JPH09173743A - フィルタエレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 捕集されたケーキの剥離破壊に必要、充分な
程度の部分的な可撓性は維持しながらも、濾過材の強度
も高めたフィルタエレメント。 【解決手段】 自己支持性の濾過材３により内部中空が
形成され、濾過材の外面に微粒子を捕集するように構成
されたフィルタエレメント１である。濾過材３に対して
二次側から気体を流すことによって逆洗浄するときに、
該気体の圧力に対向して濾過材のエレメント外方への膨
張を規制する膨張抑制部材２が、該濾過材の外面側に所
定の間隔で設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業集塵或いは環
境集塵に適用して好適なフィルタエレメントに関し、特
に耐熱性が要求される焼却炉排ガスの煤塵やその他高温
ガス中の微粒子を捕集するのに好適なフィルタエレメン
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、産業集塵や環境集塵に適用さ
れた装置が広く使用されている。この種の装置には通
常、フィルタエレメントがユニット化されて装着されて
おり、その取り付けやメンテナンス性が良いように構成
されている。そして、近年においては、芳香族ポリイミ
ドを素材した濾過材を具備したフィルタエレメントが使
用されるようになっている。この芳香族ポリイミドは熱
安定性に優れ、難燃性であるなど優れた特性を有する高
分子素材である。従来この芳香族ポリイミドは製膜や紡
糸が困難であったが、オーストリアの化学会社がポリイ
ミド繊維の製造法を開発し、その方法が特開昭５９−１
６８１２０公報に記載されている。これにより、ポリイ
ミドを素材とした繊維の生産が可能となり、不織布や織
布等の製造も可能となってきた。ポリイミドからなる不
織布はその耐熱性から、例えば温度１５０〜２５０℃の
高温雰囲気での集塵バグフィルタの濾布（濾過材）等に
使用されている。

【０００３】溶剤やオリゴマーを数％含む芳香族ポリイ
ミド繊維を用いた不織布をポリイミドのガラス転移点を
越えた温度で適当な時間加熱することにより、ポリイミ
ド繊維の有する収縮性により、加圧することなく通気性
を有する膜を成形する技術が特開平２−５０３３３３公
報に記載されている。この技術を応用すれば、ポリイミ
ド不織布を任意の形状に加熱成形して、自己支持形状体
（自己の形状を維持するために、他の支持手段を必要と
しないもの）を製作することができる。例えば、ポリイ
ミド不織布を星形断面形状の中空円筒形に加熱成形し
た、リテーナ不要のバグ型フィルタエレメントが実用化
されている。また、ポリイミド不織布を平板または波板
状に加熱成形したものを特定間隔あけて２枚向かい合わ
せにしたもの、所謂内部中空の平箱または厚板形状の濾
過材を備えたフィルタエレメントを製作することもでき
る。

【０００４】特に、波板形状のフィルタ面（濾過材面）
を向かい合わせにした平箱形フィルタエレメントは、エ
レメントの単位面積当たりの濾過面積を大きくとれる上
に、集塵機のケーシング内に並列に近接して設置できる
ことに加えて取扱性がよいので、円筒バグフィルタに比
べて、エレメントの取付や取外しが容易で、ケーシング
設置面積当たりの濾過面積が大きいという利点がある。
フィルタ（濾過材）の粉塵払落とし機構には、従来より
機械的振動式、逆圧式、パルスジェット式などがある
が、強力な払い落とし能力とケーシングの多室構造を必
要としないという点から、パルスジェット方式が多く用
いられている。このパルスジェットによる払い落とし
は、例えば０．１秒程度の短時間に瞬間的にゲージ圧３
〜５kgf/ｃｍ² の圧縮空気を濾過風向と逆向きにエレメ
ント内に吹き込み、その圧力衝撃で濾過材表面に堆積し
ている捕集物ケーキを払い落とす方式の粉塵払落とし方
法である。

【０００５】パルスジェットの際、エレメントの濾過材
が瞬間的に膨張して変形し、濾過材表面に堆積している
捕集ケーキが崩壊することも、払い落とし効果を高める
一要因である。従って、通常バグフィルタ等の濾過式集
塵では膨張を抑制するという考慮はなされず、むしろパ
ルスジェットで濾過材が膨張して変形し、捕集物ケーキ
が崩壊して落下することが払い落としに好適であるとさ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】パルスジェットは高効
率の払い落とし機構であるが、同時に上述のように、濾
過材に大きな圧力負荷を与えることから、濾過材の損傷
の促進や寿命の低下や強度低下に及ぼす影響も大きい。
これは、パルスジェットによる膨張と濾過風による収縮
の繰り返し応力が濾過材の一部に集中（応力集中は弱っ
た箇所や損傷しはじめた箇所に集中する）し、濾過材の
疲労破壊の原因となる。特に、ポリイミド不織布を加熱
成形した濾過材は、自己支持性を有するが、熱を加えて
いない柔軟なポリイミド不織布よりも、繰り返し応力に
よる疲労の影響を受けやすい。また、パルスジェットに
よるエレメントの膨張変形は、濾過材表面に堆積した粉
塵の捕集ケーキの崩壊剥離を促すが、その膨張変形が大
きすぎると剥離崩壊した粉塵が下部に落下せずに周囲に
飛散し隣接のエレメント群に再捕集されてしまう。した
がって、適度に膨張するエレメント、言い換えれば捕集
ケーキが剥離するのに必要充分なだけの可撓性を有する
エレメントが、払い落としに関しては望ましい。

【０００７】特に、平箱状エレメントの場合、集塵機ケ
ーシング内に並列に極めて近接して配置することで、ケ
ーシング設置面積当たりの濾過面積が大きいという利点
がある一方、図８に示すように隣接するエレメント１７
との設置間隔が狭く設定されているために、例えば清浄
ガス流出管１６内に設けられたパルスジェット管１５か
らのパルスジェット１８によってエレメント１７の両側
面の濾過材１９が膨張（図中の斜線にて示すように膨
張）すると、隣接する隣のエレメント１７に接触してし
まい、払い落とされる粉塵２１の量は、上記の粉塵の飛
散再捕集と相まって、払い落とし効果が大きく減少す
る。

【０００８】本発明の第一の目的は上述のごとき従来技
術の欠点を改良し、捕集されたケーキの剥離破壊に必
要、充分な程度の部分的な可撓性は維持しながらも、パ
ルスジェット時のフィルタエレメントの濾過材全体の膨
張を適度に維持し、隣接したエレメントに接触或いは近
接して払い落とし粉塵が隣接エレメントに再付着するこ
とを防ぎ、同時に濾過材へ繰り返し応力に対して強度を
高めたフィルタエレメントを提供することにある。

【０００９】本発明の第二の目的は、上記第一の目的を
達成した上に、フィルタエレメント間において、濾過風
の流れや払い落とした粉塵の落下を良好に維持するでき
るように構成されたフィルタエレメントを提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、自
己支持性の濾過材により内部中空が形成され、該内部中
空を二次側として濾過材の外面に微粒子を捕集するよう
に構成されたフィルタエレメントにおいて、前記濾過材
に対して二次側から気体を流すことによって逆洗浄する
ときに、該気体の圧力に対向して濾過材のエレメント外
方への膨張を規制する膨張抑制部材が、該濾過材の外面
側に所定の間隔で設けられていることを特徴とするフィ
ルタエレメントによって解決される。

【００１１】また、前記フィルタエレメントにおいて、
一つの実施の形態として、前記濾過材を波板状に構成
し、前記膨張抑制部材を前記波板状の部分を横断する方
向に設けることができる。また、前記膨張抑制部材を前
記濾過材の支持枠も含めて囲むような部材として構成す
ることができる。さらに、前記濾過材は高耐熱性ポリイ
ミド繊維の加熱成形によって構成できる。また、前記濾
過材の実質的濾過材外面からエレメント内方に凹む溝部
が形成され、前記膨張抑制部材が前記溝部に受容される
ように設けられると共に、該膨張抑制部材が少なくとも
前記実質的濾過材外面から突出しないように構成するこ
ともできる。

【００１２】本発明の構成によれば、膨張抑制部材によ
って、濾過材表面の捕集ケーキの剥離破壊に必要な程度
の部分的な可撓性は維持しながらも、必要以上の大きな
膨張は抑制される。したがって、隣接のエレメントに大
きく膨張したエレメントが接近或いは接触することがな
く、又、濾過材に掛かる繰り返し応力が、一部に集中せ
ず分散され、濾過材の疲労破壊が生じ難くなる。すなわ
ち、パルスジェットのエネルギーをエレメント内部圧力
を高めることに効率よく消費でき、捕集ケーキの払い落
とし効果が大きい。しかも、濾過材は膨張抑制部材によ
って補強されている。また、膨張抑制部材がエレメント
表面の外側に突出していないように設けられた構成にお
いては、隣接するエレメント間の含塵ガスの流れや粉塵
の落下するのに充分な通り道（空間）を確保できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て説明する。なお、図１は本発明の膨張抑制部材を備え
てたフィルタエレメントを示す斜視図であり、図２及び
図３は図１のフィルタエレメントの組み立て途中を示す
斜視図、図４は集塵装置内に配置されたフィルタエレメ
ントを示す概略側面図である。また、図５乃至図７は本
発明の他の実施形態を示す斜視図並びに概略側面図であ
る。

【００１４】図１に示すフィルタエレメント１は、自己
支持性（自己の形状を維持するために、他の支持手段を
必要としないもの）の濾過材３が垂直支持枠４および水
平支持枠５を介して二枚向かい合わせに取り付けられ
て、内部中空が形成されいる。そして、この内部中空を
二次側（濾過済みの気体が通過する側）として濾過材３
の外面（濾過前の気体が存在する空間を一次側という）
に微粒子を捕集するように構成されている。この濾過材
３は断面波板状（プリール形状）に構成されており、そ
の濾過表面積を大きくできるようになっている。また、
フィルタエレメント１には膨張抑制部材２が適当な間隔
（図では上下方向に間隔を開けて）をあけて、濾過材３
をその外面側（一次側）から押さえるように設けられて
いる。すなわち、膨張抑制部材２は波板状の部分（図１
においては上下方向に沿った凹と凸とが左右方向に並ん
でいる）を横断する方向（左右方向）に設けられてい
る。

【００１５】また、濾過材３の実質的濾過材外面Ｓ（波
形状の頂点によって構成される濾過材の実質的な仮想表
面）からエレメント内方に凹む溝部６が形成され、膨張
抑制部材２が溝部６に受容されるようにして、両垂直支
持枠４に固定されている。なお、この溝部６の深さは濾
過材３の濾過機能部分を無くしてしまう程深いのは好ま
しくなく、膨張抑制部材２が実質的濾過材外面Ｓから突
出しないような深さで、該溝部においても濾過機能を維
持できるように構成されていることが望ましい。尚、フ
ィルタエレメント１の組み立て方について簡単に説明す
ると、濾過材３は高耐熱性ポリイミド繊維からなる不織
布または織布を金型上に固定し、温度２９０℃〜３６０
℃で加熱し、例えば平板状または波板状などの所望の形
状とし、且つ本形態においては、波型に対して直角方向
或いは対角線上に浅い角形または丸形の溝部６を少なく
とも１本、好ましくは数本有する自己支持性のシート状
の濾過材３を成形する。このシート２枚を向かい合わせ
にして、金属または耐熱樹脂製の支持枠（４および５）
に固定し、図２に示す状態の平板状の内部中空を有する
フィルタエレメントに組み立てる。更に、図３のように
上記溝部６の断面形状と同形状の金属または耐熱樹脂製
の膨張抑制部材２を垂直支持枠４に取付け、膨張抑制部
材２がエレメントの表面から突出することがない図１の
ごとき膨張抑制部材一体型のフィルタエレメント１を得
る。

【００１６】上記の溝部６及び膨張抑制部材２は、水平
に並んでいる方が製作し易いが、フィルタエレメント１
の対角線上に一本でも、或いは対角線上に２本でＸ字形
でも差し支えない。本発明に使用する高耐熱性ポリイミ
ド繊維は、本発明の目的を達成しうるポリイミド繊維で
あればいずれも使用できるが、特に例示すれば、下記一
般式（１）で表される繰り返し単位を有するポリイミド
から製作されることが好ましい例として挙げられる。

【００１７】

【化１】

【００１８】このように構成されたフィルタエレメント
１は、図４に示すように、集塵装置のケーシング内の所
定の箇所に隣接して取り付けられる。そして、濾過材３
に対して二次側から所定の圧力で気体を流すことによっ
て逆洗浄することができるが、逆洗浄用の気体の圧力に
対向して濾過材３のエレメント外方への膨張２０は、図
４に示すように、膨張抑制部材２が設けられていること
により、従来に比べて極めて小さくなっている。また、
払い落とされた粉塵２１はフィルタエレメント間を通過
して落下する。

【００１９】上記実施形態においては、６個の膨張抑制
部材２を垂直支持枠４にビス４ａ等により固定する構造
としたが、本発明はこれに限るものではなく、図５乃至
図７に示すような構造とすることもできる。なお、図５
に示す構成においては、フィルタエレメント７は膨張抑
制部材１０が濾過材３の垂直支持枠４も含めて囲むよう
な部材として構成されている。そして、この膨張抑制部
材１０はつり具１、２、３によって支持枠４の側面の位
置で適宜吊るように構成されている。

【００２０】図６に示す構成においても、フィルタエレ
メント１１は膨張抑制部材１２が濾過材３の垂直支持枠
４も含めて囲むような部材として構成されている。そし
て、この膨張抑制部材１２はその最も下方のものは支持
台１４上に載置された状態で、また膨張抑制部材１２間
には支持棒１３が介在して一定の間隔を開けるように設
けられている。また、最も上方の膨張抑制部材１２の上
側にストッパ１４ａを後から設けるように構成すれば、
膨張抑制部材１２を動かないように固定できる。このよ
うに構成すると、図７に示すように、フィルタエレメン
ト１１間における一次側空間２１は膨張抑制部材１２に
よって多少狭くはなるものの、膨張抑制部材によって、
濾過材表面の捕集ケーキの剥離破壊に必要な程度の部分
的な可撓性は維持しながらも、必要以上の大きな膨張は
抑制される。

【００２１】

【実施例】上記、高耐熱性ポリイミドの平板または波板
状の加熱成形体を濾過材３とする、平箱状または厚板状
の内部中空の、膨張抑制部材一体型のフィルタエレメン
ト、及びその製造法を以下に実施例を示して説明する。
しかし、本発明は以下の実施例によって制限されるもの
ではない。

【００２２】実施例１ ベンゾフェノン−３，３′，４，４′−テトラカルボン
酸二無水物および４，４′−メチレン−ビス−（トリレ
ンイソシアネート）から製造された延伸比１：５、太さ
３０μｍのポリイミド繊維からニードルパンチ法で予備
成形された目付５００ｇ、厚さ２ｍｍのフェルトから、
幅１５００ｍｍ、長さ３０００ｍｍのシートを切り取っ
た。上記ポリイミド繊維を構成するポリイミドの化学構
造式を下記に示す。

【００２３】

【化２】

【００２４】そのフェルトシートを、片面に平行波形形
状、及び波形に直角方向に波形より浅い角状溝３本を有
する長さ１５００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、厚さ５０ｍｍ
の鉄またはアルミ製の金型に、その波形形状に沿うよう
にして、固定する。更に、上記金型の溝に、その溝の断
面形状と同形状の角板状鉄板をフェルトの上から固定す
る。上記、金型に固定したフェルトを、金型とともに３
４０℃で２時間加熱し、冷却後金型からはずし、エレメ
ント濾過材となる高耐熱ポリイミドフェルトの自己支持
性を有する長さ１５００ｍｍ、幅１０００ｍｍの加熱成
形した、波形と波形に直角方向に浅い溝を３本有するシ
ートを得た。

【００２５】その加熱成形波形シート２枚を向かい合わ
せにして、鉄製の枠金具にビスまたはリベット等で固定
し、接触部分を耐熱性シーラントでシールして、図２の
ような平箱状の内部中空のフィルタエレメントを得た。
更に、波形と直角方向にある浅い溝に、その溝と同じ断
面形状を有する、厚さ１．６ｍｍ、長さ９５０ｍｍの膨
張抑制部材となる溝型鋼をエレメントの片面に３本、両
面で６本を、図３のようにその溝に挿入し、枠金具にビ
スまたはリベット等で固定し、図１のような膨張抑制部
材一体型のフィルタエレメントを完成した。

【００２６】このようにして製作したフィルタエレメン
トにおいて、膨張抑制部材の有無における、パルスジェ
ット時のエレメント内部の圧力の違いを比較するため、
濾過風速１ｍ／ｍｉｎ、パルスジェット空気ゲージ圧力
５kgf/ｃｍ² 、パルス時間０．１８秒の条件下で、濾過
吸引時とパルスジェット時のエレメント内部の平均静圧
及びその差を第１表に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】膨張抑制部材を取り付けた場合と取り付け
ない場合について、表１に見られるように、パルスジェ
ット空気のエネルギーを濾過材の膨張に大きく消費され
ることが回避され（図４と図８との比較からも判る）、
フィルターエレメント内部の圧力変化が大きくなり、こ
れによって濾過材表面の捕集ケーキ等の払い落とし効果
が高いことが判る。また、膨張抑制部材が適当な間隔で
濾過材をその外側から補強しているので、その実質強度
は高められた。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、膨張抑制部材によって、濾過材表面の捕集ケーキの
剥離破壊に必要な程度の部分的な可撓性は維持しながら
も、必要以上の大きな膨張は抑制されるので、パルスジ
ェットのエネルギーをエレメント内部圧力を高めること
に効率よく消費でき、捕集ケーキの払い落とし効果が大
きい。また、膨張抑制部材が濾過材の実質的濾過表面の
外側に突出していないように設けられた構成において
は、隣接するエレメント間の含塵ガスの流れや粉塵の落
下するのに充分な通り道（空間）を確保でき、粉塵の払
い落としをも容易にすることができる。また、本発明の
フィルタエレメントは、パルスジェットによるエレメン
ト全体の膨張が抑制されるので、隣接のエレメントに大
きく膨張したエレメントが接近或いは接触することがな
く、払い落とした粉塵は、隣接のエレメントに吸引付着
され難く落下し易い。さらに、パルスジェットによるエ
レメント全体の膨張が抑制されるので、エレメント濾過
材に掛かる繰り返し応力が、一部に集中せず分散され、
濾過材の疲労破壊が生じ難く寿命を延ばすことができ
る。更に、本発明のフィルタエレメントによれば、膨張
抑制部材が濾過材と一体的であるので、濾過材の強度が
高くなり、フィルタエレメント全体の取扱性がよくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルタエレメントを示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の波形と浅い溝を有する、膨張抑制部材
を取り付ける前のフィルタエレメントを示す斜視図であ
る。

【図３】膨張抑制部材を取り付けて完成する直前の本発
明のフィルタエレメントの製造工程を示す説明図であ
る。

【図４】本発明のフィルタエレメントをケーシング内に
設置した状態を示す概略側面図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す斜視図である。

【図６】本発明の他の実施形態を示す斜視図である。

【図７】図６に示したフィルタエレメントを集塵装置の
ケーシング内に設置した状態を示す概略側面図である。

【図８】従来のフィルタエレメントを集塵装置のケーシ
ング内設置状態を示した概略図である。

【符号の説明】

１、７、１１ フィルタエレメント ２、１０、１２ 膨張抑制部材 ３ 濾過材 ４ 垂直支持枠 ５ 水平支持枠 ６ 溝部 １５ パルスジェット管 １６ 清浄ガス流出管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己支持性の濾過材により内部中空が形
   成され、該内部中空を二次側として濾過材の外面に微粒
   子を捕集するように構成されたフィルタエレメントにお
   いて、 前記濾過材に対して二次側から気体を流すことによって
   逆洗浄するときに、該気体の圧力に対向して濾過材のエ
   レメント外方への膨張を規制する膨張抑制部材が、該濾
   過材の外面側に所定の間隔で設けられていることを特徴
   とするフィルタエレメント。
2. 【請求項２】 前記濾過材が波板状に構成され、前記膨
   張抑制部材が前記波板状の部分を横断する方向に設けら
   れたことを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメ
   ント。
3. 【請求項３】 前記膨張抑制部材が前記濾過材の支持枠
   も含めて囲むような部材として設けられたことを特徴と
   する請求項１又は２に記載のフィルタエレメント。
4. 【請求項４】 前記濾過材は高耐熱性ポリイミド繊維の
   加熱成形されたものから構成されていることを特徴とす
   る請求項１から３のいずれかに記載のフィルタエレメン
   ト。
5. 【請求項５】 前記濾過材にはその実質的濾過材外面か
   らエレメント内方に凹む溝部が形成され、前記膨張抑制
   部材が前記溝部に受容されるように設けられると共に、
   該膨張抑制部材が少なくとも前記実質的濾過材外面から
   突出しないように構成されたことを特徴とする請求項１
   から４のいずれかに記載のフィルタエレメント。