JP7418911B2

JP7418911B2 - エアフィルタ

Info

Publication number: JP7418911B2
Application number: JP2019232222A
Authority: JP
Inventors: 和也関; 嗣郎林; 健山口
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2024-01-22
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: JP2021098178A

Description

本発明は、エアフィルタに関する。

フィルタパックの形状を維持する目的で、プリーツ濾材の谷部に補強材を挿入することがある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、剛性板を繊維製のシール材と超極細ガラス繊維のシート状シール材を使用してフィルタ枠に固定する方法が記載されている。

特開２０１４－４５３０

特許文献１に記載のエアフィルタが、例えば、滅菌炉のような高温域で使用される場合、エアフィルタは滅菌炉の停止時と稼働時の激しい温度変化にさらされる。この温度変化を繰り返すうちに、シール材の繊維がすかれて補強材とフィルタ枠の間に隙間が発生し、リークの原因となっていたことから、無機系のシール材が検討されていた。

しかし、無機系のシール材を使用したエアフィルタを高温域で使用すると、熱により膨張した補強材がシール材を押し上げることにより、シール材に亀裂が入りやすく、その亀裂がリークの発生要因となる虞があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、高温域で使用してもリークが発生しにくいエアフィルタを提供することを目的とする。

本発明に係るエアフィルタは、上述した課題を解決するために、フィルタを通過する気流の方向に直交する第一の方向に配置される枠材と、前記第一の方向に直交する第二の方向に配置される枠材と、から形成された、耐熱性を有する矩形のフィルタ枠と、ジグザグ形状に折り曲げられて繰り返し連続する山部と谷部が形成され、前記第一の方向に沿う方向に折り目を有する、無機質繊維製濾紙からなるプリーツ濾材と、前記谷部の少なくとも一部に挿入され、前記第一の方向に配置される一対の縁と、前記気流の方向に配置される一対の縁と、から形成される略四角形状を有し、前記第一の方向に配置される一対の縁の長さが、前記プリーツ濾材の前記第一の方向の長さと略同一である平板状の金属製の補強材と、前記プリーツ濾材における前記第一の方向の両端部および前記補強材における前記気流の方向に配置される一対の縁と、前記フィルタ枠との隙間をシールする無機シール材と、を備え、前記補強材の前記気流の方向に配置される一対の縁は、前記無機シール材と接触する接触部と、接触しない非接触部と、を有し、前記補強材の前記気流の方向に配置される一対の縁は、前記接触部と、前記非接触部と、を形成する前記縁の一部が切り欠かれた切り欠き部を有する。

本発明に係るエアフィルタにおいては、高温域で使用してもリークの発生を防止することができる。

本発明の実施形態に係るエアフィルタの斜視図。本発明の実施形態に係るエアフィルタの正面を示す図。本発明の実施形態に係るエアフィルタのＡ－Ａ線に沿った断面図。本発明の実施形態に係るエアフィルタのＡ－Ａ線に沿った断面の要部拡大図。本発明の変形例に係るエアフィルタのＡ－Ａ線に沿った断面図。

本発明に係るエアフィルタの一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るエアフィルタ１の斜視図であり、図２は本実施形態に係るエアフィルタ１の正面を示す図である。本実施形態に係るエアフィルタ１は、フィルタ枠２と、プリーツ濾材３と、補強材４と、無機シール材５と、を備える。

フィルタ枠２は、矩形の各辺を構成する４つの枠材２１、２２から形成される。枠材２１、２２は、エアフィルタ１を通過する気流の方向（図１におけるＸ方向）に直交する第一の方向（図１におけるＺ方向）に２つの枠材２１が対向して配置され、第一の方向に直交する第二の方向（図１におけるＹ方向）に２つの枠材２２が対向して配置されている。フィルタ枠２は、耐熱性を有する必要があり、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼等から形成される。本実施形態においては、ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４あるいはＳＵＳ４３０で形成されることが好ましい。

プリーツ濾材３は、シート状の濾材をジグザグ形状に折り曲げることにより形成され、繰り返し連続する山部と谷部から構成される。プリーツ濾材３は、第一の方向に沿う方向に複数の折り目を有し、折り目は気流の上流側および下流側にそれぞれ表れる。本実施形態において、プリーツ濾材３は、無機質繊維製濾紙が用いられる。無機質繊維製濾紙とは、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であり、ＨＥＰＡやＵＬＰＡ用などの濾材を使用することができる。

補強材４は、第一の方向に配置される一対の縁と、気流の方向に配置される一対の縁と、から形成され、略四角形の平板状である。補強材４の第一の方向に配置される一対の縁の長さは、プリーツ濾材３の第一の方向の長さと略同一である。補強材４は、プリーツ濾材３の谷部の少なくとも一部に挿入され、図１および図２において、補強材４は気流の上流側に２枚挿入されているが、挿入される位置や枚数は特に限定されるものではない。また、補強材４の厚さは、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、０．３～２．０ｍｍが好ましい。

補強材４をプリーツ濾材３の谷部に挿入し、エアフィルタ１の第一の方向の支えとなることで、フィルタパックの熱による変形や、物理的な力が加えられた場合のフィルタパックの変形（例えば、フィルタパックの偏りや倒れ等）を防止することができる。なお、ここでいうフィルタパックとは、プリーツ濾材３の谷部にセパレータ６を挿入したものをいう。
また、金属製の補強材４を用いることにより、エアフィルタ１における第一の方向の上側に位置する無機シール材５の重みを支えることが可能となり、剥がれ落ちを防止することができる。

補強材４と、フィルタ枠２の熱膨張係数は、同一であることが好ましい。これにより、熱膨張による影響（例えば、無機シール材５やエアフィルタ１の破損）を抑えることができる。なお、ここでいう熱膨張係数とは、温度の上昇によって物体の長さや体積が膨張する割合を、温度当たりで示したものをいう。

無機シール材５は、プリーツ濾材３における第一の方向の両端部および補強材４における気流の方向に配置される一対の縁と、フィルタ枠２との隙間をシールする。無機シール材５として、例えば、セラミック、ジオポリマーなどを用いることができる。

エアフィルタ１は、さらに、プリーツ濾材３のプリーツ間隔の間隔保持材としてセパレータ６を有することが好ましい。セパレータ６は、波形状に折り曲げられて形成され、プリーツ濾材３の谷部のうち、補強材４が挿入される谷部以外の他の谷部に挿入される。セパレータ６は、気流方向に沿った折り目を複数有し、第一の方向に沿って伸びる。セパレータ６の第一の方向における長さは、プリーツ濾材３の第一の方向の長さと略同一である。
セパレータ６は、アルミニウム、ステンレス等の金属から形成される。本実施形態においては、セパレータ６の重量を軽量化する点で、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いることが好ましい。セパレータ６の厚さは、例えば、２５～６５μｍである。

図３は、図２におけるエアフィルタ１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。また、図４は、本発明の実施形態に係るエアフィルタのＡ－Ａ線に沿った断面の要部拡大図である。

補強材４の気流の方向に配置される一対の縁は、接触部４１と、非接触部４２と、を有する。接触部４１と、非接触部４２は、切り欠き部４３により形成される。
接触部４１は、補強材４の気流の方向に配置される一対の縁の無機シール材５と接触する部分であり、非接触部４２は、無機シール材５と接触しない部分である。非接触部４２を設け、補強材４が無機シール材５に接触する部分を減らすことにより、無機シール材５が補強材４の熱膨張による影響（補強材４が膨張して無機シール材５を押す現象）を受けにくくなり、無機シール材５の破損を防止することができる。

接触部４１は、補強材４における第一の方向の両端部（気流の方向に配置される一対の縁）から中心部に向かって３～２０ｍｍの幅で無機シール材５に接触する。図３および図４において接触部４１は、補強材４の気流の方向に配置される一対の縁における気流方向の両端部に設けられている。しかし、接触部４１が設けられる位置や数は特に限定されるものではなく、例えば、中心部分に１つ設けられてもよいし、両端部と中心部に複数設けられてもよい。

切り欠き部４３は、補強材４の気流の方向に配置される一対の縁の一部を切り欠くことにより形成される。切り欠き部４３を設けない場合には、熱膨張により補強材４は、直線方向、すなわち第一の方向および気流方向に伸びると考えられる。第一の方向へ大きく伸びると、無機シール材５を強く押すことになるため、無機シール材５に亀裂が入りやすい。しかし、切り欠き部４３を設けて熱膨張により伸びる方向を拡散し、補強材４における第一の方向への伸びを軽減することにより、無機シール材５の破損を防止することができる。

本実施形態においては、切り欠き部４３の形状を半円形状とすることが好ましい。直線の切り欠きは、線方向に熱膨張すると考えられており、円形の場合は、遠心方向に熱膨張すると考えられている。気流の方向に配置される一対の縁を半円形状に切り欠くと、切り欠いた端部から遠心方向（すなわち、気流の方向に配置される一対の縁から離れる方向）に熱膨張するため、無機シール材５を押す力が減少すると考えられる。これにより、無機シール材５の破損を防止することができる。

このような本実施形態におけるエアフィルタ１は、繰り返し高温が負荷されても、補強材４としての機能を維持しつつ、無機シール材５に亀裂が生じるのを抑え、リークの発生を防止することができる。

図５は、本発明の変形例に係るエアフィルタ１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。変形例におけるエアフィルタ１の補強材４ａについても、補強材４ａの気流の方向に配置される一対の縁は、接触部と、非接触部と、を有する。接触部と、非接触部は、切り欠き部４３ａにより形成される。

変形例において切り欠き部４３ａの形状は、コ字形状である。この場合、高温が負荷されると、切り欠き部４３ａにおける補強材４ａの膨張は、コ字を形成する各辺の線方向に発生すると考えられる。これにより、切り欠き部が設けられない補強材に比べて、第一の方向への伸びを軽減することができることから、無機シール材５ａが補強材４ａの熱膨張による影響を受けにくくなり、無機シール材５ａの破損を防止することができる。

本発明のエアフィルタは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を行うことができる。

１エアフィルタ
２フィルタ枠
３プリーツ濾材
４補強材
５無機シール材
６セパレータ
４１接触部
４２非接触部
４３切り欠き部

Claims

フィルタを通過する気流の方向に直交する第一の方向に配置される枠材と、前記第一の方向に直交する第二の方向に配置される枠材と、から形成された、耐熱性を有する矩形のフィルタ枠と、
ジグザグ形状に折り曲げられて繰り返し連続する山部と谷部が形成され、前記第一の方向に沿う方向に折り目を有する、無機質繊維製濾紙からなるプリーツ濾材と、
前記谷部の少なくとも一部に挿入され、前記第一の方向に配置される一対の縁と、前記気流の方向に配置される一対の縁と、から形成される略四角形状を有し、前記第一の方向に配置される一対の縁の長さが、前記プリーツ濾材の前記第一の方向の長さと略同一である平板状の金属製の補強材と、
前記プリーツ濾材における前記第一の方向の両端部および前記補強材における前記気流の方向に配置される一対の縁と、前記フィルタ枠との隙間をシールする無機シール材と、を備え、
前記補強材の前記気流の方向に配置される一対の縁は、前記無機シール材と接触する接触部と、接触しない非接触部と、を有し、
前記補強材の前記気流の方向に配置される一対の縁は、前記接触部と、前記非接触部と、を形成する前記縁の一部が切り欠かれた切り欠き部を有する、エアフィルタ。
前記切り欠き部の形状は、半円形状である、請求項１に記載のエアフィルタ。
前記フィルタ枠および前記補強材の熱膨張係数は、同一である、請求項１または２に記載のエアフィルタ。