JP2021520297A - エアフィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は、製織ファブリックおよびナノファイバフィラメントで構成された高性能エアフィルタに関する。エアフィルタはフレームアセンブリ（１０）、およびフレームアセンブリ（１０）に取付けられたフィルタアセンブリ（１１）を含む。フィルタアセンブリ（１１）はさらに、フレームアセンブリ（１０）の内部に配置され、キャリブレートされた製織ストランドを含む製織濾過ファブリック（１）、および製織濾過ファブリック（１）の一方の側に配置され、製織濾過ファブリック（１）のストランド間の開放部域内にナノファイバフィラメント（２）のウェブを形成するナノファイバフィラメント（２）の層を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、製織ファブリックおよびナノファイバフィラメントで構成された高性能エアフィルタに関する。

先行技術は、不織ファブリックおよび異なるナノファイバフィラメントのオーバレイを含むフィルタによって空気濾過が実施されるさまざまなエアフィルタを開示している。以下のエアフィルタは、高性能空気濾過での使用が意図される場合、多くの欠点を有する。欠点の１つは、上述のフィルタが、その性能を低下させる著しい圧力降下を有する、ということにある。

本発明の目的は、不織ファブリックフィルタの欠点が無く、先行技術から公知である製織フィルタよりも効果が高いと考えられる高性能エアフィルタを設計することである。

本発明の目的は、ナノファイバフィラメントのオーバレイを伴う製織ファブリックを含むエアフィルタの設計によって達成される。ポリエステル製の製織ファブリックの一方の側全体にわたりナノファイバフィラメント層が適用されており、最小サイズのあらゆる汚染物資をも濾過し、圧力降下を最小限まで減少させる。製織濾過ファブリックは、フィルタの性能を必要な濾過に適応させることができるように、キャリブレートされた間隔を有する製織ストランドを含む。その結果が、非常に高い濾過および小さい圧力降下を有するエアフィルタである。

本発明の重要な側面は、フィルタ構造の形に形成されたこのようなマイクロファイバまたはナノファイバ材料の有用性にある。このような構造において、本発明の微細なファイバ材料はフィルタ基材上で形成され、この基材に接着させられる。

ナノファイバフィラメントを伴うポリエステル製の製織ファブリックは、保護用濾過ファブリックによって保護され得る。保護用濾過ファブリックは、不織または製織ファブリックであり得、あらゆる種類のファブリック、好ましくはポリエステルまたはナイロンで製造され得る。保護用濾過ファブリックは、ナノファイバフィラメントが置かれている製織濾過ファブリックの側に配設されており、こうしてこれらのナノファイバフィラメントを濾過対象の大きな粒子による損傷から保護する。保護用濾過ファブリックは、空気流の方向でナノファイバフィラメントの前面に配設される。

保護用ファブリックによって、ナノファイバは、空気圧下で移動させられてナノ粒子に損傷を与え濾過能力を削減する可能性のある大きなサイズの粒子から保護され、それと同時に、前述の特徴により、ナノファイバウェブ内部のダストケーキの創出は防止され、フィルタの寿命は延び、圧力降下は減少する。

一実施形態において、製織濾過ファブリックのストランドの間隔は５５マイクロメートルまたはミクロンである。オーバレイされるナノファイバフィラメントの長さは０．０１５マイクロメートルまたはミクロンである。保護用濾過ファブリックのストランドの間隔は、４０マイクロメートルまたはミクロンであり、ナノファイバウェブに損傷を加え得ると考えられるあらゆる汚染を防止する。この実施形態において、４０ミクロンを超えるサイズの全ての汚染物質は、保護用濾過ファブリックによって制止され、汚染物質の最小粒子（この場合は４０ミクロン未満）は全て、ナノファイバウェブまたはナノファイバフィラメントを伴う製織濾過ファブリックによって制止される。このようにして、ナノファイバは、空気圧下で移動してナノファイバに損傷を加え濾過能力を低下させる大きなサイズの粒子から保護され、それと同時に、ナノファイバウェブの内側のダストケークの創出は防止され、フィルタの寿命は延び、圧力降下が減少する。

別の実施形態において、フィルタアセンブリはさらに、空気流の方向で保護用濾過ファブリックの前面に配設されたメッシュ、および空気流の方向で製織濾過ファブリックの背面に配設された別のメッシュを含み、その結果、サンドイッチ型のエアフィルタアセンブリが形成される。

製織ファブリックのサイズおよびナノファイバの密度そして必要な場合には、ナノファイバの保護用ファブリックのサイズを変更することにより、計算された非常に高い空気流および計算された高い濾過を創出することが可能である。

以下の発明は、以下の図面を用いてより詳細に述べられる。

キャリブレートされた間隔４を伴う製織ストランドを有する製織濾過ファブリック１、および製織濾過ファブリック１上に配置されたナノファイバフィラメント２を含むエアフィルタを例示する。 製織濾過ファブリック１、ナノファイバフィラメント２および保護用濾過ファブリック３を含むエアフィルタの概略図を例示する。 フレームアセンブリ１０およびフィルタアセンブリ１１を含むエアフィルタの横断面図を例示する。 図３に示されたエアフィルタの横断面図を例示する。 両側からのメッシュ６と合わせて組み立てられた状態のフィルタアセンブリ１１を例示する。

図１は、キャリブレートされた間隔４を伴う製織ストランドを有する製織濾過ファブリック１、および製織濾過ファブリック１上に無作為に配置されたナノファイバのフィラメント２を示す。以下の製織濾過ファブリック１にはさらに保護用濾過ファブリック３が随伴している（図２参照）。保護用濾過ファブリック３は、製織濾過ファブリック１のナノファイバフィラメント２が配置されている側で、かつ空気流５の方向で製織濾過ファブリック３の前面に配置されている。その上、ナノファイバフィラメント２は、製織濾過ファブリック１の一方の側にのみ配置または積層される。サンドイッチ型の製織濾過ファブリック１、ナノファイバフィラメント２および保護用濾過ファブリック３を含む以下のエアフィルタは、両側からメッシュ６で覆われている（図５参照）。メッシュ６、製織濾過ファブリック１、ナノファイバフィラメント２、保護用濾過ファブリック３およびメッシュ６という順序で層を含むエアフィルタは、曲げ加工され、フレームアセンブリ１０内に設置される（図３および図４を参照）。最後に、車両の空気濾過システム内に直ちに設置できる状態で、エアフィルタが形成される。

上述の発明は、本明細書中に記載の発明の実施形態に限定されるものではない。当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上述の実施形態を変更または修正することができる。

１ 製織濾過ファブリック
２ ナノファイバフィラメント
３ 保護用濾過ファブリック
４ 間隔
５ 空気流
６ メッシュ
１０ フレームアセンブリ
１１ フィルタアセンブリ

Claims (8)

1. フレームアセンブリ（１０）と、
   フレームアセンブリ（１０）に取付けられたフィルタアセンブリ（１１）であって、さらに、
   フレームアセンブリ（１０）の内部に配置され、キャリブレートされた製織ストランドを含む製織濾過ファブリック（１）、および
   製織濾過ファブリック（１）の一方の側に配置され、製織濾過ファブリック（１）のストランド間の開放部域にナノファイバフィラメント（２）のウェブを形成するナノファイバフィラメント（２）の層、
   を含むフィルタアセンブリ（１１）と、
   を含むエアフィルタ。
2. フィルタアセンブリ（１１）がさらに、ナノファイバフィラメント（２）が配置されている製織濾過ファブリック（１）の側に配設された保護用濾過ファブリック（３）を含む、請求項１に記載のエアフィルタ。
3. 製織濾過ファブリック（１）がポリエステル製の製織濾過ファブリック（１）である、請求項１に記載のエアフィルタ。
4. 製織濾過ファブリック（１）がナイロン製の製織濾過ファブリック（１）である、請求項１に記載のエアフィルタ。
5. 製織濾過ファブリック（１）のストランドの間隔（４）が５５ミクロンであり、保護用濾過ファブリック（３）のストランドの間隔（４）が４０ミクロンである、請求項５に記載のエアフィルタ。
6. フィルタアセンブリ（１１）がさらに、空気流（５）の方向で保護用濾過ファブリック（３）の前面に配設されたメッシュ（６）を含む、請求項２に記載のエアフィルタ。
7. フィルタアセンブリ（１１）がさらに、空気流（５）の方向で製織濾過ファブリック（１）の背面に配設された別のメッシュ（６）を含み、その結果として、サンドイッチ型のエアフィルタアセンブリ（１１）が形成される、請求項６に記載のエアフィルタ。
8. フィルタアセンブリ（１１）がさらに、
   ナノファイバフィラメント（２）が配置されている製織濾過ファブリック（１）の側に配設された保護用濾過ファブリック（３）と、
   空気流（５）の方向で保護用濾過ファブリック（３）の前面に配設されたメッシュ（６）と、
   空気流（５）の方向で保護用濾過ファブリック（３）の前面に配設されたメッシュ（６）と、
   フレームアセンブリ（１０）と、
   を含み、
   ここで、製織濾過ファブリック（１）のストランドの間隔（４）が５５ミクロンであり、保護用濾過ファブリック（３）のストランドの間隔（４）が４０ミクロンである、請求項１に記載のエアフィルタ。

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