CN102448577A - 过滤器元件及使用该过滤器元件的双褶型空气过滤器 - Google Patents

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渡边诚浩
山口健
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Abstract

本发明提供一种通过将过滤器元件配置为V-bank形结构,由于低压损而能够在高风量下使用的双褶型空气过滤器,该过滤器元件通过多次折叠过滤材料且规定过滤材料的间距、厚度、折叠形状,确保了褶裥之间的间隙(空气通路)。该双褶型空气过滤器利用间隔保持构件间隔保持折叠为锯齿状的过滤材料,其特征在于:褶裥的顶点部与同该褶裥相邻的褶裥的顶点部之间的间隔a(间距)、过滤材料折叠宽度b、相邻的褶裥的中央部(过滤材料折叠宽度b的中间位置)的过滤材料彼此之间的间隔c(中央部间隙)、相邻的褶裥的顶点附近的过滤材料彼此之间的间隔c’(开口部间隙)、过滤材料的厚度d、以及褶裥的顶点附近的褶裥的宽度e(顶端宽度)之间满足c’/c≥1.1且c’=a-e≥0.45mm且c=a/2-d且e/d≥2的关系。

Description

过滤器元件及使用该过滤器元件的双褶型空气过滤器
技术领域
本发明涉及通过折叠过滤材料构成的过滤器元件以及将该过滤器元件配置为V字形的双褶型空气过滤器。
背景技术
在专利文献1中公开如下:通过将过滤器元件配置为V字形,来使所获得的双褶型空气过滤器低压损化,其中的该过滤器元件是通过将过滤材料折叠为锯齿状而构成的。在同文献中,通过将5组~7组过如下滤器组合件配置为V字形状而构成集尘过滤器,该过滤器组合件是将厚度为0.1mm~0.3mm的过滤材料折叠为锯齿状,并将折叠成的小褶裥的宽度尺寸设为10mm~30mm、将间距尺寸设为1.7mm~3.2mm。
对于该集尘过滤器而言,为了防止由于相邻的过滤器组合件彼此的接触或减小节距等由形状引起的流动阻力的增加而导致的在过滤材料整面上变得不均匀地通气,以减小节距且增大宽度尺寸而使过滤面积变大的方式构成过滤器组合件(filterpack),并将该过滤器组合件配置为V字形。由此,能够解决无法获得与过滤面积相称的集尘效率的问题,确保与过滤面积相称的集尘效率。
专利文献1:国际公开第2003/043717号公报
专利文献1中所述的过滤器元件通过规定过滤材料的厚度、折叠宽度尺寸和间距尺寸,能够确保与过滤材料面积相称的集尘功率。即,在该文献中,因为有效地利用过滤材料面积,所以能够有利于过滤器元件的低压损化。
可是,由于没有考虑形成过滤器元件的过滤材料的褶裥形状,特别是没有考虑供空气通过的相邻的褶裥之间的间隙而进行设计,因此作为过滤器元件的低压损化还不充分。
发明内容
因此,本发明的目的在于通过重新研究形成过滤器元件的过滤材料的褶裥形状,特别是重新研究相邻的褶裥之间的间隙,提供一种压损特别低的双褶型空气过滤器。
本发明人为了解决上述问题点,见解如下:通过重新研究形成过滤器元件的过滤材料的褶裥形状,特别是重新研究相邻的褶裥之间的间隙,能够解决上述问题点。
本发明的过滤器元件是基于上述见解完成的,第1技术方案是一种过滤器元件,利用间隔保持构件间隔保持折叠为锯齿状的过滤材料,其特征在于,褶裥的顶点部与同该褶裥相邻的褶裥的顶点部之间的间隔a(间距)、过滤材料折叠宽度b、相邻的褶裥的中央部(过滤材料折叠宽度b的中间位置)的过滤材料彼此之间的间隔c(中央部间隙)、相邻的褶裥的顶点附近的过滤材料彼此之间的间隔c’(开口部间隙)、过滤材料的厚度d、以及褶裥的顶点附近的褶裥的宽度e(顶端宽度)之间的关系满足c’/c≥1.1、c’=a-e≥0.45mm、c=a/2-d、e/d≥2的关系。
此外,第2技术方案的过滤器元件是根据第1技术方案的过滤器元件,其特征在于,上述顶点部之间的间隔a(间距)为1.45mm~2.30mm,上述折叠宽度b为15mm~40mm,上述间隔c(中央部间隙)为1.0mm以下,上述厚度d为0.15mm~0.30mm,上述褶裥的宽度e(顶端宽度)为0.85mm以下。
此外,第3技术方案的过滤器元件是根据第1或者第2技术方案的过滤器元件,其特征在于,上述间隔保持构件由热熔性树脂或者发泡树脂构成,设置在上述过滤材料的除折痕的内侧表面之外的、在折痕的上游侧和下游侧暴露出的表面上。
此外,作为本发明的第4技术方案的双褶型空气过滤器,排列n组结构体并将该n组结构体收容在过滤器框架内,该结构体是通过将多个技术方案1所述的过滤器元件以该过滤器元件彼此的上游侧和/或下游侧的端部相抵接的方式配置为V字状而构成的,其特征在于,上述顶点部之间的间隔a(间距)、上述折叠宽度b、以及上述V字结构体的组数n之间满足60≤b×n/a≤125的关系。
根据本发明的过滤器元件,使褶裥的顶点部与同该褶裥相邻的褶裥的顶点部之间的间隔a(间距)、过滤材料折叠宽度b、相邻的褶裥的中央部(过滤材料折叠宽度b的中间位置)的过滤材料彼此之间的间隔c(中央部间隙)、相邻的褶裥的顶点附近的过滤材料彼此之间的间隔c’(开口部间隙)、过滤材料的厚度d、以及褶裥的顶点附近的褶裥的宽度e(顶端宽度)之间的关系满足c’/c≥1.1、c’=a-e≥0.45mm、c=a/2-d、e/d≥2的关系,因此能够使褶裥形状为从流路的入口侧朝向内侧呈缓和的V字形状,确保间隙并谋求低压损化。
此外,特别是通过将上述顶点部之间的间隔a(间距)设为1.45mm~2.30mm、上述折叠宽度b设为15mm~40mm、上述间隔c(中央部间隙)设为1.0mm以下、上述厚度d设为0.15mm~0.30mm、上述褶裥的宽度e(顶端宽度)设为0.85mm以下,与以往的由H EPA过滤器用的一般的约0.4mm的厚度的过滤材料制作出的过滤器元件相比,本发明的过滤器元件能够谋求约10%以上的低压损化。
此外,通过不在折痕(峰部-谷部)内部附近设置上述带状构件等间隔保持构件而将间隔保持构件间歇性地设置,能够减小褶裥的宽度,能够扩大褶裥顶点彼此之间的间隙,并且能够减小由带状构件等引起的过滤材料通风部面积的减少,能够维持稳定的压损。
此外,根据本发明的双褶型空气过滤器,由支承构件支承上述过滤器元件而使其呈V字形,排列n组该V字结构体并将n组该V字结构体固定在过滤器上下框架中,因为本发明的双褶型空气过滤器上述顶点部之间的间隔a(间距)、上述折叠宽度b、以及上述V字结构体的组数n之间保持了60≤b×n/a≤125的关系,所以能够维持作为HEPA过滤器的效率,能够确保足够的过滤材料面积,并且能够大幅地降低过滤器的压力损失。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的过滤器元件中使用的过滤材料的主要部分放大剖视图。
图2是该实施方式的过滤器元件的过滤器组合件的主要部分放大剖视图。
图3是本发明的一实施方式的双褶型空气过滤器的说明图。
图4是表示C’/C与C之间的关系的特性图。
图5是表示由过滤器元件的结构引起的压力损失与开口部间隙之间的关系(b=20mm)的特性图。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的最优的方式进行说明。
图1是本发明的一实施方式的过滤器元件中使用的过滤材料的主要部分放大剖视图,图中附图标记4表示过滤材料,a表示过滤材料4的褶裥的顶点部与同该褶裥相邻的褶裥的顶点部之间的间隔(间距),b表示过滤材料4的折叠宽度,c表示过滤材料4的相邻的褶裥的中央部(过滤材料折叠宽度b的中间位置)的过在滤材料彼此之间的间隔(中央部间隙)、c’表示相邻的褶裥的顶点附近的过滤材料彼此之间的间隔(开口部间隙)、d表示过滤材料4的厚度,e表示褶裥的顶点附近的褶裥的宽度(顶端宽度)。
本实施方式的过滤器元件如在图2中标注附图标记1所示,由过滤器组合件2与过滤器框架3构成。上述过滤器组合件2中,将过滤材料4折叠为锯齿状,过滤材料4的折叠峰部4a、4a彼此间由间隔保持构件5保持间隔。上述过滤器组合件2借助密封剂6被气密地固定在上述过滤器框架3的上下框架3a、3a之间。
本实施方式的空气过滤器的等级所针对的是能够以99.97%以上的滤除效率处理0.3μm的颗粒的高性能的颗粒滤除过滤器。
对于上述过滤材料4而言,关于其材质没有特别地限定,例如能够使用由玻璃纤维、合成纤维等形成的单体无纺布、PTFE树脂薄膜、利用无纺布对熔喷无纺布进行了加强的复合无纺布等。对于过滤器的使用风速,能够使用可以以99.97%以上的滤除效率处理0.3μm的颗粒的风速。
此外,对于间隔保持构件5的材质而言,对其材质没有特别地限制,例如能够使用由热熔性树脂、发泡聚氨酯树脂等构成的带状构件等。
上述间隔保持构件5能够沿着过滤材料4的流动方向呈实线状地(连续地)或者虚线状地(间歇地)设于该过滤材料4的双面或者单面上。为了将过滤材料4折为直线状且减少下游侧的阻力,如图2所示,优选不在折痕(峰部-谷部)内部附近设置间隔保持构件5而将该间隔保持构件5间歇性地设置。
对于密封剂6而言,只要是用于确保过滤器组合件2与过滤器框架3之间的气密性的密封剂即可,对其材质没有特别地限定,能够使用聚氨酯树脂、环氧树脂等。
在本实施方式中,过滤器元件1的下述的参数(1)~(5)具有以下的条件(A)~(D)的关系。
1.参数
(1)褶裥的顶点部与同该褶裥相邻的褶裥的顶点部之间的间隔a(间距)
(2)过滤材料折叠宽度b
(3)相邻的褶裥的中央部(过滤材料折叠宽度b的中间位置)的过滤材料彼此之间的间隔c(中央部间隙)
(4)相邻的褶裥的顶点附近的过滤材料彼此之间的间隔c’(开口部间隙)
(5)过滤材料的厚度d以及褶裥的顶点附近的褶裥的宽度e(顶端宽度)
2.条件
(A)c’/c≥1.1
(B)c’≥0.45mm
(C)c=a/2-d
(D)e/d≥2
上述间隔c’(开口部间隔)被定义为c’=a-e,在c’/c为1.1以上且c’为0.45mm以上的范围内,获得较佳的压力损失。
上述式子表示下述方式对降低压力损失是有效的,即,在将厚度较薄的过滤材料4折叠为规定容积时,为了不使压力损失增加,需由恒定的间隔c’(开口部间隙)确保通风路。
此外,在e/d小于2时,峰顶部将被压扁,成为压损变高的原因,并且在过滤材料上产生损伤、破损的可能性较高,存在外观变差的问题。
此外,对于本实施方式的过滤器元件1而言,虽然只要是具有上述关系的尺寸即可,没有特别地限制,但是优选将过滤材料4的褶裥的顶点部与同该褶裥相邻的褶裥的顶点部之间的间隔a(间距)设为1.45mm~2.30mm,过滤材料的折叠宽度b设为15mm~40mm,过滤材料4的相邻的褶裥的中央部(过滤材料折叠宽度b的中间位置)的过滤材料彼此之间的间隔c(中央部间隙)设为1.0mm以下,过滤材料4的厚度d设为0.15mm~0.30mm,褶裥的顶点附近的褶裥的宽度e(顶端宽度)设为0.85mm以下。
上述间距a是通过将过滤材料4的10个峰部作为1组,进行5组以上的所谓的在该1组内取平均数的操作,并将该每1组的平均值平均化而得到的。折叠宽度b是测量从峰部的折回部分起到紧接着的谷部的折回部分为止的宽度得到的数值。上述间隔c(中央部间隙)以及开口部间隔c’(开口部间隙)分别由间距a、折叠宽度b、顶端宽度e限定,使用利用上述定义了的数学式计算的值。
关于褶裥的顶点附近的褶裥的宽度e(顶端宽度),是使用以下方式测量得到的值,即,利用游标卡尺夹着顶点部4a,在折叠峰部连续的方向上移动游标卡尺,以使游标卡尺的测量宽度每0.05mm变化的方式测量游标卡尺能够在折叠峰部连续的方向上圆滑地移动1mm以上的宽度。
接着,对由上述过滤器元件构成的本发明的实施方式的双褶型空气过滤器进行说明。
图3是双褶型空气过滤器20的剖视图。
在空气过滤器20内具有结构体9A~9G,该结构体9A~9G是通过使相邻的多个过滤器元件1以彼此的上游侧和/或下游侧的端部相抵接的方式配置为V字状而构成的。V字状的结构体9A~9G的将整体的通风面包围起来的上下表面借助密封构件固定在过滤器上下框架10、11上,左右的侧面借助密封构件固定在过滤器侧框架12、13上。
V字状的结构体9A~9G的顶端部固定在带槽的上游侧支承构件7A~7G以及包括槽的下游侧支承构件8A~8F的槽内部。而且,虽未图示,但是在各槽内的抵接部设有密封构件。
另外,过滤器侧框架12、13的下游侧的端部具有截面构成为U字状的折回部12a、13a,过滤器元件1的下游侧端部借助密封构件固定在该U字槽内。
对于本实施方式的双褶型空气过滤器而言,在将上述说明的结构的过滤器元件作为1组V字结构体并排列了n组该V字结构体的情况下,使上述过滤器元件的顶点的间隔a(间距)、上述过滤器元件的折叠宽度b、以及上述V字形结构体的组数n保持60≤b×n/a≤125的关系。
由此,能够维持作为H EPA过滤器的效率,能够确保足够的过滤材料面积,并且能够大幅地降低过滤器的压力损失。另外,上述n组V字结构体的“n”为2以上的整数,优选为3~12。
本发明的过滤器元件的过滤器框架3、双褶型空气过滤器的侧框架12、13、以及支承构件7A~7G、8A~8F能够由不锈钢、铝、镀铝锌(Galvalume)钢板等金属制品构成或者由聚丙烯等合成树脂构成。
实施例
接着,对本发明的双褶型空气过滤器的实施例与以往例以及比较例一起进行说明。
作为实施例1至7以及比较例1至4按照下述表1所示的条件,使用压力损失为265Pa(5.3cm/s时)、效率为99.97%以上(at0.2μm~0.5μm)的玻璃纤维制的过滤材料,制作外形尺寸为纵280mm×横600mm×折叠宽度15mm~40mm的过滤器元件1,并借助聚氨酯树脂密封剂由钢板制的过滤器框架11~14包围过滤器元件1的侧面,制作出外形尺寸为纵610mm×横610mm×进深290mm的双褶型空气过滤器。
此外,作为以往例1除使用了厚度d为0.40mm、压力损失为265Pa(5.3cm/s时)、效率为99.97%以上的玻璃纤维制的过滤材料之外,与上述实施例等同样地进行处理而制造出双褶型空气过滤器。
另外,表1中的组数是指将2个过滤器组合件2作为1组而构成的V字结构体的数量。
接着,对上述实施例、以往例、以及比较例的各双褶型空气过滤器进行了对压力损失的性能评价。
压力损失依据JIS B9908.8.1.2,并利用70m3/min(表面风速3.14m/s)通风时的方法测量。
[表1](见下页)
Figure BPA00001476534600101
如表1所示,只要是在尺寸指标c’/c≥1.1的范围内,与以往例1的295Pa相比,都能够观察到有降低约20%压力损失的效果。
由实施例1与比较例1能够确认到如下事实,即,顶端宽度e超过0.85mm时,开口部的间隙变窄,由过滤器元件的结构引起的压力损失较大,即使减小间距也无法获得降低压力损失的效果(参照图5)。
由实施例2与比较例2能够确认到如下事实,即,过滤材料的厚度d超过0.30mm时,随着过滤材料的厚度的增加顶端宽度也增加,因此无法充分地确保间隙的尺寸,由过滤器元件的结构引起的压力损失增大。此外,过滤材料的厚度d不为0.30mm以下时,折叠顶端形状变差(顶端宽度变为0.85mm以上),由结构引起的压力损失较大。
此外,在图4中,如绘制(实施例:○、比较例和以往例:×)了实施例等的c与c’的关系的图所示,比较例3和比较例4不满足c’/c≥1.1,压力损失不满足245Pa以下。特别是在比较例3中,开口部间隙为0.45mm以下,结构压损急剧地变大(参照图5)。
作为上述实施例的过滤材料,如果使用压力损失低的过滤材料,则能够进一步降低过滤器的压力损失。
根据本发明,利用过滤器元件的低压损化,能够提出有可以在高风量下使用的空气过滤器的技术方案,因此也适用于并非双褶结构的通常的空气过滤器,具有产业上的可利用性。
附图标记说明
1、过滤器元件;2、过滤器组合件;3、过滤器框架;3a、上下框架;4、过滤材料;4a、折叠峰部;5、间隔保持构件;6、密封剂;7、上游侧支承构件;8、下游侧支承构件;9、V字结构体;10、11、过滤器上框架、过滤器下框架;12、13、过滤器侧框架;20、双褶型空气过滤器;a、顶点部之间的间隔(间距);b、过滤材料折叠宽度;c、过滤材料彼此之间的间隔(中央部间隙);c’、过滤材料彼此之间的间隔(开口部间隙);d、过滤材料的厚度;e、褶裥的宽度(顶端宽度)。

Claims (4)

1.一种过滤器元件,利用间隔保持构件间隔保持折叠为锯齿状的过滤材料,其特征在于,
褶裥的顶点部与同该褶裥相邻的褶裥的顶点部之间的间隔a(间距)、过滤材料折叠宽度b、相邻的褶裥的中央部(过滤材料折叠宽度b的中间位置)的过滤材料彼此之间的间隔c(中央部间隙)、相邻的褶裥的顶点附近的过滤材料彼此之间的间隔c’(开口部间隙)、过滤材料的厚度d、以及褶裥的顶点附近的褶裥的宽度e(顶端宽度)之间的关系满足如下关系:
c’/c≥1.1;
c’=a-e≥0.45mm;
c=a/2-d;
e/d≥2。
2.根据权利要求1所述的过滤器元件,其特征在于,
上述顶点部之间的间隔a(间距)为1.45mm~2.30mm,上述折叠宽度b为15mm~40mm,上述间隔c(中央部间隙)为1.0mm以下,上述厚度d为0.15mm~0.30mm,上述褶裥的宽度e(顶端宽度)为0.85mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的过滤器元件,其特征在于,
上述间隔保持构件由热熔性树脂或者发泡树脂构成,设置在上述过滤材料的除折痕的内侧表面之外的、在折痕的上游侧和下游侧暴露出的表面上。
4.一种双褶型空气过滤器,其排列n组结构体并将该n组结构体收容在过滤器框架内,该结构体是通过将多个权利要求1所述的过滤器元件以该过滤器元件彼此的上游侧和/或下游侧的端部相抵接的方式配置为V字状而构成的,其特征在于,
上述顶点部之间的间隔a(间距)、上述折叠宽度b、以及上述V字结构体的组数n之间满足60≤b×n/a≤125的关系。
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