JPS5933407B2 - 発泡体フイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、濾過装置、特に種々の孔寸法の発泡体濾過要
素を有するフィルタに関する。

発泡体濾過要素を含むフィルタは、周知であり、通常柔
軟な発泡プラスチック材で作っである。

この発泡プラスチック材は、互に連通していて一方の面
から他方の面に通じる多数の接近しかつ１１功５りくね
った通路となる空所（セル）を持っている。

このような発泡材としては、インチ当り約１０乃至１０
０個の孔があって孔寸法、すなわちセル寸法がかなり均
一なものを手に入れることができる。

濾過しようとしている流体をまず大きな孔に通して大き
い粒子を除き、次により小さい孔寸法のフィルタ要素（
ａ過要素）に通すならば、フィルタの濾過効率を高める
ことができると一般に信じられている。

これは、異なった孔寸法を持った要素を流れ方向に孔寸
法に応じて層状に配置し、流体が除々に小さくなる孔を
通るようにした複合要素式フィルタに基づく理論である
。

一般に、゛フィルタ要素は、流れ方向に孔寸法勾配を減
することになる。

本発明によれは、フィルタは、少なくとも２つの開放孔
発泡体フィルタ要素を包含し、これらのフィルタ要素は
、そこを通して連続的な流れを得られるように配置して
あり、一方のフィルタ要素は、インチ当りの孔数（ＰＰ
Ｉ）で表わす孔寸法が他方の要素の孔寸法よりも少なく
とも２０％大きくなっている。

これらの要素は、フィルタを通して成る順序の流れを与
えるように配置してあり、実質的に流れは、小さな孔の
フィルタ要素から大きな孔のフィルタ要素へ、そして大
きな孔のフィルタ要素から小さな孔のフィルタ要素へと
通る。

好ましい流れの順序は、流体のかなりの部分が、次の順
序で、すなわち大きな孔寸法のフィルタ要素、小さな孔
寸法のフィルタ要素、大きな孔寸法のフィルタ要素、そ
して小さな孔寸法のフィルタ要素という順序で流れるこ
とである。

この順序は、流体がフィルタの人口面から出口へ流れる
間何回もくり返すことができる。

本発明のフィルタは、流れが実質的に小さな孔寸法のも
のから大きな孔寸法のものへ通るように配置した複数個
のフィルタ要素から成る。

比較的小さな孔寸法を有するフィルタ要素から大きな孔
寸法を有するフィルタ要素へ流体のかなりの部分が流れ
るということは、フィルタの濾過能力を警異的に高める
。

本発明の流れ順序の具体例は、図面を参照して最も良く
理解できよう。

第１図に示す具体例は、大きな孔を有するものを２つ、
小さな孔を有するものを２つ、計４つのフィルタ要素を
用いている。

要素１０，１２は、要素１１，１３よりも大きい孔を有
する。

フィルタを通る流体は、要素１０から入り、要素１１，
１２，１３を通って要素１３から流出するという順序で
各フィルタ要素を流れる。

したがって汚染粒体を含んだ流体は、最初のフィルタ要
素１０を通ってから第２の要素１１（小さな孔寸法を有
する）に流れる。

この最初の順序は、濾過技術分野では普通であるが、要
素１１を出た流体は、要素１１よりも大きい孔を有する
要素１２に入る。

これは、孔寸法を減する方向に流体が流れているという
点で、従来と逆の順序である。

流体がフィルタを流れ続けるにつれて、それは、フィル
タ要素１２を出て、この要素１２よりも小さい孔を有す
るフィルタ要素１３に通る。

流体は、第２図に示すように、フィルタ要素１３からフ
ィルタの外に流出することになる。

したがつて、第１，２図に示すフィルタを通って流れる
流体は、大きな孔を有する要素で始って、次に小さい孔
寸法の要素を通り、さらに大きい孔寸法の要素から最終
的に小さい孔寸法の要素という順序でフィルタ要素を通
って流れる。

小さな孔のフィルタ要素から大きな孔のフィルタ要素へ
流体が流れるという重大な流れ順序は、第１，２図に示
した具体例では１産生じるだけである。

本発明の広い概念によれば、比較的小さい孔のフィルタ
要素から比較的大きい孔のフィルタ要素への流れ順序を
２回以上生じさせてもよく、また形状も第１図に示すよ
うにする必要はない。

一方から他方への流れが逆の流れ順序となるように成る
フィルタ要素が他のフィルタ要素に関して比較的小さい
とみなせるようにするには、ＰＰＩ（先にも述べたよう
にインチ当りの孔数）において小さいといえるフィルタ
要素の孔寸法が、ＰＰＩにおいて太きいといえるフィル
タ要素の孔寸法よりも少なくとも２０％大きくなければ
ならない。

インチ当りの孔数（ＰＰＩ）による等級が高いというこ
とは、孔が小さいことを意味する。

第３図に示す具体例では、２つのらせん状のフィルタ要
素（１４，１５）を用いており、要素１４は、要素１５
よりも大きい孔寸法を有する。

このフィルタは、２つのフィルタ要素１４．１５を長い
矩形のシートの形にし、フィルタ要素１５をフィルタ要
素１４に重ね、これらのフィルタ要素を芯のまわりに巻
くことによって作る。

芯のまわりに巻くごとに各フィルタ要素の層が加わるこ
とになる。

第３図の具体例では、芯のまわりに２回巻いである。

したがって、流体がこのフィルタを流れるとき、そのか
なりの部分が、大きな孔の要素１４を通って小さい孔の
要素１５へ流れ、次にまた大きな孔の要素１４を通って
小さい孔の要素１５に流れてから窓区域に流出する。

本発明による適当なフィルタ要素を作り得る発泡材とし
ては、周知の開放セル発泡体のいかなるものでもよい。

このような発泡体の特徴は、開放セル構造の発泡体を貫
いて多数の比較的開いた通路を持っているということで
ある。

発泡体のセルは互に連通していて一方の面から他方の面
に至る多数の接近して曲がりくねった相互連通の通路と
なる。

開放セル発泡体としては、セル壁すなわち窓を壊したも
のとが、セル壁を部分的あるいハ全部隊いたものとがあ
る。

セル壁を全部隊いた場合、発泡体は通常網状体と呼ばれ
る。

適当な発泡体を作り得る材料の例としては、たとえば、
ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、ビニル
樹脂（可塑化塩化ビニル）、アセチルセルロース、天然
ゴム、合成ゴム、ラテックス等の有機材料がある。

その他、金属、ガラス等の無機材料を用いてもよい。

本発明を実施するのに好ましい気泡材料は、網状の柔軟
なポリウレタン発泡体、特に網状ポリエステル型のポリ
ウレタン発泡体である。

適当な発泡体のフィルタ材料および有機、無機材料から
適当な発泡材を製造する方法が、１９７３年３月２３日
付けでＨ，Ｑｅｅｎ等に許された、「ＰＲＯＣＦ、−８
Ｓ ＦＯＲＢＯＮＤＩＮＧ Ａ、、ＮＤｌｏＲＲＥＴ
ＩＣＵ−ＬＡ、Ｔｌ０Ｎｌという名称の米国特許第３，
１７５，０２５号に開示しである。

この開示の内容は、有機または無機の気泡材料（発泡体
）を教えるものとしてここに援用する。

好ましいフィルタ要素は、孔寸法分布がほぼ均一である
気泡材料（発泡体）から作る。

孔寸法がほぼ均一であるということは、気泡材料の規準
孔寸法から約２５％以上孔寸法の外れたものがほとんど
ないこ吉を意味する。

規準孔寸法というのは、インチ当りの孔数で表わしたも
のであり、発泡体サンプルの３インチ（７，６２センチ
メートル）長さの線と交わる孔の数を数え、この数の線
の長さで割った値である。

はぼ均一な孔寸法分布を有する発泡体サンプルの孔寸法
の類別は、通常、上述の算出方法によって予め決定して
あった公知の孔寸法のサンプルを当該発泡体サンプルと
比較することによって視覚で決定する。

本発明を実施するに尚っては、インチ当り約１０乃至１
００の孔数（ＰＰＩ）の範囲にあるほぼ均一な孔寸法を
有する発泡材からフィルタ要素全作る。

本発明の概念を限定することなくそれをさらに説明する
ために以下に実施例を示す。

実施例１，２および比較 実施例 Ａ、 、 Ｂ 、 Ｃ ４つの発泡体フィルタを作り、市販の標準型紙フィルタ
と共に試験を行い、同じあるいは匹敵するフィルタ要素
で作っであるが逆の流れ順序を行なわないフィルタとの
比較において本発明のフィルタの優れた濾過能力を実証
した。

特に、市販の円筒状紙フィルタを、後述する標準ＳＡＥ
フィルタ・テスト手順に従って試験した（実施例Ａ）。

このフィルタは、当初、圧力降下０．６インチ水柱を示
したが、試験を続けるにつれて目詰りが生じてフィルタ
を横切る圧力降下が１０インチ水柱まで増加した。

次に、このフィルタを試、験装置から外し、濾過作業の
時間を記録した。

そして、粒子保持能力（ダラム）および濾過効率を決定
した。

； フィルタ要素の寸法および試験結果は表に示す。

次に、実施例４の市販紙フィルタと同じ寸法を有し、か
つ同じ抑圧力降下を示す４つの発泡体フィルタを製作し
た。

これらの発泡体フィルタの寸法は表に示しである（実施
例Ｂ、Ｃ，１，，２）。

発泡体フィルタは、２片の網状ポリウレタン発泡体で作
ってあって、一方の片は、１インチ当り７５個の孔数（
ＰＰＩ ）の均一な孔寸法を有し、他方の片は、２０Ｐ
ＰＩのより大きい均一な孔寸法を有する。

実施例Ｂにおいては２つの円筒状要素を芯のまわりに同
心に配置した。

第１の円筒状要素は、２インチ（５，０８センチメート
ル）の内径および３！／／２インチ（８，８９センチメ
ートル）の外径を持つ７５ＰＰＩ発泡体から作った。

第２の円筒状要素は、３％インチ（８，８９センチメー
トル）の内径と５３Ａインチ（１３，０２センチメート
ル）の外径とを持った２０ＰＰＩの発泡材から作り、第
１要素に重ね、これらの要素を通る流れが２０ＰＰＩの
発泡体（大きい孔）から７５ＰＰＩの発泡体（小さい孔
）に通り、最後に芯を通ってフィルタ外に流出するとい
う流れ順序となるようにした２要素フイルタを形成した
。

実施例Ｃのフィルタは、実施例Ｂの発泡体フィルタと同
じ寸法を有し、同じ発泡濾過材料を同量使って製作した
。

ただし、次の点で実施例Ｂのフィルタと異なっている。

すなわち、実施例Ｃの２つの円筒状フィルタ要素は、各
々、芯のまわりにｈインチ（０，６４センチメートル）
厚さで２０ＰＰＩのフィルタ発泡体を層状に何回か巻き
付けて第１の円筒状要素とし、次にこの要素のまわりに
％インチ厚さで７５ＰＰＩのフィルタ材を、層状に何回
か巻き付けて第２の要素としたのである。

これら２つの要素は、実施例Ｂの要素と同じ寸法を有す
る。

実施例１のフィルタは、実施例Ｃで用いた同じ％インチ
厚の発泡濾過材料（７５ＰＰＩと２０ＰＰＩの発泡体）
の２枚のシートで作った。

このフィルタでは、第３図に示すように芯のまわりに２
枚の発泡材を同時に巻き付けてあり、細かい目の発泡材
が芯と接触している。

芯のまわりへの２枚のシートの巻付けは、実施例Ｂ、Ｃ
と同じ量の発泡材を使うまで続ける。

こうして実施例Ｂ、Ｃのフィルタと同じ寸法を有するフ
イ）Ｖ夕を得たが、これはらせん状のフィルタ要素を有
し、フィルタを通る流れ順序は、流体のかなりの部分が
２０ＰＰ■フイルタ材、７５ＰＰＩフイルタ材、２０Ｐ
ＰＩフイルタ材という具合に交互に流れるようにしたも
のである。

実施例２は、実施例１と同じフィルタ材料を用い、同様
にらせん状に巻回しであるが、ただし、芯のまわりには
２０ＰＰＩのフィルタ材が巻いである。

したがって、巻き付は完了時、外側表面には７５ＰＰＩ
のフィルタ材料がある。

実施例２のフィルタを通る流体の流れ順序は、まず小さ
い孔寸法の要素を通り、次に大きい孔寸法の要素を通っ
てから小さい孔寸法の要素にもどるという逆順序を用い
た。

特に、実施例２のフィルタを流れる流体のかなりの部分
は、７５ＰＰＩ。

２０ＰＰＩ 、７５ＰＰＩ 、２０ＰＰＩという具合に
交互に異った孔寸法の要素を流れ通った。

したがって、実施例Ｂ、Ｃ，１，２のフィルタは、すべ
て同じ発泡材を同じ分量用いた発泡体フィルタであるが
、フィルタを通る流れ順序を異にするように配置してあ
った。

実施例Ｂのフィルタを通る流れ順序は、流体が２０ＰＰ
Ｉのフィルタ材料を通ってから７５ＰＰＩのフィルタ材
料に流れるものである。

実施例Ｃを通る流れ順序は、流体が７５ＰＰＩのフィル
タ材のいくつかの層を通り、次に２０ＰＰＩのフィルタ
材のいくつかの層を流れるものであって、いくつかの層
における材料の分量は実施例Ｂのフィルタ要素の材料量
に等しい。

実施例１のフィルタを通る流れ順序は、逆順であって、
流体は、大きい孔寸法の要素を通ってから小さい孔寸法
の要素を通って流れる。

特に、実施例１の発泡フィルタ要素を通って流れる流体
は、２０ＰＰＩ 、７５ＰＰＩ 、２０ＰＰＩ 、７５
ＰＰＩ 、２０ＰＰＩ、そして最後に７５ＰＰＩの発泡
材という順序で流れる。

フィルタ寸法、試験条件および試験結果は表に示しであ
る。

意味二表に示した結果かられかるように、実施例１，２
のフィルタは、それと同じ分量の同じ発泡材から作って
同一寸法を有するフィルタを作るように配置した実施例
Ｂ、Ｃの発泡体フィルタよりも、フィルタを横切っての
圧力降下が同じであるにもかかわらず、約４０係大きい
濾過能力を持っている。

これらのフィルタの優れた性能は塵保持能力およびフィ
ルタを横切っての圧力降下が１０インチ水柱まで増加す
る前の濾過時間の両方に示されている。

さらに、実施例１の効率は、実施例Ｂ、Ｃの発泡体フィ
ルタの効率よりも良好である。

濾過効率は、フィルタによって捕えられた粒子物質全体
のパーセンテイジで示す。

実施例１のフィルタの濾過効率は、実施例Ａのフィルタ
（市販の紙フィルタ）の濾過効率に匹敵した。

しかしながら、実施例１のフィルタは、紙フィルタの５
．５持間に比べてその濾過効率を１３時間にわたって維
持することができた。

さらに、この発泡体フィルタは、フィルタを横切っての
圧力降下を一定に保つ紙フィルタに比べて、流れから除
いた粒状物質の量をほぼ３倍にすることができた。

実施例Ａ、Ｂ、Ｃ，１，２の発泡体フィルタを試験する
際に用いた試験条件および手順は、だいたいにおいて、
ＳＡＥハンドブック（１９６６年）の第７５８頁および
第７５９頁に記載されている［ｔｈｅ ５ｏｃｉｅｔｙ
ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（
ＳＡＥ）ｊの標準試験手順に従っている。

最初安定状態を濾過装置に作り、次の試験手順を実施し
た。

１、 ＳＡＥテスト、スタンドにフィルタ要素を載せ
る。

２、確実な濾布を計量してから装着する（試験中にフィ
ルタを通過した粒子を阻止するため）。

代表的な濾布の重量は１８８．８グラムである。

３、空気流量を毎分２２．５立方フイート（０，６立方
メートル）にセットする。

４、このセット流量での試験フィルタを横切っての圧力
降下を記録する。

代表的な圧力降下は、△Ｐ＝０．５５インチ（１，４セ
ンチメートル）である。

５、一定の流量で標準の塵組成物を送る。

代表的な流量は１時間あたり１８゜８６グラムである。

６、試験を続けて１時間後、フィルタを横切る圧力降下
を記録する。

代表的な例では、△Ｐ＝７．５インチ（１，９，０５セ
ンチメートル）水柱である。

７、塵粒子を含んだ濾布を計量する。

例として、１９０．３グラム。

８、濾布の原重量を現在の重量から引く。

この差が、試験フィルタを通過した塵である。

たとえば、１．９０．３−１８８．６＝１．．７グラム
。

９、濾布上の塵量を供給塵量で割る。

これは、試験フィルタを通過したパーセンテイジを示す
。

たとえば、１．７÷１６．８６ ＝０．１００８すなわ
ち１０．０８係。

１０、この値を１−００％から引くと、それが効率と肴
蕾 なる。

たとえば、１００−１０．０８ ＝８９．９２係。

１１、圧力効下カ月Ｏインチ（２５，４センチメートル
）の水柱に達するまで手順をくり返す。

たとえば、１０５５インチＨ２Ｏ １２、こうなってから、試験フィルタをテスト、スタン
ドから外し、フィルタに入らないかった、あるいは通過
しなかった塵をすべて集める。

これは、濾過装置に「ひっかかった」塵である。

この塵を計量し、この値を供給した全塵量から引く。

この値に平均効率を掛ける。こうして得た値が、試験フ
ィルタの塵保持能力である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるフィルタの斜視図、第２図は、
第１図に示したフィルタのＡ−Ａ線に沿った断面図、第
３図は、本発明によるフィルタのの好ましい実施例を示
す図である。 １０．１１，１２，１３・・・・・・フィルタ要素、１
４．１５・・・・・・フィルタ要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なった孔寸法を有する少なくとも２つの開放孔発
   泡体フィルタ要素から成り、これらのフィルタ要素の一
   方が、他方のフィルタ要素の孔寸法よりも少なくとも２
   ０％大きい孔寸法を有し、これらのフィルタ要素が、よ
   り小さい孔のフィルタ要素からより大きい孔のフィルタ
   要素への実質的な流体の流れを包含する。 フィルタを通っての流れ順序を与えるように配置しであ
   るフィルタ。 ２ フィルタ要素が網状の柔軟なポリウレタン発泡体で
   あり、各フィルタ要素が、１インチ当り約１０乃至１０
   ０個の孔数の範囲にあるほぼ均一な孔寸法を有する特許
   請求の範囲第１項のフィルタ。 ３ 大きい孔の方のフィルタ要素が、インチ当り約５０
   個の孔数よりも小さい孔寸法を有し、小さい孔の方のフ
   ィルタ要素が、インチ当り約６０個の孔よりも大きい孔
   寸法を有する特許請求の範囲第２項のフィルタ。 ４ 小さい孔のフィルタ要素から大きい孔のフィルタ要
   素への実質的な流体の流れを与えるフィルタ要素の配置
   が、中心のフィルタ芯のまわりに小さい孔のフィルタ要
   素と大きい孔のフィルタ要素を交互の層とすることによ
   って得られる特許請求の範囲第１項のフィルタ。 ５ 小さい孔のフィルタ要素から大きい孔のフィルタ要
   素への順序で実質的な流体の流れを与えるフィルタ要素
   の配置が、芯のまわりに大きい孔のフィルタ要素と小さ
   い孔のフィルタ要素を交互にらせん状に巻き付けること
   によって得られる特許請求の範囲第１項のフィルタ。