CN101224364A - 过滤器单元以及过滤器单元面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种过滤器单元，其在连接时能够牢固地固定连接部，能够抑制空气在连接部的泄漏，其为具有褶裥整理成的过滤器滤材(1)和支撑所述过滤器滤材(1)四周的框体(2)的过滤器单元(100)，其特征在于，在以面向通过所述过滤器滤材(1)的气流的上游侧的所述框体(2)的面为上表面、以面向所述气流的下游侧的所述框体(2)的面为下表面时，所述框体(2)在选自所述上表面以及所述下表面的至少一个面上，具有使该面的一部分突出的凸部(3)。

Description

过滤器单元以及过滤器单元面板
技术领域
本发明主要涉及在净化室、空调设备、燃气轮机、蒸汽轮机等的进气口中使用的过滤器单元面板，以及构成该面板的过滤器单元。
背景技术
在净化室、空调设备、燃气轮机、蒸汽轮机等的进气口处设有空气滤清器。在该空气滤清器中使用过滤器单元面板，该过滤器单元面板通过将具有过滤器滤材和支撑该过滤器滤材的框体的多个过滤器单元以其外周面彼此相接的方式连接，构成了一个空气滤清器。
作为过滤器单元的例子，在日本特开2005-177641号公报中公开了一种过滤器单元，其具备包含聚四氟乙烯多孔膜和透气性纤维材料的过滤器滤材、以及包含树脂的支撑框，其特征在于，通过将所述过滤器滤材的周缘部埋入所述支撑框内并在所述周缘部内渗透所述树脂，使所述过滤器滤材和所述支撑框一体化。还公开了一种过滤器单元集合体，其在上述过滤器单元中设置嵌合部，通过挂钩式、滑动式等嵌合方法使彼此连接而成。
但是，只是以如专利文献1中记载的挂钩式、滑动式等的嵌合方法，在连接部会具有可能滑动的方向。因此，可能在连接部产生偏移，存在过滤器单元的固定不充分的问题。另外，在连接部难以严密、无间隙地进行嵌合，略微存在间隙，而空气通过连接部产生的间隙得以泄漏。空气从该连接部的泄漏也使空气中的粉尘泄漏，在要求高防尘的净化室中使用时，尤其成为问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种过滤器单元，其在连接时能够牢固地固定连接部，并能够抑制空气在连接部的泄漏。本发明的目的还在于，提供一种过滤器单元面板，其牢固地固定连接部，抑制了空气在连接部的泄漏。
本发明为一种过滤器单元，其具有褶裥整理成的过滤器滤材和支撑所述过滤器滤材四周的框体，其特征在于，在以面向通过所述过滤器滤材的气流的上游侧的所述框体的面为上表面、以面向所述气流的下游侧的所述框体的面为下表面时，所述框体在选自所述上表面以及所述下表面中的至少一个面上，具有使该面的一部分突出的凸部。
另外，本发明为一种过滤器单元面板，其为具有褶裥整理成的过滤器滤材和支撑所述过滤器滤材四周的框体的过滤器单元，以所述框体的外周面彼此相接的方式多个进行连接而成的，在以面向通过所述过滤器滤材的气流的上游侧的所述框体的面为上表面、以面向所述气流的下游侧的所述框体的面为下表面时，所述框体在选自所述上表面以及所述下表面中的至少一个面上，与邻接的框体的面熔敷。
根据本发明的过滤器单元，在连接成为过滤器单元面板时，如果熔敷所述凸部，则连接部就能够被牢固地固定。另外，也能够很容易防止空气在连接部的泄漏。另外，本发明的过滤器单元面板是牢固地固定连接部，且抑制空气在连接部的泄漏的过滤器单元面板。
附图说明
图1是本发明的过滤器单元的一实施方式的透视图；
图2是图1的过滤器单元的在X-X线的截面图；
图3是图1的过滤器单元的在Y-Y线的截面图；
图4是在本发明的过滤器单元的一实施方式中嵌合两个过滤器单元的外周面时的截面图；
图5是在本发明的过滤器单元的一实施方式中熔敷两个过滤器单元时的截面图；
图6是连接四个过滤器单元的本发明的过滤器单元面板的一实施方式的透视图。
标号说明
1过滤器滤材
2框体
3、3a、3b凸部(熔敷凸棱)
4、4’嵌合部
5、5’嵌合部
6熔敷部
100、200过滤器单元
具体实施方式
本发明为一种过滤器单元，其具有褶裥整理成的过滤器滤材和支撑所述过滤器滤材四周的框体，其特征在于，在以面向通过所述过滤器滤材的气流的上游侧的所述框体的面为上表面、以面向所述气流的下游侧的所述框体的面为下表面时，所述框体在选自所述上表面以及所述下表面中的至少一个面上，具有使该面的一部分突出的凸部。
用于本发明的过滤器滤材的种类没有特别限制，可使用公知的过滤器滤材以及具有与其同等以上的防尘性能的过滤器滤材。作为过滤器滤材，可以列举玻璃过滤器滤材、驻极体非织造布过滤器滤材、聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜滤材等，但从为不起尘的洁净材料、且集尘性能高的角度出发，优选使用PTFE多孔膜滤材。该PTFE多孔膜滤材优选包含PTFE多孔膜和透气性纤维材料。
作为PTFE多孔膜，可使用用于已知的过滤器滤材的PTFE多孔膜，或具有与其同等以上的过滤特性的材料，例如，可如下所述进行制造。另外，也可以使用市售的材料。
首先，将在PTFE细粉末中加入了液状润滑剂的糊状混合物预成型。液状润滑剂能够润湿PTFE细粉末的表面，如果通过提取或加热能够除去，则没有特别的限制，例如，可使用液体石蜡、石脑油、白油等的碳氢化合物。液状润滑剂的添加量相对PTFE细粉末100重量份而言，约5～50重量份比较适宜。上述预成型，在液状润滑剂不被挤出程度的压力下进行。
然后，通过糊状挤出或轧制，将预成型体成形为片状，将该PTFE片状体至少沿单轴方向拉伸，得到PTFE多孔膜。另外，PTFE片状体的拉伸优选在除去液状润滑剂之后进行。对拉伸倍率没有特别规定，根据压力损失和捕集效率适宜设定即可。当考虑拉伸不均及拉伸时的破断等时，优选面积拉伸倍率(单轴方向的拉伸倍率和与其垂直方向的拉伸倍率的乘积)为50～900倍。
就PTFE多孔膜而言，优选平均孔径为0.01～5μm，优选平均纤维径为0.01～0.3μm，优选以5.3cm/秒的流速使空气透过时的压力损失为10～295Pa。
透气性纤维材料具有作为加固材料的功能。而且，其自身也具有粉尘捕集功能，有时也起到预滤器的作用。在这种情况下，由于防止了在PTFE多孔膜处的堵塞，可以抑制由此引起的压力损失的上升，因此，过滤器滤材的使用寿命延长。从捕集理论来讲，透气性纤维材料的纤维径越细粉尘的捕集性能越提高。因此，在使用时，优选在成为上游侧的面上配设纤维径细的透气性材料。
作为透气性纤维材料，适宜使用具有比PTFE多孔膜更高强度和透气性的材料，对其材料、形态等没有特别限制。作为形态的例子，可以列举例如有毛毡、非织造布、织布、筛网(网眼状片)、其他的多孔质材料等。从强度、捕集性、柔软性以及操作性的观点出发，优选非织造布。作为材料的例子，可以列举例如聚烯烃例如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等)、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等)、聚酰胺(脂肪族聚酰胺以及芳香族聚酰胺)、以及这些的复合材料。在透气性纤维材料的形态为非织造布的情况下，优选由高融点材料形成芯部、低融点材料形成鞘部的芯鞘构造的纤维构成的非织造布。
PTFE多孔膜通常是平均孔径约为0.01～5μm的多孔膜，因此其显示白色。透气性纤维材料一般的等级也为白色，但也可以将这些着色。作为着色的方法没有特别限定，可以列举混入颜料的方法、通过染料染色的方法、通过印刷的方法等。另外，关于着色的颜色没有特别限定，根据用途适宜选择即可。
透气性纤维材料中混入颜料的情况，一般为使原料的树脂成为溶融状态进行混合。另外，在PTFE多孔膜中混入颜料的情况，可以在PTFE细粉末中加入颜料和液状润滑剂，成为糊状的混合物。另外，为了显示导电性等其他的功能，也可以混入多种材料。由染料进行染色的情况，既可以分别将PTFE多孔膜或透气性纤维材料浸渍在染料中，也可以将PTFE多孔膜以及透气性纤维材料层压而成的过滤器滤材浸渍在染料中。印刷的情况，一般为凹版印刷等。另外，将透气性纤维材料着色时，也可以添加抗菌剂、防水剂等。
通过将上述PTFE多孔膜和透气性纤维材料进行层压，能够制造PTFE多孔膜滤材，但是对其层压方法没有特别限定。可以只是将这些简单地重叠，也可以通过粘合剂层压板、热层压板等方法进行层压。例如，通过热热层压板进行层压的情况下，可以通过加热，使非织造布等透气性纤维材料的一部分溶融，进行粘合层压。另外，也可以如热熔这样通过融粘剂进行粘合层压。
用于层压的PTFE多孔膜以及透气性纤维材料可以分别使用一片，也可以使用二片以上。在使用二片以上的情况下，这些可以是同一种类，也可以是不同的种类。
本发明中使用的过滤器滤材，为了增大通气面积以及捕集面积，是褶裥整理而成的过滤器滤材。即，过滤器滤材具有交替反复山折和谷折的褶裥形状。关于褶裥的峰高、打开角度，可以与公知的具有褶裥形状的过滤器滤材相同。
过滤器滤材的厚度没有特别的限定，但需要在褶裥整理时可以保持形状的厚度，因此优选0.05～1mm。过滤器滤材的压力损失，在以线速度5.3cm/秒使空气透过时，优选20～300Pa。更优选50～200Pa。另外，优选粒径为0.3～0.5μm粒子的捕集效率在线速度5.3cm/秒时，为99％以上。更优选粒径0.3～0.5μm粒子的捕集效率在线速度5.3cm/秒时，为99.97％以上。进一步优选粒径为0.1～0.2μm粒子的捕集效率在线速度5.3cm/秒时，为99.9995％以上。
框体，通过在过滤器滤材的四周与过滤器滤材的端部连接，包围过滤器滤材而进行支撑。作为该框体的原材料，使用至少在后述的凸部中能够实施熔敷的原材料，通常为树脂。作为用于框体的树脂的例子，可以列举例如聚烯烃类树脂、聚酰胺类树脂、聚氨酯类树脂、聚酯类树脂、聚苯乙烯类树脂(例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂等)、聚碳酸酯类树脂等。这些树脂可以单独使用，也可以二种以上合用。用于框体的树脂的收缩率，优选20/1000以下，更优选10/1000以下，进一步优选5/1000以下。
框体，以提高这些树脂的功能或附加新的功能为目的，也可以包含其他的材料。例如，可以包含：以提高强度为目的的玻璃纤维、碳纤维等填充剂；以着色为目的的颜料；以附加抗菌性为目的的抗菌剂等。
本发明的过滤器单元，其最大的特征在于，在以面向通过过滤器滤材的气流的上游侧的上述框体的面为上表面、以面向上述气流的下游侧的上述框体的面为下表面时，上述框体在选自上述上表面以及上述下表面中的至少一个面上，设有使该面的一部分突出的凸部。当将本发明的两个过滤器单元并列放置时，过滤器单元的凸部之间邻近，优选在接触的状态下在过滤器单元的进深方向突出。如果将该突出的凸部之间熔敷，连接部的连接点堵塞，被密封，可以抑制空气的泄漏，还能够牢固地固定过滤器单元。
为了使固定以及连接部的密封更可靠，优选在框体的上表面和下表面两个面均设置凸部。将本发明的2个过滤器单元并列放置时，凸部间的距离越近熔敷越容易，因此优选在与框体的内周相比距离外周更近的位置形成凸部，更优选具有框体的外周面拉伸而成的面。另外，为了连接部的固定和抑制泄漏，优选连接过滤器单元时的连接部整体进行熔敷，因此，从与具有该凸部的框体的面垂直的方向看，优选凸部被设置为包围过滤器滤材的方式。凸部的大小，只要能够确保对于熔敷的充分树脂量的大小即可。
本发明的过滤器单元中，在构成框体外周的四个侧面形成由凹形状和/或凸形状构成的嵌合部，在彼此相对的两个侧面中，一个侧面的嵌合部，优选具有与另一侧面的嵌合部嵌合的形状。这样，如果构成嵌合部的凹凸形状，过滤器单元的连接就很容易。另外，对于在过滤器滤材以及框体的上表面的垂直方向上持续的风压的耐久性以及强度提高。
此时，构成框体外周的一个侧面的嵌合部的截面形状，优选与该侧面邻接的两个侧面中的一个侧面的嵌合部的截面形状相同。这样，如果设计嵌合部的凹凸形状，通过配合方向进行配置，可以连续连接固定多个过滤器单元，提高过滤器单元面板的形状及面积的设计自由度。
过滤器单元的尺寸，可以配合过滤器单元面板的大小，适宜确定。例如，在现有的过滤器单元面板中，一般为610×610mm的尺寸。因此，例如，也可以将过滤器单元的尺寸做成305×305mm，以连接四个过滤器单元成为610×610mm的尺寸。对过滤器单元的厚度(进深)没有特别限定，但从节省空间的观点出发，优选200mm以下。
关于本发明的过滤器单元，列举一实施方式作为例子，用图进行具体说明。
图1是本发明的过滤器单元的一实施方式(过滤器单元100)的透视图。在过滤器单元100中，过滤器滤材1在其四周与框体2连接，并由框体2支撑。在框体的上表面，具有使该面的一部分突出的凸部(熔敷凸棱)3，本实施方式中，在框体的下表面也设置了该熔敷凸棱3。在框体2的外周面设置嵌合部4以及5’，虽然图1中没有标示，但此外在与设有嵌合部4的外周面相对的面设置嵌合部4’，在与设有嵌合部5’的外周面相对的面设置嵌合部5。为了更具体说明熔敷凸棱3以及这些的嵌合部，图2以及图3表示过滤器单元100的截面。
图2是在X-X线的截面图，即是沿与过滤器滤材褶裥的折痕垂直的方向的、通过过滤器滤材的气流的流动方向的截面图。在框体的上表面以及下表面有熔敷凸棱3。在本实施方式中，熔敷凸棱3设置在框体2的上表面以及下表面的靠最外周的部分，并具有使框体2的外周面拉伸而成的面。另外，在框体2的外周面设有嵌合部4以及4’。在嵌合部4和4’中凹凸设计成相反，具有彼此嵌合的形状。
图3是在Y-Y线的截面图，即是沿与过滤器滤材褶裥的折痕平行的方向的、通过过滤器滤材的气流的流动方向的截面图。在框体2的上表面以及下表面的靠最外周的部分设有熔敷凸棱3。在本实施方式中，从与上表面以及下表面垂直的方向看，框体2的上表面以及下表面的熔敷凸棱3，分别设置成包围过滤器滤材1的方式。在框体2的外周面设有彼此嵌合的嵌合部5以及5’。嵌合部5的截面形状与图2的嵌合部4的截面形状相同，嵌合部5’的截面形状与图2的嵌合部4’的截面形状相同。因此，构成框体2的外周的一个侧面的嵌合部的截面形状与邻接该侧面的两个侧面中的一个侧面的嵌合部的截面形状相同。
图4是使具有与过滤器单元100相同构成的过滤器单元200和过滤器单元100嵌合时的截面图。过滤器单元100和过滤器单元200在嵌合部嵌合。过滤器单元100的熔敷凸棱3a和过滤器单元200的熔敷凸棱3b以彼此接触的状态突出。将该熔敷凸棱3a以及3b熔敷后如图5所示，通过熔敷凸棱3a以及3b软化后固化，成为了一体的熔敷部6，过滤器单元之间被固定，连接部被密封。
另外，框体嵌合部的凹凸形状不限定于图1～5的形状，也可以为一方只具有凸形状，另一方只具有凹形状的形状。
本发明的过滤器单元，也可以在过滤器滤材上，连接具有上述凸部以及根据需要的嵌合部的框体进行制造，为了无间隙连接过滤器滤材和框体，优选通过嵌入成形使过滤器滤材与框体一体化进行制造。嵌入成形，能够在具有对应上述的框体形状的树脂流路的模具中装填过滤器滤材，向其射出框体用的树脂(根据需要包含填充剂等)而进行。具体的嵌入成形的条件，只要符合已知的条件即可。
使框体的外周面彼此连接的方式，配置多个上述说明的过滤器单元，以如果通过使上述凸部之间熔敷，过滤器单元彼此连接，则可以得到本发明的过滤器单元面板。
该过滤器单元面板，具体而言，为具有褶裥整理成的过滤器滤材和支撑所述过滤器滤材四周的框体的过滤器单元，以使上述框体的外周面彼此相接的方式，多个连接而成的过滤器单元面板。且为以面向通过上述过滤器滤材的气流的上游侧的上述框体的面为上表面、以面向上述气流的下游侧的上述框体的面为下表面时，上述框体在选自所述上表面以及所述下表面中的至少一个面上，与邻接的框体的面熔敷的过滤器单元面板。
图6表示本发明的过滤器单元面板的一实施方式。图6是图1的过滤器单元100四个连接而成的过滤器单元面板的图。过滤器单元100在侧面具有嵌合部4、4’、5以及5’，嵌合部4和嵌合部4’以及嵌合部5和嵌合部5’被嵌合，以框体的外周面彼此相接的方式，与邻接的过滤器单元100连接。在连接部，熔敷凸棱3被熔敷，形成熔敷部6。在过滤器单元面板的外周部，残留熔敷凸棱3。在所有连接部形成熔敷部6。通过该熔敷部6将连接部密封，因此，不会引起空气从连接部泄漏。另外，通过该熔敷部6过滤器单元被牢固地固定。
将要连接的过滤器单元的凸部之间熔敷，是通过使两个凸部融解，使其融合，其后固化而进行的。凸部的融解在加热到凸部的树脂融点以上进行，作为加热方法，可以列举例如通过超声波照射的摩擦热进行的加热、通过加热器等的热源进行的加热、通过激光器进行的加热等。
过滤器单元面板的大小没有特别的限定，只要与设置过滤器单元面板的空间大小匹配，适宜设定即可。另外，在现有的过滤器单元面板中，一般为610×610mm的尺寸。在此，例如，也可以使用4个305×305mm的过滤器单元，以连接过滤器单元成为610×610mm。对过滤器单元面板的进深也没有特别限定，但从节省空间的观点出发，优选200mm以下。
过滤器单元面板的压力损失没有特别限定，但从能量效率方面考虑，优选空气的流量在10m3/分的情况下为300Pa以下。对此，根据过滤器单元的设计选定适当压力损失的过滤器滤材，确定过滤器滤材面积即可。另外，过滤器单元面板的捕集效率也是根据过滤器单元的设计选定适当捕集效率的过滤器滤材即可，但优选粒径0.3～0.5μm的粒子，在以线速度1.2cm/分透过过滤器滤材时，为99％以上。更优选粒径0.3～0.5μm的粒子，在以线速度1.2cm/分透过过滤器滤材时，过滤器单元面板的捕集效率为99.97％以上。进一步优选粒径0.1～0.2μm的粒子，在以线速度1.2cm/分透过过滤器滤材时，过滤器单元面板的捕集效率为99.9995％以上。
本发明的过滤器单元面板，即使在水中洗涤，也不会使性能降低，因此可以利用超声波等洗涤。
如上所述构成的本发明的过滤器单元面板，其连接部被牢固地固定，并抑制了空气在连接部的泄漏，其适用于在净化室、空调设备、燃气轮机、蒸汽轮机等的进气口中使用的空气滤清器。
实施例
下面，举例实施例更详细地说明本发明，但本发明不限定于实施例。
实施例1
将面积拉伸倍率为600倍的PTFE多孔膜，夹在2张PET/PE芯鞘非织造布中，层叠后，通过使加热至180℃的一对锟通过，进行热层压板，得到PTFE多孔膜和透气性纤维材料的三层的过滤器滤材(厚度：0.26mm、压力损失：45Pa、捕集效率：99.3％)。
将得到的过滤器滤材，以峰高27mm进行褶裥整理，褶裥的峰切断成为95峰的尺寸。另一方面，准备如下模具，其能够容纳过滤器滤材、具有与图2以及3所示的相同设计的截面形状、具有用于形成外径中具有纵·横·进深为195mm×295mm×30mm尺寸的框体的树脂的流路。将过滤器滤材安装在该模具中，利用射出成形机射出ABS树脂，外径尺寸为195mm×295mm×30mm，得到框体具有图2以及3所示的凸部(熔敷凸棱)和嵌合部的凹凸形状的过滤器单元。制作该过滤器单元6个。
将该六个过滤器单元以长2个×宽3个方式，使框体外周面的嵌合部嵌合。在该阶段，过滤器单元呈可滑动的状态。接着，在熔敷凸棱实施超声波，通过产生的摩擦热进行熔敷，从而制作成过滤器单元面板。熔敷是在面板的两面进行的。通过该熔敷，各过滤器单元完全被固定，不会发生偏移。另外，在连接部没有连接点，完全没有空气可以通过的间隙。
工业实用性
由本发明的过滤器单元构成的过滤器单元面板，适用于在净化室、空调设备、燃气轮机、蒸汽轮机等的进气口中使用的空气滤清器。

Claims (9)

1.一种过滤器单元，其具有褶裥整理成的过滤器滤材、和支撑所述过滤器滤材四周的框体，其特征在于，在以面向通过所述过滤器滤材的气流的上游侧的所述框体的面为上表面、以面向所述气流的下游侧的所述框体的面为下表面时，所述框体在选自所述上表面以及所述下表面中的至少一个面上具有使该面的一部分突出的凸部。
2.如权利要求1所述的过滤器单元，其在构成所述框体外周的四个侧面上形成由凹形状和/或凸形状构成的嵌合部，在彼此相对的两个侧面中，一个侧面的嵌合部具有与另一个侧面的嵌合部嵌合的形状。
3.如权利要求2所述的过滤器单元，其中，构成框体外周的一个侧面的嵌合部的截面形状，与邻接该侧面的两个侧面中的一个侧面的嵌合部的截面形状相同。
4.如权利要求1～3中任一项所述的过滤器单元，其中，所述凸部在与所述框体的内周相比更靠近外周的位置形成。
5.如权利要求4所述的过滤器单元，其中，所述凸部具有拉伸所述框体的外周面而成的面。
6.如权利要求1～3中任一项所述的过滤器单元，其中，从与具有所述凸部的所述框体的面垂直的方向看，所述凸部以围住所述过滤器滤材的方式设置。
7.如权利要求1～3中任一项所述的过滤器单元，其中，所述过滤器滤材包含聚四氟乙烯多孔膜和透气性纤维材料。
8.一种过滤器单元面板，其由权利要求1～3中任一项所述的过滤器单元以框体的外周面彼此相接的方式多个配置，且通过将所述凸部之间熔敷，使过滤器单元彼此连接而成。
9.一种过滤器单元面板，其为通过将具有褶裥整理成的过滤器滤材和支撑所述过滤器滤材四周的框体的过滤器单元以所述框体的外周面彼此相接的方式多个连接而成，其中，在以面向通过所述过滤器滤材的气流的上游侧的所述框体的面为上表面、以面向所述气流的下游侧的所述框体的面为下表面时，所述框体在选自所述上表面以及所述下表面中的至少一个面上，与邻接的框体的面熔敷。
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