JP2008212780A - フィルタパック及びそれを用いたエアフィルタ並びにエアフィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ひだ折りされた濾材の前記ひだ間に挿入されることになる挿入片を複数隣接させるとともに前記挿入片間の間隔を保持できるように構成された螺旋状間隔保持部材を挿入したことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
前記セパレータ方式は、アルミニウム又は樹脂を波状(ジグザグ状)に成形し、ひだ折りされた濾材のひだ間に挿入して間隔を保持する方式である。
前記スタビライザ方式は、厚紙を櫛歯状に構成した部材により、隣接するひだ内に櫛歯を挿入するようにして間隔を保持する方式である。
前記リボン方式は、濾材のひだ折りされる方向に予め樹脂製のリボン剤(ホットメルト樹脂等)を線状に付着させた後、濾材をひだ折りして間隔を保持する方式である。
前記ワイヤ方式は、特許文献1に記載されているように、楔状に折り曲げ加工されたワイヤを、折り畳まれた濾材のひだ内に挿入して間隔を保持する方式である。
即ち、セパレータ方式では、ひだの間隔を狭くすることができず、濾材投入量を多くできないため、濾材の高密度化及び薄型化ができないという問題がある。
また、スタビライザ方式では、前記櫛歯状の厚紙を濾材に差し込んでから、フィルタ枠に収納するまでの間に、変形してしまいフィルタ枠内に収まらないという問題があった。また、隣接するひだ同士が密着して間隔保持できないとう問題や、移動中に裏返すと脱離したり、或いは、使用中にスタビライザが位置ずれして所望の間隔を保持できないという問題があった。
また、リボン方式では、ひだ折りされた濾材の気体通過方向の薄型化を要求される場合に、同じ細さ、同じ間隔でリボン剤を濾材に付着させることが困難であるために、フィルタパックの外観不良が多くなり、加工歩留まりが低下するという問題があった。
また、ワイヤ方式では、濾材の間隔保持が十分でないため、フィルタ使用時にひだ間の間隔が崩れるなどしてガス除去効率の低下や圧力損失の上昇等によりフィルタの寿命が低下するという問題があった。
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のフィルタパックにおいて、前記螺旋状間隔保持部材は、前記ひだに対して垂直方向の軸を有し、複数配置されたことを特徴とする。
また、請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載のフィルタパックにおいて、前記螺旋状間隔保持部材は、コイルバネであることを特徴とする。
また、請求項4に記載の本発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のフィルタパックにおいて、前記濾材の表面側と裏面側の両方に、前記螺旋状間隔保持部材を備えたことを特徴する。
また、請求項5に記載の本発明は、請求項1乃至4の何れかに記載のフィルタパックにおいて、前記挿入片は、前記ひだに当接しないように構成されたものであることを特徴とする。
また、請求項6に記載の本発明は、請求項1乃至5の何れかに記載のフィルタパックにおいて、前記濾材の前記ひだ方向の端面は、封止剤により固化形成されたことを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタは、請求項7に記載の通り、請求項1乃至6の何れかに記載のフィルタパックの周面を囲繞できるように構成されたフィルタ枠に収納したことを特徴とする。
また、請求項8に記載の本発明は、請求項7に記載のエアフィルタにおいて、前記フィルタ枠と前記フィルタパックとの間を封止したことを特徴とする。
また、請求項9に記載の本発明は、請求項7又は8に記載のエアフィルタにおいて、前記フィルタ枠の対向する辺の間に、前記螺旋状間隔保持部材の移動を規制するための部材を懸架したことを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタの製造方法は、請求項10に記載の通り、ひだ折りされた濾材の前記ひだ間に挿入されることになる挿入片を複数隣接させるとともに前記挿入片間の間隔を伸縮できるように構成された螺旋状間隔保持部材を挿入することにより得られたフィルタパックを、該周面を囲繞できるように構成されたフィルタ枠に収納し、前記フィルタ枠と前記フィルタパックとの間を封止した後、前記螺旋状間隔保持部材を取り除いてエアフィルタとすることを特徴とする。
図1に示されるフィルタパック1は、図2(b)に示すひだ折りされた濾材に、同図(a)に示すような、隣接する複数の挿入片3間の間隔を保持できるように構成された螺旋状間隔保持部材4として、これを同図(c)に示すように、濾材2の表面側からひだ5間に挿入して、濾材2のひだ5間の間隔を保持できるように構成したものである。
上記の通り、螺旋状間隔保持部材4は、ひだ折りされた濾材2に簡単に取り付けることができるので作業性に優れる。また、螺旋状間隔保持部材4は、ひだ5間に固定されるため運搬時や使用時に外れることがない。
前記挿入片3の形状は、特に制限するものではないが、例を挙げると、略円弧状、三角形状、四角形状等とすることができる。また、前記挿入片3の挿入方向の先端部3aは、ひだ5に当接しないようにすることが好ましい。挿入片3の先端部3aが濾材2に当接すると、濾材2の摩耗が生じ、結果として、エアフィルタの耐久性が低下するからである。
また、各挿入片3は、それらの間の間隔を保持できる材料により連結されている必要がある。具体的には、コイルバネ、引っ張りバネ、ねじりバネ、トーションバネ等のコイル(螺旋)或いはワイヤ等の線条物を螺旋状に巻いたものを使用することができる。また、ばねは、長さ方向に徐々にコイル径が増減するもの、長さ方向の中央部のコイル径が最大となるものなどを使用することができるが、安定して間隔保持の作用を発揮するためには、長さ方向にコイル径が同一のものが最も好ましい。
また、濾材2の厚さに応じて、コイルバネのピッチP,ピッチ角α,コイル径Dを調整することで、ひだ5の間隔保持のための強さ、濾材2からの螺旋状間隔保持部材(コイルバネ)4の脱落性を加減できる。
また、同図(d)に示すように、コイルバネ4のコイル径Dを、ひだ折りされたフィルタパック1の気流通過方向の厚みTの1/2以上とし、且つ、(フィルタパックの厚みT)−(濾材の厚みt)+(コイルバネの線径d)以下とすることにより、コイルバネ4が濾材2のひだ5に接触することがないので、フィルタパック1の気流通過方向の厚みTを薄くしても、破損等のおそれがないエアフィルタとすることができる。
更に、コイルバネのコイル数を、ひだの数と同数にし、且つ、強度が保てる範囲でコイルバネの線径を細くするほうが、取り付け作業性に優れ、簡単に外れることも防げる。
また、同図(e)に示すように、前記コイルバネ4を、前記フィルタパック1の上流側と下流側の両方に設ける場合には、両側からのコイルバネ4によりひだ5の間隔を保持することができるので、コイル径D(高さ)を、フィルタパック1の厚みの1/2以下としてもよい。
また、螺旋状間隔保持部材4は、濾材2の表裏面のそれぞれに設けることが好ましい。濾材2を表裏面から挟みこむため、位置ずれが生じにくく、容易に外れることがなく、更に、復元力も強くなるからである。
封止剤としては、例えば、ポリウレタン樹脂、エポキシ、ポリオレフィン系のホットメルト等の樹脂など中性能、高性能フィルタに使用できるものであれば使用できる。
「濾材枠一体方式」は、通常高性能フィルタに用いられており、製作されたフィルタパック1の周面を囲繞する桶状のフィルタ枠6に、ウレタン樹脂を介して固化一体化してエアフィルタ7として使用し、使用後に該フィルタパック1をフィルタ枠6から切り離して分別して廃棄し、新規エアフィルタと交換するものである。
また、フィルタパック1をフィルタ枠6に封止剤で固定するまでは、螺旋状間隔保持部材4としてフィルタパック1の形状保持、濾材2のひだ間の間隔保持の役割を果たし、封止剤で固定した後は、封止剤の固定がその作用を受け継ぐため、螺旋状間隔保持部材4を除去することができる。それにより、従来のセパレータ方式等の同等の品質を維持しながら、フィルタパックの変形、破損の問題、リボン付着不具合により歩留まり低下の問題をなくして、セパレータの部材低減によるコストダウンが図ることができる。
まず、ひだ折りされた濾材2の表面側(上流側)から、螺旋状間隔保持部材4として4本のコイルバネ4a,4b,4c,4dを挿入する。このとき、濾材2のひだ折りされた谷部側には、コイルバネ4a〜4dの先端部が当接しないようにして、ひだ5間の間隔を保持したフィルタパック1を形成する。
次に、フィルタ枠6の一部を作成する。まず、帯状の鋼板を、長手方向に向かって両側部を立ち上げて断面コ字状とする。そして、この鋼板をフィルタ枠の3辺となるように折り曲げてフィルタ枠61を形成する。このフィルタ枠61の対向する辺間には、螺旋状間隔保持部材4a〜4dの移動を規制するための移動規制部材8,9を懸架してリベットにより固定する。ここでは、移動規制部材8としては、同図(c)に示すように、断面がコ字状の部材を使用し、移動規制部材9としては、断面が略L字状の部材を対向させた部材を使用し、これらのいずれも、フィルタ枠61の側面にリベット等により固定される。
最後に、前記フィルタパック1から螺旋状間隔保持部材4a,4bを外してエアフィルタとする。
また、フィルタ枠6の辺同士、或いは、移動規制部材8,9とフィルタ6の接合は、鋼板のためリベットを用いて接合したが、これに限定されることなく、溶接或いはボルト・ナットによる締め付けでもよい。枠材質が樹脂或いは紙等であれば、接着剤を用いてもよい。
(実施例1)
ポリエステル樹脂繊維製不織布にイオン交換樹脂(カチオン)を担持し、ポリエステル樹脂繊維製ネットで挟持した厚さ1.2mm、目付け350g/m2の低発ガスのシート状濾材2を、折り高さ20mm、折りピッチ4.4mmにひだ折りした。
次に、ステンレス鋼線を、ピッチP4.4mm,ピッチ角α80度,コイル径D12mm、自由高さH605mm(=フィルタ外寸(610mm)−枠板厚(2mm)−3mm=605mm)、線径1.2mm、コイル径12mmのコイルバネ4を濾材2の上流側端部から12mmの位置迄に差し込み、即ち、コイルバネ4の挿入方向の先端部とひだ5との間隔が8mmとなるようにして差し込み、縦寸法610mm×横寸法610mm×高さ寸法25mmの本発明のフィルタパック1を製作した。
また、フィルタ枠61は、厚さ1.0mm、アルミ製(材質)の帯状鋼板を打ち抜き、折り曲げ加工して形成した。また、移動防止用移動規制部材8,9は、厚さ2.0mm、アルミ製(材質)の帯状鋼板を打ち抜き、折り曲げ加工して形成し、立ち上げ部の高さを0.5mmとなるように形成し、互いを200mmの間隔(K)で設けた。
次に、フィルタ枠6へフィルタパック1に収容し、下辺6a及び上辺6bとフィルタパック1とをウレタン樹脂製液状封止剤により固化した。
最後にコイルバネ4を除去して、縦寸法610mm×横寸法610mm×高さ寸法25mmの本発明のエアフィルタ7とした。
コイルバネ4の代わりに、ひだ折り時に材質ポリオレフィン、高さ1mm,巾1mm、本数23本/台(□610mmフィルタ、25mm等間隔)、付着量0.14g/m2のリボンをシート状濾材2の両面に付着させてフィルタパックとしたこと以外は、実施例1と同様にしてエアフィルタを製作した。
ひだ折りされた濾材2を、実施例1と同様にしてフィルタ枠6に収納し、最後にピッチ145mm、歯本数4本/台(□610mmフィルタ)の木質合板製の櫛歯状スタビライザを、コイルバネ4の代わりにコイルバネと同位置に差し込んで、エアフィルタとした。
ひだ折りされた濾材2を、コイルバネ4の代わりに波高さ入口側6.5mm出口側2.5mm,ピッチ入口側15mm出口側3.5mm、厚さ65μmのアルミニウム製セパレータを用いて、フィルタパックを製作したこと以外は、実施例1と同様にしてエアフィルタを製作した。
ひだ折りした濾材2を、特許文献1の実施例2(図4)に示すようなワイヤを用いて、フィルタパックを製作したこと以外は、実施例1と同様にしてエアフィルタを製作した。
コイルバネ4を使用しないこと以外は、実施例1と同様にしてエアフィルタを製作した。
[圧損][ガス除去効率][寿命]
JACA No.38−2002「クリーンルーム用ケミカルエアフィルタ性能試験方法指針」により試験した。尚、対象ガスとしては、アンモニアガスを用いた。
[外観]
フィタルパックの仕上がりを目視で評価した。
[保持力]
間隔保持のための部材がフィルタパックから脱落或いは位置ずれしていないかを目視で評価した。
「効率」はエアフィルタ高さ寸法25mmとした場合、ガス除去効率が90%以上であれば「○」、ガス除去効率が90%未満であれ「×」と評価した。
「寿命」はエアフィルタ高さ寸法25mmとした場合、ある特定の試験環境においてフィルタ寿命が1年以上であれば「○」、フィルタ寿命が1年未満であれ「×」と評価した。
「外観」はエアフィルタ高さ寸法25mmとした場合、フィタルパックがきれいに仕上がっていれば「○」、フィタルパックの外観が悪いなど仕上がりの悪い場合は「×」と評価した。
「保持力」はエアフィルタ高さ寸法25mmとした場合、間隔材がフィルタパックから脱落或いは位置ずれがなければ「○」、間隔材がフィルタパックから脱離或いは位置ずれがあれば「×」と評価した。
総合評価は各評価項目において全て○であれば「○」、各評価項目においてひとつでも×の評価があれば「×」と評価した。
ところが、比較例1は、リボン式は濾材加工歩留まりが悪いという理由から薄型化ができないことがわかった。
また、比較例2は、スタビライザ式はフィルタパックとの固定力が弱いため、使用時・運搬時にフィタルパックから脱落する問題、間隔保持する作用効果が低下する問題があることがわかった。
また、比較例3は、セパレータ式はエアフィルタ高さ寸法25mmとすると使用できる濾材の面積が少なくなるため、圧損30Pa、効率80%、寿命0.6年と所定の性能が得られないという問題があることがわかった。
また、比較例4は、ワイヤはフィルタパックとの固定力が弱いため、使用時・運搬時にフィタルパックから脱落するという問題があることがわかった。更に、使用時に折山の間隔維持ができなくなり、圧損30Pa、効率80%、寿命0.6年と所定の性能が得られないという問題があることがわかった。
また、比較例5は、フィルタパックが両端で気密固定されているだけなので、使用時に折山の間隔保持ができなくなり、圧損20Pa、効率85%、寿命0.9年と所定の性能が得られないという問題があることがわかった。
2 濾材
3 挿入片
4 螺旋状間隔保持部材(コイルバネ)
5 ひだ
6 フィルタ枠
7 エアフィルタ
8,9 移動規制部材
10 リベット
11 封止剤
Claims (10)
- ひだ折りされた濾材の前記ひだ間に挿入されることになる挿入片を複数隣接させるとともに前記挿入片間の間隔を保持できるように構成された螺旋状間隔保持部材を挿入したことを特徴とするフィルタパック。
- 前記螺旋状間隔保持部材は、前記ひだに対して垂直方向の軸を有し、複数配置されたことを特徴とする請求項1に記載のフィルタパック。
- 前記螺旋状間隔保持部材は、コイルバネであることを特徴とする請求項1又は2に記載のフィルタパック。
- 前記濾材の表面側と裏面側の両方に、前記螺旋状間隔保持部材を備えたことを特徴する請求項1乃至3の何れかに記載のフィルタパック。
- 前記挿入片は、前記ひだに当接しないように構成されたものであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のフィルタパック。
- 前記濾材の前記ひだ方向の端面は、封止剤により固化形成されたことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のフィルタパック。
- 請求項1乃至6の何れかに記載のフィルタパックの周面を囲繞できるように構成されたフィルタ枠に収納したことを特徴とするエアフィルタ。
- 前記フィルタ枠と前記フィルタパックとの間を封止したことを特徴とする請求項7に記載のエアフィルタ。
- 前記フィルタ枠の対向する辺の間に、前記螺旋状間隔保持部材の移動を規制するための部材を懸架したことを特徴とする請求項7又は8に記載のエアフィルタ。
- ひだ折りされた濾材の前記ひだ間に挿入されることになる挿入片を複数隣接させるとともに前記挿入片間の間隔を保持できるように構成された螺旋状間隔保持部材を挿入することにより得られたフィルタパックを、該周面を囲繞できるように構成されたフィルタ枠に収納し、前記フィルタ枠と前記フィルタパックとの間を封止した後、前記螺旋状間隔保持部材を取り除いてエアフィルタとすることを特徴とするエアフィルタの製造方法。
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