(57)【要約】【課題】本発明はエアフィルタ濾材およびエアフィルタに関するもので、基材部の繊維表面に凹凸形状を設けることにより、基材と細繊維を強固に接着しても濾材の通気性を妨げず、集塵効果が低下しないエアフィルタ濾材を提供することができる。【解決手段】エアフィルタ濾材１は、繊維５表面に凹凸形状を備えた繊維集合体からなる基材２と、この基材２上に設けた細繊維層３からなることを特徴とする。これにより、細繊維４が基材２の繊維５表面の凹部６に入り込み、基材２と細繊維４の接着面積が増加するので、細繊維４と基材２とを強固に接着でき、細繊維４と基材２との剥離による細孔の破損が生じ難く、高い集塵効率を維持できるという効果を奏する。また、接着剤による接着工程を用いることなく、基材２に、細繊維層３を直接接着することができるので、エアフィルタ濾材としての通気性の低下を抑えることができる結果、圧力損失の上昇を抑制できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパンボンド繊維、乾式または湿式繊維、メルトブローン繊維、ガラス繊維、熱融着性繊維のそれらの少なくとも１つを含み、前記繊維表面が凹凸形状を有する繊維集合体からなる基材と、この基材上に設けた細繊維層からなることを特徴とするエアフィルタ濾材。
【請求項２】
細繊維層が１００〜１０００ｎｍの平均繊維径から構成された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】
基材における繊維表面の凹凸形状が、プラズマ処理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または２に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項４】
細繊維層が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または２に記載のエアフィルタ濾材の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２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６】
吸気口と排気口を備えた本体ケースと、
この本体ケース内に設けた送風手段を備え、
前記本体ケースの前記吸気口に、
請求項５に記載のエアフィルタが装着された空気清浄装置。
【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において、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、この種のエアフィルタ濾材は、細繊維と基材とが積層されたものが知られており、このエアフィルタ濾材は初期において圧力損失が低く、非常に高い集塵効率を有している。しかし、細繊維と基材との接着力が弱いため、プリーツ形状加工時において、細繊維と基材との剥離による細繊維の片寄りが生じる結果、細繊維層の細孔が破損し、集塵効率の低下を招いてしまうという課題があった。
【０００３】
そのため、細繊維層と熱融着性繊維層とをホットメルト系樹脂層を介して熱接着した熱接着性複合シートが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７４８８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような熱接着性複合シートはホットメルト系樹脂が細繊維層を構成する細繊維の細孔に進入する割合が多いので、細繊維層における圧力損失の上昇が大きいという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、圧力損失の増加を抑制するものであり、細繊維と基材とを強固に接着しても、濾材の通気性を妨げないために圧力損失の上昇が小さく、細繊維と基材との剥離による細孔の破損が生じ難く、加工後も集塵効果が低下しないエアフィルタ濾材を提供する。
【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、繊維表面が凹凸形状を有する繊維集合体からなる基材部と、この基材上に設けた細繊維層からなる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、これにより初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、繊維表面が凹凸形状を有する繊維集合体からなる基材と、この基材上に設けた細繊維層からなることを特徴としたことにより、基材の繊維表面の凹部に細繊維が入り込み、基材部と細繊維の接着面積が増加するので、細繊維と基材とを強固に接着できる。その結果、細繊維と基材との剥離による細孔の破損が生じ難く、高い集塵効率を維持できる。
【０００９】
また、接着剤を使用しないことにより、細繊維層の細孔を塞ぐことがないので、エアフィルタ濾材としての通気性の低下を抑えることができるので、圧力損失の上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるエアフィルタ濾材の断面図
【図２】同エアフィルタ濾材の基材繊維の凹部と細繊維との接着部における概略断面図
【図３】同エアフィルタ濾材の製造方法を示す概略図
【図４】同エアフィルタの斜視図
【図５】本発明の実施の形態２における空気清浄装置の本体構成を示す概略断面図
【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、スパンボンド繊維、乾式または湿式繊維、メルトブローン繊維、ガラス繊維、熱融着性繊維のそれらの少なくとも１つを含み、繊維表面が凹凸形状を有する繊維集合体からなる基材と、この基材上に設けた細繊維層からなることを特徴とする。これにより、圧力損失や集塵効率に寄与する繊維径や目付量など設計の自由度が高い基材において、細繊維が基材の繊維表面の凹部に入り込み、基材と細繊維の接着面積が増加するので、細繊維と基材とを強固に接着でき、細繊維と基材との剥離による細孔の破損が生じ難く、高い集塵効率を維持できるという効果を奏する。
【００１２】
また、接着剤による接着工程を用いることなく、基材に、細繊維層を直接接着することができるので、エアフィルタ濾材としての通気性の低下を抑えることができる結果、圧力損失の上昇を抑制できる。
【００１３】
また、本発明のエアフィルタ濾材は、細繊維層の平均繊維径が１００〜１０００ｎｍと、通常の繊維径（２〜２０μｍ程度）より細いため、低圧力損失・高集塵効率の濾材とすることができる。
【００１４】
基材を構成する繊維表面の凹凸形状は、プラズマ処理によって形成されていることが好ましい。この方法は処理ガスの種類によって、基材繊維表面に様々な官能基を導入することができるので、基材繊維表面の官能基と細繊維の官能基とを分子間結合可能な組み合わせにすることにより、基材と細繊維とをより強固に接着できる。
【００１５】
細繊維層は静電紡糸法によって成形されていることが好ましい。この方法は、基板上に位置するポリマー溶液に高電圧を印加することによって溶液をスプレーすることで、細繊維層を形成させる方法であり、得られる繊維の繊維径は、印加電圧、溶液濃度などに依存し、これらの条件を調整することで任意の繊維径とすることができる。
【００１６】
また、請求項１から４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するエアフィルタは、細繊維と基材が強固に接合されているので、加工および成形、使用の各過程において、細繊維の片寄りによる細孔の破損が生じず、安定したエアフィルタ濾材性能を確保することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明の空気清浄装置は、低圧力損失・高集塵効率のエアフィルタを用いているので、動作音が静かで、消費電力が低く、集塵効率が高いという効果を奏する。
【００１８】
以下、本発明における実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１に示すように、エアフィルタ濾材１は、基材２と、基材２上に設けた細繊維層３とを備えている。基材２は、後述する細繊維層３を支持する支持体となる部材である。基材２は、スパンボンド繊維、乾式または湿式繊維、メルトブローン繊維、ガラス繊維、熱融着性繊維、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。他にも麻や絹などの天然繊維で構成された不織布などが考えられるが、天然繊維は繊維径が制御できなく、設計の自由度が低いので、好ましくない。
【００２０】
基材２は、細繊維層３を支持する支持体となる部材であるので、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、例えばガラス繊維で繊維径は１〜１０μｍが好ましい。
【００２１】
本実施形態における特徴は、図２に示すように、繊維表面に凹部６を備えた繊維５の集合体からなる基材２と、この基材２に接着した細繊維４の集合体からなる細繊維層３とを備え、細繊維４が、繊維５の凹部に入り込んで接着していることである。これにより、繊維５と細繊維４の接着面積が大きくなるため、基材２と細繊維層３とを接着剤を用いることなく強固に接着することができるものである。
【００２２】
このように、基材２と細繊維層３を強固に接着できたことにより、細繊維４と基材２との剥離による近接した多数の細繊維によって形成された細繊維層の細孔の破損が生じ難く、高い集塵効率を維持できる。
【００２３】
また、接着剤による接着工程を用いることなく、基材２に、細繊維層３を直接接着することができるので、エアフィルタ濾材１としての通気性の低下を抑えることができる結果、圧力損失の上昇を抑制できる。
【００２４】
細繊維層３は、公知の高分子ポリマーを後述する静電紡糸法などの加工技術により加工した平均繊維径１００〜１０００ｎｍの繊維からなる。平均繊維径１００〜１０００ｎｍ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。
【００２５】
基材２を構成する繊維５表面の凹部６を作製するプラズマ処理とは、例えば、グロー放電処理、高周波放電処理、マイクロ波放電処理、コロナ放電処理などのことである。このような放電処理によって、繊維５表面への凹部６の形成や官能基を導入することが可能である。プラズマ処理としては、アルゴン雰囲気下で用いられることが多いが、希ガス、窒素、酸素、四フッ化窒素、空気などのガス存在下で処理することによって、多種の官能基を導入することができる。他には界面活性剤処理やオゾン処理などの方法でも行えるが、繊維５表面の官能基と細繊維４の官能基との分子間力による強固な接着が可能になることに加え、洗浄などの工程が不要になるので、プラズマ処理が好ましい。
【００２６】
公知の静電紡糸法により細繊維層３を作製する材質は、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（ＰＶＤＦ）、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。
【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。
【００２８】
次に、本実施形態のエアフィルタ濾材１の製造方法の一例について説明する。
【００２９】
図３に示すように、製造設備は、基材２を載せて水平方向へ搬送する搬送手段７と、この搬送手段７の上方に位置する細繊維放出ノズル８とから構成されている。
【００３０】
エアフィルタ濾材１の製造は、まず、平板形状の基材２を搬送手段７によって搬送させながら、細繊維放出ノズル８から細繊維４を基材２に向かって放出する。ここで、細繊維放出ノズル８には、＋２０ＫＶ程度の電圧を印加し、搬送手段７はアースに接続し、この電位差によって、細繊維放出ノズル８から放出した細繊維４が基材２の表面に付着し、細繊維層３を形成させていく。
【００３１】
図４には、このエアフィルタ濾材１をプリーツ加工して形状を固定したエアフィルタ９の一例を示す。このエアフィルタ９は、プリーツ形状のエアフィルタ濾材１と、このエアフィルタ濾材１をプリーツ形状に保持する形状保持部１０とから形成している。形状保持部１０は、ロの字形状の枠部１１と、この枠部１１とエアフィルタ濾材１との間に設けた接着部材１２とから形成している。
【００３２】
つまり、枠部１１は、プリーツ形状のエアフィルタ濾材１周縁に位置し、接着部材１２によって、プリーツ形状のエアフィルタ濾材１を枠部１１に固定している。プリーツ加工の接着部材１２には、たとえば、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、エアフィルタ濾材１の表面積を確保しつつ、形状を固定することができる。
【００３３】
このエアフィルタ９では、細繊維層３と基材２とが強固に接合されており、加工および成形、使用の各過程において、細繊維４が破損せず、安定したエアフィルタ濾材１の性能を確保することができるという効果を奏する。
【００３４】
（実施の形態２）
次に実施の形態１のエアフィルタ９を装着した空気清浄装置について説明する。実施の形態１と同様の作用効果を有する構成については同一符号を用い、詳細な説明は省略する。なお、以下に説明する内容は本発明実施の一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
【００３５】
図５に示すように、本実施形態のエアフィルタ９を装着した空気清浄装置は、本体ケース１３内に送風手段１４とエアフィルタ９とを備えている。
【００３６】
本体ケース１３は、略縦長箱形状で、この本体ケース１３の前面側側面部に、略四角形状の吸気口１５を設け、本体ケース１３の天面部に、略四角形状の排気口１６を備えている。この排気口１６には、風向ルーバー１７を設けている。
【００３７】
送風手段１４は、本体ケース１３の吸気口１５と、排気口１６との間の風路に設けられ、スクロール形状のケーシング１８と、このケーシング１８内に設けられた遠心送風ファンである羽根１９と、この羽根１９を回転させる電動機２０とから形成している。エアフィルタ９は、本体ケース１３の吸気口１５に位置している。送風手段１４によって、室内の空気を吸気口１５から本体ケース１３内に吸気した空気は、エアフィルタ９を介して排気口１６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９で清浄して、室内へ送風するものである。
【００３８】
このように、空気清浄装置に本発明のエアフィルタ９を用いることにより、実施の形態１で説明したように、接着剤を用いることなく細繊維層３と基材２とを強固に接合できるので、プリーツ加工されたエアフィルタ９においても低圧力損失・高集塵効率を維持でき、送風手段１４である電動機２０及び羽根１９の回転数を少なくすることができるため、動作音が静かで、消費電力が低く、集塵効率の高い空気清浄装置を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明のエアフィルタ濾材は、低圧力損失・高集塵効率であるため、家庭用または業務用の空気清浄装置において、ホコリや花粉などのアレルゲンを除去するエアフィルタとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１    エアフィルタ濾材
２    基材
３    細繊維層
４    細繊維
５    繊維
６    凹部
７    搬送手段
８    細繊維放出ノズル
９    エアフィルタ
１０  形状保持部
１１  枠部
１２  接着部材
１３  本体ケース
１４  送風手段
１５  吸気口
１６  排気口
１７  風向ルーバー
１８  ケーシング
１９  羽根
２０  電動機
【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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