【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。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
外層フィルタ部30、31、及び第二層50の不織布の目付は、10g/m
2〜250g/m
2、第一層40、41の不織布の目付は、5.0g/m
2〜180g/m
2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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0051】
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。
【0052】
(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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
(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。
【0058】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
(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。
【0063】
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。
【0064】
〔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)
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。