JPH03502775A - 油融合フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 抽１乙り匹！二 □ 本発明は、例えば油潤滑式コンプレッサーまたは真空ポンプから排出される気流 から油滴を除去するための改良された分離器に関する。

１里■！景 一般的な種類のコンプレッサーまたは真空ポンプは、油で潤滑するすべり羽根ま たはスクリューを有する。油は、コンプレッサーまたはポンプの作動面をシール し、圧縮サイクルの効率を高（するために使用する０機械の作動により、圧縮サ イクル後の気流中に微細な油滴が混入するのは避けられない、その結果、コンプ レッサーまたは真空ポンプの下流にエーロゾルの形で油が現われるが、その粒径 は０．０１〜５ミクロンであることが分かっている。

−次油除去は通常、例えば一連のそらせ板または出願人の英国特許出願第８７０ ３３１４号に示す様な回転器機構を使用して、空気流が表面に衝突させることに より行なわれるが、この様にして空気流に運ばれる油の９５％までを除去するこ とができる。

次いで、残留油のエーロゾルを含む空気は融合フィルターに進み、油除去の第二 段階を行なう。

二次油除去用の融合フィルターは通常、管状で、一般に融合層を有し、（流れの 方向に応じて）その融合層が排出スリーブの中に取り付けてあり、あるいはその 融合層の中に排出スリーブを有し、油は必然的にはるかに粗くできている該スリ ーブから排出される。その様なフィルターは、空気流通に対する抵抗が非常に低 く、且つ油の残留が非常に少ないのが望ましい。

２ｍ 驚くべきことに、カートリッジの排出層を、油をはじく材料、例えばフルオロカ ーボン材で含浸するか、あるいは処理することによって、融合フィルターから来 る油の残留が著しく低下することが分かった。

したがって、本発明は、微小繊維状材料製の油融合層、およびその第一の層の下 流に（好ましくはそれと向かい合って接触して）位置する油排出材料製の第二の 層からなり、該排出層が融合層から油を受は取り、油が重力によりフィルターか ら流れるための通路を与える、空気流中の霧状の油滴を融合するためのフィルタ ーにおいて、排出層を使用前にフルオロカーボン材で処理することを特徴とする フィルターを提供する。

また、本発明は、気流から油エーロシンを除去するための、上記の様な融合フィ ルターの使用にも関する。

フルオロカーボン材または他の油をはじく材料を使用した結果、油の残留が著し く低下する理由は、排出油と流出空気との間の物理的な分離の程度が大きいため と考えられる。コンプレッサーまたは真空ポンプに使用する場合、一般的に水平 な軸を有するフィルター室内に融合フィルターを使用するのがポンプ製造者の通 常の製造方法である。従来の融合フィルターは、この姿勢において、その外側ス リーブの深さにより、その外延部の回りが本質的に均一に濡らされる。排出層に おけるフルオロカーボン材料の作用は、その層の表面特性を変え、油をよりはじ く様にすることである。

油は、その層の繊維の細孔の中に、または細孔に沿ってしみ込まず、その塊の状 態が維持されるので、排出層に入り込みにくくなる。　Ｌａｎｔｏｒ　７２１３ 　Ｈの様な繊維状排出層の場合、その層の下流面にある露出した繊維の上の油は 、気流により液滴となって引き抜かれるのが観察されるが、これは本発明により 使用するフルオロカーボン処理した層では起こらない、または著しく低い程度で しか起こらない、排出層の油の親和性が低くなっているために、油の排出がより 急速になり、フィルターの比較的静かな区域を通して油が排出されるために、排 出層の底の約部分の−だけが濡れており、空気はフィルターの上側の部分の二の 、比較的乾燥した部分を通って逃げ、流動する油に接触することが少ない。

類憤の効果が、排出層をフルオロカーボンまたはフルオロカーボンとシリコーン もしくは他の樹脂との混合物で処理しである、融合および排出層を備えた、垂直 に取り付けた分離器で観察されている。

一般的にガラスマイクロファイバー製の油融合層は、そこを通過するエーロゾル の液滴を保持し、それによって濾過効率を最大限に高めるために、比較的高い表 面エネルギーを持っているのが好ましい、融合層をフルオロカーボンの様な表面 エネルギーの低い材料で被覆すると、油または他の物質があまり良く保持されな いので、濾過作用が低下することがある。そのため、油融合層は、ガラスマイク ロファイバーから成形する場合は、疎油性でない、例えばエポキシ樹脂またはシ リコーン樹脂などの結合剤樹脂を有するのが好ましい。

フィルターを横切る空気の流れを最大にし、圧力低下を最小にするためには、フ ィルターは融合層および排出層だけを持っているべきで、追加層は避けるべきで ある。１１械的な支持物、例えばエキスパンデッドメタルの円筒を使用してもよ いが、これは通常、融合層と排出層との間に配置する。この支持物は、空気流に 対する抵抗が最小であるべきで、少な（とも６５％の空間区域を有するのが望ま しい、フィルターで油を処理する場合は、排出層の油のはじきを最大にするため にフルオロカーボンまたはフルオロカーボンとシリコーンもしくは他の樹脂との 混合物を使用するのが望ましい、変形として、フィルターで水の霧を処理する場 合には、排出層はフルオロカーボン以外の疎水性材料、例えばシリコーン樹脂単 独で処理すればよい。

しい　　の量゛Ｈ 油融合層は、ガラスマイクロファイバーの様な無機材料から加工または成形する ことができる。油融合層は、０．０１〜１０ミクロンの大きさを持つ粒子および 液滴、特に真空ポンプから排出される油の主成分である１、５ミクロン未満の大 きさの粒子を、ＡＳＴＭＤ　１９８６−１９７１　　（軍用規格２８２）に規定 するフタル酸ジオクチル試験にかけた場合に、９９．９７〜９９．９９９９％の 効率で保持する様な構造および細孔の大きさを有するべきである。油融合層は、 シートを巻き重ねた層から成形することも、ひだを付けたシートから形成するこ とも、あるいは成形または真空成形によって造ることもできる。結合剤で含浸し ないこともあるが、その場合は、通常、媒体の移動を防ぐ織物で支える。あるい は、疎水性および親油性を与え、ある程度の機械的強度を与える樹脂結合剤を油 融合層に含浸させてもよい。

融合層に適した媒体としては、英国特許明細書番号ＧＢ−Ａ−１０１４８８２（ Ｄｏｓｎｉｃｋ　Ｈｕｎｔｅｒ　）　、およびＧＢ−１５４４８２２，ＧＢ−Ａ −１６０３５１９（共にＰｒｏｃｅｓｓ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｉｎｎｏｖａ ｔｉｏｎｓ　）に記載されている様なマイクロファイバー状フィルター紙および フィルター管がある。特に、それはホウケイ酸ガラスのマイクロファイバーから 成形したフィルター管でよい、カートリッジ中で使用するのに適した媒体は、英 国、ウイニチコンベ（Ｗｉｎｃｈｃｏｓ＋ｂｅ）のエバンス　アトラード（Ｅｖ ａｎｓ　Ａｄｌａｒｄ）　、西独のビニツアー（Ｂｉｎｚｅｒ）および米国のす ダール、デクステルアンドホリングスウォルス（Ｌｙ＋Ｊａ１１．　Ｄｅｘｔｅ ｒ＆　Ｈｏｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ）およびヴオーゼ（Ｖｏｓｅ）から入手できる 。各種等級の好適な融合媒体を含むカートリッジが、西独のマンアンドヒュメル （Ｍａｒ＋ｒ＋　＆　Ｈｕｍｍｅｌ　）　、米国、オハイオ、クリーブランドの エアマツェ（Ａｉｒｍａｚｅ　）およびそのライセンス保持者ロッカーエアマツ エ（Ｌｏｃｋｅｒ　Ａｉｒｖａｚｅ）　、英国のドムニク　フンター、バートレ イ（Ｄｏｍｎｊｋ　）ｌｕｎｔｅｒ＋Ｂｉｒｔｌｅｙ　）および米国のテクチラ ブ（Ｔｅｃｈｎａｌａｂ　）から入手できる。

他のスリーブは、ポリエステルまたは網状発泡プラスチックから調製した他の合 成繊維材料のフェルトから造ることができる。

現在までの所、発泡剤は油残留特性は優れているが、高温負荷が不足しており、 通常真空ポンプにおける使用だけが考えられている。ポリエステルフェルトの耐 用温度は１５０〜１８０°Ｃで、これはコンプレッサーには理想的であり、また 、真空ポンプにも益々需要が延びているが、その油分離特性は発泡剤程良くは無 い。

本発明の長所は、フェルトの性能を融合の観点からは発泡剤のそれと同等もしく はそれよりも良くすることができ、一方フエルトの有利な温度耐性を維持するこ とにある。未処理のポリエステルはフィルターカートリッジから来る油残留が１ 立方メートル当たり１．５〜５■であるのに対し、発泡材料は油残留が通常１立 方メートル当たり約０．５■である０本発明に係わるフルオロカーボン処理した ポリエステルフェルト排出層は、油残留が通常のガス流量で１立方メートル当た り０．２〜０．５■で、はとんどの結果が０．３近くにある。サージ状態では、 油残留は１立方メートル当たり１〜２．８■の範囲になることが分かっている。

フルオロカーボン含浸ポリエステルフェルト、例えばランドール（Ｌａｎｔｏｒ ）７２１３８（Ｌａｎｔｏｒ、　Ｂｏｌｔｏｎ、英国）を使用することができる 、これは直径】０〜２０ミクロンの繊維を結合剤で固定し、フルオロカーボンに 浸漬して後処理し、加熱ローラーに通して乾燥し、繊維を熱硬化させたもので、 この織物は約１重量％のフルオロカーボンを含んでいる。他の好適な材料はＴ　 ＩＯＴ　（Ｗｅｂｒｏｎ＋　Ｂｕｒｙ＋英国）で、これは繊維直径が１２．４〜 １７．５ミクロンのポリエステルフェルトに、浸漬により重合性過フルオロカー ボン液体を含浸させ、高温乾燥し、その液を重合および架橋させたもので、織物 上に約５重量％のフルオロカーボン樹脂の固体を含む、また、クレク（Ｋｕｒｅ ｔａ）　　（西独）、レフティセル（Ｒｅｃｔｉｃｅｌ）　　（ベルギー）、ス コツト（Ｓｃｏｔ　（米国）およびデクロン（Ｄｅｃｌｏｎ）　（英国）から入 手できる、−ｉ的に１インチ当たり８０個の細孔を存する、網状開放細孔発泡材 料にもフルオロカーボン処理を通用することができる。

以下に、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を実施例としてのみ説明 する。

第１図は、本発明に係わるフィルターカートリッジの縦方向の断面図を、第２図 は横断面図を示す。

第３図は、本発明に係わるフルオロカーボン処理をしていない場合の、油で濡れ る程度を示す、フィルターカートリッジの横断面図であり、第４図は、本発明に 係わるフィルターカートリッジの、油で濡れる程度を示す、横断面図である。

第１図において、フィルターハウジング（図には示していない）内のフィルター カートリッジ（１０）は全体的に水平な姿勢に支持してあり、油潤滑式のコンプ レッサーまたは真空ポンプから来る、一般的に７０〜９０°Ｃで、一般的に１立 方メートル当たり約４００ミリグラムのコンプレッサー油で汚染された空気の流 れにさらされている。カートリッジ（１０）は、図に示す様に流れの方向が内側 から外側で、内側の、ガラスマイクロファイバーを成形した、エーロゾル液滴を 融合する（例えば０．３μｍに対して９９．９９９％効率）管状本体（１４）、 および排出層として作用するフルオロカーボン処理したフェルトまたは発泡材料 の外側スリーブ（１６）からなる。第２図から明らかな様に、スリーブ（１６） は、融合された油が再び空気／Ｘ（１８）に乗せられ、フィルター（１０）を離 れるのを阻止し、スリーブ内の開放細孔により、油が本体（１４）とスリーブ（ １６）との間の界面で重力によりカートリッジ（１０）の最下区域に排出され、 下方にしたたり落ち、コンプレッサーまたは真空ポンプの油溜めに戻される。第 ２図から明らかな欅に、空気流（１８）は、カートリッジ（１８）の油で濡れて いない上側区域から主として外に出る。

第３図において、上記の構造を持つが、フルオロカーボン処理していない排出１ １ｉｌ（２２）を持つカートリッジ（２０）は、下側の油で濡れた区域（２４） が比較的大きく、そこから油が発泡により、空気流中に再び取り込まれることが ある。第４図ではカートリッジ（１０）がフッ素重合体処理してあり、そこでは 形成される油で濡れた区域（２８）が著しく小さく、カートリッジの油放出区域 を大きくすると共に、空気流の油による再汚染傾向を弱めている。

ここで、以下の実施例を参考にして本発明をさらに説明する。

スＪ１殊上 同じ構造およびＰＳＩ　ＲＮ６２５　　内部分離器の様な融合媒体を備えたフィ ルターで、各種の融合層の性能を評価した。その分離器は、全体的には第１図に 示す様なもので、ホウケイ酸ガラスマイクロファイバーを原料として、英国特許 第１６０３５１９号に記載する欅にして製作した管状マイクロファイバー素子を 使用している。

使用したガラスマイクロファイバーの直径は約０．５〜１０ミクロンであり、縦 横比が５００：１〜４０００　：　１であった。ガラスマイクロファイバー用の 結合剤には、エポキシ樹脂を使用した。

素子は壁厚が約１０ｍで、長さが約２５０鵬であった。この素子を、良好な空気 の流出特性を与え、カートリッジを横切る作動差圧を最小にするため、開口率が 約７０％の、一体成形した、エキスパンデッドメタルの綱で外側を支持した。排 出スリーブは、網状支持体の外側表面に密に接する様に取り付け、フェルトの場 合は、超音波シーム溶接して固定した。フェルトの代わりに発泡材を使用した場 合は、発泡材は縦方向に縫い合わせ、必要な外側スリーブを形成した。この様に して、これらのフィルターは、二つの作動層、つまり内側の融合層および外側の 排出層を有する。

上記の様に組み立てた各種の融合フィルターについてそれらの油残留性能を、油 潤滑式回転真空ポンプから出る、エーロゾル粒子径が約０．６ミクロンの排気流 を使用して評価したが、その際、排気流を本発明に係わるフィルターを通過させ 、次いで高効率ガラスろ紙に衝突させ、残留油を捕獲した。排気温度は６０〜７ ０°Ｃで、バルブに対して真空を発生させる時に、流量はゼロ真空吸引で毎時１ ００立方メートルであり、バルブを閉めるにつれて流れはゼロに低下した。次い で、ろ紙に捕獲した油を溶剤で抽出し、赤外分光計を使用して定量分析した。特 別な排出材料を有するフィルターカートリッジの残留油は、そこを通過する空気 流の速度により異なることが分かったので、各種の真空吸引で試験を行ない、こ の効果を評価した０代表的な最高残留数値を以下に示す。

供給源　　　材　料　　残　留 フェルト　　　　　　　　　　　　　　　　■／ｍラントール（Ｌａｎｔｏｒ） 　　　７２１３Ｈ５０ウニプロン（Ｗｅｂｒｏｎ）　　　Ｔｌ０Ｔ　　　　　　 　１．５−５ＩＬ林 レフティセル（Ｒｅｃｔｉｃｅｌ）　ＳＡ　５０　　　　　　０．５クレ、５’ 　　　　　（Ｋｕｒｅｔａ）　　ＳＦ　３５　　　　　　０．５クレタ　　　（ Ｋｕｒｅｔａ）　　ＳＦ　３５　　　　　　０．５織物の表面繊維を除去するた めに、上記の表面を焼く処理を施す、油残留は１次数分改良されている。

１施１ 実施例１の手順により、実施例１に記載するフィルターおよび排出層として上記 の材料を使用し、ブシュ（Ｂｕｓｃｈ）　Ｒ５／１００（Ｍａｕｌｌｏｏ（、西 独）回転羽根式真空ポンプから排出される油における真空吸引の関数として油残 留曲線を得た。第５図から、表面を焼いていない、過フン化炭化水素含浸したポ リエステルフェルト？２１３Ｈは、真空吸引−０，２バールで１立方メートル当 たり０．５■未満の油残留を示し、これは真空吸引の増加と共にさらに急激に低 下し、−〇、５バールを超えると、含浸していない発泡材料５＾５０よりも良く なることが分かる。第６図から、ＴＩＯ？材料は、レイボルド　フレアウス（Ｌ ｅｙｂｏｌｄ　Ｈｅｒｅａｕｓ）真空ポンプ（Ｂｏｕｒｇ　ＬｅｓＶａｌｅｎｃ ｅ＋仏国）を使用して、同様な性能を与えているのが分かる。

使用したフィルター素子は実施例１に記載するものと同等である。

６ゐ 国際調査報告 国際調査報告　　　ＧＢ　８９００１８２

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．微小繊維状材料製の油融合層、およびその第一の層の下流に、その第一の層 と向かい合い、接触して位置する油排出材料製の第二の層からなり、該排出層が 融合層から油を受け取り、油が重力によりフィルターから流れるための通路を与 える、気流中の霧状の油滴を融合するためのフィルターにおいて、排出層に低表 面エネルギー材料を含浸することを特徴とするフィルター。
2. ２．低表面エネルギー材料がフルオロカーボンであることを特徴とする請求項１ 記載のフィルター。
3. ３．管状で、融合層を有し、（流れの方向に応じて）その融合層が排出スリーブ の中に取り付けてある、あるいはその融合相の中に排出スリーブを有し、その融 合層よりも多孔度が粗いスリーブから融合された油が排出されることを特徴とす る請求項１または２記載のフィルター。
4. ４．油融合層が、ガラスマイクロファイバーの様な無機材料から加工または成形 されており、０．０１〜１０ミクロンの大きさを持つ粒子および液滴を、軍用規 格２８２により試験した場合、９９．９７〜９９．９９９９％の効率で保持する 様な構造および孔系を有することを特徴とする請求項１記載のフィルター。
5. ５．油融合層がホウケイ酸マイクロファイバーから成り、シートを重ねた層から 形成してある、ひだを付けたシートから形成してある、あるいは成形または真空 成形によって造られていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のフィ ルター。
6. ６．排出層が、フルオロカーボン材料を含浸したポリエステル織物からなること を特徴とする前記請求項のいずれかに記載のフィルター。
7. ７．フルオロカーボン材料が、ポリエステル織物の重量に対して１〜５重量％の 量で存在することを特徴とする請求項６記載のフィルター。
8. ８．排出層が、フルオロカーボン材料を含浸させた、ポリエステル、ポリエチレ ンおよびポリウレタン発泡材の様な、開放多孔性プラスチックからなることを特 徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィルター。
9. ９．空気流が、請求項１〜８のいずれかに記載する融合フィルターを通過させる ことを特徴とする空気波から油エーロゾルを除去するための方法。
10. １０．空気流が衝突する面の下流に融合フィルターを配置し、最初から存在する 油の大部分が該表面上で融合した後に、その空気流が融合フィルターに入ること を特徴とする請求項９記載の方法。