特許 7304138 エアフィルタ用濾材、及びエアフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-28

(45)【発行日】2023-07-06

(54)【発明の名称】エアフィルタ用濾材、及びエアフィルタ

(51)【国際特許分類】

   B01D 39/16 20060101AFI20230629BHJP

   B01D 39/14 20060101ALI20230629BHJP

   A61L 9/16 20060101ALI20230629BHJP

   D04H 3/16 20060101ALI20230629BHJP

【ＦＩ】

B01D39/16 A

B01D39/14 C

A61L9/16 F

D04H3/16

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018129454

(22)【出願日】2018-07-06

(65)【公開番号】P2020006314

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-06-21

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000232760

【氏名又は名称】日本無機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000165

【氏名又は名称】弁理士法人グローバル・アイピー東京

(72)【発明者】

【氏名】包 理

(72)【発明者】

【氏名】小林 誠

(72)【発明者】

【氏名】柳田 和也

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５１５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３５６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０６４７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２０５２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００９－００９６１１４（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ３９／００－３９／２０

Ｂ０１Ｄ４６／００－４６／９０

Ｂ０１Ｄ５３／２２

Ｂ０１Ｄ６１／００－７１／８２

Ａ６１Ｌ９／００－９／２２

Ｄ０４Ｈ１／００－１８／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気中の微粒子を捕集するシート状のエアフィルタ用濾材であって、
複数の繊維を有する繊維体からなる捕集層を備え、
前記繊維は、水との接触角が１００°以上であり、
前記捕集層の充填率は５％を超え、６．５％以下であり、
前記繊維の平均繊維径は０．１５～０．２５μｍであり、
前記捕集層の厚さは８０～１２０μｍであり、
前記エアフィルタ用濾材の単位面積あたりの前記繊維の表面積の合計を表す値は、１１０～１２７ｍ ² ／ｍ ² である、ことを特徴とするエアフィルタ用濾材。

【請求項2】

前記繊維の平均繊維径は０．１５μｍを超える、請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。

【請求項3】

前記繊維は、水との接触角が１０９°以上である、請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。

【請求項4】

前記捕集層の充填率は６．１％以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載のエアフィルタ用濾材。

【請求項5】

複数の繊維を有する繊維体からなり、前記捕集層に対し、空気が通過する方向の上流側に積層される補強層をさらに備え、
前記補強層に含まれる繊維の水との接触角は、前記捕集層に含まれる繊維の水との接触角よりも小さい、請求項１から４のいずれか１項に記載のエアフィルタ用濾材。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載のエアフィルタ用濾材と、
前記エアフィルタ用濾材を取り囲む枠体と、を備えることを特徴とするエアフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気中の微粒子を捕集するエアフィルタ用濾材及びエアフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

室内で清浄化された空気を生成する空気清浄装置には、空気中に浮遊する塵埃等の微粒子を捕集する濾材を備えている。濾材は、一般に、複数の繊維を有する繊維体からなる。空気中に浮遊する微粒子の中には、カビ、細菌等の微生物が含まれている場合がある。このため、微生物を捕集した繊維の表面に水分が付着していると、捕集された微生物が濾材内で、菌糸を伸ばす、あるいは、胞子が発芽する等して、増殖する場合がある。このような微生物の活動が濾材内で継続すると、増殖した微生物や胞子が繊維から離脱して下流側に流れ、空気中を浮遊する微生物の量を低減できないという問題がある。例えば、室内に真菌が浮遊し続けることによって、アレルギー性の呼吸器疾患等がもたらされるおそれがある。

【0003】

従来、濾材に捕集された微生物の殺菌を行うために、繊維の表面に薬剤を担持させた濾材が用いられる場合がある（特許文献１）。薬剤には、例えば、銀等の金属元素のイオンや酵素などの成分が含まれており、繊維に付いたカビ、細菌等が、周りの水分とともにこれらの成分と接触することで、分解反応が起き、殺菌される。
また、従来、濾材の上流側でオゾンを発生させ、濾材の繊維に付いた微生物の殺菌を行うことが知られている（特許文献２）。特許文献２の装置では、紫外線ランプを用いてオゾンを生成し、生成したオゾンが、繊維に付いた微生物に作用し、酸化反応を起こすことで、分解、殺菌される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－１７４８２３号公報

【文献】特開平６－１３４０２７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、濾材に、薬剤を付着させる作業には手間がかかる。また、薬剤を担持した濾材では、薬剤が繊維から離脱して、下流側に飛散するおそれがある。飛散した薬剤は、人体に悪影響を及ぼす場合がある。また、オゾンを発生させることで、空気中のオゾン濃度が高くなると、呼吸器への刺激など、人体に対する影響が現れる。

【0006】

本発明は、捕集した微生物の増殖を抑制し、空気中に浮遊する微生物の量を低減できるエアフィルタ用濾材及びエアフィルタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、空気中の微粒子を捕集するシート状のエアフィルタ用濾材であって、
複数の繊維を有する繊維体からなる捕集層を備え、
前記繊維は、水との接触角が１００°以上であり、
前記捕集層の充填率は５％を超え、６．５％以下であり、
前記繊維の平均繊維径は０．１５～０．２５μｍであり、
前記捕集層の厚さは８０～１２０μｍであり、
前記エアフィルタ用濾材の単位面積あたりの前記繊維の表面積の合計を表す値は、１１０～１２７ｍ ² ／ｍ ² である、ことを特徴とする。

【0008】

前記繊維の平均繊維径は０．１５μｍを超えることが好ましい。

【0009】

前記繊維は、水との接触角が１０９°以上であることが好ましい。

【0010】

前記捕集層の充填率は６．１％以下であることが好ましい。

【0011】

前記濾材は、複数の繊維を有する繊維体からなり、前記捕集層に対し、空気が通過する方向の上流側に積層される補強層をさらに備え、
前記補強層に含まれる繊維の水との接触角は、前記捕集層に含まれる繊維の水との接触角よりも小さいことが好ましい。

【0012】

本発明の別の一態様は、エアフィルタであって、
前記エアフィルタ用濾材と、
前記エアフィルタ用濾材を取り囲む枠体と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、捕集した微生物の増殖を抑制し、空気中に浮遊する微生物の量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）は、繊維間に形成された水膜を示す図であり、（ｂ）は、繊維の表面に付着した水滴を示す図である。

【図2】胞子が付いた、濾材中の細い繊維を示す図である。

【図3】本実施形態の濾材を備える空気清浄装置の内部構成を模式的に示す斜視図である。

【図4】変形例による空気清浄装置の内部構成を模式的に示す断面である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本実施形態のエアフィルタ用濾材及びエアフィルタについて説明する。

【0016】

本実施形態のエアフィルタ用濾材（以降、単に濾材ともいう）は、空気中の微粒子（微生物を含む）を捕集する濾材であり、エアフィルタに用いられる濾材である。濾材は、複数の繊維を有する繊維体からなる捕集層を備えている。

【0017】

捕集層の繊維は、水との接触角が７５°以上である。このような繊維は、水との接触角が７５°未満の繊維と比べ、撥水性が高く、繊維の表面に水分が保持され難い。また、濾材を通過する風や振動によって、繊維の表面に付着した水滴が繊維から離脱しやすい。このため、繊維に付いた微生物は、周辺及び自身に保持する水分を徐々に失い、活動を続けることが困難になる。したがって、上記範囲の接触角を有する繊維は、微生物の増殖を抑制する効果が高い。なお、微生物としては、ウィルス、細菌、カビ等の真菌、が挙げられる。真菌には、菌糸、胞子が含まれる。微生物の増殖には、胞子の発芽も含まれる。
本明細書において、水との接触角は、θ／２法により求めた接触角をいう。なお、水との接触角が所定の角度である繊維とは、水との接触角が当該角度である材質からなる繊維を意味する。

【0018】

水との接触角が７５°以上である繊維の具体例として、有機繊維の他、公知の方法で繊維に撥水処理を施したもの、繊維を樹脂でコーティングしたもの、空気中の油分が繊維の表面に付着することで撥水性を有するに至ったもの、等であって水との接触角が７５°以上である繊維、が挙げられる。

【0019】

繊維の水との好ましい接触角は、９０°以上であり、より好ましくは１００°以上である。このような繊維は撥水性が高く、微生物の増殖を抑制する効果が高い。なお、水との接触角が７５°以上である繊維の例として、当該接触角が８０°、１００°、１１３°である繊維が挙げられる。なお、接触角の値は、同じ材質であっても、測定方法及び測定条件によって、例えば±３°の範囲で異なりうる。

【0020】

本発明者の検討によれば、水との接触角が７５°以上である繊維を、捕集層の繊維体として備えた濾材を用いても、繊維に捕集された微生物の増殖の抑制効果が必ずしも十分でない場合があることがわかった。ここで、図１（ａ）に、繊維間に形成された水膜を示し、図１（ｂ）に、繊維の表面に付着した水滴を示す。
捕集層中の繊維同士が接近した部分や、繊維が互いに交差した部分では、図１（ａ）に示すように、繊維１間に水膜３が形成される場合がある。このような部分に微生物５が捕集されていると、微生物５の周囲に、水滴よりも多くの水分が保持され、微生物の増殖を十分に抑制できない。
また、複数の微生物５が互いに接近して繊維１に捕集されていると、微生物５の周囲に保持された水分が連なって、図１（ｂ）に示すように、大きな水滴４が形成される場合がある。この場合、微生物５の周囲に多くの水分が保持され、微生物の増殖を抑制できない。
上記問題に鑑みて、さらに検討が重ねられたところ、上記した水膜や大きい水滴は、主に、捕集層の充填率が大きいこと、及び、繊維の平均繊維径が大きいこと、に起因して発生することが明らかにされた。このため、本実施形態の濾材は、捕集層の繊維の水との接触角を上記範囲にした上で、捕集層の充填率及び繊維の平均繊維径が小さく調整されている。すなわち、本実施形態の捕集層の充填率は、９％以下であり、繊維の平均繊維径が０．５μｍ未満である。

【0021】

捕集層の充填率が９％以下であると、繊維間隔が広いため、繊維間に水膜が形成される部位が減り、繊維に捕集された微生物の増殖等を抑制することができる。また、捕集層の充填率が９％以下であると、繊維間隔が広がることで、捕集層の厚さ方向に広く微生物が捕集されるため、繊維１本あたりに捕集される微生物の数が減り、１本の繊維に複数の微生物が互いに接近して捕集されることが抑制される。この結果、図１（ｂ）に示すような大きな水滴が形成されることが抑制される。

【0022】

充填率は、繊維の体積を濾材の体積で割った値（例えば、捕集層の目付けを、捕集層の厚さと繊維の材質の密度の積で割った値）である。したがって、充填率が９％以下の捕集層は、例えば、（ｉ）捕集層の目付けを小さくする、（ｉｉ）捕集層の厚みを大きくする、ことの少なくともいずれかを行うことによって得ることができる。

【0023】

捕集層の充填率は、０．０１％以上であることが好ましい。これにより、特に、微小なサイズの微生物が捕集されずに濾材の下流側に流出することが抑制される。

【0024】

充填率の好ましい範囲の例として、１～８％、の範囲を挙げることができる。
例えば、捕集層の繊維体に、微生物の捕集に直接寄与しない部分（例えば、繊維同士を接続する結節部）が含まれている場合は、そのような部分を含まない捕集層と比べて、充填率が大きくなりやすい。上記した１％を超え８％以下の範囲は、捕集層の繊維体に上記部分が含まれている場合の好ましい範囲であり、より好ましくは３～７％である。具体的に、この範囲の充填率は、周知の延伸法を用いることで得られる。この場合、２つの結節部の間を延びる繊維（フィブリル）が、繊維体を構成する繊維である。
この範囲のうち、さらに好ましい範囲の具体例として、１％以上２．５％以下、２．５％を超え４．０％以下、４．０％を超え５．５％以下、５．５％を超え６．５％以下、６．５％を超え８％以下、を挙げることができる。また、３％を超え４％以下、４％を超え５％以下、５％を超え６％以下、６％を超え７％以下、も好ましい範囲の具体例として挙げることができる。
特に好ましい範囲の具体例として、５％を超え５．４％未満、５．４％を超え５．５％未満、５．５％を超え６％未満、６％を超え６．５％以下、６．５％を超え７％以下、を挙げることができる。

【0025】

捕集層の繊維の平均繊維径が０．５μｍ未満であることで、繊維に付着した水滴が繊維と接触する面積（水滴の裾野）を小さくし、繊維に捕集された微生物の増殖を抑制することができる。また、微生物として、例えば数μｍ～数十μｍのサイズの胞子は、平均繊維径が０．５μｍ未満である繊維に対して相対的に大きいため、繊維に付いた微生物を大きく露出させ、胞子の内部に保持された水分を外部に出す効果を高くし、微生物の増殖等を促進することができる。好ましくは、繊維の平均繊維径は０．１～０．３μｍである。

【0026】

繊維の平均繊維径は０．０１μｍ以上であることが好ましい。平均繊維径が０．０１μｍ未満であると、繊維が撓みやすい。図２に、胞子が付いた細い繊維を示す。繊維の平均繊維径が０．０１μｍ未満であると、例えば、大きい胞子が捕集された場合に、風を受けて、図２に示すように、濾材の下流側の表面に接近するように撓み、胞子が発芽して伸びた菌糸が下流側の表面を超える場合がある。この場合、菌糸の一部が離脱して、濾材の下流側に飛散することを防止できない。図２において、太い線は、濾材の下流側の表面を示す。このため、濾材の厚さを確保する観点から、さらに、捕集層の厚さが３０μｍ以上であることが好ましい。一方、捕集層の厚さは、例えば、４００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下である。

【0027】

上記観点から、繊維の平均繊維径は、好ましくは、０．４μｍ未満、０．３μｍ未満、０．２μｍ未満、である。さらに好ましい範囲の具体例は、０．０１以上０．０５μｍ未満、０．０５μｍを超え０．２μｍ未満、であり、その中でさらに好ましい範囲の具体例として、０．０５μｍを超え０．０７μｍ未満、０．０７μｍを超え０．０７９μｍ未満、０．０７９μｍを超え０．０８μｍ未満、０．０８μｍを超え０．１μｍ未満、０．１μｍを超え０．１０５μｍ未満、０．１０５μｍを超え０．１０８μｍ未満、０．１０８μｍを超え０．１１μｍ未満、０．１１μｍを超え０．１２μｍ未満、０．１２μｍを超え０．１５μｍ未満、０．１５μｍを超え０．２μｍ未満、０．２μｍを超え０．３未満、の範囲を挙げることができる。

【0028】

平均繊維径が上記範囲にある繊維は、例えば、メルトブロー法、延伸法を用いて作製することができる。例えば、メルトブロー法において、オリフィスから吐出されるポリマーを牽引するエアーの速度を調整することにより得られる。また、例えば、延伸法において、延伸倍率、延伸速度を調整することによって、あるいは、繊維の材質を選択することによって得ることができる。

【0029】

捕集層の繊維は、捕集層に付いた微生物を露出させる観点から、比表面積が大きいものであることが好ましい。具体的に、捕集層の繊維の比表面積は、好ましくは１．０ｍ²／ｇ以上、より好ましくは２．０ｍ²／ｇ以上である。繊維の比表面積は、比表面積（ＢＥＴ比表面積）の測定装置を用いて測定することができ、また、捕集層の繊維の密度と平均繊維径を用いて計算することができる。繊維の比表面積の上限値は、例えば２０ｍ²／ｇである。

【0030】

濾材の防カビ剤の担持量は、所定量以下であることが好ましい。本実施形態の濾材は、上述したように、繊維に捕集された微生物の増殖等を抑制できるため、防カビ剤の担持量を少なくすることができる。防カビ剤には、一般に抗菌剤と呼ばれているものも含まれる。防カビ剤には、例えば、遷移金属元素を含んだ光触媒を含んだものが用いられるが、これに制限されない。防カビ剤の担持量は０ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。すなわち、本実施形態の濾材は、防カビ剤を担持しない防カビ未処理濾材であることがより好ましい。

【0031】

捕集層を構成する繊維体の具体例としては、メルトブローン不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、湿式抄紙不織布、延伸多孔膜、等が挙げられる。

【0032】

濾材の単位面積あたりの捕集層の繊維の表面積の合計を表す値は、４０ｍ²／ｍ²以上であることが好ましい。これにより、捕集層の充填率及び繊維の平均繊維径が小さくても、空気中の微粒子を十分に捕集することができる。上記比の範囲は、例えば、捕集層の厚さを厚くすることで得られる。例えば、捕集層の厚さは、３５μｍ以上、好ましくは４０μｍ以上に設定される。上記比が４０ｍ²／ｍ²未満であると、空気中の微粒子が捕集されず、濾材の下流側にリークするおそれがある。上記比は、好ましくは８０ｍ²／ｍ²、より好ましくは１００ｍ²／ｍ²以上である。一方で、上記比が大きすぎると、水膜や大きい水滴が形成されやすくなるため、１２０ｍ²／ｍ²であることが好ましい。
なお、捕集層に含まれる繊維の表面積の合計は、例えば、下記の式を用いて計算した、充填率、繊維の断面積、繊維の長さの合計、繊維の周長を用いて求められる。

【0033】

充填率（％）＝繊維の体積／濾材の体積×１００
＝（濾材の重さ／繊維の材質の密度）／（濾材の面積×厚み）×１００
（捕集層が結節部を有する場合、「繊維の体積」には、結節部の体積も含まれる。また、「繊維の材質の密度」は、繊維及び結節部を構成する材質の捕集層中の含有率に応じて重み付けをした各材質の密度の加重平均を表す。）

【0034】

繊維の断面積＝（π／４）×（平均繊維径）²

【0035】

繊維の長さの合計＝繊維の体積／繊維の断面積
＝（充填率×濾材の体積）／繊維の断面積

【0036】

繊維の周長＝π×平均繊維径

【0037】

繊維の表面積の合計＝繊維の周長×繊維の長さ

【0038】

本実施形態の濾材は、複数の繊維を有する繊維体からなり、捕集層に対し、空気が通過する方向の上流側に積層される補強層をさらに備えていてもよい。この場合、補強層に含まれる繊維の水との接触角は、捕集層に含まれる繊維の水との接触角よりも小さいことが好ましい。これにより、空気が捕集層を通過する前に、空気中の水分が補強層において除去されやすく、水膜や大きい水滴が形成されることを抑制する効果が増す。このため、捕集層の繊維に捕集された微生物の増殖等を抑制する効果が大きくなる。この観点から、補強層の厚さは、例えば、０．０５～０．１５ｍｍに設定されることが好ましい。補強層の具体的な形態として、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布等が挙げられる。
なお、補強層には、後述する捕集効率が捕集層よりも低いものが用いられるため、繊維間に水膜や大きい水滴が形成されても、微生物の増殖は問題となり難い。この観点から、計数法で測定される補強層の捕集効率は、例えば、１％以下に調整される。また、補強層の平均繊維径は、例えば１０～５０μｍに調整される。
補強層は、捕集層の上流側だけでなく、下流側に積層されていてもよい。すなわち、補強層は、捕集層の両側に積層されていてもよい。

【0039】

本実施形態の濾材は、例えば、高性能（ＵＬＰＡ、ＨＥＰＡ）フィルタ、準高性能フィルタ、中性能フィルタ、あるいはガス除去フィルタ用の濾材として用いられる性能を有している。
ＵＬＰＡ、ＨＥＰＡ、準ＨＥＰＡの各フィルタは、ＪＩＳ Ｚ８１２２に規定されたフィルタである。
準高性能フィルタは、ＨＥＰＡフィルタに準じる性能のエアフィルタであり、例えば、定格流量で粒径０．３μｍの粒子に対して捕集効率が９０～９９．９９％の捕集効率を有し、初期圧力損失が３００Ｐａ以下であるエアフィルタである。
中性能フィルタは、主として粒径が５μｍより小さい粒子に対して中程度の粒子捕集率をもつエアフィルタであって、光散乱光量積算方式（比色法）で５０～９８％の捕集効率、あるいは計数法（粒径０．７μｍ）で５０～９８％の捕集効率を有するエアフィルタである
本実施形態の濾材の濾材性能は、例えば、粒径２．５μｍ以下、濃度が０．３ｍｇ／ｍ^３以下の粉塵の除去に用いられ、計数法で測定される捕集効率が８０％以上、圧力損失が７９～４９３Ｐａ、粉塵保持容量（保塵量）が２００～８００ｇ／ｍ²である。計数法での測定には、粒径０．３μｍの、大気塵、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）、シリカのいずれかの粒子が用いられる。粉塵保持容量は、フィルタが所定の最終圧力損失に達するまでに捕集した粉塵量である。

【0040】

本実施形態の濾材は、例えば、病院、介護施設、研究施設、喫煙室、食品工場など、空気中に浮遊する微生物や臭いの除去が求められる種々の環境に設置された空気清浄機に設けられるエアフィルタ用濾材として用いることができる。なお、本実施形態の濾材が採用される空気清浄機は、このような環境に設置されたものに制限されず、家庭に設置されたものであってもよい。また、空気清浄装置は、ビル、工場などの建物内に設置された空調システムの一部を構成するものであってもよい。

【0041】

本実施形態の濾材は、水膜や大きな水滴が濾材中に形成され難く、繊維に付いた微生物が活動を継続し難い。このため、捕集した微生物の増殖が抑制され、空気中に浮遊する微生物の量が低減される。特に、担子菌、カビなどの真菌の活動を抑制し、浮遊量を低減するのに、本実施形態の濾材は好適である。
このような濾材によれば、濾材に担持させる防カビ剤の量を少なくする、あるいは、防カビ剤を担持させず防カビ剤未処理濾材を得ることができる。したがって、防カビ剤の下流側への飛散を防ぐことができる。また、このような濾材によれば、濾材に捕集された微生物を殺菌するために、オゾン照射を行う必要がない。したがって、下流側の空気のオゾン濃度が高くなることによる人体への悪影響を防ぐことができる。

【0042】

（エアフィルタ）
本実施形態のエアフィルタは、濾材と、枠体と、を備える。
濾材は、上記説明した濾材である。濾材は、たとえば、山折りと谷折りが交互に繰り返されたジグザグ形状を有するよう、プリーツ加工される。

【0043】

ミニプリーツ型のエアフィルタに用いられる濾材は、プリーツ加工の後、例えば、プリーツ間隔を保持するためのスペーサが設けられる。スペーサは、例えば、ホットメルト樹脂を用いて、プリーツの折り目と直交して延びるよう線状に形成される。また、ミニプリーツ型のエアフィルタに用いられる濾材には、例えば、エンボス加工が施される。エンボス加工では、濾材を折り畳んだときに互いに当接し、プリーツ間隔を保持する複数の突起が形成される。
セパレータ型のエアフィルタに用いられる濾材は、山部および谷部が交互に繰り返されて配置されるよう交互に折り返して波型形状にし、谷部にセパレータを挿入した状態で濾材にプリーツ加工が施される。セパレータは、薄板をコルゲート加工することによって波形状にしてなる部材である。

【0044】

枠体は、濾材を取り囲む部材である。枠体は、例えば、矩形状の部材であり、亜鉛鉄板、ステンレス板、樹脂等の枠材を組み合わせて作られる。

【0045】

エアフィルタは、濾材を、枠体に対し、例えば、ウレタン樹脂などのシール剤を用いて気流方向と直交する平面内の一方向の両端を固定するとともに、当該一方向に線状に延びる接着剤を用いて、上記平面内で当該一方向と直交する方向の両端を固定することで、濾材と枠体との隙間をなくすように組み立てられる。

【0046】

エアフィルタは、例えば、高性能フィルタ、準高性能フィルタ、中性能フィルタの性能を有している。

【0047】

（空気清浄装置）
次に、本実施形態の濾材を備える空気清浄装置について説明する。
図３に、本実施形態の濾材を備える空気清浄装置９の内部構成を模式的に示す斜視図を示す。
空気清浄装置９は、濾材１０と、オゾン生成装置１２と、を備えている。

【0048】

濾材１０は、上記説明した濾材である。濾材１０は、上述したように、繊維に付いた微生物の増殖等が抑制されていることで、オゾン生成装置１２によって生成されるオゾンの濃度が低くても、繊維に付いた微生物を効果的に殺菌し、菌数を減少させることができる。これに対し、水との接触角、充填率、平均繊維径が上記説明した範囲を満たさない捕集層では、繊維に付いた微生物は増殖等の活動を継続できる環境下に置かれやすい。このため、繊維に付いた微生物を殺菌し、菌数を減少させるためには、高濃度のオゾンを発生させる必要がある。

【0049】

捕集層の繊維は、上述したように、平均繊維径が０．５μｍ未満の細い繊維であるため、繊維に付いた微生物を露出させ、オゾンとの接触面積を大きくすることができる。なお、このような細い繊維は、紫外線の照射量が大きいと劣化する場合があるが、本実施形態では、オゾン生成装置１２によって生成されるオゾンの濃度が低く、紫外線の照射量が少なくて済むため、繊維が劣化し、切れた表面などから発塵することが抑制される。

【0050】

濾材１０は、空気清浄装置９内で、例えば、濾材１０の外周部を取り囲む枠体（図示せず）によって保持されていてもよい。枠体で保持された濾材１０（エアフィルタ。図３において符号１１で示す）は、中性能フィルタあるいはＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタの性能を有している。

【0051】

オゾン生成装置１２は、紫外線を照射して、濾材１０を通過する空気中にオゾンを発生させる。これにより、濾材１０に捕集された微生物を酸化、分解させることができる。オゾン生成装置１２には、例えば、１８５ｎｍ、２５４ｎｍの波長の紫外線を主に照射する低圧水銀ランプや、３１５～４００ｎｍの波長の紫外線を照射するＵＶ－Ａランプが用いられる。

【0052】

オゾン生成装置１２は、濾材１０を通過した空気のオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下となる照射量で紫外線の照射を行う。これにより、空気清浄装置９が設置された室内等における人体への悪影響を抑制することができる。本実施形態では、濾材１０によって、上述したように、繊維に付いた微生物の増殖等が抑制されるため、紫外線の照射量を、水との接触角、充填率、平均繊維径が上述した範囲を満たさない捕集層を用いた場合と比べ、紫外線の照射量を少なくすることができ、上記範囲の低いオゾン濃度にすることができる。また、オゾン生成装置１２によって生成したオゾンは低濃度であるため、濾材１０を通過した空気中に残存するオゾンを触媒等を用いて分解する必要性がない。このため、オゾン分解のための手段のメンテナンスあるいは交換を行う必要がなく、手間あるいはコストを低減できる。また、オゾン生成装置１２によって生成したオゾンは低濃度であるため、濾材１０や、シール剤、ガスケット等の濾材１０の周辺部材の劣化を抑制し、さらに劣化した部材からの発塵を抑制することができる。

【0053】

上記範囲のオゾン濃度は、日本産業衛生学会等において定めたオゾン濃度であり、この範囲のオゾン濃度であれば、人体に及ぼされる影響が少ないとされている。濾材１０を通過した空気のオゾン濃度は、オゾン濃度計を用いて空気清浄装置９の外側において測定され、例えば、後述する排出口２０ａの近傍（例えば排出口２０ａとの距離が５０ｃｍ以内の位置）で測定される。濾材１０を通過した空気のオゾン濃度は、０．０８ｐｐｍ以下であることが好ましく、０．０５ｐｐｍ以下であることがより好ましい。なお、濾材１０を通過する前の空気のオゾン濃度は、上記範囲を超えていてもよい。
オゾン生成装置１２は、空気清浄装置９が設置された室内のオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下、好ましくは０．０８ｐｐｍ以下、より好ましくは０．０５ｐｐｍ以下となる照射量で紫外線の照射を行うことが好ましい。室内のオゾン濃度は、例えば、オゾン生成装置１２を所定時間（例えば７～８時間）稼働させた時点で測定される。

【0054】

オゾン生成装置１２は、具体的に、紫外線の照射時間、強度、照射されるタイミングを調整することで、紫外線の照射量を調整する。紫外線の照射量の調整は、濾材１０が曝されるオゾンの濃度（オゾン濃度）と、濾材１０がオゾンに曝される時間（暴露時間）との積で計算される暴露強度が、目標とする大きさとなるよう、オゾン濃度及び暴露時間を調整することで行うことができる。例えば、濃度０．０５ｐｐｍのオゾンに４０時間、濾材１０を曝したときの暴露強度は、０．１ｐｐｍ×２０時間＝２と計算される。この値を、目標とする暴露強度の大きさとして、オゾン濃度及び暴露時間を調節することができ、例えば、オゾン濃度を０．０５ｐｐｍにした場合、暴露時間を４０時間とすることで、濃度０．１ｐｐｍ、暴露時間２０時間の場合と同様の、微生物の殺菌効果が得られる。暴露強度の目標値は、捕集される微生物の種類や量に応じて定めることができ、過去に同様の環境下でオゾンを発生させて微生物の殺菌を行ったときのオゾン濃度と時間の積を目標値に定めることができる。
紫外線の照射量は、空気清浄装置９の操作パネルやリモコンを用いて利用者が指定した、もしくは、空気清浄装置９の製造時に予め定められた、照射時間や、紫外線の強度、照射するタイミングによってランプを照射するよう、空気清浄装置９の制御装置によって調整される。

【0055】

オゾン生成装置１２は、空気清浄装置９の稼働中、常時、紫外線を照射してもよく、所定のタイミング（例えば利用者が指定したタイミング）で紫外線を照射してもよい。

【0056】

オゾン生成装置１２は、図３に示すように、濾材１０の上流側に配置されていてもよく、濾材１０の下流側に配置されていてもよい。

【0057】

空気清浄装置９は、さらに、プレフィルタ１４と、光触媒装置１６と、ファン１８と、筐体２０と、を備えていることが好ましい。
プレフィルタ１４は、濾材１０の捕集層よりも粒子サイズの大きい粒子を捕集するためのフィルタである。プレフィルタ１４は、図３に示す例において、オゾン生成装置１２の上流側に配置されている。
光触媒装置１６は、例えば、光触媒を担持させたセラミックス材料からなる装置であり、空気中の微粒子を捕集し、空気中の臭いの成分や、ホルマリン等の有機化合物を酸化、分解する。光触媒としては、例えば酸化チタンが用いられる。光触媒装置１６は、図３に示す例において、プレフィルタ１４の下流側で、濾材１０の上流側に配置されている。
ファン１８は、図示されない吸込口から、筐体２０内に外気を取り込み、プレフィルタ１４、光触媒装置１６、濾材１０を通過させ、排出口２０ａから、清浄化された空気が排出される空気の流れを形成する。ファン１８には、例えば、クロスフローファンが用いられるが、これに限定されない。
筐体２０には、吸込口、及び排出口２０ａが設けられるとともに、筐体２０内に図示されない通気路が設けられ、通気路の途中に、プレフィルタ１４、光触媒装置１６、濾材１０が、この順に配置されている。
空気清浄装置９の通気路上に配置される各部材は、紫外線による劣化が起きにくく、発塵しにくい材料で構成されることが好ましい。

【0058】

次に、図４を参照して、変形例による空気清浄装置を説明する。
図４は、変形例による空気清浄装置の内部構成を模式的に示す断面である。
変形例では、上記説明した空気清浄装置９の筐体２０に代えて、ダクト３０が用いられている。ダクト３０は、上流側に設けられた吸込口３０ａと、下流側に設けられた排出口３０ｂと、を有している。変形例による空気清浄装置は、図４に示す例では、上流側から順に、プレフィルタ１４、オゾン生成装置１２、濾材１０を備えるエアフィルタ１１、が配置されている。変形例による空気清浄装置は、ファン１８を備えており、吸込口３０ａから取り入れた空気を、プレフィルタ１４、濾材１０を順に通過させ、清浄化された空気を排出口３０ｂから外部に排出する。
変形例による空気清浄装置は、ビル、工場などの建物内に設置された空調システムの一部を構成する。

【0059】

（空気清浄方法）
次に、本実施形態の濾材を用いた空気清浄方法について説明する。
本実施形態の空気清浄方法は、微粒子を捕集するステップと、オゾンを発生させるステップと、を備える。
微粒子を捕集するステップでは、上記説明した濾材を用いて空気中の微粒子を捕集する。
オゾンを発生させるステップでは、紫外線を照射して濾材を通過する空気中にオゾンを発生させる。
微粒子を捕集するステップ及びオゾンを発生させるステップは、具体的に、上記説明した空気清浄装置９を用いて行うことができる。
本実施形態の空気清浄方法における紫外線の照射の方法は、空気清浄装置９について上記説明したのと同様である。

【0060】

上記説明した空気清浄装置及び空気清浄方法によれば、低濃度のオゾンによって、繊維に付いた微生物を殺菌することができるため、オゾンを分解する必要がなく、人体への悪影響を抑制できる。低濃度のオゾンは、放置しておくと速やかに自然減衰し、酸素に戻すための処理が不要である。また、濾材および周辺部材の劣化を抑制することができる。

【0061】

（実験例１）
表１に示す種々の仕様の濾材を作製し、それぞれエアフィルタにして、病院の診察室に設置した上記実施形態の空気清浄装置のエアフィルタとして設けた。空気清浄装置の上に、人の唾液から採取した細菌及び真菌を寒天培地上で培養させたシャーレを載置し、オゾン照射を行うことなく稼働させた。

【0062】

比較例１～３、実施例１、２には、メルトブローン不織布を用い、実施例３～７には、延伸多孔膜を用いた。延伸多孔膜は、水との接触角が１１３°である材質を主成分とし、水のとの接触角が１１０°である材質を２７質量％、１１５°である材質を６質量％含む原料を用いて作製した。また、延伸多孔膜の上記比は、実施例３～７のいずれも、４０ｍ²／ｍ²以上であった。
比較例１～３、実施例１～７のいずれも、捕集層の両側に補強層を積層させた。補強層の繊維には、繊維の表面が、水との接触角が９４°である材質からなる繊維を用いた。補強層の厚さは、０．０５～０．１５ｍｍの範囲内だった。

【0063】

表１において、「ＰＴＦＥ１」は、捕集層を構成する材質がＰＴＦＥのみからなることを表し、「ＰＴＦＥ２」は、捕集層を構成する材質が、主成分であるＰＴＦＥ、及び、結節部にとどまるＰＴＦＥ以外の成分を含む混合物からなることを表す。
実施例３～８は、繊維の材質は「ＰＴＦＥ２」とした。

【0064】

表中、濾材の物性、特性は、下記要領で測定、評価した。

【0065】

（接触角）
接触角計を用いて、特開２０１３－０９９３７２に記載された方法に従って、０℃における蒸留水との接触角を２回測定し、その算術平均値を接触角とした。
（充填率）
ＪＩＳ Ｐ８１１８に従って、マイクロメータでシート厚みを測定し、目付けを厚みとポリマー密度の積で割った値を体積充填率とした。目付けは、ＪＩＳ Ｐ８１２４に準拠して測定した。密度は、ＪＩＳ Ｐ８１１８に従って測定した。
（平均繊維径）
試験サンプルの表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で１０００～５０００倍で撮影し、撮影した１画像上で直交した２本の線を引き、これらの線と交わった繊維の像の太さを繊維径として測定した。測定した繊維数は最低でも２００本とした。その算術平均値を平均繊維径とした。
（菌数減少率）
空気清浄装置の稼働開始時点、及び、空気清浄装置を稼働して２週間経過した時点で、各シャーレの菌数を、目視で判定し、その結果、菌数が減少しているものをＡ、菌数が増加したものをＣと評価した。結果を表１に示す。また、Ａと評価されるもののうち、
菌数の減少率（％）＝｛（空気清浄装置の稼働開始時点での菌数）－（稼働後１週間経過時点での菌数）｝／（空気清浄装置の稼働開始時点での菌数）×１００
で計算される菌数の減少率が１０％以上であったものをＡ１、１０％未満であったものをＡ２と評価した。結果を表２に示す。

【0066】

【表1】

【0067】

【表2】

【0068】

表１からわかるように、繊維の水との接触角が７５°以上、充填率が９％以下、繊維の平均繊維径が０．５μｍ未満である濾材は、菌数が減少していることが確認された。

【0069】

（実験例２）
病院の診察室に設置した上記実施形態の空気清浄装置を稼働させ、その上に、唾液から採取した細菌及び真菌を寒天培地上で培養させたシャーレを載置した。同じ要領で作製した複数の上記シャーレを、互いに異なる時間、空気清浄装置の上に載置し、それぞれの微生物の変化を調べた。その結果、載置時間が長いシャーレであるほど、微生物が殺菌され、菌数が減少していることが確認された。
また、同じ空気清浄装置を用いて、４畳半の大きさの別の室内で換気せずに、上記実験を行ったときと同じオゾン濃度で７時間、紫外線の照射を行った時点で室内のオゾン濃度を測定したところ、０．００５～０．０１ｐｐｍの範囲内であった。

【0070】

また、上記実験例１の実施例３の濾材を用いて、空気中に浮遊するクロカビの胞子を捕集し、オゾンを発生させることなく、そのまま２ヶ月放置し、繊維に付いた胞子のＳＥＭ観察を行った。その結果、胞子は発芽することなく、休眠状態にあることが確認された。そして、暴露強度２以上の照射量で紫外線照射を行ってオゾンを発生させたところ、上記濾材の繊維に付いた胞子は、平たく、孔が開いたように潰れ、形状が変化していた。

【0071】

以上、本発明のエアフィルタ用濾材及びエアフィルタについて詳細に説明したが、本発明のエアフィルタ用濾材及びエアフィルタは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

【符号の説明】

【0072】

１ 繊維
３ 水膜
４ 水滴
５ 微生物
６ 菌糸
９ 空気清浄装置
１０ 濾材
１１ エアフィルタ
１２ オゾン生成装置
１４ プレフィルタ
１６ 光触媒装置
１８ファン
２０ 筐体
２０ａ 排出口
３０ ダクト
３０ａ 吸込口
３０ｂ排出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】