(57)【要約】【課題】所望の機能を有し、且つ、圧力損失を抑制することができるフィルタ材を提供することである。【解決手段】実施形態に係るフィルタ材は、第１の被覆部と、第２の被覆部と、前記第１の被覆部と、前記第２の被覆部と、の間に設けられた機能部と、を備えている。    前記第１の被覆部および前記第２の被覆部は、平均繊維径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満の繊維状部材を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被覆部と、
第２の被覆部と、
前記第１の被覆部と、前記第２の被覆部と、の間に設けられた機能部と、
を備え、
前記第１の被覆部および前記第２の被覆部は、平均繊維径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満の繊維状部材を有するフィルタ材。
【請求項２】
前記機能部は、複数の粒状部材を有し、
前記粒状部材は、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、ハイドロタルサイト、ハイドロキシアパトアイト、粘土鉱物、光触媒材料、酸化タングステン、酸化チタン、銅、および銀からなる群より選ばれた少なくとも１種を含む請求項１記載のフィルタ材。
【請求項３】
前記第１の被覆部の周縁領域と、前記第２の被覆部の周縁領域と、が接合されている請求項１または２に記載のフィルタ材。
【請求項４】
前記機能部は、複数設けられている請求項１〜３のいずれか１つに記載のフィルタ材。
【請求項５】
前記複数の機能部同士の間において、前記第１の被覆部と、前記第２の被覆部と、が接合されている請求項４記載のフィルタ材。
【請求項６】
前記機能部は、複数の粒状部材を有し、
前記粒状部材は、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、ハイドロタルサイト、ハイドロキシアパトアイト、粘土鉱物、光触媒材料、酸化タングステン、酸化チタン、銅、および銀からなる群より選ばれた少なくとも１種を含み、
１つの機能部に含まれる前記粒状部材の材料と、他の機能部に含まれる前記粒状部材の材料と、が異なる請求項４または５に記載のフィルタ材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フィルタ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気清浄機、脱臭装置、エア・コンディショナーなどの空調設備には、ゴミ、塵埃などの異物を取り除くためにエアフィルタが設けられている。  
また、異物の除去に加えて、脱臭、有害成分の分解除去、抗菌作用、抗カビ作用などの機能を持たせたエアフィルタが提案されている。  
ここで、エアフィルタに種々の機能を持たせるために、フィルタ材に所定の物質を坦持させたり、フィルタ材に所定の物質を吸着させたり、フィルタ材に所定の物質を含ませたりしている。  
例えば、所定の物質が溶解した溶液にフィルタ材を浸漬させて、フィルタ材に所定の物質を坦持させたり、所定の物質を吸着させたりしている。  
また、所定の物質を含む繊維状部材などを用いてフィルタ材を形成するようにしている。
ところが、フィルタ材に所定の物質を坦持させたり、フィルタ材に所定の物質を吸着させたりすると、繊維状部材の表面にある物質により目詰まりが生じて、圧力損失が大きくなるという問題がある。この場合、圧力損失を小さくするために、物質の量を減らせば所望の機能が得られなくなるおそれがある。  
また、フィルタ材に所定の物質を含ませるようにすると、繊維状部材の可撓性が失われて、破損しやすくなったり、加工性が悪くなったりするという問題がある。この場合、可撓性を保つために、物質の量を減らせば所望の機能が得られなくなるおそれがある。  
そのため、所望の機能を有し、且つ、圧力損失を抑制することができるフィルタ材の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８８７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、所望の機能を有し、且つ、圧力損失を抑制することができるフィルタ材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係るフィルタ材は、第１の被覆部と、第２の被覆部と、前記第１の被覆部と、前記第２の被覆部と、の間に設けられた機能部と、を備えている。  
前記第１の被覆部および前記第２の被覆部は、平均繊維径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満の繊維状部材を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施の形態に係るフィルタ材１を例示するための模式斜視図である。
【図２】第１の被覆部２と第２の被覆部３とが接合される場合について例示をするための模式斜視図である。
【図３】本実施の形態に係るフィルタ材１、１ａの圧力損失を例示するためのグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本実施の形態に係るフィルタ材１を例示するための模式斜視図である。  
図１に示すように、フィルタ材１には、第１の被覆部２、第２の被覆部３、および機能部４が設けられている。
【０００８】
第１の被覆部２および第２の被覆部３は、可撓性と通気性を有している。  
第１の被覆部２および第２の被覆部３は、繊維状部材を膜状に集積させて形成されたものとすることができる。  
繊維状部材の平均繊維径は、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満とすることができる。
【０００９】
ここで、第１の被覆部２および第２の被覆部３における圧力損失が小さくなるようにすることが好ましい。
この場合、繊維状部材の平均繊維径を小さくすれば、繊維状部材の表面で流体が滑るスリップフロー効果を発現させることができる。  
そして、スリップフロー効果を発現させることができれば、圧力損失を抑制することができる。
【００１０】
スリップフロー効果は、繊維状部材の平均繊維径を１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満とすれば発現させることができる。  
そのため、繊維状部材の平均繊維径を１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満とすれば、圧力損失を抑制することができる。
【００１１】
ここで、スリップフロー効果は、繊維状部材の平均繊維径と材料の影響を受け得る。  
本発明者の得た知見によれば、繊維状部材の平均繊維径を１００ｎｍ以下とすれば、材料の影響を抑制することができる。  
そのため、繊維状部材の平均繊維径は１００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００１２】
また、繊維状部材の平均繊維径を１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満とすれば、繊維状部材同士の間に形成される空間の寸法を小さくすることができ、且つ、空間の数を増大させることができる。
【００１３】
繊維状部材同士の間に形成される空間の寸法を小さくすることができれば、後述する機能部４に含まれる粒状部材が脱落するのを抑制することができる。  
また、繊維状部材同士の間に形成される空間の数を増大させることができれば、圧力損失を抑制することができる。
【００１４】
ここで、繊維状部材同士の間に形成される空間の寸法が、機能部４に含まれる粒状部材の寸法よりも大きくなれば、粒状部材が脱落するように思える。  
ところが、第１の被覆部２および第２の被覆部３は、繊維状部材を膜状に集積させて形成されたものであるため、空間の形状や寸法にはばらつきがある。また、空間同士は迷路状に繋がっている。
【００１５】
そのため、第１の被覆部２および第２の被覆部３の厚み寸法を所定の値以上とすれば、粒状部材が引っかかる確率が高まるので、粒状部材の脱落を抑制することができる。  
ただし、第１の被覆部２および第２の被覆部３の厚み寸法を大きくしすぎると、圧力損失が大きくなりすぎるおそれがある。  
本発明者の得た知見によれば、平均繊維径が１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ未満である繊維状部材を膜状に集積させて形成した第１の被覆部２および第２の被覆部３の場合には、厚み寸法を１０μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。    
【００１６】
第１の被覆部２および第２の被覆部３は、例えば、エレクトロスピニング法などを用いて繊維状部材を膜状に集積させることで形成することができる。  
エレクトロスピニング法を用いる場合には、繊維状部材の材料は、溶媒に溶解する樹脂であれば特に限定はない。
【００１７】
例えば、繊維状部材の材料は、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリイミド、ポリケトン、ポリスルホン、セルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などとすることができる。  
この場合、繊維状部材の材料をポリイミドとすれば、耐熱性に優れたフィルタ材１とすることができる。
【００１８】
また、第１の被覆部２の平面形状および平面寸法は、第２の被覆部３の平面形状および平面寸法とそれぞれ同じとなっている。  
ただし、第１の被覆部２および第２の被覆部３の厚み寸法、繊維状部材の材料、繊維状部材の平均繊維径は同じであってもよいし、異なるものであってもよい。
【００１９】
例えば、フィルタ材１をエアフィルタに用いる場合には、第１の被覆部２および第２の被覆部３の一方が流入側となり、他方が流出側となる。  
例えば、第１の被覆部２が流入側となり、第２の被覆部３が流出側となる場合がある。
【００２０】
この場合、流出側は、前述した粒状部材の脱落が生じ易くなるおそれがある。一方、流入側は、粒状部材の脱落が生じ難くなる。  
そのため、流入側に設けられる第１の被覆部２の空間の寸法が、流出側に設けられる第２の被覆部３の空間の寸法よりも大きくなるようにする。  
このようにすれば、粒状部材の脱落を抑制することができるとともに、フィルタ材１全体における圧力損失を抑制することができる。
【００２１】
機能部４は、第１の被覆部２と第２の被覆部３の間に設けられている。  
ここで、ゴミ、塵埃などの異物は、主に、第１の被覆部２および第２の被覆部３により捕捉される。  
機能部４は、主に、脱臭、有害成分の分解除去、抗菌作用、抗カビ作用などの機能を生じさせるために設けられている。  
なお、機能部４の機能は例示をしたものに限定されるわけではない。
【００２２】
機能部４の材料は、要求される機能に応じて適宜選択することができる。  
例えば、機能部４の機能が脱臭の場合には、機能部４の材料は、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、ハイドロタルサイト、ハイドロキシアパトアイト、粘土鉱物、光触媒材料などとすることができる。  
機能部４の機能が有害成分の分解除去の場合には、機能部４の材料は、光触媒材料などとすることができる。  
機能部４の機能が抗菌作用、抗カビ作用の場合には、機能部４の材料は、酸化タングステン、酸化チタン、銅、銀などとすることができる。
【００２３】
機能部４は、複数の粒状部材の集合体とすることができる。  
複数の粒状部材の集合体とすれば、粒状部材同士の間に隙間が生じるので通気性を持たせることができる。  
また、複数の粒状部材の集合体とすれば、表面積を大きくすることができるので、機能部４による効果を高めることができる。  
また、複数の粒状部材の集合体とすれば、第１の被覆部２、第２の被覆部３、および機能部４が変形可能となるので、可撓性を有するフィルタ材１とすることができる。  
粒状部材の粒径寸法には特に限定はないが、例えば、５００ｎｍ程度とすることができる。  
【００２４】
また、第１の被覆部２および第２の被覆部３を同じとし、機能部４の材料を変えることで異なる機能を有するフィルタ材１を製造することができる。  
また、粒状部材の量、粒径寸法などを変えることで、同じ機能であっても異なるグレードを有するフィルタ材１を製造することができる。
【００２５】
ここで、粒径寸法を小さくし、粒状部材の量を増やせば、機能部４による効果を高めることができる。  
一方、粒径寸法を小さくし、粒状部材の量を増やせば、圧力損失が大きくなったり、粒状部材の脱落が増えたりするおそれがある。
【００２６】
そのため、粒状部材の量、粒径寸法などは、要求される効果、圧力損失の程度、脱落の程度などを考慮して決定することが好ましい。  
この場合、粒状部材の量、粒径寸法などは、例えば、実験やシミュレーションを行うことで決定することができる。
【００２７】
また、図１に示すように、機能部４の周縁は、第１の被覆部２および第２の被覆部３の周縁よりも内側にある。  
すなわち、第１の被覆部の周縁領域５ａと、第２の被覆部の周縁領域５ｂには機能部４が設けられていない。  
枠状の周縁領域５ａ、５ｂの寸法Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
【００２８】
周縁領域５ａ、５ｂを設けるようにすれば、第１の被覆部２と第２の被覆部３の間から粒状部材が脱落するのを抑制することができる。  
また、周縁領域５ａ、５ｂを設けるようにすれば、エアフィルタの枠部材をこの領域に押し当てることができる。そのため、フィルタ材１の取り付けが容易となり、且つ、粒状部材の脱落を抑制することもできる。
【００２９】
以上は、第１の被覆部２と第２の被覆部３とが接合されていない場合である。  
次に、第１の被覆部２と第２の被覆部３とが接合される場合について例示をする。  
図２は、第１の被覆部２と第２の被覆部３とが接合される場合について例示をするための模式斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、フィルタ材１ａには、第１の被覆部２、第２の被覆部３、および機能部４が設けられている。  
フィルタ材１ａにおいては、第１の被覆部２の周縁領域５ａと、第２の被覆部３の周縁領域５ｂとが接合されている。  
第１の被覆部２と第２の被覆部３とを接合すれば、機能部４に含まれる粒状部材が第１の被覆部２と第２の被覆部３との間から脱落するのを抑制することができる。  
そのため、搬送、保管、組み付けなどの際の取り扱いが容易となる。
【００３１】
第１の被覆部２と第２の被覆部３の接合は、例えば、接着や熱圧着などにより行うことができる。  
この場合、袋状の被覆部を形成し、袋の開口部から被覆部の内部に粒状部材を入れ、開口部を接合してフィルタ材１ａを形成することができる。  
また、第１の被覆部２の上に粒状部材を載せ、さらに第２の被覆部３を重ね、周縁領域５ａ、５ｂにおいて接合を行うことでフィルタ材１ａを形成することができる。
【００３２】
また、エレクトロスピニング法を用いて、繊維状部材を膜状に集積させて第１の被覆部２を形成し、第１の被覆部２の上に粒状部材を噴射し、さらにその上に繊維状部材を膜状に集積させて第２の被覆部３を形成することでフィルタ材１ａを形成することができる。
【００３３】
また、図２においては、フィルタ材１ａの中央に１つの機能部４が設けられる場合を例示したが、これに限定されるわけではない。  
機能部４の数や配置などは適宜変更することができる。  
また、複数の機能部４を設ける場合には、複数の機能部４に含まれる粒状部材の材料が同じものであってもよいし、１つの機能部に含まれる粒状部材の材料と他の機能部に含まれる粒状部材の材料とが異なるものであってもよい。  
粒状部材の材料が異なるものとすれば、１つのフィルタ材１ａに複数の機能を持たせることができる。
【００３４】
１つの機能部４に、異なる材料からなる複数の種類の粒状部材を混合させることもできるが、材料によっては混合させない方が好ましい場合もある。  
そのため、複数の機能部４を設け、複数の機能部４毎に所定の材料からなる粒状部材が含まれるようにすれば、複数の種類の粒状部材が混ざり合うのを抑制することができる。
【００３５】
また、複数の機能部４を設ける場合には、複数の機能部４同士の間において、第１の被覆部２と第２の被覆部３とを接合することもできる。  
複数の機能部４同士の間において、第１の被覆部２と第２の被覆部３とを接合すれば、複数の種類の粒状部材が混ざり合うのをさらに抑制することができる。
【００３６】
また、複数の機能部４同士の間が接合されたものを形成し、接合された領域において切断することで、１つの機能部４、あるいは任意の数の機能部４を有するフィルタ材を形成することもできる。  
すなわち、複数のフィルタ材を一体的に形成し、１つの機能部４、あるいは任意の数の機能部４を有するフィルタ材を切り出すようにすることができる。  
この様にすれば、生産性を向上させることができる。
【００３７】
図３は、本実施の形態に係るフィルタ材１、１ａの圧力損失を例示するためのグラフ図である。  
図３中の１０１は、第１の被覆部２および第２の被覆部３のみが設けられ、機能部４が設けられていない場合である。  
１０２は、第１の被覆部２および第２の被覆部３を所定の物質が溶解した溶液に浸漬させて、第１の被覆部２および第２の被覆部３に所定の物質を坦持させた場合である。なお、坦持量は、１００ｍｇである。  
１０３は、本実施の形態に係るフィルタ材１の場合である。なお、機能部４の重量は、５０２ｍｇである。
【００３８】
図３から分かるように、本実施の形態に係るフィルタ材１、１ａとすれば、機能部４における物質の量を多くしても圧力損失の増加を抑えることができる。  
例えば、図３中の１０２および１０３から分かるように、物質の重量を５倍程度としても、圧力損失を小さくすることができる。  
また、図３中の１０１および１０３から分かるように、機能部４を設けるようにしても、圧力損失の増加を抑えることができる。
【００３９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  フィルタ材、１ａ  フィルタ材、２  第１の被覆部、３  第２の被覆部、４  機能部、５ａ  周縁領域、５ｂ  周縁領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016034604.tif 000005