JP6381371B2 - フィルタ再帯電装置及びフィルタ再帯電方法 - Google Patents
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また、一般的に、エレクトレットフィルタの濾材は、PP(Poly Propylene)等の薄く細い繊維を帯電させ、PET(PolyEthylene Terephthalate)等の厚く構造支持力のある骨材に対して、接着や熱溶解、繊維同士の絡合等で貼り合せて作製されるので、表裏が存在し、裏面の骨材は、一般に表面抵抗率が相対的に低いために帯電電荷の保持ができず、帯電させることが困難である。また、フィルタ濾材は、貼り合せ後、捕集面積を増大させるために、プリーツ状に折り畳んで立体的な形状に加工されることが多い。このとき、立体的な形状を保持するために、ホットメルト等の接着剤により形状を固定化することが一般的である。
特許文献1では、立体的なプリーツ形状のフィルタの帯電ついては意図されておらず、洗浄後のプリーツ形状のフィルタを、特許文献1のコロナ放電による帯電方法で帯電させるために放電から帯電のための荷電粒子が注入されると、フィルタの帯電粒子を注入する面側に、先に荷電粒子が留まって逆電界を形成し、後から注入される荷電粒子は、プリーツ形状の内部への侵入を妨げられ、プリーツ形状の谷の部分への帯電が困難であった。そのため、フィルタ全体の帯電は均一性を大きく失い、初期製造時と同様な再帯電状態が再現されず、所望の捕集性能が得られない。
これにより、洗浄後のフィルタを摩擦帯電により再帯電する際に、濾材表面に塵埃や洗浄剤等の異物が一定量付着する場合であっても、安定的に高い帯電を得ることができ、高い捕集率回復及び捕集率の持続性を得ることができる。
図1において、フィルタ再帯電装置が帯電処理を行う処理対象は、エレクトレットフィルタ1である。フィルタ1は、湿式洗浄等により静電気的な捕集効果が失われ捕集率が低下した使用後のフィルタであり、表面に残着した塵埃や洗浄剤等の影響から、通常の摩擦帯電による再帯電を行っても、高い捕集率回復及び捕集率の持続性を得ることができないものである。
また、フィルタ枠14は、フィルタ濾材13の形状の保持及び装着性の向上を目的としてフィルタ1に設けられているもので、フィルタ濾材13の周囲を固定し、フィルタ濾材13のプリーツ形状を保つためのものである。
湿式洗浄後、乾燥を終えたフィルタ1を再帯電させるため、搬送部5のコンベア上にフィルタ1を、被帯電面を上に向けて配置する。フィルタ1は搬送部5によって、表面処理部100の第1フード4内に搬送される。ここで、ガス供給源11から活性ガス生成部10に乾燥空気が供給され、活性ガス生成部10内で乾燥空気を放電させることで、オゾンを発生させる。発生されたオゾンは、ノズル3から活性ガス2としてフィルタ1の被帯電面に向けて照射される。フィルタ1に照射された活性ガス2は、搬送部1のパンチングメタルの孔を通過し、排気部21によって吸引され排気される。
図4に摩擦帯電による飽和表面電位とCTとの関係を示す。CTが低い領域ではCTに比例的に飽和表面電位(帯電)が増加し、CTが1.0ppm・hr程度で表面処理効果は飽和の傾向を示した。
またフィルタ濾材の温度上昇によりフィルタ濾材表面の分子運動が促進され、摩擦帯電によりフィルタ濾材表面に発生させた負の電荷を、濾材繊維の深さ方向に分散させることができ、高い捕集率の持続性が得られる。
さらに、高い正の帯電を得たい場合は、純窒素を放電させ、窒素ラジカルを含むガスを活性ガスとして用いてフィルタに照射させても良い。これにより、フィルタ濾材表面が改質され帯電傾向を正側にシフトさせることができる。またこの時の摩擦体の材料は、摩擦体の表面の材料を、帯電対象の材料と比較して負に帯電傾向の強い材料とすればよく、例えばPTFE(PolyTetraFluoroEthylene)でコーティングされた材料を用いて摩擦帯電させることで実現することができる。
また、上記実施の形態1における、摩擦帯電時のガスの温度は、30℃〜100℃の範囲とすることが好ましい。温度が低すぎると濾材表面の乾燥や分子運動の促進ができず、温度が高すぎると、熱刺激での脱分極により濾材の帯電が喪失されるためである。
図6に示す本発明の実施の形態2では、高活性な液体を用いてフィルタの表面処理を行う点が、上記実施の形態1と異なる。
すなわち、図6に示されるように、表面処理部100は、活性液体生成部18に液体供給源19を接続している。この例では液体供給源19は水を供給する水源であり、活性液体生成部18はオゾナイザを有し、液体供給源19から供給された水にオゾンを導入することでオゾン水を生成する装置である。ここでノズル3は活性液体生成部18とチューブ20を介して接続されている。
第1液体供給源19から活性液体生成部18に水を供給し、活性液体生成部18内においてオゾナイザによって生成されたオゾンで水をバブリング等することで、高活性なオゾン水を生成する。生成されたオゾン水は、チューブ20を通じてノズル3から活性ミスト17として噴霧され、フィルタ1の被帯電面に向けて照射される。このとき活性ミスト17により、フィルタ濾材13の表面に付着した微量の塵埃や洗浄剤について、酸化による分解除去又は酸素系の極性官能基が導入されることで、濾材13の摩擦帯電性が改善される。
この後、フィルタ1の乾燥を行い、摩擦帯電部200にて上記の実施の形態で言及した摩擦帯電を行うことで高い帯電が得られる。
このように、本発明の実施の形態2では、上記実施の形態1の利点に加え、活性なミストをフィルタに噴霧し、フィルタ全体に活性な液滴を浸透させることで、ガスでの表面処理と比較して均一に、フィルタ濾材表面の汚染を分解除去又は改質することができる。
なお、上記の実施の形態1及び2における表面処理部100は、以下の各実施の形態についても同様に適用される。
図7に示す本発明の実施の形態3では、摩擦帯電部200において、摩擦体6と駆動部8との間、又は駆動部8の先端周囲に加熱部71が設けられ、この加熱部71により摩擦体6の温度を増加させて、フィルタ1の摩擦帯電を行う点が、上記実施の形態1と異なる。
加熱部71に電力を供給し、発熱させることで、接触された摩擦体6の温度を上昇させる。ここで摩擦体6の温度は、フィルタ濾材13若しくは摩擦体6自体の溶融を防止するため、それぞれを構成する材料のうち、最も低融点な材料の融点以下となるように設定することが好ましい。摩擦体6の温度が所定の温度に加熱されたところで、駆動部8により摩擦体6のニードルをフィルタ1の濾材部のみに突き刺すようにして上下反復運動させ、フィルタ濾材13の表面とニードルの表面とが摩擦されることにより摩擦帯電を生じさせる。
図8に示す本発明の実施の形態4では、摩擦帯電部200において、摩擦体61として液体を用いてフィルタ1の摩擦帯電を行う点が、上記実施の形態1と異なる。
すなわち、図8に示されるように、摩擦帯電部200は、液体供給源24と液体流量制御部25と加熱部71とノズル31とがチューブ30を介して接続されており、またノズル31は第2フード22に取り付けられており、このノズル31と流体流量制御部25との間のチューブ30には加熱部71が取り付けられている。この例では液体供給源24は水を供給する水源であり、加熱部71は抵抗加熱により加熱を行うヒーターであり、ノズル31から搬送部5を挟んで下方には排水部26が備えられている。
表面処理部100により表面処理を終えたフィルタ1は、搬送部5により、摩擦帯電部200に搬送される。続いて、加熱部71に電力を供給し発熱させる。液体供給源24から加熱部71を経由してノズル31に水を供給することで、ノズル31からは摩擦体61として高温のミストが噴出され、フィルタ1に噴き付けられる。このとき高温のミストとフィルタ濾材13との摩擦帯電により濾材が帯電される。フィルタ1を通過したミストは搬送部1のパンチングメタルの孔を通り、排水部26により排水される。この後フィルタの乾燥を行うことで処理が完了する。
このように、本発明の実施の形態4では、上記実施の形態1の利点に加え、ミストの摩擦体でフィルタを帯電させることで、濾材へのダメージを少なくフィルタを再帯電できる。
図9に示す本発明の実施の形態5では、摩擦帯電部200において、摩擦体62として気体を用いてフィルタの摩擦帯電を行う点が、上記実施の形態4と異なる。
すなわち、図9に示されるように、摩擦帯電部200は、ガス供給源27とガス流量制御部28と加熱部71とノズル31とがチューブ30を介して接続されている。この例ではガス供給源27は乾燥空気を供給する気体源であり、加熱部71は抵抗加熱により加熱を行うヒーターである。
表面処理部100により表面処理を終えたフィルタ1は、搬送部5により、摩擦帯電部200に搬送される。続いて、加熱部71に電力を供給し発熱させる。ガス供給源27からノズル31に乾燥空気を供給することで、ノズル31からは摩擦体62として高温の乾燥空気が噴出され、フィルタ1に噴き付けられる。このとき高温の乾燥空気とフィルタ濾材13との摩擦帯電により濾材が帯電される。フィルタ1を通過した乾燥空気は搬送部1のパンチングメタルの孔を通り、排気部29から排気される。
このように、本発明の実施の形態5では、上記実施の形態4の利点に加え、気体の摩擦体でフィルタを帯電させることで、濾材へのダメージを少なくフィルタを再帯電できる。
(1)表面処理部は、活性流体供給源から活性流体を生成する活性流体生成部と、前記活性流体を前記フィルタに照射して前記表面処理を行う活性流体照射部とを備える。これにより、エレクトレットフィルタがプリーツ形状であってもその全体に対して均一な表面処理が可能となる。
(2)活性流体は、活性粒子を含むガス又は窒素ラジカルを含むガスであり、活性流体供給源である乾燥空気を前記活性流体生成部で放電させることにより前記ガスを生成する。これにより、負又は正の帯電傾向に表面処理(分解除去・改質)することができる。
(6)加熱部は、摩擦体と駆動部との間、又は駆動部の先端周囲に設けられている。
(7)摩擦体が導電性を有し、駆動部を介して接地されているニードルである。
(10)摩擦体は、正に帯電傾向が強い液体又はガスである。これにより、固体で摩擦した場合に比べて、フィルタ濾材への損傷を軽減させることができる。
(11)この加熱部は、流体流量制御部と噴霧部との間に設けられている。これにより流体の流量が制御された形で加熱され噴霧部に送られるので、必要な流量の流体を加熱するだけで済むことになる。
Claims (18)
- 洗浄後のプリーツ形状を有するフィルタであるエレクトレットフィルタを搬送する搬送部と、
活性ガスを含む活性流体を生成する活性流体生成部と、
前記フィルタに対し、前記活性流体生成部が生成した前記活性流体により表面付着物の分解除去の表面処理を行うための表面処理部と、
前記表面処理部から搬送された前記フィルタを摩擦体により帯電させる帯電部とを備える
フィルタ再帯電装置。 - 前記表面処理部が、前記表面処理を行なう際に前記活性流体生成部が生成した前記活性流体を前記フィルタに照射する活性流体照射部を備える
請求項1に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記活性流体生成部は、乾燥空気を放電させることにより前記活性ガスを生成する
請求項2に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記表面処理部と前記帯電部との間に前記フィルタを乾燥させる乾燥部を備え、
前記活性流体生成部は、前記活性ガスとなるオゾンガスを水にバブリングしたオゾン水を前記活性流体として生成し、
活性流体照射部は、活性ミストとして前記オゾン水を前記フィルタに噴霧照射するものであり、
前記乾燥部は、前記活性流体照射部が前記活性ミストを照射した前記フィルタを乾燥させる
請求項2に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記帯電部が、融点以下の温度で前記フィルタを加熱する加熱部と、加熱された前記フィルタを摩擦して帯電させる前記摩擦体と、この摩擦体を上下駆動する駆動部と、前記フィルタの位置及び形状を監視するセンサと、前記センサの出力に応じて前記駆動部を制御する制御部とを備える
請求項2から4のいずれか一項に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記加熱部が、前記摩擦体を覆うフードの内壁に設けられている
請求項5に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記加熱部が、前記摩擦体と前記駆動部との間、又は前記駆動部の先端周囲に設けられている
請求項5に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記摩擦体は正に帯電傾向が強い材料である
請求項5から7のいずれか一項に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記摩擦体が、導電性を有し前記駆動部を介して接地されている
請求項8に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記帯電部が、流体供給源からの流体の流量を制御する流体流量制御部と、前記流体流量制御部からの流体を加熱する加熱部と、この加熱された流体を前記摩擦体として前記フィルタに噴霧する噴霧部と、前記フィルタの位置及び形状を監視するセンサと、前記センサの出力に応じて前記流体流量制御部を制御する制御部とを備える
請求項1から4のいずれか一項に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記摩擦体が、正に帯電傾向が強い液体又はガスである
請求項10に記載のフィルタ再帯電装置。 - 前記加熱部が、前記流体流量制御部と前記噴霧部との間に設けられている
請求項10に記載のフィルタ再帯電装置。 - 洗浄後のプリーツ形状を有するフィルタであるエレクトレットフィルタを搬送する第1ステップと、
活性ガスを含む活性流体を生成する生成ステップと、
前記フィルタに対し、前記生成ステップで生成した前記活性流体により表面付着物の分解除去の表面処理を行う第2ステップと、
前記第2ステップで搬送された前記フィルタを摩擦体により帯電させる第3ステップとを備える
フィルタ再帯電方法。 - 前記第2ステップが、前記表面処理を行なう際に、前記生成ステップで生成した前記活性流体を前記フィルタに照射する第5ステップを備える
請求項13に記載のフィルタ再帯電方法。 - 前記生成ステップは、乾燥空気を放電させることにより前記活性流体に含まれるガスを生成する
請求項14に記載のフィルタ再帯電方法。 - 前記第2ステップと前記第3ステップとの間に前記フィルタを乾燥させる第4ステップを備え、
前記生成ステップは、前記活性ガスとなるオゾンガスを水にバブリングしたオゾン水を前記活性流体として生成し、
前記第5ステップは活性ミストとして前記オゾン水を前記フィルタに噴霧照射し、
前記第4ステップは、前記第5ステップにより前記活性ミストが照射された前記フィルタを乾燥させる
請求項14に記載のフィルタ再帯電方法。 - 前記第3ステップが、融点以下の温度で前記フィルタを加熱する第6ステップと、加熱された前記フィルタを摩擦体で摩擦して帯電させる第7ステップと、前記フィルタの位置及び形状をセンサで監視する第8ステップと、前記摩擦体を上下駆動する駆動部を、前記センサの出力に応じて制御する第9ステップとを備える
請求項13から16のいずれか一項に記載のフィルタ再帯電方法。 - 前記第3ステップが、流体供給源からの流体の流量を制御する第11ステップと、前記第11ステップからの流体を加熱する第12ステップと、この加熱された流体を前記摩擦体として前記フィルタに噴霧する第13ステップと、前記フィルタの位置及び形状をセンサで監視する第14ステップと、前記センサの出力に応じて前記流体の流量を制御する第15ステップとを備える
請求項13から16のいずれか一項に記載のフィルタ再帯電方法。
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