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WO2007060923A1 - 流体浄化装置及びフィルターハウジング - Google Patents

流体浄化装置及びフィルターハウジング Download PDF

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WO2007060923A1
WO2007060923A1 PCT/JP2006/323150 JP2006323150W WO2007060923A1 WO 2007060923 A1 WO2007060923 A1 WO 2007060923A1 JP 2006323150 W JP2006323150 W JP 2006323150W WO 2007060923 A1 WO2007060923 A1 WO 2007060923A1
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WO
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fluid
filter
filter material
inlet
filter housing
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/323150
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hisashi Mori
Original Assignee
Bridgestone Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2007546436A priority patent/JP5126502B2/ja
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    • B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fluid purification device used for fluid purification such as gas and liquid. More specifically, the present invention relates to a fluid suction introduction method and a Z or fluid pressurization introduction type fluid. The present invention relates to a fluid purification device that reduces pressure loss as much as possible in a purification device, and a filter housing that realizes such a fluid purification device.
  • filter media such as adsorbents, composites with adsorbents attached to the substrate, hollow fiber membranes, nonwoven fabrics, and paper ( In the present invention, these are generally referred to as “filter material”), or a method of using a filter in which a container (filter housing) is filled with a single product or a combination thereof is generally used.
  • filter material a container (filter housing) is filled with a single product or a combination thereof is generally used.
  • the pressure loss value of such a filter is preferably as low as possible from the viewpoint of eliminating restrictions on the pump, blower, piping method, and the like that move the fluid as much as possible.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-070510
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-332027
  • An object of the present invention is to provide a fluid purification device and a filter housing that can achieve a high degree of compatibility between high filter performance, adsorption performance or filtration performance, low filter performance, and pressure loss at a high level.
  • the inventor of the present invention has the same diameter of the fluid inlet and the fluid outlet of the filter housing, and the filter material filled in the filter housing has the same material Z and the same capacity.
  • the present inventor provides the following fluid purification device and filter housing.
  • a fluid purifier comprising: a filter housing having a fluid inlet and a fluid outlet; and a filter material that is stored in the filter housing across a fluid flow path from the fluid inlet to the fluid outlet.
  • the diameter a of the fluid outlet and the shortest distance b connecting the filter material and the position of the inner peripheral edge of the fluid outlet farthest from the filter material have a relationship of b ⁇ a.
  • the diameter c of the fluid inlet and the shortest distance d connecting the filter material to a position farthest from the filter material in the inner peripheral edge of the fluid inlet have a relationship of d ⁇ c. Or the fluid purification apparatus of 2.
  • a fluid purifier comprising: a filter housing having a fluid inlet and a fluid outlet; and a filter material that is stored in the filter housing across a fluid flow path from the fluid inlet to the fluid outlet.
  • the diameter c of the fluid inlet and the shortest distance d connecting the filter material with the position farthest from the filter material in the inner peripheral edge of the fluid inlet have a relationship of d ⁇ c.
  • the diameter a of the fluid outlet and the shortest distance b connecting the filter material to a position farthest from the filter material in the inner peripheral edge of the fluid outlet has a relationship of b ⁇ a.
  • the fluid purification device according to any one of claims 1 to 7, wherein the filter material includes a crushed, pellet-shaped, or spherical fluid purification adsorbent.
  • the adsorbent for fluid purification is coconut activated carbon, wood activated carbon, petroleum pitch-based spherical activated charcoal, pellet-shaped activated carbon, natural zeolite, synthetic zeolite, activated clay, surfactant, cation exchange resin, anion exchange resin Fat, cation exchange fiber, anion exchange fiber, chelate resin, chelate compound, inorganic cation adsorbent, inorganic anion adsorbent, inorganic synthetic chemical deodorant, neutralization reaction to porous adsorbent, etc.
  • the group force is one or two or more selected from a group force consisting of supported or coated materials.
  • the filter material includes a filter base material having a three-dimensional network skeleton structure, and at least a part of the adsorbent for fluid purification is fixed by covering the three-dimensional network skeleton of the filter base material.
  • the filter housing is made of a nonwoven fabric, filter paper, a net-like body or a charged nonwoven fabric for the purpose of preventing scattering of the adsorbent for fluid purification or removing dust contained in the supply fluid.
  • the fluid purification device according to any one of claims 1 to 11, further comprising:
  • a filter housing having a fluid inlet and a fluid outlet, and containing a filter material traversing a fluid flow path from the fluid inlet to the fluid outlet,
  • the filter so that the diameter a of the fluid outlet and the shortest distance b connecting the filter material and the position farthest from the inner peripheral edge of the fluid outlet and the filter material have a relation of b ⁇ a.
  • a filter housing characterized in that the material can be accommodated.
  • the diameter c of the fluid inlet and the shortest distance d connecting the filter material to the position farthest from the filter material in the inner peripheral edge of the fluid inlet have a relationship of d ⁇ c.
  • Claim 16 The area s fd of the end face on the outlet side of the filter material and the opening area s d of the fluid outlet
  • a filter housing having a fluid inlet and a fluid outlet, and containing a filter material traversing a fluid flow path from the fluid inlet to the fluid outlet,
  • the diameter c of the fluid inlet and the shortest distance d connecting the filter material to the innermost peripheral edge of the fluid inlet and the filter material have a relationship of d ⁇ c.
  • the diameter a of the fluid outlet and the shortest distance b connecting the filter material to a position farthest from the filter material in the inner peripheral edge of the fluid outlet have a relation of b ⁇ a.
  • the filter material is provided with a crushed, pellet-shaped or spherical fluid purification adsorbent and a filter base material having a three-dimensional network skeleton structure, and at least a part of the fluid purification adsorbent is the filter one.
  • the filter housing according to any one of claims 13 to 19, wherein the filter housing is fixed by covering a three-dimensional network skeleton of the substrate.
  • the fluid purification device of the present invention comprises a filter with high soot adsorption performance or filtration performance, and a filter. A low pressure loss is achieved at a high level.
  • the fluid purification device of the present invention is not only used for general air and water purification, but also for purification of raw material gas supplied to the fuel cell and purification of circulating water for humidification of the solid polymer membrane, for commercial use, for household use. Therefore, it can be suitably applied to air purification and water purification applications for automobiles and automobiles.
  • the filter housing of the present invention is a filter housing used for forming the fluid purification device.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid purification device showing an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a fluid purification device showing another example of the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a fluid purification device showing another example of the present invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid purification device 1 showing an example of the present invention.
  • the fluid purification device 1 has a cylindrical body 21 that allows fluid to flow from the upstream side to the downstream side, and a circular fluid outlet port 221 that is installed to cover the downstream opening of the cylindrical body 21.
  • a filter housing 2 having a circular fluid inlet 231 and an inlet-side cover plate 23 installed so as to cover the upstream opening of the cylindrical body 21, and a filter accommodated in the filter housing 2
  • This is a fluid purification device made of material 3.
  • a cylindrical body that connects the filter material 3 with the diameter a of the fluid outlet 221 and the position of the inner peripheral edge of the fluid outlet 221 farthest from the filter material 3 The distance along the axis of 21 (the shortest distance connecting the filter material 3 with the position farthest from the filter material 3 in the inner peripheral edge of the fluid outlet 221) b has the relationship b ⁇ a
  • the diameter c of the fluid inlet 231 and the axis of the cylindrical body 21 connecting the filter material 3 to the innermost peripheral edge of the fluid inlet 231 with respect to the filter material 3 are aligned.
  • the distance (the shortest distance connecting the filter material 3 with the position farthest from the filter material 3 in the inner peripheral edge of the fluid inlet 231) d has a relationship of d ⁇ c.
  • fluid outlet 221 or “fluid inlet 231” means the discharge of fluid or It means an opening for introduction.
  • the position of the inner peripheral edge of the fluid outlet 221 farthest from the filter material 3” or “the position of the inner peripheral edge of the fluid inlet 231 farthest from the filter material 3” Means the position facing the closest position to the filter material in the inner peripheral edge of the opening for discharging or introducing the fluid. That is, the shortest distance between the filter material and the outer peripheral edge of the fluid outlet or the fluid inlet is the shortest distance between the filter material and the inner peripheral edge of the fluid outlet or the fluid inlet. Corresponds to the distance obtained by adding the fluid outlet or the inner diameter of the fluid inlet to the fluid outlet.
  • the fluid purification device 1 of the present invention has a relationship of b ⁇ a, the pressure loss due to a new structural factor that occurs after the filter housing is filled with the filter material is reduced with respect to the actually measured pressure loss. You can eat and stop to a minimum.
  • the fluid purification device 1 of the present invention since the fluid purification device 1 of the present invention has a relationship of d ⁇ c, the pressure loss due to a new structural factor that occurs after the filter material is filled into the filter housing with respect to the actually measured pressure loss. Can be minimized.
  • the filter material 3 is filled and disposed so as to close the inside of the cylindrical body 21 (crossing the fluid flow path from the fluid inlet 231 to the fluid outlet 221). And an outlet side end face 31 facing the fluid outlet 221 and an inlet side end face 32 facing the fluid inlet 231. Then, the fluid purification device 1 includes the area S of the outlet side end surface 31 and the opening fd of the fluid outlet 221.
  • the area S is configured so that S ⁇ S, and the area d fd d of the inlet side end face 32
  • S is configured so that S and the opening area S of the fluid inlet 231 have a relationship of S ⁇ S fu u fu U
  • the present invention can be applied to the case where it is necessary to squeeze the fluid purifier and the fluid drive source such as the suction Z pressure pump.
  • the area S of the fluid inlet is smaller than the area S of the end face on the inlet side of the filter material.
  • the spatial distance between the filter material 3 and the fluid inlet 231 (the above-mentioned d value) is smaller than the diameter of the fluid inlet 231 (the above-mentioned c value), the flow of fluid near the fluid inlet 231 This is preferable because the pressure loss increases, and the filled filter material is not effectively used as the filled adsorbent.
  • the material forming the cylindrical body 21, the outlet-side cover plate 22, and the inlet-side cover plate 23 that constitute the filter housing 2 is not particularly limited, such as metal or grease. It should be able to withstand changes in pressure during fluid introduction, and should have little dimensional change during use.
  • the filter material 3 to be filled in the filter housing 2 can be appropriately selected according to the physical properties of the applied fluid.
  • a tertiary material is used.
  • adsorbent for fluid purification from the viewpoint of removing impurities according to the purpose, for example, cocoon pattern activated carbon, wood activated carbon, petroleum pitch-based spherical activated carbon, pellet-shaped activated carbon, natural zeolite, synthetic Zeolite, activated clay, surfactant, cation or anion exchange resin, cation or anion exchange fiber, chelate resin, chelate compound, inorganic cation or anion adsorbent, inorganic synthetic chemical deodorant , Neutralization reaction etc.
  • porous adsorbent A compound that chemically decomposes and removes the target gas component using the chemical reaction of the above, and a porous adsorbent that supports a noble metal or base metal acid or reduction catalyst or an acid. It is possible to use a material on which a photoexcitation catalyst such as titanium is supported or coated.
  • the filter member 3 is a filter member having a three-dimensional network skeleton structure from the viewpoint of easily and reliably accommodating the filter member while ensuring a certain space in the filter housing. It is preferable to use a substrate having a substrate and at least a part of the fluid purification adsorbent covering and fixing the three-dimensional network skeleton of the filter substrate.
  • the filter material 3 it is preferable to use a filter housed in a cartridge having fluid flowability (air permeability and liquid permeability) from the viewpoint of fluidity, handleability, workability, and maintainability. It is.
  • a nonwoven fabric, a filter paper, a net-like body, or a charging treatment is used as the filter housing 2, for the purpose of preventing the fluid purifying adsorbent from scattering or the purpose of removing dust contained in the supply fluid. It is suitable to provide the made nonwoven fabric.
  • non-woven fabric, filter paper, or net-like material include a non-woven fabric made of polypropylene subjected to electrification treatment or a filter material such as HEP A or ULPA. These may be installed on the inlet side and Z or outlet side of the housing.
  • the cylinder 21, the outlet-side cover plate 22, and the inlet-side cover plate 23 in the fluid purification apparatus 1 are separate forces. These may be integrally formed.
  • the installation positions of the fluid inlet 231 and the fluid outlet 221 are not particularly limited, and may be installed at positions corresponding to the cylindrical body 21 or the cylindrical body 21 (FIGS. 2 and 3 show other examples of the present invention).
  • the longitudinal sectional view of each of the fluid purification device 1 ′ shown or the fluid purification device 1 ′′ showing another example is shown.).
  • the filter material 3 has flat end surfaces 31 and 32, but the end surfaces may be uneven.
  • the end faces 31, 32 are forces formed perpendicular to the axis of the cylindrical body 21. It may be formed with an inclination with respect to the axis of the cylinder.
  • the cylindrical body 21, the fluid outlet 221 and the fluid inlet 231 have a circular shape as a cross-sectional shape with respect to the axis of the cylindrical body 21, but there are no particular restrictions on the cross-sectional shape to be applied. It may be a polygonal shape or an elliptical shape. In the case where the cross-sectional shape is not a circular shape in plan view, the “diameter” means “minimum inner diameter”.
  • Urethane foam with a three-dimensional network skeleton structure (trade name HR—10 5 mm thickness, manufactured by Pridestone Co., Ltd.) and an acrylic emulsion binder with a solid content of 50% (trade name E—1054—, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd. 6) Impregnated to a solid content of 25gZL, dried at 100 ° C for 5 minutes, and the front and back surface force is attached to the cocoon pattern activated carbon with an average particle size of 30 mesh, and the surplus activated carbon is shaken off to adhere the activated carbon. An activated carbon filter sheet with an amount of 150 ⁇ 20 gZL was obtained.
  • This activated carbon filter sheet was punched out to 67mm ⁇ , and the 26 sheets were stacked to make a filter material (total thickness 130mm).
  • a fluid suction inlet type filter housing (cylindrical shape with an inner diameter of 67 mm and a filling height of 175 mm.
  • the fluid outlet and the fluid inlet have a circular shape in plan view, and the center of these circular shapes.
  • the above-mentioned filter material was installed so as to be orthogonal to the axis of the filter housing, and the pressure loss of the obtained fluid purification device was evaluated. The results are also shown in Table 1 below.
  • a diameter of the fluid inlet or outlet means that the inner wall surface of the fluid inlet or outlet is formed without any difference from the inner wall of the filter housing.
  • a suction pump was connected to the fluid outlet side (downstream side) of the filter housing including the filter, and a pressure loss measuring device was configured by installing a flow meter and a pressure gauge between the filter housing and the suction pump.
  • a pressure loss measuring device was configured by installing a flow meter and a pressure gauge between the filter housing and the suction pump.
  • sucking air at a flow rate of 50 L / min sucking air at a flow rate of 50 L / min and measuring the pressure loss.
  • the entire circumference of the inner wall of the housing on the fluid inlet side is taped with gum tape to prevent the filled activated carbon filter from falling off, and the opening diameter of the upper part of the filter housing is set to 5 mm ⁇ .
  • An exhaust port was provided to obtain air purified from the activated carbon filter.
  • the exhaust side diameter was set to 10 mm, and the pressure loss of the filter was evaluated in the same manner as in Table 1 above.
  • the diameter of the exhaust side was set to 15 mm, and the pressure loss of the filter was evaluated in the same manner as in Table 1 above. The results are shown in Table 3 below.
  • the suction side diameter was set to 10 mm and the exhaust side diameter was set to 10 mm, and the pressure loss of the filter was evaluated in the same manner as in Table 1 above. The results are shown in Table 4 below.

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Abstract

　流体流入口２３１並びに流体流出口２２１を有するフィルターハウジング２と、流体流入口２３１から流体流出口２２１に至る流体の流路を横断してフィルターハウジング２内に収容されるフィルター材３とからなる流体浄化装置であって、流体流出口の口径ａと、前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離ｂとが、ｂ≧ａなる関係を有することを特徴とする流体浄化装置１。

Description

流体浄化装置及びフィルターハウジング
技術分野
[0001] 本発明は、気体や液体などの流体浄ィ匕に用いられる流体浄ィ匕装置に関するもので あり、より詳述すれば、流体吸引導入方式、及び Z又は流体加圧導入方式の流体浄 化装置において、その圧力損失を可及的に低減した流体浄ィ匕装置、及びかかる流 体浄ィ匕装置を実現するフィルターハウジングに関する。
背景技術
[0002] 流体 (気体や液体等）中に含まれる不純物や匂い成分を取り除く手段としては、吸 着剤、吸着剤を基体に付着させた複合体、中空糸膜、不織布、紙、といった濾材 (本 発明にお 、ては、これらを総称して「フィルター材」と呼ぶ）を単品で、又はそれらを組 み合わせて容器 (フィルターハウジング）内に充填したフィルターを用いる方法が一 般的である（例えば、特開平 09— 070510号公報、特開 2004— 322027号公報)。 このようなフィルターの圧力損失値としては、流体を移動させるポンプやブロア一、配 管方法その他への制限をできるだけ排除する観点から、可能な限り低減されたもの であることが好ましい。
[0003] ここで、フィルターハウジングに充填する吸着剤やフィルター材料の充填量を減ら せばフィルターの圧力損失値は低減するが、フィルター能力が損なわれる不都合が 生じる。フィルターの高い吸着性能乃至濾過性能と、フィルターの低い圧力損失とを できるだけ両立するフィルターの開発が望まれていた。
[0004] 特許文献 1 :特開平 09— 070510号公報
特許文献 2：特開 2004 - 322027号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、フィルターの高 、吸着性能乃至濾過性能と、フィルターの低 、圧力損 失とを高度な次元で両立する流体浄化装置、及びフィルターハウジングを提供するこ とを目的とする。 課題を解決するための手段
[0006] 本発明者は、フィルターハウジングの流体流入口や流体流出口の口径が同一であ り、フィルターハウジングに充填するフィルター材が同一材料 Z同一容量であっても
、フィルターハウジングへのフィルター材の充填方法により圧力損失が大きく異なるこ とを見出した。そして、フィルターハウジングへフィルター材を充填した後に生じる新 たなフィルターの構造的要因による圧力損失を最小限に抑制する方法につき検討を 加えた結果、フィルターハウジングの流体流入口や流体流出口と、フィルターハウジ ング内に充填されるフィルター材との間に、前記流体流入口や流体流出口の口径に 応じた一定の空間を設けることにより、前記フィルターの構造的要因による圧力損失 を可及的に低減させ得ることを知見し、本発明をなすに至った。
[0007] 即ち、本発明者は、以下の流体浄ィ匕装置及びフィルターハウジングを提供する。
請求項 1：
流体流入口並びに流体流出口を有するフィルターハウジングと、前記流体流入口 から前記流体流出口に至る流体の流路を横断して前記フィルターハウジング内に収 容されるフィルター材とからなる流体浄ィ匕装置であって、
前記流体流出口の口径 aと、前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター材 に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが、 b≥aなる関係を有 することを特徴とする流体浄化装置。
請求項 2 :
前記フィルター材の流入口側端面の面積 S と、前記流体流入口の開口面積 Sとが
、S ≥Sなる関係を有する請求項 1記載の流体浄ィヒ装置。
請求項 3 :
前記流体流入口の口径 cと、前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を 有する請求項 1又は 2記載の流体浄化装置。
請求項 4 :
前記フィルター材の流出口側端面の面積 S と、前記流体流出口の開口面積 Sとが 、 S ≥Sなる関係を有する請求項 1, 2又は 3記載の流体浄化装置。 請求項 5 :
流体流入口並びに流体流出口を有するフィルターハウジングと、前記流体流入口 から前記流体流出口に至る流体の流路を横断して前記フィルターハウジング内に収 容されるフィルター材とからなる流体浄ィ匕装置であって、
前記流体流入口の口径 cと、前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター材 に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を有 することを特徴とする流体浄化装置。
請求項 6 :
前記フィルター材の流入口側端面の面積 Sと、前記流体流入口の開口面積 Sとが
、S ≥Sなる関係を有する請求項 5記載の流体浄ィヒ装置。
請求項 7 :
前記流体流出口の口径 aと、前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが、 b≥aなる関係を 有する請求項 5又は 6記載の流体浄化装置。
請求項 8 :
前記フィルター材が、破砕状、ペレット状、又は球状の流体浄化用吸着剤を備える 請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載の流体浄化装置。
請求項 9 :
前記流体浄化用吸着剤が、椰子柄活性炭、木質活性炭、石油ピッチ系球状活性 炭、ペレット状成型活性炭、天然ゼォライト、合成ゼォライト、活性白土、界面活性剤 、陽イオン交換榭脂、陰イオン交換榭脂、陽イオン交換繊維、陰イオン交換繊維、キ レート榭脂、キレート化合物、無機系陽イオン吸着剤、無機系陰イオン吸着剤、無機 系合成化学脱臭剤、多孔質吸着体に中和反応等の化学反応を利用して対象ガス成 分を化学的に分解除去する化合物を担持させたもの、多孔質吸着体に貴金属又は 卑金属からなる酸化又は還元触媒を担持させたもの、及び、光励起触媒を担持又は コーティングさせたものよりなる群力 選択された 1種又は 2種以上である請求項 8記 載の流体浄化装置。
請求項 10 : 前記フィルター材が、三次元網状骨格構造を有するフィルタ一基材を具備すると共 に、前記流体浄化用吸着剤の少なくとも一部がこのフィルタ一基材の三次元網状骨 格を被覆して固定される請求項 8又は 9記載の流体浄化装置。
請求項 11 :
前記フィルタ一基材及び前記流体浄化用吸着剤が、流体流通性を有するカートリ ッジ内に収容されてなる請求項 10記載の流体浄ィ匕装置。
請求項 12 :
前記フィルターハウジングが、前記流体浄化用吸着剤の飛散を防止する目的、若 しくは供給流体中に含まれる塵埃を除去する目的で、不織布、ろ紙、ネット状体、又 は帯電処理された不織布を備える請求項 1乃至 11のいずれか 1項に記載の流体浄 化装置。
請求項 13 :
流体流入口並びに流体流出口を有すると共に、前記流体流入口から前記流体流 出口に至る流体の流路を横断するフィルター材を収容するフィルターハウジングであ つて、
前記流体流出口の口径 aと前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター材に 対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが b≥aなる関係を有する ように、前記フィルター材が収容可能に形成されたことを特徴とするフィルターハウジ ング。
請求項 14 :
前記フィルター材の流入口側端面の面積 Sと、前記流体流入口の開口面積 Sとが
、 S ≥Sなる関係を有する請求項 13記載のフィルターハウジング。
請求項 15 :
前記流体流入口の口径 cと、前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を 有するように前記フィルター材を収容可能に形成された請求項 13又は 14記載のフィ ルターハウジング。
請求項 16 : 前記フィルター材の流出口側端面の面積 sfdと、前記流体流出口の開口面積 sdとが
、 S ≥Sなる関係を有する請求項 13, 14又は 15記載のフィルターハウジング。 請求項 17 :
流体流入口並びに流体流出口を有すると共に、前記流体流入口から前記流体流 出口に至る流体の流路を横断するフィルター材を収容するフィルターハウジングであ つて、
前記流体流入口の口径 cと前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター材に 対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を有す るように前記フィルター材が収容可能に形成されたことを特徴とするフィルターハウジ ング。
請求項 18 :
前記フィルター材の流入口側端面の面積 S と、前記流体流入口の開口面積 Sとが
fu u
、 S ≥Sなる関係を有する請求項 17記載のフィルターハウジング。
fu u
請求項 19 :
前記流体流出口の口径 aと、前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが、 b≥aなる関係を 有するように前記フィルター材を収容可能に形成された請求項 17又は 18記載のフィ ルターハウジング。
請求項 20 :
前記フィルター材カ 破砕状、ペレット状、又は球状の流体浄化用吸着剤、及び三 次元網状骨格構造を有するフィルタ一基材を具備すると共に、前記流体浄化用吸着 剤の少なくとも一部が前記フィルタ一基材の三次元網状骨格を被覆して固定される 請求項 13乃至 19のいずれ力 1項に記載のフィルターハウジング。
請求項 21 :
前記フィルタ一基材及び前記流体浄化用吸着剤が、流体流通性を有するカートリ ッジ内に収容されてなる請求項 20記載のフィルターハウジング。
発明の効果
本発明の流体浄化装置は、フィルターの高 ヽ吸着性能乃至濾過性能と、フィルタ 一の低い圧力損失とを高度な次元で両立するものである。本発明の流体浄化装置 は、一般的な空気や水の浄ィ匕用途のみならず、燃料電池へ供給する原料ガスの浄 化や固体高分子膜の加湿用循環水の浄化、業務用、家庭用、車載用の空気清浄乃 至浄水用途に好適に適用可能である。
また、本発明のフィルターハウジングは、前記流体浄化装置を形成するのに用いら れるフィルターハウジングである。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]本発明の一例を示す流体浄ィ匕装置の縦断面図である。
[図 2]本発明の他の例を示す流体浄ィ匕装置の縦断面図である。
[図 3]本発明の別の例を示す流体浄ィ匕装置の縦断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下、図面を参照し、本発明を更に詳しく説明する。図 1は、本発明の一例を示す 流体浄化装置 1の縦断面図である。流体浄化装置 1は、上流側から下流側へと流体 を通ずる円筒体 21と、円形の流体流出口 221を有しかつ円筒体 21の下流側開口を 覆って設置される流出口側蓋板 22と、円形の流体流入口 231を有しかつ円筒体 21 の上流側開口を覆って設置される流入口側蓋板 23と、を備えるフィルターハウジング 2、及びこのフィルターハウジング 2内に収容されるフィルター材 3からなる流体浄化 装置である。
[0011] 図 1に示すとおり、前記流体流出口 221の口径 aと、前記流体流出口 221の内側周 縁部のうち前記フィルター材 3に対し最も離間した位置とフィルター材 3とを結ぶ円筒 体 21の軸線に沿った距離 (流体流出口 221の内側周縁部のうち前記フィルター材 3 に対し最も離間した位置とフィルター材 3とを結ぶ最短距離) bとは、 b≥aなる関係を 有し、また、前記流体流入口 231の口径 cと、前記流体流入口 231の内側周縁部のう ち前記フィルター材 3に対し最も離間した位置とフィルター材 3とを結ぶ円筒体 21の 軸線に沿った距離 (流体流入口 231の内側周縁部のうち前記フィルター材 3に対し 最も離間した位置とフィルター材 3とを結ぶ最短距離) dとは、 d≥cなる関係を有して いる。
[0012] ここで、前記「流体流出口 221」又は「流体流入口 231」とは、流体の排出若しくは 導入のための開口部を意味する。
また、前記「流体流出口 221の内側周縁部のうち前記フィルター材 3に対し最も離 間した位置」又は「流体流入口 231の内側周縁部のうち前記フィルター材 3に対し最 も離間した位置」とは、流体の排出若しくは導入のための開口部の内側周縁部のうち フィルター材との最近接位置に対向した位置を意味する。つまり、上記流体流出口 又は流体流入口の外周縁部のうちフィルター材と最も離間した位置とフィルター材と の最短距離は、フィルター材と流体流出口又は流体流入口の内側周縁部との最短 距離に流体流出口又は流体流入口の内径を加えた距離に対応する。
[0013] 本発明の流体浄ィ匕装置 1は、 b≥aなる関係を有するため、実測される圧力損失に 関し、フィルターハウジングへフィルター材を充填した後に生じる新たな構造的要因 による圧力損失を最小限に食 、止めることができる。
ここで、（筒体の最大内径）≥a>0、（筒体の長さ） X (1/2)≥b >0であることが好 ましい。上記 a値と b値力これらの関係を逸脱すると、ハウジングに吸着剤やフィルタ ー材を充填した際に、構造的圧力損失が大きくなる場合がある。
[0014] 一方、本発明の流体浄ィ匕装置 1は、 d≥cなる関係を有するため、実測される圧力 損失に関し、フィルターハウジングへフィルター材を充填した後に生じる新たな構造 的要因による圧力損失を最小限に食い止めることができる。
ここで、（筒体の最大内径）≥c >0、（筒体の長さ） X (1/2)≥d>0であることが好 ましい。上記 c値と d値力これらの関係を逸脱すると、ハウジングに吸着剤やフィルタ ー材を充填した際に、構造的圧力損失が大きくなる場合がある。
[0015] なお、流体浄化装置を設計するに際し、 b≥aという構成、又は d≥cという構成を採 用することは、フィルター材の充填量が減少する傾向となるためこれまで当業者には 採用されにくい構成であつたが、上記フィルターの構造的要因による圧力損失を最 小限に抑制する観点力もは有効な構成であることを本発明者が見出したものである。
[0016] 流体浄化装置 1において、フィルター材 3は円筒体 21内を閉塞するように（流体流 入口 231から流体流出口 221に至る流体の流路を横断閉塞して）充填、配設されて おり、流体流出口 221に面する流出口側端面 31、及び、流体流入口 231に面する 流入口側端面 32を有している。 そして、流体浄化装置 1は、流出口側端面 31の面積 Sと流体流出口 221の開口 fd
面積 Sとが S ≥Sなる関係を有するように構成され、また、流入口側端面 32の面積 d fd d
Sと流体流入口 231の開口面積 Sとが S ≥Sなる関係を有するように構成されてい fu u fu U
る。
[0017] そして、流体浄化装置 1を S ≥Sなる関係、及び
fd d Z又は S ≥Sなる関係を有する fu u
ように形成することにより、流体浄ィ匕装置と吸引 Z加圧ポンプ等の流体駆動源とを接 続する際にしぼり込みが必要な場合にも適用が可能である。
なお、上記 S値と S値がこれらの関係を逸脱した場合、又は上記 S値と S値がこ fu u fd d れらの関係を逸脱した場合には、圧力損失が極端に上昇する場合がある。
[0018] ここで、流体流入口の面積 Sがフィルター材の流入口側端面の面積 Sよりも小さく u fu
、し力もフィルター材 3と流体流入口 231との空間距離 (上記 d値）が流体流入口 231 の口径 (上記 c値)よりも小さい場合は、流体流入口 231近傍で流体の流れ方に急激 な変化が生じるため、圧力損失が上昇し、且つ、充填フィルター材ゃ充填吸着剤に ぉ 、て有効活用されな 、部位が生じるため好ましくな 、。
[0019] 本発明において、フィルターハウジング 2を構成する円筒体 21、流出口側蓋板 22、 及び流入口側蓋板 23を形成する素材としては、金属、榭脂など特に限定するもので はないが流体導入時の圧力変化に対して耐えられるものであり、使用時における寸 法変化の少な 、ものが望まし 、。
[0020] 一方、フィルターハウジング 2に充填するフィルター材 3としては、適用する流体の 物性に応じて適宜選定することが可能であるが、フィルターの内部ろ過機能を最大 限に発揮させる観点から、三次元網状構造のフィルタ一基材に吸着剤が担持された ものや、ハ-カム状のフィルタ一基材に吸着剤が担持されたもの、若しくは破砕状、 ペレット状、又は球状の流体浄ィ匕用吸着剤を用いることが好適である。
[0021] 流体浄ィ匕用吸着剤としては、目的に応じた不純物を除去するといつた観点から、例 えば椰子柄活性炭、木質活性炭、石油ピッチ系球状活性炭、ペレット状成型活性炭 、天然ゼォライト、合成ゼォライト、活性白土、界面活性剤、陽イオン又は陰イオン交 換榭脂、陽イオン又は陰イオン交換繊維、キレート榭脂、キレート化合物、無機系陽 イオン又は陰イオン吸着剤、無機系合成化学脱臭剤、多孔質吸着体に中和反応等 の化学反応を利用して対象ガス成分を化学的に分解除去する化合物を担持させた もの、及び、多孔質吸着体に貴金属又は卑金属力 なる酸ィ匕又は還元触媒を担持さ せたものや酸ィ匕チタン等の光励起触媒を担持又はコーティングさせた物など用いる ことができる。
[0022] また、本発明においてフィルター材 3としては、フィルターハウジング内に一定の空 間を確保しつつフィルター材を収容する作業を容易かつ確実に行なう観点から、三 次元網状骨格構造を有するフィルタ一基材を具備すると共に、前記流体浄化用吸着 剤の少なくとも一部がこのフィルタ一基材の三次元網状骨格を被覆して固定されたも のを用いることが好適である。
[0023] なお、フィルター材 3としては、ノ、ンドリング性、作業性、メンテナンス性の観点から、 流体流通性 (通気性や通液性)を有するカートリッジ内に収容されたものを用いること が好適である。
[0024] 更に、フィルターハウジング 2としては、前記流体浄化用吸着剤の飛散を防止する 目的、若しくは供給流体中に含まれる塵埃を除去する目的から、不織布、ろ紙、ネッ ト状体、又は帯電処理された不織布を備えることが好適である。このような不織布、ろ 紙、又はネット状体としては、帯電処理されたポリプロピレン製の不織布または HEP A、 ULPA、などのフィルター材を挙げることができる。これらはハウジングの流入口 側及び Z又は排出口側に設置すればよい。
[0025] 上記流体浄化装置 1において円筒体 21、流出口側蓋板 22、及び流入口側蓋板 2 3はそれぞれ別体であった力 これらは一体に成形されたものであっても良い。流体 流入口 231や流体流出口 221の設置位置についても特に限定はなぐ円筒体 21、 乃至円筒体 21に相当する位置に設置されても良い（図 2, 3に、本発明の他の例を 示す流体浄化装置 1 '、又は別の例を示す流体浄化装置 1"について各々の縦断面 図を示した。）。
なお、これら装置 1，， 1"において、 2，， 2"はそれぞれフィルターハウジング、 3, 3， はフィルター材であり、 a, b, c, dはそれぞれ上記と同じ意味を示す。
また、フィルター材 3は平坦な端面 31, 32を有するが、端面には凹凸があっても良 い。上記端面 31, 32は円筒体 21の軸線に対して垂直に形成されている力 端面は 筒体の軸線に対して傾きをもって形成されたものであってもよい。
更に、円筒体 21や流体流出口 221、流体流入口 231は、円筒体 21の軸線に対す る断面形状として円形状を有するものであるが、力かる断面形状に特に制限はなぐ 四角形や五角形等の多角形状であっても良いし楕円形状であっても良い。断面形 状が平面視円形状でな 、場合、本発明に!、う「口径」とは「最小内径」を意味する。 実施例
[0026] 以下、製造例、実施例、及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発 明は下記実施例に制限されるものではな 、。
[0027] 〔製造例〕
三次元網状骨格構造を有するウレタンフォーム（ (株)プリヂストン製 商品名 HR— 10 5mm厚み）に固形分 50%のアクリル系ェマルジヨンバインダー（綜研化学 (株） 製 商品名 E— 1054— 6)を固形分で 25gZLになる様に含浸した後、 100°Cで 5分 間乾燥させその表裏面力 平均粒子径 30メッシュの椰子柄活性炭を付着加工させ 余剰分の活性炭を振るい落とす事により活性炭付着量が 150± 20gZLの活性炭フ ィルターシートを得た。
この活性炭フィルターシートを 67mm φに打ち抜き、その 26枚を重ねてフィルター 材とした（総厚み 130mm)。
[0028] [実施例 1〜3,比較例 1, 2]
下表 1に示す条件下、流体吸引導入方式のフィルターハウジング（内径 67mm φ X充填高さ 175mmの円筒型形状。流体流出口及び流体流入口は平面視円形状を 有すると共に、それら円形状の中心を通る法線はフィルターハウジングの軸線に一致 する。 )内に、フィルターハウジングの軸線に直交するように上記フィルター材を設置 し、得られた流体浄ィ匕装置についてその圧力損失を評価した。結果を下表 1に併記 した。
[0029] [表 1] 口径 距離
圧力損失
吸引側 排気側 吸引側 排気側
c mmノ a (mmノ d (mmノ b (mm) (Pa)
1 67 5 開放 5 975
実施例 2 67 5 開放 10 975
3 67 5 開放 1 5 975
1 67 5 開放 0 1825
比較例
2 67 5 開放 3 1025 口径
流体流入口又は流体流出口の口径。 口径が 67mm φであることは、フィルターハウ ジングの内壁と段差無く流体流入口又は流体流出口の流路内壁面が形成されてい ることを意味する。
謹
流体流入口の中心位置又は流体流出口の中心位置力もフィルター材の端面に至 る、フィルターハウジングの軸線に沿った距離。
¾ 、排気彻1
「吸引側」とは流体流入口が設置された側を意味し、「排気側」とは流体流出口が設 置された側を意味する。
カ
フィルターを含むフィルターハウジングの流体流出口側（下流側）に吸引ポンプを 接続すると共に、流量計及び圧力計をフィルターハウジングと吸引ポンプとの間に設 置して圧力損失測定装置を構成した。まず、測定対象となる、フィルターを含むフィ ルターハウジングを接続した状態で吸弓 |流量 50L/minで空気を吸弓 |し、その際の圧 力損失を測定した。なお、流体流入口側のハウジング内壁の全周をガムテープでテ 一ビングする事により充填した活性炭フィルターが脱落するのを防止すると共に、フィ ルターハウジングの上部には開口径を 5mm φにカ卩ェした排気口を設け、ここから活 性炭フィルタ一により浄化された空気が得られる様にした。
次に、フィルターを含むフィルターハウジングを外した以外は同じ条件にてブランク の圧力損失を測定し、上記圧力損失からブランクの圧力損失を差し引くことによって
、上表 1にいう「圧力損失」値を算出した。
[0031] [実施例 4〜6,比較例 3〜5]
排気側の口径を 10mmに設定し、上表 1と同様にフィルターの圧力損失を評価した
。結果を下表 2に示した。
[0032] [表 2]
Figure imgf000014_0001
[0033] [実施例 7〜9,比較例 6〜8]
排気側の口径を 15mmに設定し、上表 1と同様にフィルターの圧力損失を評価した 。結果を下表 3に示した。
[0034] [表 3] 口径 距離
圧力損失
吸引側 排気側 吸引側 排気側
c (mmノ a mmノ d (mm) b (mm) (Pa)
7 67 15 開放 1 5 65
実施例 8 67 15 開放 20 65
9 67 15 開放 25 65
6 67 15 開放 0 1 50
比較例 7 67 15 開放 7 1 25
8 67 15 開放 1 2 100 [0035] [実施例 10〜13,比較例 9]
吸引側の口径を 10mm、排気側の口径を 10mmに設定し、上表 1と同様にフィルタ 一の圧力損失を評価した。結果を下表 4に示した。
[0036] [表 4] 口径 距離
圧力損失
吸引側 排気側 吸引側 排気側
c (mm a mmノ d (mm) b (mm) (Pa)
10 10 10 0 10 415
1 1 10 10 10 10 200
実施例
1 2 10 10 15 10 200
13 10 10 20 10 200
比較例 9 10 10 0 0 570

Claims

請求の範囲
[1] 流体流入口並びに流体流出口を有するフィルターハウジングと、前記流体流入口 から前記流体流出口に至る流体の流路を横断して前記フィルターハウジング内に収 容されるフィルター材とからなる流体浄ィ匕装置であって、
前記流体流出口の口径 aと、前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター材 に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが、 b≥aなる関係を有 することを特徴とする流体浄化装置。
[2] 前記フィルター材の流入口側端面の面積 Sと、前記流体流入口の開口面積 Sとが
、S ≥Sなる関係を有する請求項 1記載の流体浄ィヒ装置。
[3] 前記流体流入口の口径 cと、前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を 有する請求項 1又は 2記載の流体浄化装置。
[4] 前記フィルター材の流出口側端面の面積 Sと、前記流体流出口の開口面積 Sとが
、 S ≥Sなる関係を有する請求項 1, 2又は 3記載の流体浄化装置。
[5] 流体流入口並びに流体流出口を有するフィルターハウジングと、前記流体流入口 から前記流体流出口に至る流体の流路を横断して前記フィルターハウジング内に収 容されるフィルター材とからなる流体浄ィ匕装置であって、
前記流体流入口の口径 cと、前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター材 に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を有 することを特徴とする流体浄化装置。
[6] 前記フィルター材の流入口側端面の面積 Sと、前記流体流入口の開口面積 Sとが
、S ≥Sなる関係を有する請求項 5記載の流体浄ィヒ装置。
[7] 前記流体流出口の口径 aと、前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが、 b≥aなる関係を 有する請求項 5又は 6記載の流体浄化装置。
[8] 前記フィルター材が、破砕状、ペレット状、又は球状の流体浄化用吸着剤を備える 請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載の流体浄化装置。
[9] 前記流体浄化用吸着剤が、椰子柄活性炭、木質活性炭、石油ピッチ系球状活性 炭、ペレット状成型活性炭、天然ゼォライト、合成ゼォライト、活性白土、界面活性剤 、陽イオン交換榭脂、陰イオン交換榭脂、陽イオン交換繊維、陰イオン交換繊維、キ レート榭脂、キレート化合物、無機系陽イオン吸着剤、無機系陰イオン吸着剤、無機 系合成化学脱臭剤、多孔質吸着体に中和反応等の化学反応を利用して対象ガス成 分を化学的に分解除去する化合物を担持させたもの、多孔質吸着体に貴金属又は 卑金属からなる酸化又は還元触媒を担持させたもの、及び、光励起触媒を担持又は コーティングさせたものよりなる群力 選択された 1種又は 2種以上である請求項 8記 載の流体浄化装置。
[10] 前記フィルター材が、三次元網状骨格構造を有するフィルタ一基材を具備すると共 に、前記流体浄化用吸着剤の少なくとも一部がこのフィルタ一基材の三次元網状骨 格を被覆して固定される請求項 8又は 9記載の流体浄化装置。
[11] 前記フィルタ一基材及び前記流体浄化用吸着剤が、流体流通性を有するカートリ ッジ内に収容されてなる請求項 10記載の流体浄ィ匕装置。
[12] 前記フィルターハウジングが、前記流体浄化用吸着剤の飛散を防止する目的、若 しくは供給流体中に含まれる塵埃を除去する目的で、不織布、ろ紙、ネット状体、又 は帯電処理された不織布を備える請求項 1乃至 11のいずれか 1項に記載の流体浄 化装置。
[13] 流体流入口並びに流体流出口を有すると共に、前記流体流入口から前記流体流 出口に至る流体の流路を横断するフィルター材を収容するフィルターハウジングであ つて、
前記流体流出口の口径 aと前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター材に 対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが b≥aなる関係を有する ように、前記フィルター材が収容可能に形成されたことを特徴とするフィルターハウジ ング。
[14] 前記フィルター材の流入口側端面の面積 Sと、前記流体流入口の開口面積 Sとが
、 S ≥Sなる関係を有する請求項 13記載のフィルターハウジング。
[15] 前記流体流入口の口径 cと、前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を 有するように前記フィルター材を収容可能に形成された請求項 13又は 14記載のフィ ルターハウジング。
[16] 前記フィルター材の流出口側端面の面積 Sfdと、前記流体流出口の開口面積 Sdとが 、 S ≥Sなる関係を有する請求項 13, 14又は 15記載のフィルターハウジング。
[17] 流体流入口並びに流体流出口を有すると共に、前記流体流入口から前記流体流 出口に至る流体の流路を横断するフィルター材を収容するフィルターハウジングであ つて、
前記流体流入口の口径 cと前記流体流入口の内側周縁部のうち前記フィルター材に 対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 dとが、 d≥cなる関係を有す るように前記フィルター材が収容可能に形成されたことを特徴とするフィルターハウジ ング。
[18] 前記フィルター材の流入口側端面の面積 S と、前記流体流入口の開口面積 Sとが
、 S ≥Sなる関係を有する請求項 17記載のフィルターハウジング。
[19] 前記流体流出口の口径 aと、前記流体流出口の内側周縁部のうち前記フィルター 材に対し最も離間した位置とフィルター材とを結ぶ最短距離 bとが、 b≥aなる関係を 有するように前記フィルター材を収容可能に形成された請求項 17又は 18記載のフィ ルターハウジング。
[20] 前記フィルター材カ 破砕状、ペレット状、又は球状の流体浄化用吸着剤、及び三 次元網状骨格構造を有するフィルタ一基材を具備すると共に、前記流体浄化用吸着 剤の少なくとも一部が前記フィルタ一基材の三次元網状骨格を被覆して固定される 請求項 13乃至 19のいずれ力 1項に記載のフィルターハウジング。
[21] 前記フィルタ一基材及び前記流体浄化用吸着剤が、流体流通性を有するカートリ ッジ内に収容されてなる請求項 20記載のフィルターハウジング。
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