JP2010264332A

JP2010264332A - フィルタユニットパネル

Info

Publication number: JP2010264332A
Application number: JP2009115204A
Authority: JP
Inventors: Eizo Kawano; 栄三川野; Michitoshi Suzuki; 理利鈴木; Akio Suzuki; 暁夫鈴木
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2010-11-25
Also published as: WO2010131463A1

Abstract

【課題】大型でありながら軽量であるフィルタユニットパネルを提供する。
【解決手段】複数のフィルタユニット３０と、複数のフィルタユニット３０を囲む外枠２０とを備え、１０ｍ³／分の流量で空気を透過させたときの圧力損失が２５０Ｐａ以下であり、粒径が０．３μｍ〜０．４μｍである粒子を含む空気を１０ｍ³／分の流量で透過させたときの粒子の捕集効率が９９％以上であり、外枠２０の高さＨが２０ｍｍ以上であり、外枠２０の縦方向の長さＬｍおよび横方向の長さＬａがそれぞれ６００ｍｍ以上である一方、外枠２０が樹脂で形成されて総重量が１．５ｋｇ以下になるように軽量化された、フィルタユニットパネル１００とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーンルーム、空調設備、ガスタービン、蒸気タービン等の吸気口において使用されるフィルタユニットパネルに関する。

クリーンルーム、空調設備、ガスタービン、蒸気タービン等の吸気口にはエアフィルタが設けられている。これらの用途におけるエアフィルタとしては、フィルタ濾材とそれを支持する枠体とを有する複数のフィルタユニットを、その外周面が互いに接するように連結させたフィルタユニットパネルが適している。特開２００５−１７７６４１号公報には、その図２において、樹脂部材を枠体（支持枠）とするフィルタユニットを連結したフィルタユニットパネルの一例が開示されている。

フィルタユニットパネルにはその四周を囲む外枠がさらに設けられることがある。外枠は、フィルタユニットを保護し、パネル全体の強度を増し、フィルタユニットの設置を容易にする。従来、外枠としては、アルミ等の金属部材や木製部材が用いられてきた。

特開２００５−１７７６４１号公報

クリーンルーム等の施設では、吸気口が天井に形成されている場合があり、フィルタユニットパネルを設置する際に頭上での作業が必要になることがある。施設の大型化に加え、フィルタユニットパネルにおいて優れたダスト（粒子）捕集効率と低い圧力損失とを両立させる観点から、フィルタ濾材の表面積が広い、大型のフィルタユニットパネルが開発されている。しかし、こうした大型のフィルタユニットパネルは、頭上での設置作業を一人で容易に実施できる程度には軽量ではない。このため、二人以上で作業しなければならない場合が多く、施工コストやメンテナンスコストを削減しにくいという問題があった。

本発明は、大型でありながらも軽量なフィルタユニットパネルの提供を目的とする。

本発明は、複数のフィルタユニットと、前記複数のフィルタユニットを囲む外枠とを備え、１０ｍ³／分の流量で空気を透過させたときの圧力損失が２５０Ｐａ以下であり、粒径が０．３μｍ〜０．４μｍである粒子を含む空気を１０ｍ³／分の流量で透過させたときの前記粒子の捕集効率が９９％以上である、フィルタユニットパネルであって、前記外枠の高さが２０ｍｍ以上であり、前記外枠の縦方向の長さおよび横方向の長さがそれぞれ６００ｍｍ以上である一方、前記外枠が樹脂で形成されて総重量が１．５ｋｇ以下になるように軽量化された、フィルタユニットパネルを提供する。

本発明では、外枠を樹脂で形成することによって、上記程度にまで大型であるフィルタユニットパネルの総重量を、１．５ｋｇ以下にまで軽量化することとした。これにより、大型でありながらも、頭上での設置作業を一人でも容易に実施できるフィルタユニットパネルを提供できる。

図１は、本発明のフィルタユニットパネルの一例の斜視図である。図２は、本発明のフィルタユニットパネルを構成するフィルタユニットの一例の斜視図である。

図１に示すように、本発明のフィルタユニットパネル１００は、複数個のフィルタユニット３０が一体化されたフィルタユニットの集合体４０と、フィルタユニットの集合体４０の外周を囲む外枠２０とを有している。フィルタユニットパネル１００は、外枠２０の高さＨが２０ｍｍ以上であり、外枠２０の縦方向の長さＬｍおよび横方向の長さＬａがそれぞれ６００ｍｍ以上である程度に大型でありながら、外枠２０が樹脂で形成されることによって、総重量を１．５ｋｇ以下に抑えることができている。

外枠２０の高さＨ、縦方向の長さＬｍ、横方向の長さＬａの上限は、フィルタユニットパネル１００の総重量が１．５ｋｇ以下になる限り特に制限されない。高さＨの上限としては３００ｍｍ、縦方向の長さＬｍの上限としては２０００ｍｍ、横方向の長さＬａの上限としては２０００ｍｍを例示できる。フィルタユニット３０の保護、フィルタユニットパネル１００全体の強度の増加といった、外枠２０の付設による作用をより確実に得る観点からは、外枠２０の厚さＷを１０ｍｍ以上にすることが好ましい。外枠２０の厚さＷの上限は、フィルタユニットパネル１００の総重量が１．５ｋｇ以下になる限り特に制限されないが、例えば５０ｍｍとしてよい。

フィルタユニットパネルの圧力損失は、後述する測定法による値により表示して、２５０Ｐａ以下であることが望ましく、２００Ｐａ以下であることが好ましい。フィルタユニットパネルの粒子捕集効率は、後述する測定法による値により表示して、９９％以上であることが望ましく、９９．９７％以上であることが好ましい。粒子捕集効率は、後述する測定法において粒子の粒径を０．１μｍ〜０．２μｍとした場合の値により表示して、９９．９９５％以上であることが好ましい。

図２に示すように、フィルタユニット３０は、フィルタ濾材１０と枠体１１とを備えており、フィルタ濾材１０の周縁部が枠体１１によって支持されている。フィルタ濾材１０は、濾過面積を増加させて圧力損失を低下させるためにプリーツ加工（ひだ折り加工）されている。フィルタ濾材１０は、平面視（フィルタ濾材を通過する気流に沿って見た状態を指す）で矩形であり、枠体１１は、平面視でその内周および外周がそれぞれ矩形を描く額縁形状を有し、その内周でフィルタ濾材１０を支持している。枠体１１の高さＨ’およびプリーツ加工されたフィルタ濾材１０の山高さＰは、外枠２０の高さＨ以下であることが好ましい。

枠体１１は、フィルタ濾材１０の周縁部を固定するように射出成形された樹脂部材である。射出成形は、枠体１１の形成とフィルタ濾材１０の固定とを同時に行い、製造工程を簡略化する。射出成形により形成された枠体１１は、フィルタ濾材１０の周縁部をその内部（内周面）に埋め込んで固定しており、フィルタ濾材１０の周縁部に樹脂が浸透している。このように、本発明のフィルタユニットパネル１００は、複数のフィルタユニット３０が、それぞれプリーツ加工されたフィルタ濾材１０とフィルタ濾材１０を支持する枠体１１とを備え、枠体１１が樹脂で形成されており、フィルタ濾材１０の周縁部が枠体１１に埋め込まれて固定されていることが好ましい。

外枠２０および枠体１１を形成する樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂（芳香族ポリアミド系樹脂を含む）、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂（ＡＢＳ樹脂等）、ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、２種以上を混合して用いてもよいし、外枠２０と枠体１１とで異なる種類の樹脂を用いても構わない。樹脂には、ガラス繊維、炭素繊維等の充填剤、顔料、抗菌剤等を添加してもよい。

複数のフィルタユニット３０の一体化は、例えば隣接する枠体１１を溶着して行うとよい。フィルタユニット３０の集合体４０の周縁への外枠２０の取り付けも溶着により行うことができる。溶着の種類は特に制限されず、超音波溶着、熱溶着、レーザー溶着等であってよい。外枠２０は、例えば、樹脂からなる４本の棒状体を、押出成形等によって形成し、これらを一体化することによって形成できる。枠体１１および外枠２０を樹脂で形成し、それらを溶着によって一体化すれば、ビードを使用せずにフィルタユニットパネル１００を形成できるため、フィルタユニットパネル１００の軽量化に寄与する。このように、本発明のフィルタユニットパネル１００は、複数のフィルタユニット３０が、隣接する枠体１１の溶着により一体化され、外枠２０と当該外枠２０に隣接する枠体１１とが溶着により一体化されていることが好ましい。

フィルタ濾材１０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜と通気性繊維層との積層体が好ましい。フィルタ濾材１０としてエレクトレット濾材を使用すると、低い圧力損失が得られるもののＨＥＰＡグレードの捕集効率が得られにくく、洗浄によって捕集効率が低下する場合がある。フィルタ濾材１０としてガラス繊維からなる濾材を使用する場合、圧力損失を低くするためにはプリーツ加工による山高さを大きくする必要があり、これに付随して枠体１１の高さも増加させる必要があるため、フィルタユニットパネル１００の総重量を減少させることが難しくなる。他方、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性繊維層との積層体は、ガラス繊維からなる濾材と比べて圧力損失が同じ場合に粒子の捕集効率が高く、少ない濾材面積で同程度の捕集作用が得られるため、フィルタユニットパネルの重量の軽量化に寄与する。また、当該積層体は、水で洗浄しても粒子捕集能が低下しにくいため、エレクトレット濾材を使用する場合に比べて、フィルタユニットパネル１００を繰り返し利用することが容易である。

フィルタ濾材１０の圧力損失は、後述する測定法による値により表示して、３００Ｐａ以下であることが好ましく、２００Ｐａ以下であることがより好ましい。フィルタ濾材１０の圧力損失の下限としては、例えば２０Ｐａ、また例えば５０Ｐａが挙げられる。フィルタ濾材１０の粒子捕集効率は、後述する測定法による値により表示して、９９％以上であることが好ましく、９９．９７％以上であることがより好ましい。粒子捕集効率は、後述する測定法において粒子の粒径を０．１μｍ〜０．２μｍとした場合の値により表示して、９９．９９５％以上であることがより好ましい。本発明のフィルタユニットパネル１００では、圧力損失が上記範囲にあるフィルタ濾材１０をプリーツ加工（例えば、山高さ２２ｍｍで９５山となるように）して、フィルタユニットパネル１００におけるフィルタ濾材１０の表面積を広く確保することによって、９９％以上の粒子捕集効率と２５０Ｐａ以下の圧力損失とを両立させている。

通気性繊維層は、例えばフェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）等であってよい。この層を構成する材料としては、ポリオレフィン（例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン）、ポリアミド（芳香族ポリアミドを含む）、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））等を例示できる。好ましい通気性繊維層は、芯部が鞘部よりも融点が高い材料からなる芯鞘構造を有する不織布が挙げられる。

以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。

（実施例１）
ＰＴＦＥ多孔質膜を、２枚の不織布で挟んで重ね、１８０℃に加熱した一対のロールの間を通過させて熱ラミネートを行い、厚さ０．２６ｍｍ、圧力損失１７０Ｐａ、捕集効率９９．９９％である、シート状のフィルタ濾材を得た。不織布としては、ＰＥＴを芯部、ＰＥを鞘部とする芯鞘構造を有する不織布（ユニチカ社製「エルベスＴ０３０３ＷＤＯ」、目付量３０ｇ／ｍ²）を用いた。フィルタ濾材の圧力損失と捕集効率は、次のようにして測定した。

［圧力損失］
シート状のフィルタ濾材（１００ｃｍ²）を通過する空気の速度を線速５．３ｃｍ／秒に調整したときの圧力損失を圧力計（マノメーター）で測定した。後述するフィルタユニットパネルについては、フィルタユニットパネルを通過する空気の流量を１０ｍ³／分に調整して圧力損失を測定した。

［捕集効率］
シート状のフィルタ濾材（１００ｃｍ²）を通過する空気の速度を５．３ｃｍ／秒に調整し、フィルタ濾材の上流側に、多分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）粒子を１０⁷個／リットルとなるように供給し、上流側のＤＯＰ粒子濃度とフィルタ濾材を透過してきた下流側のＤＯＰ粒子濃度をパーティクルカウンターで測定し、下記式に基づいて捕集効率を求めた。ＤＯＰ粒子の粒径は０．３μｍ〜０．４μｍとした。後述するフィルタユニットパネルについては、フィルタユニットパネルを通過する空気の流量を１０ｍ³／分に調整して捕集効率を測定した。
捕集効率（％）＝［１−（下流側濃度／上流側濃度）］×１００

ＰＴＦＥ多孔質膜は、次のように形成した。ＰＴＦＥファインパウダー(ダイキン社製、Ｆ１０４)１００重量部に液状潤滑剤（ドデカン）２０重量部を均一に混合し、得られた混合物を予備成形した。続いて、予備成形物をロッド状にペースト押出し、さらにロッド状成形体を１対の金属圧延ロール間に通して、厚さ２００μｍの長尺シートとした。この長尺シートを２００℃の延伸温度で長手方向に１０倍に延伸し、さらにテンター法により８０℃の延伸温度で幅方向に２０倍に延伸して、未焼成ＰＴＦＥ多孔質膜を得た。この未焼成ＰＴＦＥ多孔質膜を、熱風発生炉を用いて４００℃で焼成して、帯状のＰＴＦＥ多孔質膜（厚さ１０μｍ）を得た。

上記で得たフィルタ濾材を、山高さ２２ｍｍで９５山になるようにプリーツ加工した。プリーツ加工したフィルタ濾材を射出成形機の金型にセットし、ポリカーボネート樹脂を射出成形して、フィルタ濾材の周縁に厚さ３ｍｍの枠体を形成した。こうして、縦方向の長さが１９５ｍｍであり、横方向の長さが２９５ｍｍであり、高さが２７ｍｍである枠体を有するフィルタユニットを得た。

次いで、６個のフィルタユニットを枠体の外周面が互いに接するように配置し、熱溶着により一体化し、フィルタユニットの集合体を得た。さらに、予め押出成形により形成した４本のポリカーボネート樹脂の棒材をフィルタユニットの集合体の外周面に配置し、フィルタユニットパネルと棒材とを熱溶着して、フィルタユニットの集合体の周縁に縦方向の厚さが１５ｍｍであり横方向の厚さが１２．５ｍｍである外枠を形成した。こうして、縦方向の長さが６１０ｍｍであり、横方向の長さが６１０ｍｍであり、高さが２７ｍｍである外枠を有するフィルタユニットパネルを得た。外枠の厚さは、フィルタユニットの集合体の全周にわたって一定である。熱溶着は、枠体および外枠の上面および下面に形成した凸部を溶着リブとして用いることにより行った。

表１に、実施例１のフィルタユニットパネルと、後述する比較例１のフィルタユニットパネルにおける、総重量、圧力損失、捕集効率等を示す。

（比較例１）
市販のフィルタユニットパネル（日本無機社製ＡＴＭＬＫ−２５−Ｅ４１）を準備した。このフィルタユニットパネルは、ガラス繊維からなる濾材がプリーツ加工されホットメルトビードで形状が保持され、アルミニウム製の外枠が取り付けられた状態にある。この外枠は、縦方向の長さが６１０ｍｍであり、横方向の長さが６１０ｍｍであり、高さが６５ｍｍであり、厚さが１５ｍｍである。

表１に示すように、実施例１のフィルタユニットパネルは、圧力損失が２５０Ｐａ以下であり捕集効率が９９％以上であると共に、外枠の高さが２０ｍｍ以上であり、外枠の縦方向の長さおよび横方向の長さがそれぞれ６００ｍｍ以上である程度に大型でありながらも、総重量が１．５ｋｇ以下と軽量であった。

本発明のフィルタユニットパネルは、クリーンルーム、空調設備、ガスタービン、蒸気タービン等の吸気口に使用されるエアフィルタに好適である。

１０フィルタ濾材
１１枠体
２０外枠
３０フィルタユニット
４０フィルタユニットの集合体
１００フィルタユニットパネル

Claims

複数のフィルタユニットと、前記複数のフィルタユニットを囲む外枠とを備え、１０ｍ³／分の流量で空気を透過させたときの圧力損失が２５０Ｐａ以下であり、粒径が０．３μｍ〜０．４μｍである粒子を含む空気を１０ｍ³／分の流量で透過させたときの前記粒子の捕集効率が９９％以上である、フィルタユニットパネルであって、
前記外枠の高さが２０ｍｍ以上であり、前記外枠の縦方向の長さおよび横方向の長さがそれぞれ６００ｍｍ以上である一方、前記外枠が樹脂で形成されて総重量が１．５ｋｇ以下になるように軽量化された、フィルタユニットパネル。
前記複数のフィルタユニットが、それぞれプリーツ加工されたフィルタ濾材と前記フィルタ濾材を支持する枠体とを備え、前記枠体が樹脂で形成されており、前記フィルタ濾材の周縁部が前記枠体に埋め込まれて固定された、請求項１に記載のフィルタユニットパネル。
前記複数のフィルタユニットが隣接する枠体の溶着により一体化され、前記外枠と前記外枠に隣接する枠体とが溶着により一体化された、請求項２に記載のフィルタユニットパネル。
前記フィルタ濾材が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と通気性繊維層との積層体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタユニットパネル。