(57)【要約】【課題】細繊維の低自己支持性および摩擦帯電を利用して、長期間に亘り高い捕集効率を発揮可能なエアフィルタを提供する。【解決手段】プレフィルタと、基材層と、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層を隣接した層、もしくは前記太繊維と細繊維の混合層とで構成されたエアフィルタであり、前記プレフィルタの下流側において、前記太繊維を形成する材料は、前記細繊維を形成する材料と接触あるいは摩擦することで、正または負に帯電しやすい性質をもち、前記細繊維は前記太繊維と異符号の電荷を帯びやすく、前記細繊維は５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の平均繊維径で構成されることにより、空気清浄装置稼働時の空気の流れにより細繊維が微振動し、太繊維との接触摩擦で帯電性能を長期に亘り維持し続けることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレフィルタと、基材層と、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層を隣接した層、もしくは太繊維と細繊維の混合層とで構成されたエアフィルタであり、前記プレフィルタの下流側において、前記太繊維を形成する材料は、前記細繊維を形成する材料と接触あるいは摩擦することで、正または負に帯電しやすい性質をもち、前記細繊維は前記太繊維と異符号の電荷を帯びやすく、前記細繊維は５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の平均繊維径で構成されることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項２】
前記太繊維は、１５００ｎｍ以上の平均繊維径を有し、前記太繊維を形成する高分子材料の体積抵抗率が１０１６Ωｃｍ以上、且つ誘電正接が０．００１以下であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエアフィルタにおいて、前記エアフィルタは、前記基材層は、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層が隣接した層における細繊維層もしくは太繊維と細繊維の混合層と隣接した構成であり、前記基材層は前記細繊維の帯電状態と逆極性の帯電補助剤が担持された繊維層であることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項４】
吸気口と送風手段と送風口を有した本体ケースと、前記本体ケースの前記吸気口に、プリーツ加工を施したエアフィルタと、前記本体ケースの内部に前記吸気口と送風口を連通させる空気清浄経路とを備えた空気清浄装置であって、前記エアフィルタは請求項１から３いずれかに記載のエアフィルタである空気清浄装置。
【請求項５】
請求項４に記載の空気清浄装置の空気清浄経路内に、加湿手段を備えた加湿機能付き空気清浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化を目的としたエアフィルタおよびそれを組み込んだ空気清浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスクや空気浄化用のエアフィルタ等の分野で使用される摩擦帯電濾材は、２種以上の繊維濾材において帯電列の関係を利用しており、一方の繊維濾材が正または負の電荷を帯びやすく、接触あるいは摩擦すると他方の繊維濾材は反対極性の電荷を帯びやすくなる（例えば特許文献１〜３）。上記用途で使用するためには、長期間に亘り高い帯電性能を維持することが望まれているが、高い帯電性能を長期間維持する手段は未だ確立されていない。一般的に、摩擦帯電濾材は、マイクロオーダーの繊維径の不織布で構成されており、太い繊維径による高い自己支持性を利用して、濾材に対して外部から物理的な力を印加して再度帯電させることが可能な手法もある。しかしながら、空気浄化用のエアフィルタ用途に代表される、プリーツ加工を施したエアフィルタユニットの帯電性能を長期に亘って維持すること、さらにはプリーツ加工したエアフィルタを摩擦帯電によって再度帯電させることは、技術的に困難であった（例えば特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５２０号公報
【特許文献２】特開２０１１−５３９８号公報
【特許文献３】特表２００３−５１２１４７号公報
【特許文献４】特開平３−１０５９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例のように、摩擦帯電濾材は、例えば二つのギアロール間に、繊維混合層を噛み合わせて通過させながら摩擦を行う手法や、ニードルパンチ処理によって摩擦と交絡を同時に行う手法など、物理的な外力によって帯電性能を付与することが多い。しかしながら、上記手法による帯電付与には限度があり、製造初期の集塵性能は数十％程度と、空気浄化用のエアフィルタとしては低い集塵効率であり、集塵する粒子径の範囲や使用用途が制限されてしまうという課題があった。さらには、一般的な摩擦帯電濾材の繊維径はマイクロオーダーと太く、圧力損失の観点から考えると、空気分子の動きを阻害しやすく、圧力損失が増大する。これにより、エアフィルタを組み込んだ空気清浄装置内の送風機構において、所望の風量を満たすために、ファンあるいはモーター設計が難しくなるという課題も考えられる。
【０００５】
また、特許文献４では、エレクトレット化した部材に対して、コロナ放電を利用し再度エレクトレット加工する手法を利用している。しかしながら、プリーツ加工されたエアフィルタにおいては、エアフィルタ濾材の山部と谷部が存在するため、コロナ放電による荷電粒子は、深さ方向、すなわちプリーツ形状の谷部に侵入し難く、谷部の再帯電効果は弱くなるため、山部と谷部で帯電状態が異なる。そのため、エアフィルタ全体の帯電分布は不均一となり、製造初期の帯電状態に戻ることはなく、製造初期同等の捕集性能を再現することは難しかった。
【０００６】
また、上記以外にも、プリーツ加工したエアフィルタの外枠を外し、エアフィルタ濾材を再展開した後、再度エレクトレット化させる手法も考えられるが、エアフィルタの分解や再接着加工等の工程が必要となり、工数だけでなく、コストの問題も露見してしまう。
【０００７】
そこで本発明は、前記従来例の課題を基に創られたものである。従来の摩擦帯電濾材と比較して、低圧力損失ながら製造初期の集塵効率が高く、さらに帯電列の考え方に基づく摩擦帯電および細繊維の低自己支持性を利用して、別途特別な処理が不要で長期間に亘って帯電性能を維持可能なエアフィルタおよびそれを用いた空気清浄装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、プレフィルタと、基材層と、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層を隣接した層、もしくは太繊維と細繊維の混合層とで構成されたエアフィルタであり、前記プレフィルタの下流側において、前記太繊維を形成する材料は、前記細繊維を形成する材料と接触あるいは摩擦することで、正または負に帯電しやすい性質をもち、前記細繊維は前記太繊維と異符号の電荷を帯びやすく、前記細繊維は５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の平均繊維径で構成されたエアフィルタ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】
【０００９】
以上のように本発明は、プレフィルタと、基材層と、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層を隣接した層、もしくは太繊維と細繊維の混合層とで構成されたエアフィルタであり、前記プレフィルタの下流側において、前記太繊維を形成する材料は、前記細繊維を形成する材料と接触あるいは摩擦することで、正または負に帯電しやすい性質をもち、前記細繊維は前記太繊維と異符号の電荷を帯びやすく、前記細繊維は５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の平均繊維径で構成されている。そのため、空気清浄装置可動時に発生するエアフィルタを通る風の流れによって、低自己支持性の前記細繊維は微振動し、自己支持性の高い前記太繊維と接触摩擦を起こし、帯電列の関係を利用して帯電をさせ、繊維の帯電性能を回復させ、長期に亘り集塵効率の高いエアフィルタを提供できる。さらに、繊維径が細いことによって低圧力損失化が図れ、空気清浄装置本体の設計を易化することが可能となる。
【００１０】
さらに、前記太繊維は、１５００ｎｍ以上の平均繊維径で構成され、前記太繊維層を形成する高分子材料の体積抵抗率が１０１６Ωｃｍ以上、且つ誘電正接が０．００１以下であるため、製造初期段階から帯電性能が高く、さらに前述した低自己支持性の細繊維との接触摩擦により、繊維中あるいは繊維表面に電荷が付与されるため、エアフィルタとして長期間に亘り、安定的に高い捕集効率を発揮することが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の空気清浄装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１のエアフィルタの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１のエアフィルタ濾材の断面図
【図４】本発明におけるエアフィルタの構成パターン（（ａ）第一構成例を示す図、（ｂ）第二構成例を示す図、（ｃ）第三構成例を示す図、（ｄ）第四構成例を示す図、（ｅ）第五構成例を示す図、（ｆ）第六構成例を示す図）
【図５】細繊維と太繊維との接触摩擦現象を説明する模式図（（ａ）細繊維と太繊維が重なっている状態を示す図、（ｂ）細繊維と太繊維が重なっている部分拡大図、（ｃ））太繊維の上に細繊維が重なっている状態を示す図）
【図６】電界紡糸法を説明する概略図
【図７】本発明の実施の形態１のエアフィルタ濾材の製造工程を説明する概略図
【図８】本発明の実施の形態２のエアフィルタ濾材の断面図
【図９】基材層表層部付近の細繊維の微振動の様子を説明する模式図
【図１０】本発明の実施の形態３の加湿機能付き空気清浄装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の請求項１に係わるエアフィルタは、プレフィルタと、基材層と、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層が隣接した層、もしくは太繊維と細繊維の混合層とで構成されたエアフィルタであり、前記プレフィルタの下流側において、前記太繊維を形成する材料は、前記細繊維を形成する材料と接触あるいは摩擦することで、正または負に帯電しやすい性質をもち、前記細繊維は前記太繊維と異符号の電荷を帯びやすく、前記細繊維は５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の平均繊維径で構成されることを特徴とする。
【００１３】
ナノオーダー程度の繊維径、すなわち５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の平均繊維径を有する細繊維は、自己支持性が低く、ハンドリングが難しく、細繊維層単体での使用には工夫が必要となる。しかしながら、本発明の構成においてはエアフィルタに自己支持性の低い細繊維を含むことが重要である。自己支持性の高い太繊維と自己支持性の低い細繊維が接触していることで、空気の流れを受けて細繊維は断続的に微振動を起こし、高い太繊維との間での摩擦回数を増加させることができる。
【００１４】
これにより、太繊維と細繊維は帯電列を考慮した材料選択をすることで、繊維中あるいは繊維表面に摩擦帯電による多くの電荷を生じさせることができ、長期間の使用において、帯電性能の劣化を抑制することができ、高い集塵効率を維持することが可能である。自己支持性とは、形状を保ちうる性質を意味する。繊維同士が重なり合う場合、一つの繊維は、他の繊維によって２点で支えられる部分が存在する。前記２点間において、繊維が形状を保つできるものを意味する。
【００１５】
また、本発明の請求項２に係わるエアフィルタは、前記太繊維は、１５００ｎｍ以上の平均繊維径を有し、前記太繊維を形成する高分子材料の体積抵抗率が１０１６Ωｃｍ以上、且つ誘電正接が０．００１以下であることを特徴とする。
【００１６】
これにより、太繊維層は、紡糸時あるいはエレクトレット処理時に付与された多くの電荷を安定保持することが可能で、高い電界強度を長期間にわたって保持することができるため、クーロン力による捕集効率も長期間維持することが可能である。大気中の粉塵や水蒸気といった負荷環境下に曝されても、太繊維内部で分極された双極子は影響を受けづらく、大気中への電荷放出を抑えることができ、長期に亘って帯電能力が維持され、高い捕集効率を発揮することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に係わるエアフィルタは、前記基材層は、前記太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層が隣接した層における細繊維層もしくは前記太繊維と細繊維の混合層と隣接した構成であり、前記基材層は前記細繊維層の帯電状態と逆極性の帯電補助剤が担持された繊維層であることを特徴とする。
【００１８】
これにより、前記基材層と前記細繊維間では必ず接触が起こり、前記細繊維の低自己支持性による微振動により、通風時は、前記基材層と前記細繊維間で摩擦帯電現象が絶えず起こることとなる。また、前記基材層は前記細繊維層の帯電状態と逆極性の帯電補助剤が担持されているため、前記細繊維との接触において、より多くの電荷移動が発生する。すなわち、前記細繊維は、前記太繊維との摩擦帯電による帯電強化だけでなく、前記基材層との接触においても保持電荷量が増加し、長期に亘り、高い集塵性能を保持し続けることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の請求項４に係わる空気清浄装置は、吸気口と送風手段と送風口を有した本体ケーシングと、前記本体ケーシングの前記吸気口に、プリーツ加工を施したエアフィルタと、前記本体ケーシングの内部に前記吸気口と送風口を連通させる空気清浄経路とを備えた空気清浄装置であって、前記エアフィルタは請求項１から３いずれかに記載のエアフィルタである。
【００２０】
これにより、本体ケーシングの吸気口から、大気粉塵を含む汚染された空気が吸い込まれてエアフィルタを通過することにより浄化され、清浄な空気を室内に排気し、室内の空気質を清浄化することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項５に係わる加湿機能付き空気清浄装置は、請求項４に記載の空気清浄装置の空気清浄経路内に、加湿手段を備えたものである。
【００２２】
これにより、本体ケーシングの吸気口から吸い込まれてエアフィルタを通過した空気の一部または全部がこの加湿手段を通過して加湿され、送風手段によって本体ケーシングの外部へと排出される。このようにして、本発明の加湿機能付き空気清浄装置は、本体ケーシングに吸引した空気を空気清浄するとともに空気の加湿を行うことができる。
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明におけるエアフィルタの実施の形態について説明する。なお、以下に説明する内容は実施の一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態のエアフィルタを備えた空気清浄装置３０は、本体ケーシング１内に、エアフィルタ２と送風手段３とを備えている。
【００２５】
本体ケーシング１は、例えば縦長の箱型形状をしており、本体ケーシング１の前面側にエアフィルタ２通風面と同サイズの吸気口４を備え、本体ケーシング１の天面部には、四角形状の排気口５を備え、空気の流れを整流するルーバー６を設けている。排気口５は送風手段３の上部において送風手段３の吐出口に連通している。
【００２６】
送風手段３は、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内に備えられた遠心送風ファンである羽根８と、この羽根８を回転させるモーター９とから構成されている。
【００２７】
エアフィルタ２は、本体ケーシング１内の吸気口４に配置されている。
【００２８】
すなわち、空気清浄装置３０は、モーター９が回転することにより、遠心送風ファンの羽根８が回転し、吸気口４から本体ケーシング１内に、室内の空気が吸引され、エアフィルタ２、本体ケーシング１内の風路、送風手段３を介して排気口５へと送風される機構になっており、室内の空気をエアフィルタ２で浄化し、清浄な空気を室内へと送風するものである。
【００２９】
エアフィルタ２は、図２のように、山部と谷部を有するプリーツ形状をしており、その外周には、プリーツ形状を保持するための形状保持部１０が設けられている。
【００３０】
本実施の形態のエアフィルタ２の構成に関しては、図３に示すように、プレフィルタ１１が上流側に配置され、このプレフィルタ１１の下流側に、細繊維層１２と太繊維層１３と基材層１４が配置されている。細繊維層１２と太繊維層１３は、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層が隣接した層を形成している。細繊維層１２と太繊維層１３に替えて細繊維と太繊維が混在した層すなわち太繊維と細繊維の混合層１５を配置することもできる。細繊維層１２と太繊維層１３と基材層１４の配置は順序を問わないものである。図３に示すのは、本実施の形態のエアフィルタ２の一例であり、これに限定されるものではない。図４には、本実施の形態のエアフィルタ２の構成パターンを全て記載し、以下に説明する。
【００３１】
すなわち、エアフィルタ２の構成は全部で６種類ある。第一構成例は、上流から下流に向けて、プレフィルタ１１の下流側に細繊維層１２、太繊維層１３、基材層１４の順に配置した（図４（ａ））。第二構成例は、上流から下流に向けて、プレフィルタ１１の下流側に太繊維層１３、細繊維層１２、基材層１４の順に配置した（図４（ｂ））。第三構成例は、上流から下流に向けて、プレフィルタ１１の下流側に基材層１４、太繊維層１３、細繊維層１２の順に配置した（図４（ｃ））。第四構成例は、上流から下流に向けて、プレフィルタ１１の下流側に基材層１４、細繊維層１２、太繊維層１３の順に配置した（図４（ｄ））。第五構成例は、上流から下流に向けて、プレフィルタ１１の下流側に基材層１４、太繊維と細繊維の混合層１５の順に配置した（図４（ｅ））。第六構成例は、上流から下流に向けて、プレフィルタ１１の下流側に太繊維と細繊維の混合層１５、基材層１４の順に配置した（図４（ｆ））。
【００３２】
細繊維層１２および太繊維層１３は互いに接触摩擦すると、細繊維層１２は正または負に帯電し、太繊維層１３は、細繊維層１２の帯電電荷と逆極性の電荷を帯びやすい特徴をもつ。
【００３３】
これは２種類以上の異なる材質を摩擦させた際に、片方の材料が正または負に帯電し、他方の材料は逆極性の電荷を帯びやすい現象を利用している。
【００３４】
さらに、細繊維層１２の平均繊維径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満であることにより、繊維一本の強度が低い、すなわち自己支持性が低く、僅かな外力に対しても微振動を起こしやすい。そのため、エアフィルタ２を通過する空気分子が繊維に衝突すること、さらには空気分子が繊維に衝突することで発生する乱流によって、細繊維層１２中の繊維は、一本、一本が微振動を起こすことになる。なお、自己支持性とは、形状を保ちうる性質を意味する。繊維同士が重なり合う場合、一つの繊維は、他の繊維によって２点で支えられる部分が存在する。前記２点間において、繊維が形状を保つできるものを意味する。
【００３５】
図５に示すように、細繊維層１２と太繊維層１３が重なるとその境界部分で細繊維１６と太繊維１７が接触する部分ができる。図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、細繊維層１２の細繊維１６には、太繊維層１３の太繊維１７に対して接着材によって固定されている部分、固定点３１とその間に位置して接触しているだけの部分、接触点３２がある。微振動を起こした細繊維層１２中の細繊維１６は、隣接した太繊維層１３中の太繊維１７と接触点３２で接触摩擦を起こし、前述した帯電列の関係を利用し、各繊維中に帯電電荷を新たに発生させることが可能である。
【００３６】
細繊維１６は繊維径が細く、粉塵や水蒸気曝露といった負荷環境下において、電荷が抜けやすいものの、細繊維１６は比表面積が大きいため、太繊維１７との接触面積が増え、摩擦帯電による電荷付与の影響を受けやすく、長期間に亘り繊維中に電荷を保持することができる。さらに、空気分子の稼働領域を考慮すると、繊維径が１０００ｎｍ以上の場合、空気分子が繊維に衝突することで圧力損失が発生するが、本実施の形態の細繊維１６のように、繊維径が１０００ｎｍ未満になると、空気分子が繊維上を滑るようにして通過するスリップフロー現象により、圧力損失が低下する。また、繊維径が５０ｎｍ未満になると、空気分子が繊維の網目空間を歪ませて通過するため、圧力損失の増大を招いてしまう。すなわち、細繊維１６の平均繊維径が５０ｎｍ以上１０００未満であれば、低圧力損失ながら長期に亘り電荷を保持し続けることができる。
【００３７】
細繊維層１２の製造方法に関しては、所望の平均繊維径を満たす製造方法であれば制限はない。例えば、メルトブローン法、エレクトロスピニング法、フラッシュ紡糸法、遠心紡糸法などが挙げられる。一般的に、紡糸後に帯電処理であるエレクトレット化が必要となるが、エレクトロスピニング法では、製造工程の中で、高電圧を印加する製造方法であるため、エレクトレット化が不要である。そのため、本実施の形態では、一例として、電荷を帯びた細繊維を容易に形成可能なエレクトロスピニング法を用いたエアフィルタ濾材１８の製造方法を記載する。
【００３８】
図６に示すように、電界紡糸法は、紡糸用ノズル１９の先端と高分子原料を有機溶剤などに溶解させて得られる紡糸溶液２０との間に高電圧を印加する（図示せず）ことで、紡糸用ノズル１９の先端付近の液滴が帯電し、同極性の電荷による静電反発力が液滴の表面張力を上回ると、紡糸溶液２０がアース処理を施された搬送手段２１に向かって噴霧され細繊維を形成する方法である。さらに、製造時に高電界を印加し、細繊維集合体２２に多くの電荷を付与することができ、後工程での帯電処理が必要ない。
【００３９】
図７に示すように、本実施の形態のエアフィルタ濾材１８の製造設備は、水平移動が可能な搬送手段２１と、搬送手段２１の上方に製造ラインの上流側から順番に配置された細繊維層を形成する高分子溶液専用ノズル２３、接着成分専用ノズル２４、さらに加熱部２５とロール加圧部２６で構成している。
【００４０】
製造方法として、まず、基材層１４は、搬送手段２１によって搬送されている。次に、細繊維層を形成する高分子溶液専用ノズル２３を用いて、細繊維層１２を形成する高分子溶液を下方へ、すなわち基材層１４に向けて噴霧し、細繊維層１２を形成する。ここで、高分子溶液を噴霧する際、細繊維層を形成する高分子溶液専用ノズル２３には±２０ｋＶ程度の高電圧が印加され、アース処理を施した搬送手段２１との間での電位差によって、アース方向に高分子溶液が紡糸され、細繊維層１２が得られる。そして、基材層１４の上面に吹き付けられた細繊維層１２の最上面表層部に、接着成分専用ノズル２４から粉末状の接着成分を噴霧し、加熱部２５を通過すると接着成分が溶融する。最後に、細繊維層１２の上方から太繊維層を重ね合せ、ロール加圧部２６で圧着処理を行い、エアフィルタ濾材１８を形成するものである。細繊維層１２と太繊維層１３は、このようにして貼り合わされているが、溶融した接着成分は細繊維層１２全面に付着しているわけではなく、接着部を点在させるものである。そのため、微視的には細繊維１６と太繊維１７が接触摩擦を引き起こす空隙部は多数存在している。
【００４１】
また、図７では、基材層１４の上方に細繊維層１２を形成する高分子溶液を噴霧しているが、これに限定されず、エアフィルタ濾材１８の構成次第では、基材層の上面に太繊維層１３を張り合わせた濾材の上面に向けて、細繊維層１２を形成する高分子溶液を噴霧してもよい。さらには、細繊維層１２を形成する高分子溶液および太繊維層１３を形成する高分子溶液を同時に紡糸し、細繊維１６および太繊維１７が混在した繊維層を形成してもよい。
【００４２】
なお電界紡糸法において、高分子原料を溶解させる溶媒としては、高分子を溶解させることが可能であれば特に限定されない。溶媒としては、水、アセトン、エタノール、メタノール、イソプロパノール、クロロホルム、ベンジルアルコール、シクロヘキサン、Ｎ, Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ, Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、四塩化炭素、酢酸、ギ酸、トルエン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ヘキサフロロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）などが用いられる。さらに、これらの溶媒を２種類以上混合させて用いることも可能である。
【００４３】
次に、太繊維層１３の製造方法に関して記載する。
【００４４】
太繊維層１３の平均繊維径が１５００ｎｍ以上であれば、製造方法に制限はない。例えば、メルトブローン法、エレクトロスピニング法、スパンボンド法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法、湿式法などである。細繊維層１２と同様、エレクトロスピニング法を用いた場合、製造工程の中で、高電圧を印加する製造方法であるため、エレクトレット化が不要である。
【００４５】
太繊維層１３は、帯電性を確保するために、太繊維層１３を形成する太繊維１７の体積抵抗率を、１０１６Ωｃｍ以上、且つ誘電正接が０．００１以下の条件を満たす高分子にすることが好ましい。規格ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１（工業標準化法に基づく規格）およびＡＳＴＭ  Ｄ２５７（米国試験材料協会策定の規格）に準拠して測定した太繊維層１３そのものの体積抵抗値が１０１６Ωｃｍ以上であればよい。
【００４６】
体積抵抗率が１０１６Ωｃｍより低いと、高電圧印加時の繊維への電荷付与が不十分となり、捕集効率が低下する。また、誘電正接が０．００１より大きいと、繊維に付与された電荷の保持が不安定になり、湿度の高い状況下、すなわち水蒸気に曝露されると電荷が大気中に放出されやすく、捕集効率が低下してしまう。つまり、体積抵抗率は１０１６Ωｃｍ以上、且つ誘電正接が０．００１以下の高分子が好ましい。
【００４７】
また、太繊維層１３の平均繊維径を１５００ｎｍ以上とすることにより、単位長さ当たりの繊維体積が増えるので、繊維内部の分極量が増加し、帯電性能は強化される。すなわち、大気粉塵や水蒸気曝露といった負荷環境下に曝されても、繊維内部の分極は保持され、帯電性能は劣化しにくくなり、長期に亘り高い集塵性能を発揮し続けることが可能となる。
【００４８】
太繊維層１３および細繊維層１２を形成する材料に関しては、異なる材質同士の接触摩擦により、一方が正または負、他方がその逆極性に帯電しやすい組み合わせであればよい。例えば、ポリオレフィン系高分子、スチレン系高分子、ポリエーテル系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、ポリエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミドイミド系高分子、ウレタン系高分子、エポキシ系高分子、フッ素系高分子、セルロース系高分子、アクリル系高分子、塩化ビニル系高分子、フェノール系高分子、テフロン（登録商標）、シリコン、ガラス繊維などが挙げられ、この中から、帯電列の関係に基づいて、異なる２種類の材料を選択可能である。例えば、細繊維層１２を形成する材料がガラス繊維、太繊維層１３を形成する材料がポリプロピレン（ＰＰ）であれば、接触摩擦により、細繊維層１２は正、太繊維層１３は負の電荷を帯びやすくなる。また、ガラス繊維に対する繊維の帯電性能を考慮すると、太繊維層１３を形成する材料としては、特に、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニルエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）など、あるいはこれらの混合物の中から選択するとなおよい。
【００４９】
また、基材層１４は細繊維層１２および太繊維層１３を支持する支持体となる部材である。基材層１４の製法としては、スパンボンド法、乾式または湿式抄紙法、メルトブローン法、エアレイド法、サーマルボンド法などが挙げられる。
【００５０】
基材層１４を形成する繊維の平均繊維径は、１〜３０μｍ程度が好ましい。平均繊維径が１μｍ以下であると、単繊維の強度が弱く、支持体としての強度が不十分となるため、プリーツ加工を施したフィルタ形状の維持が困難になる。一方、平均繊維径が３０μｍ以上であると、基材層１４の厚みが増し、圧力損失が大きくなるので、好ましくない。
【００５１】
上記構成によれば、製造初期の段階から高い集塵効率を発揮可能であり、エアフィルタ２を搭載した空気清浄装置を稼働すれば、細繊維１６の低自己支持性により、太繊維１７との接触摩擦が発生し、長期間の使用による帯電劣化を抑制し、高い集塵効率を維持し続けることが可能となる。
【００５２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、基材層１４は、太繊維からなる太繊維層と細繊維からなる細繊維層が隣接した層における細繊維層１２もしくは太繊維と細繊維の混合層１５と隣接した構成であり、基材層１４は細繊維１６の帯電状態と逆極性の帯電補助剤が担持された繊維層である場合について説明する。実施の形態１と同様の作用や効果を有する構成については同一の符号を用いて、重複する部分に関しては省略して記載する。以下に記載する内容は本発明の一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００５３】
本実施の形態におけるエアフィルタ２の構成は、基材層１４と細繊維１６が接触していればよいため、図４の実施の形態１の構成パターンの中の、第二構成例（図４（ｂ））、第四構成例（図４（ｄ））、第五構成例（図４（ｅ））、第六構成例（図４（ｆ））の４種類である。また、細繊維層１２および太繊維層１３の条件や効果は実施の形態１と同様である。
【００５４】
図８に示すのは、本実施の形態におけるエアフィルタ濾材１８の断面図の一例である。基材層１４には、帯電補助剤３４が担持されているため、電荷を多く蓄えることができ、基材層１４でも大きな粒子の粉塵や埃等を集塵することが可能である。さらに、基材層１４と細繊維１６は互いに逆極性の帯電状態であり、且つ基材層１４と細繊維１６を構成する材質の仕事関数には差があるため、互いに接触すると電荷の授受が促進される。また、細繊維１６の平均繊維径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満であることにより、自己支持性が低く、僅かな外力に対しても微振動を起こしやすい。そのため、空気分子が繊維に衝突することで発生する乱流によって、細繊維１６は、一本、一本が微振動を起こすことになる。すなわち、図９に示すように、通風時は、細繊維１６と基材層を形成する繊維３６の接地部３７は絶えず移動し、接触摩擦が起こり続ける。ここでの接地部３７とは、細繊維１６と基材層１４が重なる境界部分で、細繊維１６と基材層を形成する繊維３６が接触する部分のことを指す。細繊維１６が存在する層と基材層１４の間に接着成分はなく、細繊維１６と基材層を形成する繊維３６は接触しているだけの状態で、細繊維１６の微振動で接地部３７は容易に移動することができる。
【００５５】
以上のことから、基材層１４と細繊維１６との接触摩擦では、互いに逆極性の電荷の授受が促進され、細繊維１６により多くの電荷が保持されるため、集塵性能が向上する。さらに、基材層１４と細繊維１６は通風時に絶えず接触摩擦を起こすため、長期に亘り集塵層の帯電が強化され、集塵性能の劣化を抑制することが可能となる。
【００５６】
基材層１４に担持する帯電補助剤３４に関しては、細繊維１６の帯電状態と逆極性の電荷を帯びやすい材料であればよい。以下に記載する内容は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、正帯電を促進する材料としては、アミン系化合物、ベンゾグアナミン系化合物、メラミン系化合物、ポリメタクリル酸メチル粒子、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子、無機微粒子、イミド系化合物、光安定剤、アジン化合物、アジン化合物からなる直接染料、ニグロシン化合物、ニグロシン化合物からなる酸性染料、高級脂肪酸の金属塩類、４級アンモニウム塩、正帯電性トナーなどが挙げられ、これら２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５８】
また、負帯電を促進する材料として、フッ素系化合物、光安定剤、ポリメタクリル酸メチル粒子、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子、無機微粒子、金属微粒子、負帯電性トナーなどが挙げられ、これら２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５９】
なお、荷電制御剤や表面処理剤により、帯電の極性を変化させることが可能な材料も存在し、これらを用いてもよい。
【００６０】
帯電補助剤３４を、基材層１４に含ませる手段としては、基材層１４の繊維紡糸時や基材繊維への樹脂等のコーティング時に、帯電補助剤３４を紡糸液やコーティング液に含有させておく方法や、帯電補助剤３４を溶液に溶解・分散させ、少量の界面活性剤およびバインダーを加えた後、この液体に基材層１４を浸漬させる方法、帯電補助剤３４が含有した液体をスプレーで噴き付ける方法、刷毛やローラーで塗布する方法等が挙げられる。上記方法に中で好ましくは、基材層１４の繊維形成後に帯電補助剤３４を含浸または塗布させる手法を用いる手法であり、これにより、帯電補助剤３４は基材層の表層部３５に広範囲にわたって多量に含有される状態となるためである。基材層の表層部３５の広範囲に帯電補助剤３４を存在させることができれば、基材層１４と細繊維１６との接触摩擦における電荷の授受がより促進され、集塵効率を向上させることが可能となる。
【００６１】
（実施の形態３）
本発明における加湿機能が付属した空気清浄装置３３について記載する。実施の形態１および２と同様の作用や効果を有する構成については同一の符号を用いて、重複する部分に関しては省略して記載する。以下に記載する内容は本発明の一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００６２】
図１０は、実施の形態３における加湿機能付き空気清浄装置の本体構成を示す概略図である。
【００６３】
図１０に示すように、例えば実施の形態１における空気清浄装置の風路に、送風手段３によって送風される空気を加湿する加湿手段２７が介在されている。すなわち、本体ケーシング１の下部に水を貯蔵する桶形状の加湿トレイ２８と加湿に使用される水を貯蔵するための図示しない加湿タンクが配置されており、加湿トレイ２８の内部空間には、加湿手段２７が設置され、この加湿手段２７はエアフィルタ２と送風手段３との間に配置されている。
【００６４】
この時、本体ケーシング１の吸気口４から吸い込まれてエアフィルタ２を通過した空気の一部または全部がこの加湿手段２７を通過して加湿され、送風手段３によって本体ケーシング１の外部へと排出される。このようにして、本発明の加湿機能付き空気清浄装置は、本体ケーシング１に吸引した空気を空気清浄するとともに空気の加湿を行うことができるものである。
【００６５】
ここで、加湿手段２７として、例えば、吸水性のある不織布を蛇腹状に折り曲げたものや、少なくとも一部に耐水性および吸水性のある合成繊維を使用して編んで作製した立体編物の一端を加湿トレイ２８に貯蔵した水に沈めて吸水させ、これに空気を通過させて水が気化する作用により加湿を行う方法や、耐水性のある合成繊維を編み込んで作製して保水性を持たせた立体編物を電動機等の駆動手段によって加湿トレイ２８に貯蔵した水への浸水と取出しを定期的に繰り返すようにし、この立体編物に空気を通過させて水が気化する作用により加湿を行う方法、または、円盤状の回転部材をその円盤面を水平になるように配置し、円盤中心を通り円盤面に垂直な方向を回転軸として回転させ、この回転部材の上面に加湿トレイ２８に貯蔵された水を供給し、回転による遠心力によって水を微細な水滴に分裂させ、この微細な水滴に対して空気を当てるように通過させ、水滴を気化させて加湿を行う方法、超音波領域の振動数で振動する超音波振動子を加湿トレイ２８に貯蔵した水に浸漬させるように配置し、この超音波振動子の振動によって水を微細な水滴に分裂させ、この微細な水滴に対して空気を当てるように通過させて水滴を気化させて加湿を行う方法、電熱線またはセラミックヒーターなどの発熱素子によって加湿トレイ２８に貯蔵した水を加熱し、蒸発した水蒸気と空気を混合させることによって加湿を行う方法などが挙げられる。
【００６６】
このように、空気清浄装置の風路内に加湿手段２７を備えた加湿機能付き空気清浄装置において本発明のエアフィルタ２を用いることにより、加湿手段２７の下流側における風量が増加するため、加湿能力を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明におけるエアフィルタおよびそれを用いた空気清浄装置は、大気粉塵や水蒸気曝露といった負荷環境下においても高い帯電性能を維持し続けることが可能で、長期間にわたって安定した捕集性能維持が可能であるため、大気中の塵や埃、花粉などのアレルゲン物質等を除去し浄化するエアフィルタおよびそれを用いた空気清浄装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１    本体ケーシング
２    エアフィルタ
３    送風手段
４    吸気口
５    排気口
６    ルーバー
７    ケーシング
８    羽根
９    モーター
１０    形状保持部
１１    プレフィルタ
１２    細繊維層
１３    太繊維層
１４    基材層
１５    太繊維と細繊維の混合層
１６    細繊維
１７    太繊維
１８    エアフィルタ濾材
１９    紡糸用ノズル
２０    紡糸溶液
２１    搬送手段
２２    細繊維集合体
２３    細繊維層を形成する高分子溶液専用ノズル
２４    接着成分専用ノズル
２５    加熱部
２６    ロール加圧部
２７    加湿手段
２８    加湿トレイ
３０    空気清浄装置
３１    固定点
３２    接触点
３３    空気清浄装置
３４    帯電補助剤
３５    表層部
３６    基材層を形成する繊維
３７    接地部
【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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【図９】
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【図１０】
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