(57)【要約】【課題】本発明は、高い捕集効率を維持しつつ、長期使用において圧力損失の上昇を抑えたエアフィルタ濾材を提供することを目的とする。【解決手段】濾材部１０は、基材層１４と、この基材層１４の表面上に設けた細繊維層１５とを備え、細繊維層１５は４層以上の細繊維集合体からなる多層構造体であって、繊維径の太い細繊維で形成した第１の細繊維集合体１７と、繊維径の細い細繊維で形成した第２の細繊維集合体１８とを交互に積層するとともに、細繊維層１５内で基材層１４の最遠側に第１の細繊維集合体１７を配置し、さらに第２の細繊維集合体１８を構成する各層の目付量が基材層１４側から離れるに従って少なくした。これにより、細い細繊維で初期の圧力損失を低減しながら、高い捕集効率を確保し、かつ、太い細繊維で大きな粉塵の捕集量を確保したことにより、長期使用時において圧力損失の上昇を抑えることが出来る。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と、この基材層の表面上に設けた細繊維層とを備え、
前記細繊維層は４層以上の細繊維集合体からなる多層構造体であって、
繊維径の太い細繊維で形成した第１の細繊維集合体と、
繊維径の細い細繊維で形成した第２の細繊維集合体とを交互に積層するとともに、
前記細繊維層内で前記基材層の最遠側に前記第１の細繊維集合体を配置し、
さらに前記第２の細繊維集合体を構成する各層の目付量が前記基材層側から離れるに従って少なくなっていることを特徴とするエアフィルタ濾材。
【請求項２】
第１の細繊維集合体の各層の目付量が基材層側から離れるに従って多くなっていることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項３】
細繊維層の目付量が、第２の細繊維集合体について、
第１の細繊維集合体と同等、もしくは相対的に少量であることを特徴とする請求項１または２に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項４】
第１の細繊維集合体は、繊維径寸法が６００ｎｍから１０００ｎｍであり、
第２の細繊維集合体は、１００ｎｍから３００ｎｍである請求項１から３のいずれかに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項５】
細繊維集合体の目付量が０．１〜５．０ｇ／ｍ2であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項６】
第１の細繊維集合体と第２の細繊維集合体が５層に積層されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項７】
基材層とは反対側に細繊維層を保護するための保護層を設け、前記基材層と前記細繊維層と前記保護層とが接着されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項８】
基材層及び保護層が、スパンボンド法、乾式または湿式法、メルトブローン法、エアレイド法などにより製造されたパルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維、またはそれらの少なくとも１つを含んでいる不織布を含む、請求項１から７のいずれか１つに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項９】
第１の細繊維集合体と第２の細繊維集合体は静電紡糸法によって形成されたものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のエアフィルタ濾材をプリーツ加工して形状を固定したエアフィルタ。
【請求項１１】
吸気口とエアフィルタと送風手段と排気口を備えた空気清浄装置であって、
前記エアフィルタが請求項１０に記載のエアフィルタであり、
前記エアフィルタの細繊維層を基材層より風上側に配置したことを特徴とする空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細繊維を含むエアフィルタ濾材とこのエアフィルタ濾材で構成されたエアフィルタ、およびこのエアフィルタを装着した空気清浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエアフィルタ濾材は、基材層と、この基材層の表面上に設けた細繊維層とを備え、前記細繊維層は２層の細繊維集合体からなる多層構造体であって、繊維径の太い細繊維で形成した第１の細繊維集合体と、繊維径の細い細繊維で形成した第２の細繊維集合体とを積層した構成とし、前記細繊維層内で前記基材層の最遠側に前記第１の細繊維集合体を配置するとともに、前記第２の細繊維集合体の目付量を前記第１の細繊維集合体の目付量よりも多くした構成となっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８９２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例によれば、細繊維層は繊維径の太い細繊維で形成した第１の細繊維集合体と、繊維径の細い細繊維で形成した第２の細繊維集合体とを積層し、前記細繊維層内で前記基材層の最遠側に前記第１の細繊維集合体を配置したもので、前記第２の細繊維集合体が前記第１の細繊維集合体により保護されることで、前記第２の細繊維集合体の毛羽立ちや各層間の剥離が抑制され、プリーツ加工後も、その捕集効率は低下しないとしている。
【０００５】
しかしながら、従来例のようなエアフィルタ濾材では、フィルタ寿命が短いという課題があった。すなわち、捕集効率を高めるべく、各細繊維集合体の繊維径を小さくし、繊維径の細い細繊維で形成した前記第２の細繊維集合体の目付量を、繊維径の太い細繊維で形成した前記第１の細繊維集合体の目付量よりも多くすると、長期使用による圧力損失の上昇が著しくなるため、フィルタ寿命が短くなってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、高い捕集効率を維持しつつ、長期使用時においても圧力損失の上昇を抑えたエアフィルタ濾材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、基材層と、この基材層の表面上に設けた細繊維層とを備え、前記細繊維層は４層以上の細繊維集合体からなる多層構造体であって、繊維径の太い細繊維で形成した第１の細繊維集合体と、繊維径の細い細繊維で形成した第２の細繊維集合体とを交互に積層するとともに、前記細繊維層内で前記基材層の最遠側に前記第１の細繊維集合体を配置し、さらに前記第２の細繊維集合体を構成する各層の目付量が前記基材層側から離れるに従って少なくしたことを特徴とするエアフィルタ濾材を提供するものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエアフィルタ濾材によれば、基材層と、この基材層の表面上に設けた細繊維層とを備え、前記細繊維層は４層以上の細繊維集合体からなる多層構造体であって、繊維径の太い細繊維で形成した第１の細繊維集合体と、繊維径の細い細繊維で形成した第２の細繊維集合体とを交互に積層するとともに、前記細繊維層内で前記基材層の最遠側に前記第１の細繊維集合体を配置し、さらに前記第２の細繊維集合体を構成する各層の目付量が前記基材層側から離れるに従って少なくしたので、捕集効率を高い状態に維持でき、しかも長期使用時においても圧力損失の上昇を抑えることが出来るものである。
【０００９】
すなわち、本発明においては、前記細繊維層に送風される空気流の最上流側面に、繊維径寸法が太い前記第１の細繊維集合体を形成することで、上流側において大きな粉塵を捕集することにより、長期使用時における圧力損失の増加を抑制し、次に繊維径寸法が細い前記第２の細繊維集合体を形成することで、下流側において小さな粉塵を捕集し、高い捕集効率を確保する。さらに、前記第２の細繊維集合体の目付量を前記基材層から離れるに従って少なくしたことで、粉塵の多い空気流の上流側において単位体積あたりに占める前記第２の細繊維集合体の細繊維の本数が少なくなり、空隙を大きくすることができる一方、粉塵の少ない空気流の下流側において単位体積あたりに占める前記第２の細繊維集合体の細繊維の本数が多くなり、空隙を小さくすることができるので、高い捕集効率を維持しつつ、圧力損失の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態を示すエアフィルタを備えた空気清浄装置の断面を示す構成図
【図２】同エアフィルタの斜視図
【図３】同濾材部の拡大斜視図
【図４】同濾材部の拡大断面を示す構成図
【図５】同繊維層の拡大断面を示す構成図
【図６】同第１の細繊維集合体の顕微鏡写真
【図７】同第２の細繊維集合体の顕微鏡写真
【図８】エアフィルタの製造方法を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載のエアフィルタ濾材は、基材層と、この基材層の表面上に設けた細繊維層とを備え、細繊維層は４層以上の細繊維集合体からなる多層構造体であって、繊維径の太い細繊維で形成した第１の細繊維集合体と、繊維径の細い細繊維で形成した第２の細繊維集合体とを交互に積層するとともに、細繊維層内で基材層の最遠側に第１の細繊維集合体を配置し、さらに第２の細繊維集合体を構成する各層の目付量が基材層側から離れるに従って少なくしたものである。
【００１２】
通常、繊維径寸法が大きいと繊維間距離が長くなり、空隙が大きくなるので、大きな粉塵を捕集しても空隙が詰まらなく、圧力損失の増加を抑制できる。一方、繊維径寸法が小さいと空隙が小さくなるので、粉塵を捕集すると空隙が閉塞されるので圧力損失の増加が著しいが、小さな粉塵を効率よく捕集することができる。
【００１３】
つまり、太い繊維で構成された第１の細繊維集合体は、空隙が大きいので、大きな粉塵を捕集しても空隙が埋まらないため、長期使用時における圧力損失の上昇を抑制できる。一方、細い繊維で構成された第２の細繊維集合体は、空隙が小さいので、小さな粉塵を効率よく捕集することが可能となり、高い捕集効率を維持できる。これにより、大きな粉塵を空隙の大きい粗い層で、小さな粉塵を空隙の小さい密な層で捕集することができ、粉塵を各層で分離して捕集することにより、エアフィルタの長期使用に対する耐久性を得ることができる。
【００１４】
第１の細繊維集合体と第２の細繊維集合体とが交互に積層されていることで、第２の細繊維集合体の繊維間を通過するときに、第２の細繊維集合体の空隙は第１の細繊維集合体の空隙よりも狭いため、風速が上昇し、第２の細繊維集合体を通過した空気よりも比重の高い粉塵は慣性力により、次に通過する第１の細繊維集合体の繊維に衝突しやすくなり、接触確率が向上し捕集効率が高くなる。
【００１５】
初期の捕集効率を従来例のように２層の細繊維集合体の細繊維層と合わせた場合、本発明の細繊維層では、第２の細繊維集合体の層間に第１の細繊維集合体が存在するので、流路方向における第２の細繊維集合体の繊維間距離を広げることが可能となり、その結果、空隙の小さい密な層である第２の細繊維集合体において粉塵が詰まりにくくなるので、長期使用時における圧力損失の増加を抑えることができる。
【００１６】
第２の細繊維集合体を構成する各層の目付量を基材層側から離れるに従って少なくすることで、粉塵の多い空気流の上流側において単位体積あたりに占める細繊維の本数が少なくなり、空隙を大きくすることができる一方、粉塵の少ない空気流の下流側において単位体積あたりに占める繊維の本数が多くなり、空隙を小さくすることができるので、上流における粉塵の負荷を低減しつつ、下流において小さな粉塵を効率的に捕集できるようになるので、高い捕集効率を維持したまま、圧力損失の増加を抑制できる。
【００１７】
また、第１の細繊維集合体を構成する各層の目付量を基材層側から離れるに従って多くすることで、上流において大きい粉塵の捕集量を増やすことができるので、空隙の小さい密な層である第２の細繊維集合体に対する粉塵の負荷を低減できるため、目詰まりによる圧力損失の増加を抑制できる。
【００１８】
また、細繊維層の目付量が、第２の細繊維集合体について、第１の細繊維集合体と同等、もしくは相対的に少量とすることにより、初期の圧力損失を低減しながら高い捕集効率を確保し、さらに、細繊維層内の空隙量を確保したことにより、長期使用において多量の粉塵を捕集しながらも圧力損失の増加を抑えることを可能にした。
【００１９】
第１の細繊維集合体は、繊維径寸法が６００〜１０００ｎｍである。６００ｎｍ以下であると、粉塵による目詰まりを起こしやすいので、圧力損失が増加しやすく好ましくない。一方、１０００ｎｍ以上では、大きな粉塵の捕集効率が低下するので、好ましくない。好ましくは、７００〜９００ｎｍである。
【００２０】
第２の細繊維集合体は、繊維径寸法が１００〜３００ｎｍである。１００ｎｍ以下であると、粉塵による目詰まりを起こしやすいので、圧力損失が増加しやすく好ましくない。一方、３００ｎｍ以上では、小さな粉塵の捕集効率が低下するので、好ましくない。好ましくは、２００〜３００ｎｍである。繊維径寸法は、中心径の数値で標準偏差のばらつきを含んだ数値である。
【００２１】
また、細繊維層の目付を０．１〜５．０ｇ／ｍ2とすることが好ましい。目付量が０．１ｇ／ｍ2未満では繊維量が少ないため捕集効率が低くなってしまうので好ましくない。一方、目付量が５．０ｇ／ｍ2以上では繊維量が多いため圧力損失が大きくなってしまうので好ましくない。好ましくは、１．０〜３．０ｇ／ｍ2である。
【００２２】
また、第１の細繊維集合体と第２の細繊維集合体を５層に積層することにより、第２の細繊維集合体から第１の細繊維集合体へと空気が流入する層間の数が増加するので、慣性力による接触確率が向上し、捕集効率が高くなる。
【００２３】
また、第１の細繊維集合体の基材層側とは反対側に細繊維を保護するための保護層を設けることで、外的接触による細繊維の破損を防止できる。さらに、基材層と細繊維層と保護層とが接着されていることにより、細繊維層の剥離の防止やエアフィルタ濾材の取り扱い性について向上できる。
【００２４】
また、本発明のエアフィルタ濾材において、基材層及び保護層にはスパンボンド法、乾式または湿式法、メルトブローン法、エアレイド法などにより製造されたパルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維、またはそれらの少なくとも１つを含んでいる不織布を用いることが好ましい。特に、圧力損失の低い不織布が好ましく、この不織布を用いることにより、エアフィルタ濾材の圧力損失を低くすることができる。
【００２５】
また、本発明のエアフィルタ濾材が、静電紡糸法による高分子ポリマー溶液を基材層の表面に吹き付けて形成されることを特徴とするものであれば、溶液を放出する太い細繊維用のノズルと細い細繊維用のノズルをエアフィルタ濾材の製造搬送手段上に順次配置することにより、細繊維集合体の積層数が増えても、工程を大きく変更することなく容易に製造することが可能となる。
【００２６】
また、エアフィルタ濾材をプリーツ加工することで、エアフィルタの濾材面積を大きくすることができるので、風量を大きくすることができる。
【００２７】
また、吸気口とエアフィルタと送風手段と排気口を備えた空気清浄装置であって、エアフィルタが請求項１０に記載のエアフィルタであり、エアフィルタの細繊維層を基材層より、送風される空気流の上流側面に配置したものである。このように基材層を最下流に設けることで、細繊維層が基材層から剥れることによる捕集効率の低下を長期に亘り抑制することができるため、長期間の使用が可能となる。
【００２８】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を用いて説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態のエアフィルタを備えた空気清浄装置は、本体ケース１内に送風手段２とエアフィルタ３とを備えている。
【００３０】
本体ケース１は、略直方体形状で、この本体ケース１の前面側側面部に、略四角形状の吸気口４を設け、本体ケース１の天面部に、略四角形状の排気口５を備えている。この排気口５には、風向ルーバー６を設けている。
【００３１】
送風手段２は、本体ケース１の吸気口４と、排気口５との間の風路に設けられ、スクロール形状のケーシング７と、このケーシング７内に設けられた遠心送風ファンである羽根８と、この羽根８を回転させる電動機９とから形成している。エアフィルタ３は、本体ケース１の吸気口４の本体ケース１内側に位置している。送風手段２によって、吸気口４から本体ケース１内に吸気された室内の空気は、エアフィルタ３を介して排気口５へと送風するものである。つまり、室内の空気をエアフィルタ３で清浄して、室内へ送風されるものである。
【００３２】
エアフィルタ３は、図２、図３に示すように、プリーツ形状の濾材部１０と、この濾材部１０をプリーツ形状に保持すべく濾材部１０の外周に設けた枠形状の形状保持部１１とから形成している。形状保持部１１は、ロの字形状の枠部１２と、この枠部１２と濾材部１０との間に設けた接着部材１３とから形成している。つまり、枠部１２は、プリーツ形状の濾材部１０周縁に位置し、接着部材１３によって、プリーツ形状の濾材部１０を枠部１２に固定している。濾材部１０がエアフィルタ濾材である。
【００３３】
濾材部１０は、図４に示すように、基材層１４と、この基材層１４へ送風される空気流の上流側面に設けた細繊維層１５と保護層１６を備えている。
【００３４】
本実施形態における特徴は、図５に示すように、濾材部１０は、基材層１４と、この基材層１４の表面上に設けた細繊維の集合体からなる細繊維層１５と、細繊維層１５の破損を防止するための保護層１６からなる多層構造体であって、細繊維層１５は繊維径寸法が８００ｎｍ程度の細繊維の形成した第１の細繊維集合体１７と、２５０ｎｍ程度の細繊維で形成した第２の細繊維集合体１８を交互に５層に積層するとともに、細繊維層１５内で第１の細繊維集合体１７を基材層１４側と基材層１４の最遠側の両最表面に配置し、さらに第２の細繊維集合体１８を構成する各層の目付量が基材層１４側から離れるに従って少なくした構成としたことである。
【００３５】
ここでは細繊維層１５を５層としたが、第１の細繊維集合体１７と第２の細繊維集合体１８の目付量を異ならせる場合には細繊維層１５が最低４層であれば可能である。
【００３６】
通常、細い繊維は、太い繊維に比べ、同じ捕集効率を呈する仕様において圧力損失が低い。これは、通気時の抵抗が小さいためである。しかしながら、細い繊維によって形成される空隙は小さいため、網目状に存在する繊維によって粉塵が面状に捕集されるので、多量に捕集したときには圧力損失の増加が著しい。一方で、太い繊維は、積層、すなわち繊維数を増加することによって捕集性能が得られる。このとき、細い繊維に比べて圧力損失は高くなるが、繊維が太いので、厚み方向に空隙をもって繊維が存在するために、粉塵を蓄える空間を得ることができるので、多量に捕集したときにおいても圧力損失の増加が小さい。
【００３７】
すなわち、細繊維層１５に送風される空気流の最上流側面に、第１の細繊維集合体の最上層１７ａを形成し、大きな粉塵を集塵する。次に第２の細繊維集合体の上層１８ａにより、小さな粉塵を捕集する。
【００３８】
次に再度、第１の細繊維集合体の中層１７ｂが形成されていることで、第２の細繊維集合体の上層１８ａの繊維間を通過するときに、第２の細繊維集合体の上層１８ａの空隙は第１の細繊維集合体の最上層１７ａの空隙よりも狭いため、風速が上昇し、第２の細繊維集合体の上層１８ａを通過した空気よりも比重の高い粉塵は慣性力により、第１の細繊維集合体の中層１７ｂの繊維に衝突しやすくなり、接触確率が向上し捕集効率が高くなる。
【００３９】
そこに再度、第２の細繊維集合体の下層１８ｂと第１の細繊維集合体の最下層１７ｃを積層することにより、より高い捕集効率が得られる。
【００４０】
そこで初期の捕集効率を従来例のように２層の細繊維集合体の細繊維層と合わせた場合、第１の細繊維集合体１７と、第２の細繊維集合体１８のどちらにおいても流路方向の繊維間距離を広げることが可能となり、粉塵が詰まりにくくなり、長期使用時の圧力損失の上昇を抑えることができる。
【００４１】
第１の細繊維集合体１７の顕微鏡写真を、図６に示す。また第２の細繊維集合体１８の顕微鏡写真を、図７に示す。本図よりそれぞれの第１の細繊維集合体１７、第２の細繊維集合体１８の繊維径の太さの違い、また繊維間距離の違いが確認できる。尚、これら図６、図７において白い繊維状に見える部分が、細繊維で構成された繊維部分であり、黒い部分が細繊維の空隙を示している。
【００４２】
ここで、繊維径はほぼ正規分布となり、前記の２５０ｎｍ、８００ｎｍおよび後述の繊維径の数値は、中心径の数値で標準偏差のばらつきを含んだ数値である。
【００４３】
本実施形態における特徴は、第１の細繊維集合体１７の繊維径寸法を６００ｎｍから１０００ｎｍに、第２の細繊維集合体１８の繊維径寸法を１００ｎｍから３００ｎｍにしたことである。第１の細繊維集合体１７は最上流側面に位置し、大きな粉塵を捕集するので、繊維径寸法が６００ｎｍ未満であると圧力損失の増加が大きくなってしまうので好ましくなく、１０００ｎｍ以上であると細繊維の低圧力損失、高捕集効率の特性が薄れてしまうので、好ましくない。また、第２の細繊維集合体１８は小さな粉塵を捕集するので、繊維径寸法が３００ｎｍ以上であると捕集効率が低くなってしまうので好ましくなく、１００ｎｍ未満であると空隙が閉塞されやすくなり、圧力損失の増加が大きくなってしまうので好ましくない。
【００４４】
また、一般的に、太い繊維と細い繊維を、同じ目付量になるように吹き付けた場合、材質が同じであれば、細い繊維のほうが、単位体積あたりに占める繊維の本数が多くなり、空隙が小さくなる。その結果として、構造が密となり初期は高い捕集効率が得られるが、粉塵粒子が密な細繊維集合体にトラップされると、それによって空隙が閉塞され、圧力損失が増加し、エアフィルタ３としての性能が低下する。よって、長期間にわたる使用において不利となる。
【００４５】
本実施形態における特徴は、第２の細繊維集合体１８の目付量を、第１の細繊維集合体１７よりも相対的に少量としたことである。これにより、第２の細繊維集合体１８は単位体積あたりに占める繊維の本数が少なくなり、空隙を大きくすることが出来る。よって、高い捕集効率を維持しつつ、繊維間距離が狭くなりすぎることを抑制し、圧力損失の増加を抑えることができる。
【００４６】
また、本実施形態における特徴は、図５に示すように、基材層１４の最遠側、すなわち保護層１６側の第１の細繊維集合体の最上層１７ａの目付量を最も多くしたことである。これにより、第１の細繊維集合体の最上層１７ａの捕集性能が上昇するので、第２の細繊維集合体の上層１８ａへの粉塵負荷を低減できることになり、それによって空隙が閉塞されにくくなるので、圧力損失の増加を抑えることができる。
【００４７】
また、第２の細繊維集合体１８を第１の細繊維集合体の中層１７ｂを介して、第２の細繊維集合体の上層１８ａと第２の細繊維集合体の下層１８ｂの２層に分けることで、細い細繊維の流路方向の繊維間距離が広がるため、粉塵が詰まりにくくなり、長期使用時の圧力損失の増加を抑えることができる。
【００４８】
また、第１の細繊維集合体１７が第１の細繊維集合体の最上層１７ａ、第１の細繊維集合体の中層１７ｂ、第１の細繊維集合体の最下層１７ｃの３層となるので、流路方向に第２の細繊維集合体の上層１８ａと第２の細繊維集合体の下層１８ｂを挟んで間隔が空くことで衝突又は接触確率が向上し、捕集効率がより高くなる。
【００４９】
また、空気清浄装置は、エアフィルタ３の細繊維層１５を基材層１４より、送風される空気流の上流側面に配置したことにより、細繊維層１５が基材層１４から剥れることによる捕集効率の低下を長期に亘り抑制することができるため、長期間の使用が可能となる。
【００５０】
また、基材層１４と細繊維層１５、保護層１６との接着には、特に限定されないが、ホットメルトやパウダーなどの樹脂接着剤や熱溶融性の樹脂繊維による接着方法が挙げられる。
【００５１】
例えば、ホットメルトやパウダーなどの樹脂接着剤などを用いた場合は、基材層１４と細繊維層１５と保護層１６とが接着成分の溶融によって接着されていることにより、細繊維が接着成分を介して基材層１４と保護層１６に接着するため、細繊維の長さが実質的に短くなるので、細繊維の切断や片寄りが生じ難くなる。その結果、無数の細孔が確保、維持されるので、高い捕集効率を維持できる。
【００５２】
細繊維層１５を構成する繊維は、ナノオーダーの繊維径を有する方法であれば特に限定されないが、その一例として静電紡糸法が挙げられる。
【００５３】
公知の静電紡糸法により作製される細繊維層１５を構成する繊維の材質は、溶媒に溶解できるものであれば良い。例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン（ＦＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリイミドベンザゾール、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、セルロース化合物、ポリペプチド、ナイロン６６などのナイロン系、タンパク質などの高分子ポリマーを溶液化したもの、及びアルミナや酸化チタンなどの無機材料をゾル化したものであってもよい。
【００５４】
また、高分子ポリマーを溶解させる溶媒としては、高分子ポリマーと相溶性があり、溶解させることが出来れば特に限定されない。これらの溶媒としては、水、アルコール類、有機溶剤等が挙げられ、具体的なアルコール類や有機溶剤としては、アセトン、クロロホルム、エタノール、イソプロパノール、メタノール、トルエン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、ベンジルアルコール、１，４−ジオキサン、プロパノール、四塩化炭素、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、塩化メチレン、フェノール、ピリジン、トリクロロエタン、酢酸などの揮発性の高い溶媒や、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、アセトニトリル、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジエチルカーボネート、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジオキソラン、エチルメチルカーボネート、メチルホルマート、３−メチルオキサゾリジン−２−オン、メチルプロピオネート、２−メチルテトラヒドロフラン、スルホランなどの揮発性が相対的に低い溶媒が挙げられる。
【００５５】
基材層１４は細繊維層１５を支持する支持体となる部材であり、保護層１６は細繊維層１５を保護する部材である。基材層１４及び保護層１６はスパンボンド法、乾式または湿式法、メルトブローン法、エアレイド法などにより製造されたパルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維、またはそれらの少なくとも１つを含んでいる不織布から構成される。
【００５６】
また、基材層１４の目付量は、１０〜１００ｇ／ｍ2であることが好ましい。目付量が１０ｇ／ｍ2未満であると、基材層１４の剛性が低下することにより、プリーツ加工の生産性の低下やフィルタ形状の維持が困難になるので、好ましくない。一方、１００ｇ／ｍ2以上であると、基材層１４の圧力損失が大きくなるため、エアフィルタ３の圧力損失が大きくなり、細繊維層１５の低圧力損失特性が薄れてしまうので、好ましくない。
【００５７】
また、基材層１４の平均繊維径は、１〜５０μｍであることが好ましい。平均繊維径が１μｍ未満であると、単繊維の強度が低く、補強材としての強度が不十分となり、５０μｍ以上であると、基材層１４の厚みが厚くなり、プリーツ加工による構造的な圧力損失が大きくなるので、好ましくない。
【００５８】
基材層１４の繊維の材質、形状、長さについては特に限定されないが、剛性が低すぎるとプリーツ加工が困難になり、生産性が低下するので、プリーツ加工に耐えられる程度の剛性があれば良く、例えば湿式抄紙法により製造されたガラス繊維不織布などが好ましい。
【００５９】
また、保護層１６の目付量は、５〜３０ｇ／ｍ2であることが好ましい。目付量が５ｇ／ｍ2未満であると、保護層１６の捕集効率が低下するので、好ましくない。一方、３０ｇ／ｍ2以上であると、保護層１６の圧力損失が大きくなるため、エアフィルタ３の圧力損失が大きくなり、細繊維層１５の低圧力損失特性が薄れてしまうので、好ましくない。
【００６０】
また、保護層１６の平均繊維径は、１〜１０μｍであることが好ましい。平均繊維径が１μｍ未満であると、圧力損失が大きくなるので、好ましくない。一方、１０μｍ以上であると、保護層１６の捕集効率が低下するので、好ましくない。
【００６１】
基材層１４と保護層１６は、圧力損失が１〜１０Ｐａ程度で、空気の流入を妨げないものが好ましい。圧力損失が１０Ｐａ以上であると、エアフィルタ３の圧力損失が大きくなり、細繊維層１５の低圧力損失特性が薄れてしまうので、好ましくない。
【００６２】
ここで、エアフィルタ３の製造方法について説明する。図８に示すように、製造設備は、基材層１４を載せて水平方向へ搬送する搬送手段１９と、この搬送手段１９の上方に位置するノズル２０、２１とから構成している。
【００６３】
ノズル２０は、搬送手段１９によって搬送される平板状の基材層１４の上面である表面上に第１の細繊維集合体１７を形成するために高分子ポリマー溶液を吹き付けるものである。
【００６４】
ノズル２１は、搬送手段１９によって搬送される第１の細繊維集合体１７の上面である表面上に第２の細繊維集合体１８を形成するために高分子ポリマー溶液を吹き付けるものである。
【００６５】
エアフィルタ３の製造は、まず、平板形状の基材層１４を搬送手段１９によって搬送させながら、ノズル２０から第１の細繊維集合体１７を形成するために高分子ポリマー溶液を基材層１４に向かって放出する。ここで、ノズル２０には、＋２０ＫＶ程度の電圧が印加され、搬送手段１９はアース処理をしており、この電位差によって、ノズル２０から放出した第１の細繊維集合体１７を形成する高分子ポリマー溶液が基材層１４の表面に付着する。次にノズル２１から第２の細繊維集合体１８を形成するために高分子ポリマー溶液を第１の細繊維集合体１７表面に向かって放出する。ノズル２１にも、＋２０ＫＶ程度の電圧が印加され、電位差によって、ノズル２１から放出した高分子ポリマー溶液が第１の細繊維集合体１７の表面に付着し、第２の細繊維集合体１８を形成する。
【００６６】
例えば第１の細繊維集合体１７と第２の細繊維集合体１８を交互に５層に積層する場合は、搬送手段１９の上方に、ノズル２０とノズル２１を交互に、５列並べて高分子ポリマー溶液を吹き付けることとなる。
【００６７】
このような構成とすることで細繊維集合体の積層数が増えても、製造工程を大きく変更することなくノズル数を追加するだけで連続的に容易に製造が可能となる。
【００６８】
次に、細繊維層１５の表面上に保護層１６を積層し、各層を接着し、一体化させる。接着方法は特に限定されないが、カレンダー加工や熱オーブンによる接着が好ましい。例えば、カレンダー加工による熱圧着の場合には、加熱温度、圧力などを適宜選択することで、濾材部１０の厚みを調整できる。
【００６９】
次に、折り曲げ機（図示せず）によって、濾材部１０を、プリーツ形状に折り、最後に、接着部材１３によって、プリーツ形状の濾材部１０を枠部１２に固定するものである。接着部材１３には、例えば、ホットメルト樹脂や各種の接着剤によって、プリーツの頂点のみをつなぎとめるなどの方法を用いれば、エアフィルタ３の表面積を確保しつつ、形状を固定することができる。
【００７０】
なお、本発明の細繊維層１５は上述した５層構造に限定されるものではないが、細繊維層１５の層数が奇数であること、つまり、細繊維層１５内で第１の細繊維集合体１７が基材層１４側と基材層１４の最遠側の両最表面に配置されていることが好ましい。すなわち、基材層１４の表面上に第１の細繊維集合体１７が配置されていると、第２の細繊維集合体１８から第１の細繊維集合体１７へと粉塵の通過する回数が増加するので、捕集効率が高くなる。
【００７１】
また、細繊維層１５は７層以下であることが好ましい。細繊維層１５全体の目付量を同等にした場合、層数が増加するにつれ、各層の目付量が少なくなる、つまり、細繊維層１５内で基材層１４の最遠側の最表面に配置されている第１の細繊維集合体１７の目付量が減少するので、基材層１４の反対側に位置する第２の細繊維集合体１８の負荷が大きくなる結果、圧力損失の上昇が大きくなる。さらに、第２の細繊維集合体１８の各層における目付量が減少すると、単位体積あたりの繊維数が減少し、各層の空隙が大きくなるので、捕集効率が低下する。これらのことから、細繊維層１５の層数は７層以下であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように本発明のエアフィルタ濾材は、初期の捕集効率を高めるとともに、長期使用においても圧力損失の増加を抑えることが出来る。
【００７３】
従って、家庭用や事務所用などのエアフィルタ、およびこのエアフィルタを備えた空気清浄装置として活用が期待されるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１    本体ケース
２    送風手段
３    エアフィルタ
４    吸気口
５    排気口
６    風向ルーバー
７    ケーシング
８    羽根
９    電動機
１０    濾材部
１１    形状保持部
１２    枠部
１３    接着部材
１４    基材層
１５    細繊維層
１６    保護層
１７    第１の細繊維集合体
１７ａ  第１の細繊維集合体の最上層
１７ｂ  第１の細繊維集合体の中層
１７ｃ  第１の細繊維集合体の最下層
１８    第２の細繊維集合体
１８ａ  第２の細繊維集合体の上層
１８ｂ  第２の細繊維集合体の下層
１９    搬送手段
２０    ノズル
２１    ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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