JP6276044B2

JP6276044B2 - ガスタービン吸気用エアフィルタ

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Publication number: JP6276044B2
Application number: JP2014013675A
Authority: JP
Inventors: 竜巳阪野; 修治庭田; 新沼　仁; 仁新沼
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: JP2015139739A

Description

本発明は、気体中の微粒子を捕集するガスタービン吸気用エアフィルタに関する。

ガスタービンの吸気用フィルタとして用いられるエアフィルタが、従来より知られている。このエアフィルタは、ガスタービンの上流側に設けられたフィルタチャンバに設置され、吸気によって流れる空気中のダスト等の微粒子を捕集する。

従来より、捕集性能の異なる数種類のエアフィルタを互いに気流の流れに沿って設置し、吸気を行うことが知られている。例えば、２種類のエアフィルタを備える２段式では、上流側に、粗塵を捕集する粗塵用フィルタが配置され、下流側に、よりサイズの小さいダストを捕集する中性能フィルタが配置される。また、さらに捕集性能を上げるために、上記中性能フィルタの下流側に、さらにサイズの小さいダストを捕集する高性能フィルタが配置された３段式も知られている。３段式によれば、フィルタチャンバの下流側に設置された空気圧縮機翼にダストが付着して汚染されるのを抑えられ、これによる発電出力の低下を防ぐことができる。
しかし、３段式では、エアフィルタの取付箇所が２段式に比べて１段分増えるため、フィルタチャンバが大型化したり、もともと２段式であったものを増設する場合は改造が必要となったり、多大な設備投資が必要になる。

一方、捕集性能の異なる２種のエアフィルタを１台のエアフィルタに纏めた複合高性能フィルタが知られている。例えば、中性能フィルタ及び高性能フィルタが１台のエアフィルタとしてまとめられている。このような複合高性能フィルタは、フィルタチャンバを大型化または改造することなく高性能化可能であるため、広く用いられている。

しかし、従来の複合高性能フィルタは、中性能および高性能の２種の濾材を重ねて用いることから、２枚の濾材の間に空間が生じて全体として厚みが増し、これに起因する圧力損失の上昇を招くおそれがある。このため、近年、吸気用フィルタに求められている、より低圧力損失で長寿命であることの高いレベルでの達成が難しくなっている。このような状況に鑑み、２種の濾材を抄き合わせて１枚の濾材とした２層抄き濾材を用いることが知られている。

この種の２層抄き濾材を備える複合高性能フィルタとして、例えば、特許文献１〜３に記載のエアフィルタが既に提案されている。特許文献１には、ガラス繊維濾材とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）濾材とを抄き合わせた２層抄き濾材が開示されている。特許文献２には、ガラス繊維とＰＥＴ繊維を混合してなる濾材を２種用いた２層抄き濾材が開示されている。特許文献３には、抄き合わせられる２つの濾材がいずれもガラス繊維からなる２層抄き濾材が開示されている。

特開２００６−８３８号公報国際公開２００３／０４３７１７号パンフレット特開平５−１２３５１３号公報

特許文献１及び特許文献２に記載の濾材は、有機繊維を含むため、ガラス繊維のみからなる濾材と比べ、外力を受けたときの反発力が大きいことから、プリーツ加工後の濾材の折り目がシャープにならないおそれがある。このため、プリーツの折り目を挟む濾材の部分が、空気が通るスペースを狭めるように膨み、これによって圧力損失が高くなることがある。ガスタービン吸気用エアフィルタとして圧力損失が高くなると、圧力損失が高くなる前と同量の空気を吸引するために余分に燃料を消費して圧縮機翼を回転させる必要があることから、その分発電効率が低下する。また、濾材の折り目がシャープでないことによって圧力損失が高くなり、圧力損失の所定の上限値（最終圧力損失）に達するまでの時間が短くなり、短寿命となるおそれがある。

一方、特許文献３の濾材は、上流側（中性能側）の層に繊維径の太いガラス繊維が用いられるため、上流層の捕集効率が低くなりやすい。このため、下流側（高性能側）の層として、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタや準ＨＥＰＡフィルタのフィルタグレードに相当する高性能フィルタ用濾材からなる層を用いた場合に、下流層の負担が大きくなり、濾材全体としての寿命が短くなる。濾材の寿命が短いと、通常、略１年以上の間隔で実施されるガスタービンの定期検査を待たずにフィルタ交換をしなければならず、フィルタ交換のためだけにガスタービンの稼働を停止せざるを得なくなってしまい、ロスが大きい。

本発明は、高い捕集効率を維持しつつ、低圧力損失で、長寿命なガスタービン吸気用エアフィルタを提供することを目的とする。

本発明は、気体中の微粒子を捕集するガスタービン吸気用エアフィルタであって、
ガラス繊維からなり、互いに抄き合わされた第１の層及び第２の層を有し、プリーツ加工され、プリーツの折り目を有し、山折りおよび谷折りが繰り返された波型形状を有する濾材と、
前記第１の層が気流の上流側を向くよう前記濾材を保持する枠体と、を備え、
前記第１の層は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が４０〜７０％、目付が６０〜８０ｇ／ｍ^２、前記ガラス繊維の平均繊維径が０．９〜２．０μｍ、厚みが０．２〜０．５ｍｍであり、
前記第２の層は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９０〜９９．９９％、目付が３５〜５０ｇ／ｍ^２、前記ガラス繊維の平均繊維径が０．５〜０．７μｍ、厚みが０．２５〜０．４ｍｍであり、
前記濾材は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９５〜９９．９９９％、厚みが０．４５〜０．９ｍｍであることを特徴とする。

本発明のガスタービン吸気用エアフィルタは、高い捕集効率を維持しつつ、低圧力損失で、長寿命である。

本発明の一実施形態のガスタービン吸気用エアフィルタを一部切り欠いて示す外観図である。図１のガスタービン吸気用エアフィルタの濾材の断面を示す図である。図１のガスタービン吸気用エアフィルタの変形例１によるエアフィルタを一部切り欠いて示す外観図である。図１のガスタービン吸気用エアフィルタの変形例２によるエアフィルタを示す外観斜視図である。

以下、本発明のガスタービン吸気用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ガスタービン吸気用エアフィルタ（以降、エアフィルタまたはフィルタともいう）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。また、図２に、エアフィルタ１の濾材の厚み方向の断面を示す。

エアフィルタ１は、気体中の微粒子を捕集するエアフィルタであって、ガラス繊維からなり、互いに抄き合わされた上流層（第１の層）１１及び下流層（第２の層）１３を有する濾材３と、上流層１１が気流の上流側を向くよう濾材３を保持する枠体５と、を備える。上流層１１は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が４０〜７０％、目付が６０〜８０ｇ／ｍ^２、平均繊維径が０．９〜２．０μｍ、厚みが０．２〜０．５ｍｍである。下流層１３は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９０〜９９．９９％、目付３５〜５０ｇ／ｍ^２、平均繊維径が０．３〜０．８μｍである。そして、濾材３は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９５〜９９．９９９％、厚みが０．４〜０．９ｍｍである。

エアフィルタ１は、図示されないガスタービンの空気圧縮機の上流側に設けられたフィルタチャンバに取り付けられ、圧縮機側に供給される空気が透過する際に、空気中のダスト等の微粒子を捕集する。

（濾材）
濾材の上流層１１および下流層１３は、いずれもガラス繊維からなる。ガラス繊維は、特に制限されないが、例えば、Ｂ_２Ｏ_３含有量が０．１質量％以下または５〜１５質量％の溶融紡糸ガラス繊維を用いることができる。Ｂ_２Ｏ_３含有量が０．１質量％以下の溶融紡糸ガラス繊維は、質量比で、ＳｉＯ_２：６９．０〜７２．０％、Ｎａ_２Ｏ：１０．５〜１２．０％、ＣａＯ：５．０〜７．０％、Ｋ_２Ｏ：４．５〜６．０％、Ａｌ_２Ｏ_３：２．５〜４．０％、ＭｇＯ：２．０〜４．０％、ＺｎＯ：０．０〜２．０％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．２％未満、Ｂ_２Ｏ_３：０．１％未満の組成のガラスから作成される。また、Ｂ_２Ｏ_３含有量が５〜１５質量％の溶融紡糸ガラス繊維は、例えば、質量比で、ＳｉＯ_２：５５．０〜６０．０％、Ｎａ_２Ｏ：９．５〜１３．５％、ＣａＯ：１．０〜５．０％、Ｋ_２Ｏ：１．０〜４．０％、Ａｌ_２Ｏ_３：４．０〜７．０％、ＭｇＯ：０．０〜２．０％、ＺｎＯ：２．０〜５．０％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．２％未満、Ｂ_２Ｏ_３：８．０〜１１．０％未満の組成のガラスから作成される。

上流層１１及び下流層１３に用いられるガラス繊維は、１種のガラス繊維であってもよく、ガラス組成、平均繊維径、形態等の異なる複数種のガラス繊維を混合した混合繊維であってもよい。例えば、平均繊維径の異なる２種のガラス繊維の混合繊維が用いられてもよい。この場合、平均繊維径の小さい方のガラス繊維によって捕集性能を上げ、平均繊維径の大きい方のガラス繊維によって構造的な強度を上げることができる。また、例えば、形態の異なる溶融紡糸ガラス繊維およびチョップドストランドガラス繊維の混合繊維が用いられてもよい。

（ａ）上流層
上流層１１は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率（以下、特に断りのある場合を除いて、捕集効率という）が４０〜７０％である。上流層１１がこのような捕集効率を有することにより、下流層１３の負担を減らし、下流層１３を長寿命化できる。捕集効率が４０％未満であると、下流層１３の負担が大きく、すぐに目詰りしてしまう。また、捕集効率が７０％を超えると、上流層１１が下流層１３よりも著しく早く目詰りを起こし、また、濾材３の圧力損失に悪影響を与える。上流層１１の捕集効率は、濾材を長寿命にする観点から、好ましくは４０〜６５％である。本実施形態の上流層１１の捕集効率は、例えば、５５％である。４０〜７０％の捕集効率は、例えば、上流層１１の目付を６０〜８０ｇ／ｍ^２、平均繊維径を０．９〜２．０μｍ、厚みを０．２〜０．５ｍｍに調節することにより得られる。

上流層１１は、目付が６０〜８０ｇ／ｍ^２である。目付がこの範囲にあることで、上流層１１の捕集効率を上記範囲に調節しやすくなる。目付が６０ｇ／ｍ^２未満であると、捕集効率が低下してしまう。目付が８０ｇ／ｍ^２を超えると、濾材の圧力損失が高くなる。上流層１１の目付は、寿命の観点から、好ましくは６５〜７５ｇ／ｍ^２である。本実施形態の上流層１１の目付は、例えば、７５ｇ／ｍ^２である。目付は、公知の方法で調節できる。例えば、ガラス繊維を水中に分散させたスラリー中から抄紙のために搬送する際の搬送速度や、スラリー中のガラス繊維の濃度を変えることで調節できる。

上流層１１は、平均繊維径が０．９〜２．０μｍである。本明細書でいう平均繊維径は、任意に抽出した例えば５００本の繊維の繊維径の平均で表される。各繊維は、走査型電子顕微鏡により得られるＳＥＭ画像を用いて求められる。上流層１１のガラス繊維は複数種のガラス繊維の混合繊維からなる。ガラス繊維は、例えば、ガラス組成、平均繊維径、形態によって種類が異なる。
上流層１１の平均繊維径が上記範囲にあると、上流層１１の捕集効率を上記範囲に調節しやすくなる。平均繊維径が０．９μｍ未満であると、濾材の圧力損失が高くなり、また、寿命が短くなり、平均繊維径が１．２μｍを超えると、捕集効率が低くなる。上流層１１の平均繊維径は、捕集効率の観点から、好ましくは１．０〜１．５μｍである。本実施形態の上流層１１の平均繊維径は、例えば、０．９μｍである。

上流層１１は、厚みが０．２〜０．５ｍｍである。厚みは、濾材３を２枚に分離できる場合はダイヤルシックネスゲージを用いて各々測定する。２枚に分離できない場合は、走査型電子顕微鏡を用いて得られるＳＥＭ画像を用いて、任意の数箇所（例えば１０箇所）で解析することで求められる。このとき、上流層１１と下流層１３の境界が、上流層１１側のガラス繊維と下流層１３側のガラス繊維が絡み合っている等して混在している場合は、この混在している領域の厚み方向長さの中間位置を境界とする。この混在している領域は、ＳＥＭ画像において、上流層１１の表面から下流層１３側に進んだときに下流層１３のガラス繊維が現れる位置と、逆に下流層１３の表面から上流層１１側に進んだときに上流層１１のガラス繊維が現れる位置との厚み方向領域として特定できる。
厚みがこの範囲にあると、上流層１１の保塵量が増すことで下流層１３の負担が減り、濾材３を長寿命化できる。また、上流層１１の寿命を長くすることができる。厚みが０．２ｍｍ未満であると、濾材の圧力損失が高くなり、また、下流層１３の負担が大きくなり、濾材３の寿命に悪影響を与える。厚みが０．５ｍｍを超えると、濾材全体の厚みが厚くなり、フィルタにしたときの圧力損失が大きくなる。上流層１１の厚みは、寿命の観点から、好ましくは０．３〜０．４５ｍｍである。本実施形態の上流層１１の厚みは、例えば、０．４である。上流層１１の厚みは、公知の方法で調節でき、例えば、製造時のプレスロールの圧力により調節できる。

（ｂ）下流層
下流層１３は、粒径０．３μｍの粒子に対して捕集効率が９０〜９９．９９％、すなわち、準ＨＥＰＡフィルタ（ＨＥＰＡフィルタに準じる性能のエアフィルタ）の性能を有する。下流層１３がこのような捕集効率を有することにより、濾材３全体として高い捕集効率を維持することができる。捕集効率が９０％未満であると、濾材３としての捕集効率が低くなるため、下流側に流れるダスト量が多くなり、ガスタービン圧縮機の回転翼に付着し、蓄積することで発電効率が低下する。下流層１３の捕集効率は、より高効率であるという点で、好ましくは９５〜９９．９９％であり、濾材の圧力損失が高くなりすぎない点から、好ましくは９９．９９％以下である。本実施形態の上流層１１の捕集効率は、例えば、９８％、９９．９９％である。９０〜９９．９９％の捕集効率は、例えば、下流層１３の目付を３５〜５０ｇ／ｍ^２、平均繊維径を０．３〜０．８μｍ、厚みを０．２〜０．４ｍｍに調節することにより得られる。

下流層１３は、目付が３５〜５０ｇ／ｍ^２である。目付がこの範囲にあることで、下流層１３の捕集効率を上記範囲に調節しやすくなる。目付が３５ｇ／ｍ^２未満であると、捕集効率が低下し、目付が５０ｇ／ｍ^２を超えると、捕集効率が高すぎ、かつ、濾材の圧力損失が高くなる。下流層１３の目付は、このような観点から、好ましくは４０〜４５ｇ／ｍ^２である。本実施形態の下流層１３の目付は、例えば、４５ｇ／ｍ^２である。

下流層１３は、平均繊維径が０．３〜０．８μｍである。平均繊維径がこの範囲にあると、下流層１３の捕集効率を上記範囲に調節しやすくなる。平均繊維径が０．３μｍ未満であると、濾材の圧力損失が高くなりやすく、また、寿命が短くなり、平均繊維径が０．８μｍを超えると、上記目付範囲では所定の捕集効率が得られにくくなる。下流層１３の平均繊維径は、このような観点から、好ましくは０．５〜０．７μｍである。本実施形態の下流層１３の平均繊維径は、例えば、０．５μｍ、０．７μｍである。

下流層１３は、厚みが０．２〜０．４ｍｍであるのが好ましい。厚みがこの範囲にあると、下流層１３の捕集効率を上記範囲により調節しやすくなる。厚みが０．４ｍｍを超えると、フィルタにしたときの圧力損失が高くなる。厚みが０．２ｍｍ未満であると、濾材自体の圧力損失が高く、寿命も短くなる。厚みは、圧力損失が高くなる点で、より好ましくは０．２５〜０．３５ｍｍである。本実施形態の下流層１３の厚みは、例えば、０．３５ｍｍである。
なお、下流層１３の目付、平均繊維径、厚みは、上述した、上流層１１の目付、平均繊維径、厚みの調節と同様にして方法で調節できる。

上流層１１及び下流層１３は、上述のように、互いに抄き合わされた２層抄き濾材である。２層抄きは、特に制限されず、公知の方法で行うことができる。例えば、特開２００７−７５８６号公報、特開平５−１２３５１３号公報、特許第３０１４４４０号公報に記載された方法を用いて行える。
本実施形態では、例えば、上流層１１を抄いた後に、上流層１１の表面に重ねるようにして下流層１３を抄き、バインダとして用いられる樹脂を繊維に付着させて繊維同士を結合させることによって行う。各層１１，１３は、ガラス繊維を水中に分散したスラリーから、水中のガラス繊維を抄紙機を用いて搬送して抄くことができる。抄紙機としては、一般紙や湿式不織布を製造するためのもの、例えば、長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜ワイヤー式抄紙機等のうちの同一又は異種の２機を組み合わせたコンビネーションマシンが用いられる。各層１１，１３の原料となるガラス繊維が複数種の混合繊維である場合は、各ガラス繊維を水中に分散させて混合し、スラリーを得る。バインダによる繊維同士の結合は、バインダを直接上流層１１および下流層１３に付着させることでなされてもよく、バインダを溶剤に溶かしたバインダ溶液に上流層１１および下流層１３を含浸させ、乾燥させることでなされてもよい。バインダは、アクリル樹脂、フェノール樹脂等、公知のものが用いられる。
抄き合わされた上流層１１および下流層１３は、さらに、熱処理、樹脂の含浸、撥水処理等が行われてもよい。含浸させる樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等が用いられる。撥水処理は、例えば、撥水剤を濾材３に含浸させ、乾燥させることで行うことができる。

濾材３は、上述のように、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９５〜９９．９９９％である。濾材３全体としてこのような捕集効率を有することにより、ガスタービンの吸気用フィルタとして高い捕集性能が得られる。捕集効率が９５％未満であると、ダストが下流側に透過して、圧縮機翼に汚れが付着しやすくなり、発電効率の低下を招く。本実施形態の濾材３の捕集効率は、例えば、９９．１％、９９．９９％である。濾材３のこの範囲の捕集効率は、上流層１１および下流層１３の各目付、平均繊維径、厚みを調節することにより得られる。なお、濾材３は、少なくとも準ＨＥＰＡフィルタとしての捕集性能を有しているが、ＨＥＰＡフィルタ（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）のように、準ＨＥＰＡフィルタより高性能なものであってもよい。

濾材３は、厚みが０．４〜０．９ｍｍである。濾材３の厚みは、ＪＩＳＰ８１１８に準拠してシックネスゲージで測定した値である。厚みがこの範囲にあると、長寿命な濾材３が得られ、ガスタービンの通常の定期検査の周期より長く用いることができる。このため、ガスタービンの稼働を、フィルタ交換のためだけに停止する必要がない。厚みが０．４ｍｍ未満であると、寿命が短すぎ、フィルタ交換の頻度が高くなる。厚みが０．９ｍｍを超えると、フィルタの圧力損失が高くなり、圧縮機側に空気を吸引するために過剰に燃料を消費する。そのため、その分発電効率が低下する。濾材３の厚みは、このような観点から、好ましくは０．５〜０．８ｍｍである。本実施形態の濾材３の厚みは、例えば、０．７５ｍｍである。濾材３の厚みは、上流層１１および下流層１３の厚みを調節することで調節できる。
濾材３は、さらに、上流層１１および下流層１３の表面に積層される通気性支持材を備えてもよいが、濾材３の折り目がシャープでなく、圧力損失が高くなるため、通気性支持材を備えないのが好ましい。通気性支持材は、例えば、上流層１１の表面に積層される、プレ捕集層として機能する不織布が挙げられる。

（濾材群）
エアフィルタ１は、濾材３を第１の濾材としたとき、第１の濾材と、第１の濾材以外の１又は複数の第２の濾材と、を含む濾材群２を備える。つまり、エアフィルタ１は、複数の濾材３を有する。第２の濾材はいずれも、第１の濾材と同様の上記説明した濾材３である。なお、１又は複数の第２の濾材は、他の実施形態では、第１の濾材と異なる濾材を含んでいてもよい。
濾材群２の濾材３はいずれも、波型形状にプリーツ加工されて平板状に延在している。プリーツ加工は、例えば、ロータリー方式、レシプロ方式等、公知の方法によって行うことができる。隣接する２つのプリーツの間隔（ピッチ）を安定して保つために、濾材３表面には、スペーサとなる樹脂製の突起が形成されてもよい。スペーサとなる樹脂は、ホットメルト系のポリオレフィン、ポリアミド、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。プリーツ間隔は、例えば、２．０〜５．０ｍｍである。濾材３は、波型形状が一方向に連続することによって、縦、横、厚みの各方向に所定の長さを有する直方体形状をなしている。縦方向は、プリーツの折り目と直交する方向である。横方向は、プリーツの折り目が延びる方向である。厚み方向は、縦及び横と直交する方向である。

濾材群２の濾材３は、上面視した（図１において紙面上方から見た）場合に、枠体５内に一方向（エアフィルタ１の水平方向）に並ぶよう配され、隣接する２つの濾材３がＶ字形状をなすよう立設されている。このように配置されることで、複数の濾材３は、エアフィルタ１の水平方向にジグザグ形状をなして並ぶＶバンク型の構造が得られる。エアフィルタ１の気体の流入側（上流側。図１において紙面左下方）に現れるＶ字形状の数（バンク数）は、特に制限されない。各濾材３は、本実施形態では、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に収納されるが、縦方向を向いて収納されてもよい。

（枠体）
枠体５は、上述のように、上流層１１が気流の上流側を向くよう濾材３を保持する。枠体５は、上流側からの気体が下流側（図１において紙面右上方向）に流れるよう開口され、濾材群２の濾材３を収納する。枠体５は、金属製の板材又は樹脂製の構造体を組み合わせて作られる。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、アルミニウム、ステンレス等が用いられる。また樹脂製の構造体としては強度の観点からＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂などが用いられる。各濾材３の上端及び下端は、ポリウレタン樹脂やホットメルト系接着剤などにより枠体５に固定されている。また、枠体５の水平方向の両側部に接する濾材３も枠体５に対し、ポリウレタン樹脂やホットメルト系接着剤などにより固定されている。

エアフィルタ１は、さらに、濾材受け７，９を有する。濾材受け７は、枠体５内の上流側に配され、上流側でＶ字形状をなす２つの濾材３の先端部を支持する。濾材受け９は、枠体５内の下流側に配され、下流側でＶ字形状をなす２つの濾材３の後端部を支持する。

以上のエアフィルタ１では、上流層１１と下流層１３が２層抄きされた濾材３が用いられているため、２枚の濾材を重ねて作製された２枚重ねの場合と比べて、プリーツ加工による濾材３の折り目がシャープになっている。このため、空気の通るスペースが狭まることがなく、構造に起因する圧力損失の上昇が抑制される。これにより、ガスタービンの吸気用フィルタとして用いられた場合に、吸気のために余分に燃料を消費せずにすみ、燃費の悪化を防止できる。
また、エアフィルタ１は、濾材３の下流層１３が準ＨＥＰＡフィルタ以上の捕集性能を有していることから、濾材３全体として高い捕集性能が得られるとともに、上流層１１の捕集効率が４０〜７０％であることから、下流層１３の負担が少なく、濾材３が長寿命化されたものになっている。このような上流層１１の機能は、上流層１１の捕集効率に加えて、上流層１１の厚みが０．２〜０．５ｍｍであることによって、より確実に達成される。上流層１１の捕集効率が、下流層１３の負担にならない程度に大きいとしても、上流層１１の厚みが小さければ、上流層１１がすぐに寿命に達して、濾材３としても寿命が短くなってしまうが、上流層１１が上記範囲の厚みを有することによって、長寿命化が図られている。

エアフィルタ１は、下流層１３の厚みが０．２〜０．４ｍｍであることで、濾材３の長寿命化に資するとともに、濾材に起因する圧力損失の上昇を抑制できる。

エアフィルタ１は、Ｖバンク型のエアフィルタであるため、２層抄き濾材を用いたことによって、同じく２層抄き濾材を用いたセパレータ型のエアフィルタ（後述）と比べ、構造に起因する圧力損失を下げられることで、全体の圧力損失が下がるため、低圧力損失化できる。

なお、エアフィルタ１は、フィルタチャンバに、１台のみ設置されてもよい。また、エアフィルタ１は、エアフィルタ１と性能、構造の異なる１又は複数のエアフィルタと併用してもよい。性能の異なるエアフィルタとして、例えば、中性能フィルタ（比色法による捕集効率が５０％〜９５％であるフィルタ）、粗塵用フィルタ（重量法による捕集効率が３０％〜９０％であるフィルタ）等、エアフィルタ１より低捕集効率のものが挙げられる。構造の異なるエアフィルタとして、後述するセパレータ型、シングルヘッダー型のもの等が挙げられる。

（変形例１）
図３に、本発明の変形例１によるセパレータ型のエアフィルタ２１を、一部切り欠いて示す。
エアフィルタ２１は、濾材２３と、枠体２５と、複数のセパレータ２７を備える。
濾材２３は、上述の濾材３と同様のものが用いられる。ここでは、濾材２３は、山部及び谷部が連続して形成されるよう交互に折り返されて、枠体２５に保持される。
セパレータ２２は、枠体２５に保持された濾材２３を支持するとともに、濾材２３の隣接する山部同士の隙間を保持する。セパレータ２７は、薄板をコルゲート加工することによって波形状に形成され、濾材２３の谷部に挿入される。
枠体２５は、板材を組み合わせて作られ、セパレータ２７が挿入された濾材２３を、セパレータ２２ごと内側に収納する。

（変形例２）
図４に、本発明の変形例２によるシングルヘッダー型（片フランジ型ともいう）のエアフィルタ３１を示す。
エアフィルタ３１は、濾材群として複数の濾材３３と、枠体３５とを備える。
複数の濾材３３のいずれも、上述の濾材３と同様のものであり、波形形状にプリーツ加工されて平板状に延在している。なお、図４において、濾材３３は、便宜のため、プリーツの折り目を省略して示す。複数の濾材３３は、上述したエアフィルタ１の複数の濾材３と同様に、エアフィルタ３１の水平方向に並ぶよう配され、隣接する２つの濾材３３がＶ字形状をなすよう立設されている。
枠体３５は、ＡＢＳ樹脂等の樹脂を成形することにより形成される。シングルヘッダー型のエアフィルタ３１において、枠体３５は、気流の上流側を向いて配される側の端部が、気流を受け入れる開口部として機能するとともにエアフィルタ３１が取付箇所に取り付けられる際のフランジとして機能するよう形成されるとともに、上流側から下流側の端部にかけて、各濾材３３の上面、底面、および下流側の端である側面を支持するよう形成されている。

また、本発明のエアフィルタは、上述した変形例１，２のほか、濾材３を用いて、例えば、特開２０１２−０２０２７４号公報の図３に示すようなミニプリーツタイプのものであってもよい。

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）
濾材の下流層の原料として、質量比で、ＳｉＯ_２：６９．０〜７２．０％、Ｎａ_２Ｏ：１０．５〜１２．０％、ＣａＯ：５．０〜７．０％、Ｋ_２Ｏ：４．５〜６．０％、Ａｌ_２Ｏ_３：２．５〜４．０％、ＭｇＯ：２．０〜４．０％、ＺｎＯ：０．０〜２．０％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．２％未満、Ｂ_２Ｏ_３：０．１％未満の組成の平均繊維径０．６５μｍのチョップドストランドガラス繊維を、工業用水中にパルパーで離解し、カチオン性アクリル樹脂を当該ガラス繊維に対し５質量％程度添加して、スラリーＡを作成した。一方、上流層の原料として、下流層のガラス繊維と同じガラス組成の平均繊維径１．０μｍのチョップドストランドガラス繊維を、工業用水中にパルパーで離解し、カチオン性アクリル樹脂を当該ガラス繊維に対し５質量％程度添加して、スラリーＢを作成した。
抄紙機の循環走行するネット（搬送ベルト）上に、スラリーＡを目付が４５ｇ／ｍ^２となるよう供給し、スラリーＢを目付が７５ｇ／ｍ^２となるよう供給し、ネット上のスラリーＡのガラス繊維上に、抄紙機のサクションボックスにて脱水し、スラリーＡおよびスラリーＢの各ガラス繊維が一体になった抄紙を形成した後、ドライヤで乾燥した。乾燥後、抄紙を、常法によって、バインダとしてアクリル樹脂と、撥水剤を混合した樹脂液中に浸漬し、その後脱水、乾燥し、目付１２０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。得られた濾材の厚みを測定したところ、上流層が０．４ｍｍ、下流層が０．３５ｍｍ、全体が０．７５ｍｍであった。

次いで、得られた濾材を、レシプロ式織り機でピッチが２．９ｍｍになるようプリーツ加工を行い、縦５９２ｍｍ×横２８０ｍｍ×高さ２０ｍｍの外寸の濾材を作製した。このようにして得られた濾材１６個を、ジグザグ形状をなすよう並べ、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板製の枠体に固定し、Ｖバンク型のエアフィルタを製造した。濾材は、濾材受けに対して、ポリウレタン樹脂を用いて接着した。

（実施例２）
上流層の平均繊維径を１．５μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（実施例３）
上流層の平均繊維径を０．９μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（実施例４）
上流層の平均繊維径を１．５μｍ、下流層の平均繊維径を０．５μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（実施例５）
下流層の平均繊維径を０．５μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（実施例６）
上流層の平均繊維径を０．９μｍ、下流層の平均繊維径を０．５μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（比較例１）
上流層の平均繊維径を３．２μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（比較例２）
上流層の平均繊維径を０．８μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（比較例３）
上流層の平均繊維径を３．２μｍ、下流層の平均繊維径を０．５μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

（比較例４）
上流層の平均繊維径を０．８μｍ、下流層の平均繊維径を０．５μｍとした点を除いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作成した。

以上の実施例１〜６、比較例１〜４のそれぞれのエアフィルタの濾材について、後述する方法に従って、上流層、下流層、全体での各捕集効率を求めるとともに、エアフィルタについて、後述する方法に従って、圧力損失、フィルタ寿命を測定し、捕集効率を求め、さらに総合評価をした。結果を、表１および表２に示す。

（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５６ｍ^３／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エアフィルタの構造に起因する圧力損失として得た。準ＨＥＰＡのフィルタ性能のものに関して、得られた圧力損失が、２５０Ｐａ未満の場合をＢ、２５０〜３００Ｐａ未満の場合をＣ、３００Ｐａ以上の場合をＤ、と評価した。ＨＥＰＡのフィルタ性能のものに関して、得られた圧力損失が、３００Ｐａ未満の場合をＢ、３００〜４００Ｐａ未満の場合をＣ、４００Ｐａ以上の場合をＤ、と評価した。

（フィルタ寿命）
エアフィルタを試験用矩形ダクトにセットし、風量を７１ｍ^３／分となるように空気の流れを調整し、初期圧力損失から６８６Ｐａ上昇するまでに要した時間を計測し、エアフィルタの寿命とした。この結果、寿命が１年以上の場合をＢ、１年未満の場合をＤ、と評価した。

（濾材捕集効率およびフィルタ捕集効率）
ＪＩＳＢ９９２８附属書５（規定）ＮａＣｌエアロゾルの発生方法（加圧噴霧法）記載の方法に準じて、アトマイザーで発生させたＮａＣｌ粒子を、静電分級器（ＴＳＩ社製）で、０．３μｍに分級し、アメリシウム２４１を用いて粒子帯電を中和した後、透過する流量を５．３ｃｍ／秒に調整し、パーティクルカウンター（ＴＳＩ社製、ＣＮＣ）を用いて濾材の前後での粒子数を求め、次式により濾材捕集効率を算出した。
捕集効率（％）＝（ＣＯ／ＣＩ）×１００
ＣＯ＝濾材が捕集したＮａＣｌ０．３μｍの粒子数
ＣＩ＝濾材に供給されたＮａＣｌ０．３μｍの粒子数
また、濾材の代わりにエアフィルタを用いて上記と同様に測定を行い、フィルタ捕集効率を算出した。フィルタ捕集効率が９７％以上の場合をＢ、９７％未満の場合をＤ、と評価した。フィルタ捕集効率が高いほど、エアフィルタをガスタービンの吸気用フィルタとして用いたときの圧縮機翼の汚れを抑制する効果が高いと考えられる。

（総合評価）
エアフィルタの圧力損失、捕集効率、寿命の３つの評価結果において、Ｄが１個以上の場合をＤと評価し、Ｃが１個の場合をＢと評価し、Ｄ，Ｃがない場合をＡと評価した。

表１に示されるように、実施例１〜６では、平均繊維径が０．９〜２．０μｍであり、上流層の捕集効率が４０〜７０％であったため、上流層および下流層共にすぐに目詰りを超すことがなく、濾材は長寿命であった。フィルタ圧力損失も特に高すぎることはなかった。

一方、比較例１、３では、表２に示されるように、上流層の平均繊維径が２．０μｍより大きく、捕集効率が４０％未満であったため、下流層がすぐに目詰りを起こし、フィルタ寿命が悪かった。比較例２、４では、上流層の平均繊維径が０．９μｍ未満であり、捕集効率が７０％を超えていたため、上流層がすぐに目詰りを起こし、フィルタ寿命が悪かった。また、フィルタ圧力損失がやや高かった。

１、２１、３１ガスタービン吸気用エアフィルタ
２濾材群
３，２３濾材
５，２５枠体
２７セパレータ

Claims

気体中の微粒子を捕集するガスタービン吸気用エアフィルタであって、
ガラス繊維からなり、互いに抄き合わされた第１の層及び第２の層を有し、プリーツ加工され、プリーツの折り目を有し、山折りおよび谷折りが繰り返された波型形状を有する濾材と、
前記第１の層が気流の上流側を向くよう前記濾材を保持する枠体と、を備え、
前記第１の層は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が４０〜７０％、目付が６０〜８０ｇ／ｍ^２、前記ガラス繊維の平均繊維径が０．９〜２．０μｍ、厚みが０．２〜０．５ｍｍであり、
前記第２の層は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９０〜９９．９９％、目付が３５〜５０ｇ／ｍ^２、前記ガラス繊維の平均繊維径が０．５〜０．７μｍ、厚みが０．２５〜０．４ｍｍであり、
前記濾材は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９５〜９９．９９９％、厚みが０．４５〜０．９ｍｍであることを特徴とするガスタービン吸気用エアフィルタ。
前記濾材を第１の濾材というとき、前記第１の濾材と、前記第１の濾材以外の１又は複数の第２の濾材と、を含む濾材群を備え、
前記濾材群の濾材は、それぞれが波型形状にプリーツ加工されて平板状に延在し、前記枠体内に一方向に並び、隣接して配置される２つの前記濾材がＶ字形状をなすよう立設されている、請求項１に記載のガスタービン吸気用エアフィルタ。
気体中の微粒子を捕集するガスタービン吸気用エアフィルタであって、
ガラス繊維からなり、互いに抄き合わされた第１の層及び第２の層を有し、山部と谷部が連続して形成されるよう交互に折り返された濾材と、
前記第１の層が気流の上流側を向くよう前記濾材を保持する枠体と、
前記枠体に保持された濾材を支持する１又は複数のセパレータと、を備え、
前記第１の層は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が４０〜７０％、目付が６０〜８０ｇ／ｍ ^２、前記ガラス繊維の平均繊維径が０．９〜２．０μｍ、厚みが０．２〜０．５ｍｍであり、
前記第２の層は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９０〜９９．９９％、目付が３５〜５０ｇ／ｍ ^２、前記ガラス繊維の平均繊維径が０．５〜０．７μｍ、厚みが０．２５〜０．４ｍｍであり、
前記濾材は、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が９５〜９９．９９９％、厚みが０．４５〜０．９ｍｍであり、
前記セパレータは、前記濾材の隣接する２つの山部の間隙を保持するよう、前記濾材の谷部に挿入されている、ことを特徴とするガスタービン吸気用エアフィルタ。