JP2013188734A - Air filter, air purifier provided with the air filter, and method for producing the air filter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air filter, an air purifier provided with the air filter, and a method for producing the air filter, in which increase in pressure loss is suppressed in long-term use.SOLUTION: In an air filter, a fiber layer 15 is arranged on a surface of a base part 14; the fiber layer 15 is configured of a first nanofiber assembly 16 that is an assembly of nanofibers having a fiber diameter size of mainly about 800 nm and a second nanofiber assembly 17 that is an assembly of nanofibers having a fiber diameter size of mainly about 250 nm, both the assemblies being laminated alternately to make 5 layers, and the first nanofiber assembly 16 is arranged at both the farthest surfaces on the base part 14 side and on the opposite side from the base part 14.

Description

本発明は、空気調和機などに組み込まれるエアフィルタ、およびこのエアフィルタを備えた空気清浄装置、およびエアフィルタの製造方法に関する。   The present invention relates to an air filter incorporated in an air conditioner and the like, an air cleaning device including the air filter, and a method for manufacturing the air filter.

従来のエアフィルタは、風上側から見て上層、中間層、下層と繊維直径の太いものから順次、細い繊維に複層する構成となっていた（例えば、特許文献１参照）。   A conventional air filter has a structure in which an upper layer, an intermediate layer, a lower layer, and a fiber having a large fiber diameter are sequentially laminated into thin fibers when viewed from the windward side (for example, see Patent Document 1).

特開２０１１−８９２２６号公報JP 2011-89226 A

上記従来例における課題は、フィルタ寿命が短いということであった。   The problem in the conventional example is that the filter life is short.

すなわち、初期の捕集性能を高めるべく、各層の繊維径を小さくすると、長期使用による圧力損失の上昇が著しく、使用者は数年でのフィルタ交換を余儀なくされるという課題があった。   That is, if the fiber diameter of each layer is made small in order to improve the initial collection performance, there is a problem that the pressure loss is significantly increased due to long-term use, and the user is forced to replace the filter in several years.

そこで本発明は、長期使用においても圧力損失の上昇を抑えることを目的とするものである。   Therefore, the object of the present invention is to suppress an increase in pressure loss even during long-term use.

そしてこの目的を達成するために本発明は、基材部と、この前記基材部の表面上に設けた繊維層を備え、前記繊維層は太いナノファイバーで形成した第１のナノファイバー集合体と細いナノファイバーで形成した第２のナノファイバー集合体とで構成するとともに、この前記繊維層における前記基材部側と前記基材部の反対側に前記第１のナノファイバー集合体とを配置したことを特徴とするものであり、これにより目的を達成するものである。   In order to achieve this object, the present invention includes a base part and a fiber layer provided on the surface of the base part, and the fiber layer is a first nanofiber assembly formed of thick nanofibers. And a second nanofiber aggregate formed of thin nanofibers, and the first nanofiber aggregate is disposed on the base material portion side and the base material portion opposite side of the fiber layer. Thus, the object is achieved.

以上のように本発明は、基材部と、この前記基材部の表面上に設けた繊維層を備え、前記繊維層は前記第１のナノファイバー集合体と前記第２のナノファイバー集合体とで構成するとともに、この前記繊維層における前記基材部側と前記基材部の反対側に前記第１のナノファイバー集合体を配置したものであるので、初期の捕集性能を高い状態に維持でき、しかも長期使用においても圧力損失の上昇を抑えることが出来るものである。   As described above, the present invention includes a base material portion and a fiber layer provided on the surface of the base material portion, and the fiber layer includes the first nanofiber assembly and the second nanofiber assembly. And the first nanofiber aggregate is disposed on the base side and the side opposite to the base part in the fiber layer, so that the initial collection performance is in a high state. It is possible to maintain the pressure loss even during long-term use.

すなわち、本発明においては、前記繊維層に送風される空気流の最上流側面に、繊維径寸法が太い前記第１のナノファイバー集合体を形成し、大きな塵埃を捕集する。次に前記第２のナノファイバー集合体により、小さな塵埃を捕集する。次に再度、前記第１のナノファイバー集合体が形成されていることで、前記第２のナノファイバー集合体の繊維間を通過するときに、前記第２のナノファイバー集合体の空隙は前記第１のナノファイバー集合体の空隙よりも狭いため、風速が上昇し、前記第２のナノファイバー集合体を通過した空気よりも比重の高い塵埃は慣性力により、次に通過する前記第１のナノファイバー集合体の繊維に衝突しやすくなり、接触確率が向上し集塵効率が高くなる。そこで初期の集塵効率を従来と合わせた場合、前記第１のナノファイバー集合体の流路方向の繊維間距離を広げることが可能となり、塵埃が詰まりにくくなり、長期使用時の圧力損失の上昇を抑えることができる。   That is, in the present invention, the first nanofiber aggregate having a large fiber diameter is formed on the most upstream side surface of the airflow blown to the fiber layer, and large dust is collected. Next, small dust is collected by the second nanofiber aggregate. Next, when the first nanofiber aggregate is formed again, when passing between the fibers of the second nanofiber aggregate, the void of the second nanofiber aggregate is the first nanofiber aggregate. Since the air velocity of the nanofiber assembly is narrower than that of the first nanofiber assembly, dust having a specific gravity higher than that of the air that has passed through the second nanofiber assembly is allowed to pass through the first nanofiber through the inertial force. It becomes easy to collide with the fibers of the fiber assembly, the contact probability is improved, and the dust collection efficiency is increased. Therefore, when the initial dust collection efficiency is combined with the conventional one, the distance between the fibers in the flow direction of the first nanofiber assembly can be increased, dust is not easily clogged, and the pressure loss during long-term use is increased. Can be suppressed.

本発明の実施の形態を示すエアフィルタを備えた空気清浄装置の断面図Sectional drawing of the air purifying apparatus provided with the air filter which shows embodiment of this invention 同エアフィルタの斜視図Perspective view of the air filter 同濾材部の拡大斜視図Enlarged perspective view of the filter media part 同濾材部の拡大断面図Enlarged sectional view of the filter media 同繊維層の拡大断面図Expanded sectional view of the fiber layer 同第１のナノファイバー集合体の拡大写真Enlarged photo of the first nanofiber assembly 同第２のナノファイバー集合体の拡大写真Enlarged photo of the second nanofiber assembly エアフィルタの製造方法を示す概略図Schematic showing the manufacturing method of the air filter

本発明の請求項１記載のエアフィルタは、基材部と、この前記基材部の表面上に設けた繊維層を備え、前記繊維層は太いナノファイバーで形成した第１のナノファイバー集合体と細いナノファイバーで形成した第２のナノファイバー集合体で構成するとともに、この前記繊維層における前記基材部側と前記基材部の反対側に前記第１のナノファイバー集合体を配置したものである。これにより、前記繊維層に送風される空気流の最上流側面に、前記第１のナノファイバー集合体を形成し、大きな塵埃を捕集する。次に前記第２のナノファイバー集合体により、小さな塵埃を捕集する。次に再度、前記第１のナノファイバー集合体が形成されていることで、前記第２のナノファイバー集合体の繊維間を通過するときに、前記第２のナノファイバー集合体の空隙は前記第１のナノファイバー集合体の空隙よりも狭いため、風速が上昇し、前記第２のナノファイバー集合体を通過した空気よりも比重の高い塵埃は慣性力により、次に通過する前記第１のナノファイバー集合体の繊維に衝突しやすくなり、接触確率が向上し集塵効率が高くなる。そこで初期の集塵効率を従来例と合わせた場合、前記第１のナノファイバー集合体の流路方向の繊維間距離を広げることが可能となり、塵埃が詰まりにくくなり、長期使用時の圧力損失の上昇を抑えることができる。   The air filter according to claim 1 of the present invention includes a base part and a fiber layer provided on a surface of the base part, and the fiber layer is a first nanofiber aggregate formed of thick nanofibers. And a second nanofiber aggregate formed of thin nanofibers, and the first nanofiber aggregate is disposed on the base material portion side and the base material portion opposite side of the fiber layer. It is. Accordingly, the first nanofiber aggregate is formed on the most upstream side surface of the airflow blown to the fiber layer, and large dust is collected. Next, small dust is collected by the second nanofiber aggregate. Next, when the first nanofiber aggregate is formed again, when passing between the fibers of the second nanofiber aggregate, the void of the second nanofiber aggregate is the first nanofiber aggregate. Since the air velocity of the nanofiber assembly is narrower than that of the first nanofiber assembly, dust having a specific gravity higher than that of the air that has passed through the second nanofiber assembly is allowed to pass through the first nanofiber through the inertial force. It becomes easy to collide with the fibers of the fiber assembly, the contact probability is improved, and the dust collection efficiency is increased. Therefore, when the initial dust collection efficiency is combined with the conventional example, the distance between the fibers in the flow path direction of the first nanofiber assembly can be widened, dust is not easily clogged, and the pressure loss during long-term use is reduced. The rise can be suppressed.

また、前記第１のナノファイバー集合体は、繊維径寸法が６００から１０００ｎｍ程度で、前記第２のナノファイバー集合体は、１００から３００ｎｍ程度で構成したものである。繊維径寸法の大きい繊維で構成された第１のナノファイバー集合体では、空隙が大きいので、大きな粉塵を捕集しても空隙が詰まらないため、圧力損失の上昇を抑制できる。一方、繊維径寸法の小さい繊維で構成された第２のナノファイバー集合体では、空隙が小さいので、小さな粉塵を効率よく捕集することが可能となり、高い集塵効率を維持できる。これにより、大きな粉塵を空隙の大きい粗い層で、小さな粉塵を空隙の小さい密な層で捕集することができ、粉塵を各層で分離して捕集することにより、エアフィルタの長期間の使用に対する耐久性を得ることができる。   The first nanofiber aggregate has a fiber diameter of about 600 to 1000 nm, and the second nanofiber aggregate has a diameter of about 100 to 300 nm. In the first nanofiber aggregate composed of fibers having a large fiber diameter, since the voids are large, the voids are not clogged even if large dust is collected, so that an increase in pressure loss can be suppressed. On the other hand, in the second nanofiber aggregate composed of fibers having a small fiber diameter, the voids are small, so that small dust can be efficiently collected and high dust collection efficiency can be maintained. As a result, large dust can be collected in a coarse layer with a large gap and small dust can be collected in a dense layer with a small gap. Durability can be obtained.

また、ナノファイバー集合体の目付量が、前記第２のナノファイバー集合体について、前記第１のナノファイバー集合体よりも相対的に少量とすることにより、第２のナノファイバー集合体は単位体積あたりに占める繊維の本数が少なくなり、空隙を大きくすることが出来る。よって、高い捕集性能を維持しつつ、繊維間距離が狭くなりすぎることを抑制し、圧力損失の上昇を抑えることができる。   Further, the basis weight of the nanofiber assembly is set to be relatively small with respect to the second nanofiber assembly than the first nanofiber assembly, so that the second nanofiber assembly has a unit volume. The number of fibers occupying around is reduced, and the gap can be increased. Therefore, while maintaining high collection performance, it can suppress that the distance between fibers becomes too narrow, and can suppress the rise in pressure loss.

また、ナノファイバー集合体の目付量を、基材部反対側の第１のナノファイバー集合体について最も多量とすることにより、大きな粉塵の集塵効率を高めることができる。これにより、空隙の小さい密な層である第２のナノファイバー集合体に対する粉塵の負荷を低減できるため、目詰まりしにくくなり、長期使用時の圧力損失の上昇を抑えることができる。   Moreover, the collection efficiency of a large dust can be improved by making the basis weight of a nanofiber aggregate the largest amount with respect to the first nanofiber aggregate on the opposite side of the base material portion. Thereby, since the load of the dust with respect to the 2nd nanofiber aggregate | assembly which is a dense layer with a small space | gap can be reduced, it becomes difficult to clog and it can suppress the raise of the pressure loss at the time of long-term use.

また、第１のナノファイバー集合体と第２のナノファイバー集合体が５層に積層してなるものである。これにより、第２のナノファイバー集合体を２層に分けることで、流路方向の繊維間距離が広がるため、塵埃が詰まりにくくなり、長期使用時の圧力損失の上昇を抑えることができる。   Further, the first nanofiber assembly and the second nanofiber assembly are laminated in five layers. Thereby, by dividing the second nanofiber aggregate into two layers, the distance between the fibers in the flow path direction is increased, so that dust is less likely to be clogged, and an increase in pressure loss during long-term use can be suppressed.

また、本発明のエアフィルタにおいて、基材部にはスパンボンド法、乾式または湿式法、メルトブローン法、エアレイド法などにより製造されたパルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維、またはそれらの少なくとも１つを含んでいる不織布を用いることが好ましい。特に、圧力損失の低い不織布が好ましく、この不織布を用いることにより、エアフィルタの圧力損失を低くすることができる。   In the air filter of the present invention, the base material portion includes pulp fibers, resin fibers, carbon fibers and inorganic fibers produced by a spunbond method, a dry or wet method, a melt blown method, an airlaid method, or at least one of them. It is preferable to use a non-woven fabric containing one. In particular, a non-woven fabric having a low pressure loss is preferable, and the pressure loss of the air filter can be reduced by using this non-woven fabric.

また、吸気口とエアフィルタと送風手段と排気口を備えた空気清浄装置であって、前記エアフィルタが請求項１から６いずれか一つに記載のエアフィルタであり、前記エアフィルタの繊維層を基材部より、送風される空気流の上流側面に配置したものである。これにより、繊維層が基材部から剥れることによる集塵効率の低下を長期に亘り抑制することができるため、長期間の使用が可能となる。   Moreover, it is an air purification apparatus provided with the inlet port, the air filter, the ventilation means, and the exhaust port, Comprising: The said air filter is an air filter as described in any one of Claim 1 to 6, The fiber layer of the said air filter Is arranged on the upstream side surface of the air flow to be blown from the base material portion. Thereby, since the fall of the dust collection efficiency by a fiber layer peeling from a base material part can be suppressed over a long term, long-term use is attained.

また、請求項１から６いずれか一つに記載のエアフィルタの製造方法であって、ナノファイバーは高分子ポリマー溶液を前記基材部の表面上に吹き付けて形成する工程を含むエアフィルタの製造方法では、高分子ポリマー溶液を放出する太いナノファイバー用のノズルと細いナノファイバー用のノズルをエアフィルタの製造搬送手段上に順次配置する。これにより、ナノファイバー集合体の積層数が増えても、製造工程を大きく変更することなくノズル数を追加するだけで容易に製造が可能となる。   The method of manufacturing an air filter according to any one of claims 1 to 6, wherein the nanofiber includes a step of spraying a polymer solution onto the surface of the base portion to form the air filter. In the method, a nozzle for a thick nanofiber that discharges a polymer solution and a nozzle for a thin nanofiber are sequentially arranged on the air filter manufacturing and conveying means. As a result, even if the number of nanofiber assemblies is increased, manufacturing can be easily performed by simply adding the number of nozzles without greatly changing the manufacturing process.

（実施の形態）
以下本発明の実施の形態１を、添付図面を用いて説明する。 (Embodiment)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１に示すように、本実施形態のエアフィルタを備えた空気清浄装置は、本体ケース１内に送風手段２とエアフィルタ３とを備えている。   As shown in FIG. 1, the air purifier including the air filter of this embodiment includes a blower 2 and an air filter 3 in a main body case 1.

本体ケース１は、略縦長箱形状で、この本体ケース１の前面側側面部に、略四角形状の吸気口４を設け、本体ケース１の天面部に、略四角形状の排気口５を備えている。この排気口５には、風向ルーバー６を設けている。   The main body case 1 has a substantially vertically long box shape. The main body case 1 is provided with a substantially square-shaped intake port 4 on the front side surface portion thereof, and the main body case 1 is provided with a substantially square-shaped exhaust port 5. Yes. The exhaust port 5 is provided with a wind direction louver 6.

送風手段２は、本体ケース１の吸気口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内に設けられた遠心送風ファンである羽根８と、この羽根８を回転させる電動機９とから形成している。エアフィルタ３は、本体ケース１の吸気口４に位置している。送風手段２によって、吸気口４から本体ケース１内に吸気された室内の空気は、エアフィルタ３を介して排気口５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３で清浄して、室内へ送風されるものである。   The air blowing means 2 is provided in an air passage between the air inlet 4 and the air outlet 5 of the main body case 1, and has a scroll-shaped casing 7 and a blade 8 which is a centrifugal air fan provided in the casing 7. And the electric motor 9 that rotates the blade 8. The air filter 3 is located at the air inlet 4 of the main body case 1. The room air sucked into the main body case 1 from the air inlet 4 by the air blowing means 2 is sent to the air outlet 5 through the air filter 3. That is, the indoor air is cleaned by the air filter 3 and blown into the room.

エアフィルタ３は、図２、図３に示すように、プリーツ形状の濾材部１０と、この濾材部１０をプリーツ形状に保持すべく濾材部１０の外周に設けた枠形状の形状保持部１１とから形成している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the air filter 3 includes a pleated filter medium part 10, and a frame-shaped shape holding part 11 provided on the outer periphery of the filter medium part 10 to hold the filter medium part 10 in a pleated shape. Formed from.

濾材部１０は、図４に示すように、基材部１４と、この基材部１４へ送風される空気流の上流側面に設けた繊維層１５を備えている。基材部１４はスパンボンド法、乾式または湿式法、メルトブローン法、エアレイド法などにより製造されたパルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維、または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。基材部１４の目付量は、１０〜１００ｇ／ｍ2であることが好ましい。目付量が１０ｇ／ｍ2未満であると、基材部１４の腰強度が低下することにより、プリーツ加工の生産性の低下やフィルタ形状の維持が困難になるので、好ましくない。基材部１４の平均繊維径は、１〜５０μｍであることが好ましい。平均繊維径が１μｍ未満であると、単繊維の強度が低く、補強材としての強度が不十分となり、５０μｍ以上であると、基材部１４の厚みが厚くなり、プリーツ加工による構造的な圧力損失が大きくなるので、好ましくない。 As shown in FIG. 4, the filter medium part 10 includes a base material part 14 and a fiber layer 15 provided on the upstream side surface of the air flow blown to the base material part 14. The base material part 14 is comprised from the nonwoven fabric containing the pulp fiber, the resin fiber, the carbon fiber, the inorganic fiber, or at least one manufactured by the spun bond method, the dry or wet method, the melt blown method, the airlaid method, etc. The The basis weight of the base material part 14 is preferably 10 to 100 g / m 2 . If the basis weight is less than 10 g / m 2 , the lower back strength of the base material portion 14 is lowered, which makes it difficult to reduce the productivity of the pleating process and to maintain the filter shape. It is preferable that the average fiber diameter of the base material part 14 is 1-50 micrometers. When the average fiber diameter is less than 1 μm, the strength of the single fiber is low and the strength as a reinforcing material is insufficient. When the average fiber diameter is 50 μm or more, the thickness of the base material portion 14 is increased and structural pressure due to pleating is increased. Since loss increases, it is not preferable.

繊維層１５は、繊維径寸法が１００から１０００ｎｍである繊維によって形成されている。具体的には、複数のナノファイバーが絡み合って繊維層１５を形成するものである。繊維層１５の破損を防止するために、保護層１３を繊維層１５の表面側（風上側）に設けても良い。保護層１３の材質の一例としては、基材と同じ材質であっても良いし、熱溶融性の樹脂不織布などを用いても良い。熱溶融性の不織布を用いた場合には、加熱によって繊維層１５を固定化できるという効果が得られる。   The fiber layer 15 is formed of fibers having a fiber diameter of 100 to 1000 nm. Specifically, a plurality of nanofibers are intertwined to form the fiber layer 15. In order to prevent damage to the fiber layer 15, the protective layer 13 may be provided on the surface side (windward side) of the fiber layer 15. As an example of the material of the protective layer 13, the same material as the base material may be used, or a heat-meltable resin nonwoven fabric may be used. When a heat-meltable nonwoven fabric is used, the effect that the fiber layer 15 can be fixed by heating is obtained.

基材部１４と保護層１３は、圧力損失が１〜１０Ｐａ程度で、空気の流入を妨げないものが好ましい。圧力損失が１０Ｐａ以上であると、エアフィルタ３の圧力損失が大きくなり、ナノファイバーの低圧力損失特性が薄れてしまうので、好ましくない。   The base material part 14 and the protective layer 13 preferably have a pressure loss of about 1 to 10 Pa and do not hinder the inflow of air. When the pressure loss is 10 Pa or more, the pressure loss of the air filter 3 is increased, and the low pressure loss characteristic of the nanofiber is deteriorated.

本実施形態における特徴は、図５に示すように、基材部１４とこの基材部１４の表面上に設けた、ナノファイバーの集合体からなる繊維層１５と保護層１３で濾材部１０を構成し、繊維層１５は繊維径寸法が主に８００ｎｍ程度のナノファイバーの集合体である第１のナノファイバー集合体１６と、主に２５０ｎｍ程度のナノファイバーの集合体である第２のナノファイバー集合体１７を交互に５層に積層し、且つ第１のナノファイバー集合体１６を基材部１４側と基材部１４の反対側の両最表面に構成としたことである。   As shown in FIG. 5, the feature of the present embodiment is that the filter medium part 10 is formed by a base material part 14, a fiber layer 15 made of an assembly of nanofibers and a protective layer 13 provided on the surface of the base material part 14. The fiber layer 15 is composed of a first nanofiber assembly 16 which is an assembly of nanofibers whose fiber diameter is mainly about 800 nm, and a second nanofiber which is an assembly of nanofibers which is mainly about 250 nm. The aggregates 17 are alternately laminated in five layers, and the first nanofiber aggregate 16 is configured on both outermost surfaces of the base material part 14 side and the base material part 14 opposite side.

すなわち、繊維層１５に送風される空気流の最上流側面に、第１のナノファイバーの最上層１６ａを形成し、大きな塵埃を集塵する。次に第２のナノファイバーの上層１７ａにより、小さな塵埃を捕集する。   That is, the uppermost layer 16a of the first nanofiber is formed on the uppermost side surface of the air flow blown to the fiber layer 15, and large dust is collected. Next, small dust is collected by the upper layer 17a of the second nanofiber.

次に再度、第１のナノファイバーの中層１６ｂが形成されていることで、第２のナノファイバーの上層１７ａの繊維間を通過するときに、第２のナノファイバーの上層１７ａの空隙は第１のナノファイバーの最上層１６ａの空隙よりも狭いため、風速が上昇し、第２のナノファイバーの上層１７ａを通過した空気よりも比重の高い塵埃は慣性力により、第１のナノファイバーの中層１６ｂの繊維に衝突しやすくなり、接触確率が向上し集塵効率が高くなる。   Next, since the middle layer 16b of the first nanofiber is formed again, when passing between the fibers of the upper layer 17a of the second nanofiber, the void of the upper layer 17a of the second nanofiber becomes the first gap. Since the air velocity is higher than that of the uppermost layer 16a of the nanofiber, the dust having a higher specific gravity than the air that has passed through the upper layer 17a of the second nanofiber is caused by inertial force, so that the middle layer 16b of the first nanofiber It is easy to collide with other fibers, the contact probability is improved, and the dust collection efficiency is increased.

そこに再度、第２のナノファイバーの下層１７ｂと第１のナノファイバーの最下層１６ｃを積層することにより、より高い集塵効率が得られる。そこで初期の集塵効率を従来と合わせた場合、第１のナノファイバー集合体１６と、第２のナノファイバー集合体１７のどちらにおいても流路方向の繊維間距離を広げることが可能となり、塵埃が詰まりにくくなり、長期使用時の圧力損失の上昇を抑えることができる。   When the second nanofiber lower layer 17b and the first nanofiber lowermost layer 16c are laminated again, higher dust collection efficiency can be obtained. Therefore, when the initial dust collection efficiency is combined with the conventional one, it is possible to increase the inter-fiber distance in the flow path direction in both the first nanofiber assembly 16 and the second nanofiber assembly 17. Can prevent clogging, and can suppress an increase in pressure loss during long-term use.

第１のナノファイバー集合体１６の表面拡大写真を、図６に示す。また第２のナノファイバー集合体１７の表面拡大写真を、図７に示す。本図よりそれぞれの第１のナノファイバー集合体１６、第２のナノファイバー集合体１７の繊維径の太さの違い、また繊維間距離の違いが確認できる。尚、これら図６、図７において白い繊維状に見える部分が、ナノファイバーで構成された繊維部分であり、黒い部分がナノファイバーの空隙を示している。   An enlarged surface photograph of the first nanofiber assembly 16 is shown in FIG. Moreover, the surface enlarged photograph of the 2nd nanofiber aggregate | assembly 17 is shown in FIG. From this figure, it is possible to confirm the difference in the fiber diameters of the first nanofiber assembly 16 and the second nanofiber assembly 17 and the difference in the interfiber distance. In addition, the part which looks like white fiber in these FIG. 6, FIG. 7 is a fiber part comprised with the nanofiber, and the black part has shown the space | gap of a nanofiber.

ここで、繊維径はほぼ正規分布となり、前記の２５０ｎｍ、８００ｎｍは、中心径の数値で標準偏差のばらつきを含んだ数値のため、「主に２５０ｎｍ程度」「主に８００ｎｍ程度」と記載している。   Here, the fiber diameter has a substantially normal distribution, and the above-mentioned 250 nm and 800 nm are numerical values of the center diameter including the variation of the standard deviation. Therefore, “mainly about 250 nm” and “mainly about 800 nm” are described. Yes.

通常、繊維径寸法が大きいと繊維間距離が長くなり、空隙が大きくなるので、大きな粉塵を捕集しても空隙が詰まらなく、圧力損失の増加を抑制できる。一方、繊維径寸法が小さいと空隙が小さくなるので、粉塵を捕集すると空隙が閉塞されるので圧力損失の増加が著しいが、小さな粉塵を効率よく捕集することができる。   Usually, when the fiber diameter is large, the distance between the fibers becomes long and the gap becomes large. Therefore, even if a large amount of dust is collected, the gap is not clogged, and an increase in pressure loss can be suppressed. On the other hand, when the fiber diameter is small, the gap becomes small, and when dust is collected, the gap is closed, so that the pressure loss is significantly increased, but small dust can be collected efficiently.

本実施形態における特徴は、第１のナノファイバー集合体１６の繊維径寸法を６００ｎｍから１０００ｎｍに、第２のナノファイバー集合体１７の繊維径寸法を１００ｎｍから３００ｎｍにしたことである。第１のナノファイバー集合体１６は最上流側面に位置し、大きな粉塵を捕集するので、繊維径寸法が６００ｎｍ未満であると圧力損失の増加が大きくなってしまうので好ましくなく、１０００ｎｍ以上であるとナノファイバーの低圧力損失、高集塵効率の特性が薄れてしまうので、好ましくない。また、第２のナノファイバー集合体１７は小さな粉塵を捕集するので、繊維径寸法が３００ｎｍ以上であると集塵効率が低くなってしまうので好ましくなく、１００ｎｍ未満であると空隙が閉塞されやすくなり、圧力損失の増加が大きくなってしまうので好ましくない。   The feature of this embodiment is that the fiber diameter of the first nanofiber assembly 16 is changed from 600 nm to 1000 nm, and the fiber diameter of the second nanofiber assembly 17 is changed from 100 nm to 300 nm. The first nanofiber assembly 16 is located on the most upstream side and collects large dust. Therefore, if the fiber diameter is less than 600 nm, the increase in pressure loss is undesirably large, and is 1000 nm or more. In addition, the low pressure loss and high dust collection efficiency characteristics of nanofibers are not preferable. In addition, since the second nanofiber assembly 17 collects small dust, it is not preferable that the fiber diameter is 300 nm or more because the dust collection efficiency is low, and if it is less than 100 nm, the voids are easily clogged. This is not preferable because the increase in pressure loss becomes large.

また、一般的に、太い繊維と細い繊維を、同じ目付量になるように吹き付けた場合、材質が同じであれば、細い繊維のほうが、単位体積あたりに占める繊維の本数が多くなり、空隙が小さくなる。その結果として、構造が密となり初期は高い集塵効率が得られるが、塵埃粒子が密なナノファイバー集合体にトラップされると、それによって空隙が閉塞され、圧力損失が上昇し、エアフィルタとしての性能が低下する。よって、長期間にわたる使用において不利となる。   In general, when thick fibers and thin fibers are sprayed so as to have the same weight per unit area, if the materials are the same, thin fibers occupy more fibers per unit volume, resulting in voids. Get smaller. As a result, the structure becomes dense and high dust collection efficiency can be obtained in the beginning. However, when dust particles are trapped in the dense nanofiber assembly, the air gap is closed and the pressure loss is increased. The performance of is reduced. Therefore, it is disadvantageous for long-term use.

本実施形態における特徴は、第２のナノファイバー集合体１７の目付量を、第１のナノファイバー集合体１６よりも相対的に少量としたことである。第２のナノファイバー集合体１７は単位体積あたりに占める繊維の本数が少なくなり、空隙を大きくすることが出来る。よって、高い捕集性能を維持しつつ、繊維間距離が狭くなりすぎることを抑制し、圧力損失の上昇を抑えることができる。   The feature of this embodiment is that the basis weight of the second nanofiber assembly 17 is relatively smaller than that of the first nanofiber assembly 16. The second nanofiber assembly 17 can reduce the number of fibers per unit volume and increase the gap. Therefore, while maintaining high collection performance, it can suppress that the distance between fibers becomes too narrow, and can suppress the rise in pressure loss.

本実施形態における特徴は、図５に示すように、基材部反対側、すなわち保護層１３側の第１のナノファイバーの最上層１６ａの目付量を最も多くしたことである。これにより、第１のナノファイバーの最上層１６ａの捕集性能が上昇するので、第２のナノファイバーの上層１７ａへの粉塵負荷を低減できることになり、それによって空隙が閉塞されにくくなるので、圧力損失の上昇を抑えることができる。   As shown in FIG. 5, the feature of the present embodiment is that the basis weight of the uppermost layer 16a of the first nanofiber on the opposite side of the base material portion, that is, on the protective layer 13 side, is maximized. Thereby, since the collection performance of the uppermost layer 16a of the first nanofiber is increased, the dust load on the upper layer 17a of the second nanofiber can be reduced, thereby making it difficult for the void to be blocked. An increase in loss can be suppressed.

また、第２のナノファイバー集合体１７を第１のナノファイバーの中層１６ｂを介して、第２のナノファイバーの上層１７ａと第２のナノファイバーの下層１７ｂの２層に分けることで、細いナノファイバーの流路方向の繊維間距離が広がるため、塵埃が詰まりにくくなり、長期使用時の圧力損失の上昇を抑えることができる。また第１のナノファイバー集合体１６が第１のナノファイバーの最上層１６ａ、第１のナノファイバーの中層１６ｂ、第１のナノファイバーの最下層１６ｃの３層となり、風路方向に間隔が空くことで衝突又は接触確率が向上し、集塵効率がより高くなる。   Further, by dividing the second nanofiber assembly 17 into two layers, the upper layer 17a of the second nanofiber and the lower layer 17b of the second nanofiber, via the middle layer 16b of the first nanofiber, a thin nanofiber Since the distance between fibers in the fiber flow path direction is increased, dust is less likely to be clogged, and an increase in pressure loss during long-term use can be suppressed. Further, the first nanofiber assembly 16 is composed of three layers, ie, an uppermost layer 16a of the first nanofiber, an intermediate layer 16b of the first nanofiber, and a lowermost layer 16c of the first nanofiber, and is spaced in the airway direction. Thus, the collision or contact probability is improved, and the dust collection efficiency is further increased.

また、空気清浄装置は、エアフィルタ３の繊維層１５を基材部１４より、送風される空気流の上流側面に配置したことにより、繊維層１５が基材部１４から剥れることによる集塵効率の低下を長期に亘り抑制することができるため、長期間の使用が可能となる。   In addition, the air purifying device arranges the fiber layer 15 of the air filter 3 on the upstream side surface of the air flow to be blown from the base material part 14, thereby collecting the dust due to the fiber layer 15 peeling off from the base material part 14. Since a decrease in efficiency can be suppressed over a long period of time, it can be used for a long period of time.

ここで、エアフィルタ３の製造方法について説明する。図８に示すように、製造設備は、基材部１４を載せて水平方向へ搬送する搬送手段１８と、この搬送手段１８の上方に位置するノズル１９、２０とから構成している。   Here, a method for manufacturing the air filter 3 will be described. As shown in FIG. 8, the manufacturing facility includes a conveying means 18 that carries the base material portion 14 and conveys it in the horizontal direction, and nozzles 19 and 20 located above the conveying means 18.

ノズル１９は、搬送手段１８によって搬送される平板状の基材部１４の上面である表面上に第１のナノファイバー集合体１６を形成するために高分子ポリマー溶液を吹き付けるものである。   The nozzle 19 sprays a polymer solution in order to form the first nanofiber aggregate 16 on the surface that is the upper surface of the flat substrate portion 14 conveyed by the conveying means 18.

ノズル２０は、搬送手段１８によって搬送される第１のナノファイバー集合体１６の上面である表面上に第２のナノファイバー集合体１７を形成するために高分子ポリマー溶液を吹き付けるものである。   The nozzle 20 sprays a polymer solution to form the second nanofiber aggregate 17 on the surface that is the upper surface of the first nanofiber aggregate 16 transported by the transport means 18.

エアフィルタ３の製造は、まず、平板形状の基材部１４を搬送手段１８によって搬送させながら、ノズル１９から第１のナノファイバー集合体１６を形成するために高分子ポリマー溶液を基材部１４に向かって放出する。ここで、ノズル１９には、＋２０ＫＶ程度の電圧が印加され、搬送手段１８はアース処理をしており、この電位差によって、ノズル１９から放出した第１のナノファイバー集合体１６を形成する高分子ポリマー溶液が基材部１４の表面に付着する。次にノズル２０から第２のナノファイバー集合体１７を形成するために高分子ポリマー溶液を第１のナノファイバー集合体１６表面に向かって放出する。ノズル２０にも、＋２０ＫＶ程度の電圧が印加され、電位差によって、ノズル２０から放出した高分子ポリマー溶液が第１のナノファイバー集合体１６の表面に付着し、第２のナノファイバー集合体１７を形成する。   In the manufacture of the air filter 3, first, while the flat plate-shaped base material portion 14 is transported by the transport means 18, the polymer polymer solution is applied to the base material portion 14 in order to form the first nanofiber assembly 16 from the nozzle 19. Release towards. Here, a voltage of about +20 KV is applied to the nozzle 19, and the conveying means 18 is grounded, and the polymer polymer that forms the first nanofiber aggregate 16 discharged from the nozzle 19 due to this potential difference. The solution adheres to the surface of the base material part 14. Next, in order to form the second nanofiber assembly 17 from the nozzle 20, the polymer solution is discharged toward the surface of the first nanofiber assembly 16. A voltage of about +20 KV is also applied to the nozzle 20, and the polymer solution released from the nozzle 20 adheres to the surface of the first nanofiber assembly 16 due to a potential difference, thereby forming the second nanofiber assembly 17. To do.

例えば第１のナノファイバー集合体１６と第２のナノファイバー集合体１７を交互に５層に積層する場合は、搬送手段１８の上方に、ノズル１９とノズル２０を交互に、５列並べて高分子ポリマー溶液を吹き付けることとなる。   For example, when the first nanofiber assembly 16 and the second nanofiber assembly 17 are alternately stacked in five layers, the nozzles 19 and the nozzles 20 are alternately arranged in five rows above the conveying means 18. A polymer solution will be sprayed.

このような、構成とすることでナノファイバー集合体の積層数が増えても、製造工程を大きく変更することなくノズル数を追加するだけで連続的に容易に製造が可能となる。   Even if the number of stacked nanofiber assemblies is increased by using such a configuration, it is possible to easily and continuously manufacture by simply adding the number of nozzles without greatly changing the manufacturing process.

以上のように本発明は、初期の捕集性能を高めるとともに、長期使用においても圧力損失の上昇を抑えることが出来る。   As described above, the present invention improves the initial collection performance and can suppress an increase in pressure loss even during long-term use.

従って、家庭用や事務所用などの、エアフィルタ、およびこのエアフィルタの製造方法、およびこのエアフィルタを備えた空気清浄装置として活用が期待されるものである。   Therefore, it is expected to be utilized as an air filter for home use or office use, a method for manufacturing the air filter, and an air purifier equipped with the air filter.

１ 本体ケース
２ 送風手段
３ エアフィルタ
４ 吸気口
５ 排気口
６ 風向ルーバー
７ ケーシング
８ 羽根
９ 電動機
１０ 濾材部
１１ 形状保持部
１３ 保護層
１４ 基材部
１５ 繊維層
１６ 第１のナノファイバー集合体
１６ａ 第１のナノファイバーの最上層
１６ｂ 第１のナノファイバーの中層
１６ｃ 第１のナノファイバーの最下層
１７ 第２のナノファイバー集合体
１７ａ 第２のナノファイバーの上層
１７ｂ 第２のナノファイバーの下層
１８ 搬送手段
１９ ノズル
２０ ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body case 2 Air blowing means 3 Air filter 4 Intake port 5 Exhaust port 6 Wind direction louver 7 Casing 8 Blade 9 Electric motor 10 Filter material part 11 Shape holding part 13 Protective layer 14 Base material part 15 Fiber layer 16 1st nanofiber aggregate 16a First nanofiber top layer 16b First nanofiber middle layer 16c First nanofiber bottom layer 17 Second nanofiber assembly 17a Second nanofiber top layer 17b Second nanofiber bottom layer 18 Conveying means 19 nozzles 20 nozzles

Claims (8)

基材部と、この基材部の表面上に設けた繊維層を備え、前記繊維層は太いナノファイバーで形成した第１のナノファイバー集合体と、細いナノファイバーで形成した第２のナノファイバー集合体とで構成するとともに、この前記繊維層における前記基材部側と前記基材部の反対側に前記第１のナノファイバー集合体を配置したエアフィルタ。 A substrate part and a fiber layer provided on the surface of the substrate part, wherein the fiber layer is a first nanofiber assembly formed of thick nanofibers and a second nanofiber formed of thin nanofibers An air filter comprising an aggregate and the first nanofiber aggregate disposed on the base portion side and the opposite side of the base portion in the fiber layer. 第１のナノファイバー集合体は、繊維径寸法が主に６００ｎｍから１０００ｎｍであり、第２のナノファイバー集合体は、主に１００ｎｍから３００ｎｍである請求項１記載のエアフィルタ。 2. The air filter according to claim 1, wherein the first nanofiber aggregate has a fiber diameter of mainly 600 nm to 1000 nm, and the second nanofiber aggregate is mainly 100 nm to 300 nm. ナノファイバー集合体の目付量が、第２のナノファイバー集合体について、第１のナノファイバー集合体よりも相対的に少量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。 3. The air filter according to claim 1, wherein the basis weight of the nanofiber aggregate is relatively smaller than that of the first nanofiber aggregate in the second nanofiber aggregate. 4. ナノファイバー集合体の目付量が、基材部反対側の第１のナノファイバー集合体について最も多量であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のエアフィルタ。 The air filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the basis weight of the nanofiber aggregate is the largest for the first nanofiber aggregate on the side opposite to the base material portion. 第１のナノファイバー集合体と第２のナノファイバー集合体が５層に積層されたことを特徴とする請求項１から４いずれか１つに記載のエアフィルタ。 The air filter according to any one of claims 1 to 4, wherein the first nanofiber assembly and the second nanofiber assembly are laminated in five layers. 基材部が、スパンボンド法、乾式または湿式法、メルトブローン法、エアレイド法などにより製造されたパルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維、またはそれらの少なくとも１つを含んでいる不織布を含む、請求項１から５のいずれか１つに記載のエアフィルタ。 The base material portion includes pulp fibers, resin fibers, carbon fibers and inorganic fibers produced by a spunbond method, a dry or wet method, a melt blown method, an airlaid method, or the like, or a nonwoven fabric containing at least one of them. The air filter according to any one of claims 1 to 5. 吸気口とエアフィルタと送風手段と排気口を備えた空気清浄装置であって、前記エアフィルタが請求項１から６いずれか一つに記載のエアフィルタであり、前記エアフィルタの繊維層を基材部より風上側に配置したことを特徴とする空気清浄装置。 An air purifier having an air inlet, an air filter, a blower, and an air outlet, wherein the air filter is the air filter according to any one of claims 1 to 6, and is based on a fiber layer of the air filter. An air purifier arranged on the windward side of the material part. 請求項１から６いずれか一つに記載のエアフィルタの製造方法であって、第１、第２のナノファイバーは高分子ポリマー溶液を前記基材部の表面上に吹き付けて形成する工程を含むエアフィルタの製造方法。 It is a manufacturing method of the air filter as described in any one of Claim 1 to 6, Comprising: The 1st, 2nd nanofiber includes the process of spraying and forming a polymer solution on the surface of the said base material part. Manufacturing method of air filter.
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