JP4777690B2 - エアフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、清浄化対象の空気に含まれる粉塵などを除去して当該空気を清浄にするためのエアフィルタに関する。

例えば、自動車生産ラインの塗装乾燥工程において、車体に塗布された塗料を乾燥させる乾燥室は、その内部の空気が清浄であることが必要なため、この乾燥室内には、エアフィルタによって粉塵などが除去された空気が適宜供給されるようになっている。

そして、このようなエアフィルタには、乾燥室内部の温度が高められていることから、耐熱性に優れていることや、乾燥室内の粉塵が塗装面に付着すると、塗装不良の原因となるため、捕集効率に優れていることが要求され、また、乾燥室内に空気を供給する送風機構にかかる負荷を小さくしたり、低性能の送風機構でも空気を供給可能とすべく、圧力損失が小さいことも求められている。

従来、エアフィルタとしては、例えば、特開２０００−３００９１９号公報（特許文献１）に開示されたものや特開２００１−２５６２５号公報（特許文献２）に開示されたものなどが知られており、特許文献１には、空気中の粉塵などを除去するエアフィルタが、特許文献２には、空気中の油分を除去するエアフィルタが開示されている。

特許文献１のエアフィルタは、ガラス繊維とバインダとが所定の割合で混合されて構成されたガラス繊維シートを備えており、このガラス繊維シートによって粉塵を除去する。

一方、特許文献２のエアフィルタは、一定間隔を隔てて平行に配置され、多数の網目を有する平板状の２つの第１捕集網と、この各第１捕集網間に配置され、多数の網目を有する波板状の２つの第２捕集網とを備え、これらの各捕集網によって油分を除去する。尚、各第２捕集網は、その波部山側及び波部谷側の各頂部（折り目）の形成方向が当該第２捕集網の表面と平行な面内でそれぞれ交差するように設けられている。

特開２０００−３００９１９号公報 特開２００１−２５６２５号公報

ところで、エアフィルタは、その使用によって、除去された粉塵や油がガラス繊維シートや各捕集網に一定量以上堆積すると、目詰まりなどの原因になるため、定期的に、ガラス繊維シートや各捕集網を洗浄して、堆積した粉塵や油を除去したり、未使用のものと交換する必要がある。

ところが、ガラス繊維シートを洗浄した場合には、洗浄コストが高いため、ランニングコストが高くなるという問題や、洗浄時にかかる水圧などによってガラス繊維が折損し易く、また、折損したガラス繊維が外部に飛散し易いことから、洗浄後の粉塵除去性能が低下するという問題がある。更に、作業者が飛散したガラス繊維を吸い込むと、塵肺といった健康被害を生じる恐れもあり、取り扱いに注意を要する。一方、ガラス繊維シートを洗浄せずに交換しても、交換部品のコストが高いため、洗浄したときと同様、ランニングコストは高くつく。

また、各捕集網は、上記ガラス繊維シートのような問題はないものの、捕集した油による目詰まりを防止するために網目がある程度大きく形成されているため、細かな粉塵を捕集することができないという問題がある。

このため、粉塵などを除去するのに適したエアフィルタであり、再使用可能なエアフィルタの開発が望まれていた。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、粉塵除去に適し、再使用可能な他、耐熱性、捕集効率、圧力損失、ランニングコストなどの面においても優れたエアフィルタの提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
第１捕集部，第２捕集部及び第３捕集部の３層構造からなり、清浄化対象の空気が該第１捕集部，第２捕集部及び第３捕集部を順次流通するように構成されたエアフィルタであって、
前記第１捕集部は、多数の網目を有するように金属ワイヤを編んで構成され且つ波板状に形成された複数の網状部材が積層状に設けられ、
前記第２捕集部は、前記第１捕集部の網状部材よりも目の細かい多数の網目を有するように金属ワイヤを編んで構成され且つ平板状に形成された複数の網状部材が積層状に設けられ、
前記第３捕集部は、横断面が矩形状をした金属繊維の不織布から構成されてなり、
前記第３捕集部は、前記第１捕集部及び第２捕集部を通過した、該第１捕集部及び第２捕集部で捕集される粒子よりも小さい粒子を捕集するように構成されてなることを特徴とするエアフィルタに係る。

この発明によれば、清浄化対象の空気がエアフィルタの第１捕集部側に供給されると、当該空気は、第１捕集部，第２捕集部及び第３捕集部を順次流通し、第２捕集部では、その各網状部材が第１捕集部の各網状部材よりも目が細かく構成されていることから、第１捕集部よりも小さい粒子が捕集され、第３捕集部では、その不織布が第１捕集部及び第２捕集部よりも小さい粒子を捕集するように構成されていることから、第２捕集部よりも小さい粒子が捕集される。そして、各捕集部で粉塵などが除去されて清浄にされた空気が第３捕集部側から外部に排出される。

本発明では、上述のように、第１捕集部及び第２捕集部を、複数の網状部材を積層して構成しているので、当該第１捕集部及び第２捕集部でも比較的細かな粉塵を除去することが可能となり、また、第１捕集部の各網状部材を波板状に形成しているので、積層された各網状部材間に形成される空間内に、除去した粉塵を堆積させることができ、これにより、捕集効率が低下したり、圧力損失が高くなるのを防止しつつ粉塵の捕集量を多くすることができる。

また、このような第１捕集部及び第２捕集部を、不織布からなる第３捕集部の前処理部として設けているので、当該不織布によって大きな粉塵が除去されるのを防止することができ、当該不織布を目詰まりさせ難くすることができる。

また、第３捕集部の不織布を、横断面が矩形状の金属繊維から構成しているので、当該繊維部の前後における空気の流動状態を、横断面が円形状の一般的な繊維に比べてより乱れた状態にすることができ、かかる空気の流動によって捕集効率を高めることができると考えられる。横断面が円形状の場合においても、嵩密度が高ければ、横断面が矩形状の場合と略同等に空気の乱れた領域を形成することができるが、嵩密度が高いために空孔率が低下して圧力損失が大きくなるという問題を生じる。逆に、横断面が矩形状の場合は、嵩密度が低くても、より広範囲に渡って空気の乱れた状態を形成することができ、圧力損失を大きくすることなく、捕集効率を効果的に高めることができるものと考えられる。

また、第１捕集部及び第２捕集部の各網状部材並びに第３捕集部の不織布を、金属から構成しているので、耐熱性があり、また、容易に洗浄して再使用することができるとともに、洗浄しても、当該各捕集部による粉塵除去性能が低下することはない。また、取り扱いに際して不便なこともない。

斯くして、本発明に係るエアフィルタによれば、金属製の第１捕集部，第２捕集部及び第３捕集部からなる３層構造とするとともに、当該各捕集部でこれらにそれぞれ対応した大きさの粒子を除去するようにしているので、空気中の粉塵などを効率的に除去して目詰まりの発生を防止することができるとともに、洗浄によって、捕集された粉塵を除去して再使用することができ、ランニングコストを大幅に削減することができる。

したがって、本発明に係るエアフィルタによれば、当該エアフィルタを、耐熱性、捕集効率、圧力損失、ランニングコスト、取り扱い易さなどの面において優れた粉塵除去用のエアフィルタとすることができる。

尚、前記第１捕集部及び第２捕集部の各網状部材を構成する金属ワイヤ、並びに前記第３捕集部の不織布を構成する金属繊維の材料には、各捕集部を洗浄水により繰り返し洗浄しても錆び難いものとするために、ステンレスやアルミニウムを用いることが好ましく、また、ステンレスの方がアルミニウムよりも耐熱性や耐食性に優れているので、ステンレスを用いれば、更に好ましくなる。

このように、本発明に係るエアフィルタによれば、波板状の網状部材を複数積層した第１捕集部、平板状の網状部材を複数積層した第２捕集部、不織布からなる第３捕集部の３層構造にするとともに、第３捕集部の不織布を、横断面が矩形状の繊維から構成することで、耐熱性、捕集効率、圧力損失、ランニングコスト、取り扱い易さなどの面において優れた粉塵除去用のエアフィルタとすることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るエアフィルタの概略構成を示した断面図であり、図２は、図１における矢示Ａ方向の底面図であり、図３は、矢示Ｂ方向の平面図である。

図１乃至図３に示すように、本例のエアフィルタ１は、３層構造に設けられて清浄化対象の空気が順次流通するように構成された第１捕集部１１，第２捕集部１２及び第３捕集部１３と、これら第１捕集部１１，第２捕集部１２及び第３捕集部１３を保持する保持機構２０とから構成される。

尚、このエアフィルタ１の使用用途の一例としては、例えば、自動車生産ラインの塗装乾燥工程で、乾燥室内に供給される空気中から粉塵を除去するのに用いることを挙げることができるが、当該エアフィルタ１の使用用途は、これに限定されるものではない。

前記第１捕集部１１は、多数の網目を有するようにステンレスワイヤが編まれて構成され、波板状に形成された網状部材１１ａを複数（本例では、８枚）備えるとともに、当該各網状部材１１ａが積層されて構成される。各網状部材１１ａは、向い合わせに配置したものを一組として４組設けられ、積層された網状部材１１ａの波部山側及び波部谷側の各頂部間に所定容積の積層空間Ｓが形成されている。尚、この網状部材１１ａは、例えば、ステンレスワイヤを編んで網状且つ平板状に形成した後、これを波板状とすることで形成することができる。また、網状部材１１ａは、その折り目（波部山側及び波部谷側の各頂部）の形成方向とステンレスワイヤの編み方向とが当該網状部材１１ａの表面と平行な面内で交差するように波板状に形成されている。

前記第２捕集部１２は、ステンレスワイヤが第１捕集部１１の網状部材１１ａよりも目の細かい多数の網目を有するように編まれて構成され、平板状に形成された網状部材１２ａを複数（本例では、１０枚）備えるとともに、当該各網状部材１２ａが積層されて構成される。尚、この第２捕集部１２の各網状部材１２ａや上記第１捕集部１１の各網状部材１１ａには、例えば、ステンレスワイヤをメリヤス編みして構成されるデミスターフィルタと呼ばれるものを用いることができる。

前記第３捕集部１３は、横断面が矩形状をしたステンレス繊維の不織布から構成されており、第１捕集部１１及び第２捕集部１２を通過した、当該第１捕集部１１及び第２捕集部１２で捕集される粒子よりも小さい粒子を捕集可能に構成されている。尚、横断面が矩形状のステンレス繊維は、例えば、コイル状に巻かれたステンレス鋼板の端面を切削することで、当該ステンレス鋼板の板厚及び切り込み量に応じた寸法のステンレス繊維を得ることができる。

前記保持機構２０は、第１捕集部１１の第２捕集部１２側とは反対側の表面に設けられる第１保持金網２１と、第３捕集部１３の第２捕集部１２側とは反対側の表面に設けられるシート状の第２保持金網２２と、第２保持金網２２の第３捕集部１３側とは反対側の表面に設けられる第３保持金網２３と、第１保持金網２１及び第３保持金網２３により第１捕集部１１，第２捕集部１２，第３捕集部１３及び第２保持金網２２を挟持した状態で保持する保持枠２４とを備えている。

前記第１保持金網２１及び第３保持金網２３は、第１捕集部１１や第２捕集部１２に比べて非常に目の粗いステンレス金網から構成され、前記第２保持金網２２は、例えば、５０メッシュ程度のステンレス金網から構成され、第３捕集部１３の不織布を流通する空気や第３保持金網２３によって当該不織布が波打ったように変形するのを防止する。

前記保持枠２４は、矩形状且つ枠状をしたステンレス製の部材から構成されるとともに、両端部（第１保持金網２１及び第３保持金網２３側の端部）が中央側に突出して形成されており、この突出部２４ａの内側に第１保持金網２１及び第３保持金網２３の周縁部が設けられて係合することで、当該第１保持金網２１及び第３保持金網２３により第１捕集部１１，第２捕集部１２，第３捕集部１３及び第２保持金網２２を保持する。

以上のように構成された本例のエアフィルタ１によれば、清浄化対象の空気が第１保持金網２１側から供給されると、当該空気は、第１捕集部１１，第２捕集部１２及び第３捕集部１３を順次流通し、第２捕集部１２では、その各網状部材１２ａが第１捕集部１１の各網状部材１１ａよりも目が細かいことから、第１捕集部１１よりも小さい粒子が捕集され、第３捕集部１３では、その不織布が第１捕集部１１及び第２捕集部１２よりも小さい粒子を捕集可能であることから、第２捕集部１２よりも小さい粒子が捕集される。そして、各捕集部１１，１２，１３で粉塵などが除去されて清浄にされた空気は、第２保持金網２２を通過して第３保持金網２３側から外部に排出される。

上述のように、本例のエアフィルタ１では、第１捕集部１１及び第２捕集部１２を、複数の網状部材１１ａ，１２ａを積層して構成しているので、当該第１捕集部１１及び第２捕集部１２でも比較的細かな粉塵を除去することが可能となり、また、第１捕集部１１の各網状部材１１ａを波板状に形成しているので、積層された網状部材１１ａの波部山側及び波部谷側の各頂部間に形成される積層空間Ｓ内に、除去した粉塵を堆積させることができ、これにより、捕集効率が低下したり、圧力損失が高くなるのを防止しつつ粉塵の捕集量を多くすることができる。

また、このような第１捕集部１１及び第２捕集部１２を、不織布からなる第３捕集部１３の前処理部として設けているので、当該不織布によって大きな粉塵が除去されるのを防止することができ、当該不織布を目詰まりさせ難くすることができる。

また、第３捕集部１３の不織布を、横断面が矩形状の金属繊維から構成しているので、当該繊維部の前後における空気の流動状態を、横断面が円形状の一般的な繊維に比べてより乱れた状態にすることができ、かかる空気の流動によって捕集効率を高めることができると考えられる。横断面が円形状の場合においても、嵩密度が高ければ、横断面が矩形状の場合と略同等に空気の乱れた領域を形成することができるが、嵩密度が高いために空孔率が低下して圧力損失が大きくなるという問題を生じる。逆に、横断面が矩形状の場合は、嵩密度が低くても、より広範囲に渡って空気の乱れた状態を形成することができ、圧力損失を大きくすることなく、捕集効率を効果的に高めることができるものと考えられる。

また、第１捕集部１１及び第２捕集部１２の各網状部材１１ａ，１２ａや第３捕集部１３の不織布、保持機構２０の第１保持金網２１，第２保持金網２２，第３保持金網２３及び保持枠２４を、ステンレス製としているので、耐熱性があり、また、容易に洗浄して再使用することができるとともに、洗浄しても、当該各捕集部１１，１２，１３による粉塵除去性能が低下することはなく、更に、洗浄水により繰り返し洗浄しても錆び難いものとすることができる。また、取り扱いに際して不便なこともない。

斯くして、本例のエアフィルタ１によれば、ステンレス製の第１捕集部１１，第２捕集部１２及び第３捕集部１３からなる３層構造とするとともに、当該各捕集部１１，１２，１３でこれらにそれぞれ対応した大きさの粒子を除去するようにしているので、空気中の粉塵などを効率的に除去して目詰まりの発生を防止することができるとともに、洗浄によって、捕集された粉塵を除去して再使用することができ、ランニングコストを大幅に削減することができる。

したがって、本例のエアフィルタ１によれば、当該エアフィルタ１を、耐熱性、捕集効率、圧力損失、ランニングコスト、取り扱い易さなどの面において優れた粉除去用のエアフィルタ１にすることができる。

因みに、本例のエアフィルタ１と、ガラス繊維シートを備えた従来のエアフィルタについて、当該各エアフィルタに供給する空気の風速と圧力損失との関係を測定したところ、図４（ａ）の実線（本例のエアフィルタ１）及び破線（ガラス繊維シートを備えた従来のエアフィルタ）に示すような結果が得られた。

また、上記各エアフィルタについて、ＪＩＳ Ｂ ９９０８ 形式３（質量法）に基づく試験方法、ＪＩＳ Ｚ ８９０１ １５種に基づく試験粉塵により、風速が２．５ｍ／ｓの条件で、給塵量と圧力損失との関係、及び給塵量と捕集効率との関係を求めたところ、図４（ｂ）及び図４（ｃ）にそれぞれ示すような結果が得られた。尚、図４（ｂ）及び図４（ｃ）において、実線及び破線は、上記図４（ａ）と同様、本例のエアフィルタ１及びガラス繊維シートを備えた従来のエアフィルタをそれぞれ示しており、給塵量は、エアフィルタに向けて供給した空気中の粉塵量のことである。

そして、このようにして得られた各グラフにおいて、本例のエアフィルタ１と、ガラス繊維シートを備えた従来のエアフィルタとを対比すると、本例のエアフィルタ１は、圧力損失が低く、また、捕集効率はさほど変わらないということを容易に理解することができる。したがって、このグラフからも、本例のエアフィルタ１は、捕集効率や圧力損失の面において優れていると言える。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

本例のエアフィルタ１は、自動車生産ラインの塗装乾燥工程で用いるべく、ステンレスから構成して耐熱性や耐食性に優れたものにしたが、耐熱性や耐食性がさほど要求されない場合には、第１捕集部１１及び第２捕集部１２の各網状部材１１ａ，１２ａを、ステンレスワイヤに代えてアルミニウムワイヤから構成したり、第３捕集部１３の不織布を、ステンレス繊維に代えてアルミニウム繊維から構成しても良い。

また、上例では、第１捕集部１１における網状部材１１ａの積層数を８枚とし、第２捕集部１２における網状部材１２ａの積層数を１０枚としたが、各捕集部１１，１２における網状部材１１ａ，１２ａの積層数は、これらに限定されるものではない。

また、第１捕集部１１における各網状部材１１ａの積層方法は、上例に限定されるものではなく、各網状部材１１ａを、その折り目の形成方向がそれぞれ当該網状部材１１ａの表面と平行な面内で交差するように積層しても良い。この場合においても、網状部材１１ａの波部山側の頂部上方及び波部谷側の頂部下方に所定容積の空間が形成されるので、上記と同様、当該空間内に、除去した粉塵を堆積させて、捕集効率が低下したり、圧力損失が高くなるのを防止しつつ粉塵の捕集量を多くすることができる。

本発明の一実施形態に係るエアフィルタの概略構成を示した断面図である。 図１における矢示Ａ方向の底面図である。 図３は、矢示Ｂ方向の平面図である。 本例のエアフィルタと、ガラス繊維シートを備えた従来のエアフィルタとを比較するためのグラフであって、風速と圧力損失との関係、給塵量と圧力損失との関係、及び給塵量と捕集効率との関係をそれぞれ示したグラフである。

符号の説明

１ エアフィルタ
１１ 第１捕集部
１１ａ 網状部材
１２ 第２捕集部
１２ａ 網状部材
１３ 第３捕集部
２０ 保持機構
２１ 第１保持金網
２２ 第２保持金網
２３ 第３保持金網
２４ 保持枠

Claims (2)

1. 第１捕集部，第２捕集部及び第３捕集部の３層構造からなり、清浄化対象の空気が該第１捕集部，第２捕集部及び第３捕集部を順次流通するように構成されたエアフィルタであって、
   前記第１捕集部は、多数の網目を有するように金属ワイヤを編んで構成され且つ波板状に形成された複数の網状部材が積層状に設けられ、
   前記第２捕集部は、前記第１捕集部の網状部材よりも目の細かい多数の網目を有するように金属ワイヤを編んで構成され且つ平板状に形成された複数の網状部材が積層状に設けられ、
   前記第３捕集部は、横断面が矩形状をした金属繊維の不織布から構成されてなり、
   前記第３捕集部は、前記第１捕集部及び第２捕集部を通過した、該第１捕集部及び第２捕集部で捕集される粒子よりも小さい粒子を捕集するように構成されてなることを特徴とするエアフィルタ。
2. 前記第１捕集部及び第２捕集部の各網状部材を構成する金属ワイヤ、並びに前記第３捕集部の不織布を構成する金属繊維は、それぞれステンレスから構成されてなることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ。

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