(57)【要約】【課題】高温ガス中の各種ミストの捕集を可能にしつつ、高い捕集効率と長寿命を有するミストフィルターの提供。【解決手段】ガラス繊維不織布からなる捕集層に、各々が耐熱性不織布からなる２層以上の凝集層が積層されていることを特徴とする、ミストをガスから分離するためのミストフィルター、並びに該ミストフィルターが、中空円筒状ハウジング内に収容されているミストフィルターカートリッジ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維不織布からなる捕集層に、各々が耐熱性不織布からなる２層以上の凝集層が積層されていることを特徴とする、ミストをガスから分離するためのミストフィルター。
【請求項２】
前記耐熱性不織布の少なくとも１つが、ポリフェニレンサルファイド繊維不織布である、請求項１に記載のミストフィルター。
【請求項３】
一次凝集層が、ポリフェニレンスルファイド繊維スパンボンド不織布であり、二次凝集層が、アラミド繊維又はポリフェニレンスルファイド繊維不織布であり、前記捕集層、該一次凝集層、及び該二次凝集層はいずれも、２００℃での乾熱寸法変化率が１％以下の耐熱性を有する、請求項1又は２に記載のミストフィルター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のミストフィルターが、中空円筒状ハウジング内に収容されているミストフィルターカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルミスト、酸ミスト、可塑剤ミスト、水ミストなどの各種ミストをガス中から分離除去するために用いるミストフィルターに関する。より詳しくは、本発明は、ガラス繊維不織布からなる捕集層に、各々が耐熱性不織布からなる２層以上の凝集層が積層されていることを特徴とする、ミストをガスから分離するためのミストフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タービン潤滑油用タンクから発生するミストや、機械加工中の油飛散や熱による油煙から発生するオイルミストによる作業現場環境の悪化や、周辺環境への汚染が環境上の問題となっている。これらを解決する手段として、例えば、以下の特許文献１には、衝突壁への衝突分離方式、フィルターによるコアレッシング方式等によってミストを分離する方法が開示されている。しかしながら、衝突壁への衝突分離方式では、衝突壁が金属等の耐熱性を有する部材で製作されているため、高温ガスに対しての使用は可能であるもののミストの分離性能としては満足できるものではない。したがって、フィルターによるコアレッシング方式は、部材の耐熱性が要求される観点から、高温ガス中の微細なミストを捕集するには適したものではない。
【０００３】
他方、以下の特許文献２には、耐熱性を有する極細繊維として、有機材質であるポリフェニレンサルファイド繊維のメルトブロウン不織布等が開示されている。しかしながら、メルトブロウン不織布は高い捕集性能を有するものの、流量圧損が高く早期に閉塞するため、ミストフィルターの捕集材としては適していない。
【０００４】
ミストフィルターの捕集材として、無機材質であるガラス繊維、石綿等を挙げることができる。これらは、非常に高い融点を有しており、また、ガラス繊維は、高い空隙率とその極細繊維径により高い捕集性能を有しているため、高温ガス中のミストの捕集材として適していることが知られている。しかしながら、ガラス繊維は、高い捕集性能を有するものの、捕集したミストが凝集することによってミストが再飛散し、分離性能の低下を招いているが、このようなミスト凝集液の再飛散を防ぐ方法は未だ知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２６３２２号公報
【特許文献２】特開２０１５−６７９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、各種ミストをガス中から分離・除去するためのミストフィルターにおいて、従来技術では使用及び捕集が困難であった高温ガス中の各種ミストの捕集を可能にしつつ、高い捕集効率と長寿命を有するミストフィルターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべき鋭意検討し実験を重ねた結果、例えば、ガラス繊維不織布からなる捕集層に一次凝集層となるポリフェニレンスルファイド不織布を積層させて、プリーツ加工を施し、さらに二次凝集層としてポリフェニレンスルファイド不織布等の耐熱不織布を、該捕集層と該一次凝集層に周回積層することで、高温ガス中の微細ミストを、高い捕集効率を長期間維持しながら分離・除去できること、予想外に発見し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。
［１］ガラス繊維不織布からなる捕集層に、各々が耐熱性不織布からなる２層以上の凝集層が積層されていることを特徴とする、ミストをガスから分離するためのミストフィルター。
［２］前記耐熱性不織布の少なくとも１つが、ポリフェニレンサルファイド繊維不織布である、前記［１］に記載のミストフィルター。
［３］一次凝集層が、ポリフェニレンスルファイド繊維スパンボンド不織布であり、二次凝集層が、アラミド繊維又はポリフェニレンスルファイド繊維不織布であり、前記捕集層、該一次凝集層、及び該二次凝集層はいずれも、２００℃での乾熱寸法変化率が１％以下の耐熱性を有する、前記［１］又は［２］に記載のミストフィルター。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載のミストフィルターが、中空円筒状ハウジング内に収容されているミストフィルターカートリッジ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るミストフィルターは、従来技術では捕集が困難であった高温ガス中の各種ミスト捕集を可能にしつつ、高い捕集効率と長寿命を有する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態のミストをガスから分離するためのミストフィルターは、ガラス繊維不織布からなる捕集層に、各々が耐熱性不織布からなる２層以上の凝集層が積層されていることを特徴とする。
一般に、ミストを含有するガスは、ミストフィルターが中空円筒状ハウジング内に収容されているところのミストフィルターカートリッジの下部から、該中空円筒状の空間内に導入され、該中空円筒状ハウジングの半径方向外側に向かって該ミストフィルターを通過する際に、ミストが捕集・分離される。一般に、円筒状のミストフィルターの下端は、接着剤によって、該ハウジングの底部を構成するプレート上に固定されている。
【００１０】
ミストを捕集する捕集層の素材は、耐熱性の観点から、ガラス繊維不織布である。繊維層の形態としては、織物、編物、不織布等のいずれでも構わないが、本実施形態においては、嵩高で小さい孔径を均一に形成しやすい不織布が好ましい。また、捕集層は、円筒状に積層したもの、プリーツ状にして濾過面積を増加させたものあることができるが、圧力損失を低下させ、処理風量を大きくするために、プリーツ状の構造を呈することが好ましい。
【００１１】
捕集層を構成するガラス繊維不織布を構成するガラス繊維の繊維径は、１μｍより小さい微小なミストを捕集するために、０．１〜１０μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜１μｍである。尚、０．１〜１μｍの繊維径のガラス繊維を主体としたもののなかに、１〜１０μｍの繊維径のものが含まれたものであってもよい。ミストの捕集性は、ガス一定体積中の繊維本数を増加させることにより、向上することが一般的に知られている。すなわち、ガラス繊維不織布の坪量（目付）や厚みの増加に比例して、捕集性が増加する関係にある。しかしながら、ガラス繊維不織布の坪量（目付）の増加は、通気性の低下要因となるとともに、プリーツ状の構造への加工も困難となる。
【００１２】
本実施形態のミストフィルターの捕集層は、少なくとも１層以上、好ましくは２層又は３層であり、この場合、同一構造の捕集層を積層させたものでもよい。捕集層１層当たりの坪量（目付）は、３０〜１５０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは６０〜１００ｇ／ｍ２である。また、捕集層１層当たりの厚みは、０．１〜０．６ｍｍが好ましく、より好ましくは０．３〜０．５ｍｍである。
【００１３】
本実施形態のミストフィルターの凝集層の素材は、耐熱性の観点から、ガラス繊維、ポリフェニレンスルファイド繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、金属繊維等のいずれでも構わない。また、凝集層の形態としては、織物、編物、不織布等のいずれでも構わないが、本実施形態においては、嵩高で小さい孔径を均一に形成しやすい不織布が好ましい。各種素材や各種形態を複合したり積層物としたりすることによって、性能向上を図ることができる。また、凝集層は、捕集層に積層させてプリーツ状の形態としても、該プリーツ状のものの外周に積層する形態としてもよいが、本実施形態においては、互いに異なる形態の２層以上の凝集層を設けることが好ましい。
【００１４】
一層目となる凝集層は、捕集層によって捕集されたミストを凝集させるための一次凝集層と呼ばれる。一次凝集層には、ある程度緻密な構造が必要であるため、具体的には、一次凝集層を構成する耐熱性不織布を構成する繊維の繊維径は、１〜４０μmが好ましく、より好ましくは８〜２０μmである。一次凝集層を構成する耐熱性不織布の坪量（目付）は１５〜６０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは２５〜４０ｇ／ｍ２である。一次凝集層を構成する耐熱性不織布の厚みは、０．１〜０．５ｍｍが好ましく、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。
【００１５】
二層目以降となる凝集層は、一層目の凝集層によって凝集されたミストを、ミストフィルター外部に油滴又は水滴として排出させる機能を有しており、二次凝集層と呼ばれる。二次凝集層としては、嵩高の構造が好ましく、具体的には、耐熱性不織布を構成する繊維の繊維径は、２０〜１００μｍが好ましく、より好ましくは４０〜８０μｍである。また、二次凝集層を構成する耐熱性不織布の坪量（目付）は、５０〜３００ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは１００〜２００ｇ／ｍ２である。二次凝集層を構成する耐熱性不織布の厚みは、０．６〜３．０ｍｍが好ましく、より好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。
【００１６】
本実施形態のミストフィルターの凝集層を構成する耐熱性不織布は、長繊維不織布又は短繊維不織布のいずれでもよいが、一次凝集層としては、緻密な構造を必要とするという観点から、スパンボンド法による長繊維不織布であることが好ましく、他方、二次凝集層としては、嵩高性を実現させるという観点から、ニードルパンチ法による短繊維不織布が好ましい。
【００１７】
本実施形態のミストフィルターの一次凝集層の一層当たりの秤量（目付）と二次凝集層の一周分の坪量（目付）としては、ミストの凝集性能を発現させるために、二次凝集層の坪量（目付）は、一次凝集層の秤量（目付）の２倍以上が好ましく、より好ましくは３倍以上である。また、二次凝集層の一周分の厚みは、一次凝集層の厚みの３倍以上が好ましく、より好ましくは５倍以上である。二次凝集層を構成する耐熱性不織布を構成する繊維の繊維径は、一次凝集層を構成する耐熱性不織布を構成する繊維の繊維径の２倍以上が好ましく、より好ましくは３倍以上である。
【００１８】
本実施形態のミストフィルターは、捕集層、及び二層以上の凝集層を積層したものであるが、ミストを含むガスを多く処理するためにフィルター1本当たりの面積を大きくするという観点から、捕集層は一層目の凝集層と重ね合わされた状態でプリーツ状に加工されていることが好ましい。また、二層目以降の凝集層は、捕集層と一層目の凝集層で捕集、粗大化され滴となったミストを、より十分に接触させて二層目以降の凝集層の外部へ排出させるという観点から、該プリーツ状に加工された一次凝集層の外周に積層されていることが好ましい。
【００１９】
本実施形態のミストフィルターをその内に収容する中空円筒状ハウジングとしては、ミストフィルターを中空円筒状の形態に保持するために、流体の流れを阻止しない部材、例えば、パンチングプレートなどを使用したものであることができる。
【００２０】
高温ガス中のミスト捕集を可能とするために、本実施形態のミストフィルターを構成する部材、及びこれをその内に収容する中空円筒状ハウジングは、いずれも耐熱性を有するものであることができる。具体的には、本実施形態のミストフィルターを構成する捕集層、一次凝集層、及び２次凝集層はいずれも、１分間に２０℃の昇温速度で測定したときの示差熱分析計による融解ピークを９０〜２４０℃の範囲内に有せず、また、２００℃での乾熱収縮率が１％以下であることが好ましい。乾熱収縮が１％を超えると、ハウジングの底部を構成するプレートに接着剤によって固定されている捕集層、及び凝集層が、熱収縮によって部分的に破断や延伸が発生し、ミストの捕集効率が低下するおそれがある。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例で用いた評価方法等は以下の通りのものであった。
（１）分離効率（％）
タービン油ＶＧ３２を加熱して、オイルミスト濃度２００ｍｇ／ｍ３のガス温度が２００℃の被処理ガスを用意した。被処理ガスを１５０Ｌ／ｍｉｎの流量でミストフィルターに通過させ、オイルミストの分離試験を実施した。ミストフィルター前後で、被処理ガス中に含まれるミストをパーティクルカウンタ（リオン社ＫＣ−０１Ａ）によってミスト粒子個数を計測して、球状と仮定した際の直径として０．３μｍ以上１．０μｍ未満、及び、１．０μｍ以上のミストの分離効率を算出した。
【００２２】
（２）圧力損失（ｋＰａ）
上記（１）と同様の２００℃に加熱された被処理ガスを１５０Ｌ／ｍｉｎの流量でミストフィルターに通過させ、８時間経過後の圧力損失を評価した。
【００２３】
（３）乾熱寸法変化率（％）
ミストフィルターに使用している捕集層、凝集層を一層毎にＪＩＳ  Ｌ  １９１３に記載された方法に則って、２００℃での乾熱寸法変化率を算出した。
【００２４】
（４）不織布の坪量（目付）
ミストフィルターに使用している捕集層、凝集層を一層毎にＪＩＳ  Ｌ  １９０６に準じて測定した。
【００２５】
（５）繊維径
試料の任意の１０ヶ所を電子顕微鏡の倍率５００倍もしくは２０００倍にて撮影して、１００点の繊維の直径を測定し、それらの平均値を求めた。
【００２６】
［実施例１］
捕集層として、繊維径０．３μｍのガラス繊維を主体とし、繊維径１〜５μｍのガラス繊維が５％程度含まれる、坪量８０ｇ／ｍ２、厚み０．４ｍｍの捕集膜を２層重ね、その両面を、繊維径１４μm、坪量３０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリフェニレンスルファイドのスパンボンド不織布により挟んで、プリーツ形状にして捕集層と一次凝集層を得た。次に、二次凝集層として、一次凝集層の外側に、繊維径３０μｍの坪量１００ｇ／ｍ２、厚み１．５ｍｍのアラミド繊維のニードルパンチ不織布を一周巻き付けて二次凝集層とした。得られたミストフィルターを、プレートに接着剤で固定し、ハウジング内に収納し、外径８０ｍｍΦ、高さ６７ｍｍのフィルターカートリッジを作製した。
【００２７】
［実施例２］
捕集層として、繊維径０．３μｍのガラス繊維を主体とし、繊維径１〜５μｍのガラス繊維が５％程度含まれる、坪量８０ｇ／ｍ２、厚み０．４ｍｍの捕集膜を２層重ね、その両面を、繊維径１４μm、坪量３０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリフェニレンスルファイドのスパンボンド不織布により挟んで、プリーツ形状にして捕集層と一次凝集層を得た。次に、二次凝集層として、一次凝集層の外側に、繊維径５０μｍの坪量１００ｇ／ｍ２、厚み１．５ｍｍのポリフェニレンスルファイド繊維のニードルパンチ不織布を一周巻き付けて二次凝集層とした。得られたミストフィルターを、プレートに接着剤で固定し、ハウジング内に収納し、外径８０ｍｍΦ、高さ６７ｍｍのフィルターカートリッジを作製した。
【００２８】
［比較例１］
捕集層として、繊維径０．３μｍのガラス繊維を主体とし、繊維径１〜５μｍのガラス繊維が５％程度含まれる、坪量８０ｇ／ｍ２、厚み０．４ｍｍの捕集膜を２層重ね、その両面を、繊維径２０μm、坪量３０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステルのスパンボンド不織布により挟んでプリーツ形状にして捕集層と一次凝集層を得た。次に、二次凝集層として、一次凝集層の外側に、繊維径３０μｍの坪量１００ｇ／ｍ２、厚み１．５ｍｍアラミド繊維不織布を一周巻き付けて二次凝集層とした。得られたミストフィルターを、プレートに接着剤で固定し、ハウジング内に収納し、外径８０ｍｍΦ、高さ６７ｍｍのフィルターカートリッジを作製した。
【００２９】
［比較例２］
捕集層として、繊維径０．３μｍのガラス繊維を主体とし、繊維径１〜５μｍのガラス繊維が５％程度含まれる、坪量８０ｇ／ｍ２、厚み０．４ｍｍの捕集膜を２層重ね、その両面を、繊維径２０μm、坪量３０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステルのスパンボンド不織布により挟んで、プリーツ形状にして捕集層と一次凝集層を得た。次に、二次凝集層として、一次凝集層の外側に、繊維径４０μｍの坪量１００ｇ／ｍ２、厚み１．５ｍｍのポリエステル繊維不織布を一周巻き付けて二次凝集層とした。得られたミストフィルターを、プレートに接着剤で固定し、ハウジング内に収納し、外径８０ｍｍΦ、高さ６７ｍｍのフィルターカートリッジを作製した。
【００３０】
［比較例３］
捕集層として、繊維径０．３μｍのガラス繊維を主体とし、繊維径１〜５μｍのガラス繊維が５％程度含まれる、坪量８０ｇ／ｍ２、厚み０．４ｍｍの捕集膜を２層重ね、プリーツ形状にして捕集層を得た。次に、凝集層として、捕集層の外側に繊維径３０μｍの坪量１００ｇ／ｍ２、厚み１．５ｍｍのアラミド繊維のニードルパンチ不織布を巻き付けて一周凝集層とした。得られたミストフィルターを、プレートに接着剤で固定し、ハウジング内に収納し、外径８０ｍｍΦ、高さ６７ｍｍのフィルターカートリッジを作製した。
【００３１】
実施例１と２、及び比較例１〜３で得たミストフィルターの分離性能を以下の表１に示す。
【表１】
2018153753.tif 000002
【００３２】
また、実施例１と２、及び比較例１〜３で捕集層と凝集層に使用した部材の乾熱寸法変化率を表２に示す。
【表２】
2018153753.tif 000003
【００３３】
表１と２により、本実施形態のミストフィルターは、２００℃のミストを高効率で捕集し、圧力損失を低く、かつ、耐熱性があり、好適な分離性能を発現することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係るミストフィルターは、高温雰囲気下でも高分離性能を有し、しかも低い圧力損失をもつため、従来技術では捕集が困難であった高温ガス中の各種ミスト捕集を可能にしつつ、高い捕集効率と長寿命を有するミストフィルターとして好適に利用可能である。