(57)【要約】【課題】  通気抵抗、カーボン捕捉効果、並びにダスト捕捉効果、及び捕捉したダストの保持力が高く、しかも相互のバランスが良く、製造時の管理を簡素化できるフィルタ材を得る。【解決手段】  繊維集積体からなる第１フィルタ材１と、水流交絡不織布からなる第２フィルタ材２とを重ねて積層構造とし、前記第１フィルタ材１をエア流入側に、前記第２フィルタ材２をエア流出側に配置する。そして、前記第２フィルタ材２を、同一の平均繊維径及び繊維密度を有する繊維集積体からなる単位フィルタ材３をニードルパンチによって複数重ね合わせた積層体として形成する。さらに、前記第２フィルタ材２を構成する各単位フィルタ材３の前記水流交絡不織布として、前記第１フィルタ材１を構成する前記繊維集積体に対して、その平均繊維径が小さく、かつ、繊維密度が大きく形成されているエアフィルタの積層フィルタ材を採用する。【選択図】      図１
2006087983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維集積体からなる第１フィルタ材と、水流交絡不織布からなる第２フィルタ材とが重ね合わされたエアフィルタの積層フィルタ材であって、
前記第１フィルタ材がエア流入側に配置され、かつ、前記第２フィルタ材がエア流出側に配置され、
前記第２フィルタ材は、同一の平均繊維径及び繊維密度を有する繊維集積体からなる単位フィルタ材を、ニードルパンチによって複数重ね合わせた積層体として構成され、
さらに、前記第２フィルタ材を構成する各単位フィルタ材の前記水流交絡不織布は、前記第１フィルタ材を構成する前記繊維集積体に対して、その平均繊維径が小さく、かつ、繊維密度が大きく形成されていることを特徴とするエアフィルタの積層フィルタ材。
【請求項２】
前記第２フィルタ材の前記平均繊維径が１．５デニール以下であることを特徴とする請求項１に記載にエアフィルタの積層フィルタ材。
【請求項３】
前記第１フィルタ材は単層構造となされている一方で、積層体とされた前記第２フィルタ材は、前記単位フィルタ材を重ね合わせて３〜６層となされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエアフィルタの積層フィルタ材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の吸気系に使用されるエアフィルタの積層フィルタ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の吸気系では、吸気エアの濾過効率を向上せしめる様々なエアフィルタが開発されてきた。その一つに、フィルタ材を重ね合わせて積層体とすることが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エア流入側に、繊維集積体からなるフィルタ材を少なくとも１層として配置し、エア流出側に、水流交絡法による不織布からなるフィルタ材を複数重ね合わせた積層体を配置して構成したエアフィルタの積層フィルタ材が開示されている。この特許文献１に開示の積層フィルタ材では、下流側に配置されたフィルタは、下流側に向かうに連れ、フィルタを構成する不織布の平均繊維径が順次小さくなり、かつ、集積密度が順次大きくなるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２７４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示のフィルタでは、通気抵抗、ダスト／カーボン捕捉効果のバランスを取ることは可能であるが、依然として捕捉したダストを保持する効果を高めることが困難である。加えて、このフィルタでは、下流側に配置される積層体を異なる平均繊維径及び集積密度のフィルタ材で構成しなければならず、製造時の管理が煩わしい。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、通気抵抗、ダスト／カーボン捕捉効果の向上を図るだけでなく、捕捉したダストの保持力をも向上させ、しかも相互のバランス良く確保でき、製造時の管理を簡素化できるエアフィルタの積層フィルタ材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、かかる課題を解決するために、繊維集積体からなる第１フィルタ材（１）と、水流交絡不織布からなる第２フィルタ材（２）とが重ね合わされたエアフィルタの積層フィルタ材について、前記第１フィルタ材（１）をエア流入側に配置し、かつ、前記第２フィルタ材（２）をエア流出側に配置する。そして、前記第２フィルタ材（２）を、同一の平均繊維径及び繊維密度を有する繊維集積体からなる単位フィルタ材（３）をニードルパンチによって複数重ね合わせた積層体として形成し、さらに、前記第２フィルタ材（２）を構成する各単位フィルタ材（３）の前記水流交絡不織布として、前記第１フィルタ材（１）を構成する前記繊維集積体に対して、その平均繊維径が小さく、かつ、繊維密度が大きく形成されているエアフィルタの積層フィルタ材を採用する。
【０００８】
なお、本発明ではこの積層フィルタ材について、前記第２フィルタ材（２）の前記平均繊維径を１．５デニール以下とした。
【０００９】
さらに、本発明では、上記の積層フィルタ材に関して、前記第１フィルタ材（１）を単層構造とする一方で、積層体とされた前記第２フィルタ材（２）を、前記単位フィルタ材（３）を重ね合わせて３〜６層としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エア流出側に、水流交絡不織布を複数重ね合わせてなる積層フィルタ材を配置することで、たとえフィルタが脈動を受けた場合でも、一旦捕捉されたダストが、第２フィルタ材を透過することが無い。このため、通気効果及びダスト／カーボン捕捉効果を向上させると共に、捕捉したダストの保持力を向上させることができる。
【００１１】
また、積層フィルタ材を同一の平均繊維径及び繊維密度を有する繊維集積体からなる単位フィルタ材で構成するので、製造時における管理を容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の１実施形態にかかる積層フィルタ材５の層構造を示している。
【００１４】
図１に示す積層フィルタ材５は、繊維集積体からなる第１フィルタ材１と、水流交絡不織布からなる第２フィルタ材２とが重ね合わされて構成されている。エアが流入する流入側が第１フィルタ材１であり、エアが流出する流出側が第２フィルタ材２である。
【００１５】
第１フィルタ材１は、ポリエチレンテレフタレートの繊維（以下、ＰＥＴ繊維という。）を織り込んだ繊維集積体により構成され、単層構造となされている。一方、第２フィルタ材２は、ＰＥＴ繊維からなる単位フィルタ材３を複数重ね合わせた積層構造をなしている。第２フィルタ材２は、重ね合わせて積層構造とするに当たり、各単位フィルタ材３同士をニードルパンチにより一体化させている。この第２フィルタ材２は、単位フィルタ材３を３〜６層とすることが好ましく、更に好ましくは、４乃至５層とすると良い。
【００１６】
これら第１フィルタ材１と第２フィルタ材２との関係は、第２フィルタ材２が第１フィルタ材１に比べて、平均繊維径が小さく、かつ、繊維密度が大きく形成されている。但し、第２フィルタ材２については、各層をなす単位フィルタ材３同士は、相互に同一の平均繊維径及び繊維密度に形成されている。
【００１７】
具体的に説明すると、第１フィルタ材１は、２種類の繊維径を有するＰＥＴ繊維を混合して形成したものである。２種類のＰＥＴ繊維うち、一方のＰＥＴ繊維として、１０．１μｍ（１デニール）〜４５．３μｍ（２０デニール）の繊維径を有するものを採用し、他方のＰＥＴ繊維として、１０．１μｍ（１デニール）〜５５．５μｍ（３０デニール）の繊維径を有するものを採用するとよい。そして、面密度が、５０ｇ／ｍ２〜１５０ｇ／ｍ２となるように形成する。また、第１フィルタ材１の厚みを０．４ｍｍ〜２．０ｍｍとする。
【００１８】
これに対し、第２フィルタ材２を構成する各単位フィルタ材３は、２種類の繊維径を有するＰＥＴ繊維を、一方が相対的に小さな混合比率となり、他方が大きな混合比率（例えば、２：８〜４：６の割合）となるように折り込んで形成したものである。混合比率が小さなＰＥＴ繊維として、７．２μｍ（０．５デニール）〜１２．４μｍ（１．５デニール）の繊維径を有するものを採用し、混合比率が大きなＰＥＴ繊維として、７．８μｍ（０．６デニール）〜１２．４μｍ（１．５デニール）の繊維径を有するものを採用するとよい。この単位フィルタ材３は、面密度が、５０ｇ／ｍ２〜２５０ｇ／ｍ２となるように形成される。また、第２フィルタ材２は、これを構成する各単位フィルタ材３の厚みが０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍに形成され、第２フィルタ材２全体では、０．２５ｍｍ〜１．５ｍｍに形成される。
【００１９】
そして、積層フィルタ材５全体としては、厚みが、０．６５ｍｍ〜３．５ｍｍとなるように形成される。
【００２０】
このような構成を有する積層フィルタ材５には、面密度が２０ｇ／ｍ２〜７０ｇ／ｍ２となるように、バインダ樹脂が注入される。バインダ樹脂としては、水溶性フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリアクリル酸エステル系樹脂エマルジョン、ポリアクリル−スチレン系樹脂エマルジョン、ポリ酢酸ビニル系樹脂エマルジョンなどを使用すると良い。
【００２１】
以上の構成を備えた積層フィルタ材５によれば、第２フィルタ材２が同一の平均繊維径及び繊維密度に形成された単位フィルタ材３を複数重ね合わせて積層構造に形成されているため、各単位フィルタ材３同士の繊維が見かけ上複雑に交差する構造となる。このため、積層フィルタ材５に脈動するエアを流入した場合であっても、この第２フィルタ材２に捕捉されたダストは、効果的にその移動が拘束される。これにより、捕捉されたダストは、積層フィルタ材５を通過することなく、当該積層フィルタ材５のいずれかの層に止められる。
【実施例】
【００２２】
本発明にかかる積層フィルタ材５の効果を検証するために、従来から知られているフィルタ材との比較テストを行った。テストは、エアに所定のダストを投入した場合、ダストに変えカーボンを投入させた場合について、脈動の無い静流状態で流入させた場合及び脈動させた状態で流入させた場合の組み合わせ、即ち、ダスト−静流、ダスト−脈流、カーボン−静流、カーボン−脈流について行った。
【００２３】
テストに使用した本発明の積層フィルタ材５の層構成は、上述の図１に示したものである。第１フィルタ材１は、１７．５μｍ（３デニール）の繊維径を有するＰＥＴ繊維と、２４．８μｍ（６デニール）の繊維径を有するＰＥＴ繊維とを１：１の割合で混合したものである。面密度は、７０ｇ／ｍ２に形成されている。一方、第２フィルタ材２を構成する各単位フィルタ材３は、９．１μｍ（０．８デニール）の繊維径を有するＰＥＴ繊維と、１２．０μｍ（１．４デニール）の繊維径を有するＰＥＴ繊維とを３：７の割合で混合したものである。そして、面密度が、３０ｇ／ｍ２に形成されている。この第２フィルタ材２は、これらの単位フィルタ材３を５層に重ね合わせて形成されている。
【００２４】
そして、バインダ樹脂が、４０ｇ／ｍ２となるように注入され、全体の厚みが１．９ｍｍに形成されている。
【００２５】
図２は、比較の対象となる従来品１０の構成を示すものである。この図２に示すように、従来品１０は、４種類のフィルタ材を重ね合わせて積層構造とされている。この従来品１０は、エアの流入側からエアの流出側に向かうに連れ、各層を構成するフィルタ材の平均繊維径が順次小さくなると共に、繊維集積密度が順次大きくなるように形成されている。
【００２６】
最も流入側に位置する層を第１層１１とし、最も流出側に位置する層を第４層１４とすれば、第１層１１は、繊維径が２４．８μｍ（６デニール）のＰＥＴ繊維が折り込まれた不織布である。面密度は１２５ｇ／ｍ２に形成されている。第２層１２は、１４．３μｍ（２デニール）の繊維径を有するＰＥＴ繊維と、１７．５μｍ（３デニール）の繊維径とを有するＰＥＴ繊維とを１：１の割合で混合した不織布である。この第２層１２の面密度は、８５ｇ／ｍ２とされている。
【００２７】
そして、第３層１３及び第４層１４は、いずれも繊維径が１２．０μｍ（１．４デニール）のＰＥＴ繊維からなる不織布が使用されている。なお、第３層１３の面密度は６０ｇ／ｍ２に形成され、第４層１４の面密度は、４０ｇ／ｍ２に形成されている。
【００２８】
この従来品１０は、バインダ樹脂が２５ｇ／ｍ２注入され、全体の厚みが３．０ｍｍに形成されている。
【００２９】
これらのテスト品５，１０について、（１）通気抵抗、（２）ダスト捕捉効率、（３）ダスト非透過性、（４）ダストライフ、（５）カーボン捕捉効率、（６）カーボンライフの比較を行った。なお、これらの用語を定義すると次のようになる。
【００３０】
（１）通気抵抗
エアが初期に通過する際の通過抵抗。
（２）ダスト捕捉効率
スペックの一定流量でエアを通過させた際に、積層フィルタ材がダストを捕捉する量（捕捉量）と、投入したダスト量（ダスト投入量）との比である。即ち、（捕捉量）／（ダスト投入量）をパーセンテージで表したものである。
（３）ダスト非透過性
エアを脈動させてフィルタ材に流入させ、捕捉されたダストがフィルタ材を透過することなく止まる特性のこと。
（４）ダストライフ
一定量のエアを流入し、増加抵抗が定められた圧力になったときのダスト供給量である。
（５）カーボン捕捉効率
スペックの一定流量でエアを通過させた際に、積層フィルタ材がカーボンを捕捉する量（捕捉量）と、投入したカーボンの量（カーボン投入量）との比である。即ち、（捕捉量）／（カーボン投入量）をパーセンテージで表したものを意味する。
（６）カーボンライフ
一定量のエアを流入し、増加抵抗が定められた圧力になったときのカーボン量である。
【００３１】
以上のテストを行ったところ、表１の様な結果を得ることができた。
【００３２】
【表１】
2006087983.tif 000003
【００３３】
なお、この表１に示されている各記号の意味は次の通りである。
◎・・・極めて良好なレベル
○・・・実用可能なレベル
×・・・実用不可能なレベル
この表１から明らかなように、本発明にかかる積層フィルタ材５は、（１）通気抵抗、（２）ダスト捕捉効率、（３）ダスト非透過性、（４）ダストライフ、（５）カーボン捕捉効率、（６）カーボンライフのいずれについても、実用可能なレベルを確保している。
【００３４】
さらには、本発明にかかる積層フィルタ材５によれば、従来品では、実用不可能なレベルであったダスト非透過性について、極めて良好なレベルとすることができる。即ち、本発明にかかる積層フィルタ材５は、流入されるエアに脈動が発生した場合でも、ダストを確実に積層フィルタ材５に止めておくことができる。
【００３５】
また、本発明にかかる積層フィルタ材５は、ダスト捕捉効率を単に実用可能なレベルから極めて良好なレベルにまで引き上げることが可能となる。
【００３６】
このことから、本発明にかかる積層フィルタ材５は、フィルタ材としての機能を大幅に向上させるという結論を得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる積層フィルタ材の断面図。
【図２】比較テストに使用した従来品の積層フィルタ材の断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・・第１フィルタ材
２・・・・第２フィルタ材
３・・・・単位フィルタ材
５・・・・積層フィルタ材
【図１】
2006087983.tif 000004
【図２】
2006087983.tif 000005