JP3134943U - 、燃料フィルター本考案は主として内燃機関等に設けられた燃料タンクからナノ燃料噴射装置へ燃料を供給する過程で濾過材として用いられる燃料フィルターに関するものである。 - Google Patents

Abstract

【課題】ナノ繊維を含み濾過性能が優れていると共に耐久性もよく、燃料系のフィルターに好適なフィルター不織布を提供する。
【解決手段】目付質量１０〜５０ｇ／ｍ²の濾紙あるいは短繊維層にバインダーを付与し、接着した短繊維不織布から選ばれた基材１の一面に平均繊維径が５０〜９００ｎｍφで目付質量０．０１〜１．０ｇ／ｍ²のナノ繊維層２を形成し、その通気度を１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃとなした不織布であって、濾過流入表面にナノ繊維層，濾過流出面に上記濾紙あるいは短繊維不織布を配した構成を特徴とする。
【選択図】 図１

Description

内燃機関等において燃料噴射弁へ燃料を濾過して供給するため燃料フィルターが配設されているが、この燃料フィルターは燃料に混入した異物を通過させない濾過性能や流量特性，耐久性，耐薬品性など、様々な特性が要求される。

従来、かかる燃料フィルターは燃料が燃料タンクから燃料フィルター装置を経て燃料噴射弁に供給される過程において、燃料タンク内と燃料フィルター装置に設けられ、用いられるフィルター材には金網，焼結金属，ナイロンネット，不織布などが一般に使用されてきた。なかでも、近時、不織布を燃料フィルター材として使用するものが多く、合成樹脂からなる補強材と合成長繊維不織布を一体に接合したフィルター材（例えば特許文献１参照）や種々の繊度と目付の異なる複数の長繊維層を、粗層，中層，密層として積層し、一体化せしめたフィルター材（例えば特許文献２参照）などが提案されている。

しかし、燃料フィルター、特にガソリンフィルターの濾材では従来、濾紙が構成繊維径が細かいことから濾過性能が優れているし、かつ耐久性もよいことから主流となっており、不織布によるフィルター材では上記濾紙に比較し濾過性能が低く充分とは云えなかった。なお、一方、濾紙に使用する合成紙として、より薄く、目付が均一で、かつ高強力の合成紙が求められ、ナノ繊維を含有した合成紙をフィルターに使用することも提案されている。（例えば特許文献３参照）
特開２００３−２３６３２１号公報 特開２００４−２１８５９９号公報 特開２００５−２６４４２０号公報

しかし、上記ナノ繊維利用による合成紙のフィルター材は端緒についた状態であって、具体的な構成を得るには至っていない。まして、ナノ繊維を合成紙含有でなく不織布に形成してフィルター材に使用することは検討段階の域を出ていない。

本考案は上述の如き実状に対処し、特にナノ繊維を活用した燃料フィルターに着目し、基材にナノ繊維の目付，繊度，繊度分布等を組み合わせて、ナノ繊維層を形成することにより濾紙性能を上回る濾過性能を達成し、改善された効果的な燃料フィルターを提供することを目的とするものである。

即ち、上記目的を達成する本考案の特徴は、目付質量１０〜５０ｇ／ｍ²の濾紙あるいは短繊維層にバインダーを付与し、接着した短繊維不織布から選ばれた基材の一面に平均繊維径が５０〜９００ｎｍφで目付質量０．０１〜１．０ｇ／ｍ²のナノ繊維層を形成し、通気度を１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃとなした不織布であって、濾過流入表面にナノ繊維層、濾過流出表面に上記濾紙あるいは短繊維不織布を配せしめた構成を特徴とする。

上記本考案燃料フィルターによれば、極細ナノ繊維の利用による緻密な密層効果が得られ、従来のフィルターや濾紙あるいは濾紙にナノ繊維を含有させたものに比し濾過性能において顕著な向上が見られ、しかも耐久性にも優れていて燃料フィルターとして頗る有効な効果を有する。

以下、更に、添付図面を参照し、本考案燃料フィルターの具体的態様を詳述する。

図１は本考案燃料フィルターの断面構成を示す図であり、図において１は濾紙あるいは短繊維層にバインダーを付与し接着せしめた短繊維不織布から選ばれた何れかよりなる基材、２は該基材の一面にエレクトロスピニング法により形成されたナノ繊維層であって、これら基材１とナノ繊維２の積層により本考案燃料フィルターの要部が形成されている。

ここで基材１はナノ繊維を保持すめためのものであり、濾紙あるいは短繊維層にバインダーを付与し、接着した短繊維不織布が用いられる。これは後述する濾過流出面に濾過材が流出しないことが重要であるためで、短繊維不織布の場合は短繊維端があるために繊維屑を発生し易く、そのため繊維間を確実に接着しておく必要があり、バインダー接着は必須となる。接着繊維による繊維間の接着では不十分で好ましくない。

この基材１は目付質量１０〜５０ｇ／ｍ²の範囲がよい。目付質量が１０ｇ／ｍ²未満では基材として薄く強度に欠け、濾過中に破損し易いので好ましくない。目付質量が５０ｇ／ｍ²を超えると、ナノ繊維を付与した後の圧損が大きくなり易く濾過寿命が短くなり、能力が低下し易いので好ましくない。

一方、上記基材の一面に対し積層形成されたナノ繊維層２はナノレベルまで極細繊維化されたものであり、一般的な製造として、エレクトロスピニング法が挙げられる。この方法は、高分子を電解質溶液に溶解し、口金から押し出すとき、その高分子溶液に数千から数万ボルトという高電圧を印加し、高分子溶液の高速ジェット及びそれに続くジェットの折れ曲がり、膨張により極細化する技術であり、この極細繊維を集束することで不織布として捕集される。この技術を用いると繊径で数１０ｎｍレベルのものが得られ、繊径の極細化が達成される。

本考案においては押し出す溶液に数千〜数万ボルトという高電圧を印加し、基材１面に高速ジェットによりナノ繊維層２を形成する。このナノ繊維としては通常ナイロンナノ繊維が形成される。

本考案において形成される上記ナノ繊維の繊径は５０〜９００ｎｍφの範囲がよく、繊径が５０ｎｍφ未満では繊径が細くなり、強度が弱く破断が置きやすく、その結果、異物の発生の原因となる。一方、繊径が９００ｎｍφを超えると太くなり繊維間で形成するサイズが大きくなり、濾過粒径の小さな異物をとることができないので好ましくない。

また、形成されるナノ繊維層２の目付量は０．０１〜１．０ｇ／ｍ²の範囲がよく、目付質量が０．０１ｇ／ｍ²未満では繊維量が少ないため異物の保持ができず濾材を通過してしまうので十分な濾過ができない。一方、目付質量が１．０ｇ／ｍ²を超えると繊維量が多いため圧損が大きく、濾過寿命が短くなり、能力が低いので好ましくない。また過剰量になるのでコスト面からも好ましくない。そして、以上のナノ繊維基材は燃料フィルターとして使用するにあたり、濾過流入面がナノ繊維層２となり、濾過流出表面が濾紙あるいは短繊維層にバインダー接着した短繊維不織布、即ち、基材１面となるように構成する。これはフィルターの機構として粗層，密層となすようにするためである。また、流出側にナノ繊維層２を配置することは剥離が起こり易く、濾過性能を損なうので好ましくない。

かくして、以上により得られた積層された燃料フィルターの特性として通気度が１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃの範囲であることが好ましい。通気度が１．０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ未満では濾過液の通液抵抗が高くなり、濾過時の負荷が高くなり捕捉量が低下するので好ましくない。通気度が５０．０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃを超えると濾液の通液抵抗は低いが濾過液中の微細塵埃を通過させるために濾過能力が低くなるので好ましくない。

以下、更に本考案の具体的実施例を比較例と共に説明し、本考案燃料フィルターの効果を確認する。

実施例１
セルローズ繊維を主体とし、ガラス繊維，ポリエステル繊維が混繊してフェノール樹脂で接着された濾紙に繊径２２０ｎｍφ、目付質量が０．３０ｇ／ｍ²のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とした燃料フィルターを得た。燃料フィルターの目付量は７２．０ｇ／ｍ²で、通気度は１０．１ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃであった。
実施例２
セルローズ繊維を主体とし、ガラス繊維，ポリエステル繊維が混繊してフェノール樹脂で接着された濾紙に繊径２９０ｎｍφ、目付質量が０．０５ｇ／ｍ²のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とした燃料フィルターを得た、燃料フィルターの目付量は１４５．０ｇ／ｍ²で通気度は７．９ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃであった。
実施例３
繊度２．２デシテックス、繊維長５２ｍｍのポリエステル繊維７０重量％と、繊度１．４デシテックス、繊維長５２ｍｍのレーヨン繊維３０重量％を均一混繊してカーディング後、ニードルパンチ加工し、更にアクリル樹脂加工して短繊維不織布を得た。この短繊維不織布に繊径３２0ｎｍφ、目付質量が０．４０ｇ／ｍ²のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し、積層構造体とした燃料フィルターを得た。燃料フィルターの目付量は３８．０ｇ／ｍ²で通気度は１２．８ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃであった。
比較例１
セルロース繊維を主体とし、ガラス繊維、ポリエステル繊維が混繊しフェノール樹脂で接着された濾紙を得た。濾紙の目付量は６７．０ｇ／ｍ²で通気度は１６．８ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃであった。
比較例２
スパンボンド法で作られたポリエステル長繊維の繊維層からなる基材が繊径１４．２μｍ、目付が６０ｇ／ｍ²に繊径５００ｎｍ、目付量が０．４ｇ／ｍ²のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とした燃料フィルターを得た。燃料フィルターの目付量は６９．０ｇ／ｍ²で通気度は１０．２ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃであった。

かくして得られた上記実施例，比較例の各フィルター不織布に夫々、その濾過性能等を対比した、その結果を表１に示す。なお、表１中の各項目については夫々、下記要領に従って測定し、評価を行なった。
目付量； ｇ／ｍ²
５０ｃｍ×５０ｃｍの大きさを切り出し、そのときの重さを測定し、１ｍ²当たりの重量に換算する。
厚さ； ｍｍ
１５ｃｍ×１５ｃｍの大きさを切り出し、初荷重１５ｇ／ｃｍ²を掛けて、４隅の高さを測定し、その平均値で示す。
繊維径； ｎｍφ
不織布の部位を走査型電子顕微鏡（日立製作所製Ｓ−５１０）によって所定の倍率に拡大し、１００ヶ所の繊維径を算出しその平均で示す。
通気度； ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ
ＪＩＳ Ｌ１０９６−１９９９の８２７．１のＡ法により測定した。
濾過性能評価
ダストが一定濃度で混ざった水を流し、濁度計にて濁度を測定する濾過前濁度に対する濾過後の濁度の差を求め、濁度効率で評価した。

濁度効率（％）＝（濾過前濁度−濾過後濁度）／濾過前濁度
評価条件
ダスト：ＪＩＳ ８種粉体／ＪＩＳ １１種粉体＝５０／５０（重量％）
ダスト投入量：０．２５ｇ／１Ｌ（ダスト濃度０．０２５重量％）
試験液：蒸留水
テスト液量：所定圧損に達するまで継続
テスト液流量：２００ｃｃ／ｍｉｎ
評価
初期濾過効率は３０ｓｅｃ後の濁度で評価（％）
捕集量は圧力損失２．０ｋＰａ到達までの捕捉量

上記表１より、本考案による燃料フィルターは比較フィルターに比し濾過効率，捕集量ならびに耐久性の総合において優れており、燃料フィルターに使用し、頗る効果的であることが分かる。

本考案に係るフィルター不織布の断面概要図である。

符号の説明

１：基材
２：ナノ繊維

Claims (1)

1. 目付質量１０〜５０ｇ／ｍ²の濾紙あるいは短繊維層にバインダーを付与し、接着した短繊維不織布から選ばれた基材の一面に平均繊維径が５０〜９００ｎｍφで目付質量０．０１〜１．０ｇ／ｍ²のナノ繊維層を形成し、その通気度を１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃとなした不織布であって、濾過流入表面にナノ繊維層，濾過流出面に上記濾紙あるいは短繊維不織布を配してなることを特徴とする燃料フィルター。

Images