JP2013052380A

JP2013052380A - エアフィルタ

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Publication number: JP2013052380A
Application number: JP2011194303A
Authority: JP
Inventors: Shiro Hayashi; 嗣郎林
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-06
Also published as: TWI610714B; EP2754479A4; JP5986359B2; EP2754479B1; KR101939867B1; CN103796729A; WO2013035211A1; CN103796729B; TW201311333A; EP2754479A1; KR20140072083A

Abstract

【課題】使用時にフィルタパックのずれがなく、かつ、水平使用時にフィルタパックが脱落しないエアフィルタを提供することをその目的とする。
【解決手段】濾材をジグザグ状に折り畳み、その折り畳み空間に波形セパレータを介挿したフィルタパックのジグザグ状の端面に、ガラス繊維製シート状シール材を介挿し、前記フィルタパックの少なくとも前記ジグザグ状の端面側を断面コ字状で開放端を内方に曲折した折曲部を備えたフィルタ枠により囲むようにしたエアフィルタであって、下流側の前記折曲部と前記フィルタパックとの間にストッパを設けるとともに、前記シート状シール材と前記フィルタパックの間において、前記フィルタパックの前記折り畳み空間のセパレータに密着するようにガラス繊維製短冊状シール材を埋め込んだことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾燥機等の循環空気清浄用、焼却炉の排ガス処理用として使用され、高温域でも使用することが可能な耐熱性を有するエアフィルタに関する。或いは、また、室温又は比較的低温域の半導体、食品、病院等の空気清浄器用としても使用されるエアフィルタに関する。特に、エアフィルタを水平(横置き)に使用する医薬品の滅菌炉用として好適なエアフィルタに関する。

本出願人は、シリコーン樹脂や耐熱性の無機系のシール剤を使用することなく、高温域でも使用でき、且つ、作業効率を向上させることを目的として、特許文献１において、ジグザグ状に折り畳まれた濾紙の折り畳み空間に波形のセパレータを介挿したフィルタパックを、濾紙のジグザグ状の端部側に配置した平均繊維径１μｍ以下の超極微細ガラス繊維からなる密度２０〜１２０ｋｇ／ｍ^３のシート状シール材を介してフィルタ枠に収容するようにしたエアフィルタを提案した。
しかしながら、上記エアフィルタを使用する際に、偏流、乱流により、フィルタ最終圧以上の負荷がかかる場合、フィルタパックがずれて上下フィルタ枠の折返部と接触してフィルタパックが変形破損しエアリークする問題があった。
そこで、本出願人は、前記課題を解決するため、濾材をジグザグ状に折り畳み、その折り畳み空間に波形セパレータを介挿したフィルタパックのジグザグ状の端面に、ガラス繊維製シート状シール材を介挿し、前記フィルタパックの少なくとも前記ジグザグ状の端面側を断面コ字状で開放端を内方に曲折した折曲部を備えたフィルタ枠により囲むようにしたエアフィルタであって、前記折曲部と前記フィルタパックとの間にストッパを設けるようにしたエアフィルタを提案した。

特開２００５−２３８２１５号公報

ところが、エアフィルタを水平(横置き)にして使用する医薬品の滅菌炉用に使用すると、高温使用でフィルタ枠とフィルタパックの密着性が弱くなり、フィルタパックの自重によりフィルタ枠からフィルタパックが脱落するおそれがあった。
そこで、本発明は、使用時にフィルタパックのずれがなく、かつ、水平使用時にフィルタパックが脱落しないエアフィルタを提供することをその目的とするものである。

本発明のエアフィルタは、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の通り、濾材をジグザグ状に折り畳み、その折り畳み空間に波形セパレータを介挿したフィルタパックのジグザグ状の端面に、ガラス繊維製シート状シール材を介挿し、前記フィルタパックの少なくとも前記ジグザグ状の端面側を断面コ字状で開放端を内方に曲折した折曲部を備えたフィルタ枠により囲むようにしたエアフィルタであって、下流側の前記折曲部と前記フィルタパックとの間にストッパを設けるとともに、前記シート状シール材と前記フィルタパックの間において、前記フィルタパックの前記折り畳み空間のセパレータに密着するように短冊状ガラス繊維製シール材を埋め込んだことを特徴とする。
また、請求項２に記載のエアフィルタは、請求項１に記載のエアフィルタにおいて、前記フィルタ枠の折曲部と、前記ストッパとが離間していることを特徴とする。
また、請求項３に記載のエアフィルタは、請求項１又は２に記載のエアフィルタにおいて、前記ストッパの高さは、前記フィルタ枠の折曲部の高さよりも低いことを特徴とする。
また、請求項４に記載のエアフィルタは、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエアフィルタにおいて、前記ストッパは、前記フィルタ枠の内周面に設けられていることを特徴とする。
また、請求項５に記載のエアフィルタは、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエアフィルタにおいて、前記ストッパは、前記フィルタ枠とは別体の板材に設けられ、前記板材には、パンチング孔を設けていることを特徴とする。
また、請求項６に記載のエアフィルタは、請求項５に記載のエアフィルタにおいて、前記板材は、前記ガラス繊維製シート状シール材に包まれていることを特徴とする。
また、請求項７に記載のエアフィルタは、請求項１乃至６の何れか１項に記載のエアフィルタにおいて、前記ガラス繊維製シート状シール材は、平均繊維径１μｍ以下のガラス繊維を、密度が２０〜１２０ｋｇ／ｍ^３となるように構成されたことを特徴とする。
また、請求項８に記載のエアフィルタは、請求項１乃至７の何れか１項に記載のエアフィルタにおいて、前記ガラス繊維製短冊状シール材は、平均繊維径１．５μｍ以下のガラス繊維を、密度が２０〜１２０ｋｇ／ｍ^３となるように構成されたことを特徴とする。

このように本発明のエアフィルタによれば、フィルタ枠の下流側の折曲部とフィルタパックとの間にストッパを設けるようにしたため、使用時にフィルタパックがずれてフィルタ枠折返部と接触してフィルタパックが変形破損し、その結果エアリークを起こすという問題を解決することができ、特に、エアフィルタを水平(横置き)にして、フィルタパックが自重によって下方に移動しようとしても、前記ストッパによって、フィルタパックが脱落する問題を解決できる。
また、特に、エアフィルタを水平(横置き)にして使用する場合、ガラス繊維製シート状シール材とフィルタパックの間において、フィルタパックの折り畳み空間のセパレータに密着するようにガラス繊維製短冊状シール材を埋め込むようにしたため、３００℃以上の高温負荷で濾材強度が低下して濾材のジグザグ状両端部につぶれが生じようとしても、短冊状シール材がつぶれに抗してエアリークを防ぎシール性が確保できる。また、フィルタパックが自重で撓み、フィルタパックの上端側がフィルタ枠から離間したとしても、フィルタパックの下端側において、前記短冊状シール材とシート状シール材が一体となってフィルタ枠との気密性を保ち、シール性を確保できる。
更に、また、シール材としてシリコーン樹脂シール剤を使用しないため、シロキサンガスの発生という問題がない。更に、高温域でも問題なく使用できる。
また、前記シール材として超極微細ガラス繊維製のシール材をシート状、短冊状に形成したものを用いた場合、敷設乃至は充填作業によって、シール作業性に優れる。また、ガラス原綿製のシール材と比べてシール材の密度が高く、全体に亘って均一なシール性を確保できる。更に、超極微細ガラス繊維製シート状シール材により、フィルタ枠が雰囲気温度により膨張収縮してフィルタパックが変形することを防ぐことができるため、フィルタパックとフィルタ枠との間のバイパスリークを良好に防止することができる。
また、シートや短冊を構成するガラス繊維を超極微細ガラス繊維とした場合、フィルタパックと接する比表面積が大きくなりシール性が向上する。
また、超極微細ガラス繊維製のシート状シール材を、フィルタ枠に当接させるようにすれば、運搬時等にエアフィルタ自体が受ける衝撃を吸収して、フィルタパックを衝撃から保護し良好な状態を保持することができる。更に、使用中に高熱を受けてセパレータが上下方向に伸びても、その伸びを吸収することになるので、同様にフィルタパックが損傷を受けることを防ぐことができる。

本発明の一実施の形態のエアフィルタの説明図（（ａ）平面図、（ｂ）同Ａ−Ａ断面図、（ｃ）フィルタ枠を外した状態の要部拡大斜視図）同実施の形態のＡ−Ａ断面要部拡大図同実施の形態に使用される板材の説明図（（ａ）側面図、（ｂ）平面図、（ｃ）正面図）本発明の他の実施の形態のエアフィルタの断面拡大図本発明の一実施の形態のシール層の説明図

次に、本発明のエアフィルタについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明のエアフィルタの平面図（ａ）及びそのＡ−Ａ断面図（ｂ）及び（ｃ）フィルタ枠外した状態の要部拡大斜視図を示すものである。
図中１で示されるものは、フィルタ枠を示し、フィルタ枠１は、気流方向の上下流側にフランジ１ａを備えた断面形状がコ字状の枠板から構成される。尚、フランジ１ａの先端部（断面コ字状の開放端）は、図２に拡大図を示すように、フィルタ枠１内に気密に収容したフィルタパック２側に向かって折り返されて折返部１ｂが形成される。フィルタパック２は、有機系バインダにより無機質繊維同士を結合した無機質繊維製濾紙２ａと、これをジグザグ状に折り畳で前記濾紙２ａに形成される折り畳み空間１１に介挿される波形のセパレータ２ｂ、２ｂ・・・とから構成される。
そして、フィルタパック２とその外周のフィルタ枠１との間をシールするために、少なくとも、フィルタパック２のジグザグ状の端部側に、シール層４を設けてフィルタ枠１に収納するようにしている。
また、前記シール層４に加え、前記シール層４と前記フィルタパック２の間において、超極細ガラス繊維製短冊状シール材１０が、フィルタパック２の前記折り畳み空間１１のセパレータ２ｂに密着するように埋め込まれている。

フィルタ枠１の側部の内面には、図２に図１（ｂ）の要部拡大図を示すように、アルミニウム合金、アルミニウム又はステンレス製の板材５を配置して、板材５の下流側にフィルタパック２の下流側への移動を防ぐためのストッパ５ａを設けるようにしている。このストッパ５ａは、フィルタパック２の移動を防ぐことができればその形状について制限するものではないが、フィルタ枠１のフランジ１ａと平行となるように板状体（ストッパ５ａとなる。）を溶接、接着乃至は上記板材５を折り曲げる等して形成することができる。
ストッパ５ａは、フィルタ枠１の少なくとも１組の対向する辺に設けるようにする。これにより、少なくとも、フィルタパック２を挟むようにしてフィルタパック２の下流側への移動を防ぐことが可能となる。

前記ストッパ５ａは、フィルタ枠１の下流側の内壁面１Ｄ（フィルタ枠１の下流側端面）と接触するようにして設けることもできるが、好ましくは、内壁面１Ｄからフィルタパック２側に所定の間隙を存して設けることが好ましい。フィルタパック２の僅かな移動に対する遊びとなるので、フィルタパック２がストッパ５ａに接触する際の衝撃を和らげることができるからである。
更に、フィルタ枠１の折曲部１ｂと、ストッパ５ａとが２ｍｍ以上離間していることが好ましい。フィルタパック２が圧力や自重で下流側へずれたとしても、ストッパ５ａで止まり折曲部１ｂと接触してフィルタパック２が破損することを確実に防止できるからである。

また、ストッパ５ａの高さは、フィルタ枠１の下流側のフランジ１ａの高さよりも低くすることが好ましい。ストッパ５ａがフランジ１ａよりも高くなると、ストッパ５ａがシール層４から突出して外観が悪くなり、極端な場合はフィルタパック２の通風面積を減少させるからである。

図２で示す板材５の詳細な形状について図３を参照して説明する。板材５には、行列方向に所定の間隔でパンチング孔５ｂを設けられている。この際に形成されるバリ５ｃにより、フィルタパック２の移動を更に防ぐことができる。
板材５の下流側端部の一部を折り曲げてストッパ５ａとして、その残りの部分（突設片）５ｄで内壁面１Ｄとストッパ５ａを離間することでストッパ５ａにかかる荷重をフィルタ枠１のフランジ１ａで支えることができるようにしている。

図２及び図３に示した例では、板材５にストッパ５ａを設けた構成について説明したが、図４に示すように、フィルタ枠１の内周面に直接ストッパ５ａを設けるようにしても良い。図２で示した例では、フィルタ枠１はコ字状部材一つとしたが、外向きに折り曲げたコ字状部材と内向きにコ字状に折り曲げたステーを溶接した複合構造のものでも良い。

本発明で使用するフィルタパックは濾材から直方体形状に形成されたものを使用することができる。濾材としては、例えば、極細ガラス繊維を有機バインダで結合した抄造法によるガラス繊維紙等のＨＥＰＡやＵＬＰＡ用などの濾材を使用することができる。これをジグザグ状に折り畳み、この濾材間の間隔を保持するために、アルミニウム、ステンレス金属箔等により構成されたセパレータを介挿する等してフィルタパックとすることができる。

超極細ガラス繊維製のシート状シール材４としては、厚さ０．５〜１ｍｍ、目付２０〜３０ｇ／ｍ^２、密度２０〜１２０ｋｇ／ｍ^３の無機質繊維で構成したものを使用することができ、例えば、平均繊維径１μｍ以下の超極細ガラス繊維をバインダを用いることなく、紡糸・集綿したシート状に成形したものを使用できる。尚、このシート状シール材４は複数枚積層して８０〜１２０ｇ／ｍ^２の目付として使用できる。前記超極細ガラス繊維製のシート状シール材４の密度が１２０ｋｇ／ｍ^３超えると、フィルタ枠１やセパレータ２ｂ等に使用される金属の伸びの吸収性が悪くなり、しかも、フィルタパック２の単位面積当たりの荷重が大きくなり、フィルタパック２を変形させるという問題があり、密度が２０ｋｇ／ｍ^３未満であると、フィルタパック２を押さえる力が小さいためにリークを生じるという問題がある。また、平均繊維径が１μｍを超えると、フィルタパック２のジグザグ状の端部の凹凸にうまくなじまないでシール性が不十分となる。
尚、シート状シール材４は、図２や図４では点線で囲われたシール層４として表しているが、フィルタパック２とフィルタ枠１との間に介挿されるものであれば、シート状シール材４を設ける方法については特に制限するものではない。
例えば、図２で説明した板材５をシールする場合には、図５に示すように板材５をシート状シール材４で包むようにすることが好ましい。板材５とフィルタ枠１の底面の間、板材５とフィルタパック２の間を確実にシールできるからである。尚、図示された例では、板材５を２枚のシート状シール材４を重ねて使用している。それぞれのシール材４の端部同士は折り重ねるようにして板材５の表面が突出しないようにしている。

短冊状超極細ガラス繊維製のシール材１０としては、目付２０〜３０ｇ／ｍ^２、密度２０〜１２０ｋｇ／ｍ^３の無機質繊維で構成したものを使用することができ、例えば、平均繊維径１．５μｍ以下の超極細ガラス繊維をバインダを用いることなく、紡糸・集綿した綿状物を使用できる。前記短冊状超極細ガラス繊維製シール材１０の密度が１２０ｋｇ／ｍ^３超えると、フィルタ枠１やセパレータ２ｂ等に使用される金属の伸びの吸収性が悪くなり、しかも、フィルタパック２の単位面積当たりの荷重が大きくなり、フィルタパック２の脱落を助けるという問題があり、密度が２０ｋｇ／ｍ^３未満であると、超極細ガラス繊維製のシート状シール材４と併用してのフィルタ枠１とフィルタパック２を密着する力が小さくなり、高温負荷時の濾材支持力が低下し、シール性が悪くなるという問題がある。また、平均繊維径が１．５μｍを超えると、超極細ガラス繊維製のシート状シール材４との密着力が弱くなり、サブミクロン粒子に対するシール性が悪くなる。

また、前記フィルタ枠１としては、特に制限するものではないが、アルミニウム、ステンレス、鋼板の金属を使用することが好ましい。

次に、本発明の具体的実施例につき、比較例１，２との比較の下に説明する。
実施例としてシート状シール材４が巻回されたストッパ５ａ付き板材５を備えたエアフィルタを作製し、比較例１としてシート状シール材４が巻回されたストッパ５ａ付き板材５を備えないエアフィルタ、比較例２としてガラス繊維製短冊状シール材を備えないエアフィルタを作製して比較を行った。
尚、実施例並びに比較例１，２で使用するステンレス製の板材５（１４１ｍｍ×５６８ｍｍ×０．８ｍｍ、０．６ｋｇ）は、フィルタパック２側にバリ５ｃの高さ１ｍｍ程度に突出させるために、直径６〜８ｍｍの孔５ｂを７行２列（行方向ピッチ３０ｍｍ、列方向ピッチ５０ｍｍ）設けたものを使用し、以下に説明する加工を行った後、フィルタ枠１内に設置した。

（実施例）
図２に示すように、板材５のエアフィルタの下流側を部分的に垂直に曲折して、高さ７ｍｍのストッパ５ａを形成した。また、フィルタ枠１の下流側の内面に当接して位置決めを行うために、ストッパ５ａの位置から７．２ｍｍ下流側に延在する略半球状の突設片５ｄを、板材５の長手方向に所定の間隔をおいて３個設けた。詳細には、両端の２個の突設片５ｄは、突設片５ｄの中心線から板材の端までの距離をそれぞれ３４ｍｍとし、各突設片５ｄの中心線間の距離を２５０ｍｍとした。
次に、ガラス繊維製の濾材２ａをジグザグ状に折り畳み、折り畳み空間の間隔を保持するために、波形状アルミニウム合金製のセパレータ２ｂを、その稜線が通風方向と平行となるようにして折り畳まれた濾材２ａ間に介挿して直方体形状（５８０ｍｍ×５８０ｍｍ×１２５ｍｍ）のフィルタパック２とした。
次に、平均繊維径５３０レールス（直径１．２μｍ）のガラス繊維を目付２５ｇ／ｍ^２、密度５６ｋｇ／ｍ^３で、短冊状に形成してシール材１０とした。この短冊状シール材１０を使用して、図１（ｃ）に示すように、フィルタパック２の折り畳み空間１１（ａ），１１（ｂ），１１（ｃ）・・・・でセパレータ２（ａ），２（ｂ），２（ｃ）・・・・と密着するように埋め込んだ。
また、平均繊維径１７００レールス（直径０．６μｍ）のガラス繊維を目付２８ｇ／ｍ^２、密度５６ｋｇ／ｍ^３で、厚さ２ｍｍのシート状に形成してシート状シール材４とした。このシート状シール材４を２枚使用して、図５に示すように、板材５の表裏に亘り２重に巻き付け、結果、目付１１２ｇ／ｍ^２のシート状シール材４とした。
次ぎに、前記フィルタパック２の上下端面（ジグザグ状に濾材端面が表れる面）に、前記シート状シール材４が巻回された板材５を載置して、フィルタパック２を断面形状がコ字状のフィルタ枠１（ＳＵＳ４３０製、板厚１ｍｍ）により囲みエアフィルタ（６１０ｍｍ×６１０ｍｍ×１５０ｍｍ）とした。尚、フランジ１ａ高さ１４ｍｍのフィルタ枠１の内側の開放端は、内方に９０°の角度で長さ４ｍｍ曲折された折曲部１ｂを備えている。
また、本エアフィルタに使用した短冊状シール材１０の総重量は４ｇとした。また、本エアフィルタに使用したシート状シール材４の総重量は４０ｇとした。

（比較例１）
前記実施例のシート状シール材４が巻回されたストッパ５ａ付き板材５を取り除いた点以外は、前記実施例と同様にしてエアフィルタを構成した。

（比較例２）
前記実施例の短冊状シール材を取り除いた点以外は、前記実施例と同様にしてエアフィルタを構成した。

次に、試験ダクト（圧力変形抵抗性試験装置（ＪＩＳＺ４８１２の試験用））内に、各例のエアフィルタを設置し、送風機（日本機械技術社ＰＴＢ−３０Ｎｏ．６記載、風量：３３０ＣＭＭ、回転数：２１００ｒｐｍ、静圧：６５０ｍｍＡｑ、電動機：４５ｋＷ）から送風を行い、常温の条件で通風量をアップすることで５００Ｐａから５分毎に２５０Ｐａずつ圧力を上げて破壊試験を行なった。
また、５時間ヒートサイクル負荷試験を行った。尚、昇温条件は、０〜１時間４５分までは２５０℃に線形に昇温し、２５０℃到達後５時間維持し、その後、自然放置で常温まで冷却するものとした。

破壊試験の結果は、比較例１は２０００Ｐａで濾紙が破れフィルタパックの湾曲が大きくなり、３２５０Ｐａでフィルタパックが飛び出し破損した。また、比較例２はフィルタパックの飛び出しはないものの、ヒートサイクル負荷試験後、シール性が低下し、ＨＥＰＡ性能９９．９７％以上（ａｔ０．３μｍ）の所定の捕集性能が得られなかった。
これに対して実施例は、４０００Ｐａまで圧力を上げても濾紙の破れなく、フィルタパックの変形もなかった。また、５時間ヒートサイクル負荷試験の結果、ＨＥＰＡ性能９９．９７％以上（ａｔ０．３μｍ）の所定の捕集性能を有していた。

１フィルタ枠
１ａフランジ
１ｂ折曲部
２フィルタパック
２ａ濾紙
２ｂセパレータ
４超極細ガラス繊維製シート状シール材（シール層）
５板材
５ａストッパ
５ｂパンチング孔
５ｃバリ
１０超極細ガラス繊維製短冊状シール材
１１折り畳み空間

Claims

濾材をジグザグ状に折り畳み、その折り畳み空間に波形セパレータを介挿したフィルタパックのジグザグ状の端面に、ガラス繊維製シート状シール材を介挿し、前記フィルタパックの少なくとも前記ジグザグ状の端面側を断面コ字状で開放端を内方に曲折した折曲部を備えたフィルタ枠により囲むようにしたエアフィルタであって、下流側の前記折曲部と前記フィルタパックとの間にストッパを設けるとともに、前記シート状シール材と前記フィルタパックの間において、前記フィルタパックの前記折り畳み空間のセパレータに密着するようにガラス繊維製短冊状シール材を埋め込んだことを特徴とするエアフィルタ。
前記フィルタ枠の折曲部と、前記ストッパとが離間していることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ。
前記ストッパの高さは、前記フィルタ枠の折曲部の高さよりも低い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。
前記ストッパは、前記フィルタ枠の内周面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のエアフィルタ。
前記ストッパは、前記フィルタ枠とは別体の板材に設けられ、前記板材には、パンチング孔を設けていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のエアフィルタ。
前記板材は、前記ガラス繊維製シート状シール材に包まれていることを特徴とする請求項５に記載のエアフィルタ。
前記ガラス繊維製シート状シール材は、平均繊維径１μｍ以下のガラス繊維を、密度が２０〜１２０ｋｇ／ｍ^３となるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のエアフィルタ。
前記ガラス繊維製短冊状シール材は、平均繊維径１．５μｍ以下のガラス繊維を、密度が２０〜１２０ｋｇ／ｍ^３となるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のエアフィルタ。