CN101855000B

CN101855000B - 空气过滤器单元、使用其的空气过滤器单元面板及空气过滤器单元的制造方法

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Publication number: CN101855000B
Application number: CN200880115784.5A
Authority: CN
Inventors: 川野荣三; 矢野阳三; 铃木晓夫
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2028-11-12
Also published as: WO2009063920A1; JP2009136865A; TW200932337A; CN101855000A; US20100251679A1; KR20100094464A; EP2221100A1; EP2221100A4; JP5036690B2

Abstract

本发明提供一种过滤器单元，其尽管使用注射成型的树脂作为框体，但可抑制压力损耗。该过滤器单元具备经褶裥加工后的过滤器滤材(1)、和支撑滤材(1)且沿通过滤材(1)的气流流向观察时内周及外周为矩形的框体(2)，滤材(1)的周缘部埋入框体(2)的内部而固定，滤材(1)的相邻山部的间隔(D)除以滤材的山部的高度(P)所得的值(D/P)为0.25以下，间隔(D)的最小值(d)为1mm以上，沿滤材(1)的山部排列方向的框体(2)的长度(La)比沿滤材(1)的山部伸长方向的框体(2)的长度的最大值(Lm)长，框体(2)为添加有5～30重量％的玻璃纤维的树脂构件。框体(2)可以通过注射成型来形成。

Description

空气过滤器单元、使用其的空气过滤器单元面板及空气过滤器单元的制造方法

技术领域

本发明涉及在无尘室、空调设备、燃气轮机、蒸汽轮机等的吸气口处使用的过滤器单元及过滤器单元面板。

背景技术

在无尘室、空调设备、燃气轮机、蒸汽轮机等的吸气口处设置有空气过滤器。这些用途的空气过滤器，适合使用由多个具有过滤器滤材和支撑该滤材的框体的过滤器单元以其外周面相互接触的方式连接而成的过滤器单元面板。在日本特开2005-177641号公报中公开了过滤器单元的一例。

日本特开2005-177641号公报的过滤器单元，具备过滤器滤材和框体(支撑框)，框体通过树脂的注射成型而形成。使用注射成型时，可以同时进行框体的形成和过滤器滤材的固定。在日本特开2005-177641号公报的0026段中记载了：框体也可以包含颜料、抗菌剂、碳纤维等添加剂。

利用树脂的注射成型形成框体时，由于树脂的收缩框体产生变形，过滤器滤材也随之变形。过滤器滤材产生较大的变形而使经褶裥加工形成的山部彼此过于接近时，过滤器滤材的压力损耗增加。为了增加过滤面积，优选山部的间隔相对于山部的高度的比值较小。但是，为减小该比值而较深地折叠的过滤器滤材中，框体的变形所造成的压力损耗的增大容易变得显著。

发明内容

本发明的目的在于提供尽管使用注射成型的树脂作为框体，但却可以抑制压力损耗的增大的过滤器单元及过滤器单元面板。

本发明提供一种过滤器单元，其中，具备：经褶裥加工后的过滤器滤材、和支撑所述过滤器滤材且沿通过所述过滤器滤材的气流流向观察时内周及外周为矩形的框体，所述过滤器滤材的周缘部埋入所述框体的内周面而固定，所述经褶裥加工后的过滤器滤材的相邻山部的间隔D除以所述过滤器滤材的山部的高度P所得的值D/P为0.25以下，所述间隔D的最小值d为1mm以上，所述框体为添加有5～30重量％的玻璃纤维的树脂构件，沿所述过滤器滤材的山部排列方向的所述框体的长度La比沿所述过滤器滤材的山部伸长方向的所述框体的长度的最大值Lm长。

本发明的另一方面提供一种过滤器单元的制造方法，用于制造具备：经褶裥加工后的过滤器滤材、和支撑所述过滤器滤材且沿通过所述过滤器滤材的气流流向观察时内周及外周为矩形的框体的过滤器单元，其中，以经褶裥加工后的过滤器滤材的相邻山部的间隔D除以所述过滤器滤材的山部的高度P所得的数值D/P为0.25以下、并且所述过滤器滤材的周缘部在树脂注射空间内露出的方式将所述过滤器滤材设置在注射成型机上，通过向所述树脂注射空间内注射添加有5～30重量％的玻璃纤维的树脂，形成包含所述树脂的树脂构件作为所述框体，所述树脂构件以沿所述滤材的山部排列方向的所述框体的长度La比沿所述滤材的山部伸长方向的所述框体的长度的最大值Lm长的方式将所述滤材的周缘部埋入而使其固定。

本发明还提供一种过滤器单元面板，通过将多个本发明的过滤器单元以框体的外周面相互接触的方式配置并使其一体化而形成。

本发明中，由于将添加有5～30重量％的玻璃纤维的树脂注射成型，所以框体不易变形。另外，在本发明中，由于将框体的上述长度La控制为比上述长度Lm长，因此如后述的实施例所示，不易产生导致压力损耗增大的过滤器滤材的变形。由此，即使在相邻山部的间隔D除以山部的高度P所得的值D/P为0.25以下的程度而形成陡峭的山部的过滤器滤材中，也可抑制压力损耗的增大。根据本发明，可以在发挥简化注射成型的过滤器单元制造工序的优点的同时抑制过滤器单元的压力损耗的增大。

附图说明

图1是本发明的过滤器单元的一个方式的立体图。

图2是本发明的过滤器单元面板的一个方式的立体图。

图3是表示过滤器滤材的一例的剖面图。

图4是表示过滤器滤材的一例的平面图，(a)表示过滤器滤材几乎没有变形的状态，(b)表示变形显著的状态。

具体实施方式

下面，参照附图例示本发明的实施方式。

如图1所示，过滤器单元10具备过滤器滤材1和框体2，过滤器滤材1的周缘部由框体2支撑。为了增加过滤面积并降低压力损耗，过滤器滤材1进行了褶裥加工。过滤器滤材1在平面观察(指沿通过过滤器滤材的气流观察的状态)时为矩形，框体2在平面观察时其内周及外周分别具有描绘成矩形的框缘形状，在其内周支撑有过滤器滤材1。

框体2是以固定过滤器滤材1的周缘部的方式注射成型的树脂构件。注射成型中同时进行框体2的形成和过滤器滤材1的固定，使制造工序简化。通过注射成型形成的框体2，将过滤器滤材1的周缘部埋入其内部(内周面)，过滤器滤材的周缘部渗透有树脂。

框体2是添加有5～30重量％的玻璃纤维的树脂构件。玻璃纤维防止注射成型后的树脂的收缩。但是，超过树脂构件的30重量％添加玻璃纤维时，成型品变脆，成型机的部件磨损加剧。另外，添加量小于树脂构件的5重量％时，不能充分地防止收缩。玻璃纤维的优选添加量为树脂构件的10～30重量％。作为纤维状的添加剂还可举出碳纤维。但是，从抑制着色及费用-效果比(防止框体变形)的观点来看，玻璃纤维比碳纤维更优选。

过滤器单元10也可以作为多个过滤器单元一体化而成的面板来使用。图2所示的过滤器单元面板20，由在框体2的外周面相互接触而配置的状态下一体化的多个过滤器单元10、和包围一体化的过滤器单元的外周的外框3构成。外框3保护过滤器单元，增加面板整体的强度，使过滤器单元面板的设置变得容易。过滤器单元10的一体化例如也可以通过将相邻框体2焊接来进行。外框3和过滤器单元10的一体化也可以通过焊接来进行。焊接的种类没有特别限制，可以是超声波焊接、热焊接、激光焊接等。

如图3所示，在经褶裥加工后的过滤器滤材1上交替出现折成山峰的山部11和折成山谷的山部(也称为谷部，但在此作为山部来处理)12。褶裥加工以山部11、12之间的距离(山部的高度)P恒定的方式进行。如果过滤器滤材1在以描绘连续的W字的方式延续的方向(山部排列的方向)L上的长度确定(换言之，在固定于框体2上的状态下)，则过滤器滤材的山部的间隔D为恒定的值。

为了确保过滤器滤材1的过滤面积而降低压力损耗，优选值D/P低。值D/P优选为0.25以下，特别优选为0.15以下。另一方面，过小的值D/P有时会使过滤器滤材1的压力损耗上升。另外，过小的值D/P有时也会使注射成型所用的模具的耐久性劣化。因此，值D/P优选为0.05以上。另外，在计算值D/P时，间隔D采用所有山部11彼此的间隔及所有山部12彼此的间隔的平均值。

如图4(a)所示，过滤器滤材1以山部11互相平行地笔直伸长的方式进行褶裥加工，在其周缘部将树脂注射成型。在该状态下，山部11 的间隔D不受位置的影响而大致恒定。但是，当注射成型的树脂收缩时，过滤器滤材1产生变形，山部11随之部分弯曲。如图4(b)所示，框体在山部11伸长的方向W上收缩而沿该方向对过滤器滤材1施加应力时，山部11的“弯曲”变得显著。在山部11产生“弯曲”时，形成山部11的间隔变窄的区域R。这样的区域R使滤材对气流的阻力变大，从而使滤材的压力损耗上升。因此，优选将过滤器单元10设计为：能够使框体2沿山部11的伸长方向W的收缩量比框体2沿山部11的排列方向L的收缩量小。例如，将过滤器单元10设计为：使框体2沿过滤器滤材1的山部11的排列方向L的长度La比框体2沿过滤器滤材1的山部11的伸长方向W的长度的最大值Lm长。另外，为方便起见，La的值采用框体2的端部的测定值。

为了防止压力损耗的增大，将过滤器滤材1中最窄的间隔d(D的最小值)设定为1mm以上。间隔d优选为2mm以上，特别优选为3mm以上。

为了将间隔d设定为上述范围的值，优选沿山部11的伸长方向W的框体2保持上述设计的形状。再参考图1说明优选的框体2的尺寸。在沿过滤器滤材的山部伸长方向W测定框体2的长度时，根据框体端部的长度Le和框体长度的最大值Lm计算出的比率{(Lm-Le)/Lm}×100[％]优选为0.5％以下，特别优选为0.3％以下。上述比率表示框体2的收缩率。注射成型形成的框体2显示出中央部向外侧膨出、端部向内侧后退的倾向，最大长度Lm出现在框体的中央部。

另外，面板的高度(纵深)Lh从省空间的观点来看，优选小于50mm。

过滤器单元面板的压力损耗及粒子捕集效率用后述的测定法测定的值表示，压力损耗优选为250MPa以下、特别优选为150MPa以下；粒子捕集效率优选为95％以上，特别优选为99％以上。但是，由于所要求的压力损耗及粒子捕集效率根据用途有所不同，所以本发明的过滤器单元面板的特性并不限于上述。

过滤器滤材1没有特别限制，优选为聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜和透气性纤维层的层叠体。驻极体滤材虽然压力损耗低，但得不到HEPA级的捕集效率，且清洗时捕集效率降低。采用玻璃纤维层作为滤材时，压力损耗变高。为了弥补该不足而增大滤材的山部高度P时，框体的高度增加而大型化，空气过滤器的重量随之增加。

透气性纤维层例如可以为毛毡、无纺布、纺织布、网眼织物(网状片材)等。作为构成该层的滤材，可以例示：聚烯烃(例如聚乙烯(PE)、聚丙烯)、聚酰胺(包含芳族聚酰胺)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))等。优选的透气性纤维层可以列举具有由芯部比鞘部融点高的材料构成的芯鞘结构的无纺布。

作为构成框体2及外框3的树脂，可以列举例如：聚烯烃类树脂、聚酰胺类树脂(包含芳族聚酰胺类树脂)、聚氨脂类树脂、聚酯类树脂、聚苯乙烯类树脂(ABS树脂等)、聚碳酸酯类树脂。这些树脂可以两种以上混合使用，框体和外框也可以使用不同种类的树脂。

构成框体2的添加有玻璃纤维的树脂的收缩率为10/1000以下，特别优选为5/1000以下。在此，本说明书中的树脂的收缩率是指与JISK7152-4所规定的流动方向呈直角的成型收缩率(S_Mn)。

下面，使用实施例更详细地说明本发明。首先，对捕集效率的测定方法进行说明。

(捕集效率)

将通过样品过滤器单元面板的气流的速度调节为0.5m/秒，并向样品的上游侧供给多分散邻苯二甲酸二辛酯(DOP)粒子，使其达到10⁷个/L。利用粒子计数器测定上游侧的DOP粒子浓度和透过样品而到达下游侧的DOP粒子浓度，按照下式求出捕集效率。DOP粒子的粒径为0.3～0.4μm。

捕集效率(％)＝[1-(下游侧浓度/上游侧浓度)]×100

(压力损耗)

利用压力计测定将通过样品过滤器单元面板的气流的速度调节为0.5m/秒时的压力损耗。

(实施例1)

用两片无纺布夹着PTFE多孔膜而层叠，使其在加热至180℃的一对辊之间通过来进行热层压，得到厚度0.32mm、压力损耗170Pa、捕集效率99.99％的过滤器滤材。无纺布使用具有以PET为芯部、以PE为鞘部的芯鞘结构的无纺布(Unitika公司制“エルベスT0303WDO”、单位面积重量30g/m²)。

PTFE多孔膜使用如下制作的膜。在PTFE微粉(Daikin公司制，F104)100重量份中均匀地混合液状润滑剂(十二烷)20重量份，对所得的混合物进行预成型。接着，将预成型物糊膏挤出为棒状，再使棒状成型体在一对金属轧辊间通过，制成厚度200μm的长条片材。使该长条片材在200℃的延伸温度下沿长度方向延伸10倍，再利用拉幅法在80℃的延伸温度下沿宽度方向延伸20倍，得到未煅烧PTFE多孔膜。使用热风发生炉在400℃下对该未煅烧PTFE多孔膜进行煅烧，得到带状的PTFE多孔膜(厚度10μm)。

对上述所得的过滤器滤材进行褶裥加工，形成山部高度(P)为22mm的93个山部。将褶裥加工后的过滤器滤材设置在注射成型机的模具内，对添加有30重量％的玻璃纤维的聚碳酸酯树脂进行注射成型，形成厚度3mm(wd₁、wd₂、wd₃、wd₄)的框体。由此，得到外形为195mm(Lm)×295mm(La)，高度为27mm(Lh)的过滤器单元。这样，过滤器单元的框体的厚度在过滤器滤材的整个外周都是恒定的(wd₁＝wd₂＝wd₃＝ wd₄)。作为添加有30重量％的玻璃纤维的聚碳酸酯树脂，使用三菱工程塑料株式会社制造的“ユ一ピロン”。其收缩率为3.5/1000。

接着，以框体外周面相互接触的方式配置六个过滤器单元，利用热焊接将其一体化，得到过滤器单元面板。进而，将预先通过挤压成型形成的四根聚碳酸酯树脂棒材配置在过滤器单元面板的外周面，并将过滤器单元面板和棒材进行热焊接，得到外形为610×610mm、高度为27mm的带外框的过滤器单元面板(空气过滤器)。热焊接通过使用在框体及外框的上表面及下表面上形成的凸部作为焊筋来进行。

(实施例2)

除了将注射成型所用的聚碳酸酯树脂中添加的玻璃纤维的量变更为10重量％之外，与实施例1同样操作，得到空气过滤器。添加有10重量％玻璃纤维的聚碳酸酯树脂的收缩率为5/1000。

(比较例1)

除了注射成型所用的聚碳酸酯树脂处于未添加玻璃纤维的状态之外，与实施例1同样操作，得到空气过滤器。

(比较例2)

准备以玻璃纤维层作为过滤器滤材的市售品为空气过滤器。

(比较例3)

除了形成外形为295mm(Lm)×195mm(La)、高度为27mm(Lh)的过滤器单元之外，与实施例1同样操作，得到空气过滤器。

由各实施例及比较例得到的空气过滤器的有关特性(压力损耗及粒子捕集效率)与空气过滤器的外形尺寸及重量、过滤器滤材的有关值D/P、d及比率(Lm-Le)/Lm的实测值、空气过滤器的形成中使用的过滤器单元的框体的长度的有关值La/Lm一同示于表1。另外，值D/P、d 及比率{(Lm-Le)/Lm}×100(框体收缩率)采用六个过滤器单元的平均值。各实施例及比较例的过滤器单元的框体长度La、Lm及框体厚度wd₁、wd₂、wd₃、wd₄，在用于形成空气过滤器的热焊接前后大致恒定。

[表1]

	外形尺寸 [mm]	重量 [kg]	D/P	d [mm]	框体收缩率 [％]	La/Lm	压力损耗 [Pa]	捕集效率 [％]
									实施例1	610x610x27	1.9	0.14	2.7	0.1	1.51	119	99.995
实施例2	610x610x27	1.9	0.14	2.8	0.1	1.51	115	99.999
									比较例1	610x610x27	1.9	0.14	0.5	0.7	1.51	137	99.995
比较例2	610x610x50	3.5	0.1	5.0	-	-	147	99.990
									比较例3	610x610x27	1.9	0.14	0.7	0.1	0.66	125	99.997

比较例1的空气过滤器在接近框体的部分，由于树脂的收缩，过滤器滤材变形，相邻山部处于非常接近的状态，在该部分山部的间隔变小。认为这种过滤器滤材的变形会导致压力损耗的上升。

比较例3的空气过滤器在接近框体的部分，过滤器滤材也变形，在该部分过滤器滤材的山部的间隔变小。比较例3的过滤器单元中，沿过滤器滤材的山部伸长方向的框体的长度比沿过滤器滤材的山部排列方向的框体的长度长，因此，虽然框体收缩率与实施例同样小，但却认为产生了导致压力损耗上升的过滤器滤材的变形。

将实施例1、2进行比较，可以看出玻璃纤维的添加量为10％和30％时，对抑制压力损耗上升的效果几乎没有影响。考虑到这一点，玻璃纤维的添加量例如也可以为10～20％。

由本发明的过滤器单元构成的过滤器单元面板适合于在无尘室、空调设备、燃气轮机、蒸汽轮机等的吸气口处使用的空气过滤器。

Claims

1.一种空气过滤器单元，其中，具备：

经褶裥加工后的过滤器滤材；和

支撑所述过滤器滤材，且沿通过所述过滤器滤材的气流流向观察时内周及外周为矩形的框体，

所述过滤器滤材的周缘部在所述框体的注射成型时埋入所述框体的内周面而固定，

所述经褶裥加工后的过滤器滤材的相邻山部的间隔D除以所述过滤器滤材的山部的高度P所得的值D/P为0.25以下，所述间隔D的最小值d为1mm以上，

所述框体为添加有5～30重量％的玻璃纤维的树脂构件，

沿所述过滤器滤材的山部的排列方向的所述框体的长度La比沿所述过滤器滤材的山部伸长方向的所述框体的长度的最大值Lm长。

2.如权利要求1所述的空气过滤器单元，其中，沿所述过滤器滤材的山部伸长方向测定所述框体的长度时，根据所述框体的端部的长度Le和所述长度Lm计算出的比率{(Lm-Le)/Lm}×100[％]为0.5％以下。

3.如权利要求1所述的空气过滤器单元，其中，所述过滤器滤材为聚四氟乙烯多孔膜和透气性纤维层的层叠体。

4.一种空气过滤器单元面板，通过将多个权利要求1所述的空气过滤器单元以框体的外周面相互接触的方式配置并使其一体化而形成。

5.一种空气过滤器单元的制造方法，用于制造具备：

经褶裥加工后的过滤器滤材；和

支撑所述过滤器滤材、且沿通过所述过滤器滤材的气流流向观察时内周及外周为矩形的框体的空气过滤器单元，其中，

以经褶裥加工后的过滤器滤材的相邻山部的间隔D除以所述过滤器滤材的山部的高度P所得的数值D/P为0.25以下、并且所述过滤器滤材的周缘部在树脂注射空间内露出的方式将所述过滤器滤材设置在注射成型机上，

通过向所述树脂注射空间内注射添加有5～30重量％的玻璃纤维的树脂，形成包含所述树脂的树脂构件作为所述框体，所述树脂构件以沿所述滤材的山部排列方向的所述框体的长度La比沿所述滤材的山部伸长方向的所述框体的长度的最大值Lm长的方式将所述滤材的周缘部埋入而使其固定。