JP2017110826A - 洗浄可能な中・高性能パネルフィルタ - Google Patents

洗浄可能な中・高性能パネルフィルタ Download PDF

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Abstract

【課題】天井カセット式の空調機の吸気グリルに取り付け可能で洗浄可能な薄型中・高性能フィルタを提供する。
【解決手段】自己融着性の第一の樹脂繊維が網目状に絡み合って第一の樹脂繊維同士が自己融着した支持体と、第一の樹脂繊維よりも細い第二の樹脂繊維が網目状に絡み合って、その網目サイズが数μm以下であり、支持体に接着されるフィルタ層と、を含むプリーツ状の濾材と、濾材の四周を支持する耐水材料で構成された枠と、を含み、吸気グリル34の本体20の側に取り付けられ、その厚さHP1と吸気グリル34の厚さHGとの合計厚さを、吸気グリル34の室内側の表面とケーシング21内に収容されている各機器22,23,24,25の各下端面の内の最も下側の下面20aとの距離よりも薄くする。
【選択図】図1

Description

本発明は、空調装置に取り付けて使用する洗浄可能な中・高性能パネルフィルタの構造に関する。
近年、PM2.5等のよる大気環境汚染が社会的な問題となっており、このような大気中の微小粒子の捕集、空気清浄への関心が高まってきている。この空気清浄に有効な手段が中・高性能フィルタの利用である。
中・高性能のフィルタは、例えば、非特許文献1において、試験方法形式2が適用されるやや微細な粉塵用フィルタユニットに対応するもの等をいう。上記の「試験方法形式2」では粒子捕集率測定用粉塵には関東ローム層を材料としたJIS11種粉体が規定されている(非特許文献2、3参照)。このような微小径の粉体を捕集するフィルタは、例えば、濾材繊維の折り重なりによって構成される網目サイズが1〜数μm以下のものが多く用いられる。また、このような中・高性能フィルタを洗浄、再利用する方法も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このような中・高性能フィルタは、サイズ(特に厚さ)が大きくなることから、大型の空調機器の内部に配置したり(特許文献2参照)、天井カセット式空調機の内部スペースに配置したりすることが多く、簡便に取り付けることが難しいという問題があった。一方、天井カセット式の空調機器では、空気吸込み口に、例えば、サランネットフィルタと呼ばれる厚さの薄い樹脂製の汎用ネットフィルタを取り付けている場合が多い(例えば、特許文献3参照)。このような汎用品のフィルタは、大きな塵埃を除去することは可能であるが、近年、問題になっているPM2.5のような微粒子を除去することは困難であった。
この対策として、天井カセット式の空調機の吸気グリルの内側に汎用のサランネットフィルタに代えて中・高性能フィルタを配置することが考えられるが、接地スペースが狭いことから、通気面積が小さくなり、詰まりやすく、使い捨てで頻繁に廃棄、交換することが必要となってしまうという問題があった。
特許第5416007号明細書 特開2014−190640号公報 特許第5401355号明細書
JIS B 9908−2001 「換気用エアフィルタユニット・換気用電気集じん器の性能試験方法」(2001−02−20改正)、日本規格協会 JIS B 9908−2001、日本規格協会 JIS Z 8901、日本規格協会
そこで、本発明は、天井カセット式の空調機の吸気グリルに取り付け可能で洗浄可能な薄型中・高性能フィルタを提供すること目的とする。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタは、ケーシング内に送風機と熱交換器と付属機器とを収容し、天井板の上に配置される本体と、吸気グリルを含み、天井板の室内側の面に前記本体に対向するように取り付けられる天井化粧パネルと、を含む天井カセット式空調機に用いられる洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、自己融着性の第一の樹脂繊維が網目状に絡み合って前記第一の樹脂繊維同士が自己融着した支持体と、前記第一の樹脂繊維よりも細い第二の樹脂繊維が網目状に絡み合って、その網目サイズが数μm以下であり、前記支持体に接着されるフィルタ層と、を含むプリーツ状の濾材と、前記濾材の四周を支持する耐水材料で構成された枠と、を含み、前記吸気グリルの本体側の面に取り付けられ、その厚さと前記吸気グリルの厚さとの合計厚さが、前記吸気グリルの室内側の表面と前記ケーシング内に収容されている前記各機器の各下端面の内の最も下側の面との距離よりも薄いこと、を特徴とする。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタにおいて、その厚さと前記吸気グリルの厚さの合計厚さが前記天井化粧パネルよりも薄いこと、としても好適である。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタにおいて、前記枠は、金属製であり、前記吸気グリルの本体側の面に固定具によって固定されること、としても好適である。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタにおいて、前記第二の樹脂繊維は、非帯電繊維であること、としても好適である。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタにおいて、前記第一の樹脂繊維はポリエチレンテレフタレート製であって、融点の高い糸状の芯線と芯線の回りを環状に覆い芯線よりも融点の低い鞘部とを有し、鞘部が溶融して芯線と鞘部とが溶着されていること、としても好適である。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタにおいて、前記支持体と前記フィルタ層とはウレタンスプレー或いはホットメルトパウダー接着剤、又は超音波エンボスで接着されていること、としても好適である。
本発明の実施形態における薄型中・高性能フィルタが取り付けられた天井カセット式空調機の断面図である。 図1に示す天井カセット式空調機の天井化粧パネルの平面図である。 図1に示す天井カセット式空調機の本体と天井化粧パネルの取り付けを示す説明図である。 本発明の実施形態におけるフィルタの斜視図である。 本発明の実施形態におけるフィルタの濾材を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるフィルタの濾材の構成を示す説明図である。 本発明の他の実施形態におけるフィルタが取り付けられた他の天井カセット式空調機の断面図である。 図7に示す天井カセット式空調機の本体と天井化粧パネルの取り付けを示す説明図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の薄型中・高性能フィルタ40(以下、フィルタ40という)について説明する。最初に図1〜3を参照しながら、本発明の実施形態のフィルタ40が取り付けられている天井カセット式空調機100について説明する。
図1に示すように、天井カセット式空調機100は、天井板11の開口12の上側にボルト28で吊り下げて取り付けられる本体20と、天井板11の室内側面13の側から本体20に対向するように取り付けられる天井化粧パネル30とによって構成されている。
本体20は、四角い解放箱型のケーシング21と、ケーシング21の内面に取り付けられてモータ22によって駆動される送風機23と、ケーシング21に取りつけられた熱交換器25と、熱交換器25の下側に配置されたドレンパン26と、下側の開口が四角く、送風機23側の開口が送風機23の入口径よりも少し大きい円形となっている吸気ノズル24とを備えている。ケーシング21の下側の外側面には溝形の補強材27が取り付けられており、この補強材27の上側のフランジに通したボルト28によって図示しない天井の強度部材から吊り下げ固定されている。ドレンパン26は熱交換器25の付属機器であり、吸気ノズル24は送風機23の付属機器である。また、ケーシング21の内部には、モータ22の駆動制御を行う制御装置等の他の付属機器も取り付けられている。
図3に示すように、天井板11の上側に取り付けられたケーシング21の下側の開口からは、ドレンパン26の下面と、吸気ノズル24の吸込み側端面とが露出している。ドレンパン26の下面と吸気ノズル24の吸込み側端面とは同一面で、ケーシング21の中に収容されている送風機23、熱交換器25、ドレンパン26や吸気ノズル24等の付属機器の各下端面の内、最も下側に位置する下面20aを構成する。図1に示す実施形態では、この下面20aは、天井板11の室内側面13よりも距離D1だけ天井板11の上側に入っている。
図2に示すように、天井化粧パネル30は、四角形状で、各辺の近傍に配置されて本体20からの空気を吹き出す4つの空気吹き出し口32と中央に配置された幅W2、長さL2の略四角形状の開口37とを備える外枠31と、外枠31の中央の開口37に嵌めこまれる吸気グリル34とを備えている。吸気グリル34は、開口37に嵌り込む幅W2、長さL2の略四角形状のグリル枠34aと、その中央部の幅W1、長さL1の略四角状領域に設けられ、空気を吸い込む複数のスリットで構成されるグリル部35とを有している。図1に示すように、吸気グリル34は、グリル枠34aのヒンジ36を中心に回転自在に取り付けられており、図1に示すように、外枠31の開口37の中に嵌めこんだり、開口37から離間させた開放状態としたりすることができる。図1、図3に示すように、吸気グリル34の厚さはHGであり、図2に示すように、天井化粧パネル30の四隅には、図1、図3に示すように天井化粧パネル30を本体20の補強材27の下フランジに固定するボルト39を通すボルト穴38が設けられている。また、図1、図3に示すように、天井化粧パネル30の厚さはH2となっている。
図3に示すように、吸気グリル34の上面(本体20側の面)には、フィルタ40が固定されており、吸気グリル34を外枠31の開口37に嵌めこむと、グリル部35と本体20の吸気ノズル24の下面との間にフィルタ40がセットされ、図1に示すように、吸込み空気は、グリル部35に設けられたスリットからフィルタ40に入り、フィルタ40を通過して吸気ノズル24の下面から吸い込まれる。また、図4に示すようにフィルタ40は、アルミニウム等の金属製の枠41の中に、プリーツ状に成形された濾材42を取り付けたものであり、枠41が吸気グリル34の上面の固定具(図示せず)に固定されている。このため、図1に示すように、吸気グリル34を解放状態とした場合でも、フィルタ40が吸気グリル34から外れて落下することがない。
図3に示すように、吸気グリル34を外枠31の開口37に嵌めんだ状態では、吸気グリル34の下面(室内側の面)は、天井化粧パネル30の外枠31の下面(室内側の面)と略同一面となる。一方、吸気グリル34の本体20側の面に固定されたフィルタ40の厚さはHPであり、その上面(本体側の面)は、天井化粧パネル30の上面30a(本体側の面)よりも若干突出している。また、図3に示すように、天井化粧パネル30の空気吹き出し口32の周囲の壁は、本体20の側に向かって突出しており、この突出部32aの外形寸法は本体20のドレンパン26とケーシング21の一部を切り欠いて構成された凹部26aの内径寸法と同一寸法となっている。
図3に示すように、天井板11の上部に取り付けられた本体20の凹部26aに天井化粧パネル30から本体側に突出した突出部32aをはめ込み、天井化粧パネル30の上面30aを天井板11の室内側面13に合わせてボルト39を天井化粧パネル30のボルト穴38を通して本体20の補強材27の下側フランジのねじ穴にねじ込むと、天井化粧パネル30の空気吹き出し口32は本体20の内部の空気流路と連通し、吸気グリル34のグリル部35とフィルタ40と、が吸気ノズル24の入口開口と対向した位置に配置される。図1の拡大図に示すように、フィルタ40の上面の天井化粧パネル30の上面30aからの突出寸法dは、ケーシング21の中に収容されている各機器23,25,26,24の各下端面の内、最も下側に位置する下面20aが天井板11の室内側面13より天井板11の上側に入っている距離D1よりも小さくなっている(d<D1)。
したがって、図1の拡大図に示すように、フィルタ40の上面と上記の下面20aとの間には、隙間S1(=D1−d)が空いている。つまり、本実施形態では、図1の拡大図に示すように、吸気グリル34の前記吸気グリルの厚さHGとフィルタ40の厚さHP1の合計厚さ(HG+HP1)が、吸気グリル34の室内側の表面とケーシング21内に収容されている送風機23、熱交換器25、ドレンパン26、吸気ノズル24等の各機器の各下端面の内の最も下側の下面20aとの距離H1、即ち、天井化粧パネル30の厚さH2と、下面20aが天井板11の室内側面13より天井板11の上側に入っている距離D1の合計距離(H2+D1)よりも薄くなっている。
このように、フィルタ40を含む天井化粧パネル30を本体20及び天井板11の室内側面13に取り付けると、図1に示すように、吸気グリル34のグリル部35のスリットからフィルタ40を通った室内空気は吸気ノズル24の下端から吸い込まれ、送風機23によって熱交換器25を通過して温度が低下し(冷房時)、空気吹き出し口32から室内に向かって吹き出す。そして、フィルタ40によって室内空気中のPM2.5等の微粒子を除去することができる。
次に、本実施形態のフィルタ40の構造の詳細について、図4〜図6を参照して説明する。図4に示すように、外形幅WP、外形長さLP、厚さHPで、四周に長さLFのフランジが中央に向かって突出した金属製の枠41の中に、プリーツ状に成形された濾材42を取り付けたものである。枠41の外形幅WPは、吸気グリル34の幅W2よりも短く、濾材42の露出部分の幅はW2−2×LFで、この長さは、吸気グリル34のグリル部35の幅W1よりも大きい。また、枠41の外形長さLPは、吸気グリル34の長さL2よりも短く、濾材42の露出部分の長さはL2−2×LFで、この長さは、吸気グリル34のグリル部35の長さL1よりも長い。枠41の材料は、洗浄に耐えうるものであればよく、例えば、アルミ製、ステンレス製等の金属製であってもよいし、硬質の樹脂成型品であってもよい。
図5に示すように、濾材42は、枠41の厚さHPからフランジの肉厚分だけ薄い厚さHで、ピッチPで波型に繰り返し折り返されてプリーツ状に成形されている。また、表面には、プリーツ形状を保持するためのU字型の樹脂製のリテーナが取り付けられている。室内空気は、図1に示すように、プリーツの山と谷との間の部分を通過するので、フィルタ40の空気通過面積は、厚さH×長さL×(幅WP/P)×2となる。
図6に示すように、濾材42は、ポリエチレンテレフタレート等の自己融着性の第一樹脂繊維48が網目状に絡み合わされて第一樹脂繊維48同士が自己融着した支持体45と、第一樹脂繊維48よりも細い第二樹脂繊維46aが網目状に絡み合わされ、その網目サイズが数μm以下であり、支持体45に接着層47で接着されるフィルタ層46とで構成されている。第一樹脂繊維48は、融点の高い糸状ポリエチレンテレフタレートの芯線48aと芯線48aの回りを環状に覆い、芯線48aよりも融点の低いポリエチレンテレフタレートの鞘部48bとを有し、鞘部48bが溶融して芯線48aと鞘部48bとが自己融着することによって形成されており、比較的強度が高い繊維であり、洗浄の際の水圧等によってフィルタ40のプリーツ形状が変形しないような強度を確保するものである。また、支持体45とフィルタ層46との接着は、ウレタンスプレーによって行っている。これにより、洗浄後の乾燥工程でのにおいの発生を抑制し、効果的にフィルタ40の洗浄、再生を行うことができる。なお、ウレタンスプレーに代えて、EVA等のホットメルトパウダー接着剤、又は超音波エンボスによって接着するようにしてもよい。
フィルタ40の洗浄は、例えば、上部洗浄液噴射ノズルと、下部洗浄液噴射ノズルと、高圧ガス噴射ノズルとを有する装置にフィルタ40を通してフィルタ40を洗浄する方法を用いることができる。この場合、まず、上部洗浄液噴射ノズルによって、移送されるフィルタ40に対して上側から洗浄液を散布し、フィルタ40の上面及び上面側内部に捕集された異物を洗浄液に浸し、フィルタ40の上面及び上面側内部の繊維から異物を剥離させる。次に、移送されるフィルタに対して下側から洗浄液を散布し、フィルタの下面及び下面側内部に捕集された異物を洗浄液に浸し、フィルタの下面及び下面側内部の繊維から異物を剥離させる。その後、フィルタ40に高圧ガスを噴射し、フィルタ40の繊維から剥離した各異物をフィルタ40の外部に押し出す。これによって、中・高性能のフィルタ40を効果的に洗浄することができる。
なお、第二樹脂繊維46aは帯電性の繊維であっても非帯電性の繊維であってもよいが、帯電性繊維を使用した場合には、フィルタ40の厚さHP1をより薄くできるが、洗浄によって繊維の帯電性が低下してくるため、洗浄・リサイクル可能な回数が低下してくる。一方、非帯電性の繊維を使用した場合には、フィルタ40の厚さHPが帯電性繊維を使用した場合よりも厚くなるが、洗浄による帯電性の低下がなく、洗浄・リサイクル可能な回数が多くなる。
以上説明したように、本実施形態のフィルタ40は、金属等の洗浄に耐えうる枠41の中に、洗浄時の水圧等による変形を抑制する支持体45に数ミクロンの網目のフィルタ層46を洗浄後の乾燥の際、においの発生が少ないウレタンスプレーの接着層47で接着したものとしているため、フィルタ40の性能低下、或いは圧力損失が上昇してきた際に、取り外して洗浄、再使用が可能となるものであり、且つ、先に説明したように、天井カセット式空調機100の吸気グリル34の内側に配置することが可能な薄さとなっている。したがって、従来のプレフィルタ或いはサランネットフィルタと互換性があり、これらの汎用フィルタを本実施形態のフィルタ40に簡単に交換可能であり、簡便に室内空気の微小粒子を除去することができる。また、フィルタ40の厚さHPは従来のサランネットフィルタ等と同様の厚さとなっており、フィルタ40の交換間隔は短くなるが、本実施形態のフィルタ40は使い捨てではなく、洗浄再使用が可能であることから、低いコストで簡便に中・高性能のフィルタ40を天井カセット式空調機100に取り付けて室内空気の清浄化を図ることができる。
次に、図7、図8を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。先に図1〜図6を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
図7に示す天井カセット式空調機200は、図3に示すように、ドレンパン26、吸気ノズル24の下端の位置が先に説明した天井カセット式空調機200よりも低くなっており、ケーシング21の中に収容されている各機器23,25,26,24の各下端面の内、最も下側に位置する下面20aが天井板11の室内側面13より天井板11の上側に入っている距離が、図1に示す実施形態の場合の距離D1よりも小さい距離D2となっている。
また、図7、図8に示すように、フィルタ40の厚さが先に図1から図6を参照して説明した実施形態の厚さHP1よりも薄いHP2となっている。このため、図7に示すように、吸気グリル34の厚さHGとフィルタ40の厚さHP2の合計厚さ(HG+HP2)は、天井化粧パネル30の厚さH2と略同一となっており(H2=HG+HP2)、天井化粧パネル30を組み付けた場合のフィルタ40の上面とケーシング21の中に収容されている各機器23,25,26,24の各下端面の内、最も下側に位置する下面20aとの間の距離はD2となっている。
本実施形態も先に説明した実施形態と同様の効果を奏するものであるが、フィルタ40の厚さHP2がより薄くなっているので、より薄い汎用フィルタとも互換性があり、このような薄い汎用フィルタが取り付けられていた天井カセット式空調機であっても、簡便に中・高性能フィルタに交換することが可能となる。
11 天井板、12 開口、13 室内側面、20 本体、20a 下面、21 ケーシング、22 モータ、23 送風機、24 吸気ノズル、25 熱交換器、26 ドレンパン、26a 凹部、27 補強材、28 ボルト、30 天井化粧パネル、30a 上面、31 外枠、32 空気吹き出し口、32a 突出部、34 吸気グリル、34a グリル枠、35 グリル部、36 ヒンジ、37 開口、38 ボルト穴、39 ボルト、40 フィルタ(薄型中・高性能フィルタ)、41 枠、42 濾材、45 支持体、46 フィルタ層、46a 第二樹脂繊維、47 接着層、48 第一樹脂繊維、48a 芯線、48b 鞘部、100,200 天井カセット式空調機。
この対策として、天井カセット式の空調機の吸気グリルの内側に汎用のサランネットフィルタに代えて中・高性能フィルタを配置することが考えられるが、設置スペースが狭いことから、通気面積が小さくなり、詰まりやすく、使い捨てで頻繁に廃棄、交換することが必要となってしまうという問題があった。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタは、ケーシング内に送風機と熱交換器と付属機器とを収容し、天井板の上に配置される本体と、四角形状で中央に略四角形状の開口を有し、天井板の室内側の面に前記本体に対向するように取り付けられる天井化粧パネルと、略四角形状のグリル枠と、前記グリル枠の中央部に配置されて空気を吸い込む複数のスリットで構成されるグリル部と、を有し、前記グリル枠が前記天井化粧パネルの前記開口に嵌り込み、開放自在となるように前記グリル枠の一端部が前記天井化粧パネルに回転自在に取り付けられている吸気グリルと、を含む天井カセット式空調機に用いられる洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、自己融着性の第一の樹脂繊維が網目状に絡み合って前記第一の樹脂繊維同士が自己融着した支持体と、前記第一の樹脂繊維よりも細い第二の樹脂繊維が網目状に絡み合って、その網目サイズが数μm以下であり、前記支持体に接着されるフィルタ層と、を含むプリーツ状の濾材と、前記濾材の四周を支持する金属製の枠と、を含み、前記吸気グリルの本体側の面に前記枠が固定具によって固定され、その厚さと前記吸気グリルの厚さとの合計厚さが、前記吸気グリルの室内側の表面と前記ケーシング内に収容されている前記各機器の各下端面の内の最も下側の面との距離よりも薄いこと、を特徴とする。
本発明の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタにおいて、その厚さと前記吸気グリルの厚さの合計厚さが前記天井化粧パネルの厚さと略同一である、としても好適である。

Claims (6)

  1. ケーシング内に送風機と熱交換器と付属機器とを収容し、天井板の上に配置される本体と、
    吸気グリルを含み、天井板の室内側の面に前記本体に対向するように取り付けられる天井化粧パネルと、を含む天井カセット式空調機に用いられる洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、
    自己融着性の第一の樹脂繊維が網目状に絡み合って前記第一の樹脂繊維同士が自己融着した支持体と、前記第一の樹脂繊維よりも細い第二の樹脂繊維が網目状に絡み合って、その網目サイズが数μm以下であり、前記支持体に接着されるフィルタ層と、を含むプリーツ状の濾材と、
    前記濾材の四周を支持する耐水材料で構成された枠と、を含み、
    前記吸気グリルの本体側の面に取り付けられ、その厚さと前記吸気グリルの厚さとの合計厚さが、前記吸気グリルの室内側の表面と前記ケーシング内に収容されている前記各機器の各下端面の内の最も下側の面との距離よりも薄いこと、
    を特徴とする洗浄可能な薄型中・高性能フィルタ。
  2. 請求項1に記載の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、
    その厚さと前記吸気グリルの厚さの合計厚さが前記天井化粧パネルよりも薄いこと、
    を特徴とする洗浄可能な薄型中・高性能フィルタ。
  3. 請求項1または2に記載の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、
    前記枠は、金属製であり、前記吸気グリルの本体側の面に固定具によって固定されること、
    を特徴とする洗浄可能な薄型中・高性能フィルタ。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、
    前記第二の樹脂繊維は、非帯電繊維であること、
    を特徴とする洗浄可能な薄型中・高性能フィルタ。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、
    前記第一の樹脂繊維はポリエチレンテレフタレート製であって、融点の高い糸状の芯線と芯線の回りを環状に覆い芯線よりも融点の低い鞘部とを有し、鞘部が溶融して芯線と鞘部とが溶着されていること、
    を特徴とする洗浄可能な薄型中・高性能フィルタ。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の洗浄可能な薄型中・高性能フィルタであって、
    前記支持体と前記フィルタ層とはウレタンスプレー或いはホットメルトパウダー接着剤、又は超音波エンボスで接着されていること、
    を特徴とする洗浄可能な薄型中・高性能フィルタ。
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