JP2004325046A - Filter unit - Google Patents

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  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a filter unit holding a high performance filter such as a HEPA filter, and provide efficient usage of a building facility space. <P>SOLUTION: The filter unit 2 has a positioning means 40 capable of positioning a plurality of high performance filters 1, and a holding means 50 for holding positions of the high performance filters. Air flow passing planes 11 and 12 of the high performance filter are slanted at predetermined angles α/2 and β/2 with respect to an air flow direction. An upstream side open space 3 and a downstream side open space 4 are formed between the high performance filters, or between the high performance filter and an inner wall face of a casing 21. A passage cross section of the upstream side open space expands in a direction opposite to the air flow direction and converges in the air flow direction, and a passage cross section of the downstream side open space expands in the air flow direction and converges in the direction opposite to the air flow direction. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルターユニットに関するものであり、より詳細には、HEPAフィルター等の高性能フィルターをコンパクトに収容し、建築設備空間の効率的利用を可能にするフィルターユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工場、病院、医薬研究施設、放射性同位元素(RI)取扱施設、バイオハザード施設等には、高度な特殊空調設備を要するクリーンルームや、生物学研究室、病理研究室、生物学的危険物質取扱室等が設けられ、この種の特殊空調設備では、HEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルター等の高性能フィルターが給気系又は排気系ダクトに介装される(特許文献1〜4参照)。HEPAフィルターは、DOP 試験法において単一分散平均粒子径0.3 μm 粒子を99.97%以上捕集可能な高性能フィルターとして知られている。近年、更に捕集効率を向上し、0.15μm 粒子に対して捕集効率99.9997 %以上を達成し得るUPLAフィルタ等の高性能フィルターが実用化されている。この他、臭気物質又は放射性同位元素等の外界放出を防止する活性炭フィルターや、美術館等で使用されるアルカリ吸着フィルター等のケミカルフィルター、更には、塩害防止を意図した塩害除去フィルター等が知られている。
【0003】
このような高性能フィルター(以下、本明細書においては、単に「高性能フィルター」という)は、捕集性能低下時又は定期点検時等に交換しなければならないことから、フィルターの外形寸法は特定の規格寸法に標準化され、当業界には、フィルター製品を任意の施設に随時補給可能な供給体制がほぼ整備されている。例えば、上記HEPAフィルターの寸法は、枠体寸法=610mm×610mm(正面寸法)の規格寸法に概ね標準化されている。
【0004】
従来、この種の高性能フィルターは、フィルターをフィルターハウジング又はフィルターケーシング内に収納したフィルターユニットとして一般に使用されており、フィルターユニットの気流流入口及び気流流出口は、空調機器、給気系ダクト又は排気系ダクトに接続される。所望により、送風機をもハウジング内に組込んだ比較的大型の自立ユニット式濾過装置が、空調機械室や、排気設備等に配設される。
【0005】
【特許文献1】特開平6−304429号公報
【0006】
【特許文献2】特開平8−42884号公報
【0007】
【特許文献3】特開平11−197429号公報
【0008】
【特許文献4】特開2002−310473号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このような高性能フィルターは、捕集効率を確実に達成すべく、気流のフィルター通過風速を比較的厳格に規制されており、例えば、上記HEPAフィルターにあっては、一般に、処理風量は、50m/分以下に規制され、通過風速(面風速)は、2.5m/s以下に制限されている。また、フィルター同士の連接部や、フィルター及びハウジング(又はケーシング)の連接部に隙間又は微小間隙等が形成された場合、フィルターの濾材を通過しない未処理空気が下流側にリークする結果を招くので、フィルターユニットのリーク量も又、厳密に規制される。このような通過風速及びリーク量の制限に起因し、高性能フィルターの配列は、面風速が低下し且つ気密処理が容易な配列、即ち、気流方向を横断するように高性能フィルターを配置し且つ気流通過面を気流と直交するようにしたフィルター配列が一般に採用される。
【0010】
しかしながら、このようなフィルター配列は、フィルターユニットの全体寸法を大型化し、例えば、正面寸法610mm×610mmのフィルターをフィルターユニット内に4枚配置する場合、フィルターユニットの幅寸法(内寸)は、少なくとも2440mmに設計しなければならない。他方、フィルターユニットは、空調機械室又は天井裏空間等の如く、限られた建築設備空間に配置されるので、多種多様な建築設備(ダクト・配管・配線類、空調機器・給排水衛生機器・電気機器等)が混在する建築設備空間において、他の建築設備の利用空間を圧迫し又は制限する原因となる。
【0011】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、HEPAフィルター等の高性能フィルターをコンパクトに収容し、建築設備空間の効率的利用を可能にする小型のフィルターユニットを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記目的を達成すべく、本発明は、高性能フィルターと、該フィルターを収容可能なケーシングとを有するフィルターユニットにおいて、
気流通過面が気流方向に対して所定角度 (α/2) をなして傾斜する方向に複数の前記高性能フィルターを位置決め可能な位置決め手段と、該高性能フィルターの位置を保持する保持手段とを有し、
流路断面が気流方向に対向して拡開し且つ気流方向に収束する上流側開放空間が、前記高性能フィルターの間、又は前記高性能フィルターと前記ケーシングの内壁面との間に形成され、流路断面が気流方向に拡開し且つ気流方向と逆の方向に収束する下流側開放空間が、前記高性能フィルターの間、又は前記高性能フィルターと前記ケーシングの内壁面との間に形成されることを特徴とするフィルターユニットを提供する。
【0013】
本発明の上記構成によれば、高性能フィルターは、上流側に向かって拡開する上流側開放空間を形成し、上流側開放空間は、フィルターユニットの上流側開口に比較的大きく開口し、フィルターユニットに進入する気流を受入れる。気流は、上流側開放空間内で変向し、高性能フィルターを通過する。高性能フィルターは又、下流側に向かって拡開する下流側開放空間を形成し、下流側開放空間は、フィルターユニットの下流側開口に比較的大きく開口し、高性能フィルターの濾材を通過した気流は、下流側開放空間内で変向し、下流側流路に流出する。このようなフィルター配列では、気流通過面の面風速は、気流通過面を気流と直交する方向に配置した従来のフィルターユニットに比べ、同一の風量に対して大きく低減する。逆に、この面風速を従来のフィルターユニットと同等の面風速に設定した場合、処理風量を大幅に増大することができる。
【0014】
また、上記構成のフィルターユニットにおいては、高性能フィルター同士の近接部、又は高性能フィルターとケーシング内壁面との近接部が、開放空間の収束部分に形成されるので、この近接部を比較的容易に気密処理することができる。
【0015】
従って、本発明のフィルターユニットによれば、所定の処理風量に対して、気流と直交する断面の幅又は面積が大幅に縮小し、全体的に小型化する。逆に、フィルターユニット設置空間に余裕がある場合には、ほぼ同一の空間に配置可能なフィルター枚数を増大することができ、これにより、各フィルターの面風速を低下し、捕集効率の向上、或いは、フィルター寿命又は使用可能期間の長期化を図ることができる。
【0016】
なお、上記構成のフィルターユニットを通過する気流の圧力損失は、従来のフィルターユニット(気流通過面を気流と直交する方向に配置)と比べ、若干の増大傾向を示すと予測される。しかし、このような圧力損失の増大は、送風圧力の増大により、補償し得る。他方、このような送風圧力の増大によりフィルターユニットのリーク風量の増大が当然に予想されるが、このようなリークは、上記近接部の気密処理により比較的容易に防止することができ、そして、この種の気密処理に伴うフィルターユニット設計・製造上の不利は、フィルターユニットを大きく小型化する本発明の顕著な有益性に比べると、遥かに些細な事項にすぎないと考えられる。
【0017】
他の観点より、本発明は、上記構成のフィルターユニットを備えた濾過装置であって、各フィルターユニットの上流側開口部を上流側気流と対向させるように該フィルターユニットを縦横に整列配置したことを特徴とする濾過装置を提供する。
【0018】
このような濾過装置は、従来のフィルターユニットを内蔵した濾過装置に比べ、大幅に小型化し、濾過装置の設置空間は、かなり削減し得る。また、従来の濾過装置と同等の全体寸法に設計する場合には、従来に比べて遥かに多数枚のフィルターを収容し、各フィルターの面風速を低下してフィルターの寿命又は使用可能期間を長期化することできる。
【0019】
【発明の実施の形態】
好ましくは、上記傾斜角度 (α/2、β/2) は、5〜25度の角度範囲内に設定され、上流側開放空間の収束角度 (α)および下流側開放空間の収束角度 (α)は、実質的に同一の角度値に設定される。更に好ましくは、この傾斜角度は、上記気流通過面を気流方向と直交する方向に配置した状態で所定枚数nの高性能フィルターを収容可能なケーシングを用いた場合、このケーシング内に少なくとも3×n枚の高性能フィルターを収容可能な角度に設定される。
【0020】
好適には、高性能フィルター同士の連接部、或いは、高性能フィルターとケーシングの内壁面との連接部には、気密手段により気密処理が施される。
更に好適には、上記位置決め手段は、上記高性能フィルターの傾斜角度及び位置を規制するガイド部材を有し、上記保持手段は、高性能フィルターの枠体に当接してガイド部材上に枠体を保持する当接部を有する。好ましくは、保持手段は、高性能フィルターの枠体に当接して該枠体を上記ガイド部材に押圧する押圧部を更に有する。
【0021】
図1は、本発明の好適な実施形態に係るフィルター配列を示す概略横断面図および斜視図である。
図1に示す如く、複数(本実施形態では4枚)の高性能フィルター1が、フィルターユニット2のケーシング21内に収容される。フィルターユニット2の中心線C2は、上流側気流A及び下流側気流Bの気流方向に配向される。各高性能フィルター1の中心線C1と、フィルターユニット2の中心線C2との間の角度Θは、65〜85度の角度範囲内に設定される。隣接する高性能フィルター1同士は、気密連接部15、16において相互連接し、高性能フィルター1及びケーシング21は、気密連接部17において連接する。気密連接部15、16、17は、フィルター1の全高に亘って上下方向に連続する。
【0022】
上流側開放空間3が、隣接する高性能フィルター1の気流通過面11の間に形成される。開放空間3は、上流側気流Aと対向する方向に拡開し、気流方向に収束する。高性能フィルター1を通過した濾過後の気流Bを下流側流路に流出する下流側開放空間4が、高性能フィルター1の気流通過面12の間に形成されるとともに、気流通過面12とケーシング21との間に形成される。下流側開放空間4は、気流方向に拡開し、上流側流路に向かって収束する。
【0023】
開放空間3、4の収束角度α、βは、10〜50度の範囲内の角度、好ましくは、20〜30度の範囲内の角度に設定される。本実施形態では、角度α、βは、同一角度に設定される。
【0024】
図2は、フィルター配列の比較例を示す概略横断面図である。
図2(A)には、従来のフィルター配列が比較例として示されている。各高性能フィルター1の気流通過面11、12は、気流A、Bの気流方向と直交する。
上流側流路及び下流側流路から気流方向又はその逆方向に見た気流通過面11、12の見付け面積は、最大値を示す。気流Aの流路内風速分布が均一であると仮定し、気流通過面11、12の幅×高さを600mm×600mmに設定し、処理風量を200m/分に設定すると、このフィルター配列では、面風速を2.5 m/s 以下に規制するには、4枚の高性能フィルター1を必要とし、フィルターユニット2の幅Wは、少なくとも2400mmに設計せざるを得ない。
【0025】
図2(B)は、各高性能フィルター1の気流通過面11、12を気流A、Bの気流方向と平行に配列した比較例が示されている。高性能フィルター1同士は、所定間隔を隔てて離間する。気流A、Bの気流方向と直交する流路閉塞板38が、高性能フィルター1の上流端同士及び下流端同士を相互連結し、流路閉塞板39が、ケーシング21と高性能フィルター1の上流端とを連結する。気流Aは、上流側開放空間5に流入し、流路閉塞板38、39に衝突して気流方向を大きく転向し、両側の高性能フィルター1の濾材を通過し、下流側開放空間6に流入する。開放空間6に流入した気流は、開口空間6において気流方向を90度転向し、下流側流路に流出する。開放空間5、6では、気流Aの乱流状態又は滞留状態が発生し、比較的大きな圧力損失が生じるので、開放空間5、6は、各高性能フィルター1の幅と概ね同等の幅を要する。このため、図2(B)に示すフィルタ配列を用いたフィルターユニットは、結局は、図2(A)に示すフィルターユニットと同等の幅Wに設計せざるを得ない。
【0026】
これに対し、図1に示す本発明のフィルターユニット2では、流路断面積が気流方向に収束し又は拡開する開放空間3、4は、大きな圧力損失を伴う気流の転向や乱流又は滞留状態を生じさせず、しかも、気流通過面11、12の面風速分布を大きく偏在させず、気流Aの概ね均等な濾材通過を可能にする。
【0027】
図1に示す如く、4枚の高性能フィルター1を備えた本実施形態のフィルターユニット2では、気流通過面11、12の幅×高さ=600mm×600mm、処理風量=200m/分に仮定し、幅W=約600mmに設定した場合であっても、理論上は、各高性能フィルター1の面風速を2.5 m/s 以下に規制することができる。好ましくは、フィルターユニット2を2体並列に配置し、各フィルターユニット2の処理風量を100m/分程度に設定することが、圧力損失の増大を抑制し且つ所望の捕集効率を確保する上で望ましいであろう。この場合にも、並列配置したフィルターユニット2の全幅は、1200mm程度であり、従来の寸法(約2400mm)に比べて半減する。
【0028】
【実施例】
図3は、本発明の好適な実施例に係る4枚内装型フィルターユニットの構造を示す正面図、側面図及び背面図であり、図4は、フィルターユニットに対する高性能フィルターの取付け方法を示す横断面図及び部分拡大断面図である。
【0029】
図3及び図4に示すフィルターユニット2は、4枚の高性能フィルター1をジグザグ配列又は蛇腹配列に収容した構成を有する。各高性能フィルター1は、汎用のHEPAフィルターからなり、一般規格の幅、高さ及び厚さ、即ち、610mm、610mm及び60〜70mmの幅、高さ及び厚さ寸法を有する。フィルターユニット2のケーシング21は、幅W≒620mm、高さ≒620mm、奥行きD≒630mmの各寸法を有し、フィルターユニット2の外形は、概ね正六面体である。気流方向に対する各高性能フィルター1の傾斜角度α/2(=β/2)は、10〜15度の範囲、例えば、13又は14度に設定される。
【0030】
ケーシング2は、左右の側壁22、頂板23及び底板24を備え、正方形フランジ部27、28が、上流端開口部25及び下流端開口部26の開口縁に取付けられる。気流Aに対向するように開口する上流端開口部25には、図3(A)に示す如く、各高性能フィルター1の方形枠18の小口面が露出するとともに、上流側開放空間3が開口する。気密連接部15を構成するバー材15a及びシール材15b (図4(E))が開口部25の中心において垂直に延びる。バー材15aの上端部及び下端部は、頂板23及び底板24に固定される。下流側流路に向かって開口する下流端開口部26には、図3(C)に示す如く、下流側開放空間4が開口する。気密連接部16を構成する一対の金属板が、垂直に延びる。金属板の上端部及び下端部は、頂板23及び底板24に固定される。金属板の中心部は、方形枠18の小口面に面接触するように僅かに屈曲する。
【0031】
図4に示す如く、各高性能フィルター1を所定位置に位置決めし且つ固定するガイド機構40及びフィルター保持機構50が、ケーシング2内に配設される。
ガイド機構40は、傾斜角度α/2(=β/2)の方向に延びる上下一対のガイド部材41からなり、各ガイド部材41の水平脚部42が、図4(C)に示すように、頂板23及び底板24に固定され、各ガイド部材41の垂直帯板部43が、脚部42から起立し又は垂下する。各ガイド部材41の下流側端部は、互いに近接し、図4(D)に示すように、気密連接部16の金属板に連続する。図4(A)に示す如く、高性能フィルター1を上流側開口部25からガイド部材41に沿って挿入すると、高性能フィルター1は、ガイド部材41の案内によりスライドし、方形枠18の下流側小口面は、気密連接部16に面接触する。高性能フィルター1は、ガイド部材41により方向及び水平位置を規制され、傾斜角度α/2(=β/2)の方向に位置決めされる。
【0032】
フィルター保持機構50は、対をなすガイド部材41の間に夫々配置される。
保持機構50は、中心線C1(図1)の方向に延びるロッド部51と、ロッド部51に対して相対変位可能な螺子52と、螺子52の螺子込みにより両側に押し出される左右一対のフィルター押圧部53と、枠体18の下流側端部に当接可能な一対の案内ローラ54とを備える。案内ローラ54は、ガイド部材41の垂直帯板部43と協働して高性能フィルター1の下流側端部を所定位置に保持し、フィルター押圧部53は、高性能フィルター1の上流側端部を垂直帯板部43に向かって押圧し、高性能フィルター1の上流側端部を所定位置に固定する。
【0033】
かくして、ガイド機構40の位置決め作用および保持機構50の保持作用により、各高性能フィルター1は、ケーシング21内の所定位置に固定され、高性能フィルター1の枠体18は、気密連接部15、16、17及びガイド部材41の各部に線接触又は面接触する。
【0034】
図5は、2枚内装型フィルターユニットの構造を示す横断面図、正面図、背面図及び側面図である。
図3及び図4に示すフィルターユニット2が4枚の高性能フィルター1を内装した構成のものであったのに対し、図5に示すフィルターユニット2’は、2枚の高性能フィルター1を収容する。フィルターユニット2’の構造は、上述のフィルターユニット2の半部の構成に相当する。ケーシング21’の幅W’は、約300mmの寸法に設定され、高性能フィルター1の傾斜角度α/2(=β/2)は、10〜30度の角度範囲内に設定される。フィルターユニット2’の各部は、前述のフィルターユニット2と実質的に同じ構造を有する。
【0035】
図6は、このような構成のフィルターユニット2、2’を収納した濾過装置の全体構成を示す平面図、側面図及び背面図である。
濾過装置70は、建築物の空調機械室又は排気処理室等に配置可能な自立型機器として製作され、上記フィルターユニット2、2’を収容可能な機内空間を有する。濾過装置70の金属製ハウジング71は、左右の側壁パネル74、頂板パネル75及び底板パネル76の組立体からなり、機内点検用の点検扉72及び機内照明装置73が側壁パネル74の適所に配設される。ハウジング71は、両端面が開口し、上流側及び下流側の外縁部77、78には、空調機器又は空調ダクト(仮想線で示す)が夫々接続される。
【0036】
フィルターユニット2、2’が、図6(C)に示す如く、濾過装置70の機内に収納される。図6に示す濾過装置70では、3段2列のフィルターユニット2及び3段1列のフィルターユニット2’が、濾過装置70内に整列配置される。
なお、濾過装置70の機内空間の幅wが、実質的にフィルターユニット2の幅Wの倍数に設計し得る場合には、フィルターユニット2のみを濾過装置70内に収納しても良い。
【0037】
フィルターユニット2、2’は、上流側開放空間3が上流側気流Aに対向するように配置され、前述の如く、気流Aを開放空間3に受入れ、下流側気流Bを下流側開放空間4から流出する。フィルターユニット2、2’同士の連接部の気密処理や、フィルターユニット2、2’とハウジング71との間の気密処理は、公知の気密処理方法に従って実施される。
【0038】
フィルターユニット2、2’を収容した濾過装置70の幅wは、従来の如く、図2(A)に示す如く各高性能フィルター1を気流方向と直交するように配置した状態で収納する従来の濾過装置に比べ、約1/2〜1/4に低減する。このため、他の建築設備機器等を配置可能な空間を大幅に拡大することができ、或いは、各高性能フィルター1の面風速を低下し、高性能フィルター1の寿命又は交換時間を長期化することができる。
【0039】
なお、濾過装置70の高さhは、従来の濾過装置と同等であるので、高さ寸法が増大することはない。また、気流A:Bの方向に対して高性能フィルター1を傾斜させたことから、濾過装置70の奥行き寸法dが、従来の濾過装置に比べ、若干増大する。しかしながら、奥行き寸法dは、空調ダクト又は空調機器の連続方向と一致するので、当業者には明らかなとおり、奥行き寸法dの若干の増大は、当業者が通常行う設備機器レイアウト等の設計的配慮により比較的容易に克服し又は解消し得る。
【0040】
本発明者は、図3及び図4に示すフィルターユニット2を用いてリーク試験を行った。リーク試験結果が図7に示されている。
リーク試験は、送風機に接続した送風ダクトに試験用フィルターユニットを介装し、送風機の送風量及び圧力を段階的に変化させることにより実施した。試験用フィルターユニットは、気流通過面11を盲板により通気不能に遮蔽した高性能フィルター1をフィルターユニット2に装着した構造のものであり、試験用フィルターユニットを通過する実質的に全風量が、フィルターユニット2のリーク風量に相当すると見做し得る。
【0041】
試験用フィルターユニットの漏洩風量(リーク風量)を測定した結果、図7に示す如く、送風圧力400Paにおいて、0.0001以下のリーク率(風量%) 値が得られた。これは、上記フィルターユニット2において高性能フィルター1の連接部及び外周廻りの隙間を通過する空気流量、即ち、漏洩風量が微量であることを意味する。
【0042】
図8は、上記フィルターユニット2のDOP 試験結果を示す図表である。
フィルターユニット2のDOP 試験を実施した結果、フィルターユニット2は、図8に示す如く、 HEPA フィルターの所定基準(P<0.03%又はE>99.97%)に合格する性能を発揮した。なお、図8における各測定結果は、パーティクルカウンタによる測定結果であり、漏洩率P及び効率Eは夫々、漏洩率P=上流側微粒子濃度/下流側微粒子濃度×100%、効率E=100−P(%)である。
【0043】
図9乃至図12は、各種のフィルター保持機構の構造詳細を例示する平面図及び斜視図である。図9には、図4に示すフィルター保持機構50が示されている。フィルター保持機構50は、左右の高性能フィルター1の中心に配置された平板形態のロッド部51を有し、長手方向に延びるスロット66、67がロッド部51に形成される。底板24に立設した垂直支軸61、63が、スロット66、67を貫通する。ロッド部51は、軸線方向に変位可能に支軸61、63に係合する。
【0044】
ロッド部51の下流側端部に配置された一対の案内ローラ54は、垂直軸54aを中心に自由回転する。各ローラ54は、フィルター1の枠体18に対して転動可能に接触し、フィルター1の下流側端部を所定位置に案内し、ガイド部材41の垂直帯板部43と協働してフィルター1の位置を規制する。ロッド部51の上流側端部には、パンタグラフ機構55が配設される。パンタグラフ機構55は、複数のリンク部材及び枢動部により構成され、フィルター1の枠体18(図4)に対してフィルター押圧部53を押圧するように構成される。押圧部材53は、枠板18に当接可能なローラ又は押圧板からなる。図9に示すフィルター保持機構50は、片側にローラ式押圧部材53を備え、反対側に板状押圧部材53を備える。
【0045】
図10(A)には、両側に板状押圧部材53を備えたパンタグラフ機構55が例示され、図10(B)には、両側にローラ式押圧部材53を備えたパンタグラフ機構55が例示されている。ブラケット56が、ロッド部51に固定され、ブラケット57がパンタグラフ機構55の可動部59に固定される。ブラケット60が底板24に固定され、ロッド部51は、ブラケット60の開口部を貫通する。
【0046】
図9に示す如く、ブラケット56、57は、距離X2を隔ててロッド部51の軸線方向に離間し、ブラケット56、60は、距離X1を隔ててロッド部51の軸線方向に離間する。外螺子を備えた螺子52が、ブラケット56、57、60を貫通する。本例の螺子52は、ヘッド付き全螺子ボルトからなり、複数のナット58が螺子52に螺着する。ボルトヘッド及びナット58は、ブラケット60を堅固に挟持し、螺子52は、ブラケット60を介して底板24に固定される。上流側の2つのナット58は、ブラケット56、57に夫々当接し、ブラケット56、57の位置を規制する。ブラケット56に当接するナット58を回転し、このナット58の位置を調節することにより、距離X1を可変設定することができる。ブラケット57に当接するナット58を回転し、このナット58の位置を調節することにより、距離X2を減縮することができる。距離X1の調節により、ロッド部51の軸線方向位置を設定し、ロッド部51を最適位置に位置決めすることができる。距離X2の減縮により、可動部59を変位させ、パンタグラフ機構55を拡開することできる。パンタグラフ機構55の拡開により、左右の押圧部材53は、高性能フィルター1の枠体18をガイド部材41の垂直帯板部43に押圧し、フィルター1は、所定位置に固定される。
【0047】
図11は、フィルター保持機構の変形例を示す平面図及び斜視図である。
図11に示すフィルター保持機構50は、ロッド部51に固定された支軸68と、支軸68に回動可能に支持された揺動レバー69とを備える。揺動レバー69の先端部には、ローラ式押圧部材53が取付けられる。揺動レバー69は、図11(B)に示す拡開位置において、左右の押圧部材53により高性能フィルター1の枠体18をガイド部材41の垂直帯板部43に押圧し、フィルター1を所定位置に固定する。押圧部材53は、図11(B)に矢印で示す方向の揺動レバー69の回転により、枠体18から離間し、フィルター1は、ケーシング外に取出すことができる。なお、揺動レバー69は、レバーの回転運動を規制するストッパ69aを備える。
【0048】
図12は、フィルター保持機構の他の変形例を示す平面図及び斜視図である。
図12に示すフィルター保持機構70は、高性能フィルター1の間に挿入可能な治具からなり、図12(B)に示す如く、上下のフィルター押圧板71、72と、押圧板71、72を連結する垂直支柱73、74とを備える。押圧板71、72は、二等辺三角形の平面形態を有し、ガイド部材41と平行な左右の縁部を備える。押圧板71、72の各頂点部分を相互連結する支柱74には、上下一対の螺子挿通孔75が穿設される。図12(A)に示す如く、雌螺子部77が気密連接部16に固定され、挿通孔75に挿入された雄螺子76が、雌螺子部77に螺入する。雄螺子76の締付けにより、フィルター保持機構70は、全体的に下流側に移動し、押圧板71、72の側縁は、高性能フィルター1の枠体18をガイド部材41の垂直帯板部43に押圧し、フィルター1を所定位置に固定する。
所望により、ローラ又は突起等の押圧手段78が、押圧板71、72の側縁に配設される。かくして、フィルター保持機構70は、楔式にフィルター1の間に挿入され、雄螺子76の締付けによりフィルター1を所定位置に固定するとともに、雄螺子76の解放により、フィルター1の取外しを可能にする。
【0049】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、かかる変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
【0050】
例えば、上記フィルターユニットは、3枚の高性能フィルター、或いは、5枚以上の高性能フィルターを内装可能な構造に設計しても良い。
また、本発明は、HEPAフィルター、UPLAフィルター、ケミカルフィルター又は塩害除去フィルター用のフィルターユニットに限らず、面風速及び圧力損失等の制約に起因して従来大型化していた各種高性能フィルターの配列に好ましく適用することができ、これにより、フィルターユニット小型化又はフィルター交換サイクル長期化等の有利性を発揮するであろう。
【0051】
更には、フィルター保持機構の構造として、ラッチ式又はスプリング式保持機構等の他の構造を適用しても良い。
【0052】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明の上記構成によれば、HEPAフィルター等の高性能フィルターをコンパクトに収容し、建築設備空間の効率的利用を可能にする小型のフィルターユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施形態に係るフィルター配列を示す概略横断面図および斜視図である。
【図2】フィルター配列の比較例を示す概略横断面図である。
【図3】本発明の好適な実施例に係る4枚内装型フィルターユニットの構造を示す正面図、側面図及び背面図である。
【図4】図3に示すフィルターユニットに対する高性能フィルターの取付け方法を示す横断面図及び部分拡大断面図である。
【図5】本発明の他の実施例に係る2枚内装型フィルターユニットの構造を示す横断面図、正面図、背面図及び側面図である。
【図6】図3〜5に示す4枚内装型及び2枚内装型フィルターユニットを収納した濾過装置の全体構成を示す平面図、側面図及び背面図である。
【図7】図3及び図4に示すフィルターユニットを用いて行ったリーク試験結果を示す図表である。
【図8】図3及び図4に示すフィルターユニットのDOP 試験結果を表す図表である。
【図9】図4に示すフィルター保持機構の構造詳細を例示する平面図である。
【図10】図9に示すフィルター保持機構の斜視図である。
【図11】フィルター保持機構の変形例を示す平面図及び斜視図である。
【図12】フィルター保持機構の他の変形例を示す平面図及び斜視図である。
【符号の説明】
1 高性能フィルター
2、2’ フィルターユニット
3 上流側開放空間
4 下流側開放空間
11、12 気流通過面
15、16、17 気密連接部
21 ケーシング
40 ガイド機構
50 フィルター保持機構
A 上流側気流
B 下流側気流
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a filter unit, and more particularly, to a filter unit that accommodates a high-performance filter such as a HEPA filter in a compact manner and enables efficient use of building equipment space.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor manufacturing plants, hospitals, pharmaceutical research facilities, radioisotope (RI) handling facilities, biohazard facilities, etc. include clean rooms that require advanced special air conditioning equipment, biology laboratories, pathology laboratories, and biologically hazardous substances. A handling room and the like are provided, and in this kind of special air conditioning equipment, a high-performance filter such as a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter is interposed in an air supply system or an exhaust system duct (see Patent Documents 1 to 4). The HEPA filter is known as a high-performance filter capable of collecting 99.97% or more of particles having a monodisperse average particle diameter of 0.3 μm in the DOP test method. In recent years, high-performance filters, such as UPLA filters, have been put to practical use that can further improve the collection efficiency and achieve a collection efficiency of 99.9997% or more for 0.15 μm particles. In addition, there are known activated carbon filters for preventing the external release of odorous substances or radioisotopes, etc., chemical filters such as alkali adsorption filters used in museums, etc., and further, salt damage removing filters intended to prevent salt damage. I have.
[0003]
Since such a high-performance filter (hereinafter, simply referred to as “high-performance filter” in the present specification) must be replaced when the collection performance is reduced or at the time of periodic inspection, the outer dimensions of the filter are specified. In this industry, there is almost a supply system that can supply filter products to any facility at any time. For example, the dimensions of the HEPA filter are generally standardized to the standard dimensions of frame dimensions = 610 mm × 610 mm (front dimensions).
[0004]
Conventionally, this type of high-performance filter is generally used as a filter unit in which the filter is housed in a filter housing or a filter casing, and an air flow inlet and an air flow outlet of the filter unit are air-conditioning equipment, an air supply duct or Connected to the exhaust duct. If desired, a relatively large self-contained unit-type filtration device incorporating a blower in the housing is provided in an air-conditioning machine room, an exhaust system, or the like.
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-6-304429
[0006]
[Patent Document 2] JP-A-8-42884
[0007]
[Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-197429
[0008]
[Patent Document 4] JP-A-2002-310473
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In such a high-performance filter, the wind speed of the airflow passing through the filter is relatively strictly regulated in order to reliably achieve the collection efficiency. For example, in the case of the above HEPA filter, the processing air volume is generally 50 m. 3 / Min or less, and the passing wind speed (surface wind speed) is limited to 2.5 m / s or less. Further, if a gap or a minute gap is formed in the connection between the filters or the connection between the filter and the housing (or casing), untreated air that does not pass through the filter medium of the filter may leak to the downstream side. Also, the amount of leakage of the filter unit is also strictly regulated. Due to the limitation of the passing wind speed and the leak amount, the arrangement of the high-performance filters has an arrangement in which the surface wind speed is reduced and the hermetic treatment is easy, that is, the high-performance filters are arranged so as to cross the airflow direction and In general, a filter array having an airflow passage surface orthogonal to the airflow is employed.
[0010]
However, such a filter arrangement increases the overall size of the filter unit. For example, when four filters with a front dimension of 610 mm × 610 mm are arranged in the filter unit, the width dimension (inner dimension) of the filter unit is at least. It must be designed to be 2440 mm. On the other hand, the filter unit is arranged in a limited space of building equipment, such as an air-conditioning machine room or a space above a ceiling, so that a wide variety of building equipment (ducts, piping, wiring, air-conditioning equipment, plumbing sanitation equipment, electricity In the building equipment space where devices and the like are mixed, it causes pressure on or restricts the use space of other building equipment.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a purpose thereof is to compactly house a high-performance filter such as a HEPA filter and enable efficient use of the building equipment space. It is to provide a filter unit.
[0012]
Means and Action for Solving the Problems
In order to achieve the above object, the present invention provides a filter unit having a high-performance filter and a casing that can accommodate the filter.
Positioning means for positioning the plurality of high-performance filters in a direction in which the airflow passage surface is inclined at a predetermined angle (α / 2) with respect to the airflow direction; and holding means for holding the positions of the high-performance filters. Have
An upstream open space in which the flow path cross section expands and converges in the airflow direction in the airflow direction is formed between the high-performance filters or between the high-performance filter and the inner wall surface of the casing, A downstream open space in which the flow path section expands in the airflow direction and converges in the direction opposite to the airflow direction is formed between the high-performance filters or between the high-performance filters and the inner wall surface of the casing. The present invention provides a filter unit characterized in that:
[0013]
According to the configuration of the present invention, the high-performance filter forms an upstream open space that expands toward the upstream side, and the upstream open space opens relatively large at the upstream opening of the filter unit. Accept airflow entering the unit. The air flow is diverted in the upstream open space and passes through a high-performance filter. The high-performance filter also forms a downstream open space that expands toward the downstream side, and the downstream open space is relatively large at the downstream opening of the filter unit, and the airflow that has passed through the filter medium of the high-performance filter. Is deflected in the downstream open space and flows out to the downstream flow path. In such a filter arrangement, the surface wind speed of the airflow passage surface is greatly reduced for the same airflow as compared with a conventional filter unit in which the airflow passage surface is arranged in a direction orthogonal to the airflow. Conversely, when the surface wind speed is set to the same surface wind speed as that of the conventional filter unit, the processing air volume can be greatly increased.
[0014]
Further, in the filter unit having the above-described configuration, the proximity between the high-performance filters or the proximity between the high-performance filter and the inner wall surface of the casing is formed at the converging portion of the open space. Can be airtight.
[0015]
Therefore, according to the filter unit of the present invention, the width or the area of the cross section orthogonal to the airflow is significantly reduced for a predetermined processing air volume, and the overall size is reduced. Conversely, if there is room for the filter unit installation space, it is possible to increase the number of filters that can be arranged in substantially the same space, thereby reducing the surface wind speed of each filter, improving the collection efficiency, Alternatively, the life of the filter or the usable period can be extended.
[0016]
Note that the pressure loss of the airflow passing through the filter unit having the above configuration is expected to show a slightly increasing tendency as compared with the conventional filter unit (the airflow passage surface is arranged in a direction orthogonal to the airflow). However, such an increase in pressure loss can be compensated for by an increase in the blowing pressure. On the other hand, an increase in the amount of leak air of the filter unit is naturally expected due to such an increase in the blowing pressure. However, such a leak can be relatively easily prevented by the hermetic treatment of the adjacent portion, and The disadvantages of filter unit design and manufacture associated with this type of hermetic treatment are considered to be far less trivial than the significant benefits of the present invention of large and compact filter units.
[0017]
From another viewpoint, the present invention relates to a filtering device including the filter unit having the above configuration, wherein the filter units are vertically and horizontally aligned so that the upstream openings of the filter units face the upstream airflow. A filtering device characterized by the following.
[0018]
Such a filtering device can be significantly reduced in size as compared with a filtering device incorporating a conventional filter unit, and the installation space of the filtering device can be considerably reduced. In addition, if the filter is designed to have the same overall dimensions as the conventional filtration device, it accommodates a much larger number of filters than in the past, reduces the surface wind speed of each filter, and prolongs the life or usable period of the filter. Can be
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferably, the inclination angles (α / 2, β / 2) are set within an angle range of 5 to 25 degrees, and the convergence angle (α) of the upstream open space and the convergence angle (α) of the downstream open space. Are set to substantially the same angle value. More preferably, when a casing capable of accommodating a predetermined number n of high-performance filters in a state where the airflow passage surface is arranged in a direction perpendicular to the airflow direction is used, the inclination angle is at least 3 × n in the casing. The angle is set so that the high-performance filters can be accommodated.
[0020]
Preferably, the connection between the high-performance filters or the connection between the high-performance filter and the inner wall surface of the casing is subjected to airtight treatment by airtight means.
More preferably, the positioning means has a guide member that regulates an inclination angle and a position of the high-performance filter, and the holding means contacts the frame of the high-performance filter to form the frame on the guide member. It has an abutment for holding. Preferably, the holding means further includes a pressing portion that abuts against the frame of the high-performance filter and presses the frame against the guide member.
[0021]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view and a perspective view showing a filter arrangement according to a preferred embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a plurality of (four in the present embodiment) high-performance filters 1 are accommodated in a casing 21 of the filter unit 2. The center line C2 of the filter unit 2 is oriented in the airflow direction of the upstream airflow A and the downstream airflow B. The angle 間 の between the center line C1 of each high-performance filter 1 and the center line C2 of the filter unit 2 is set within an angle range of 65 to 85 degrees. Adjacent high-performance filters 1 are interconnected at hermetic connection portions 15 and 16, and the high-performance filter 1 and the casing 21 are connected at hermetic connection portions 17. The airtight connection parts 15, 16, 17 are vertically continuous over the entire height of the filter 1.
[0022]
The upstream open space 3 is formed between the airflow passage surfaces 11 of the adjacent high-performance filters 1. The open space 3 expands in the direction facing the upstream airflow A and converges in the airflow direction. A downstream open space 4 through which the filtered airflow B that has passed through the high-performance filter 1 flows out to the downstream flow path is formed between the airflow passage surface 12 of the high-performance filter 1 and the airflow passage surface 12 and the casing. 21 is formed. The downstream open space 4 expands in the airflow direction and converges toward the upstream flow path.
[0023]
The convergence angles α and β of the open spaces 3 and 4 are set to an angle in the range of 10 to 50 degrees, preferably an angle in the range of 20 to 30 degrees. In the present embodiment, the angles α and β are set to the same angle.
[0024]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a comparative example of the filter arrangement.
FIG. 2A shows a conventional filter arrangement as a comparative example. The airflow passage surfaces 11 and 12 of each high-performance filter 1 are orthogonal to the airflow directions of the airflows A and B.
The found area of the airflow passage surfaces 11, 12 viewed from the upstream flow path and the downstream flow path in the airflow direction or in the opposite direction shows the maximum value. Assuming that the wind speed distribution in the flow path of the airflow A is uniform, the width × height of the airflow passage surfaces 11, 12 is set to 600 mm × 600 mm, and the processing air volume is 200 m. 3 / Min, this filter arrangement requires four high-performance filters 1 to regulate the surface wind speed to 2.5 m / s or less, and the width W of the filter unit 2 is designed to be at least 2400 mm. I have to do it.
[0025]
FIG. 2B shows a comparative example in which the airflow passage surfaces 11 and 12 of each high-performance filter 1 are arranged in parallel to the airflow directions of the airflows A and B. The high-performance filters 1 are separated from each other at a predetermined interval. A flow path closing plate 38 orthogonal to the air flow direction of the air flows A and B interconnects the upstream ends and downstream ends of the high performance filter 1, and the flow path closing plate 39 connects the upstream end of the casing 21 and the high performance filter 1. Connect the ends. The air flow A flows into the upstream open space 5, collides with the flow path closing plates 38 and 39, largely turns the air flow direction, passes through the filter media of the high-performance filters 1 on both sides, and flows into the downstream open space 6. I do. The airflow that has flowed into the open space 6 turns the airflow direction by 90 degrees in the open space 6 and flows out to the downstream flow path. In the open spaces 5 and 6, a turbulent state or a stagnant state of the airflow A occurs, and a relatively large pressure loss occurs. Therefore, the open spaces 5 and 6 require a width approximately equal to the width of each high-performance filter 1. . For this reason, the filter unit using the filter arrangement shown in FIG. 2B has to be eventually designed to have the same width W as the filter unit shown in FIG. 2A.
[0026]
On the other hand, in the filter unit 2 of the present invention shown in FIG. 1, the open spaces 3 and 4 in which the cross-sectional area of the flow path converges or expands in the airflow direction are formed by turning, turbulence or stagnation of the airflow accompanied by a large pressure loss. A state is not generated, and the surface wind speed distribution of the air flow passage surfaces 11 and 12 is not largely unevenly distributed.
[0027]
As shown in FIG. 1, in the filter unit 2 of the present embodiment including four high-performance filters 1, the width × height = 600 mm × 600 mm of the airflow passage surfaces 11 and 12, and the processing air volume = 200 m 3 / Min, and even if the width W is set to about 600 mm, theoretically, the surface wind speed of each high-performance filter 1 can be regulated to 2.5 m / s or less. Preferably, two filter units 2 are arranged in parallel, and the processing air volume of each filter unit 2 is set to 100 m. 3 It is desirable to set the pressure to about / min in order to suppress an increase in pressure loss and secure a desired collection efficiency. Also in this case, the total width of the filter units 2 arranged in parallel is about 1200 mm, which is half that of the conventional dimensions (about 2400 mm).
[0028]
【Example】
FIG. 3 is a front view, a side view, and a rear view showing the structure of a four-sheet type filter unit according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of attaching a high-performance filter to the filter unit. It is a front view and a partial enlarged sectional view.
[0029]
The filter unit 2 shown in FIGS. 3 and 4 has a configuration in which four high-performance filters 1 are accommodated in a zigzag arrangement or a bellows arrangement. Each high-performance filter 1 is composed of a general-purpose HEPA filter, and has a general standard width, height and thickness, that is, 610 mm, 610 mm, and a width, height and thickness of 60 to 70 mm. The casing 21 of the filter unit 2 has dimensions of width W ≒ 620 mm, height 高 620 mm, and depth D ≒ 630 mm, and the outer shape of the filter unit 2 is substantially a regular hexahedron. The inclination angle α / 2 (= β / 2) of each high-performance filter 1 with respect to the airflow direction is set in a range of 10 to 15 degrees, for example, 13 or 14 degrees.
[0030]
The casing 2 includes left and right side walls 22, a top plate 23, and a bottom plate 24, and square flange portions 27, 28 are attached to the opening edges of the upstream end opening 25 and the downstream end opening 26. As shown in FIG. 3 (A), the small opening surface of the rectangular frame 18 of each high-performance filter 1 is exposed and the upstream open space 3 is opened in the upstream end opening 25 that opens so as to face the airflow A. I do. A bar material 15a and a sealing material 15b (FIG. 4E) constituting the hermetic connecting portion 15 extend vertically at the center of the opening 25. The upper end and the lower end of the bar 15a are fixed to the top plate 23 and the bottom plate 24. As shown in FIG. 3C, a downstream open space 4 opens in the downstream end opening 26 that opens toward the downstream flow path. A pair of metal plates constituting the hermetic connecting portion 16 extend vertically. The upper and lower ends of the metal plate are fixed to the top plate 23 and the bottom plate 24. The center of the metal plate is slightly bent so as to make surface contact with the fore-edge surface of the rectangular frame 18.
[0031]
As shown in FIG. 4, a guide mechanism 40 and a filter holding mechanism 50 for positioning and fixing each high-performance filter 1 at a predetermined position are provided in the casing 2.
The guide mechanism 40 includes a pair of upper and lower guide members 41 extending in the direction of the inclination angle α / 2 (= β / 2), and the horizontal legs 42 of the respective guide members 41 are, as shown in FIG. The vertical strip 43 of each guide member 41 is fixed to the top plate 23 and the bottom plate 24 and rises or hangs down from the leg 42. The downstream end portions of the respective guide members 41 are close to each other and continue to the metal plate of the hermetic connection portion 16 as shown in FIG. As shown in FIG. 4A, when the high-performance filter 1 is inserted from the upstream opening 25 along the guide member 41, the high-performance filter 1 slides under the guidance of the guide member 41, and moves downstream of the square frame 18. The fore-edge surface comes into surface contact with the airtight connection portion 16. The direction and the horizontal position of the high-performance filter 1 are regulated by the guide member 41, and are positioned in the direction of the inclination angle α / 2 (= β / 2).
[0032]
The filter holding mechanisms 50 are respectively arranged between the paired guide members 41.
The holding mechanism 50 includes a rod portion 51 extending in the direction of the center line C1 (FIG. 1), a screw 52 that can be relatively displaced with respect to the rod portion 51, and a pair of left and right filter presses that are pushed out on both sides by screwing the screw 52. A portion 53 and a pair of guide rollers 54 that can abut on the downstream end of the frame 18 are provided. The guide roller 54 cooperates with the vertical band portion 43 of the guide member 41 to hold the downstream end of the high-performance filter 1 at a predetermined position. Is pressed toward the vertical band portion 43 to fix the upstream end of the high-performance filter 1 at a predetermined position.
[0033]
Thus, by the positioning action of the guide mechanism 40 and the holding action of the holding mechanism 50, each high-performance filter 1 is fixed at a predetermined position in the casing 21, and the frame 18 of the high-performance filter 1 is closed by the airtight connecting parts 15, 16. , 17 and the guide member 41 are in line contact or surface contact.
[0034]
FIG. 5 is a cross-sectional view, a front view, a rear view, and a side view showing the structure of the two-sheet type filter unit.
The filter unit 2 shown in FIGS. 3 and 4 has a configuration in which four high-performance filters 1 are housed, whereas the filter unit 2 ′ shown in FIG. I do. The structure of the filter unit 2 ′ corresponds to the configuration of a half part of the filter unit 2 described above. The width W ′ of the casing 21 ′ is set to a size of about 300 mm, and the inclination angle α / 2 (= β / 2) of the high-performance filter 1 is set within an angle range of 10 to 30 degrees. Each part of the filter unit 2 ′ has substantially the same structure as the above-described filter unit 2.
[0035]
FIG. 6 is a plan view, a side view, and a rear view showing the entire configuration of a filtering device containing the filter units 2 and 2 ′ having such a configuration.
The filtering device 70 is manufactured as a self-supporting device that can be arranged in an air-conditioning machine room or an exhaust treatment room of a building, and has an in-machine space that can accommodate the filter units 2 and 2 ′. The metal housing 71 of the filtering device 70 is composed of an assembly of left and right side wall panels 74, a top panel 75 and a bottom panel 76, and an inspection door 72 for in-machine inspection and an in-machine lighting device 73 are disposed at appropriate positions on the side wall panel 74. Is done. Both ends of the housing 71 are open, and air-conditioning equipment or air-conditioning ducts (shown by phantom lines) are connected to the upstream and downstream outer edges 77 and 78, respectively.
[0036]
The filter units 2 and 2 ′ are housed inside the filtering device 70 as shown in FIG. In the filtering device 70 shown in FIG. 6, the filter units 2 in three stages and two rows and the filter units 2 ′ in three stages and one row are arranged and arranged in the filtering device 70.
If the width w of the internal space of the filtration device 70 can be designed to be substantially a multiple of the width W of the filter unit 2, only the filter unit 2 may be housed in the filtration device 70.
[0037]
The filter units 2 and 2 ′ are arranged such that the upstream open space 3 faces the upstream airflow A, and receives the airflow A into the open space 3 and transfers the downstream airflow B from the downstream open space 4 as described above. leak. The hermetic treatment of the joint between the filter units 2 and 2 ′ and the hermetic treatment between the filter units 2 and 2 ′ and the housing 71 are performed according to a known hermetic treatment method.
[0038]
The width w of the filtering device 70 accommodating the filter units 2 and 2 'is the same as that of the related art in which each high-performance filter 1 is accommodated in a state of being arranged so as to be orthogonal to the airflow direction as shown in FIG. It is reduced to about 1/2 to 1/4 compared to the filtration device. For this reason, the space in which other building equipment and the like can be arranged can be greatly expanded, or the surface wind speed of each high-performance filter 1 is reduced, and the life or replacement time of the high-performance filter 1 is lengthened. be able to.
[0039]
Since the height h of the filtering device 70 is equivalent to that of the conventional filtering device, the height dimension does not increase. Further, since the high-performance filter 1 is inclined with respect to the directions of the air flows A: B, the depth dimension d of the filtering device 70 is slightly increased as compared with the conventional filtering device. However, since the depth dimension d coincides with the continuous direction of the air-conditioning duct or the air-conditioning equipment, as will be apparent to those skilled in the art, a slight increase in the depth dimension d is due to design considerations such as equipment layout usually performed by those skilled in the art. Can be overcome or eliminated relatively easily.
[0040]
The inventor performed a leak test using the filter unit 2 shown in FIGS. FIG. 7 shows the results of the leak test.
The leak test was carried out by interposing a test filter unit in a blow duct connected to the blower and changing the blow rate and pressure of the blower stepwise. The test filter unit has a structure in which a high-performance filter 1 in which the airflow passage surface 11 is blocked impermeable by a blind plate is attached to the filter unit 2, and substantially the total air volume passing through the test filter unit is: It can be considered that it corresponds to the amount of leak air from the filter unit 2.
[0041]
As a result of measuring the leak air flow (leak air flow) of the test filter unit, a leak rate (air flow%) value of 0.0001 or less was obtained at a blowing pressure of 400 Pa as shown in FIG. This means that in the filter unit 2, the amount of air flowing through the connection portion of the high-performance filter 1 and the gap around the outer periphery, that is, the amount of leaked air, is very small.
[0042]
FIG. 8 is a table showing the DOP test results of the filter unit 2.
As a result of performing the DOP test of the filter unit 2, as shown in FIG. 8, the filter unit 2 exhibited a performance that passed a predetermined standard (P <0.03% or E> 99.97%) of the HEPA filter. Each measurement result in FIG. 8 is a measurement result by a particle counter, and the leakage rate P and the efficiency E are respectively: leakage rate P = upstream-side fine particle concentration / downstream-side fine particle concentration × 100%; and efficiency E = 100−P. (%).
[0043]
9 to 12 are a plan view and a perspective view illustrating the details of the structure of various filter holding mechanisms. FIG. 9 shows the filter holding mechanism 50 shown in FIG. The filter holding mechanism 50 has a flat plate-shaped rod portion 51 disposed at the center of the left and right high-performance filters 1. Slots 66 and 67 extending in the longitudinal direction are formed in the rod portion 51. Vertical support shafts 61 and 63 erected on the bottom plate 24 pass through the slots 66 and 67. The rod portion 51 is engaged with the support shafts 61 and 63 so as to be displaceable in the axial direction.
[0044]
The pair of guide rollers 54 disposed at the downstream end of the rod 51 freely rotate about a vertical shaft 54a. Each roller 54 comes into rolling contact with the frame 18 of the filter 1, guides the downstream end of the filter 1 to a predetermined position, and cooperates with the vertical band 43 of the guide member 41 to filter the filter. The position of 1 is regulated. A pantograph mechanism 55 is provided at an upstream end of the rod portion 51. The pantograph mechanism 55 is constituted by a plurality of link members and a pivot portion, and is configured to press the filter pressing portion 53 against the frame 18 (FIG. 4) of the filter 1. The pressing member 53 is formed of a roller or a pressing plate that can contact the frame plate 18. The filter holding mechanism 50 shown in FIG. 9 includes a roller-type pressing member 53 on one side and a plate-like pressing member 53 on the opposite side.
[0045]
FIG. 10A illustrates a pantograph mechanism 55 having a plate-shaped pressing member 53 on both sides, and FIG. 10B illustrates a pantograph mechanism 55 having a roller-type pressing member 53 on both sides. I have. The bracket 56 is fixed to the rod part 51, and the bracket 57 is fixed to the movable part 59 of the pantograph mechanism 55. The bracket 60 is fixed to the bottom plate 24, and the rod portion 51 passes through an opening of the bracket 60.
[0046]
As shown in FIG. 9, the brackets 56 and 57 are separated from each other in the axial direction of the rod portion 51 by a distance X2, and the brackets 56 and 60 are separated from each other in the axial direction of the rod portion 51 by a distance X1. A screw 52 having an external screw passes through the brackets 56, 57, 60. The screw 52 of the present example is composed of a head-all screw bolt, and a plurality of nuts 58 are screwed to the screw 52. The bolt head and the nut 58 firmly clamp the bracket 60, and the screw 52 is fixed to the bottom plate 24 via the bracket 60. The two upstream nuts 58 abut against the brackets 56 and 57, respectively, and regulate the positions of the brackets 56 and 57. The distance X1 can be variably set by rotating the nut 58 abutting on the bracket 56 and adjusting the position of the nut 58. The distance X2 can be reduced by rotating the nut 58 in contact with the bracket 57 and adjusting the position of the nut 58. By adjusting the distance X1, the axial position of the rod portion 51 can be set, and the rod portion 51 can be positioned at the optimum position. By reducing the distance X2, the movable part 59 can be displaced, and the pantograph mechanism 55 can be expanded. Due to the expansion of the pantograph mechanism 55, the left and right pressing members 53 press the frame 18 of the high-performance filter 1 against the vertical strip 43 of the guide member 41, and the filter 1 is fixed at a predetermined position.
[0047]
FIG. 11 is a plan view and a perspective view showing a modification of the filter holding mechanism.
The filter holding mechanism 50 shown in FIG. 11 includes a support shaft 68 fixed to the rod portion 51, and a swing lever 69 rotatably supported by the support shaft 68. The roller type pressing member 53 is attached to the tip of the swing lever 69. The swing lever 69 presses the frame 18 of the high-performance filter 1 against the vertical band 43 of the guide member 41 by the right and left pressing members 53 in the expanded position shown in FIG. Secure in position. The pressing member 53 is separated from the frame 18 by the rotation of the swing lever 69 in the direction indicated by the arrow in FIG. 11B, and the filter 1 can be taken out of the casing. The swing lever 69 includes a stopper 69a that regulates the rotational movement of the lever.
[0048]
FIG. 12 is a plan view and a perspective view showing another modified example of the filter holding mechanism.
The filter holding mechanism 70 shown in FIG. 12 is composed of a jig which can be inserted between the high-performance filters 1 and, as shown in FIG. 12 (B), includes upper and lower filter pressing plates 71, 72 and pressing plates 71, 72. Vertical struts 73 and 74 are provided for connection. The pressing plates 71 and 72 have a planar shape of an isosceles triangle, and include left and right edges parallel to the guide member 41. A pair of upper and lower screw insertion holes 75 is formed in the support column 74 that interconnects the apexes of the pressing plates 71 and 72. As shown in FIG. 12A, the female screw portion 77 is fixed to the airtight connecting portion 16, and the male screw 76 inserted into the insertion hole 75 is screwed into the female screw portion 77. By the tightening of the male screw 76, the filter holding mechanism 70 moves to the downstream side as a whole, and the side edges of the pressing plates 71 and 72 move the frame 18 of the high-performance filter 1 to the vertical band portion 43 of the guide member 41. To fix the filter 1 at a predetermined position.
If desired, pressing means 78 such as rollers or protrusions are provided on the side edges of the pressing plates 71,72. Thus, the filter holding mechanism 70 is inserted between the filters 1 in a wedge manner, and fixes the filter 1 in a predetermined position by tightening the male screw 76, and allows the filter 1 to be removed by releasing the male screw 76. .
[0049]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications or changes may be made within the scope of the invention described in the claims. Obviously, such modifications and variations are also included in the scope of the present invention.
[0050]
For example, the filter unit may be designed to have a structure in which three high-performance filters or five or more high-performance filters can be installed.
Further, the present invention is not limited to a filter unit for a HEPA filter, a UPLA filter, a chemical filter, or a filter for removing salt damage. It can be applied preferably, and this will exhibit advantages such as a smaller filter unit or a longer filter replacement cycle.
[0051]
Further, as the structure of the filter holding mechanism, another structure such as a latch type or a spring type holding mechanism may be applied.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the above configuration of the present invention, it is possible to provide a small-sized filter unit that accommodates a high-performance filter such as a HEPA filter in a compact manner and enables efficient use of the building equipment space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view and a perspective view showing a filter arrangement according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a comparative example of a filter arrangement.
FIG. 3 is a front view, a side view, and a rear view showing a structure of a four-sheet interior filter unit according to a preferred embodiment of the present invention.
4A and 4B are a cross-sectional view and a partially enlarged cross-sectional view showing a method of attaching a high-performance filter to the filter unit shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view, a front view, a rear view, and a side view showing the structure of a two-sheet type filter unit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view, a side view, and a rear view showing an entire configuration of a filtration device containing the four-sheet type and two-sheet type filter units shown in FIGS.
FIG. 7 is a table showing the results of a leak test performed using the filter units shown in FIGS. 3 and 4.
FIG. 8 is a table showing DOP test results of the filter units shown in FIGS. 3 and 4.
FIG. 9 is a plan view illustrating the details of the structure of the filter holding mechanism shown in FIG. 4;
FIG. 10 is a perspective view of the filter holding mechanism shown in FIG.
FIG. 11 is a plan view and a perspective view showing a modification of the filter holding mechanism.
FIG. 12 is a plan view and a perspective view showing another modified example of the filter holding mechanism.
[Explanation of symbols]
1 high-performance filter
2, 2 'filter unit
3 Upstream open space
4 Downstream open space
11, 12 Air flow passage surface
15, 16, 17 airtight joint
21 Casing
40 Guide mechanism
50 Filter holding mechanism
A upstream airflow
B Downstream airflow

Claims (8)

高性能フィルターと、該フィルターを収容可能なケーシングとを有するフィルターユニットにおいて、
気流通過面が気流方向に対して所定角度 (α/2) をなして傾斜する方向に複数の前記高性能フィルターを位置決め可能な位置決め手段と、該高性能フィルターの位置を保持する保持手段とを有し、
流路断面が気流方向に対向して拡開し且つ気流方向に収束する上流側開放空間が、前記高性能フィルターの間、又は前記高性能フィルターと前記ケーシングの内壁面との間に形成され、流路断面が気流方向に拡開し且つ気流方向と逆の方向に収束する下流側開放空間が、前記高性能フィルターの間、又は前記高性能フィルターと前記ケーシングの内壁面との間に形成されることを特徴とするフィルターユニット。
In a filter unit having a high-performance filter and a casing that can accommodate the filter,
Positioning means for positioning the plurality of high-performance filters in a direction in which the airflow passage surface is inclined at a predetermined angle (α / 2) with respect to the airflow direction; and holding means for holding the positions of the high-performance filters. Have
An upstream open space in which the flow path cross section expands and converges in the airflow direction in the airflow direction is formed between the high-performance filters or between the high-performance filter and the inner wall surface of the casing, A downstream open space in which the flow path section expands in the airflow direction and converges in the direction opposite to the airflow direction is formed between the high-performance filters or between the high-performance filters and the inner wall surface of the casing. A filter unit characterized in that:
前記傾斜角度 (α/2) は、5〜25度の角度範囲内に設定されることを特徴とする請求項1に記載のフィルターユニット。The filter unit according to claim 1, wherein the inclination angle (α / 2) is set within an angle range of 5 to 25 degrees. 前記傾斜角度(α/2)は、前記気流通過面を気流方向と直交する方向に配置した状態で所定枚数nの前記高性能フィルターを収容可能なケーシング内に少なくとも3×n枚の前記高性能フィルターを収容可能な角度に設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載のフィルターユニット。The inclination angle (α / 2) is such that at least 3 × n sheets of the high-performance filters are accommodated in a casing capable of accommodating a predetermined number n of the high-performance filters in a state where the airflow passage surface is arranged in a direction orthogonal to the airflow direction. The filter unit according to claim 1, wherein the filter unit is set at an angle capable of accommodating the filter. 前記高性能フィルター同士の連接部、又は前記高性能フィルターと前記ケーシングの内壁面との連接部には、気密手段により気密処理が施されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のフィルターユニット。The joint between the high-performance filters or the joint between the high-performance filter and the inner wall surface of the casing is subjected to an airtight treatment by an airtight means. The filter unit according to the item. 前記上流側開放空間の収束角度(α)および前記下流側開放空間の収束角度(β)は、実質的に同一の角度値に設定されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のフィルターユニット。The convergence angle (α) of the upstream open space and the convergence angle (β) of the downstream open space are set to substantially the same angle value. The filter unit according to the item. 前記位置決め手段は、前記高性能フィルターの傾斜角度及び位置を規制するガイド部材を有し、前記保持手段は、前記高性能フィルターの枠体に当接して前記ガイド部材上に前記枠体を保持する当接部を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のフィルターユニット。The positioning unit has a guide member that regulates an inclination angle and a position of the high-performance filter, and the holding unit contacts the frame of the high-performance filter and holds the frame on the guide member. The filter unit according to claim 1, further comprising a contact portion. 前記保持手段は、前記枠体を前記ガイド部材に押圧する押圧部を更に有することを特徴とする請求項6に記載のフィルターユニット。The filter unit according to claim 6, wherein the holding unit further includes a pressing portion that presses the frame body against the guide member. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のフィルターユニットを備えた濾過装置であって、各フィルターユニットの上流側開口部が上流側気流と対向するように該フィルターユニットが縦横に整列配置されたことを特徴とする濾過装置。A filter device comprising the filter unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the filter units are arranged vertically and horizontally so that an upstream opening of each filter unit faces an upstream airflow. A filtering device, characterized in that:
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