(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の集合体からなるシート状の基材部と、この基材部の一面側に接着したナノファイバーの集合体からなる細繊維層と、前記細繊維層の前記基材部とは反対側の面に不織布から構成して設けた保護層とを備えたエアフィルタ濾材をプリーツ形状にしてエアフィルタが形成されており、前記プリーツ形状は隣り合う濾材部間に設けた接着部材によって固定されているものであり、前記保護層は、前記保護層に含有した樹脂が熱溶融によって前記細繊維層間を通り抜けて前記基材部と熱溶着されており、前記保護層と前記基材部および／または前記細繊維層とが線状で固定されているとともに、前記熱溶着によって前記濾材部の表面に凹状面が形成され、前記接着部材が前記凹状面に塗布されていることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項２】
請求項１記載のエアフィルタの凹状面に塗布した接着部材で凸部が形成されており、上流側にプレフィルタを備え、前記エアフィルタは、プリーツの一端側における山部の一部の先端部で前記凸部が前記プレフィルタとの間隔を保持するように装着されている空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機などに組み込まれるエアフィルタ、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、基材部と、この基材部へ送風される空気流の上流側面に設けた細繊維層とから形成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２０１０−２７４１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例における課題は、捕集効率が低くなってしまうということであった。
【０００５】
すなわち、エアフィルタ濾材が、基材部と、この基材部へ送風される空気流の上流側面に設けた細繊維層とから形成した構成となっていた。
【０００６】
そしてこの構成において、細繊維層が送風される空気流の上流側面に露出しているため、衝撃や接触等で表層の細繊維が破断したり、はがれて脱離したりして、捕集効率が低くなってしまう恐れがあった。
【０００７】
そこで本発明は、捕集効率の低下を抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そしてこの目的を達成するために本発明は、繊維の集合体からなるシート状の基材部と、この基材部の一面側に接着したナノファイバーの集合体からなる細繊維層と、前記細繊維層の前記基材部とは反対側の面に不織布から構成して設けた保護層とを備えたエアフィルタ濾材をプリーツ形状にしてエアフィルタが形成されており、前記プリーツ形状は隣り合う濾材部間に設けた接着部材によって固定されているものであり、前記保護層は、前記保護層に含有した樹脂が熱溶融によって前記細繊維層間を通り抜けて前記基材部と熱溶着されており、前記保護層と前記基材部および／または前記細繊維層とが線状で固定されているとともに、前記熱溶着によって前記濾材部の表面に凹状面が形成され、前記接着部材が前記凹状面に塗布されていることを特徴とするエアフィルタであり、これにより初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明のエアフィルタは、繊維の集合体からなるシート状の基材部と、この基材部の一面側に接着したナノファイバーの集合体からなる細繊維層と、前記細繊維層の前記基材部とは反対側の面に不織布から構成して設けた保護層とを備えたエアフィルタ濾材をプリーツ形状にしてエアフィルタが形成されており、前記プリーツ形状は隣り合う濾材部間に設けた接着部材によって固定されているものであり、前記保護層は、前記保護層に含有した樹脂が熱溶融によって前記細繊維層間を通り抜けて前記基材部と熱溶着されており、前記保護層と前記基材部および／または前記細繊維層とが線状で固定されているとともに、前記熱溶着によって前記濾材部の表面に凹状面が形成され、前記接着部材が前記凹状面に塗布されているものであるので、捕集効率の低下を抑制することが出来るものである。
【００１０】
すなわち、本発明においては、細繊維層の前記基材部とは反対側の面に保護層を設けたことにより、プリーツ加工や運搬時の衝撃や接触等による表層の細繊維の破断や脱離を防止できるので、捕集効率の低下を抑制することが出来るものである。
【００１１】
また、保護層と前記基材部および／または前記細繊維層との固定を線状で行うことにより、この線状の固定痕が、プリーツ加工時の折り目の目印になるとともに、加工したエアフィルタ濾材をプリーツ形状に保持し成形するための接着層を設ける場合にも、位置合わせの目印とすることができ、作業の省力化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１にかかるエアフィルタを搭載した空気清浄装置示す縦断面図
【図２】同エアフィルタの斜視図
【図３】同エアフィルタの断面図
【図４】同エアフィルタの断面図
【図５】同エアフィルタの製造工程を示す概略図
【図６】同エアフィルタの製造装置の斜視図
【図７】同エアフィルタの製造工程を示す概略図
【図８】同エアフィルタの製造装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下本発明の１実施形態を添付図面を用いて説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の空気清浄装置は、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。
【００１５】
本体ケース１は、略縦長箱形状で、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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、エアフィルタ３は、本体ケース１の吸気口４よりも下流側に位置している。
【００１８】
以上の構成において、送風手段２によって、室内の空気を吸気口４から本体ケース１内に吸気した空気は、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、室内へ送風するものである。
【００１９】
図２に示すように、このエアフィルタ３は、波形に折り曲げた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る形状保持部１１とから形成している。
【００２０】
また、形状保持部１１は、ロの字形状の枠部１２と、プリーツ形状の隣り合う濾材部１０間に設けた第１の接着部材１３と、枠部１２と濾材部１０との間に設けた第２の接着部材１７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、第１の接着部材１３によって、濾材部１０をプリーツ形状に固定し、第２の接着部材１７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。第１の接着部材１３、第２の接着部材１７は、例えば、ホットメルト等の接着剤である。
【００２１】
濾材部１０は、繊維の集合体からなるシート状の基材部１４と、この基材部１４の一面側に接着したナノファイバーの集合体からなる細繊維層１５と、この細繊維層１５の基材部１４とは反対側の面に設けた保護層１６から構成されている。
【００２２】
基材部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、スパンボンド法、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。
【００２３】
細繊維層１５は、公知の高分子ポリマーを後述する電界紡糸法や溶融紡糸法などの加工技術により加工した平均繊維径５０〜１０００ｎｍの繊維からなる。平均繊維径５０〜１０００ｎｍの繊維は一般的にナノファイバーと称され、繊維径が細いため、繊維同士の隙間が小さくなり、集塵効率が向上する。さらには、繊維同士の隙間が小さいにも関わらず、スリップフロー効果と称される効果により、圧力損失の増加を防ぐことが出来る。すなわち、同じ集塵効率のナノファイバーからなる濾材と１０００ｎｍを超える繊維からなる濾材の圧力損失を比較すると、ナノファイバーからなる濾材の方が、圧力損失が小さい。
【００２４】
公知の電界紡糸法や溶融紡糸法などの加工技術では、平均繊維径が１０ｎｍ未満の紡糸が困難であり、平均繊維径が１０００ｎｍを超えた繊維は、繊維同士の隙間が大きくなるため、集塵効率の向上を向上させるためには目付量を増やしたり、厚みを増やしたりせねばならず、それにより圧力損失を増大してしまい、本発明には不向きである。また、細繊維層１５を形成する繊維の形状は特に限定されないが、電界紡糸法などの公知の加工方法を利用すると、断面は概ね円形あるいは楕円形となる。
【００２５】
公知の電界紡糸法により細繊維層１５を作製する場合、高分子ポリマーを溶媒に溶解させた高分子ポリマー溶液を用いる必要がある。公知の高分子ポリマーとして、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフタレート、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、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、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、ポリベンゾイミダゾール、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリウレタン、セルロース化合物、ポリペプチド、ポリヌクレオシド、ポリヌクレオチド、タンパク質、酵素や、それらの混合物を用いることができる。
【００２６】
ここで、高分子ポリマーとしては、入手の容易性や取り扱い易さという観点から、ポリアクリロニトリルが好ましい。例えば、ポリアクリロニトリルは、シグマアルドリッチジャパン社製のポリアクリロニトリル「商品番号：１８１３１５」が好ましく挙げられる。
【００２７】
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。または、上記溶剤を２種以上混合させて用いることも可能である。
【００２８】
なお、高分子ポリマーとしてポリアクリロニトリルを選択した場合、溶媒としては、ＤＭＦが好ましく挙げられる。また、高分子ポリマーとして、ポリビニルアルコールやポリエチレンオキサイドを選択した場合、溶媒としては水が好ましく挙げられる。
【００２９】
以下で、保護層１６の固定方法ごとに、構成とその作用効果について説明する。
【００３０】
最初に、保護層１６が低融点樹脂を含み、熱溶着により保護層１６と細繊維層１５を固定する場合から説明する。
【００３１】
基材部１４、細繊維層１５、保護層１６が積層された濾材部１０を線状に熱溶着した場合、図３に示すように、保護層１６に含まれる低融点樹脂が溶融して細繊維層１５間を通り抜け、基材部１４と直接接合し、その濾材部１０の熱溶着した表面は凹状にへこむ（図では２箇所）。
【００３２】
この凹状にへこんだ線状の熱溶着面に、前述の、濾材部１０をプリーツ形状に固定する第１の接着部材１３を塗布する。すなわち、濾材部１０の線状の熱溶着面１８が第１の接着部材１３を塗布するための目印となり、塗布作業の省力化が図れる。ここでは、第１の接着部材１３により、第１の接着層を形成している。
【００３３】
また、へこんだ凹状面に第１の接着部材１３を塗布できるので、塗布幅が凹状面の幅から広がらず、第１の接着部材１３による通風面積の減少、すなわち、圧力損失を少なくできる。
【００３４】
さらに図１に示す空気清浄装置においては、プレフィルタ１９をエアフィルタ３の上流側に設ける場合、プレフィルタ１９に整流機能を持たせるためエアフィルタ３と離間する必要があり、第１の接着部材１３の保護層１６からの出っ張り（凸部）がプレフィルタ１９とエアフィルタ３の間隔保持の機能も有することとなる。
【００３５】
次に、バインダ２０により保護層１６と基材部１４を固定する場合を説明する。
【００３６】
図４に示すように、基材部１４、細繊維層１５が積層され、細繊維層１５の上から線状にバインダ２０を塗布し、その上から保護層１６を積層している。
【００３７】
図３の熱溶着面がへこむのに対し、図４では、バインダ２０の塗布面は凸状に出っ張る（図では２箇所）。
【００３８】
この凸状に出っ張った線状のバインダ２０塗布面に、前述の、濾材部１０をプリーツ形状に固定する第１の接着部材１３を塗布する。すなわち、濾材部１０の線状のバインダ２０塗布面が第１の接着部材１３を塗布するための目印となり、塗布作業の省力化が図れる。
【００３９】
また、凸状に出っ張った線状のバインダ２０塗布面に第１の接着部材１３を塗布できるので、塗布幅が図３に比べ広がり、保護層１６と第１の接着部材１３の接着面積も広くなるので、第１の接着部材１３によって、濾材部１０をプリーツ形状により確実に固定できる。
【００４０】
さらに図１に示す空気清浄装置においては、プレフィルタ１９をエアフィルタ３の上流側に設ける場合、プレフィルタ１９に整流機能を持たせるためエアフィルタ３と離間する必要があり、図３の熱溶着と同様に、第１の接着部材１３の保護層１６からの出っ張り（凸部）がプレフィルタ１９とエアフィルタ３の間隔保持の機能も有することとなる。
【００４１】
ここで、エアフィルタ濾材〜エアフィルタの製造工程について説明する。
【００４２】
最初に熱溶着により保護層１６と細繊維層１５を固定する場合から説明する。
【００４３】
図５に示すように、エアフィルタ濾材の製造工程は、まず、第１の回転ローラーに巻いてある基材１４ａを搬送手段（図示せず）によって搬送させながら、ノズル２１から細繊維１５ａを基材１４ａに向かって放出する。ここで、ノズル２１には、＋２０ＫＶ程度の電圧が印加され、搬送手段はアース処理をしており、この電位差によって、ノズル２１から放出した細繊維１５ａが基材１４ａの全表面に付着し、細繊維層１５を形成する。
【００４４】
続いて、第２の回転ローラーに巻いてある保護シート１６ａを細繊維層１５の上に積層し、加熱ローラー２２により基材１４ａと保護シート１６ａを熱溶着させている。
【００４５】
加熱ローラー２２は図６に示すように、幅５ｍｍ前後の複数のローラー（図６では６個）が一定間隔で設けられており、ローラーの幅の線状に、基材１４ａと保護シート１６ａを熱溶着することができる。この熱溶着面は凹状にへこんだ線状となり、上述の図３で説明した作用効果を有するものである。
【００４６】
次に、バインダ２０により保護層１６と基材部１４を固定する場合を説明する。
【００４７】
図７に示すように、エアフィルタ濾材の製造工程は、まず、第１の回転ローラーに巻いてある基材１４ａを搬送手段（図示せず）によって搬送させながら、ノズル２１から細繊維１５ａを基材１４ａに向かって放出する。ここで、ノズル２１には、＋２０ＫＶ程度の電圧が印加され、搬送手段はアース処理をしており、この電位差によって、ノズル２１から放出した細繊維が基材１４ａの全表面に付着し、細繊維層１５を形成する。
【００４８】
次に、接着剤塗布装置２３から、細繊維層１５を形成した基材１４ａ上にバインダ２０を線状に塗布する。接着剤塗布装置２３は図８に示すように、例えば７個のノズルを有しており、細繊維層１５を形成した基材１４ａ上にバインダ２０を７本の線状に塗布する。
【００４９】
次に、第２の回転ローラーに巻いてある保護シート１６ａを、バインダ２０を塗布した細繊維層１５の上に積層し、バインダ２０により基材１４ａと保護シート１６ａを接着させている。
【００５０】
線状のバインダ２０の上に塗布された保護シート１６ａの面は、凸状に出っ張った線状となり、上述の図４で説明した作用効果を有するものである。
【００５１】
このように熱溶着またはバインダ２０により基材部１４と細繊維層１５と保護層１６を備えた濾材部１０を製造して、プリーツ形状に折り曲げる。ここで、折り曲げ機（図示せず）によって、線状の熱溶着面または接着面と垂直方向に折り曲げる。最後に、第１の接着部材１３によって、濾材部１０をプリーツ形状に固定するとともに、プリーツ形状の濾材部１０を枠部１２に固定してエアフィルタ３を製造するものである。
【００５２】
すなわち、本発明においては、細繊維層の前記基材部とは反対側の面に保護層を設けたことにより、プリーツ加工や運搬時の衝撃や接触等による表層の細繊維の破断や脱離を防止できるので、捕集効率の低下を抑制することが出来るものである。
【００５３】
また、保護層と前記基材部および／または前記細繊維層との固定を線状で行うことにより、この線状の固定痕が、プリーツ加工時の折り目の目印になるとともに、加工したエアフィルタ濾材をプリーツ形状に保持し成形するための接着層を設ける場合にも、位置合わせの目印とすることができ、作業の省力化が図れるという効果のあるエアフィルタ濾材およびエアフィルタを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように本発明は、繊維の集合体からなるシート状の基材部と、この基材部の一面側に接着したナノファイバーの集合体からなる細繊維層と、この細繊維層の前記基材部とは反対側の面に設けた保護層を備え、前記保護層と前記基材部および／または前記細繊維層との固定を線状で行うので、捕集効率の低下を抑制することが出来るものである。
【００５５】
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の製造方法、およびこのエアフィルタを装着し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】
【００５６】
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    第１の接着部材
１４    基材部
１４ａ  基材
１５    細繊維層
１５ａ  細繊維
１６    保護層
１６ａ  保護シート
１７    第２の接着部材
１８    熱溶着面
１９    プレフィルタ
２０    バインダ
２１    ノズル
２２    加熱ローラー
２３    接着剤塗布装置
【図１】
0005938572.tif 000002
【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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