(57)【要約】【課題】空気中の浮遊微粒子を捕集して空気を清浄化する濾材などにおいて、高集塵効率、低圧力損失、且つ、長寿命を実現する。【解決手段】空気清浄機１における空気清浄フィルタ３１が備える空気を清浄する濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である、空気を清浄する濾材。
【請求項２】
前記濾材は、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載の濾材。
【請求項３】
前記濾材は、エレクトレット加工されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の濾材。
【請求項４】
前記濾材を構成する樹脂繊維は、横断面の周縁上において少なくとも１か所に変曲点を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の濾材。
【請求項５】
断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である濾材を備える空気清浄フィルタ。
【請求項６】
空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を、備え、
前記濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下であることを特徴とする空気清浄フィルタ。
【請求項７】
前記支持材は、樹脂繊維で構成され、当該樹脂繊維は、長繊維で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の空気清浄フィルタ。
【請求項８】
前記支持材は、樹脂繊維で構成され、当該樹脂繊維は、横断面の周縁上において少なくとも１か所に変曲点を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の空気清浄フィルタ。
【請求項９】
前記濾材は、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の空気清浄フィルタ。
【請求項１０】
前記濾材は、エレクトレット加工されていることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の空気清浄フィルタ。
【請求項１１】
前記濾材を構成する樹脂繊維は、横断面の周縁上において少なくとも１か所に変曲点を有することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の空気清浄フィルタ。
【請求項１２】
浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、
前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、
前記集塵部は、空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を、含み、
前記濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下であることを特徴とするハイブリッド空気清浄フィルタ。
【請求項１３】
前記濾材は、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下であることを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド空気清浄フィルタ。
【請求項１４】
前記集塵部は、前記フィルタ用不織布に電界を印加するように当該フィルタ用不織布を挟み込むように設けられた一組のバイアス電極を備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のハイブリッド空気清浄フィルタ。
【請求項１５】
前記帯電部は、コロナ放電を発生させる高圧電極と対向電極とを備えることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のハイブリッド空気清浄フィルタ。
【請求項１６】
前記高圧電極は、線状の電極を備えることを特徴とする請求項１５に記載のハイブリッド空気清浄フィルタ。
【請求項１７】
前記高圧電極は、針状又は鋸歯状の電極を備えることを特徴とする請求項１５に記載のハイブリッド空気清浄フィルタ。
【請求項１８】
空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を備え、当該濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である、空気清浄フィルタを有する空気清浄手段と、
前記空気清浄手段に通風を生じさせる通風手段と、
前記通風手段を制御する制御手段と
を備える空気清浄機。
【請求項１９】
浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、当該帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた当該浮遊微粒子を集める集塵部と、を備え、当該集塵部は、空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を、含み、当該濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である、ハイブリッド空気清浄フィルタを有する空気清浄手段と、
前記空気清浄手段に通風を生じさせる通風手段と、
前記通風手段を制御する制御手段と
を備える空気清浄機。
【請求項２０】
前記濾材が、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾材、空気清浄フィルタ、ハイブリッド空気清浄フィルタ及び空気清浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＭ２．５に代表される大気汚染問題が顕著になり、空気清浄機のニーズが高まってきており、浄化速度の大きい空気清浄機が求められてきている。
【０００３】
空気清浄機の浄化速度（清浄性能）は通風量と集塵部の集塵効率で決まるため、集塵部に用いられる空気清浄フィルタ（フィルタ）には低圧力損失・高集塵効率が求められる。圧力損失（圧損）は空気清浄機の風量に直接影響し、圧損が低いほど大きな風量が得られるため、低圧損・高集塵効率であれば必然的に高い空気清浄能力が得られる。
【０００４】
一方、空気清浄フィルタは定期的に交換する必要があるが、そのコストや手間を考えた場合、空気清浄能力が長期間保たれる、すなわち長寿命であることが好ましい。
【０００５】
すなわち、低圧損で高集塵効率、且つ、長寿命の空気清浄フィルタが求められている。
【０００６】
特許文献１には、少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材であって、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置し、該ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工された密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの不織布であり、かつ積層された濾材の剛軟度が１００〜１５００ｍｇであることを特徴とするエレクトレット濾材が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、気流の流れ方向に対し略平行に配置された、側壁がフィルター濾材からなる多数の流路を有するフィルターであって、隣接する流路を隔てる側壁は共通のフィルター濾材で形成され、流路の流れ方向に少なくとも１個の隔壁が設けられ、隔壁で遮られた空気は、側壁のフィルター濾材を通過して隣接する流路へ流れ、これにより空気の濾過が行われるエアフィルターであって、隣接する少なくとも２つの流路について、一方の流路に複数の隔壁があり、その隔壁間であって異なる位置に他方の流路の隔壁の少なくとも１個が設けられ、空気のフィルター濾材を通過する回数が２回以上であるエアフィルターが記載されている。
【０００８】
特許文献３には、１層以上の細繊維不織布と１層以上の補強用不織布をラミネートした濾材であって、カール度が０〜８０ｍｍである濾材が記載されている。
【０００９】
特許文献４には、ポリオレフィン及び／又はポリエステルを主体に構成された単一層からなるメルトブロー不織布であって、目付が８０〜１４０ｇ／ｍ２、厚みが０．５〜１．５ｍｍであり、及び該単一層が充填率勾配を有していることを特徴とするエアフィルター用不織布が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１４２７０３号公報
【特許文献２】特開２００１−３４７１１９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５２５２０号公報
【特許文献４】特開２００９−１０６８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、家庭用の空気清浄機に用いられる空気清浄フィルタ（エアフィルタ）には、低圧力損失・高い集塵（捕集）効率・長寿命が求められる。しかし、一般的に圧力損失と集塵効率はトレードオフの関係にあり、また圧力損失とフィルタ寿命（寿命）もトレードオフの関係にある。
低圧損化と高効率化を両立するために、繊維径を小さくする手法があり、極細繊維であるナノファイバーの適用などが検討されている。しかし、空気清浄フィルタを通過する物質は粒子状物質だけではなく、油分、ガス成分などが含まれる。径が小さい（細い）繊維に粒子状物質と油分とが混ざったものが付着すると、液滴状の堆積物質となって、空隙が埋まる、すなわち目詰まりを起こしてしまう問題がある。つまり、初期性能は高いが、圧力損失の増加、すなわち早期に通風量の低下が起こり、寿命が短いという問題があった。
【００１２】
また、低圧損・高効率を両立するために、繊維径を小さく（細く）且つ目付量を低くして圧力損失を下げ、集塵効率は繊維を帯電させる効果（エレクトレット処理）により確保するという手法もある。しかし、目付量を低くしたことで、フィルタ寿命に大きく影響する繊維表面積が小さくなってしまい、初期には所望の性能が得られるが、寿命が短い空気清浄フィルタとなってしまう。また、繊維径が小さいことにより目詰まりも発生しやすく、圧力損失の増加が発生し通風量が低下するため、長い寿命が得られないという問題があった。
本発明は、空気中の浮遊微粒子を捕集して空気を清浄化する濾材などにおいて、高集塵効率、低圧力損失、且つ、長寿命を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的のもと、本発明が適用される空気を清浄する濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である。
濾材は、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下である。
濾材は、エレクトレット加工されている。
濾材を構成する樹脂繊維は、横断面の周縁上において少なくとも１か所に変曲点を有する。
【００１４】
本発明が適用される空気清浄フィルタは、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である濾材を備える。
また、本発明が適用される空気清浄フィルタは、空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を備える。前記濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である。
支持材は、樹脂繊維で構成され、当該樹脂繊維は、長繊維で構成されている。
支持材は、樹脂繊維で構成され、当該樹脂繊維は、横断面の周縁上において少なくとも１か所に変曲点を有する。
濾材は、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下である。
濾材は、エレクトレット加工されている。
濾材を構成する樹脂繊維は、横断面の周縁上において少なくとも１か所に変曲点を有する。
【００１５】
本発明が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタは、浮遊微粒子を帯電させる帯電部を備える。また、前記帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた前記浮遊微粒子を集める集塵部を備える。前記集塵部は、空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を含み、濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である。
濾材は、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下である。
集塵部は、前記フィルタ用不織布に電界を印加するように当該フィルタ用不織布を挟み込むように設けられた一組のバイアス電極を備える。
帯電部は、コロナ放電を発生させる高圧電極と対向電極とを備える。
高圧電極は、線状の電極を備える。
高圧電極は、針状又は鋸歯状の電極を備える。
【００１６】
他の観点から捉えると、本発明が適用される空気清浄機は、空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を備える空気清浄フィルタを有する空気清浄手段を備える。前記濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である。さらに、前記空気清浄手段に通風を生じさせる通風手段と、前記通風手段を制御する制御手段とを備える。
【００１７】
さらに他の観点から捉えると、本発明が適用される空気清浄機は、浮遊微粒子を帯電させる帯電部と、当該帯電部の通風方向の下流側に配置され、当該帯電部にて帯電させた当該浮遊微粒子を集める集塵部とを備えるハイブリッド空気清浄フィルタを有する空気清浄手段を備える。そしてまた、前記空気清浄手段に通風を生じさせる通風手段と、前記通風手段を制御する制御手段とを備える。そして、前記集塵部は、空気を清浄する濾材と当該濾材を支持する支持材とが張り合わされたフィルタ用不織布を含む。前記濾材は、断面の厚みが、最も小さいところで０．４ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下である。
濾材は、平均繊維径が３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下の樹脂繊維で構成され、目付量と平均繊維径との比が１０×１０６ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、空気中の浮遊微粒子を捕集して空気を清浄化する濾材などにおいて、高集塵効率、低圧力損失、且つ、長寿命を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態が適用される空気清浄機の一例を示す図である。
【図２】空気清浄フィルタを説明する図である。
【図３】目付量／平均繊維径を１０×１０６ｇ／ｍ３とした場合の平均繊維径と圧力損失との関係及び平均繊維径と集塵効率との関係を示す図である。
【図４】目付量／平均繊維径を１５×１０６ｇ／ｍ３とした場合の平均繊維径と圧力損失との関係及び平均繊維径と集塵効率との関係を示す図である。
【図５】目付量／平均繊維径を２０×１０６ｇ／ｍ３とした場合の平均繊維径と圧力損失との関係及び平均繊維径と集塵効率との関係を示す図である。
【図６】異形断面を有する樹脂繊維の横断面の例を示す図である。（ａ）は、十字型、（ｂ）は、花形、（ｃ）は、両凹形である。
【図７】第２の実施の形態が適用される空気清浄機の一例を示す図である。
【図８】濾材の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である。（ａ）は、実施例４の濾材、（ｂ）は、比較例２の濾材である。
【図９】第２の実施の形態が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタの変形例を説明する図である。
【図１０】第２の実施の形態が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタの他の変形例を説明する図である。
【図１１】第２の実施の形態が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタのさらに他の変形例を説明する図である。
【図１２】第３の実施の形態が適用される空気清浄機のハイブリッド空気清浄フィルタを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態が適用される空気清浄機１の一例を示す図である。
第１の実施の形態が適用される空気清浄機１は、空気清浄フィルタ３１、筐体４０、ファン５０及び制御部６０を備える。
空気清浄フィルタ３１は、後述するフィルタ用不織布３１０とフィルタ用不織布３１０を固定する枠３２０を備える。フィルタ用不織布３１０が備える濾材３１１（後述する図２参照）は、空気中の浮遊微粒子を捕集（吸着）して空気を清浄化する。枠３２０は、空気清浄フィルタ３１の空気清浄機１への取り付けや空気清浄フィルタ３１の交換を容易にするために設けられている。枠３２０は、フィルタ用不織布３１０への通風を阻害しないように、フィルタ用不織布３１０を周辺又は／及び表面を格子状に支える部材であれば、どのような形状であってもよい。空気清浄フィルタ３１は、集塵（捕集）部３０を構成する。
なお、空気清浄フィルタ３１を「フィルタ」と表記することがある。
【００２１】
図１では、筐体４０を破線で示し、筐体４０の内部に設けられた空気清浄フィルタ３１（集塵部３０）、ファン５０、制御部６０などの構成が見えるようにしている。さらに、空気清浄フィルタ３１の枠３２０を一点鎖線で示し、フィルタ用不織布３１０の構造が見えるようにしている。
空気清浄フィルタ３１を構成する集塵部３０は、空気清浄手段の一例、ファン５０は、通風手段の一例、制御部６０は、制御手段の一例である。
【００２２】
集塵部３０は、浮遊微粒子などを捕集（吸着）する。
筐体４０は、空気清浄フィルタ３１（集塵部３０）及び制御部６０を収納する。筐体４０の空気清浄フィルタ３１側には、開口部４１が設けられている。なお、開口部４１には、メッシュ（網）、格子などが設けられていてもよい。
ファン５０は、筐体４０に設けられた開口部４２に設けられている。
【００２３】
ファン５０は、空気の流れ（通風）を生じさせる。通風の方向（通風方向）は、空気清浄フィルタ３１（集塵部３０）からファン５０に向かうように設定されている（図１の紙面の左から右）。なお、図１では、通風方向を白抜きの矢印で示している。つまり、空気の流れは、筐体４０の空気清浄フィルタ３１側の開口部４１から入り、筐体４０のファン５０が設けられた開口部４２から出る。
【００２４】
説明の便宜上、図１に示すように、通風方向をｚ方向とし、それに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。
なお、通風が阻害されない限り、空気清浄機１は、どのような向きに置かれても構わない。
【００２５】
図２は、空気清浄フィルタ３１を説明する図である。
空気清浄フィルタ３１は、フィルタ用不織布３１０を断面が山谷状になるように、折り加工されている。折り加工は、プリーツ折りなどである。空気清浄フィルタ３１は、折り加工された状態において、厚さＤである。
【００２６】
フィルタ用不織布３１０は、浮遊微粒子を集塵（捕集）する濾材３１１と濾材３１１を支持する支持材３１２とを備える。ここでは、濾材３１１は、それ自体では形状を維持できないため、支持材３１２に固着されている。よって、集塵（捕集）効率は、濾材３１１によって決まる。
【００２７】
フィルタ用不織布３１０における濾材３１１及び支持材３１２は、不織布で構成されている。支持材３１２は、濾材３１１を支持する腰のある不織布であるとよい。濾材３１１は、厚さｔである。
【００２８】
濾材３１１は、ポリオレフィン系のポリプロピレン、ポリエステル系のポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレータ、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、フェノール樹、ポリスチレン樹脂、エチレンープロピレン共重合体樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）樹脂などの樹脂繊維で構成されている。中でも、ポリプロピレンがよい。また、ポリオレフィン系の繊維にリン系酸化防止剤及びイオウ系酸化防止剤が含まれていると、より高いエレクトレット効果が得られる。
このような樹脂繊維は、例えばスパンボンド法又はメルトブローン法により製造される。特に、メルトブローン法は、平均繊維径が１５μｍ以下の細い樹脂繊維の製造が可能であるので好ましい。
【００２９】
空気清浄機１の観点では、１パスあたりの集塵効率よりも通風量が性能に大きく寄与するため、通風量の低下は影響が大きい。このため、単位面積当たりの繊維表面積を小さくすることなく、また通風量低下が起きにくい低圧損で高効率な濾材３１１を実現することが重要である。
空気清浄フィルタ３１における濾材３１１のパラメータのうち、平均繊維径ｄｆと、目付量Ｉと、単位面積当たりの繊維表面積ｓとの間には式（１）の関係がある。なお、目付量Ｉとは、単位面積当たりの重量である。また、式（１）において、σは繊維径の分散、ρｆは、繊維素材の密度である。
【００３０】
【数１】
2018089585.tif 000003
【００３１】
すなわち、単位面積当たりの繊維表面積ｓは、目付量Ｉと平均繊維径ｄｆとの比（目付量／平均繊維径）に大きく依存する。長寿命化を目指す場合、単位面積当たりの繊維表面積ｓは大きい方が良いが、単純に大きくすると圧力損失が増大する。そのため、圧力損失と集塵効率とのバランスも考慮しなければならない。
【００３２】
これまで用いられてきた濾材３１１の一例（以下では、従来品と表記する。）における目付量／平均繊維径は、約９．０×１０６ｇ／ｍ３であった。
そこで、目付量／平均繊維径を従来品以上の寿命が見込める値に固定し、その下で平均繊維径ｄｆ、濾材３１１の厚さｔなどを検討した結果、低圧損と高集塵効率が得られる平均繊維径ｄｆの範囲と厚さｔの範囲があることを見出した。
なお、従来品の圧力損失は４５〜６０Ｐａである。空気清浄機の清浄性能を従来品から大きく向上させることを考えると、圧力損失は３０Ｐａ以下であることが望ましい。
【００３３】
図３は、目付量／平均繊維径を１０×１０６ｇ／ｍ３とした場合の平均繊維径ｄｆと圧力損失との関係及び平均繊維径ｄｆと集塵効率との関係を示す図である。
図４は、目付量／平均繊維径を１５×１０６ｇ／ｍ３とした場合の平均繊維径ｄｆと圧力損失との関係及び平均繊維径ｄｆと集塵効率との関係を示す図である。
図５は、目付量／平均繊維径を２０×１０６ｇ／ｍ３とした場合の平均繊維径ｄｆと圧力損失との関係及び平均繊維径ｄｆと集塵効率との関係を示す図である。
図３、４、５において、上側が平均繊維径ｄｆと圧力損失との関係、下側が平均繊維径ｄｆと集塵効率との関係を示す。また、濾材３１１の厚さｔをパラメータとしている。
【００３４】
図３、４、５に示すように、平均繊維径ｄｆが４．０μｍ以上且つ１５．０μｍ以下の範囲において、圧力損失が最小化されるとともに、９９％以上の集塵効率が得られる。また、設定した目付量Ｉの範囲において、圧力損失が約３０Ｐａ以下となる場合があることが分かった。
【００３５】
そして、濾材３１１の厚さｔを最も小さいところで０．４ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上とすると平均繊維径ｄｆに対して圧力損失が小さくなる領域が広がり、空気清浄機１として高い性能が得られることが分かった。なお、濾材３１１の厚さｔは、１．５ｍｍ以下とするとよい。
【００３６】
以上のことから、濾材３１１は、平均繊維径ｄｆが４．０μｍ以上且つ１５．０μｍ以下で、目付量／平均繊維径が１０×１０6ｇ／ｍ３以上且つ２０×１０６ｇ／ｍ３以下とするのがよい。ただし、平均繊維径ｄｆが、上記の下限値および上限値の約１０％の差の範囲に含まれていれば同様の効果が得られる。例えば、平均繊維径ｄｆが３．７μｍであってもよく、また、１５．５μｍであってもよい。すなわち、平均繊維径ｄｆは、４．０μｍ以上且つ１５．０μｍ以下であることが好ましいが、３．６μｍ以上且つ１６．５μｍ以下であってもよい。
なお、平均繊維径ｄｆが４．０μｍ未満であると、圧力損失が大きくなって、集塵効率も下がってしまう。一方、平均繊維径ｄｆが１５．０μｍ超であると、集塵効率は確保されるが、圧力損失が大きくなりやすい。
また、目付量／平均繊維径が１０×１０6ｇ／ｍ３未満であると、寿命が短くなり、集塵効率も低くなる。一方、目付量／平均繊維径が２０×１０６ｇ／ｍ３超であると、圧力損失が高くなる。
また、濾材３１１の厚さｔが最も小さいところで０．４ｍｍ未満であると、圧力損失を低くすることができにくい。一方、厚さｔが１．５ｍｍ超であると、プリーツ折り加工がしづらくなる。
【００３７】
そして、濾材３１１に用いる樹脂繊維は、コロナ放電法など公知の技術によりエレクトレット加工されているのがよい。エレクトレット加工されていることにより、浮遊微粒子の捕集（捕捉、吸着）が容易になる。
さらに、濾材３１１に用いる樹脂繊維は、横断面が周縁上に少なくとも１か所以上の変曲点を有する異形断面を有するとよい。また、支持材３１２は、用いられる樹脂繊維が長繊維であると圧損の増加が最小化される。またさらに、支持材３１２に用いる樹脂繊維は、横断面が周縁上に少なくとも１か所以上の変曲点を有する異形断面を有するとよい。
【００３８】
図６は、異形断面を有する樹脂繊維の横断面の例を示す図である。図６（ａ）は、十字型、図６（ｂ）は、花形、図６（ｃ）は、両凹形である。濾材３１１に用いる樹脂繊維又は／及び支持材３１２に用いる樹脂繊維は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような異形の横断面（異形断面）を有し、周縁上に少なくとも１か所以上の変曲点を有することがよい。なお、横断面は、周縁上に少なくとも１か所以上の変曲点を有すればよく、他の形状であってもよい。
【００３９】
なお、フィルタ用不織布３１０は、濾材３１１を単層で構成してもよく、厚さの薄い濾材３１１を多層に重ねて構成してもよい。濾材３１１を重ねる場合には、重ねた厚さが濾材３１１の厚さｔとなる。
【００４０】
（実施例１）
濾材３１１として、平均繊維径ｄｆが５．０μｍ、目付量Ｉが７１ｇ／ｍ２、厚さｔが０．７５ｍｍのポリプロピレン繊維を用いた。この濾材３１１と支持材３１２とを貼り合わせてフィルタ用不織布３１０を構成した。そして、山谷状の折り加工（プリーツ加工）を施して空気清浄フィルタ３１を作製した。空気清浄フィルタ３１における濾材３１１の総使用面積を１．５ｍ２、厚さＤを４０ｍｍとし、集塵部３０（空気清浄フィルタ３１）の通風方向に直交する面への投影面積を０．０８７ｍ２とした。
なお、濾材３１１のポリプロピレン繊維の横断面は、円形であり、支持材３１２を構成する樹脂繊維の横断面も、円形である。
【００４１】
（比較例１）
集塵部３０（空気清浄フィルタ３１）のフィルタ用不織布３１０として、ＨＥＰＡ（High-Efficiency Particulate Air）フィルタを用いた。比較例１では、実施例と集塵効率がほぼ同じになった。
（比較例２）
集塵部３０（空気清浄フィルタ３１）のフィルタ用不織布３１０として、空気清浄フィルタ３１として、Ｅ１１フィルタを用いた。比較例２では、実施例と圧力損失がほぼ同じになった。
【００４２】
この空気清浄フィルタ３１による集塵部３０を性能測定ダクトに設置し、風速１．０ｍ／ｓの条件で圧力損失と集塵効率とを測定した。圧力損失は、性能測定ダクトにおける空気清浄フィルタ３１より上流側（空気清浄フィルタ３１に入る前）と下流側（空気清浄フィルタ３１から出た後）との圧力の差である。集塵効率は、性能測定ダクトにおける空気清浄フィルタ３１より上流側と下流側とにおいて、浮遊微粒子の数をパーティクルカウンタにより計測して求めた。
また、寿命は、空気清浄機に関する中国国家試験規格（ＧＢ規格）に基づく試験法により、たばこ煙からの粉じん量を基として累積浄化総量を求め、それを寿命として評価した。すなわち、圧力損失及び集塵効率に基づいて設定された初期の清浄能力を１００とし、清浄能力が５０になるまでに、空気清浄フィルタ３１に集塵（捕集）された浮遊微粒子の重量（累積浄化総量）で評価した。すなわち、重量が大きいほど寿命が長く、重量が小さいほど寿命が短い。
結果を表１に示す。表１では、圧力損失［Ｐａ］、集塵効率［％］、寿命［ｍｇ］、平均繊維径ｄｆ［μｍ］、目付量／平均繊維径［ｇ／ｃｍ３］及び濾材３１１の厚さｔ［ｍｍ］を示す。
【００４３】
【表１】
2018089585.tif 000004
【００４４】
表１に示すように、実施例１では、圧力損失が２１Ｐａ、集塵効率が９９．８％、寿命が約４３００ｍｇである。
これに対し、集塵効率（９９．９５％）が実施例１とほぼ同じである比較例１は、圧力損失が実施例１の約２倍の４７Ｐａと高く、且つ、寿命が約３６００ｍｇと短い。
また、圧力損失（２５Ｐａ）がほぼ同じである比較例２は、集塵効率が９５％で、寿命が実施例１の約１／３の約１４００ｍｇであった。
【００４５】
すなわち、比較例１に示すように、従来の空気清浄フィルタでは、集塵効率を高くしようとすると、圧力損失が大きくなった。また、比較例２に示すように、従来の空気清浄フィルタでは、圧力損失を低くしようとすると、集塵効率が低くなるとともに、寿命が短くなった。
【００４６】
これらに対し、実施例１では、比較例１及び比較例２に比べ、低い圧力損失、高い集塵効率、長い寿命を達成している。これは、実施例１では、濾材３１１の繊維径を太くし（太繊維）、目付量を高くし（高目付）、厚さを厚く（嵩高）したことによる。
すなわち、実施例１では、集塵部３０の投影面積及び厚さＤ（図２に示す折り加工された状態での厚さＤ）を、従来のもの（比較例１、２）に比べて増やすことなく、低い圧力損失、９９％以上の高い集塵効率、及び、長い寿命を達成している。
【００４７】
（実施例２）
実施例１における濾材３１１として、図６（ａ）にしめす十字型の横断面を有するポリプロピレン繊維を用いた。他の構成は、実施例１と同様である。
実施例１と比較した結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
2018089585.tif 000005
【００４９】
表２に示すように、濾材３１１に十字型の横断面（異形断面）を有する樹脂繊維を用いた実施例２では、実施例１に比べて、集塵効率が向上し、寿命が延びた。
【００５０】
（実施例３）
実施例１における支持材３１２として、図６（ａ）にしめす十字型の横断面を有す樹脂繊維を用いた。他の構成は、実施例１と同様である。
実施例１と比較した結果を表３に示す。
【００５１】
【表３】
2018089585.tif 000006
【００５２】
表３に示すように、支持材３１２に十字型の横断面（異形断面）を有する樹脂繊維を用いた実施例３では、実施例１に比べて、集塵効率が向上し、寿命が延びた。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態が適用される空気清浄機１の一例を示す図である。
空気清浄機１は、ハイブリッド空気清浄フィルタ１０、筐体４０、ファン５０及び制御部６０を備える。ハイブリッド空気清浄フィルタ１０は、帯電部２０及び集塵（捕集）部３０を備える。集塵部３０は、は、フィルタ用不織布３１０とフィルタ用不織布３１０を固定する枠３２０とを備えた空気清浄フィルタ３１を有する。
すなわち、ハイブリッド空気清浄フィルタ１０は、浮遊微粒子を帯電する帯電技術と濾材により帯電した浮遊微粒子などを捕集（捕捉）するフィルタ技術とを用いたハイブリッド型である。
【００５４】
図７では、筐体４０を破線で示し、筐体４０の内部に設けられたハイブリッド空気清浄フィルタ１０（帯電部２０及び集塵部３０）、ファン５０、制御部６０などの構成が見えるようにしている。
ハイブリッド空気清浄フィルタ１０は空気清浄手段の他の一例である。
【００５５】
帯電部２０は、空気中に浮遊する浮遊微粒子を帯電させる。集塵部３０は、帯電した浮遊微粒子などを捕集（吸着）する。
筐体４０は、ハイブリッド空気清浄フィルタ１０（帯電部２０、集塵部３０）及び制御部６０を収納する。筐体４０の帯電部２０側には、開口部４１が設けられている。なお、開口部４１には、メッシュ（網）、格子などが設けられていてもよい。
ファン５０は、筐体４０に設けられた開口部４２に設けられている。
【００５６】
ファン５０は、空気の流れ（通風）を生じさせる。通風の方向（通風方向）は、帯電部２０から集塵部３０に向かうように設定されている（図７の紙面の左から右）。なお、図１では、通風方向を白抜きの矢印で示している。つまり、空気の流れは、筐体４０の帯電部２０側の開口部４１から入り、帯電部２０、集塵部３０を経由して、筐体４０のファン５０が設けられた開口部４２から出る。
【００５７】
説明の便宜上、図７に示すように、通風方向をｚ方向とし、それに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。
なお、通風が阻害されない限り、空気清浄機１は、どのような向きに置かれても構わない。
以下では、帯電部２０を詳細に説明する。なお、集塵部３０は第１の実施の形態で説明したと同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５８】
（帯電部２０）
帯電部２０は、高圧電極２１と、高圧電極２１に対向する対向電極２５とを備える。なお、高圧電極２１は、高電圧を印加される電極であるので、高電圧電極とも呼ばれ、放電を発生する電極であるので、放電電極とも呼ばれることがある。また、対向電極２５は、接地（ＧＮＤ）されることがあるため、接地電極と呼ばれることがある。
そして、高圧電極２１と対向電極２５との間に、例えば、高圧電極２１を＋、対向電極２５を−にして、直流（ＤＣ）の高電圧が印加される。すると、高圧電極２１と対向電極２５との間にコロナ放電（放電）が発生する。そして、発生したコロナ放電により、浮遊微粒子を帯電させる。
【００５９】
ここでは、高圧電極２１は、複数の鋸歯列電極２１０を備える。それぞれの鋸歯列電極２１０は、接続部２１１と接続部２１１から延びた複数の鋸歯状の部分２１２（以下では鋸歯電極２１２と表記する。）を備える。なお、鋸歯電極２１２の尖った先端は、−ｚ方向、つまり通風の風上側を向いている。
図１では、接続部２１１は、ｙ方向に延びている。そして、複数の鋸歯列電極２１０は、ｘ方向に配列されている。
【００６０】
対向電極２５は、複数の板状の電極板２５０を備える。それぞれの電極板２５０は、長手方向がｙ方向を向き、表面がｚ方向に沿っている。そして、電極板２５０は、ｘ方向に配列されている。
【００６１】
そして、隣接する２個の電極板２５０の間に１個の鋸歯列電極２１０が位置するように、電極板２５０と鋸歯列電極２１０とが交互に配列されている。
なお、鋸歯電極２１２の先端部に電界が集中するので、鋸歯電極２１２の先端部と電極板２５０とが対向するように配置されるのがよい。
なお、図７では、鋸歯列電極２１０が５個、電極板２５０が６個であるが、他の個数であってもよい。
【００６２】
鋸歯列電極２１０及び電極板２５０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅などの電導性の金属で構成されている。
【００６３】
（実施例４）
実施例１の集塵部３０に、帯電部２０を組み合せてハイブリッド空気清浄フィルタ１０とした。
【００６４】
（比較例３）
集塵部３０（空気清浄フィルタ３１）のフィルタ用不織布３１０として、ＨＥＰＡフィルタを用いた。比較例３では、実施例４と集塵効率がほぼ同じになった。
（比較例４）
集塵部３０（空気清浄フィルタ３１）のフィルタ用不織布３１０として、Ｅ１１フィルタを用いた。比較例４では、実施例４と圧力損失がほぼ同じになった。
【００６５】
このハイブリッド空気清浄フィルタ１０用いた集塵部３０と帯電部２０とを性能測定ダクトに設置し、風速１．０ｍ／ｓの条件で圧力損失と集塵効率とを測定した。圧力損失は、性能測定ダクトにおけるハイブリッド空気清浄フィルタ１０より上流側（ハイブリッド空気清浄フィルタ１０に入る前）と下流側（ハイブリッド空気清浄フィルタ１０から出た後）との圧力の差である。集塵効率は、性能測定ダクトにおけるハイブリッド空気清浄フィルタ１０より上流側と下流側とにおいて、浮遊微粒子の数をパーティクルカウンタにより計測して求めた。
また、寿命は、空気清浄機に関する中国国家試験規格（ＧＢ規格）に基づく試験法により、たばこ煙からの粉じん量を基として累積浄化総量を求め、それを寿命として評価した。すなわち、圧力損失及び集塵効率に基づいて設定された初期の清浄能力を１００とし、清浄能力が５０になるまでに、空気清浄フィルタ３１に集塵（捕集）された浮遊微粒子の重量（累積浄化総量）で評価した。すなわち、重量が大きいほど寿命が長く、重量が小さいほど寿命が短い。
結果を表４に示す。表４では、圧力損失［Ｐａ］、集塵効率［％］、寿命［ｍｇ］を示す。
【００６６】
【表４】
2018089585.tif 000007
【００６７】
表４に示すように、実施例４では、圧力損失は２３Ｐａ、集塵効率は９９．９９９５％、寿命は約１０１６０ｍｇである。
これに対し、集塵効率（９９．９９５％）が実施例４とほぼ同じである比較例３は、圧力損失が実施例の約２倍の５０Ｐａと高く、且つ、寿命が約７５００ｍｇと２０％以上短い。
また、圧力損失（２５Ｐａ）が実施例４とほぼ同じである比較例４は、集塵効率が９９．９％で、寿命が１／２以下の約３０００ｍｇであった。
【００６８】
すなわち、比較例３に示すように、従来の空気清浄フィルタでは、集塵効率を高くしようとすると、圧力損失が大きく、空気清浄フィルタ３１の寿命が短くなった。また、比較例４に示すように、従来の空気清浄フィルタでは、圧力損失を低くしようとすると、集塵効率が低くなるとともに、空気清浄フィルタ３１の寿命が短くなった。
【００６９】
これらに対し、実施例４では、比較例３及び比較例４に比べ、低い圧力損失、高い集塵効率、長い寿命を達成している。
また、帯電部２０と集塵部３０とを組合せることによる寿命延長の効果は、比較例３、４では、第１の実施の形態で説明した比較例１、２に対して約２倍に留まっている。一方、実施例４では、第１の実施の形態で説明した実施例１に対して２倍以上が得られている。
これは、実施例４では、濾材３１１の繊維径を太くし（太繊維）、目付量を高くし（高目付）、厚さを厚く（嵩高）したことにより、濾材内の空隙が比較的大きく構成されたため、帯電した浮遊微粒子が濾材３１１の内部（通風方向の下流方向）に侵入しやすくなり、繊維径が細い場合のように、微粒子が主に濾材表面部分に堆積して目詰まりを起こすことが抑制されたためである。
すなわち、実施例４では、集塵部３０の投影面積及び厚さＤ（図２に示す折り加工された状態での厚さＤ）を、従来のもの（比較例３、４）に比べて増やすことなく、低い圧力損失と、９９％以上の高い集塵効率と、長い寿命とを達成している。
【００７０】
図８は、濾材３１１の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）である。図８（ａ）は、実施例４の濾材３１１、図８（ｂ）は、比較例２の濾材３１１である。実施例４の濾材３１１は、比較例２の濾材３１１に比べ、太繊維且つ嵩高であることが分かる。
【００７１】
（実施例５）
実施例４における濾材３１１として、図６（ａ）にしめす十字型の横断面を有するポリプロピレン繊維を用いた。他の構成は、実施例４と同様である。
実施例５と実施例４とを比較した結果を表５に示す。
【００７２】
【表５】
2018089585.tif 000008
【００７３】
表５に示すように、濾材３１１に十字型の横断面（異形断面）を有する樹脂繊維を用いた実施例５では、実施例４に比べて、集塵効率が向上し、寿命が延びた。
【００７４】
（実施例６）
実施例４における支持材３１２として、図６（ａ）にしめす十字型の横断面を有す樹脂繊維を用いた。他の構成は、実施例４と同様である。
実施例６と実施例４とを比較した結果を表６に示す。
【００７５】
【表６】
2018089585.tif 000009
【００７６】
表６に示すように、支持材３１２に十字型の横断面（異形断面）を有する樹脂繊維を用いた実施例６では、実施例４に比べて、集塵効率が向上し、寿命が延びた。
これは、ハイブリッド空気清浄フィルタ１０として、微粒子をあらかじめ帯電させておくと、支持材３１２の樹脂繊維の表面への微粒子の吸着がより促進されるため、集塵効率向上し寿命が延びることによる。
【００７７】
次に、第２の実施の形態が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタ１０の変形例を説明する。
図９は、第２の実施の形態が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタ１０の変形例を説明する図である。なお、図９では、空気清浄機１におけるハイブリッド空気清浄フィルタ１０の帯電部２０と集塵部３０とを示す。他の構成は、図７示す第２の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
この変形例では、図７に示した帯電部２０の高圧電極２１における複数の鋸歯列電極２１０が、複数の針列電極２２０に置き換えられている。針列電極２２０は、接続部２２１と接続部２２１から延びた複数の針状の電極２２２（針電極２２２と表記する。）とを備える。
【００７８】
図１０は、第２の実施の形態が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタ１０の他の変形例を説明する図である。なお、図１０では、空気清浄機１におけるハイブリッド空気清浄フィルタ１０の帯電部２０と集塵部３０とを示す。他の構成は、図７に示す第２の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
この変形例では、図７に示した帯電部２０の高圧電極２１における複数の鋸歯列電極２１０が、線（ワイヤ）状の電極２３０（線電極２３０）になっている。
【００７９】
図１１は、第２の実施の形態が適用されるハイブリッド空気清浄フィルタ１０のさらに他の変形例を説明する図である。なお、図１１では、空気清浄機１におけるハイブリッド空気清浄フィルタ１０の帯電部２０と集塵部３０とを示す。他の構成は、図７に示す第２の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
この変形例では、図７に示した帯電部２０の高圧電極２１における複数の鋸歯列電極２１０が、互いにｙ方向において向かい合う複数の鋸歯状の電極２４２（鋸歯電極２４２と表記する。）を備える鋸歯列電極２４０になっている。鋸歯列電極２４０は、接続部２４１と接続部２４１から延びた複数の鋸歯状の電極２４２とを備える。
そして、対向電極２５が、メッシュ（網）状になり、高圧電極２１より通風の風下側に設けられている。この構造であっても、高圧電極２１と対向電極２５との間に直流（ＤＣ）の高電圧が印加されることで、高圧電極２１と対向電極２５との間にコロナ放電（放電）が発生する。そして、発生したコロナ放電により、浮遊微粒子を帯電させられる。
なお、鋸歯電極２４２は、上記した針電極２２２であってもよい。
【００８０】
なお、鋸歯電極２１２、２４２又は針電極２２２の配列には、他の方法を用いてもよい。また、高圧電極２１と対向電極２５との配置には、他の方法を用いてもよい。また、対向電極２５には他の構成を用いていもよい。
【００８１】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、集塵部３０において、ハイブリッド空気清浄フィルタ１０に電界を印加する一対のバイアス電極を備えている。
図１２は、第３の実施の形態が適用される空気清浄機１のハイブリッド空気清浄フィルタ１０を説明する図である。
なお、図１２では、空気清浄機１におけるハイブリッド空気清浄フィルタ１０の帯電部２０と集塵部３０とを示す。他の構成は、図７に示す第２の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
ハイブリッド空気清浄フィルタ１０の集塵部３０は、折り加工されたフィルタ用不織布３１０を有する空気清浄フィルタ３１と、空気清浄フィルタ３１に電界を印加する一対（一組）のバイアス電極３２（バイアス電極３２ａ、３２ｂ）とを備える。
例えば、折り加工されたフィルタ用不織布３１０を有する空気清浄フィルタ３１の厚さＤが４０ｍｍの場合、バイアス電極３２ａ、３２ｂに６ｋＶ〜８ｋＶのバイアス電圧が印加されるとよい。なお、バイアス電圧は、風上側のバイアス電極３２ａが負（−）、風下側のバイアス電極３２ｂが正（＋）としている。
これにより、帯電した浮遊微粒子が空気清浄フィルタ３１に引き寄せられて、集塵効率がさらに向上する。
【００８２】
第１の実施の形態、第２の実施の形態及び第３の実施の形態で示した数値は、一例であって、これらに限定されないことは明らかである。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な組み合わせや変形を行っても構わない。
【符号の説明】
【００８３】
１…空気清浄機、１０…ハイブリッド空気清浄フィルタ、２０…帯電部、２１…高圧電極、２５…対向電極、３０…集塵部、３１…空気清浄フィルタ、３２ａ、３２ｂ…バイアス電極、４０…筐体、４１、４２…開口部、５０…ファン、６０…制御部、２１０、２４０…鋸歯列電極、２１２、２４２…鋸歯電極、２２２…針電極、２３０…線電極、２５０…電極板、３１０…フィルタ用不織布、３１１…濾材、３１２…支持材、３２０…枠
【図１】
2018089585.tif 000010
【図２】
2018089585.tif 000011
【図３】
2018089585.tif 000012
【図４】
2018089585.tif 000013
【図５】
2018089585.tif 000014
【図６】
2018089585.tif 000015
【図７】
2018089585.tif 000016
【図８】
2018089585.tif 000017
【図９】
2018089585.tif 000018
【図１０】
2018089585.tif 000019
【図１１】
2018089585.tif 000020
【図１２】
2018089585.tif 000021