JP6127411B2 - エアフィルタ - Google Patents
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Description
本発明は、気流中の微粒子を捕集するエアフィルタに関する。
従来より、セパレータ型と呼ばれるエアフィルタが知られている。この種のエアフィルタでは、シート状の濾材は、ジグザグ状に折り返され、折り返された部分の空間に挿入される波型のセパレータと共に枠体内に収納されている。セパレータ型のエアフィルタでは、濾材は、折り返された部分の間隔がセパレータによって保持されることで、交互に折り返された形状が保たれる。
一方、従来より、Ｖバンク型と呼ばれるエアフィルタが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この種のエアフィルタでは、より多くの濾材面積を確保するために、シート状の濾材にプリーツ加工を行なうことで多数のプリーツ（ひだ）が形成された平板状の複数のフィルタエレメント（エレメント集合体）が、枠体に収納されている。エレメント集合体は、隣接する２つのフィルタエレメントがＶ字形状をなすよう配されてなるフィルタエレメント対を有し、フィルタエレメント対のＶ字形状の先端部は気流の流入側を向いて配されている。また、Ｖバンク型のエアフィルタは、フィルタエレメント対の先端部を流入側から支持する通気性を有しないエレメント受けを備えており、フィルタエレメントのプリーツの折り目が横方向を向いて枠体に収納された横型のエアフィルタの場合は、これによって、空気中の微粒子が先端部から下流側にリークするのが防止される。
このようなＶバンク型のエアフィルタでは、より多くの濾材を枠体内に投入できることから、セパレータ型に比べ、フィルタ寿命（フィルタを使い始めてから目詰りを起こして所定の圧力損失に達するまでの時間）が長くなる。
一方、従来より、Ｖバンク型と呼ばれるエアフィルタが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この種のエアフィルタでは、より多くの濾材面積を確保するために、シート状の濾材にプリーツ加工を行なうことで多数のプリーツ（ひだ）が形成された平板状の複数のフィルタエレメント（エレメント集合体）が、枠体に収納されている。エレメント集合体は、隣接する２つのフィルタエレメントがＶ字形状をなすよう配されてなるフィルタエレメント対を有し、フィルタエレメント対のＶ字形状の先端部は気流の流入側を向いて配されている。また、Ｖバンク型のエアフィルタは、フィルタエレメント対の先端部を流入側から支持する通気性を有しないエレメント受けを備えており、フィルタエレメントのプリーツの折り目が横方向を向いて枠体に収納された横型のエアフィルタの場合は、これによって、空気中の微粒子が先端部から下流側にリークするのが防止される。
このようなＶバンク型のエアフィルタでは、より多くの濾材を枠体内に投入できることから、セパレータ型に比べ、フィルタ寿命（フィルタを使い始めてから目詰りを起こして所定の圧力損失に達するまでの時間）が長くなる。
しかし、上述のＶバンク型のエアフィルタでは、エレメント集合体は、フィルタエレメント自体の構造的強度によって形状が保たれているため、セパレータ型に比べ強度が劣る。すなわち、Ｖバンク型のエアフィルタでは、通風時にフィルタエレメントが変形しやすい。
ところで、エアフィルタは、例えば、特許文献２に示すガスタービンの吸気装置などに使用される場合は、比較的多風量の気流が流入する可能性がある。しかし、Ｖバンク型のエアフィルタに多風量の気流が流入すると、フィルタエレメントが下流側に撓んで、フィルタエレメント対をなすフィルタエレメント同士が接触するおそれがある。フィルタエレメント同士が接触すると、その部分を気流が通りにくくなるため、フィルタエレメントの他の部分に、流れようとする気流が集まって、濾材のバーストが起こり得る。
ところで、エアフィルタは、例えば、特許文献２に示すガスタービンの吸気装置などに使用される場合は、比較的多風量の気流が流入する可能性がある。しかし、Ｖバンク型のエアフィルタに多風量の気流が流入すると、フィルタエレメントが下流側に撓んで、フィルタエレメント対をなすフィルタエレメント同士が接触するおそれがある。フィルタエレメント同士が接触すると、その部分を気流が通りにくくなるため、フィルタエレメントの他の部分に、流れようとする気流が集まって、濾材のバーストが起こり得る。
このようなフィルタエレメントの撓みと似た現象は、例えば、１つのフィルタエレメントを、そのプリーツの折り目が流入側及び流出側を向くよう枠体に収納してなるミニプリーツ型のエアフィルタにおいても生じることが知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に示されたエアフィルタでは、プリーツの折り目を含む前方部分が、空気の流入方向に対して直交する平坦な面（細巾平面２１）に形成されている。
本発明は、Ｖバンク型のエアフィルタにおいて、多風量の気流が流入した場合でもフィルタエレメント同士の接触が防止されるよう、空気の流量の不均一さを改善してフィルタエレメントの撓みを抑制することを目的とする。
本発明者は、Ｖバンク型のエアフィルタでは、流入側に、平坦で剛性のあるエレメント受けを備えるにも関わらず、プリーツ型のエアフィルタと比べ、撓みが生じ易いことを見出した。本発明者は、この原因として、特許文献３に示す濾材は、細巾平面２１の両側の部分のみでなく細巾平面２１も通気性を有するため、濾材のどの部分においても均一な風量で空気が透過することができるのに対して、Ｖバンク型のエアフィルタでは、エアフィルタユニット対の先端部が通気性のないエレメント受けに覆われているために、空気が先端部の両側に回りこんでフィルタエレメントを透過せざるを得ず、このために、より流れやすい下流側の部分においてより多くの空気が流れ、濾材全体として空気の流量が不均一となることにより、フィルタエレメントに撓みが生じ易くなっていると考えた。本発明者は、このような知見に基づき、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、フィルタエレメント対の先端部において２つのフィルタエレメントを接することなく離間させることによって、意外にも、フィルタエレメントの撓みを抑えられることを見出し、本願発明を完成させた。
すなわち、本発明は、気流中の微粒子を捕集するエアフィルタであって、
気流中の微粒子を捕集するエアフィルタであって、
平板状に延在したプリーツ状の濾材からなる複数のフィルタエレメントを有し、前記複数のフィルタエレメントのうち隣接する２つのフィルタエレメントがＶ字形状をなすよう配されてなるフィルタエレメント対を有する、エレメント集合体と、
第１の側から流入した気流が第２の側に流出されるよう開口され、前記フィルタエレメント対のＶ字形状の先端部が前記第１の側を向いて配されるよう前記エレメント集合体を保持する枠体であって、前記フィルタエレメントのそれぞれが接している枠体と、
前記枠体の第１の側に配され、前記フィルタエレメント対の先端部に接し、前記先端部を前記第１の側から支持し、通気性を有しない第１のエレメント支持体と、
前記枠体の第２の側に配され、通気性を有しない第２のエレメント支持体であって、隣り合う２つの前記フィルタエレメント対のそれぞれの対に１つ含まれ、かつ、隣接する２つのフィルタエレメントの前記第２の側の端部に接し、前記第２の側の端部を前記第２の側から支持する第２のエレメント支持体と、を備え、
前記フィルタエレメント対をなす２つのフィルタエレメントは、前記先端部において接することなく互いに２〜１０ｍｍ離間し、
前記第２のエレメント支持体に支持された前記２つのフィルタエレメントは、前記第２の側の端部において、接することなく互いに２ｍｍ未満離間している、あるいは、互いに接している、
エアフィルタである。
気流中の微粒子を捕集するエアフィルタであって、
平板状に延在したプリーツ状の濾材からなる複数のフィルタエレメントを有し、前記複数のフィルタエレメントのうち隣接する２つのフィルタエレメントがＶ字形状をなすよう配されてなるフィルタエレメント対を有する、エレメント集合体と、
第１の側から流入した気流が第２の側に流出されるよう開口され、前記フィルタエレメント対のＶ字形状の先端部が前記第１の側を向いて配されるよう前記エレメント集合体を保持する枠体であって、前記フィルタエレメントのそれぞれが接している枠体と、
前記枠体の第１の側に配され、前記フィルタエレメント対の先端部に接し、前記先端部を前記第１の側から支持し、通気性を有しない第１のエレメント支持体と、
前記枠体の第２の側に配され、通気性を有しない第２のエレメント支持体であって、隣り合う２つの前記フィルタエレメント対のそれぞれの対に１つ含まれ、かつ、隣接する２つのフィルタエレメントの前記第２の側の端部に接し、前記第２の側の端部を前記第２の側から支持する第２のエレメント支持体と、を備え、
前記フィルタエレメント対をなす２つのフィルタエレメントは、前記先端部において接することなく互いに２〜１０ｍｍ離間し、
前記第２のエレメント支持体に支持された前記２つのフィルタエレメントは、前記第２の側の端部において、接することなく互いに２ｍｍ未満離間している、あるいは、互いに接している、
エアフィルタである。
本発明のエアフィルタは、Ｖバンク型のエアフィルタにおいて、フィルタエレメントの撓みを抑制でき、これにより、多風量の気流が流入した場合でもフィルタエレメント同士の接触を防止することができる。
以下、本発明のエアフィルタについて説明する。
図１に、本発明の一実施形態によるエアフィルタ１を示す。図１は、本発明の一実施形態のエアフィルタ１を示す外観図であり、説明の便宜のため、一部を切り欠いて示す。
エアフィルタ１は、気流中の微粒子を捕集するためのものである。微粒子は、固体又は液体であってよく、例えば、大気中の塵、油分等が挙げられる。エアフィルタ１は、例えば、ガスタービンの吸気口に設けられるが、特にこの用途に限定されない。
図１に、本発明の一実施形態によるエアフィルタ１を示す。図１は、本発明の一実施形態のエアフィルタ１を示す外観図であり、説明の便宜のため、一部を切り欠いて示す。
エアフィルタ１は、気流中の微粒子を捕集するためのものである。微粒子は、固体又は液体であってよく、例えば、大気中の塵、油分等が挙げられる。エアフィルタ１は、例えば、ガスタービンの吸気口に設けられるが、特にこの用途に限定されない。
本発明のエアフィルタ１は、性能は特に限定されず、例えば、ＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air)フィルタ（定格風量で粒径０．１５μｍの粒子に対して９９．９９９５％以上の捕集効率を有し、かつ初期の圧力損失が２４５Ｐａ以下であるフィルタ）、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタ（定格風量で粒径０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の捕集効率を有し、かつ初期の圧力損失が２４５Ｐａ以下であるフィルタ）、準ＨＥＰＡフィルタ（ＨＥＰＡフィルタに準じる性能のエアフィルタ。例えば、粒径０．３μｍの粒子に対して９０％程度以上９９．９７％未満の捕集効率を有するフィルタ）、中性能フィルタ（主として粒径が５μｍより小さい粒子に対して中程度の粒子捕集率をもつエアフィルタ）、粗塵用フィルタ（主として粒径が５μｍより大きい粒子の除去に用いるエアフィルタ）等、いずれの性能を備えたものであってもよい。エアフィルタ１は、例えば、準ＨＥＰＡフィルタとして好ましく用いられる。
エアフィルタ１は、単数で用いられてもよく、気流の流れる方向に複数並べて使用されてもよい。複数使用される場合に、エアフィルタ１同士は、性能が等しく又は異なってよい。また、エアフィルタ１は、性能や構造の異なる他のエアフィルタと併用されてもよい。構造の異なる他のエアフィルタとしては、ロール型、パネル型、プリーツ型、吹き流し型、エンボス型、セパレータ型のもの等が挙げられる。
エアフィルタ１は、エレメント集合体２と、枠体５と、エレメント受け（エレメント支持体）７とを、備えている。
エアフィルタ１は、単数で用いられてもよく、気流の流れる方向に複数並べて使用されてもよい。複数使用される場合に、エアフィルタ１同士は、性能が等しく又は異なってよい。また、エアフィルタ１は、性能や構造の異なる他のエアフィルタと併用されてもよい。構造の異なる他のエアフィルタとしては、ロール型、パネル型、プリーツ型、吹き流し型、エンボス型、セパレータ型のもの等が挙げられる。
エアフィルタ１は、エレメント集合体２と、枠体５と、エレメント受け（エレメント支持体）７とを、備えている。
（エレメント集合体）
エレメント集合体２は、プリーツ状の濾材が平板状に延在した複数のフィルタエレメント３を有する。
濾材は、従来公知のものを用いることができ、例えば、ガラス繊維、合繊繊維、天然繊維等からなる不織布であってもよく、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）製の多孔膜シートの片側又は両側に通気性支持材を積層させたものであってもよく、また、これらが組み合わされた複合材料であってもよい。なお、通気性支持材としては、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布等が挙げられる。エアフィルタ１がガスタービンの吸気口に設けられる場合は、濾材には、ガラス繊維からなる不織布が好ましく用いられる。
エレメント集合体２は、プリーツ状の濾材が平板状に延在した複数のフィルタエレメント３を有する。
濾材は、従来公知のものを用いることができ、例えば、ガラス繊維、合繊繊維、天然繊維等からなる不織布であってもよく、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）製の多孔膜シートの片側又は両側に通気性支持材を積層させたものであってもよく、また、これらが組み合わされた複合材料であってもよい。なお、通気性支持材としては、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、メルトブロー不織布、スパンボンド不織布等が挙げられる。エアフィルタ１がガスタービンの吸気口に設けられる場合は、濾材には、ガラス繊維からなる不織布が好ましく用いられる。
濾材の厚みは、長寿命化の観点から、０．２ｍｍ以上のものが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、０．３ｍｍ以上のものがより好ましく、圧力損失の増加防止の観点から、０．８ｍｍ以下のものが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、０．６ｍｍ以下のものがより好ましい。例えば、本実施形態では、０．３５ｍｍである。
濾材の目付は、長寿命化の観点から、３０ｇ／ｍ２以上のものが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、５０ｇ／ｍ２以上のものがより好ましく、圧力損失の増加防止の観点から、１２０ｇ／ｍ２以下のものが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、９０ｇ／ｍ２のものがより好ましい。例えば、本実施形態では、７３ｇ／ｍ２である。
濾材の、ＴＡＰＰＩ（The Technical Association of the Pulp and Paper Industry）規格 Ｔ−４９４に準拠するＭＤ方向の引張強度は、１５００ｇ／２５ｍｍ以上であることが好ましく、２０００ｇ／２５ｍｍ以上であることがより好ましい。例えば、本実施形態では、２０００ｇ／２５ｍｍである。
濾材の目付は、長寿命化の観点から、３０ｇ／ｍ２以上のものが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、５０ｇ／ｍ２以上のものがより好ましく、圧力損失の増加防止の観点から、１２０ｇ／ｍ２以下のものが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、９０ｇ／ｍ２のものがより好ましい。例えば、本実施形態では、７３ｇ／ｍ２である。
濾材の、ＴＡＰＰＩ（The Technical Association of the Pulp and Paper Industry）規格 Ｔ−４９４に準拠するＭＤ方向の引張強度は、１５００ｇ／２５ｍｍ以上であることが好ましく、２０００ｇ／２５ｍｍ以上であることがより好ましい。例えば、本実施形態では、２０００ｇ／２５ｍｍである。
フィルタエレメント３は、プリーツ加工が施され、多数のひだが連続したプリーツ状に形成されている。プリーツ加工は、例えば、ロータリー方式、レシプロ方式等の方法によって行うことができる。濾材の表面は、隣接する２つのひだの頂点の間隔（以下、ピッチＰともいう）を安定して保つために、スペーサとなる樹脂製のホットメルトリボンを有してもよく、エンボス加工により多数のエンボスが形成されてもよい。ホットメルトリボンは、ポリオレフィン、ホットメルト系のポリアミド樹脂やポリエステル樹脂、などをホットメルトアプリケータで塗布することにより設けられる。
フィルタエレメント３のプリーツ数は、長寿命化の観点から、１５０以上であることが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、１８０以上であることがより好ましく、圧力損失の増加防止の観点から、３５０以下であることが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、２２０以下であることがより好ましい。例えば、本実施形態では、２００である。
フィルタエレメント３のプリーツ数は、長寿命化の観点から、１５０以上であることが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、１８０以上であることがより好ましく、圧力損失の増加防止の観点から、３５０以下であることが好ましく、特に準ＨＥＰＡフィルタを得るためにガラス繊維からなる不織布を用いる場合は、２２０以下であることがより好ましい。例えば、本実施形態では、２００である。
フィルタエレメント３のピッチＰは、ガラス繊維の不織布からなるフィルタエレメント３を用いて準ＨＥＰＡのエアフィルタ１とする場合は、好ましくは１．７ｍｍ以上であり、より好ましくは２．７ｍｍ以上であり、好ましくは４．０ｍｍ以下であり、より好ましくは３．３ｍｍ以下である。ピッチＰが、前記範囲の下限値以上であることによって、圧力損失が低くなり、前記範囲の上限値以下であることによって、濾材面積が大きくなってフィルタ寿命が長くなる。本実施形態では、ピッチＰは、例えば、３．０ｍｍである。
複数のフィルタエレメント３は、本実施形態では、それぞれの濾材のプリーツの折り目が横方向（エアフィルタ１の縦方向と直交する方向）を向いて枠体５に保持される。横方向は、後述する枠体５の上下面５ａ，５ｂと略平行に、気流の流入側（第１の側）から流出側（第２の側）に延びる方向であり、エアフィルタ１の奥行き方向に対し傾斜する方向が含まれる。フィルタエレメント３がこのように配されたエアフィルタ１を、以下、単に横型ともいう。
フィルタエレメント３のピッチＰは、フィルタエレメント３全体にわたって一定であってもよく、一定でなくてもよい。ピッチＰが一定でない場合として、例えば、フィルタエレメント３のうち、撓みやすい縦方向中央の領域ではピッチＰが狭く、後述するエレメント受け７，９に固定されて撓みにくい縦方向両側の領域ではピッチＰが広いことが挙げられる。この場合、ピッチＰの狭い領域とピッチＰの広い領域とで、ピッチＰの比率が１：２〜１：４程度であるのが好ましい。フィルタエレメント３は、折り目の延びる横方向の強度が強いため、圧力がかかった場合に、複数の折り目が並ぶ縦方向に対して撓みやすいが、ピッチＰが狭いほど、フィルタエレメント３にかかる圧力を小さくできるため、フィルタエレメント３の撓みを抑制できる。
フィルタエレメント３のピッチＰは、フィルタエレメント３全体にわたって一定であってもよく、一定でなくてもよい。ピッチＰが一定でない場合として、例えば、フィルタエレメント３のうち、撓みやすい縦方向中央の領域ではピッチＰが狭く、後述するエレメント受け７，９に固定されて撓みにくい縦方向両側の領域ではピッチＰが広いことが挙げられる。この場合、ピッチＰの狭い領域とピッチＰの広い領域とで、ピッチＰの比率が１：２〜１：４程度であるのが好ましい。フィルタエレメント３は、折り目の延びる横方向の強度が強いため、圧力がかかった場合に、複数の折り目が並ぶ縦方向に対して撓みやすいが、ピッチＰが狭いほど、フィルタエレメント３にかかる圧力を小さくできるため、フィルタエレメント３の撓みを抑制できる。
プリーツ状のフィルタエレメント３は、平板状に延在し、縦、横、厚み（以下、高さＨ（図３（ａ）参照）ともいう）の各方向に所定の長さを有する直方体形状をなす。縦、横、厚みは、図２において、それぞれ紙面奥行き方向、紙面上下方向、略左右方向である。図２は、本実施形態のエアフィルタ１の横方向断面を示す図である。フィルタエレメント３の縦長さは、好ましくは５００ｍｍ以上であり、より好ましくは５５０ｍｍ以上であり、好ましくは７００ｍｍ以下であり、例えば、５９２ｍｍ、６０８ｍｍである。フィルタエレメント３の横長さは、好ましくは２５０ｍｍ以上であり、より好ましくは２７０ｍｍ以上であり、好ましくは５００ｍｍ以下、例えば、２８５ｍｍ、４４５ｍｍである。フィルタエレメント３のこの寸法は、特に、後述するバンク数が４〜８のエアフィルタに適している。本実施形態では、フィルタエレメント３の縦及び横の外寸は、例えば、縦５００〜６１０ｍｍ×横２９２〜５００ｍｍである。
フィルタエレメント３の縦長さは、フィルタエレメント３が撓んだ時の撓み量を小さくする観点から、横長さより長いことが好ましい。フィルタエレメント３は、横型であることのみでなく、横に対し縦に長い寸法であることによっても、縦（垂直）方向に撓みやすくなっているが、本発明のエアフィルタ１では、後述するように隣接するフィルタエレメント３同士が隙間Ｗ１をあけて配されていることにより、気流の流量の不均一さが改善され、撓んでもフィルタエレメント同士は接触しにくい。
フィルタエレメント３の縦長さは、フィルタエレメント３が撓んだ時の撓み量を小さくする観点から、横長さより長いことが好ましい。フィルタエレメント３は、横型であることのみでなく、横に対し縦に長い寸法であることによっても、縦（垂直）方向に撓みやすくなっているが、本発明のエアフィルタ１では、後述するように隣接するフィルタエレメント３同士が隙間Ｗ１をあけて配されていることにより、気流の流量の不均一さが改善され、撓んでもフィルタエレメント同士は接触しにくい。
フィルタエレメント３の高さＨは、プリーツ加工時の折り幅であり、好ましくは１５ｍｍ以上であり、より好ましくは２０ｍｍ以上であり、好ましくは４０ｍｍ以下であり、より好ましくは３０ｍｍ以下である。フィルタエレメント３は、前記範囲の下限値以上であることにより濾材面積が大きく寿命が長くなり、前記範囲の上限値以下であることにより、圧力損失の増大を抑制できる。本実施形態では、高さＨは、例えば、２０ｍｍである。
なお、フィルタエレメント３の高さＨは、フィルタエレメント３全体にわたって一定であってもよく、一定でなくてもよい。高さＨが一定でない場合として、例えば、フィルタエレメント３のうち、撓みやすい縦方向中央の領域では高さＨが高く、エレメント受け７，９に固定されて撓みにくい縦方向両側の領域では高さＨが低いことが挙げられる。この場合、高さＨの高い領域と高さＨの低い領域とで、高さＨの比率が１：１．５〜１：２程度であるのが好ましい。高さＨが高いほど、フィルタエレメント３にかかる圧力は小さくなるため、フィルタエレメント３の撓みを抑制できる。
なお、フィルタエレメント３の高さＨは、フィルタエレメント３全体にわたって一定であってもよく、一定でなくてもよい。高さＨが一定でない場合として、例えば、フィルタエレメント３のうち、撓みやすい縦方向中央の領域では高さＨが高く、エレメント受け７，９に固定されて撓みにくい縦方向両側の領域では高さＨが低いことが挙げられる。この場合、高さＨの高い領域と高さＨの低い領域とで、高さＨの比率が１：１．５〜１：２程度であるのが好ましい。高さＨが高いほど、フィルタエレメント３にかかる圧力は小さくなるため、フィルタエレメント３の撓みを抑制できる。
図２において、エアフィルタ１に対し、紙面下方が気流の流入側であり、紙面上方が流出側である。エレメント集合体２は、図２に示すように、複数のフィルタエレメント３のうち隣接する２つフィルタエレメント３がＶ字形状をなすよう配されてなるフィルタエレメント対４を複数有する。複数のフィルタエレメント対４は、エアフィルタ１の水平方向（図２において、紙面左右方向）に並んで配されている。
流入側には、フィルタエレメント対４をなす２つのフィルタエレメント３が所定角度（以下、開き角度ともいう）θ１開いて配されることにより、Ｖ字形状の先端部２１が形成されている。θ１は、好ましくは０．５°以上であり、より好ましくは１°以上であり、好ましくは１０°以下であり、８°以下である。θ１は、前記範囲の下限値より大きいことで圧力損失の増大を抑制でき、前記範囲の上限値より小さいことでバンク数を増やして濾材面積を増やすことができる。本実施形態では、θ１は、例えば、６°である。
フィルタエレメント対４をなす２つのフィルタエレメント３は、流入側の端部３ａ（図３（ａ）参照）同士が接することなく離間し、隙間Ｗ１をあけて配されている。これにより、エアフィルタ１に対し流入側から気流が進入した場合に、先端部２１の下流側直後において、空間をより多く確保でき、フィルタエレメント３が多風量を受けた場合に下流側に撓んでフィルタエレメント３同士が接触するのを防止し、フィルタエレメント３の一部の領域に集中して風量が大きくなった場合のフィルタエレメント３のバーストを回避することができる。図３（ａ）は、エアフィルタ１を先端部２１に注目して示す図である。隙間Ｗ１は、図３（ａ）に示すように、フィルタエレメント対４をなす２つのフィルタエレメント３の最短距離をいう。なお、多風量とは、例えば、６０ｍ３／分を超える風量をいう。
流入側には、フィルタエレメント対４をなす２つのフィルタエレメント３が所定角度（以下、開き角度ともいう）θ１開いて配されることにより、Ｖ字形状の先端部２１が形成されている。θ１は、好ましくは０．５°以上であり、より好ましくは１°以上であり、好ましくは１０°以下であり、８°以下である。θ１は、前記範囲の下限値より大きいことで圧力損失の増大を抑制でき、前記範囲の上限値より小さいことでバンク数を増やして濾材面積を増やすことができる。本実施形態では、θ１は、例えば、６°である。
フィルタエレメント対４をなす２つのフィルタエレメント３は、流入側の端部３ａ（図３（ａ）参照）同士が接することなく離間し、隙間Ｗ１をあけて配されている。これにより、エアフィルタ１に対し流入側から気流が進入した場合に、先端部２１の下流側直後において、空間をより多く確保でき、フィルタエレメント３が多風量を受けた場合に下流側に撓んでフィルタエレメント３同士が接触するのを防止し、フィルタエレメント３の一部の領域に集中して風量が大きくなった場合のフィルタエレメント３のバーストを回避することができる。図３（ａ）は、エアフィルタ１を先端部２１に注目して示す図である。隙間Ｗ１は、図３（ａ）に示すように、フィルタエレメント対４をなす２つのフィルタエレメント３の最短距離をいう。なお、多風量とは、例えば、６０ｍ３／分を超える風量をいう。
隙間Ｗ１は、エアフィルタ１が横型であることから、２ｍｍ以上であり、好ましくは３ｍｍ以上であり、好ましくは１０ｍｍ以下であり、より好ましくは４ｍｍ以下である。Ｗ１は、前記範囲の下限値以上であることにより多風量を受けた場合にフィルタエレメント３が下流側に撓んでフィルタエレメント３同士が接触するのをより確実に防ぎ、前記範囲の上限値以下であることにより、流入側での枠体５の後述する開口率を十分に確保して、圧力損失の増大を抑えることができる。本実施形態では、Ｗ１は、例えば、３ｍｍである。
流出側には、隣り合う２つのフィルタエレメント対４のうち内側の２つのフィルタエレメント３が所定角度θ２開いて配されることにより、後端部２３が形成されている。θ２は、好ましくは０．５°以上であり、より好ましくは１°以上であり、好ましくは１０°以下であり、８°以下である。θ２は、前記範囲の下限値より大きいことで圧力損失の増加を抑制でき、前記範囲の上限値より小さいことでバンク数を増やして濾材面積を増やすことができる。本実施形態では、θ２は、例えば、６°である。θ２は、他のサイズのエアフィルタを作製する際の寸法設定が容易になることから、θ１と等しいことが好ましい。
後端部２３を形成する２つのフィルタエレメント３は、流出側の端部３ｂ（図３（ｂ）参照）同士が接することなく離間し、隙間Ｗ２をあけて配されている。これにより、端部３ｂ同士が接している場合と比べ、空気の流れにくいスペース（後端部２３において２つのフィルタエレメント３がθ２をなして開いた空間）が小さくなり、空気がフィルタエレメント３を透過して下流側に流出しやすくなる。図３（ｂ）は、エアフィルタ１の後端部２３に注目して示す図である。隙間Ｗ２は、図３に示すように、後端部２３を形成する２つのフィルタエレメント３の最短距離をいう。隙間Ｗ２は、エアフィルタ１が横型であることから、０ｍｍ以上であり、好ましくは２ｍｍ未満であり、より好ましくは１ｍｍ未満である。Ｗ２は、前記範囲の下限値より大きいことにより、フィルタエレメント同士が重なって濾材面積が減少してフィルタ寿命が短くなるのを抑えることができ、前記範囲の上限値未満であることにより、圧力損失の増大を抑えることができる。本実施形態では、Ｗ２は、例えば、０ｍｍである。
隙間Ｗ１，Ｗ２は、例えば、複数のフィルタエレメント３を枠体５に対し並べたときに、接着剤が固まるまで、治具を用いて固定することにより設けることができる。
後端部２３を形成する２つのフィルタエレメント３は、流出側の端部３ｂ（図３（ｂ）参照）同士が接することなく離間し、隙間Ｗ２をあけて配されている。これにより、端部３ｂ同士が接している場合と比べ、空気の流れにくいスペース（後端部２３において２つのフィルタエレメント３がθ２をなして開いた空間）が小さくなり、空気がフィルタエレメント３を透過して下流側に流出しやすくなる。図３（ｂ）は、エアフィルタ１の後端部２３に注目して示す図である。隙間Ｗ２は、図３に示すように、後端部２３を形成する２つのフィルタエレメント３の最短距離をいう。隙間Ｗ２は、エアフィルタ１が横型であることから、０ｍｍ以上であり、好ましくは２ｍｍ未満であり、より好ましくは１ｍｍ未満である。Ｗ２は、前記範囲の下限値より大きいことにより、フィルタエレメント同士が重なって濾材面積が減少してフィルタ寿命が短くなるのを抑えることができ、前記範囲の上限値未満であることにより、圧力損失の増大を抑えることができる。本実施形態では、Ｗ２は、例えば、０ｍｍである。
隙間Ｗ１，Ｗ２は、例えば、複数のフィルタエレメント３を枠体５に対し並べたときに、接着剤が固まるまで、治具を用いて固定することにより設けることができる。
エアフィルタ１において、フィルタユニット対４の数（以下、バンク数ともいう）は、エアフィルタ１の性能に応じて適宜定めることができ、好ましくは４以上であり、好ましくは８以下であり、本実施形態では、例えば、７である。また、エアフィルタ１のバンク数は、例えば、中性能フィルタとする場合は４であり、ＨＥＰＡフィルタとする場合は８である。
（枠体）
枠体５は、流入側（第１の側）から流入した気流が流出側（第２の側）に流出されるよう開口され、フィルタエレメント対４のＶ字形状の先端部２１が流入側を向いて配されるよう、複数のフィルタエレメント３を収納する。枠体５は、金属又はプラスチック製の板材を組み合わせて作られ、図１に示す、上面５ａ、底面５ｂ、左側面５ｃ、右側面５ｄの４つの面を有する。金属製の板材としては、防錆性の観点から、好ましくは亜鉛めっき鋼板、ステンレス等が用いられる。本実施形態では、図２に示すように、流入側において７個の先端部２１が現れ、流出側において６個の後端部２３が現れている。枠体５内に収納されたエレメント集合体２は、水平方向（図２において紙面左右方向）両端にあるフィルタエレメント３の端部３ｂはいずれも流出側に配され、枠体５の水平方向両側の側部に当接している。各フィルタエレメント３の上端及び下端は、ポリウレタン等の樹脂や、ポリオレフィン等のホットメルト接着剤を用いて枠体５に隙間なく固定されている。また、枠体５の両側部に接するフィルタエレメント３も枠体５に対し、ポリウレタン等の樹脂や、ポリオレフィン等のホットメルト接着剤を用いて隙間なく固定されている。枠体５は、例えば、縦５９４ｍｍ×横５９４ｍｍ×奥行き２９２ｍｍの外寸を有し、縦５９２ｍｍ×横５９２ｍｍ×奥行き２９０ｍｍの内寸を有する。なお、縦、横、奥行きの各方向は、図２の紙面奥行き方向、紙面左右方向、紙面上下方向である。
枠体５は、流入側（第１の側）から流入した気流が流出側（第２の側）に流出されるよう開口され、フィルタエレメント対４のＶ字形状の先端部２１が流入側を向いて配されるよう、複数のフィルタエレメント３を収納する。枠体５は、金属又はプラスチック製の板材を組み合わせて作られ、図１に示す、上面５ａ、底面５ｂ、左側面５ｃ、右側面５ｄの４つの面を有する。金属製の板材としては、防錆性の観点から、好ましくは亜鉛めっき鋼板、ステンレス等が用いられる。本実施形態では、図２に示すように、流入側において７個の先端部２１が現れ、流出側において６個の後端部２３が現れている。枠体５内に収納されたエレメント集合体２は、水平方向（図２において紙面左右方向）両端にあるフィルタエレメント３の端部３ｂはいずれも流出側に配され、枠体５の水平方向両側の側部に当接している。各フィルタエレメント３の上端及び下端は、ポリウレタン等の樹脂や、ポリオレフィン等のホットメルト接着剤を用いて枠体５に隙間なく固定されている。また、枠体５の両側部に接するフィルタエレメント３も枠体５に対し、ポリウレタン等の樹脂や、ポリオレフィン等のホットメルト接着剤を用いて隙間なく固定されている。枠体５は、例えば、縦５９４ｍｍ×横５９４ｍｍ×奥行き２９２ｍｍの外寸を有し、縦５９２ｍｍ×横５９２ｍｍ×奥行き２９０ｍｍの内寸を有する。なお、縦、横、奥行きの各方向は、図２の紙面奥行き方向、紙面左右方向、紙面上下方向である。
（エレメント受け）
エレメント受け７は、枠体５の流入側に配され、フィルタエレメント対４の先端部２１を流入側から支持する。エレメント受け７は、フィルタエレメント対４に対応して枠体５内に配され、エアフィルタ１の縦方向（鉛直方向）に延びている。先端部２１において、２つのフィルタエレメント３の端部３ａは、ポリウレタン樹脂等によりエレメント受け７に接着されることで固定されている。エレメント受け７は、枠体５に固定されておらず、水平方向に動くことができるが、枠体５に固定されてもよい。
エレメント受け７は、枠体５の流入側に配され、フィルタエレメント対４の先端部２１を流入側から支持する。エレメント受け７は、フィルタエレメント対４に対応して枠体５内に配され、エアフィルタ１の縦方向（鉛直方向）に延びている。先端部２１において、２つのフィルタエレメント３の端部３ａは、ポリウレタン樹脂等によりエレメント受け７に接着されることで固定されている。エレメント受け７は、枠体５に固定されておらず、水平方向に動くことができるが、枠体５に固定されてもよい。
エレメント受け７の内側の幅Ｗinは、フィルタエレメント３の高さＨと、
２Ｈ＋２ｍｍ≦Ｗin≦２Ｈ＋１０ｍｍ
の関係を満たすことが好ましい。幅Ｗinがこのような範囲にあることで、フィルタエレメン３同士の隙間Ｗ１を２〜１０ｍｍ確保することができる。本実施形態では、例えばＷin＝４３ｍｍである。
２Ｈ＋２ｍｍ≦Ｗin≦２Ｈ＋１０ｍｍ
の関係を満たすことが好ましい。幅Ｗinがこのような範囲にあることで、フィルタエレメン３同士の隙間Ｗ１を２〜１０ｍｍ確保することができる。本実施形態では、例えばＷin＝４３ｍｍである。
流入側における枠体５の開口率Ｒは、下記式に従って求められる。
Ｒ＝［｛α×（バンク数−１）｝＋２β］／（枠体５の流入側の水平方向の開口幅）×１００
αは、図２に示すように、隣接する２つのエレメント受け７の、エアフィルタ１の最も流入側における間隔である。βは、図２に示すように、枠体５の側面５ｃ，５ｄとこれに隣接するエレメント受け７との間の、エアフィルタ１の最も流入側における間隔である。開口幅は、枠体５の流入側における水平方向の開口長さから、全てのエレメント受け７の水平方向長さの和を引いた値である。本実施形態において、エレメント受け７の水平方向長さは、図３（ａ）において符号７ａで示すように、エレメント受け７の流入側の端部のうち空気の流入方向と直交する平坦な部分の水平方向長さをいう。
枠体５の開口率は、後端部２３の数に応じて定められるのが好ましく、本実施形態では、好ましくは３５％以上であり、好ましくは７０％以下である。開口率が前記範囲の下限値以上であることにより、Ｗ１を十分に確保することができかつエアフィルタ１の圧力損失が増加するのを抑えることができ、開口率が前記範囲の上限値以下であることにより、エアフィルタ１の圧力損失が増加するのを抑えることができる。先端部２１を形成する２つのフィルタエレメント３の隙間Ｗ１を十分に確保することができる。本実施形態では、例えば、Ｒ＝４３％である。
Ｒ＝［｛α×（バンク数−１）｝＋２β］／（枠体５の流入側の水平方向の開口幅）×１００
αは、図２に示すように、隣接する２つのエレメント受け７の、エアフィルタ１の最も流入側における間隔である。βは、図２に示すように、枠体５の側面５ｃ，５ｄとこれに隣接するエレメント受け７との間の、エアフィルタ１の最も流入側における間隔である。開口幅は、枠体５の流入側における水平方向の開口長さから、全てのエレメント受け７の水平方向長さの和を引いた値である。本実施形態において、エレメント受け７の水平方向長さは、図３（ａ）において符号７ａで示すように、エレメント受け７の流入側の端部のうち空気の流入方向と直交する平坦な部分の水平方向長さをいう。
枠体５の開口率は、後端部２３の数に応じて定められるのが好ましく、本実施形態では、好ましくは３５％以上であり、好ましくは７０％以下である。開口率が前記範囲の下限値以上であることにより、Ｗ１を十分に確保することができかつエアフィルタ１の圧力損失が増加するのを抑えることができ、開口率が前記範囲の上限値以下であることにより、エアフィルタ１の圧力損失が増加するのを抑えることができる。先端部２１を形成する２つのフィルタエレメント３の隙間Ｗ１を十分に確保することができる。本実施形態では、例えば、Ｒ＝４３％である。
エアフィルタ１は、エレメント受け９をさらに備えている。
エレメント受け９は、枠体５の流出側に配され、後端部２３を流出側から支持する。エレメント受け９は、後端部２３に対応して枠体５内に配され、エアフィルタ１の鉛直方向に延びている。後端部２３において、２つのフィルタエレメント３の端部３ｂは、ポリウレタン樹脂等によりエレメント受け９に接着されることで固定されている。エレメント受け９は、枠体５に固定されているが、エレメント受け７が枠体５に固定されている場合は、枠体５に固定されていなくてもよい。
エレメント受け９は、枠体５の流出側に配され、後端部２３を流出側から支持する。エレメント受け９は、後端部２３に対応して枠体５内に配され、エアフィルタ１の鉛直方向に延びている。後端部２３において、２つのフィルタエレメント３の端部３ｂは、ポリウレタン樹脂等によりエレメント受け９に接着されることで固定されている。エレメント受け９は、枠体５に固定されているが、エレメント受け７が枠体５に固定されている場合は、枠体５に固定されていなくてもよい。
エレメント受け９の内側の幅Ｗoutは、フィルタエレメント３の高さＨと、
２Ｈ≦Ｗout＜２Ｈ＋２ｍｍ
の関係を満たすことが好ましい。幅Ｗoutがこのような範囲にあることで、フィルタエレメン３同士の隙間Ｗ２を０ｍｍ以上２ｍｍ未満確保することができる。本実施形態では、例えばＷout＝４０ｍｍである。
２Ｈ≦Ｗout＜２Ｈ＋２ｍｍ
の関係を満たすことが好ましい。幅Ｗoutがこのような範囲にあることで、フィルタエレメン３同士の隙間Ｗ２を０ｍｍ以上２ｍｍ未満確保することができる。本実施形態では、例えばＷout＝４０ｍｍである。
エレメント受け７，９は、通気性を有しない、剛性を有する材料、例えば、亜鉛めっき鋼板や、ガルバニウム鋼版、アルミニウム合金、プラスチック等からなる板状部材を用いて作製される。
以上のエアフィルタ１によれば、流入側において、先端部２１を形成する２つのフィルタエレメント３が接することなく離間していることにより、先端部２１の下流側直後の部分において空間をより多く確保できる。このため、多風量の気流が流入してフィルタエレメント３の先端部２１の下流側直後の部分が下流側に撓んでも、隣接するフィルタエレメント３同士が接触して、フィルタエレメント３の一部の領域に集中して大量に空気が流れこむのを防ぐことができ、この結果、バーストを回避できる。
特に、隙間Ｗ１が２〜１０ｍｍであることにより、フィルタエレメント３が下流側に撓んでフィルタエレメント３同士が接触するのをより確実に抑えるとともに、流入側での枠体５の開口率を十分に確保して、圧力損失の増大を抑えることができる。
特に、隙間Ｗ１が２〜１０ｍｍであることにより、フィルタエレメント３が下流側に撓んでフィルタエレメント３同士が接触するのをより確実に抑えるとともに、流入側での枠体５の開口率を十分に確保して、圧力損失の増大を抑えることができる。
また、流入側における枠体５の開口率が、３５〜７０％であることにより、Ｗ１を十分に確保することができるとともに、エアフィルタ１の圧力損失が大幅に増加するのを抑えることができる。
さらに、このエアフィルタ１は、フィルタエレメント３のプリーツの折り目が横型であり、プリーツの折り目が並ぶ方向（縦方向）に下流側に撓んでバーストを起こす可能性が高いが、上述のようにフィルタエレメント３同士が隙間Ｗ１をあけて配されていることによるバースト回避の効果が有効である。また、横型は、圧力損失の増大を抑えることができる。
さらに、このエアフィルタ１は、フィルタエレメント３のプリーツの折り目が横型であり、プリーツの折り目が並ぶ方向（縦方向）に下流側に撓んでバーストを起こす可能性が高いが、上述のようにフィルタエレメント３同士が隙間Ｗ１をあけて配されていることによるバースト回避の効果が有効である。また、横型は、圧力損失の増大を抑えることができる。
（他の実施形態）
本発明のエアフィルタは、例えば、圧力損失を大きく増加させない範囲で、フィルタエレメントの撓みを機械的に抑える他の手段が併用されてもよい。他の手段は、例えば、フィルタエレメントの、下流側を向く面に対し、多孔シートを重ねることや、フィルタエレメントの横方向中央部に下流側から支持する棒状の支柱を配置すること、先端部２１に対し下流側から支持するようＶ字形状に形成された先端部を有する棒状又は板状の器具で下流側から支えること等が挙げられる。多孔シートとしては、例えば、パンチングメタル、エキスパンドメタル、ネット等が挙げられる。横型の場合は、フィルタエレメントのうち、撓みやすい縦方向中央の領域にのみ、多孔シートを重ねる、棒状の器具で流出側から支える等してもよい。これにより、フィルタエレメントの、多孔体を重ねた又は棒状の器具で支えた部分の圧力を高めて風を流れにくくすることで、撓みやすい部分への風量を低減し、撓みを抑制することができる。
本発明のエアフィルタは、例えば、圧力損失を大きく増加させない範囲で、フィルタエレメントの撓みを機械的に抑える他の手段が併用されてもよい。他の手段は、例えば、フィルタエレメントの、下流側を向く面に対し、多孔シートを重ねることや、フィルタエレメントの横方向中央部に下流側から支持する棒状の支柱を配置すること、先端部２１に対し下流側から支持するようＶ字形状に形成された先端部を有する棒状又は板状の器具で下流側から支えること等が挙げられる。多孔シートとしては、例えば、パンチングメタル、エキスパンドメタル、ネット等が挙げられる。横型の場合は、フィルタエレメントのうち、撓みやすい縦方向中央の領域にのみ、多孔シートを重ねる、棒状の器具で流出側から支える等してもよい。これにより、フィルタエレメントの、多孔体を重ねた又は棒状の器具で支えた部分の圧力を高めて風を流れにくくすることで、撓みやすい部分への風量を低減し、撓みを抑制することができる。
本発明のエアフィルタは、横型に限定されず、フィルタエレメントのプリーツの折り目が縦方向に延びる縦型であってもよい。エアフィルタが縦型である場合は、１枚の濾材を用いて、隣接する２以上のフィルタエレメントが繋がって形成されてもよい。
エアフィルタは、気流の向きに対して、上記実施形態で説明した流入側と流出側を逆にして配されてもよいが、対向する２つの面に開口部を有しかつ設置される際の流入側及び流出側の向きが限定されない、いわゆるボックスタイプのエアフィルタでは、圧力損失が低くなる観点から、流出側においてエレメント集合体２が枠体の側部に接して配されるのが好ましい。
本発明のエアフィルタにおいて、フィルタエレメントの縦長さ、横長さ、高さ、ピッチ、先端部及び後端部の角度、Ｗ１、Ｗ２、Ｗin、Ｗoutの各長さ、バンク数、α及びβの関係、開口率等は、上述の数値に限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で他の数値を採り得る。例えば、バンク数は１であってもよい。すなわちフィルタエレメント対は１つであってもよい。
本発明のエアフィルタにおいて、フィルタエレメントの縦長さ、横長さ、高さ、ピッチ、先端部及び後端部の角度、Ｗ１、Ｗ２、Ｗin、Ｗoutの各長さ、バンク数、α及びβの関係、開口率等は、上述の数値に限定されず、本発明の効果を損なわない範囲で他の数値を採り得る。例えば、バンク数は１であってもよい。すなわちフィルタエレメント対は１つであってもよい。
エアフィルタの枠体は、上記実施形態で説明したものに限定されず、エレメント集合体を保持し得るものであれば、他の形状のものが用いられてもよい。例えば、枠体は、流入側の端部に配されかつ開口されたフレームと、このフレームから流出側に延びるよう設けられた上面および底面とを有し、左右側面を有しないものであってもよい。この場合の上下方向および左右方向は、図２と同様にエアフィルタを見た場合の図２の紙面奥行き方向および左右方向である。なお、上面および底面は、Ｖ字形状をなすよう配されたフィルタエレメントに対応した形状に形成される。このタイプのエアフィルタでは、エレメント集合体は、フィルタエレメントの流入側の端部がフレームに保持されるとともに、上下方向の両端が上面および下面に支持され、さらに、左右方向両側のフィルタエレメントは露出している。このタイプのエアフィルタは、上述のボックスタイプのエアフィルタに対して、シングルヘッダーフィルタとも呼ばれる。フレーム、上面および底面は、金属又はプラスチック製の板材を組み合わせて作られる。
以下、実施例を示して、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
粒径０．３μｍの粒子に対して９５％以上の捕集効率を有するガラス繊維（ライドール社製、Ｌ−２２２１）を濾材として、ロータリー式織り機でピッチＰが３．０ｍｍになるようプリーツ加工を行い、縦５９２ｍｍ×横２８０ｍｍ×高さ２０ｍｍの外寸のフィルタエレメントを作製した。得られたフィルタエレメントは、プリーツ数１９７、濾材面積３２ｃｍ２であった。得られたフィルタエレメント１４枚を、流入側に先端部が、流出側に後端部がそれぞれ形成されるよう並べ、ポリウレタン樹脂を用いて、縦５９４ｍｍ×横５９４ｍｍ×高さ２９２ｍｍの外寸を有するガルバニウム鋼版製の枠体に固定した。その際に、先端部のフィルタエレメントの流入側の端部同士を３ｍｍあけて、受け幅Ｗinが４３ｍｍのエレメント受けに固定した。また、後端部のフィルタエレメントの流出側の端部同士の間隔をあけずに、受け幅Ｗoutが４０ｍｍのエレメント受けに固定した。先端部のフィルタエレメントのなす角θ１、及び、後端部のフィルタエレメントがなす角θ２はいずれも６°とした。フィルタエレメントのエレメント受けに対する固定は、ポリウレタン樹脂を用いて接着することにより行った。
得られたＶバンク型エアフィルタは、バンク数７、先端部同士の間隔αが３４ｍｍ、先端部と隣接する枠体の内壁との距離βが１７ｍｍ、開口率４３％であった。
（実施例１）
粒径０．３μｍの粒子に対して９５％以上の捕集効率を有するガラス繊維（ライドール社製、Ｌ−２２２１）を濾材として、ロータリー式織り機でピッチＰが３．０ｍｍになるようプリーツ加工を行い、縦５９２ｍｍ×横２８０ｍｍ×高さ２０ｍｍの外寸のフィルタエレメントを作製した。得られたフィルタエレメントは、プリーツ数１９７、濾材面積３２ｃｍ２であった。得られたフィルタエレメント１４枚を、流入側に先端部が、流出側に後端部がそれぞれ形成されるよう並べ、ポリウレタン樹脂を用いて、縦５９４ｍｍ×横５９４ｍｍ×高さ２９２ｍｍの外寸を有するガルバニウム鋼版製の枠体に固定した。その際に、先端部のフィルタエレメントの流入側の端部同士を３ｍｍあけて、受け幅Ｗinが４３ｍｍのエレメント受けに固定した。また、後端部のフィルタエレメントの流出側の端部同士の間隔をあけずに、受け幅Ｗoutが４０ｍｍのエレメント受けに固定した。先端部のフィルタエレメントのなす角θ１、及び、後端部のフィルタエレメントがなす角θ２はいずれも６°とした。フィルタエレメントのエレメント受けに対する固定は、ポリウレタン樹脂を用いて接着することにより行った。
得られたＶバンク型エアフィルタは、バンク数７、先端部同士の間隔αが３４ｍｍ、先端部と隣接する枠体の内壁との距離βが１７ｍｍ、開口率４３％であった。
（従来例）
濾材の材質をポリプロピレン（ＰＰ）製不織布とポリエチレン（ＰＥ）製不織布の複合不織布とし、流入側のエレメント受けの受け幅Ｗinを４０ｍｍ（隙間Ｗ１＝０ｍｍ）、流出側のエレメント受けの受け幅Ｗoutを４０ｍｍ（隙間Ｗ２＝０ｍｍ）、フィルタエレメントのピッチＰを４．５ｍｍ、先端部の開き角度θ１及び後端部の開き角θ２を８．９°、とした点を除いて、実施例１と同様にエアフィルタを作製した。
濾材の材質をポリプロピレン（ＰＰ）製不織布とポリエチレン（ＰＥ）製不織布の複合不織布とし、流入側のエレメント受けの受け幅Ｗinを４０ｍｍ（隙間Ｗ１＝０ｍｍ）、流出側のエレメント受けの受け幅Ｗoutを４０ｍｍ（隙間Ｗ２＝０ｍｍ）、フィルタエレメントのピッチＰを４．５ｍｍ、先端部の開き角度θ１及び後端部の開き角θ２を８．９°、とした点を除いて、実施例１と同様にエアフィルタを作製した。
（比較例１）
流入側のエレメント受けの受け幅Ｗinを４０ｍｍ（隙間Ｗ１＝０ｍｍ）、流出側のエレメント受けの受け幅Ｗoutを４０ｍｍ（隙間Ｗ２＝０ｍｍ）、フィルタエレメントのピッチＰを３．０ｍｍ、先端部の開き角度θ１及び後端部の開き角θ２を６°、バンク数７、とした点を除いて、実施例１と同様にエアフィルタを作製した。
流入側のエレメント受けの受け幅Ｗinを４０ｍｍ（隙間Ｗ１＝０ｍｍ）、流出側のエレメント受けの受け幅Ｗoutを４０ｍｍ（隙間Ｗ２＝０ｍｍ）、フィルタエレメントのピッチＰを３．０ｍｍ、先端部の開き角度θ１及び後端部の開き角θ２を６°、バンク数７、とした点を除いて、実施例１と同様にエアフィルタを作製した。
（実施例２）
フィルタエレメントのプリーツの折り目の向きが縦方向とした点を除いて、実施例１と同様にエアフィルタを作製した。
以上の実施例１、２、従来例、比較例１のエアフィルタの圧力損失、接触開始圧力損失を下記要領で測定、評価した。また、これら評価結果に基づき下記要領で総合評価を行った。
フィルタエレメントのプリーツの折り目の向きが縦方向とした点を除いて、実施例１と同様にエアフィルタを作製した。
以上の実施例１、２、従来例、比較例１のエアフィルタの圧力損失、接触開始圧力損失を下記要領で測定、評価した。また、これら評価結果に基づき下記要領で総合評価を行った。
（フィルタ圧力損失）
エアフィルタを試験用矩形ダクトにセットし、風量を５６ｍ３／分となるように空気の流れを調整し、エアフィルタの上流側および下流側でマノメータを用いて圧力を測定し、上下流間の圧力の差をフィルタの圧力損失（以下、フィルタ圧力損失という）として得た。この結果、フィルタ圧力損失が、２００Ｐａ未満であった場合をＡ、２００Ｐａ以上２５０Ｐａ未満であった場合をＢ、２５０Ｐａ以上であった場合をＣ、と評価した。
エアフィルタを試験用矩形ダクトにセットし、風量を５６ｍ３／分となるように空気の流れを調整し、エアフィルタの上流側および下流側でマノメータを用いて圧力を測定し、上下流間の圧力の差をフィルタの圧力損失（以下、フィルタ圧力損失という）として得た。この結果、フィルタ圧力損失が、２００Ｐａ未満であった場合をＡ、２００Ｐａ以上２５０Ｐａ未満であった場合をＢ、２５０Ｐａ以上であった場合をＣ、と評価した。
（接触開始圧力損失）
エアフィルタを試験用矩形ダクトにセットし、風量５６ｍ３／分から増加させ、先端部を形成する２つのフィルタエレメントが接触した時のエアフィルタの上下流の圧力差を測定した。圧力差の測定は上述のフィルタ圧力損失の測定と同様に行った。上下流の圧力差が高いとフィルタエレメントにかかる気流による圧力が大きくなる。圧力差が２０００Ｐａでフィルタエレメント同士が接触しなかった場合をＡ、圧力差が１０００Ｐａを超え、２０００Ｐａになるまでにフィルタエレメント同士が接触した場合をＢ、１０００Ｐａになるまでにフィルタエレメント同士が接触した場合をＣと評価した。この評価が良いほど、フィルタエレメントは撓みにくくバーストが起こりにくい。
エアフィルタを試験用矩形ダクトにセットし、風量５６ｍ３／分から増加させ、先端部を形成する２つのフィルタエレメントが接触した時のエアフィルタの上下流の圧力差を測定した。圧力差の測定は上述のフィルタ圧力損失の測定と同様に行った。上下流の圧力差が高いとフィルタエレメントにかかる気流による圧力が大きくなる。圧力差が２０００Ｐａでフィルタエレメント同士が接触しなかった場合をＡ、圧力差が１０００Ｐａを超え、２０００Ｐａになるまでにフィルタエレメント同士が接触した場合をＢ、１０００Ｐａになるまでにフィルタエレメント同士が接触した場合をＣと評価した。この評価が良いほど、フィルタエレメントは撓みにくくバーストが起こりにくい。
（総合評価）
フィルタ圧力損失及び接触開始圧力損失の評価結果が、いずれもＡである場合をＡ、一方がＡで他方がＢである場合をＢ、いずれもＢである場合をＣ、それ以外の場合をＤと評価した。なお、フィルタ圧力損失はエアフィルタの重要な性能であるため、このようにフィルタ圧力損失の評価も含めた総合評価をすることが好ましい。
評価結果を、表１に示す。表１中、「エレメント受けの受け幅」の欄に示す「流入」、「流出」はそれぞれ、流入側のエレメント受けの受け幅Ｗin、流出側のエレメント受けの受け幅Ｗoutを表す。
フィルタ圧力損失及び接触開始圧力損失の評価結果が、いずれもＡである場合をＡ、一方がＡで他方がＢである場合をＢ、いずれもＢである場合をＣ、それ以外の場合をＤと評価した。なお、フィルタ圧力損失はエアフィルタの重要な性能であるため、このようにフィルタ圧力損失の評価も含めた総合評価をすることが好ましい。
評価結果を、表１に示す。表１中、「エレメント受けの受け幅」の欄に示す「流入」、「流出」はそれぞれ、流入側のエレメント受けの受け幅Ｗin、流出側のエレメント受けの受け幅Ｗoutを表す。
表１から明らかなように、先端部を形成する２つのフィルタエレメント間に隙間がない場合は（従来例、比較例１）、フィルタ圧力損失と接触開始圧力損失のバランスが悪かったのに対し、隙間がある場合は（実施例１）、フィルタ圧力損失と接触開始圧力損失のバランスを高く保つことができた。
また、エアフィルタが横型の場合は（実施例１）、縦型（実施例２）と比べ、フィルタ圧力損失と接触開始圧力損失のバランスにより優れていた。
さらに、流出側で後端部２３をなす２つのフィルタエレメント３の間に隙間Ｗ２がある場合は（実施例１）、隙間がない場合（比較例１）と比べて、フィルタ圧力損失と接触開始圧力損失のバランスにより優れていた。
また、エアフィルタが横型の場合は（実施例１）、縦型（実施例２）と比べ、フィルタ圧力損失と接触開始圧力損失のバランスにより優れていた。
さらに、流出側で後端部２３をなす２つのフィルタエレメント３の間に隙間Ｗ２がある場合は（実施例１）、隙間がない場合（比較例１）と比べて、フィルタ圧力損失と接触開始圧力損失のバランスにより優れていた。
次に、先端部２１を形成する２つのフィルタエレメント３の隙間Ｗ１の違いによるフィルタ圧力損失、接触開始圧力損失の違いを比較するために、流入側の受け幅を４１ｍｍ（実施例３）、４２ｍｍ（実施例４）、５０ｍｍ（実施例５）、５１ｍｍ（実施例６）と変えた以外、いずれも濾材材質、流出側のエレメント受けの受け幅、ピッチ、高さ、先端部及び後端部開き角度、バンク数、フィルタエレメントの折り目の向きを実施例１と同じ条件で、実験を行った。測定、評価方法は、上述したのと同様である。評価結果を、表２に示す。
表２から明らかなように、流入側のエレメント受けの受け幅Ｗinが４２ｍｍ未満である場合は（実施例３）、エアフィルタの上下流の圧力差が２０００Ｐａになるまでにフィルタエレメント同士が接触したのに対し、４２ｍｍ以上である場合は（実施例４〜６，１）、圧力差が２０００Ｐａ以下ではフィルタエレメント同士は接触しなかった。また、流入側のエレメント受けの受け幅Ｗinが５０ｍｍを超える場合は（実施例６）、フィルタ圧力損失が２００Ｐａ以上であったのに対し、５０ｍｍ以下である場合は（実施例３〜５，１）、フィルタ圧力損失は２００Ｐａ未満であった。
次に、開口率Ｒの違いによるフィルタ圧力損失、接触開始圧力損失の違いを比較するために、開口率が２７％（実施例７）、３５％（実施例８）、６８％（実施例９）、７６％（実施例１０）となるよう、流入側のエレメント対間の間隔α、流入側のエレメント対−枠体間の間隔β、バンク数を変えた以外、いずれも濾材材質、流出側のエレメント受けの受け幅、ピッチ、高さ、先端部、後端部開き角度、フィルタエレメントの折り目の向きを実施例１と同じ条件で、実験を行った。測定、評価方法は、上述したのと同様である。評価結果を、表３に示す。なお、開口率Ｒは、上述した式に従って求めた。枠体の流入側の開口部の水平方向長さは５５４ｍｍである。また、実施例１の開口率Ｒは４３％である。
表３から明らかなように、開口率が３５％未満である場合（実施例７）及び７０％を超える場合（実施例１０）は、フィルタ圧力損失が２００Ｐａ以上であったのに対し、３５〜７０％である場合は（実施例８，１，９）、２００Ｐａ未満に抑えられた。また、開口率が３５％未満である場合は（実施例７）、エアフィルタの上下流の圧力差が２０００Ｐａになるまでにフィルタエレメント同士が接触したのに対し、３５％以上である場合は（実施例８〜１０，１）、圧力差が２０００Ｐａではフィルタエレメント同士は接触しなかった。
１ エアフィルタ
２ エレメント集合体
３ フィルタエレメント
４ フィルタエレメント対
５ 枠体
７ エレメント受け（エレメント支持体）
１０ 濾材
２１ 先端部
２３ 後端部
Ｈ フィルタエレメントの厚み（高さ）
Ｗ１ フィルタエレメント対の先端部での隙間
２ エレメント集合体
３ フィルタエレメント
４ フィルタエレメント対
５ 枠体
７ エレメント受け（エレメント支持体）
１０ 濾材
２１ 先端部
２３ 後端部
Ｈ フィルタエレメントの厚み（高さ）
Ｗ１ フィルタエレメント対の先端部での隙間
Claims (3)
- 気流中の微粒子を捕集するエアフィルタであって、
平板状に延在したプリーツ状の濾材からなる複数のフィルタエレメントを有し、前記複数のフィルタエレメントのうち隣接する２つのフィルタエレメントがＶ字形状をなすよう配されてなるフィルタエレメント対を有する、エレメント集合体と、
第１の側から流入した気流が第２の側に流出されるよう開口され、前記フィルタエレメント対のＶ字形状の先端部が前記第１の側を向いて配されるよう前記エレメント集合体を保持する枠体であって、前記フィルタエレメントのそれぞれが接している枠体と、
前記枠体の第１の側に配され、前記フィルタエレメント対の先端部に接し、前記先端部を前記第１の側から支持し、通気性を有しない第１のエレメント支持体と、
前記枠体の第２の側に配され、通気性を有しない第２のエレメント支持体であって、隣り合う２つの前記フィルタエレメント対のそれぞれの対に１つ含まれ、かつ、隣接する２つのフィルタエレメントの前記第２の側の端部に接し、前記第２の側の端部を前記第２の側から支持する第２のエレメント支持体と、を備え、
前記フィルタエレメント対をなす２つのフィルタエレメントは、前記先端部において接することなく互いに２〜１０ｍｍ離間し、
前記第２のエレメント支持体に支持された前記２つのフィルタエレメントは、前記第２の側の端部において、接することなく互いに２ｍｍ未満離間している、あるいは、互いに接している、
エアフィルタ。 - 前記第１の側における前記枠体の開口率が、３５〜７０％である、請求項１に記載のエアフィルタ。
- 前記複数のフィルタエレメントそれぞれの前記濾材のプリーツの折り目が前記第１の側から前記第２の側に延びている、請求項１または２に記載のエアフィルタ。
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