JP2008073683A - 集塵機用プリーツ型フィルタおよび集塵機 - Google Patents

集塵機用プリーツ型フィルタおよび集塵機 Download PDF

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Tomoyuki Suzuki
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Abstract

【課題】プリーツを上下方向へ指向させて集塵機用プリーツ型フィルタを配設した際に、通気抵抗を低く保ちつつ、そのプリーツ型ろ過体の設置面積を可及的に小さくすることができる最適設計点を備えた集塵機用プリーツ型フィルタを提供する。
【解決手段】払落し操作で払い落とされない残留粉塵とろ材による抵抗係数としての汚れろ布抵抗を用いて、前記プリーツ型ろ過体の設置面積と、前記プリーツ型ろ過体のプリーツにおける2個の山部の間隔Pとこの山部の高さHとの比である目開き値(P/H)との関係から、該目開き値(P/H)が0.1〜0.3である。
【選択図】図6

Description

本発明は、集塵機用プリーツ型フィルタに係り、より詳しくは、胴部に多数の貫通孔を有する筒状の芯部材と、この芯部材に環装され平板状のろ布をプリーツ状に折り畳むとともにそのプリーツが長手方向へ延びる筒状を成すプリーツ型ろ過体とを備えた集塵機用プリーツ型フィルタおよび該フィルタを用いる集塵機に関する。
従来、集塵機のフィルタは一般に有底円筒状を成しており、そのため、通気抵抗を低く保ちつつろ過面積を広くしょうとすると、フィルタは長尺かつ大径なものとなり、それに伴い、多数のフィルタを収納する集塵機のキャビネットは大型のものになり、その結果、集塵機の設置には大きいスペースが必要になるなどの問題があった。
たとえば、この種の集塵機の一つとして、ハウジングの内部に一群の中空フィルタと、各中空フィルタの内部へ逆洗用のジェット流を噴出する脱塵機構が設けられており、脱塵機構は中空フィルタの配列線に対応して配置された複数個のブローチューブと、各ブローチューブに圧縮エアを供給する給気源と、各中空フィルタの開口部に対応してブローチューブに設けられた複数の噴気通路を含んでおり、噴気通路の開口面積と、噴気通路の通路抵抗と、噴気通路の入口に設けた受風壁の有効面積の少なくともいずれかひとつを変更要素として、各噴気通路におけるジェット流の噴出量が均一になるよう、前記変更要素をブローチューブの入口から奥端へ向かって大小に変更したものがある(特許文献1参照)。
また、このように構成されたパルスジェット式集塵機では、一般に、中空フィルタに圧縮エアが吹き込まれると、中空フィルタに吹き込まれた圧縮エアの5〜10倍程度の容量の二次空気がエゼクタ効果によって圧縮エアと一緒に中空フィルタに吸い込まれて、粉塵の払落しを助勢する。
しかし、従来のパルスジェット式集塵機では、集塵機の高さを可及的に低くするため、噴気通路を形成する短管と中空フィルタとの間の距離を短くすると、圧縮エアが中空フィルタ内に確実に吹き込まれるが、二次空気量が減少して粉塵の払落し性能が悪くなるなどの問題があった。
そのため、近年、通気抵抗を低く抑えつつろ過面積をできるだけ広くすべく、平板状のろ布をプリーツ状に折り畳むとともにそのプリーツが長手方向へ延びる筒体を構成するプリーツ型ろ過体を備えた集塵機用プリーツ型フィルタが開発されている(特許文献2参照)。
特開平7−16413号公報 特開平8−309137号公報
しかし、このように構成された従来の集塵機用プリーツ型フィルタでは、プリーツを上下方向へ指向させて配設した際に、ろ過面積をより広くすべくプリーツ型ろ過体における2個の山部の間隔をより狭くするとともに山部の高さをより高くすると、粉塵の払落し性能が悪くなり、通気抵抗が大きくなるなどの新たな問題が生じている。また、このフィルタを用いた集塵機において、設定面積の縮小化や払落し効率の向上が望まれている。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、プリーツを上下方向へ指向させて集塵機用プリーツ型フィルタを配設した際に、通気抵抗を低く保ちつつ、そのプリーツ型ろ過体の設置面積を可及的に小さくすることができる最適設計点を備えた集塵機用プリーツ型フィルタおよび集塵機を提供することにある。
本発明の集塵機用プリーツ型フィルタは、胴部に多数の貫通孔を有する筒状の芯部材と、この芯部材に環装され平板状のろ布をプリーツ状に折り畳むとともにそのプリーツが長手方向へ延びる筒状を成すプリーツ型ろ過体とを備えた集塵機用プリーツ型フィルタを、前記プリーツを上下方向へ指向させて配設するに際し、そのプリーツ型ろ過体の設置面積ができるだけ小さくなるのを可能にした集塵機用プリーツ型フィルタであって、払落し操作で払い落とされない残留粉塵とろ材による抵抗係数としての汚れろ布抵抗を用いて、前記プリーツ型ろ過体の設置面積と、前記プリーツ型ろ過体のプリーツにおける2個の山部の間隔Pとこの山部の高さHとの比である目開き値(P/H)との関係から、該目開き値(P/H)が0.1〜0.3であることを特徴としている。
また、前記プリーツ型ろ過体が、目開き値(P/H)が0.2であるのが好ましい。
また、前記集塵機用プリーツ型フィルタがカートリッジ式であるのが好ましい。
さらに、前記プリーツ型ろ過体が、材質がポリエステルスパンボンドであって、目付が260±7(g/m)、厚さが0.61±0.03(mm)、通気量(圧力12.7mmAq)が10.5±3(cc/cm/sec)または10.0±3(cc/cm/sec)の物性を有しているのが好ましい。
また、本発明の集塵機は、仕切板により区分される集塵室と排気室を有し、該集塵室に前記プリーツ型フィルタが配置されるとともに、前記排気室にジェット部が配置される集塵機であって、払落し操作で払い落とされない残留粉塵とろ材による抵抗係数としての汚れろ布抵抗を用いて、前記ジェット部のエア噴射条件が設定されてなることを特徴としている。
また、前記エア噴射条件が、前記プリーツ型ろ過体のろ過面積が1m当たりのエア吐出量であるのが好ましい。
また、前記エア噴射条件がエア噴射のパルス時間であるのが好ましい。
また、前記エア噴射条件がエア噴射のパルス設定圧力であるのが好ましい。
さらに、前記エア噴射条件が、前記プリーツ型ろ過体の内径とジェット部のマニーホールドの高さとの比であるのが好ましい。
本発明によれば、抵抗係数としての汚れろ布抵抗を用いて、プリーツ型ろ過体の設置面積と、該プリーツ型ろ過体のプリーツにおける目開き値(P/H)との関係から、該目開き値(P/H)を0.1〜0.3に設定するため、プリーツを上下方向へ指向させて集塵機用プリーツ型フィルタを配設した際に、通気抵抗を低く保ちつつ、そのプリーツ型ろ過体の設置面積を可及的にして適確に小さくすることができるなどの優れた実用的効果を奏する。また、このプリーツ型フィルタを用いとともに、前記汚れろ布抵抗によりエア噴射条件を設定することにより、エア吐出量の増加を抑え、ランニングコストを低減させた集塵機を得ることができる。
本発明者等は、集塵機用プリーツ型フィルタについて鋭意研究した結果、プリーツを上下方向へ指向させて集塵機用プリーツ型フィルタを配設した際に、通気抵抗を低く保ちつつ、そのプリーツ型ろ過体の設置面積を可及的に小さくすることができる最適値として、払落し操作で払い落とされない残留粉塵とろ材による抵抗係数としての汚れろ布抵抗を用いて、前記プリーツ型ろ過体の設置面積と、前記プリーツ型ろ過体のプリーツにおける2個の山部の間隔Pとこの山部の高さHとの比である目開き値(P/H)との関係から、目開き値(P/H)を、0.1〜0.3にするとよいことを見出した。
以下、本発明を適用した集塵機用プリーツ型フィルタの最良の形態について、図1〜図11に基づき詳細に説明する。図1〜2に示すように、本集塵機用プリーツ型フィルタFは、胴部に多数の貫通孔を有する筒状の芯部材1と、この芯部材1に環装され平板状のろ布をプリーツ状に折り畳むとともにそのプリーツが長手方向である上下方向へ延びる筒状を成すプリーツ型ろ過体2と、前記芯部材1の下端にプリーツ型ろ過体2と同心して固着された多角形板状の支持部材3と、前記芯部材1の上端にプリーツ型ろ過体2と同心して固着されたドーナツ型多角形板状の押さえ部材4とで構成してある。この押さえ部材4の内周には、ベンチュリ部4aが設けられている。
また、本実施の形態のプリーツ型フィルタFは、たとえば図3〜4に示されるように、パルスジェット式集塵機を構成するジェット部(逆洗装置)11を配置する排気室12を仕切板13により区分された集塵室14に所定の個数、たとえば4本用いられている。また、前記プリーツ型フィルタFはカートリッジ式であって、前記仕切板13に着脱自在に吊り下げられている。前記ジェット部11は、エアタンク15、エアバルブ16およびブローパイプであるマニーホールド17を備える構造をしている。このマニーホールド17の2つの噴射口17aから噴射される洗浄用のジェット気流Jは、プリーツ型フィルタFの内部(芯部材1とプリーツ型ろ過体2)へ流入される。これにより、垂設されたフィルタFの上端開口部からマニーホールド17によって圧縮エアを吹き込んで、フィルタFに付着した粉塵を払い落とすに当たり、粉塵の前記フィルタFからの払落し効率を可及的に高めることができる。
前記プリーツ型ろ過体2として、材質がポリエステルスパンボンドであり、目付が260±7(g/m)、厚さが0.61±0.03(mm)、通気量(圧力12.7mmAq)が10.5±3(cc/cm/sec)または10.0±3(cc/cm/sec)の物性を有している。
ところで、前記プリーツ型ろ過体2のプリーツを上下方向へ指向させて集塵機用プリーツ型フィルタFを配設した際に、通気抵抗を小さく、かつろ過面積を広くするプリーツ型ろ過体2の平面上の設置面積は、下記の説明に基づき可及的に小さくすることができる。なお、前記ろ過面積とは、集塵風量(m/min)とプリーツ型ろ過体2としてのろ布を通過するろ過速度(m/min)とから求められる必要な表面積(m)である。また、前記設置面積とは、このプリーツ型ろ過体2を設置するための平面スペースである。
まず、フィルタの圧力損失の表現式は、ろ過面に捕集された粉塵層が払落し操作によって一様に払い落とされるものとして、払落し操作後の残留粉塵を含んだろ布の圧力損失と、そこに捕集堆積する粉塵層の圧力損失の和として、以下の式(1)で表現される。
ΔP=(ζd+α×c×u×t)×μ×u ・・・(1)
ここで、ζd:払落し操作で払い落とされない残留粉塵とろ材による抵抗係数としての、全ろ過面で一定である汚れろ布抵抗(1/m)
α:払落し操作の後、新たに捕集堆積した粉塵層による抵抗係数としての比抵抗(m/kg)
c:ろ布に捕集された粉塵量に基づく含塵濃度(g/m
u:ろ過速度(m/min)
t:時間(min)
μ:空気の粘度(Pa・s)
である。
なお、本実施の形態では、前記(α×c×u×t)が、含塵濃度と時間とともに変動する値であるので、圧力損失を評価するにあたり、固定値である汚れろ布抵抗ζdを用いることにする。
つぎに本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
まず、図5に示されるように、前記プリーツ型ろ過体2における2個の山部の間隔をP(mm)、山部の高さをH(mm)、2個の山部の間隔Pと山部の高さHの比である目開き値をP/Hとして、このプリーツ型ろ過体2について、目開き値(P/H)毎にその汚れろ布抵抗ζdを測定する。具体的には、集塵機において、払落し周期内でのろ過体圧力損失の時間変化が充分に定常化するまで運転を行い、このときのろ過体圧力損失の時間変化曲線を測定する。つぎに、この圧力損失の時間変化曲線に対して前記式(1)より算出した圧力変化をフィッティングさせ、ζdを決定した。続いて、測定した結果に基づき、目開き値(P/H)と汚れろ布抵抗ζdとの関係をプロットし、その後、これらの点を概略的に線(回帰曲線)で結んで図6に示すグラフを作成した。
この図6のグラフからは、次のことが分かる。即ち、汚れろ布抵抗ζdは、目開き値(P/H)を0.2付近まで大きくすると急激に減少するが、それ以上に大きくすると緩やかな減少となる。これは、目開き値(P/H)が0.2より小さい、即ち目開き値(P/H)が小さいほど、プリーツ型ろ過体2における山の間に粉塵が詰まって、プリーツ型ろ過体2が形成する実際のろ過面積よりも有効なろ過面積が狭くなると考えられる。また、目開き値(P/H)を大きくすると汚れろ布抵抗ζdは小さくなるが、ろ過面積も減ってしまうため、結果としてプリーツ型ろ過体の設置面積を大きくする必要が生じる。このため、集塵機の設計には粉塵の払落し性能に加えてプリーツ型ろ過体の設置面積を考慮に入れた最適な目開き値(P/H)を決定する必要がある。
そこで任意に基準として特定した目開き値(Ps/Hs)について、図1に示すように、集塵機用プリーツ型フィルタFを上下方向へ指向させて配置したときの設置面積をAs、プリーツ型ろ過体2の汚れろ布抵抗をζdsとし、一方、目開き値を(P/H)としたときのプリーツ型ろ過体2の必要設置面積をA、プリーツ型ろ過体2の汚れろ布抵抗をζdとする。
今、集塵機用プリーツ型フィルタの芯部材の直径Dならびにプリーツ型ろ過体の山部の高さHは変えないものとし、このとき目開き値(P/H)が特定した目開き値(Ps/Hs)のm倍大きいとすると、目開き値(P/H)の集塵機用プリーツフィルタが、目開き値(Ps/Hs)のそれと同じろ過面積で集塵するには、設置面積Aは設置面積Asのm倍必要となる。
(P/H)=m(Ps/Hs) ・・・(2)
しかしこのときの汚れろ布抵抗ζdは、基準となる汚れろ布抵抗ζdsのn倍小さくなるので、ろ過面積をn倍小さくでき、最終的には、設置面積Aは設置面積Asのm×n倍となる。
ζd=nζds ・・・(3)
A/As=m×n ・・・(4)
前記式(2)〜(4)より、下記の評価関数式(5)を得ることができる。
A/As=(P/H×ζd)/(Ps/Hs×ζds) ・・・(5)
ところで、仮に任意に特定した基準の目開き値(Ps/Hs)を0.3とし、さらに、図6のグラフから複数の目開き値(P/H)とこれに対応する汚れろ布抵抗の値を得て式(5)にそれぞれ代入し、複数のA/Asを計算し、続いて、こうして得たこれらの計算値を目開き値(P/H)毎にプロットし、その後、これらの点を概略的に線(回帰曲線)で結んで図7に示すグラフを作成した。
この図7のグラフからは、目開き値(P/H)が0.2のときに式(5)のA/Asの値が約0.92となって、プリーツ型ろ過体2の設置面積を最も小さくすることができる最適なポイントであることが分かる。また、目開き値(P/H)を0.2よりも大きくすると、図6〜7に示されるように、汚れろ布抵抗ζdの値は小さくなるが、ろ過面積が減って狭くなるとともにA/Asが大きくなるため、プリーツ型ろ過体2の設置面積をより大きくする必要がある。また、反対に目開き値(P/H)を0.2よりも小さくすると、図6に示すように、汚れろ布抵抗ζdの値が大きくなるため、ろ過面積を広くする必要がある。これに伴って、プリーツ型ろ過体2はサイズの大きいものが必要となり、その結果、プリーツ型ろ過体2の設置面積を大きくする必要がある。
以上の考察および図7から、プリーツ型ろ過体2は、2個の山部の間隔Pとこの山部の高さHとの比である目開き値(P/H)が0.1〜0.3であることが望ましく、この目開き値(P/H)は0.2が最適である。なお、これまでの説明は、任意に特定した基準の目開き値(Ps/Hs)を0.3に設定しているが、この目開き値を変更しても、この曲線はY軸方向へ平行移動するだけであることから、前記目開き値(P/H)として0.2が最適であることに変わりはない。
つぎにプリーツ型ろ過体2のろ過面積が1m当たりのエア吐出量と汚れろ布抵抗ζdとの関係を調べた。実験は、プリーツ型ろ過体の目開き値(P/H)が0.18であるという条件の下で前記関係の測定を行った。その結果を図8に示す。図8における回帰曲線から、エア吐出量が1.3〜1.5(NL/m)の範囲に汚れろ布抵抗の変曲点があることがわかる。この範囲よりエア量を少なくすると、払落し性能が極端に低下し、また、この範囲よりエア量を増やしても払落し性能への影響は小さく、かえってエア量が増えることでランニングコストが上がってしまう。したがって、エア吐出量は前記1.3〜1.5(NL/m)の範囲内に設定するのが好ましいことがわかる。
つぎに図3に示されるように、プリーツ型ろ過体2に対するジェット部11の設計のために、プリーツ型ろ過体2の上端開口部の内径Dとジェット部11のマニーホールド17の高さ(たとえばプリーツ型フィルタFの上端から噴射口17aまでの高さ)Sとの比(D/S)と汚れろ布抵抗ζdとの関係を調べた。実験は、プリーツ型ろ過体の目開き値(P/H)が0.18、エア吐出量が1.3(NL/m)、マニーホールドの噴射口がφ8mmであるという条件の下で前記関係の測定を行った。その結果を図9に示す。図9から、プリーツ型ろ過体2の上端開口部に圧縮エアを吹き込んだ際にエゼクタ効果によってプリーツ型ろ過体2内に吸い込まれる二次空気の容量が可及的に多くなり、それに伴って、プリーツ型ろ過体2に付着した粉塵のプリーツ型ろ過体2からの払落し効率が高まり、その結果として、汚れろ布抵抗が最も小さくなるのは、D/Sが0.3〜0.6の範囲内であることがわかる。
つぎにエア噴射のパルス時間と汚れろ布抵抗ζdとの関係を調べた。実験は、プリーツ型ろ過体の目開き値(P/H)が0.18、マニーホールドの噴射口がφ8mm、エア圧力が0.5MPaであるという条件の下で前記関係の測定を行った。その結果を図10に示す。なお、図10中の数値は、1本のプリーツ型ろ過体当たりのエア消費量を示している。図10から、パルス時間が80〜100(ms)より大きいところでは汚れろ布抵抗ζdの減少は穏やかになっている。また、とくに100(ms)を超えるパルス時間では、汚れろ布抵抗ζdは水平に近くなり払落し性能への影響は小さく、かえってエアの消費量が多くなり、ランニングコストが上がってしまう。したがって、パルス時間としては、80〜100(ms)の範囲内、好ましくは100(ms)であることがわかる。
つぎにエア噴射のパルス設定圧力と汚れろ布抵抗ζdとの関係を調べた。実験は、プリーツ型ろ過体の目開き値(P/H)が0.18、マニーホールドの噴射口がφ8mm、パルス時間が100(ms)であるという条件の下で前記関係の測定を行った。その結果を図11に示す。なお、図11中の数値は、1本のプリーツ型ろ過体当たりのエア消費量を示している。図11から、パルス設定圧力が0.5(MPa)付近から汚れろ布抵抗ζdの減少は緩やかで、これ以上圧力を上げても払落し性能への影響は少なく、圧力を上げると、かえってエアの消費量が多くなり、ランニングコストが上がってしまう。したがって、パルス設定圧力としては、0.5(MPa)であるのが好ましいことがわかる。
なお、本実施の形態では、前記パルス設定圧力とパルス時間の設定値は、騒音試験により、いずれも0.5(MPa)と80〜100(ms)、好ましくは100(ms)であることが証明された。
本発明を適用した集塵機用プリーツ型フィルタの実施例を示す縦断面図である。 図1の横断面図である。 集塵機の要部縦断面図である。 図3の集塵機におけるジェット部の平面面である。 目開き値を説明する図である。 プリーツ型ろ過体の目開き値とろ布汚れ抵抗の関係を示す図である。 プリーツ型ろ過体の目開き値と設置面積の一辺の比との関係を示す図である。 プリーツ型ろ過体のろ過面積が1m当たりのエア吐出量と汚れろ布抵抗との関係を示す図である。 プリーツ型ろ過体の内径とマニーホールドの高さとの比と汚れろ布抵抗との関係を示す図である。 エア噴射のパルス時間と汚れろ布抵抗との関係を示す図である。 エア噴射のパルス設定圧力と汚れろ布抵抗との関係を示す図である。
符号の説明
1 芯部材
2 プリーツ型ろ過体
3 支持部材
4 押さえ部材
4a ベンチュリ部
11 ジェット部
12 排気室
13 仕切板
14 集塵室
15 エアタンク
16 エアバルブ
17 マニーホールド
17a 噴射口
F プリーツ型フィルタ

Claims (9)

  1. 胴部に多数の貫通孔を有する筒状の芯部材と、この芯部材に環装され平板状のろ布をプリーツ状に折り畳むとともにそのプリーツが長手方向へ延びる筒状を成すプリーツ型ろ過体とを備えた集塵機用プリーツ型フィルタを、前記プリーツを上下方向へ指向させて配設するに際し、そのプリーツ型ろ過体の設置面積ができるだけ小さくなるのを可能にした集塵機用プリーツ型フィルタであって、
    払落し操作で払い落とされない残留粉塵とろ材による抵抗係数としての汚れろ布抵抗を用いて、前記プリーツ型ろ過体の設置面積と、前記プリーツ型ろ過体のプリーツにおける2個の山部の間隔Pとこの山部の高さHとの比である目開き値(P/H)との関係から、該目開き値(P/H)が0.1〜0.3であることを特徴とする集塵機用プリーツ型フィルタ。
  2. 前記プリーツ型ろ過体は、目開き値(P/H)が0.2である請求項1記載の集塵機用プリーツ型フィルタ。
  3. 前記集塵機用プリーツ型フィルタがカートリッジ式である請求項1または2記載の集塵機用プリーツ型フィルタ。
  4. 前記プリーツ型ろ過体は、材質がポリエステルスパンボンドであって、目付が260±7(g/m)、厚さが0.61±0.03(mm)、通気量(圧力12.7mmAq)が10.5±3(cc/cm/sec)または10.0±3(cc/cm/sec)の物性を有してなる請求項1、2または3記載の集塵機用プリーツ型フィルタ。
  5. 仕切板により区分される集塵室と排気室を有し、該集塵室に請求項1、2、3または4記載のプリーツ型フィルタが配置されるとともに、前記排気室にジェット部が配置される集塵機であって、
    払落し操作で払い落とされない残留粉塵とろ材による抵抗係数としての汚れろ布抵抗を用いて、前記ジェット部のエア噴射条件が設定されてなる集塵機。
  6. 前記エア噴射条件が、前記プリーツ型ろ過体のろ過面積が1m当たりのエア吐出量である請求項5記載の集塵機。
  7. 前記エア噴射条件がエア噴射のパルス時間である請求項5記載の集塵機。
  8. 前記エア噴射条件がエア噴射のパルス設定圧力である請求項5記載の集塵機。
  9. 前記エア噴射条件が、前記プリーツ型ろ過体の内径とジェット部のマニーホールドの高さとの比である請求項5記載の集塵機。
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