JPS6049009B2 - 自己浄化型流体密封エア・フイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高性能エア・フィルタ用の自己浄化流ｉ体密封
体に関するものである。

高性能粒子エア・フィルタ（当業技術者には１１ＥＰＡ
即ち絶対フィルタとして公知）は多数の種々異なる産業
、研究および病院の各設備において現在広く利用されて
いる。

例えば、このようなフィルタは研究室や危険な製造区域
に事実上無粒子の空気を送るため在来の空気処理装置に
おいて普通に用いられる。清潔な部屋その他環境が管理
された構内の場合には、ＨＥＰＡフィルタは部屋の全域
にわたり層流状態で清浄空気を提供するのに適している
。ＨＥＰＡフィルタはまた潜在的放射性物質、危険な生
活力のある有機物、または発癌性物質及至有毒物質など
有害物質の採集と抑制にも用いられている。

従つて、例えば、原子力発電設備の場合には、潜在的放
射性物質が大気中に放出されるのを防止するため一つま
たはそれ以上の絶対フィルタのバンク内へ冷却空気装置
の排気を向けるのが普通である。アランとその共同発明
人の先行米国特許 Ｒｅ．２７７Ｏｌでは支持ハウジング内のフィルタを密
封するため高稠度流体を利用する高性能またはＨＥＰＡ
エア・フィルタが開示されている。

さらに詳しく述べると、アランの特許のフィルタはフレ
ームの前側周面に形成された連続のみそを有し、ワセリ
ンとほぼ同一の稠度を有する流体がこのみ−ぞに配置さ
れている。流体で充たされたみぞはハウジング内に取付
けられた咬み合う保持用フランジを密封可能に受入れる
ようにできていて、この保持用フランジが流体内に埋入
されてこの内に組合された関係にフィルタを密封してい
る。アランの特許の流体密封構造はそれ以前に採用され
たネオプレン・ガスケット密封体の大きな改良で、通常
の動作状態においてほぼ完全な非劣化性密封体が達成さ
れたのて商業的には大成功であつた。

しかし、この流体密封フィルタを前記のごＪＸ有害物質
の採集および抑制に利用するような若干の例においては
、空気沖過装置内に流体を存在させることは心配の種で
あつた。さらに詳しく述べると、有害物質が流体を汚染
させたり、また有害物質の僅かな一部でもこれがハウジ
ングの咬クみ合う保持フランジの表面に付着して、フィ
ルタの定期的取替え後も汚染残渣として残ることが心配
されてきた。明白なことであるが、潜在的汚染残渣がハ
ウジングに蓄積すればこれは安全を大きくおびやかすこ
とになるであろう。従つて、本発明の目的はフィルタを
交換する度にほぼ全ての汚染物質はハウジングから集め
られて取除かれることを保証する備えを有する流体密封
高性能エア・フィルタを提供することにある。

本発明の別の目的は流体をほぼ覆う備えを有し、これに
より流体から発散する如何なるガスもこれが空気流に加
わる機会は勿論のこと、流体が汚染される機会をも減少
させる流体密封高性能工ノア・フィルタを提供すること
にある。本発明のもつと特定的目的はハウジング内でフ
ィルタが動作位置にある間は保持フランジと接触し、さ
らにフィルタがハウジングから取外されると保持フラン
ジから流体を拭い取る作用する対向・のワイパ・リップ
により流体充填のみぞが事実上覆われる叙上の形式の高
性能エア・フィルタを提供することにある。

本発明の叙上の、またその他の目的および利点は図示の
実施例ではフレームの前側外周面に設け゛られた流体を
充填したみぞと、ハウジングにフィルタを組付ける間お
よびそこに組付けられている間はハウジングの咬み合う
保持フランジの各側と接触し、フィルタが保持フランジ
およびハウジングから引き出されるとこの保持フランジ
の各側から流体を事実上きれいに拭い取るためのフレー
ムに支えられた装置とを有する高性能エア・フィルタを
提供することて達成される。

好ましき一実施例では、上記接触ワイパ装置はフィルタ
フレームのみぞ内に配置されたＵ字形部分と、このＵ字
形部分の頂部およびみぞを横切つて取付けられた一対の
弾性ワイパ・リップとを有する押出成型のエラストーマ
部材よりなる。流体はこのＵ字形部分内に配置されてい
る。別の実施例では、上記接触ワイパ装置はフレームの
前側外周面に貼着され、咬み合う保持フランジを受入れ
これと係合するためのフレームの長さに沿つた隙間を含
む比較的平らなガスケット状部材よりなる。

以上に本発明の目的のいくつかを述べたが、その他の目
的は添付の図面を参考におこなう説明が進むにつれさら
に明白になる。

図面に言及しながら本発明をさらに詳しく述べると、第
１〜５図は本発明を実施してなるフィルタのバンク（列
または段）を示し、このフィルタのバンクは空気浄化装
置または同類装置における排気管といつたハウジング１
４内に垂直方向に列べて配置される。

さらに詳しく述べると、バンク１２は並列に配置された
多数のそれぞれが高性能のエア・フィルタ１６よりなり
、各フィルタ１６は中心に空気流通口を部成する矩形フ
レーム１８よりなる。図示の実施例では、フレーム１８
は四つの板金側面２０，２１，２２，２３とこれら側面
に溶接などで取付けられた山形断面の連続した外周板金
部材２４とよりなる。側面２０〜２３および部材２４は
空気流通口を囲む前側外周面２５を共同して部成し、こ
の前側外周面には連続したＵ字形みぞ２６が配置されて
いる。典型的には、フィルタ１６は各々９１×６１×１
８ｃ７ｎ（３６×２４×５７１８インチ）の寸法で、み
ぞ２６は約２ｃｍ（３１４インチ）の幅と深さとを有す
る。フィルタバック２８はフレーム内に密封可能に配置
されて空気流通口を埋めている。

従来は、フィルタバック２８はアコーディオン式に折り
曲げられた一枚のフィルタ材よりなり、その折り目は．
フィルタを通る空気の流れ方向にほぼ平行におかれてい
た。このフィルタシート材は例えばガラス、セラミック
または繊維石綿から造ることができる。ＦＩＥＰＡフィ
ルタ即ち絶対フィルタの場合には、極めて高いダスト（
７６−１μの粒子）保持特性を有し、この特性は空気流
から粒度サブミクロンの粒子を除去する場合約９５％以
上の性能が普通て、典型的にはＤＯＰテストて測定して
９９．９７％の性能てある。流体３０はフレームの前側
表面２５を超えないレベルまでほぼみそを一杯に埋めて
いる。

数種の極めて粘性の強い非ニュートン型流体、例えばワ
セリンまたはワセリンとほぼ同一の稠度を有するシリコ
ン・グリースなどが流体として使用するためには極めて
満足な流体てあることがわかつた。このような流体は不
腐蝕性、不蒸発性、室温て半固体、室温て簡単に変形し
易いことが特徴とされている。特定の例としてあげると
、タウ・ケミカル社が製品番号１１１として製造販売し
ているシリコン・グリースを使用することができる。こ
のシリコン材料はＮ．Ｌ．Ｇ．Ｉ稠度２乃至３を有し、
針入度（ＡＳＴＤ２ｌ７）約２２０乃至２４０を有する
。また、このシリコン材料は約−４０゜Ｃ乃至２６０′
Ｃ（マイナス４０乃至５００゜Ｆ）の温度範囲に亘つて
稠度を維持するが、これはフィルタが極値の温度を受け
る場合には望ましい特性である。第１図に示すごとくフ
ィルタ１６をバンク１２内に支持するために、ハウジン
グ内に固定された互に連結されたＴ字形部材３４よりな
る構造的格子体３２が設けられている。

このＴ字形部材３４は押出成型のアルミなど適当な金属
材料で造ることができ、適当なリベットなどで関連のＴ
字形部材３４に固着された十字コネクタ３５や分岐カプ
リング３６により図示の矩形配列に接合されている。こ
の配例によつて、Ｔ字形部材は多数の矩形の開放部域を
部成し、各開放部域はフィルタのうちの一つを受入れて
いる。これらの各フィルタの支えをさらにつよめるため
、ボルト組立部品３８が各フィルタの後側の隅の各々に
配置されている。各ボルト組立部品３８は平らな板３９
を含み、これが多くの場合バンク１２内において第３図
から明らかな方法て四つの隣接フィルタの隣接隅部の上
に重なつている。また、各ボルト組立部品３８は各分岐
カプリング３６に取付けられたボルト４１とねじ係合し
て以下に記載するごとくフィルタを格子に着脱自在に保
持するに適したナット４０を含む。Ｔ字形部材３４はさ
らに前側横材４４とこの横材４４の各側に沿つて支えら
れた後向きフランジ４５とよりなる。

格子の各開放部域内に配置された四つのフランジ４５は
（十字コネクタの部分と共に）連続した四側保持フラン
ジ４６を部成している。フランジ４６は組込まれフィル
タのフレー１ムのみそ２６の断面輪部と対応する断面輪
部を有する。この点で、バンク１２の外周の周りの部材
３４はＴ字形に対向するＬ字形断面を有し、従つて部材
に関連したただ一つのフランジ４５を有し、これら外周
部材はハウジング１４の壁に適な門マスチック密封材な
どにより封着されている。使用について述べると、フィ
ルタ１６は先す各フィルタを開口の一つに第３図に示す
ごとく関連の保持フランジ４６と隣接面同志対面の関係
に配置することにより格子３２に組付けられる。このフ
位置で、フィルタはその重量を支える役目をする下側の
分岐カプリングの表面にのる。次にこのフィルタを保持
フランジ４６の方に前進させてフランジはみそ２６の流
体３０内に埋入されてフィルタ１６と格子３２との間の
密封をおこなう。フィルタをその組立てた位置にさらに
恒久的に保持するため、ボルト組立部品３８をフィルタ
の後側四隅の各隅で連結する。フィルタの使用命数が終
ると（これはフィルタが受ける空気の流れの性質の如何
でほんの何日という短期から数年の長期まで種々と変わ
る）、各フィルタはボルト組立部品３８を解放してフィ
ルタを後方へ動かして取外す。

次いで新しいフィルタを叙上の方法で各開口に取付ける
。本発明によれば、各フィルタ１６のフレーム１８はフ
ィルタを格子に組付ける問およびフィルタが格子に組付
けられている間は咬み合う保持フランジ４６の各側に接
触し、フィルタが保持フランジから引出されると、保持
フランジの各側を拭つて事実上流体３０が残らず除去さ
れるようにする装置を備えている。

第１−５図の実施例では、この接触ワイパ装置はみぞ２
６内に配置されたＵ字形部分５１を有する弾力性のエラ
ストーマのワイパ部材５０とこのＵ字形部分の頂部とみ
ぞを横切つて延びて取付けられた一対の弾性ワイパリッ
プ５２とよりなる。流体３０はこのＵ字形部分内に全体
にワイパ・リップの下側に配置されている。ワイパ部材
５０は好ましくはネオプレン、シリコンゴム、プラスチ
ックゾルその他非常に弾力があつて高度の復原力を持つ
同様な材料など押出成型のゴム状材料よりなる。この点
で、第４図は押出された直後のワイパ部材５０の大体の
形状を示すもので、押出された材料を適当な長さに切つ
て所望の長方形輪部に形成してからみぞにはめ込んだも
のであることが理解されよう。さらに詳しい．例を上げ
ると、長さが大体においてフレーム１８の四辺の長さに
相当する四つの部片に押出材料を切断してから、四部片
の各端部を斜めに切つて適当な接着材で継ぎ合せ各隅部
に直角の斜め継ぎをおこなう。さらに、第４図に示すよ
うにワイパ部丁材５０は僅かに開いた形状になつている
ので、Ｕ字形部分５１の各側壁は部材５０がみそにはめ
込まれると相互に向つて弾性的に圧縮されることになり
、その結果部材５０の側壁とみぞとの間に密封が形成さ
れるとが理解されよう。第４乃至５図に示したワイパ部
材５０の各壁は約０．托ｄ（１ハ６インチ）の厚さで、
ワイパ●リップ５２は断面弧状に曲つてその外端部は下
方へ延びてＵ字形部分５１および流体３０中に入る。

リップ５２は高度の可撓性を有し、そのため第５図に示
すように拭い取機能を失うことなくみぞ２６と保持フラ
ンジ４６との間にある程度の不一致があつてもこれを吸
収することができる。接触ワイパ装置のやや異なる実施
例を第６乃至第７図に示すが、これはＵ字形部分５５と
ワイパ・リップ５６を備えたワイパ部材５４である。

この場合、ワイパ部材５４は、壁を実質的に厚く、例え
ば０．４８ｃｍ（３１１６インチ）にしたが、上記ノと
同様なエラストーマ材料から押出成型されている。また
、ワイパ・リップ５６は対向縁面５７を含み、この縁面
が相互に対して角度をつけられて外側へ向いた■字形通
路を形成して第７図に示すような方法で咬み合う保持フ
ランジ４５を係合的・に受入れるに適したものとしてい
る。さらに別の実施例を第８図および９図に示す。

図示の実施例はフィルタ・フレーム６０との関連におい
て示されている。フィルタ●フレーム６０は約２ｃｗＬ
（３１４インチ）厚さの木製またはボール“紙材料より
なり、フレームの材料に設けられたみそ６１を有する。
典型的には、みぞ６１は深さ約２ｃ７ｎ（３１４インチ
）、幅１．３ｃ７ｎ（１１２インチ）である。本実施例
のワイパ部材６２は第６図乃至７図の実施例のワイパ部
材５４と大体同じであるが、ただ異なる所はＵ字形部分
６３の壁が比較的薄く、例えば約０．１６ｃｍ（１１１
６インチ）にして比較的狭いみぞ６１にはまるようにし
てある一方、ワイパ・リップ６４を比較的厚く、例えば
約０．４８Ｃ７１（３ハ６インチ）にしたことである。
本発明のさらに別の実施例を第１０図に示す。

これもまた木製またはボール紙製フィルタフレーム６０
との関連において示す。この場合、接触ワイパ装置はフ
レームの前側外周面に接着剤で固定され、流体充填のみ
ぞ６１を覆う厚さ約０．４８Ｃｊ！（８１１６インチ）
の比較的平らなガスケット状ワイパ部材６６よりなる。
ワイパ部材６６は在来のエラストーマ製ガスケット材料
、例えばネオプレンゴムなどの平らなシートから押出成
型することができ、これをその長さに沿つて切込みを設
けて咬み合うフランジ（図示せず）の幅よりやや小さい
間隔をおいて対向する縁面６７を部成する。従つて、対
向縁面６７はフィルタを使用している間および後でこれ
を取外す間は勿論のことハウジングにフィルタを組付け
る間フランジと係合する。ワイパ部材６６を前面に取付
け易くするためには、部材６６は先ずほんの一部だけ切
込むなどの形状にして、切込み部の対向側の両部片間に
破砕し易い相互連結部６８を含めることができる。ワイ
パ部材６６をフレームに取付けてから、上記破砕し易い
連結部６８をフィルタを格子に組付ける前に別のナイフ
で切断するか、あるいは保持フランジ６４そのものを切
込みから押込んで流体充填のみぞ内へ入れることで切断
することができる。ワイパ部材６６は上記したエラスト
ーマ材料のうちのいずれを使つて製造するも差支えない
。以上本発明は多数のフィルタをバンク即ち段列状にし
組付けてなる大きな格子に関連して例示したが、空気導
管系に入れた一つ、二つ乃至その他少数のフィルタを支
える従来の箱形ハウジングとの関連で本発明の利用可能
なことは勿論である。

また、みぞやワイパ部材の図示の実施例は全体的に矩形
輪部のものであるが、本文に用いたような１Ｕ字形ョと
いう用語は幾分先細の、即ち収束形の側壁をした断面輪
部を含ませようと意図したものてあることを理解された
い。この断面先細乃至収束という輪部は咬み合う相手側
のフランジをみぞに案内してフィルタをフランジに組付
ける間フィルタを中心に心合せするのには有有用になる
場合もある。図面および明細書においては、本発明の好
ましき実施例を開示し、特定の用語を用いたがこれは総
括的な説明的意味でのみ用いたものでこれに限るという
制限的意味で用いたものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気浄化装置などの一部を形成する導管内に配
置された本発明を実施してなる垂直方向に配置されたフ
ィルタのバンク（列）を示す部分斜視図、第２図は第１
図のバンクに用いられたフィルタの一つの斜視図、第３
図はフィルタを第１図のバンクにおける支持格子に組付
ける場合の方法を説明する部分的分解斜視図、第４図は
第２図のフィルタに用いられるワイパ部材の部分的斜視
図、第５図は第１図のバンクにおける支持格子と関連の
フィルタの一部について格子の保持フランジがみぞとワ
イパ部材内にはめられる場合の方法を説明する部分断面
図、第６図はワイパ部材の別の実施例の部分斜視図、第
７図は第６図のワイパ部材を含めたフィルタとその咬み
合う保持フランジの一部を示す部分断面図、第８図はワ
イパ部材のさらに別の実施例の部分斜視図、第９図は第
８図のワイパ部材を用いたフィルタフレームの一部・を
示す部分断面図、第１０図は第９図と同様であるが、ワ
イパ部材のさらに別の実施例を示す部分断面図てある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心に配置されフレームを貫通する空気流通口と外
   周前面２５とを有するフレーム１８、該フレーム１８の
   該外周前面２５に設けられて上記空気流通口を囲みフレ
   ーム１８の上記前面から相当距離後方へ延びる連続する
   みぞ２６、上記フレーム１８内に密封配置され上記空気
   流通開口を充たしたフィルタパック２８、および上記み
   ぞ２６を上記前面を超えないレベルまでほぼ充たしかつ
   ワセリンの稠度とほぼ同一の稠度を有しかつ室温におい
   て容易に変形し易い特性の流体３０からなる高性能エア
   ・フィルタ１６であつて、前記の流体を充たしたみぞ２
   ６は前記エア・フィルタが装着されるハウジング１４の
   咬み合う保持フランジ４５，４６を受け入れるようにな
   されていてハウジングに装着された状態でこのフィルタ
   １６を密封するようになした高性能エア・フィルタにお
   いて、前記フィルタ１６が前記ハウジング１４および前
   記保持フランジ４５，４６から引き抜かれる際に前記保
   持フランジ４５，４６の両側を前記流体３０が実質的に
   残らないように拭い取るために保持フランジ４５，４６
   の両側に接触するように前記フレーム１８に取付けられ
   た一対の弾性ワイパ・リップ５２，５６を含む装置を具
   備したことを特徴とする高性能エア・フィルタ。 ２ 空気流中の潜在的有害粒子の事実上全てを採集し取
   除くに適した高性能空気濾過装置１２であつて、中心に
   配置されフレームを貫通する空気流通口と外周前面２５
   とを有するフレーム１８、該フレーム１８の該外周前面
   ２５に設けられて上記空気流通口を囲む連続みぞ２６、
   上記フレーム１８内に密封配置され上記空気流通開口を
   充たしたフィルタパック２８、上記みぞ２６をほぼ充た
   しワセリンの稠度とほぼ同一の稠度を有する流体３０、
   および上記フレーム１８に取付けられて上記みぞ２６の
   両側からみぞの上部を横切つて延びる一対の弾性ワイパ
   ・リップ５２，５６からなるフレーム１６と、上記みぞ
   ２６の断面形状に対応する断面形状を有しかつ上記ワイ
   パ・リップ間に延びて流体３０中に入りフィルタ１６を
   ハウジング１４中に密封するように配置されている保持
   フランジ４５，４６を含んで上記フィルタ１６を支えて
   係合するハウジング１４とからなる高性能空気濾過装置
   。