JP2008212781A - エアフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 濾材の下流側折山頂部の膨らみ変形による構造抵抗の増加を防止し、濾材のＶ字形状を保持して低圧損低抵抗で高風速下で使用できるフィルタを提供する。
【解決手段】 ひだ折りされた濾材の前記ひだが隣接する方向の断面において、前記断面の中央部から上流側及び下流側における、前記ひだの両側表面にリボンを設けるとともに、下流側の前記両側表面の前記リボンのうちの一方を、前記断面の中央部から上流側の前記ひだの内側頂部近傍にまで線状又は破線状に延出させた濾材を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リボン方式からなるエアフィルタで、特に高風速に使用できるエアフィルタに関する。

従来、フィルタパックは、シート状に形成された濾材の濾過有効面積を大きくするためにひだ折りされている。このひだの間隔を保持する方法として、セパレータ方式、スタビライザ方式、リボン方式やワイヤ方式等が採用されている。
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を、ひだ折りされた濾材のひだが表れる面側から、隣接するひだをくし刺するように挿入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（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。

近年は、低圧力損失、高風速で使用できるフィルタが望まれている。これを実現するためには、前記リボン方式が広く採用されている。例えば、特許文献１の図１乃至３には、上流側の折山頂部の表面に左右対称にリボンを設け、下流側のひだの頂部の表面の左右一方にのみリボンを設けることにより、折り畳まれた濾材をＶ字状に保持したものが開示されている。
また、特許文献２の図３には、上流側のひだの頂部のリボンの厚みを厚くし、下流側のひだの頂部のリボンの厚みを薄くしてリボンに勾配を持たせるようにすることにより、隣接するリボン同士を接触させ、濾材をＶ字状に保持したものが開示されている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示される濾材は、高風速となると風圧により濾材の下流側のひだが膨らんで変形することで、濾材の下流側のひだの頂部同士が接触し、フィルタの構造抵抗が高くなる問題がある。
これを解決するため、特許文献３において、濾材の上流側のひだの頂部に折目巾を設け、下流側のひだの頂部に折目巾を設けずエッヂ状とした濾材が提案されている。
ところが、特許文献３では、下流側のひだの頂部がエッヂ状であるため取り付けた後、室内側からの外観が悪いという問題がある。また、下流側のひだの頂部がエッヂ状であるため、意外にも膨らみ変形が大きく、下流側のひだの頂部同士が接触するまでには至らないが、フィルタの構造抵抗が高くなるという問題がある。

特許第２９２２５５５号公報 特開２００２−１３６８１３号公報 特開昭６０−５２１８号公報

そこで、本発明は、濾材の下流側折山頂部の膨らみ変形による構造抵抗の増加を防止し、濾材のＶ字形状を保持して低圧損低抵抗で高風速下で使用できるフィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のエアフィルタは、請求項１に記載の通り、ひだ折りされた濾材の前記ひだが隣接する方向の断面において、前記断面の中央部から上流側及び下流側における、前記ひだの両側表面にリボンを設けるとともに、下流側の前記両側表面の前記リボンのうちの一方を、前記断面の中央部から上流側の前記ひだの内側頂部近傍にまで線状又は破線状に延出させた濾材を備えたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のエアフィルタにおいて、前記濾材の上流側の前記ひだの折目巾を、下流側の前記ひだの折目巾より広くし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に記載のエアフィルタにおいて、上流側及び下流側の前記ひだは、所定の折目巾を有す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３に記載のエアフィルタにおいて、下流側の前記ひだの折目巾は、上流側の前記ひだの折目巾の１．２〜３０倍であることを特徴とする。
また、請求項５に記載の本発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のエアフィルタにおいて、前記エアフィルタは、０．６ｍ／秒以上の風量下で使用されることを特徴とする。

本発明のエアフィルタによれば、ひだ折りされた濾材は、下流側のひだの頂部が膨らむことがないため、構造抵抗の増加を防ぐことができる。また、濾材のひだ折りされた部分は、エアフィルタの使用中においても安定したＶ字形状を保持することができるので、高風速下においても低い圧力損失、且つ、低抵抗で高風速下で使用することができる。

以下、本発明のエアフィルタの好適な実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、エアフィルタを構成するフィルタパック１の断面図である。このフィルタパック１は、濾材２に、これをひだ折りするために所定の間隔で折目３，４をつけ、濾材２の上流側と下流側において、リボンとなる溶融ホットメルト樹脂を、前記折目３，４に垂直方向に塗布した後、前記濾材２をひだ折りする。その後、前記隣接するひだ５，６に付着した溶融ホットメルト樹脂を接合させるとともに硬化させてリボン７によりひだ５，６間の間隔が保持されたフィルタパック１を得る。
次に、図示しないが、フィルタパック１の通気面以外の周面を囲むようにして構成された枠部材に、フィルタパック１を収容して、フィルタパック１の上下面（図１で表れる面とその背面）と枠部材との間に液状ウレタン樹脂を流し込み硬化させ、ウレタン樹脂によりシールする。また、フィルタパック１とフィルタ枠との左右両辺との間には接着剤により固定するとともに封止する。これにより、本発明のエアフィルタが得られる。

上記フィルタパック１は、図１に示されるようにひだ折りされた濾材２のひだ５、ひだ６が隣接する方向の断面において、その断面の中央部（図１では中央部の更に中心を明らかにするため中心線Ｃを記載している。）を基準として、中心線Ｃより上側を上流側とし、中心線Ｃより下側を下流側としている。
そして、ひだ５の中央部（中心線Ｃ）から下流側の表面と、ひだ６の中央部（中心線Ｃ）から下流側の表面には、それぞれ、リボン７ｄとリボン７ｕが設けられている。尚、図示されるものでは、ひだ５は、２本の折目３，３を備えているため、これらの折目３，３の中心線Ｃ_３を基準としてひだ５の両側表面に略線対称になるように、リボン７ｄが設けられている。また、ひだ６にも同様に、２本の折目４，４の中心線Ｃ_４を基準としてひだ６の両側表面に略線対称となるように、リボン７ｕが設けられている。
また、下流側のひだ５の両側表面に設けられたリボン７ｄ，７ｄのうちの一方は、中央部（中心線Ｃ）から上流側のひだ６の内側頂部近傍にまで線状に延出されている（７ｄ’）。

上記のように、上流側のひだ６の頂部の内側の一方側にリボン７ｄ’を設け、その下流側においてリボン７ｄとリボン７ｄとが当接するために、上流側と下流側とでリボンの厚みの差ができ、中央部から上流側のひだ６は、図１に示すように逆Ｖ字形状を保持しやすくなり、ひだ６の頂部近傍が膨んで接触することを防ぐことができる。
また、下流側のひだ５の頂部の内側には、リボンが配置されておらず、その頂部の外側の表面にはリボン７ｄが配置され、隣接するひだ５の頂部のリボン７ｄとを合わせるとによりＶ字形状を保持しやすくなり、下流側のひだの頂部近傍において濾材が膨らんで接触することを防ぐことができる。
また、上流側のひだ６の頂部の表面にリボン７ｕを設け、且つ、そのひだ６の内側のいずれか一方にはリボンを設けないので、表面のリボン７ｕ同士が接触すると、下流側のひだ５との間でリボンの厚みの勾配ができて、濾材２を逆Ｖ字状に保持できる。
また、上流側のひだ６の頂部の内側には、上記のように一方側にリボンを設けず、且つ、下流側のひだ５の頂部の両側面のリボン７ｄ，７ｄのうちの一方は、中央部（中心線Ｃ）から上流側に延出されているため、同様に、リボン７ｄ，７ｄ同士が接触すると勾配ができて、濾材をＶ字状に保持できる。
以上から、高風速下で使用したとしても、濾材２のＶ字形状を保持しながら濾材２の膨らみによる接触を防止し、フィルタの構造抵抗を少なくして低圧損化を図ることができる。
尚、図示した例では、リボン７ｄ’は、リボン７ｄから線状（連続状態）に延出させたが、破線状（断続状態）に延出させるようにしてもよい。
また、リボン７ｄ’は、ひだ６の内側頂部近傍まで延出させるものであるが、この場合の頂部近傍とは、リボン７ｄ’の先端部が、頂部に接していることだけに限定されず、この先端部が中心線Ｃとひだ６の頂部との間において、ひだ６側にあることまで含むものとする。
また、図示した例では、中央部を中心線Ｃを基準として説明したが、本明細書において中央部とは、中央部近傍を含むものとする。例えば、中心線Ｃを基準として濾材２の高さの±１／４の範囲までを中央部の概念に含むものとする。

また、前記濾材２の折目３，４は、各ひだ５，６に１本の場合もあり得るが、図１で示したように各ひだ５，６に２本折目３，３或いは４，４を設けるようにすることもできる。この場合は、ひだ５，６の頂部は、所定の折目巾の平面が形成されることになる。

また、上記濾材２の上流側のひだ６の折目巾（４−４）を、下流側のひだ５の折目巾（３−３）より広くすることが好ましい。上流側折山頂部の内面にリボンが存在しかつ濾材が凸形状になることに加えて、上流側において隣接するひだ６の頂部間の距離が長くなるため、濾材２の膨らみによる接触する可能性を抑えることができるからである。

更に、濾材２の下流側のひだ５の折目巾（３−３）は、上流側のひだ６の折目巾（４−４）の１．２〜３０倍とすることが好ましい。１．２倍未満では、下流側のひだ５がエッヂ状（折目巾がない状態、即ち、折目が１本の場合。）に近くなり、濾材２の膨らみによる接触防止効果が低くなる問題がある。また、３０倍超では、上流側のひだ６と下流側のひだ５の折目巾が同巾になり、濾材２の膨らみによる接触防止効果がなくなるという問題がある。下流側のひだ５が凹形状であるため、風圧を緩衝することができる。従って、下流側のひだ５が、エッヂ状と比べて、ひだ５を膨らみにくくすることができ、フィルタの構造抵抗を更に少なくして更に圧力損失が高くなることを防ぐことができる。

また、上記濾材は、０．６ｍ／秒以上の高風速に使用した場合に、濾材が膨らむ問題を発生させることなく、フィルタの構造抵抗を更に少なくして更に低圧損化が図れるため好ましい。尚、０．６ｍ／秒未満では、濾材２の膨らみによる接触防止の問題が少ないものの、構造抵抗が少ないため、圧力損失は若干低減できる。

本発明において、濾材は、ガラス繊維やセラミック繊維などの無機繊維濾材、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ＰＬＡ、ＰＢＴなどの有機繊維濾材や不織布濾材、ＰＴＦＥなどの膜状濾材などを使用することができる。
また、リボンは、ホットメルト樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン、シリコーン、エポキシ、ＥＶＡ、ウレタンなどがあり、ビード状に付着し、ひだの間隔を保持できる程度に硬化等するものであれば特に制限するものではない。また、付着させる際の線巾等についても特に制限するものではない。
また、リボンによりひだの間隔を保持された濾材の外周を囲むフィルタ枠は、鋼板、樹脂又は合板などにより構成される。

以下に本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本発明は以下の実施例の製造方法に限定されるものではない。

（実施例１）
厚さ０．４ｍｍ、目付け７０ｇ／ｍ^２のガラス繊維濾紙製濾材２に上流側のひだ６の折目巾（４−４）を１．５ｍｍ、下流側のひだ５の折目巾（５−５）を１．０ｍｍとなるようにひだ折りし、濾材２の上流側と下流側に溶融ホットメルト樹脂を、上流側のひだ６の頂部の内側まで２４本／台、５０ｇ／ｍ^２付着した（７ｄ’）。その後、濾材２をひだ折りしで隣接する溶融ホットメルト樹脂同士を接着固化してリボン２とし、上流側のひだ６の折目巾（４−４）を１．５ｍｍ、下流側のひだ５の折目巾（３−３）を１．０ｍｍに間隔が保持されたフィルタパックを作製した。
次に、フィルタパックを鋼板製フィルタ枠体に収納し、フィルタパックとフィルタ枠の上下辺部の間に液状ウレタン樹脂を３．６ｋｇ／ｍ^２流しこんで固化するとともに、その左右辺部の間を接着剤により接着し、実施例１のエアフィルタを作製した。

（実施例２）
上流側のひだ６の折目巾（４−４）を１．０ｍｍ、下流側のひだ５の折目巾（３−３）を１．０ｍｍ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作製した。

（従来例１）
図３に示すように、上流側の折目巾を１．０ｍｍ、下流側の折目巾を１．０ｍｍとし、リボンを、上流側、下流側共に折山頂点に非対称にし、上流側の折山内面、２次側折山内面頂部まで付着したこと以外は、実施例１と同様にして従来例１のエアフィルタを作製した。

（従来例２）
図２に示すように、上流側のひだ１０の折目巾（８−８）を１．０ｍｍ、下流側のひだ１１の折目巾（９−９）を１．０ｍｍとした。そして、リボン２を、各ひだ１０，１１の両側から中心線Ｃ’を超えて反対側のひだ１１，１０の内側頂部近傍にまで設けたこと以外は、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。

（比較例１）
上流側のひだ１０の折目巾（８−８）を１．５ｍｍ、下流側のひだ１１の折目巾（９−９）を１．０ｍｍとした以外は、従来例２と同様にしてエアフィルタを作製した。

実施例の圧力損失の測定評価方法としては、ＪＩＳ Ｂ ９９０８形式１に準拠する試験装置にて、風速１．６ｍ／ｓ通風時のフィルタ圧力損失を圧力損失計にて測定した。その結果を、表１に示す。

表１の通り、実施例１は折目巾作用とリボン構造作用の相乗効果として、高風速で使用した場合に濾材同士の接触の問題がないため、最も低圧損化が図られる顕著な効果がある。また、実施例２はリボン構造作用により、高風速で使用した場合に濾材同士の接触の問題がないため、低圧損化が図られる顕著な効果がある。ところが、従来例１は折目巾作用とリボン構造作用のどちらも考慮されていないため、高風速で使用した場合に濾材同士の接触の問題が起こるので、従来例２を１００とした場合に８５以下とする所定の性能が得られない問題がある。また、従来例２は濾材のＶ字構造により低風速であれば従来例１に比べれば低圧損化が図られるが、高風速では濾材の膨らみによる構造抵抗の増加が最も大きくなる問題がある。また、比較例１は折目巾作用により、従来例２に比べれば低圧損化が図られるが、、従来例２を１００とした場合に８５以下とする所定の性能が得られない問題がある。

本発明は、リボンでプリーツ間隔保持した中性能、高性能粒子除去フィルタ或いはケミカルフィルタをはじめとして広くエアフィルタ全般に利用することができる。

本発明の一実施の形態のエアフィルタを構成するフィルタパックのひだが隣接する方向の断面図 従来のエアフィルタのフィルタパックの断面図 従来のエアフィルタのフィルタパックの断面図

符号の説明

１ フィルタパック
２ 濾材
３ 折目（下流側）
４ 折目（上流側）
５ ひだ（下流側）
６ ひだ（上流側）
７ リボン
８ 折目（上流側）
９ 折目（下流側）
１０ ひだ（上流側）
１１ ひだ（下流側）
１２ 濾材

Claims (5)

1. ひだ折りされた濾材の前記ひだが隣接する方向の断面において、前記断面の中央部から上流側及び下流側における、前記ひだの両側表面にリボンを設けるとともに、下流側の前記両側表面の前記リボンのうちの一方を、前記断面の中央部から上流側の前記ひだの内側頂部近傍にまで線状又は破線状に延出させた濾材を備えたことを特徴とするエアフィルタ。
2. 前記濾材の上流側の前記ひだの折目巾を、下流側の前記ひだの折目巾より広くしたことを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ。
3. 上流側及び下流側の前記ひだは、所定の折目巾を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフィルタ。
4. 下流側の前記ひだの折目巾は、上流側の前記ひだの折目巾の１．２〜３０倍であることを特徴とする請求項３に記載のエアフィルタ。
5. 前記エアフィルタは、０．６ｍ／秒以上の風量下で使用されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエアフィルタ。

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