JP2018069152A - 空気清浄用フィルター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気を導入する際に気候的に高湿度の条件下では、特に粗塵用フィルターに大量の水分が塵と共に付着捕集されるので目詰まりや目詰まりによる圧力損失が大きくなる他、風道内に浸出した水分により、風道やチャンバーその他の機器類や空気浄化自体に悪影響を及ぼすという課題がある。【解決手段】枠状のフレーム９内に濾材１１を空気の流れを遮断する方向に保持させて収容し、導入した外気を次工程に送風する風道３内に設置して上記濾材１１に付着した水分を外気より分離捕集する気水分離用フィルター装置であって、上記濾材１１の下端側と対応するフレーム９内の底部に上記濾材１１に捕集された水分を受け止める耐水性を備えたシール底１２を設け、該シール底１２を水平面に対して傾斜させた。【選択図】図２

Description

この発明は主として外気を導入して室内の環境制御を行う際に、空気中の水分を分離除去する空気清浄用フィルター装置に関する。

従来例えば工業用，医療用，理化学試験用等に使用されるクリーンルームの環境制御等では、外気導入用風道に空気浄化用フィルターが設置され、このフィルターは前処理用の粗塵用フィルターと微粉塵用フィルターが複数段に設置されることが多い（特許文献１参照）。
また上記フィルターのうち粗塵用フィルターは特に圧力損失を抑制するため高い通気性が求められる反面、水分や塩分を含む外気の処理では、水や塩分を捕集するため、塵離れ性が重要となり、このため通気性の優れた樹脂製の不織布やメッシュ材等の表面にＰＴＦＥ多孔質膜を付着したもの等が知られている（特許文献２参照）。

特開２０１５−６２８８１号公報 特開２００６−１７５３１３号公報

しかし外気を導入する際に気候的に高湿度の条件下では、特に粗塵用フィルターに大量の水分が塵と共に付着捕集されるので目詰まりや目詰まりによる圧力損失が大きくなる他、風道内に浸出した水分により、風道やチャンバーその他の機器類や空気浄化自体に悪影響を及ぼすという問題がある。
さらに熱帯低気圧下の天候や海岸近傍では、外気に粉塵や水分の他多量の塩分を含むため、上記悪影響の度合が高まるほかに、潮解現象によりフィルターの目詰まりや圧力損失が一層大きくなるという欠点がある。

上記課題を解決するための本発明のフィルター装置は、第１に枠状のフレーム９内に濾材１１を空気の流れを遮断する方向に保持させて収容し、導入した外気を次工程に送風する風道３内に設置して上記濾材１１に付着した水分を外気より分離捕集する空気清浄用フィルター装置であって、上記濾材１１の下端側と対応するフレーム９内の底部に上記濾材１１に捕集された水分を受け止める耐水性を備えたシール底１２を設け、該シール底１２を水平面に対して傾斜させてなることを特徴としている。

第２に、前記シール底１２の傾斜下端側にシール底１２の表面に沿って流出する水分を受け止めてフレーム９又は風道３の外部に導いて排水する排水受け１３を設けたことを特徴としている。

第３に、フレーム９を風道３のエア供給側に傾斜させることにより、シール底１２を傾斜させたことを特徴としている。

第４に、濾材１１自体を風道３のエア供給側に傾斜させてなることを特徴としている。

第５に、濾材１１を耐水性材料よりなる不織布製とし、風道３の供給側の面に撥水加工を施してなることを特徴としている。

第６に、濾材１１を平面視で蛇腹状に折り曲げ形成してなることを特徴としている。

第７に、前記濾材１１に蛇腹形状を保持するスペーサー１１ａを設け、該スペーサー１１ａを水平面に対して傾斜させてなることを特徴としている。

以上のように構成される本発明の装置は次のような効果を奏する。
（１）フィルター装置のフレーム内で、濾材の下端側にあるシール底を傾斜させて設けたので、濾材に捕集された水分はシール底に滴下又は流下して傾斜下端側に導かれて、外部に排出される。その結果フィルター装置や風道内に水分が流出しないので、風道やフィルター装置の水分による腐食や錆び等による損傷も防止され、これら水分による空気浄化への悪影響も防止される。

（２）また上記のような捕集水分の流下、排出により粉塵や塩分等も水とともに外部に排出される利点があり、特に濾材の通風上流（供給）側の表面に撥水加工を施すことにより、捕集された水分は濾材下流側に運ばれる前に濾材の表面側で下方に滴下又は流下するので、粉塵や塩分を濾材表面より洗い流す効果があり、粉塵や潮解による目詰まりや圧力損失を防止でき、特に塩害対策に有効である。

その他フレームや濾材自体をエア供給側に傾斜させることにより、濾材に当る風により撥水加工された濾材表面には下向きの気流が発生し、水分を下向きに滴下又は流出させるのを助長するとともに、濾材の洗浄効果を高める効果を生じさせる利点がある。

本発明の装置を利用した空気浄化システムの１例を示す全体構成図である。 （Ａ），（Ｂ）は本発明のフィルター装置の正面図及び側面図である。 本発明装置の底部排水構造を示す図２（Ａ）のIII−III断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は本発明の装置に用いた濾材の１例を示す部分拡大平面図及び正面図である。 フィルター装置の別実施例を示した要部斜視図である。

以下図示する本発明の実施形態につき詳述すると、図１はこの発明の装置の適用例を示す空気浄化システムの１例を示す全体構成図である。例えば電子部品製造、理化学薬品や医療品の製造等のために空気浄化された浄化ルーム１に、浄化された空気を供給する空気浄化装置２は、風道３の上流側吸入口に粗大なゴミ類等を捕集するルーバー４が設置され、その排出側に風道３内に仕切るように縦方向に粗大粒径の粉塵と空気中に含まれるミストや液滴又は水蒸気等の水分を捕集する気水分離用（空気清浄用）のフィルター装置６が内部を仕切るように設置されている。

上記風道３内の末端には浄化ルーム１に求められる空気浄化の程度（必要）に応じて、さらに微細な粒子を捕集する微細粒子フィルター７が設置され、この例では微細粒子フィルター７によって浄化されたエアが浄化ルーム１内に導入されて排気され、一部の空気は循環路８より、前記風道３内の気水分離用のフィルター装置６の上流側に返送される。上記空気浄化システム自体は、浄化ルーム１の種類や求められる空気浄化の度合等によって異なるので、図１に示すものに限定されるものではない。

図２〜図４は本発明の装置に使用されるフィルター装置６の詳細なフィルター（濾材）の構成等を示す図面であり、フィルター装置６は例えば６１０×６１０×１５０（ｍｍ）程度のサイズでアルミ押し出し成形材等により製造された直方体状のフレーム９により本体部や構成される。上記フレーム９内には、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように平面視で蛇腹状に折り曲げ形成され、耐水性，耐酸性等を備えたフッ素樹脂ＨＥＰＡフィルター（フッ素樹脂複合膜）からなる濾材１１がフレーム９の内部形状に略適合するサイズに加工されて収容されている。

上記濾材１１は、通気性に優れ通水性を持たないフッ素樹脂複合膜からなる不織布製のシート材で、少なくとも空気供給側（上流側）表面は撥水加工が施されるとともに、エンボス加工により裏面から表面側に突出する突起部（スペーサー）１１ａが形成されている。

このスペーサー１１ａは蛇腹を構成する平面視逆Ｖ字形の断面内に突出して、図４（Ａ），（Ｂ）に示すようにその逆Ｖ字形（裏面側は平面視Ｖ字形）自体を保持するスペーサーとして作用するように逆Ｖ字形断面内で互いに当接し合い且つホットメルト等により互いに固着されている。またスペーサー１１ａ同士が当接してＶ字形を保つためには逆Ｖ字形断面の中心の折目に近い程突起の高さが小さくなるように形成されている。上記エンボス加工は空気の接触面を増大させて浄化効率を高める機能を有し、濾材１１の裏側（排出側）にも突出するように加工することができる。

前記フレーム９の底枠９ａは１枚の金属プレートよりなるが、その上面にはエア供給側に向って僅かな傾斜角θ_１（例えば水平面に対して３°〜５°程度）で加工傾斜したシール底１２がポリウレタン等のプレスチック材又は金属板等で形成・設置され、これに応じて濾材１１の下端も傾斜してシール底１２の傾斜面に対応する形状になっている。濾材１１の下端とシール底１２の上面は、後述するように濾材１１の表面に凝結した水分がシール底１２の上面に滴下又は流下して傾斜に沿って排出されれば足りるので、固定の安定性が図れる限り、接触しなくても良い。

そして上記シール底１２の傾斜下端側には、図３に示すようにフレーム９の左右幅の長さに沿って桶状（チャンネル状）断面の排水受け１３が設置され、シール底１２の上面に沿って流れた水分はこの排水受け１３に受け止められ、図示しない排水孔等により外部に排水される。このため排水受け１３はフレーム９に対して左右いずれかに傾斜させるか、左右の中間のいずれかの位置に向って漏斗状に下降傾斜させて形成したものを取付けることが望ましい。

上記のように構成される本発明のフィルター装置６によれば、風道３に導入されたエアは先ずフィルター装置６内の濾材１１のエア供給面側の表面（正面）に衝突又は当接しながら背面側に通過する。この時空気中の粉塵が濾材１１に付着して捕集されるが、それと同時に空気中に含まれるミストや水滴又は水蒸気等の水分も同時に濾材１１に凝結し又は付着して、濾材１１表面に沿って下方に流下するが、捕集された粉塵も上記水分によって下方に流される。この水分の流下は濾材１１表面に撥水加工が施されることによって短時間で確実に行われ且つ粉塵を簡単に洗い流す効果もある。

上記実施例ではフレーム９に対してシール底１２自体を傾斜させているが、図２（Ｂ）に示すようにフレーム９の中心０を上流側に向って３°〜５°程度の傾斜角θ_２だけ前傾させて風道３に取付けることによってもシール底１２自体を傾けることが可能である。またこの方法では濾材１１自体前傾するので、濾材１１正面に衝突した空気流が下向きに案内され、濾材表面に付着した水分の下方への流出と付着粉塵の洗い流し効果が高まる利点がある。この濾材１１の前傾は、シール底１２とは無関係に行うことも可能である。

ちなみに、前記シール底１２は、後方傾斜させて濾材１１（フィルター装置６）の後部側に配置した排水受け１３により捕集された水分を回収するように構成しても良い。

なお、本発明に使用する濾材１１は、上記に示した不織布製のフッ素樹脂ＨＥＰＡフィルターに限定されず、ガラス繊維布やカーボンファイバー布、又はその他のメッシュ材の使用が可能であるが、空気中の水分をより確実に捕集するには、供給される空気の流れを濾材１１によって遮る機構にすることが望ましい。また本発明の説明で使用される風道は、独立した管状の風道に限らず、壁や床等にフィルター装置６を設置するために設けた窓その他の広く空気が流通するために形成された空間を指称するものである。

さらに、前記濾材１１は、難燃性のシート状部材を用いることにより、原子力発電所等の施設にも利用可能なフィルター装置６を構成しても良い。具体的に説明すると、該濾材１１は、ポリプロピレン（ｐｐ）と、撥水加工されたポリエステルとの２層からなる不織布を用い、これをフッ素系撥水剤と、無機系難燃剤（ブロムアンチモン系難燃剤）と、塩ビ系バインダー（接着剤）によりコーティングして難燃性のシート状部材に形成されている。

次に、図５に基づき、フィルター装置の別実施例について説明する。図５は、フィルター装置におけるスペーサーの別実施例を示した要部斜視図である。図示する例では、前記濾材１１に用いるスペーサー１１ａを、エンボス加工による突起部に代えてシート状の部材を蛇腹状に折り曲げて形成した蛇腹部材を用いている。該蛇腹部材１１ａは、折目を前後方向に向けた状態で前記濾材１１の正面側に挿込まれることにより、濾材１１の蛇腹形状を保持するスペーサーとして機能する。

このとき、前記蛇腹部材１１ａは、前後方向の前記蛇腹部材１１ａの折目が、濾材１１のエア供給側から排出側に向かって下降する方向に、所定の傾斜角θ_３（例えば水平面に対して３°〜５°程度）傾斜させた状態で差し込まれている（図５参照）。

該構成により、濾材１１及び蛇腹部材１１ａの表面に付着した水滴は、フィルター装置６に送風される風に押出されるようにして蛇腹部材１１ａの折目の傾斜に沿って後方に流れ易くなる。このため、濾材１１及び蛇腹部材１１の表面に表れた水滴を効率的に濾材１１の後方側から前記シール底１２側に落として集めることができる。

なお、前記スペーサー１１ａは、蛇腹部材に代えて濾材１１の折目を挟持するＵ字状のクリップによって、同様に構成しても良い。

１ 浄化ルーム
２ 空気浄化装置
３ 風道
４ ルーバー
６ フィルター装置
７ 微粒子フィルター
９ フレーム
９ａ 底フレーム
１１ 濾材
１１ａ 突起部（スペーサー）
１２ シール底
１３ 排水受け
θ_１，θ_２ 傾斜角

Claims (7)

1. 枠状のフレーム（９）内に濾材（１１）を空気の流れを遮断する方向に保持させて収容し、導入した外気を次工程に送風する風道（３）内に設置して上記濾材（１１）に付着した水分を外気より分離捕集する空気清浄用フィルター装置であって、上記濾材（１１）の下端側と対応するフレーム（９）内の底部に上記濾材（１１）に捕集された水分を受け止める耐水性を備えたシール底（１２）を設け、該シール底（１２）を水平面に対して傾斜させてなる空気清浄用フィルター装置。
2. 前記シール底（１２）の傾斜下端側にシール底（１２）の表面に沿って流出する水分を受け止めてフレーム（９）又は風道（３）の外部に導いて排水する排水受け（１３）を設けた請求項１に記載の空気清浄用フィルター装置。
3. フレーム（９）を風道（３）のエア供給側に傾斜させることにより、シール底（１２）を傾斜させた請求項１又は２の何れかに記載の空気清浄用フィルター装置。
4. 濾材（１１）自体を風道（３）のエア供給側に傾斜させてなる請求項１乃至３の何れかに記載の空気清浄用フィルター装置。
5. 濾材（１１）を耐水性材料よりなる不織布製とし、風道（３）の供給側の面に撥水加工を施してなる請求項１乃至４の何れかに記載の空気清浄用フィルター装置。
6. 濾材（１１）を平面視で蛇腹状に折り曲げ形成してなる請求項５に記載の空気清浄用フィルター装置。
7. 前記濾材（１１）に蛇腹形状を保持するスペーサー（１１ａ）を設け、該スペーサー（１１ａ）を水平面に対して傾斜させてなる請求項６に記載の空気清浄用フィルター。

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