(57)【要約】【課題】            複数の不織布層を備えることで長期にわたってプレフィルターとしての塵埃捕集機能を発揮してメインフィルターの目詰まりを遅延させ、また、使用後の高圧洗浄による不織布層同士の剥離を回避することが可能な粗塵除去用複合濾材を実現すること。  【解決手段】        異なる見掛け密度を有する複数の不織布層を積層構成した粗塵除去用複合濾材であって、前記複数の不織布層同士をタグピンで積層固定してなること、及び、好ましくは、一方の主面を有する不織布層に開口部を設けたこと。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる見掛け密度を有する複数の不織布層を積層構成した粗塵除去用複合濾材であって、前記複数の不織布層同士をタグピンで積層固定してなることを特徴とする粗塵除去用複合濾材。
【請求項２】
前記複数の不織布層のうち、一方の主面を構成する不織布層が複数の開口部を有し、該不織布層の開口部を除く主面領域と、他方の主面を構成する不織布層とに渡って前記タグピンが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の粗塵除去用複合濾材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン用フィルターユニットなどに組み込んで、中高性能フィルターのプレフィルターとして用いる粗塵除去用複合濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル空調や発電施設では比較的大型の空調装置が備えられ、広い居住空間を快適に保ち、或いは発電機に必要な大量の清浄化された空気を供給する目的で広く利用されている。このような大型の空調装置に組み込まれたフィルターユニットは、装置を停止することなく連続使用できる時間を長く採る必要があることから大容量のものが採用され、また、１台の空調装置に複数のユニットを備える構成ものが一般的である。必然的にユニットの交換作業も大掛かりとなるため、外気を最終的に清浄化する比較的密度の高いメインフィルターと、その上流側で比較的大きな塵埃を捕集してメインフィルターの目詰まりを遅延させる、比較的密度の低いプレフィルターとを備えたユニットの長寿命化を図る技術が知られている。
【０００３】
このような技術の一例として、本出願人らが提案した特開２００５−２８２５３号公報（以下、特許文献１）では、５０μｍ以上の繊維径を有する複数の種類の繊維であって、繊維同士が互いに結合する面密度１０００〜５０００ｇ／ｍ２の不織布であり、この不織布の一方の平面を構成する粗面層から他方の平面を構成する密面層に向かって構成繊維の繊維径が連続的に減少する粗塵除去用濾材が知られている。この技術ではカード機に比べて高速回転するシリンダーで空気流を発生させながら開繊を行う開繊機を用い、太い繊維と、細い繊維とで発生した空気流による飛距離が異なる現象を利用して、コンベア上に、これら繊維を集積した不織布に密度勾配を形成できると記載されている。この文献技術を利用した密度勾配を有するフィルターと、密度勾配を持たない比較例としてのフィルターなどとを比色法により評価検討し、当該文献技術の長寿命化が検証されている。このようなフィルターでは、見掛け密度の異なる繊維ウェブ同士を接合するため、接着剤を用いたスプレー法を採用する形態が好ましいとの開示がある。
【０００４】
また、フィルター寿命に優れ、特許文献１と同様にプレフィルターとして利用可能な技術として、特表平９−５０３９５８号公報（特許文献２）に提案されている技術がある。この公報に掲載された手続補正書に記載の「請求の範囲」並びに各図面を参照すれば、上面と下面の間の全厚を貫通する複数の開口と、これら開口を分離する壁部分とを有する高ロフトの第１層と、開口を設けていない高ロフトの第２層とからなり、上記壁部分が第１層の上面に対して実質的に垂直な側壁面を持つ濾材構造が採用されている。ここに言う「高ロフト」について明確な定義は開示されてはいないが、「ロフト」とは編物の弾性を意味する用語であるため、「高ロフト」とは嵩高い状態を意味しているものと推察される。また、上述した第１層に設けられる複数の開口は、第１層とするための不織布バットに上下面を貫通するスリットを形成し、このスリットが開口となるように当該バットを伸張させて形成する。この後、第１層を構成する繊維が熱硬化性の材質である場合には熱処理を施し、開口形状を安定化させるのが好ましいと開示されている。この流体フィルターでは、初期の濾過において、第１層の壁部分、並びに、開口の底面に相当する第２層を介して流体中に含まれる粒状物質が濾別され「粒子層」として堆積付着する。この後、さらに濾過を続けると粒状物質は「粒子層」部分を通過し難くなり、開口を画成する垂直側壁面を通過する流体が主体の濾過になると開示されている。このような、所謂、デプスフィルター様の濾過形態を採ることにより、一定容積の濾材で得ることができる総濾過面積の増大を図り得ると記載されている。また、当該技術でも、上述した第１層と第２層とは接着剤で接合して単一の一体流体フィルターとするのが好ましいと記載されており、アクリルラテックスエマルジョンをスプレー塗布する形態が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８２５３号公報（［特許請求の範囲］、［００３１］、［００３２］、実施例欄など）
【特許文献２】特表平９−５０３９５８号公報（［特許請求の範囲］、公報第１２頁第１１行〜１５行、同第１３頁第５行〜同第１４頁第１０行、同第１４頁下から２行目〜同第１５頁下から３行目、同第１８頁第１０行〜１５行、［図１］、［図５］など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のとおり、上述した背景技術をプレフィルターとして採用し、別途、メインフィルターを組み込んだフィルターユニットは、長期にわたって空調装置に装着使用され、優れた濾過性能を実現することができる。使用後には新たなフィルターユニットと交換されるが、近年、使用後のフィルターユニットのうち、比較的見掛け密度が大きなプレフィルターは、空気または水を用いた高圧洗浄で捕捉された塵埃を除去し易いことから再利用される場合が多い。しかし、前述の特許文献に例示するとおり、見掛け密度が大きいため、プレフィルター内の接合面における繊維層同士の接触面積は実質的に小さく、圧力損失を最小限に抑える必要から接着剤による結合点は点在する程度であるため、高圧洗浄で容易に剥離してしまうという問題が有った。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、複数の不織布層を備えることで長期にわたってプレフィルターとしての塵埃捕集機能を発揮してメインフィルターの目詰まりを遅延させ、また、使用後の高圧洗浄による不織布層同士に剥離を来たし、作業性が低下するという問題もある。従って、本発明の目的は、優れた特性を有するプレフィルターとして機能する複数の不織布層の剥離を防ぎ、ユニットへの装着作業が容易で、高圧洗浄等により再生利用可能な粗塵除去用複合濾材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的の達成を図るため、本発明の構成によれば、異なる見掛け密度を有する複数の不織布層を積層構成した粗塵除去用複合濾材であって、前述した複数の不織布層同士をタグピンで積層固定してなることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明の実施にあたり、上述した複数の不織布層のうち、一方の主面を構成する不織布層が複数の開口部を有し、この不織布層の開口部を除く主面領域と、他方の主面を構成する不織布層とに渡って前述したタグピンが配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成を適用した粗塵除去用複合濾材をプレフィルターとして使用することにより、フィルターユニットの濾過下流側に配置されるメインフィルターの目詰まりを遅延させ、しかも、フィルターユニットの再生洗浄に際して、複合濾材を構成する繊維層同士の剥離を回避することで、取扱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好適な実施形態を説明するため、粗塵除去用複合濾材の平面と断面とにより模式的に示す説明図。
【図２】本発明に用いて好適なタグピンの平面構成を示す説明図。
【図３】本発明の他の好適実施形態を説明するため、図１と同様に平面と断面とによって模式的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好適実施形態について説明する。図１は、好適例に係る粗塵除去用複合濾材（以下、単に複合濾材と称する場合がある）の濾過面に相当する主面を平面視した形態を上部に示すと共に、一点鎖線で切り欠いた断面を下部に示している。この複合濾材１１は、矩形の不織布層１３と、この不織布層に比べて見掛け密度が大きく緻密な、同じ寸法形状を有する不織布層１５とが複数のタグピン１７によって積層固定している。取り付けられたタグピンは同図上部の平面内の配設位置に長方形の構成成分として示しており、この好適例では、複合濾材１１の四隅近傍と略中央部との合計５カ所で２つの不織布層同士を積層固定している。このように異なる見掛け密度の不織布層同士を積層固定することによって、比較的見掛け密度の大きな不織布層を濾過上流側にしてメインフィルターと組み合わせることで前述した背景技術のように長寿命なフィルターユニットを実現し得る。
【００１３】
このようなフィルターユニットに用いられる複合濾材１１の構成素材としては従来周知のものを使用することができ、粗塵を除去するための一般的なプレフィルターとして、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂の他、難燃性を付与し得るモダクリル樹脂、アラミド樹脂などからなる繊維を任意好適に選択し、バインダを用いて繊維間接着する、或いは芯鞘型、サイドバイサイド型に上記樹脂から選んだ樹脂と、当該樹脂よりも融点の低いポリエチレン樹脂または変性させた樹脂を含む接着繊維により、不織布、織布、編物などの布帛の形態で用いることができる。特に、濾材に開口部を設ける場合、開口部の周囲にほつれを生じない不織布が好適である。また、複合濾材の流出側に配置される１層には、アクリル系を始めとする公知の粘着剤を繊維表面に付与して捕集された塵埃の再飛散予防を図るのも好適である。
【００１４】
上述の複合濾材１１を構成し、フィルターユニットに装着した際の濾過上流側に配置する、比較的大きな見掛け密度を有する第１不織布層１３としては、その下流側に配置される、比較的小さな見掛け密度を有する第２不織布層１５と同じ構成素材を用いる。この見掛け密度は、後段の実施例に例示し、特に限定されるものではないが、目付及び１ｇ／ｃｍ２圧縮荷重時の厚さから算出されるように、好ましくは０．０１〜０．１０ｇ／ｃｍ３の見掛け密度、より好ましくは０．００１〜０．０８ｇ／ｃｍ３とするのが良い。また、第１不織布層と第２不織布層との見掛け密度の比などは任意好適に設計し得る。
【００１５】
さらに、特許文献２に開示されるように上流側の不織布層に開口部を設ける態様の場合、所定の開口率（主面に占める開口面積の割合）が一定であるならば、当該開口部の孔径を小さく採ることによって、開口部を画成する側壁部分の面積をも濾過に寄与させることができる。
【００１６】
次いで、タグピン１７の構成について図２を参照して説明する。図示のタグピン１７は線状部１９の両端に、各々、係止片２１ａおよび２１ｂを設けたものであり、所定の厚さからなる種々の合成樹脂によって一体成型したものであって、例えば「バノック」（株式会社トスカバノック製：商品名）などとして種々の寸法形状のものが市販されている。周知の通り、図２に例示したタグピンは取り付け用の器具に装填して固定対象物に差し込む際に係止片２１ｂを屈曲させて線状部１９と略一直線状に変形し、器具を当該対象物から抜いた後に係止片２１ｂが形状復帰することで抜け止めとして機能する。線状部１９はモノフィラメント状であり、当該線状部１９の延在方向と直交する方向における各係止片の幅は、各々が係止する不織布層の表面における繊維間隙よりも大きく、抜け止めとして機能する寸法であれば良く、さらに、タグピン１７の配設個数も複合濾材１１が、空調装置に装着されている間、積層関係が崩れず剥離しない個数として任意好適に設計し得る。
【００１７】
次に、図３は他の好適例を図１と同様に示す説明図である。尚、同図では同一の構成成分が複数ある場合、一部符号による図示を省略している。この例では、前述した不織布層１３に代えて、円形の開口部２３を複数設けた不織布層２５を用い、当該層２５の開口部２３を除く主面領域で、不織布層１５とタグピン１７で積層固定した場合を示している。この形態では、開口部を孔設する前の基材と不織布層１５は同一のものを用いることもでき、開口部を設けた不織布層２５の見掛け密度は不織布層１５よりも必然的に低いため、前述した特許文献２の技術と同様に、当該層２５を濾過上流側に用いることによって長寿命化を図ることが可能である。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明に係る粗塵除去用複合濾材の好適例として、開口部を設けた第１不織布層と、開口部を持たない第２不織布層とを調製し、試験粉体によって除塵性能を検証した結果を説明する。
【００１９】
まず、ポリプロピレン及びポリエチレンからなる市販の芯鞘型複合繊維（繊度２０．０デシテックス、繊維長７６ｍｍ）１００質量％をカード機にかけてウェブを形成し、クロスレイでウェブを積層した後、１５０℃の熱風ドライヤーで繊維間接着することによって、目付２００ｇ／ｍ２、前述した１ｇ／ｃｍ２の圧縮荷重時の厚さが２０ｍｍであり、見掛け密度が０．０１ｇ／ｃｍ３の不織布を得た。この不織布に対して、５０ｍｍφの円形打ち抜き型を用いて複数の開口部を形成し、下記の表に示す０％、３０％、及び５０％の開口率とした前述の第１不織布層とした。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
次いで、開口部を設けていない上記サンプルＡに相当する不織布を第２不織布層として用い、各々、６１０ｍｍ角に裁断し、各サンプルに係る第１不織布層と重ね、図３に示すのと同様に、市販のタグピン５本で積層固定することにより３種類の測定試料を得た。尚、以下、第２不織布層が共用のため、第１不織布層の構成に付したサンプル名を積層構成した複合濾材名称に用いて説明する
【００２２】
除塵性能はＡＳＨＲＡＥ５２．１−１９９２の試験方法に準じて実施した。まず、風速２．５ｍ／秒で市販のＡＳＨＲＡＥダスト（組成：７２％アリゾナ街路じん、２３％カーボンブラック、５％コットンリンター）を秤量して供給した後、下流側に絶対フィルターを配置して捕集されたダスト重量を測定し、最終圧損が４００Ｐａになるまでの平均質量法効率及びじん挨保持量を求めた。この試験では、複合濾材の濾過に寄与する面が５９０ｍｍ角となる様に試験枠を装着し、第１不織布側を上流として試験装置に装填して除塵性能を評価した。その結果は、以下の表２に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
この表２から理解できるように、２つの不織布が同一の見掛け密度であるサンプルＡでは初期圧損が９７Ｐａに対して、本発明を適用したサンプルＢ及び同Ｃでは１割以上も圧損が低い。また、何れも平均捕集効率は同等であって、本発明に係る２つのサンプルでは、評価試験終了までのダスト供給量がサンプルＡに比べて２割以上も向上している。中でもサンプルＢでは最も長寿命化を実現することができた。
【００２５】
次に、開口部をより小さな直径３０ｍｍの円形で形成し、開口率はサンプルＢと同一とした第１不織布を用いてサンプルＤを作製した。当該サンプルＤを同一の試験で評価した結果、平均捕集効率は９０％とサンプルＢと同一、初期圧損はわずかに高い７１Ｐａであったが、ダスト供給量は約１割高い１２５０ｇであった。これは、開口部を画成する内壁面も濾過に寄与するため、開口部の直径を小さく採ることによって、同一開孔率であれば濾過面積が増えることによる。
【００２６】
この測定によって最も優れた粗塵捕集機能を達成し得た前述のサンプルＢをメインフィルターと共にユニットに組み込み、前述と同様の除塵試験を行った。この後、濾材を再生使用するため、ユニットから取り外してサンプルＢのみ下流側から高圧洗浄を行った。濾材の洗浄前後の重量差を求めることによって、捕集された塵埃の９９％以上を取り除くことができ、当初測定された除塵性能と同等の能力を有することが確認できた。この間、タグピンが外れることはなく、再利用するためのユニットへの取り付け作業も容易であった。これに対してサンプルＢの不織布層と同じ積層構成で、タグピンの代わりにバインダで積層接着した場合には、プレフィルターとしての見掛け密度が大きくなり、かつ洗浄水の通液抵抗が高くなったために、高圧洗浄で積層固定された形態が容易に崩れてしまった。この場合、積層体が破壊されたために取り扱いが難しく、ユニットとして組み付ける際にもズレやたわみが発生し、実質的に取り付けることができなかった。
【符号の説明】
【００２７】
１１：（粗塵除去用）複合濾材、
１３：（比較的大きな見掛け密度の）第１不織布層、
１５：（比較的小さな見掛け密度の）第２不織布層、１７：タグピン、１９：線状部、
２１ａ，２１ｂ：係止片、
２３：開口部、２５：（開口部を有する）不織布層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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