この試験結果によって、フィルタ１は、第二層５０をフィルタ１の最内層に配置して五層構造にすることにより、難燃剤を塗布した状態であっても、非塗布の状態であっても、三層構造の従来のフィルタに比べて、同条件における剛性が極めて高いことが証明された。

以上、説明したように、五層構造のフィルタ１は、圧力損失が最大でも２０．０Ｐａ未満であるため、レンジフードや換気扇のファンに大きな負荷をかけないように捕集物の捕集を行うことができ、しかも、圧力損失が最小で捕集率が低下するとされる５．０Ｐａであるものの、このような低い圧力損失であっても、捕集物の捕集率を低下させることなく、捕集物を効率的に捕集することができる。

また、フィルタ１は、最内層の内層フィルタ部２を境にして第一フィルタ部５と第二フィルタ部６との片方ずつ、且つ交互に吸引方向の上流側に向けて気体を吸引すると共に、捕集物を捕集することができるので、片方の捕集物の捕集量が限界に至ったときに、フィルタ１を裏返して、他方を吸引方向の上流側に向けて装着することで、再び気体を吸引すると共に、捕集物を捕集することができる。

また、フィルタ１は、最内層の内層フィルタ部２によって五層構造としながらも、三層構造のフィルタと同じ厚みで、しかも高い剛性を備えているので、三層構造のフィルタと同じフレームや、同じレンジフード及び換気扇を使用することができ、その上、フィルタ１の装着時や気体の吸引時の変形を抑制することができる。

したがって、フィルタ１は、吸引時における圧力損失の上昇を抑制した上で、フィルタ１の寿命を延ばし、フィルタ１の交換頻度を低くすることができると共に、高い剛性によって耐久性を高めることができる。

しかも、従来のフィルタでは、装着時に撓んでしまい、装着に手間取ることが生じていたが、本形態におけるフィルタ１では、高い剛性による変形の抑制によって撓み難くしているので、フィルタ１の装着容易性、装着迅速性が大幅に向上し、その上、装着時の撓みによる破損等も防止することができる。

次に、図３に基づいて、フィルタ１’の第二実施形態を説明する。尚、第一実施形態と重複する部位についての説明は、同符号を付すことにより省略する。

フィルタ１’は、内層フィルタ部２が、同厚、同目付とする三層の第一層４０、４１、４２と、外層フィルタ部３０、３１と同厚、同目付とすると共に、第一層４０、４１、４２よりも薄く、且つ高目付とする二層の第二層５０、５１とから構成された七層構造のものである。

第二層５０は、第一層４０、４１の間に積層され、第二層５１は、第一層４１、４２の間に積層されており、これにより、外層フィルタ部３０から外層フィルタ部３１にわたり、第一層４０、４１、４２と第二層５０、５１とが交互に積層されたフィルタ１’とすることができる。

また、このフィルタ１’には、外層３０と第一層４０とでなる第一フィルタ部５と、外層３１と第一層４１とでなる第二フィルタ部６とを備えており、更に、第一フィルタ部５と第二フィルタ部６との間に、第二層５０、５１とこの第二層５０、５１の間に配置された第一層４１とでなる第三フィルタ部７を備えている。

このようなフィルタ１’は、第一フィルタ部５を気体の吸引方向の上流側に向けて装着したとき、レンジフードや換気扇の吸引力によって吸引される気体に含まれる捕集物を第一フィルタ部（外層フィルタ部３０、及び第一層４０）５で捕集して気体を濾過することができる。

気体は、そのまま、第三フィルタ部（第一層４１、及び第二層５０、５１）７、及び第二フィルタ部（外層フィルタ部３１、及び第一層４２）６を順次通過して排気され、一方、捕集物は、第一フィルタ部５で捕集されていると共に、第一フィルタ部５で捕集できなかった残りの捕集物を第三フィルタ部７で捕集することにより、第二フィルタ部６への捕集物の流入を制限することができる。

更に、第一フィルタ部５、及び第三フィルタ部７で捕集できなかった残りの捕集物は、第二フィルタ部６によって捕集することにより、第二フィルタ部６から外部（レンジフードや換気扇の内部側）への捕集物の流出を制限することができる。

すなわち、第三フィルタ部７、及び第二フィルタ部６への捕集物の流入は、連続して吸引される気体が第二層５０、５１、第一層４０を通過することによって、徐々にではあるが行われているが、高目付層である第二層５０が、第三フィルタ部７への捕集物の流入を制限し、同じく高目付層である第二層５１が第二フィルタ部６への捕集物の流入を制限しているので、第一フィルタ部５から第三フィルタ部７、及び第二フィルタ部６への捕集物の流入量は、極めて少ないものとすることができる。

また、第一フィルタ部（片方）５の捕集物の捕集量が限界に至ったときに、フィルタ１を裏返して第二フィルタ部（他方）６を吸引方向の上流側に向けて装着することで、再び気体を吸引すると共に、捕集物を捕集することができる。

これによって、フィルタ１’は、フィルタ１と同じ作用・効果が期待でき、更に、二層の第二層５０、５１によって、フィルタ１’の剛性の向上が期待でき、しかも、第三フィルタ部７によって、捕集物の捕集効率の向上が期待できる。

尚、例示したフィルタ１、外層フィルタ部３０、３１、第一層４０、４１、４２、第二層５０、５１の厚み、及び目付は、例示したものに限るものではなく、前述した好ましい範囲内、且つ第一層４０、４１、４２の不織布の目付が、外層フィルタ部３０、３１、及び第二層５０、５１よりも低い形態において、任意に決定することができる。

１：フィルタ
１’：フィルタ
２：内層フィルタ部（内層）
３０：外層フィルタ部（外層）
３１：外層フィルタ部（外層）
４０：第一層
４１：第一層
４２：第一層
５０：第二層
５１：第二層

Claims

不織布からなる内層と、不織布からなり、前記内層の表裏に積層された外層を備えた多層構造のフィルタであって、
前記内層は、所定厚、及び所定目付とする二層以上の第一層と、前記第一層よりも薄く、且つ高目付とし、前記第一層の間に積層された第二層とを備え、
前記外層は、前記第一層よりも薄く、且つ高目付とし、前記内層の表裏となる前記第一層の外表面に積層されていることを特徴とするフィルタ。
前記内層は、二層の前記第一層と、一層の前記第二層とを備えていることを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
前記第一層の全てが同じ厚み、及び同じ目付であることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタ。
前記外層と前記第二層との全てが厚み、及び同じ目付であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のフィルタ。