JP2002370020A

JP2002370020A - タービン用吸気フィルタ濾材およびその使用方法と製造方法

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Publication number: JP2002370020A
Application number: JP2001179027A
Authority: JP
Inventors: Eizo Kawano; 栄三川野; Takuya Maeoka; 拓也前岡
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】タービン内への汚染がないクリーンな濾材で
あって圧力損失の上昇が抑制されたタービン用吸気フィ
ルタ濾材を提供する。【解決手段】ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）多孔質膜と、通気性支持材とを含み、上記多孔質膜
の少なくとも一方の側に、主としてプレフィルタとして
の機能を担う第１の通気性支持材と、主として補強材と
しての機能を担う第２の通気性支持材とを含み、第１の
通気性支持材の繊維径が第２の通気性支持材の繊維径よ
りも細いタービン用吸気フィルタ濾材とする。この濾材
は、第１および第２の通気性支持材を、濾材を通過する
気流について、ＰＴＦＥ多孔質膜よりも上流側に配置し
て使用する。この濾材は、第１および第２の通気性支持
材の積層体を、ＰＴＦＥ多孔質膜と積層して作製すると
よい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリテトラフルオロ
エチレン（以下、「ＰＴＦＥ」と略す）多孔質膜を用い
たタービン用吸気フィルタ濾材に関し、さらに詳しくは
発電所などに設置されるガスタービンや蒸気タービンの
吸気側に使用される空気および気体中の浮遊粒子の捕集
に適した吸気フィルタ濾材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、タービンの吸気側に使用されるフ
ィルタ用濾材としては、ガラス繊維にバインダーを加え
て抄紙したものが多く用いられてきた。このような濾材
にはいくつかの問題がある。例えば、濾材中には付着小
繊維が存在し、また加工による折曲げ時には自己発塵す
る。これらのガラス繊維は、フィルタから脱落してター
ビン内に入り、ファンに付着してしまう。一方、ＰＴＦ
Ｅはクリーンな材料であり、近年、ＰＴＦＥ多孔質膜を
含むフィルタ濾材が半導体工業のクリーンルームの高性
能フィルタ材料として使用され始めている。特開２００
０−６１２８０公報に記載されているフィルタ濾材はそ
の一例である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＰＴＦＥ多孔質膜と通
気性支持材との積層体からなるフィルタ濾材は、ガラス
製濾材と同じ圧力損失で比較すれば捕集効率が高い。こ
のため、この積層体からなるフィルタ濾材を用いると、
運転中の圧力損失の上昇がガラス製濾材を用いた場合よ
りも短期間で生じる。したがって、従来のＰＴＦＥ多孔
質膜を用いたフィルタ濾材は、タービン用吸気フィルタ
濾材としては圧力損失が短期間で上昇するという問題が
あった。

【０００４】そこで、本発明は、タービン内への汚染が
ないクリーンな濾材であって圧力損失の上昇が抑制され
たタービン用吸気フィルタ濾材、さらにはその使用方法
と製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のタービン用吸気フィルタ濾材は、ＰＴＦＥ
多孔質膜と、繊維材料からなる通気性支持材とを含み、
上記多孔質膜の少なくとも一方の側に第１の通気性支持
材と第２の通気性支持材とを含み、第１の通気性支持材
の繊維径が第２の通気性支持材の繊維径よりも細いこと
を特徴とする。

【０００６】また、本発明のタービン用吸気フィルタ濾
材の使用方法は、上記フィルタろ材の第１の通気性支持
材および第２の通気性支持材を、タービンに向かってフ
ィルタ濾材を通過する気流について、このフィルタ濾材
に含まれるＰＴＦＥ多孔質膜よりも上流側に配置するこ
とを特徴とする。

【０００７】上記２層の通気性支持材は、補強材として
機能するとともに、大気塵に対するプレフィルタとして
機能する。補強材としては繊維径が太い方が、プレフィ
ルタとしては繊維径が細い方が、それぞれ好ましい。そ
こで、本発明のフィルタ濾材では、繊維径が異なる２種
の通気性支持材を用いて補強材としての役割とプレフィ
ルタとしての役割を分担させることとした。

【０００８】上記タービン用吸気フィルタ濾材において
は、プレフィルタとしての機能を主として担う第１の通
気性支持材の繊維径が０．２μｍ以上１５μｍ以下であ
ることが好ましい。繊維径が０．２μｍより細くなると
機械的強度が低下して作業性も悪くなるからであり、繊
維径が１５μｍを超えると捕集性能が低下するからであ
る。補強材としての機能を主として担う第２の通気性支
持材の繊維径は、１μｍ以上３０μｍ以下が好適であ
る。

【０００９】第１の通気性支持材は、その繊維径が細い
ため、上記フィルタ濾材の製造に際しては、相対的に繊
維径が太い第２の通気性支持材と積層してから（好まし
くは一体化してから）ＰＴＦＥ多孔質膜（またはこれを
含む積層体）と積層すると、機械的強度が向上するため
取り扱いやすくなり、作業性が向上する。すなわち、本
発明のタービン用吸気フィルタ濾材の製造方法は、第１
の通気性支持材と第２の通気性支持材とを積層して通気
性支持材積層体を作製する工程と、この通気性支持材積
層体とＰＴＦＥ多孔質膜またはＰＴＦＥ多孔質膜を含む
積層体とを積層する工程と、を含むことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について説明する。図１〜図３は、それぞれ本発明の濾
材の例を示す断面図である。なお、いずれの図面におい
ても、使用時には、図面上方を気流上流側として濾材を
配置するものとする。

【００１１】図１〜図３に示したように、濾材には、そ
の最上流側に、繊維径が０．２〜１５μｍである第１の
通気性支持材２が配置されている。第１の通気性支持材
２は、材質、構造、形態のいずれも特に限定されない
が、ＰＴＦＥ多孔質膜より通気性に優れた材料、例え
ば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シー
ト）、その他の多孔質材料を用いることができる。ただ
し、強度、捕集性、柔軟性、作業性の点からは不織布が
好ましい。材料についても特に限定はなく、ポリオレフ
ィン（ポリエチレン(ＰＥ)、ポリプロピレン(ＰＰ)な
ど）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフ
タレート(ＰＥＴ)など）、芳香族ポリアミド、またはこ
れらの複合材などを用いることができる。

【００１２】濾材には、ＰＴＦＥ多孔質膜１と第１の通
気性支持材２との間に、繊維径が第１の通気性支持材よ
りも太い第２の通気性支持材３が含まれている。この通
気性支持材３についても、材質、構造、形態は特に限定
されず、ＰＴＦＥ多孔質膜より通気性に優れた材料、例
えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シー
ト）、その他の多孔質材料を用いればよい。ここでも、
強度、捕集性、柔軟性、作業性の点からは不織布が好ま
しく、さらに、不織布を構成する一部または全部の繊維
が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分より相対
的に融点が高い合成繊維が好ましい。通気性支持材３の
材料としても、上記と同様、特に限定はないが、ポリオ
レフィン（ＰＥ、ＰＰなど）、ポリアミド、ポリエステ
ル（ＰＥＴなど)、芳香族ポリアミド、またはこれらの
複合材などを用いればよい。

【００１３】第２の通気性支持材３の繊維径は、プレフ
ィルタとする第１の通気性支持材２の繊維径よりも太い
範囲であればよいが、１〜３０μｍ、特に１５μｍを超
え３０μｍ以下の範囲が好適である。図２および図３に
示したように、機械的強度を高めるために、第２の通気
性支持材３を２層以上配置してもよい。

【００１４】また、図３に示したように、第１の通気性
支持材２を２層以上配置すると、粉体の保持能力の更な
る向上を図ることができる。また、図１〜図３に示した
ように、濾材の最上流側（図示上方）に第１の通気性支
持材２を配置し、この第１の通気性支持材２とＰＴＦＥ
多孔質膜との間に第２の通気性支持材３を配置すると、
機械的強度を高めることができる。もっとも、本発明の
フィルタ濾材の構成は、図１〜図３の配置に限られるも
のではない。

【００１５】以下、ＰＴＦＥ多孔質膜を製造する方法の
一例について説明する。まず、ＰＴＦＥファインパウダ
ーに液状潤滑剤を加えたぺースト状の混和物を予備成形
する。液状潤滑剤は、ＰＴＦＥファインパウダーの表面
を濡らすことができて、抽出や加熱により除去できるも
のであれば特に制限されず、例えば、流動パラフィン、
ナフサ、ホワイトオイルなどの炭化水素を使用すること
ができる。液状潤滑剤の添加量は、ＰＴＦＥファインパ
ウダー１００重量部に対して５〜５０重量部程度が適当
である。上記予備成形は，液状潤滑剤が絞り出されない
程度の圧力で行う。次に、予備成形体を、ぺースト押出
や圧延によってシート状に成形し、このＰＴＦＥ成形体
を少なくとも一軸方向に延伸してＰＴＦＥ多孔質シート
を得る。なお、ＰＴＦＥ成形体の延伸は、液状潤滑剤を
除去してから行うとよい。なお、延伸条件は、適宜設定
することができ、通常、縦方向延伸、横方向延伸共に、
温度３０〜３２０℃、延伸倍率２〜３０倍である。延伸
後にＰＴＦＥの融点以上に加熱して焼成してもよい。

【００１６】ＰＴＦＥ多孔質膜は、タービン用吸気フィ
ルタ濾材に用いる場合には、平均孔径０．０１〜５μ
ｍ、平均繊維径０．０２〜０．３μｍ、５．３ｃｍ／秒
の流速で空気を透過させるときの圧力損失が５０〜１０
００Ｐａである膜が好適である。

【００１７】通気性支持材２，３とＰＴＦＥ多孔質膜１
との積層方法、あるいは通気性支持材２，３同士の積層
方法についても、特に限定はない。ただ単に重ね合わせ
るだけでもよいし、例えば接着剤ラミネート、熱ラミネ
ートなどの方法を適用してもよい。熱ラミネートにより
積層する場合は、加熱により通気性支持材の一部を溶融
させて接着積層してもよく、ホットメルトパウダーのよ
うな融着剤を介在させて接着積層してもよい。

【００１８】ＰＴＦＥ多孔質膜を互いに積層する場合に
も、ただ単に重ね合わせるだけでもよく、成膜時に圧着
積層する方法や熱融着する方法を用いても構わない。

【００１９】こうして得た濾材は、通常、連続したＷ字
状に折り曲げられ（プリーツ加工され）、対向する濾材
表面が接触しないようにホットメルトなどでビードが形
成され、さらに金属枠などで枠付けされて吸気フィルタ
ユニットとなる。

【００２０】濾材のプリーツ加工は、以下の方法で行え
ばよい。外周にブレードを配置した一対の回転ドラム
を回転させながら濾材をひだ折りしていくロータリー方
式と呼ばれる方法。濾材移送方向に所定の間隔をおい
て配置した一対のブレードを移動させながら濾材を両面
から交互に折り畳んでいくレシプロ方式と呼ばれる方
法。

【００２１】ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との積層
体からなる濾材は、上記積層工程およびフィルタユニッ
トヘの加工工程において、摩擦により帯電しやすい。帯
電して表面電位が高くなった濾材に導電体が近づいたり
人間が素手で触れたりすると、放電（スパーク）が発生
して濾材に貫通孔が形成されることがある。貫通孔が形
成されると、濾材の捕集効率が低下し、貫通孔断面の短
径よりも小さい粒径の粒子について捕集効率の粒子径依
存性がなくなる、いわゆるリーク現象が発生する。この
ようなリークを防止するためには、濾材の製造および加
工の工程において、摩擦が発生しやすい場所に帯電除去
装置を配置して行うとよい。

【００２２】帯電を防止するために、帯電しにくいＰＴ
ＦＥ多孔質膜や通気性支持材を用いてもよい。例えば、
カーボン、金属紛などの導電性材料を練り込んだ導電性
または半導電性のＰＴＦＥ多孔質膜や通気性支持材を用
いたり、スパッタ処理、放電処理、界面活性剤のコーテ
ィング処理などにより予め親水化処理したＰＴＦＥ多孔
質膜や通気性支持材を用いると、濾材の帯電を抑制でき
る。

【００２３】いずれの方法を採用する場合も、濾材の表
面電位を、その絶対値が０．３ｋＶ以下となる程度にま
で低下させれば、リークを防いでタービン内の汚染を防
止できる。表面電位は、市販の表面電位計を用いれば容
易に測定できる。

【００２４】タービン用吸気フィルタ濾材全体の厚み
は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、特に０．２ｍｍ〜１．０ｍ
ｍの範囲が好ましい。厚みが厚すぎると、圧力損失が高
くなったりプリーツ性が悪くなる場合があり、逆に薄す
ぎると、剛性が低下することがある。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例に制限されない。以下
の実施例および比較例では、図２に示したように、第１
の通気性支持材２、第２の通気性支持材３、ＰＴＦＥ多
孔質膜１、第２の通気性支持材３をこの順に積層して濾
材を作製した。ＰＴＦＥ多孔質膜、通気性支持材および
タービン用吸気フィルタ濾材の各特性の測定方法は、以
下のとおりである。

【００２６】（１）繊維径通気性支持材の表面を撮影した走査顕微鏡（ＳＥＭ）写
真により測定した。

【００２７】（２）圧力損失サンプルを有効面積１００ｃｍ²の円形ホルダーにセッ
トし、上流側と下流側との間に圧力差を与えてサンプル
の透過流速を５．３ｃｍ／秒に調整しながら、上流側か
ら供給した大気塵を透過させ、一定時間毎の圧力損失を
圧力計で測定した。吸気フィルタ濾材をサンプルとする
場合は、大気塵を供給する入口側に濾材の上流側が位置
するようにセットした。

【００２８】（３）ＤＨＣ（Dust Holding Capacity）圧力損失の測定方法と同様にして、サンプルに大気塵を
透過させ、一定時間毎にサンプルの重量変化を電子天秤
で測定した。

【００２９】（４）捕集効率圧力損失の測定方法と同様にしてサンプルをセットし
た。そして、サンプルの透過速度を５．３ｃｍ／秒に調
整しながら、サンプルの上流側に、多分散ジオクチルフ
タレート（以下、「ＤＯＰ」と略す）粒子を粒径０．５
μｍ以上の粒子の濃度が約１０⁷個／リットルとなるよ
うに供給し、上流側のＤＯＰ粒子濃度とサンプルを透過
してきた下流側のＤＯＰ粒子濃度とをパーティクルカウ
ンターで測定して下記式により捕集効率を求めた。ただ
し、対象粒子は粒径０．５μｍ以上の範囲のものとし
た。

【００３０】捕集効率(％)＝［１−（下流側濃度／上流
側濃度）］×１００

【００３１】（実施例１）ＰＴＦＥファインパウダー１
００重量部に液状潤滑剤（流動パラフィン）３０重量部
を加えたぺースト状の混和物を予備成形し、ぺースト押
出により丸棒状に成形した。成形物を厚み０．２ｍｍに
圧延して液状潤滑剤をノルマルデカンにより抽出除去し
た後、長さ方向に３００℃で１０倍、次いで横方向に１
２０℃で３０倍に延伸し、さらに４００℃で０．５秒間
熱して焼成した。こうしてＰＴＦＥ多孔質膜（厚さ：１
０μｍ、気孔率：９３％、平均孔径：１．０μｍ、平均
繊維径：０．２μｍ、圧力損失：１７６．５Ｐａ、捕集
効率：９９．９９９％）を得た。一方、第１の通気性支
持材として繊維径約０．５〜３μｍ、目付量３０ｇ／ｍ
²のＰＰ不織布を、第２の通気性支持材として繊維径約
２０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ²のＰＥＴ（芯成分）／Ｐ
Ｅ（鞘成分）不織布を、それぞれ準備した。

【００３２】次に、第１の通気性支持材と第２の通気性
支持材とを１３０℃に加熱した一対のロール間を通過さ
せて熱ラミネートすることにより接合し、通気性支持材
の２層品を得た。また、ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気
性支持材とを１８０℃に加熱した一対のロール間を通過
させて熱ラミネートすることにより接合し、ＰＴＦＥ多
孔質膜と第２の通気性支持材との２層品を得た。引き続
き、これらの２層品を、ＰＴＦＥ多孔質膜と第２の通気
性支持材とが接するように積層して１３０℃に加熱した
一対のロール間を通過させることにより熱ラミネートを
行って厚さ０．３ｍｍのタービン用吸気フィルタ濾材を
得た。

【００３３】（実施例２）第１の通気性支持材として、
繊維径約２〜５μｍ、目付量３０ｇ／ｍ²のＰＰ不織布
を用いたことを除いては、実施例１と同様にして厚さ
０．３２ｍｍのタービン用吸気フィルタ濾材を得た。

【００３４】（実施例３）第１の通気性支持材として、
繊維径約７〜１２μｍ、目付量３０ｇ／ｍ²のＰＰ不織
布を用いたことを除いては実施例１と同様にして厚さ
０．３４ｍｍのタービン用吸気フィルタ濾材を得た。

【００３５】（比較例１）第１の通気性支持材として、
繊維径約２０μｍ、目付量３０ｇ／ｍ²のＰＰ不織布を
用いたことを除いては実施例１と同様にして厚さ０．３
８ｍｍのタービン用吸気フィルタ濾材を得た。

【００３６】各実施例および比較例において用いた通気
性支持材について、ＰＴＦＥ多孔質膜と積層しない状態
で、捕集効率を測定した。結果を表１に示す。また、各
実施例および比較例において作製したタービン用吸気フ
ィルタ濾材について、圧力損失およびＤＨＣを測定し
た。結果を図４に示す。

【００３７】

【００３８】表１に示したように、各実施例で使用した
通気性支持材は、比較例で使用した通気性支持材よりも
粉塵の捕集効率が高かった。各実施例のフィルタ濾材
は、図４に示すように、比較例のフィルタ濾材と同じＤ
ＨＣ値で比較すると、圧力損失の上昇が抑制されてい
た。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タービン内への汚染がないクリーンな濾材であって圧力
損失の上昇が抑制されたタービン用吸気フィルタ濾材を
提供し、この濾材を使用して安定したタービンの運転を
長期間持続できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾材の一形態を示す断面図である。

【図２】本発明の濾材の別の一形態を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の濾材のまた別の一形態を示す断面図
である。

【図４】本発明の実施例におけるＤＨＣと圧力損失と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ＰＴＦＥ多孔質膜２第１の通気性支持材３第２の通気性支持材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｄ 25/00 Ｆ０１Ｄ 25/00 ＱＦ０２Ｃ 7/00 Ｆ０２Ｃ 7/00 ＣＤ 7/052 7/052 Ｆターム(参考） 4D006 GA44 MA03 MA09 MA22 MB20 MC30X NA34 NA47 NA50 NA62 PA01 PB17 PC80 4D019 AA01 BA13 BB02 BB03 BB08 BB10 BD01 BD02 CA02 CB04 CB06 DA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜
と、繊維材料からなる通気性支持材とを含むタービン用
吸気フィルタ濾材であって、前記多孔質膜の少なくとも
一方の側に第１の通気性支持材と第２の通気性支持材と
を含み、前記第１の通気性支持材の繊維径が前記第２の
通気性支持材の繊維径よりも細いことを特徴とするター
ビン用吸気フィルタ濾材。
【請求項２】第１の通気性支持材の繊維径が０．２μ
ｍ以上１５μｍ以下である請求項１に記載のタービン用
吸気フィルタ濾材。
【請求項３】第２の通気性支持材の繊維径が１μｍ以
上３０μｍ以下である請求項１または２に記載のタービ
ン用吸気フィルタ濾材。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のタービ
ン用吸気フィルタ濾材の使用方法であって、第１の通気
性支持材および第２の通気性支持材を、タービンに向か
って前記フィルタ濾材を通過する気流について、前記フ
ィルタ濾材に含まれるポリテトラフルオロエチレン多孔
質膜よりも上流側に配置することを特徴とするタービン
用吸気フィルタ濾材の使用方法。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載のタービ
ン用吸気フィルタ濾材の製造方法であって、第１の通気
性支持材と第２の通気性支持材とを積層して通気性支持
材積層体を作製する工程と、前記通気性支持材積層体と
ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜またはポリテトラ
フルオロエチレン多孔質膜を含む積層体とを積層する工
程と、を含むことを特徴とするタービン用吸気フィルタ
濾材の製造方法。