JP5106999B2 - フィルタユニットパネル - Google Patents

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。特許文献１には、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（図２）。

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

フィルタユニットの枠体を樹脂部材とする場合、外枠とする金属部材や木製部材とフィルタユニットとは接着剤を用いて接合するのが一般的である。しかし、接着剤を用いて接合すると、エアフィルタから接着剤に由来する有機ガスが発生することがある。エアフィルタからの有機ガスの発生は、とりわけクリーンルーム等にエアフィルタを用いる場合には、防止しなければならない。

本発明は、樹脂部材を枠体とする複数のフィルタユニットと共にこれらのユニットを囲む外枠を用いながらも、有機ガスの発生を抑制できるフィルタユニットパネルを提供することを目的とする。

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、前記複数のフィルタユニットが、それぞれ、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、前記外枠および前記枠体がともに樹脂部材であり、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、フィルタユニットパネルを提供する。

本発明のフィルタユニットパネルによれば、外枠とフィルタユニットの枠体とが溶着により一体化されており、枠体同士も溶着により一体化されている。したがって、部材の組み立てに接着剤を用いる必要がなく、有機ガスの発生を抑制できる。

また、外枠の材料として金属に代えて樹脂を用いることにより、フィルタユニットパネル全体を焼却可能な材料により構成することが可能になる。焼却可能な材料により構成したフィルタユニットパネルは、廃棄処分が容易となる。さらに、係止つめ等を用いて接合するパネルと比べ、溶着により枠体同士および枠体と外枠とを接合したフィルタユニットパネルは、効率よく製造できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を例示する。
図１に示すように、フィルタユニット１００はフィルタ濾材１と枠体２とを備え、フィルタ濾材１の周縁部は枠体２により支持されている。フィルタ濾材１は、濾過面積の増加の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１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２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、その内周面２３でフィルタ濾材１を支持している。

枠体２としては、フィルタ濾材１の周縁部を固定するように射出成形された樹脂部材が好適である。射出成形は、枠体２の形成とフィルタ濾材１の固定とを同時に行い、製造工程を簡略化するものである。射出成形によると、樹脂部材にソリ、ヒケといった欠点が生じやすい。このため、射出成形による樹脂部材を最外に配置した状態でエアフィルタを設置すると、エアフィルタのシーリングが不完全になるおそれがある。しかし、射出成形による枠体の欠点は、後述する外枠を設けることによってその表出を防止できる。

枠体２の外周面２４には嵌合部４，５’が形成されている。嵌合部４，５’は、枠体の周方向に伸長し、枠体の高さ方向に交互に配列した凸部（峰部）および凹部（谷部）から構成されている。嵌合部４，５’は、複数のフィルタユニット１００を一体化するときに隣接するユニットの嵌合部と嵌め合わされることになる。図２は、嵌合部５’が伸長する方向に沿ったフィルタユニット１００の断面図であり、図３は、嵌合部４が伸長する方向に沿ったフィルタユニット１００の断面図である。

枠体２の上面２１および下面２２には凸部３が形成されており、この凸部３は枠体２の外周面を延伸した壁面を有する。また、凸部３は、上面２１および下面２２のそれぞれにおいて枠体２を周回するように形成されている。凸部３は、複数のフィルタユニット１００を一体化するときに溶着リブとして機能する。なお、枠体の上面２１および下面２２は、より正確にいうと、それぞれ、フィルタ濾材１よりも当該濾材を通過する気流の上流側に位置してその気流の上流側を向く枠体の面、およびフィルタ濾材１よりも同気流の下流側に位置してその気流の下流側を向く枠体の面であり、フィルタ濾材１を挟んで互いに反対側に位置する面である。

嵌合部４が形成された枠体２の外周面２４とフィルタ濾材１を挟んだ反対側の外周面２４には嵌合部４’が形成されている。嵌合部４’は、嵌合部４とは凸部と凹部とが逆になった形状を有し、嵌合部４と嵌め合わせ可能に形成されている。嵌合部５も、嵌合部５’とは凹凸が反転した形状を有し、嵌合部５’と嵌め合わせ可能である。このように、枠体２は、平面視でフィルタ濾材１を挟んで対向する部分の外周面２４に、互いに嵌め合わせ可能な嵌合部４，４’；５，５’を有する。

以下、フィルタユニット１００を組み合わせてパネルとする方法を説明する。まず、複数のフィルタユニット１００ａ，１００ｂを準備し、所望のパネル形状および大きさを参照しつつ、隣接するフィルタユニットの嵌合部４，４’；５，５’を嵌め合わせていく。複数のフィルタユニット１００ａ，１００ｂは、枠体高さ方向については互いに拘束され固定される（図４参照）。凸部３ａ，３ｂは、外周面２４を延伸した壁面を有し、この壁面において互いに接している。

次いで、隣接する枠体の凸部３ａ，３ｂを溶着リブとして溶着を行う。溶解した凸部３ａ，３ｂは、隣接する枠体２の上面および下面を跨ぐように変形し、この状態で固化して接合樹脂６となる（図５参照）。接合樹脂６により、フィルタユニット１００ａ，１００ｂは、枠体周方向についても固定される。溶着の種類は、特に制限されず、超音波溶着、熱溶着、レーザー溶着であってよい。

こうして、図６に示すように、複数（図示した例では４つ）のフィルタユニット１００が、枠体の外周面が接するように一体化されたフィルタユニットパネル２００が作製される。

フィルタユニット１００の外周面に形成する嵌合部は、凸部および凹部からなる形状に限らず、単一の凸部または凹部であってもよい。嵌合部４，４’，５，５’は、フィルタユニットを確実に固定するとともに、フィルタユニットパネル２００の剛性を高める役割を果たす。フィルタユニットパネルは、枠体の外周面に凹部および／または凸部からなる嵌合部が形成され、複数のフィルタユニットが隣接する枠体の嵌合部が嵌り合った状態で一体化されていることが好ましい。

溶着リブとなる凸部３は、フィルタユニット１００の上面および下面に形成するとよいが、上面または下面にのみ形成してもよい。また、凸部３を形成せず、別途準備した樹脂部材を用いて溶着を実施しても構わない。いずれにしても、フィルタユニットの隣接する枠体は、上面および／または下面を跨ぐ樹脂により溶着されていることが好ましい。

フィルタユニットパネル２００にはさらに外枠が設けられる。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。外枠は、４本の棒状体を一体化して構成するとよい。図７に外枠の一例の横断面を示す。外枠１０は、図８に示すように、フィルタユニットパネル２００と一体化される。外枠１０の横断面には、パネルの軽量化に寄与する中空部１１が表れている。

外枠１０の内周面（フィルタユニットパネル２００に接する面）には後退部１５が形成されている。後退部１５は、外枠１０と枠体の嵌合部４とが接しないように形成されている。外枠１０は、後退部１５の上部および下部においてフィルタユニットパネル２００に接している。後退部１５を形成するのは嵌合部を収容するためである。外枠１０には、後退部１５に代えてユニットの嵌合部と嵌り合う嵌合部を形成してもよく、これによるとパネルの剛性がさらに向上する。しかし、この場合は、外枠を配置するべきユニットパネルの最外面に現れている嵌合部に応じた嵌合部を用意する必要が生じ、複数種類の外枠を準備しなければならないことがある。他方、後退部１５を利用すると、製造をやや煩雑にする上記のような必要がなくなる。

外枠１０の上面および下面には凸部３ｃが形成されている。凸部３ｃは、外枠の内周面を延伸した壁面を有する。凸部３ｃは、外枠１０がフィルタユニットパネル２００に接した状態でフィルタユニットの凸部３ａと接するように形成されている（図８参照）。

外枠１０とフィルタユニットパネル２００とは、凸部３ａ，３ｃを溶着リブとして溶着することにより一体化される。溶解した凸部３ａ，３ｃは、枠体２と外枠１０の上面および下面を跨ぐように変形し、この状態で固化して接合樹脂７となる（図９参照）。このように、外枠１０とこれに隣接する枠体（フィルタユニットパネルの最外に位置する枠体）とは、上面および／または下面を跨ぐ樹脂により溶着されていることが好ましい。

互いに隣接する外枠１０同士も、凸部３ｃを溶着リブとする溶着により一体化される。この溶着により、溶解した凸部３ｃは、隣接する外枠１０の上面および下面を跨ぐように変形し、この状態で固化して接合樹脂７’となる（図１０参照）。外枠１０同士の溶着は、枠体同士または外枠と枠体との溶着と異なり、凸部３ｃのみを溶着リブとして行われる。１つの凸部３ｃによる溶着が不十分であれば、別途準備した樹脂を配置して凸部３ｃとともに溶着リブとしてもよい。

こうして外枠１０が溶着され、図１０に示す外枠付きフィルタユニットパネル３００が作製される。外枠１０は、上記のように、溶着により一体化された複数本の棒状体により構成するとよく、複数の棒状体としては、それぞれ押出成形による樹脂部材が好適である。押出成形による樹脂部材は、射出成形による樹脂部材よりもソリ、ヒケ等の欠陥が生じにくい。なお、フィルタユニットパネルの厚みを規定する外枠および枠体の厚み（高さ）は、省スペースの観点から２００ｍｍ以下、特に５０ｍｍ未満、が好ましい。

外枠１０の形状は、図９に示したものに限らない。図１１に、外周面となる面に後退部１２を有する棒状体を組み合わせた外枠１０を用いた場合のパネル３００の断面図を示す。棒状体の一部を断面Ｃ字状とする後退部１２は、中空部１１と同様、パネル３００の軽量化に寄与し、パネル３００の取り付けを容易にする。外枠１０を構成する複数本の棒状体は、それぞれ、押出成形による樹脂部材、特に横断面に中空部および／または後退部が形成されるように押出成形された樹脂部材であることが好ましい。後退部は、内周面からの後退部１５および／または外周面からの後退部１２であってよい。

枠体２および外枠１０を構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、枠体と外枠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。

フィルタ濾材１としては、メルトブロー不織布、エレクトレットフィルタ等を用いればよい。好ましいフィルタ濾材１としては、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を挙げられる。通気性繊維層は、例えば高分子繊維材料から構成するとよい。フィルタ濾材１の材料としてはガラス繊維も知られているが、ガラス繊維層をフィルタ濾材として用いると焼却処分が難しくなる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性繊維層との積層体（日東電工社製「ＮＴＦ９３１７−Ｈ０１」）を、山高さが２２ｍｍで山の数が９３個となるようにプリーツ加工した。この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（三菱エンジニアリングプラスチック製「ユーピロン」）を射出成形して枠体を形成した。こうして、外形１９５ｍｍ×２９５ｍｍ、高さ（厚さ）２７ｍｍのフィルタユニットを得た。このフィルタユニットの形状は図１と同様である。枠体の厚さ（内周面と外周面との間隔）は５ｍｍとした。次いで、６つのフィルタユニットを、外周面に形成された嵌合部を互いに嵌め合わせて固定し、さらに枠体の上面および下面に形成された凸部を溶着リブとする熱溶着により一体化した。こうして得たフィルタユニットパネルの形状は、パネルの配置が２×２でなく２×３であることを除いては図６と同様である。

引き続き、押出成形により予め準備した４本のポリカーボネート樹脂（上記「ユーピロン」）製の棒材をフィルタユニットパネルの周囲に配置し、さらに枠体および棒材の上面および下面に形成された凸部を溶着リブとする熱溶着により一体化した。また、棒材同士も棒材に形成された凸部を溶着リブとして熱溶着した。こうして得た外枠付きフィルタユニットパネル（エアフィルタ）は、外形６１０ｍｍ×６１０ｍｍ、厚さ２７ｍｍであり、金属部材等を含まない焼却可能なものとなった。このパネルの平面図を図１２に示す。実施例１で用いた棒材は、図７〜図９で示したとおり、横断面に中空部を有するものである。

（実施例２）
外枠を構成する棒材の形状を、図１１で示したとおり、横断面に、外周面からの後退部を有するものとしたことを除いては実施例１と同様にして、エアフィルタを得た。

（比較例１）
外枠を構成する棒材をアルミ製部材とし、このアルミ製部材を、ウレタン系接着剤を用いてフィルタユニットパネルと一体化したことを除いては実施例１と同様にして、エアフィルタを得た。このパネルの断面図を図１３に示す。アルミ製部材２０の横断面は、内周面に後退部を有するコの字状とした。

（比較例２）
外枠を構成する棒材を木製部材とし、この木製部材を、ウレタン系接着剤を用いてフィルタユニットパネルと一体化したことを除いては実施例１と同様にして、エアフィルタを得た。このパネルの横断面も図１３に示した断面と同様とした。

上記実施例および比較例から得た各エアフィルタについて、ねじれ量とフィルタから発生する有機ガスの量とを測定した。

［ねじれ量の測定］
エアフィルタの外周面（外枠の外周面）を固定した状態で、固定した外枠（下部外枠）と反対側の外枠（上部外枠）の外周面にボルトを固定し、このボルトをトルクレンチで回転させることにより測定した。５ｋｇ・ｃｍのトルクがかかった状態で外枠（上部外枠）の端部の変位量（ｍｍ）を測定し、これをねじれ量とした。

［有機ガスの量の測定］
図１４に測定装置の構成を示す。チャンバー３０内に、ファン３９に近い側（上流側）から、ケミカルフィルタ３３、ＵＬＰＡフィルタ３２、測定の対象とするエアフィルタ３１をこの順に取り付けた。試験フィルタ３１の上流側の空間３７および下流側の空間３８にはＴＥＮＡＸ管３４を配置した。ファン３９から１０ｍ³／分で１時間送風し、ＴＥＮＡＸ管で捕集された有機ガス成分の量を分析した。上流側に配置したＴＥＮＡＸ管からは有機ガスが検出されなかったため、下流側で検出された有機ガスの差異はエアフィルタに由来する。有機ガスの分析は、ガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＡＳ−ＭＡＳＳ）を用いて行った。

上記測定の結果を、各エアフィルタの重量とともに、表１に示す。

実施例１，２からは、軽量で有機ガスの発生が抑制されたエアフィルタを得ることができた。これらのエアフィルタは、樹脂材料のみによって構成されており、焼却処分が可能である。

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。

フィルタユニットの一形態を示す斜視図である。 図１のフィルタユニットの断面図である。 図１のフィルタユニットの断面図である（図２の断面図とは断面観察方向が直交する）。 ２つのフィルタユニットの外周面の嵌合部を嵌合させた状態の一例を示す断面図である。 ２つのフィルタユニットを溶着した状態の一例を示す断面図である。 ４つのフィルタユニットが連結した状態（パネル）を示す斜視図である。 外枠の横断面の一例を示す図である。 図７の外枠をフィルタユニットに当接させた状態を示す断面図である。 図７の外枠とフィルタユニットとを溶着した状態を示す断面図である。 外枠付きフィルタユニットパネルの一例を示す斜視図である。 外枠の横断面の別の例を示す図である。 外枠付きフィルタユニットパネルの一例を示す平面図である。 比較のために用いたアルミ製および木製の外枠の断面図である。 エアフィルタから発生する有機ガスを測定する装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ フィルタ濾材
２ 枠体
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 凸部（溶着リブ）
４，４’，５，５’ 嵌合部
６，７，７’ 接合樹脂
１０ 外枠
１１ 中空部
１２ （外周面からの）後退部
１５ （内周面からの）後退部
２０ （アルミ製または木製の）外枠
１００ フィルタユニット
２００ フィルタユニットパネル
３００ 外枠付きフィルタユニットパネル

Claims (6)

1. 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、
   前記複数のフィルタユニットが、それぞれ、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、
   前記外枠および前記枠体がともに樹脂部材であり、
   前記枠体が、前記フィルタ濾材を通過する気流に沿って見たときに額縁形状を有し、
   前記枠体の外周面に凹部および／または凸部からなる嵌合部が形成され、
   前記複数のフィルタユニットが、隣接する枠体の前記嵌合部が嵌り合った状態で前記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、
   前記フィルタ濾材よりも当該濾材を通過する気流の上流側に位置して前記気流の上流側を向く前記外枠および前記枠体の面を上面、前記フィルタ濾材よりも前記気流の下流側に位置して前記気流の下流側を向く前記外枠および前記枠体の面を下面としたときに、
   前記外枠と前記枠体とが、前記外枠の上面と前記枠体の上面とを跨ぐ接合樹脂および／または前記外枠の下面と前記枠体の下面とを跨ぐ接合樹脂により一体化されており、
   前記外枠が、溶着により一体化された複数本の棒状体により構成され、
   前記複数本の棒状体が、それぞれ、横断面に後退部が形成されるように押出成形された樹脂部材であり、
   前記後退部が前記外枠と前記枠体の嵌合部とが接しないように前記外枠の内周面に形成されている、
   フィルタユニットパネル。
2. 前記複数本の棒状体が、それぞれ、横断面にさらに中空部が形成されるように押出成形された樹脂部材である、請求項１に記載のフィルタユニットパネル。
3. 前記複数のフィルタユニットの隣接する枠体が、上面を跨ぐ樹脂および／または下面を跨ぐ樹脂により一体化されている、請求項１に記載のフィルタユニットパネル。
4. 前記枠体が、フィルタ濾材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、請求項１に記載のフィルタユニットパネル。
5. 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に記載のフィルタユニットパネル。
6. 樹脂材料のみによって構成されている、請求項１に記載のフィルタユニットパネル。
   

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