(57)【要約】【課題】粗塵フィルタと微細塵フィルタを備えた集塵装置において、粗塵フィルタが目詰まりしても、微細塵フィルタの通気性を確保し、圧力損失の増大を抑えた集塵装置を提供する。【解決手段】粗塵フィルタ５と微細塵フィルタ６を備えた集塵装置１であって、粗塵フィルタ５がプリーツ状に折り返した形状を持つことにより、粗塵フィルタ５と微細塵フィルタ６との間に筋状の空隙が得られ、微細塵フィルタ６の通気性を確保し、圧力損失の増大を抑えた集塵装置１を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から空気を導入するための吸気口と、空気を排出するための排気口と、気流を発生させるための送風手段と、空気中の粗い塵埃を捕集する粗塵フィルタと、前記粗塵フィルタの下流に、細かい塵埃を捕集するための、プリーツ状の微細塵フィルタを備えた集塵装置において、前記粗塵フィルタがプリーツ状に折り返した形状であることを特徴とする集塵装置。
【請求項２】
粗塵フィルタの材質が発泡ウレタンであることを特徴とする請求項１記載の集塵装置。
【請求項３】
発泡ウレタンの折り返し形状が波状であることを特徴とする請求項２記載の集塵装置。
【請求項４】
粗塵フィルタと微細塵フィルタのプリーツ折りの向きが互いに直行していることを特徴とする請求項１〜３いずれか一つに記載の集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気中の塵埃をフィルタで除去する集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気清浄機などに用いられる集塵フィルタとして、ＨＥＰＡなどの高い捕集性能を有したプリーツ状の集塵フィルタと、その前段に比較的粒子径の大きい粗塵除去用フィルタを１つ又はそれ以上配して組み合わせた多段式のものが広く使われている。
【０００３】
以下、従来の多段式集塵フィルタの例を、図４、図５を参照しながら説明する。
【０００４】
集塵装置１０１は、本体ケーシング１０２に吸気口１０３と排気口１０４を備え、吸気口１０３と排気口１０４の間には、送風手段１０５を備え、吸気口１０３と送風手段１０５の間には、集塵手段１０６を備えている。
【０００５】
集塵手段１０６は粗塵除去用の粗塵フィルタ１０７と、微細な塵を除去するための微細塵フィルタ１０８で構成される。
【０００６】
送風手段１０５によって集塵装置１０１には気流が発生し、吸気口１０３から導入される空気は、集塵手段１０６と送風手段１０５を通過して排気口１０４から排出される。空気中に含まれる塵埃の中でも、比較的粒子径の大きい塵埃は、粗塵フィルタ１０７によって捕集され、粗塵フィルタ１０７で捕集されない粒子径の小さな塵埃は微細塵フィルタ１０８で捕集される。
【０００７】
一般的に、微細な塵埃を捕集するためにはＨＥＰＡなどの捕集効率の高いプリーツ式の微細塵フィルタ１０８が用いられ、このフィルタひとつで微細塵も粗塵も全て捕集することは可能であるが、プリーツ式のフィルタは洗うことが困難な構造であるため、ある程度塵埃が蓄積したら交換する必要がある。そこで、洗うことが可能な平板状の不織布などの素材を主体とした粗塵フィルタ１０７を、微細塵フィルタ１０８の上流に配して、粒子径の大きい塵埃を粗塵フィルタ１０７で捕集することで、微細塵フィルタ１０８に蓄積する塵埃の量を軽減できる。
【０００８】
このように捕集対象の粒子径範囲の異なるフィルタを複数備えることは、洗うことのできないフィルタの交換頻度を少なくすることができるという利点がある。
【０００９】
このような従来の多段式集塵フィルタとして、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２２１２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の多段式集塵フィルタの典型的な形態は、図５のように、粗塵フィルタと微細塵フィルタを重ねて構成した２段式のものであり、空気清浄機などに広く用いられている。粗塵フィルタには低い圧力損失が要求されるため、一般的には薄い不織布などが使われる。しかし、それは平板としての剛性が十分ではないため、不織布に張力を持たせるための何らかの補強が必要となる。フィルタが例えば長方形である場合、不織布周囲の４辺を枠材で固定するという方法がある。これにより、不織布の平面性を得ることができるが、粗塵フィルタを通過する気流の速度が大きければ、風圧によって不織布が下流方向にたわみ、それがひずみとなってフィルタの平面性を損ねたり、破損を招いたりするという課題がある。
【００１２】
そこで、粗塵フィルタと微細塵フィルタを重ねることで、両者の間に空隙が生じないように配置する、すなわち、不織布の裏面が微細塵フィルタの表面と接触するように配置すれば、気流による不織布表面のたわみを回避するという効果が得られる。また、不織布の周囲を、後段の微細塵フィルタの枠材に接着して微細塵フィルタと一体化するという方法によっても、同様の効果が得られる。
【００１３】
一方で、集塵フィルタでは、捕集した塵埃の蓄積によって目詰まりし、それが気流の抵抗となって風量が低下する。粗塵フィルタと微細塵フィルタとの間に空隙のない構成においては、両フィルタが接しているため、粗塵フィルタ上で部分的な目詰まりが起これば、両方のフィルタにおいて同じ部分で気流が閉塞することになる。もし、両フィルタの間に空隙を設けていれば、粗塵フィルタで部分的な気流の閉塞があっても、空隙の存在により、微細塵フィルタを気流が通過するときには閉塞部分が緩和できる。しかし、両フィルタ間に空隙を設ければ、先述の通り、粗塵フィルタにたわみが生じるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、集塵フィルタの圧力損失の増大を抑えた集塵装置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】
【００１５】
そして、この目的を達成するために、本発明は、外部から空気を導入するための吸気口と、空気を排出するための排気口と、気流を発生させるための送風手段と、空気中の粗い塵埃を捕集する粗塵フィルタと、前記粗塵フィルタの下流に、細かい塵埃を捕集するための、プリーツ状の微細塵フィルタを備えた集塵装置において、前記粗塵フィルタをプリーツ状に折り返した形状としたもので、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、外部から空気を導入するための吸気口と、空気を排出するための排気口と、気流を発生させるための送風手段と、空気中の粗い塵埃を捕集する粗塵フィルタと、前記粗塵フィルタの下流に、細かい塵埃を捕集するための、プリーツ状の微細塵フィルタを備えた集塵装置において、前記粗塵フィルタをプリーツ状に折り返した形状とすることによって、粗塵フィルタの裏面におけるプリーツの谷間が、微細塵フィルタの開口面上を横断する筋状の空隙となるため、粗塵フィルタに閉塞部分があっても、空隙の存在によって、微細塵フィルタの全面に通気性を持たせることができ、圧力損失の増大を抑えた集塵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の集塵装置を示す側面図
【図２】同粗塵フィルタの側面図
【図３】同粗塵フィルタの斜視図
【図４】従来の集塵装置を示す側面図
【図５】同粗塵フィルタと微細塵フィルタの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の請求項１記載の集塵装置は、外部から空気を導入するための吸気口と、空気を排出するための排気口と、気流を発生させるための送風手段と、空気中の粗い塵埃を捕集する粗塵フィルタと、前記粗塵フィルタの下流に、細かい塵埃を捕集するための、プリーツ状の微細塵フィルタを備えた集塵装置において、前記粗塵フィルタをプリーツ状に折り返した形状としている。
【００１９】
送風手段とは、フィルタの静圧が比較的高い集塵装置に使われるシロッコファンなどを指す。
【００２０】
プリーツ状の微細塵フィルタとは、特に粒子径が１μｍ以下の微細な塵埃を捕集の対象にした集塵フィルタを意味し、ＨＥＰＡ、高性能フィルタ、中性能フィルタなどが当てはまる。
【００２１】
粗塵フィルタは、粒子径が１μｍを超える塵埃を対象にした集塵フィルタを指し、平板状の不織布や空隙を有したスポンジ状の素材などを原料としたフィルタである。
【００２２】
そして、本発明においては粗塵フィルタが、プリーツ状に折り返した形状を持つことで、粗塵フィルタと微細塵フィルタとの間に、筋状の空隙を設けたことを特徴としている。
【００２３】
本発明の、プリーツ状に折り返した形状を持つ粗塵フィルタは、プリーツ状に折り返してできた山の稜線部分が微細塵フィルタの表面と接することで、粗塵フィルタそのものがたわむのを抑制する一方、折り返してできた谷の部分が微細塵フィルタとの間に筋状の空隙を形成することで、粗塵フィルタ上で生じた気流の閉塞を、微細塵フィルタの手前で緩和することができるものである。
【００２４】
フィルタ上における塵埃による部分的な蓄積は、フィルタの中央部で起きやすい。そのとき、空気の流れは、中央部より外側の、塵埃の蓄積が少ない部分に移っていく。すなわち、気流は、フィルタの中央から外れた部分を通過しようとする。粗塵フィルタと微細塵フィルタが互いに接触した状態では、微細塵フィルタにおいても同様に中央から外れた部分を気流が通過するため、特に通気抵抗の高い微細塵フィルタにおいては、風量低下が著しくなる。本発明の構造では、粗塵フィルタと微細塵フィルタとの間に空隙があるため、粗塵フィルタにおいて、中央から外れた部分を通過した空気が、筋状の空隙を介して微細塵フィルタの上下方向又は左右方向の両端に広がるため、微細塵フィルタの開口面の全域を使って気流が通過することができる。
【００２５】
これにより、粗塵フィルタが塵埃の蓄積によって部分的に気流が妨げられても、微細塵フィルタを通過する気流は確保されるため、圧力損失の増大を抑えた集塵装置を提供することができる。
【００２６】
また、請求項２記載の集塵装置は、粗塵フィルタの材質を発泡ウレタンとしたものである。粗塵フィルタの材料として一般的に用いられる不織布は、厚みが５ｍｍから１０ｍｍ程度のものであるが、プリーツ状に折り返した形状を得るためには、平板材を折り曲げることが可能な加工機で不織布シートに折り目をつけなければならない。折り目をつけても、反発力によって形状を一定に維持することができないため、固い材質の補強材を用いて形状を維持する必要である。
【００２７】
しかし、発泡ウレタンであれば、プリーツ状の金型にウレタンの原料を入れて発泡させるなどの工法によって成型することが可能なため、補強材を用いなくてもプリーツ形状を維持することができる。
【００２８】
また、請求項３記載の集塵装置は、粗塵フィルタの折り返し形状を波型としたものである。ＨＥＰＡなどのプリーツ状の微細塵フィルタにおいては、折り返しの山の頂点は尖った形状である。粗塵フィルタにおいても、同様にして頂点を尖った形状にしてもよいが、緩やかな頂点を持つ正弦波のような波型とすることにより、圧力損失を低く抑えることができる。
【００２９】
また、請求項４記載の集塵装置は、粗塵フィルタと微細塵フィルタのプリーツ折りの向きが互いに直行したものである。両フィルタのプリーツ折りの向きが平行であっても直行していても、圧力損失の増大を抑制する効果に差はないが、両者の向きが平行である場合は、粗塵フィルタの折り返しの山の稜線部分が、微細塵フィルタの折り返しの谷間に重なった場合に、気流の圧力によって粗塵フィルタの山が微細塵フィルタの谷に食い込んでフィルタの変形を招く恐れがある。そこで、両者のプリーツ折りの向きを直行させることで、フィルタの変形を防ぐことができる。
【００３０】
（実施の形態）
図１に示すように、集塵装置１は、外部から空気を導入するための吸気口２と、空気を排出するための排気口３と、気流を発生させるための送風手段４と、空気中の粗い塵埃を捕集する粗塵フィルタ５と、前記粗塵フィルタ５の下流に、細かい塵埃を捕集するための、プリーツ状の微細塵フィルタ６を備えている。
【００３１】
送風手段４とは、フィルタの静圧が比較的高い集塵装置に使われるシロッコファンなどを指す。
【００３２】
プリーツ状の微細塵フィルタ６とは、特に粒子径が１μｍ以下の微細な塵埃を捕集の対象にした集塵フィルタを意味し、ＨＥＰＡ、高性能フィルタ、中性能フィルタなどが当てはまる。
【００３３】
粗塵フィルタ５は、プリーツ状に折り返した形状を有するものであり、発泡ウレタンを断面形状が波型になるように成型加工したものである。発泡ウレタンの発泡密度は、粗塵フィルタ５に求められる圧力損失や集塵効率に応じて任意に決められるが、家庭用の空気清浄機のように、フィルタの面風速が０．５〜３ｍ／ｓで、粒子径が１μｍ以上の塵埃を対象に捕集するための粗塵フィルタ５を目指すものであれば、１０〜５０セル／インチの発泡密度が妥当である。
【００３４】
また、粗塵フィルタ５の厚みは、家庭用の空気清浄機に搭載するものとしては、プリーツ形状であることを考慮すれば２０ｍｍ以下が妥当であり、形状を維持することも考慮すると、５ｍｍ以上がよい。
【００３５】
プリーツの山の高さは、高いほど粗塵フィルタの下流側の面における谷間の空隙が大きくなるため、粗塵フィルタ５が目詰まりしたときに微細塵フィルタ６の圧力損失増大をより抑えることができる。折り返しの周期、すなわち、プリーツにおける隣り合う山の間隔は小さいほど粗塵フィルタ５の圧力損失を低減する効果がある。
【００３６】
実際には、発泡ウレタン生地の肉厚、山の高さ、折り返し周期の間でバランスを取り、プリーツ状に折り返した形状として成り立つように設計する必要がある。例えば発泡ウレタン生地の肉厚が１０ｍｍの場合、プリーツの山の高さは、肉厚の２〜３倍となる２０〜３０ｍｍ、折り返し周期は肉厚の１〜３倍となる１０〜３０ｍｍ程度で設計するとよい。
【００３７】
図２は、粗塵フィルタ７が波型に折り返したものを示している。折り返しの山の頂点が尖った形状であるものに対して、頂点部分が緩やかに丸みを帯びることによって、粗塵フィルタ７が正弦波の形状をなすものであり、より粗塵フィルタの圧力損失を低減する効果がある。
【００３８】
図３に示すのは、粗塵フィルタ８と微細塵フィルタ６のプリーツ折りの向きを互いに直行させて配置したものである。粗塵フィルタ８の下流側における山の稜線が、微細塵フィルタ６の上流側におけるプリーツの山の稜線と直行した状態で接するため、粗塵フィルタ８が気流の圧力を受けたときに、粗塵フィルタ８がたわんだり変形したりすることを防ぐことができる。
【００３９】
両フィルタのプリーツ折りの向きが同じ場合、粗塵フィルタ８の下流側におけるプリーツの山の稜線が、微細塵フィルタ６の上流側におけるプリーツの谷間に重なる可能性がある。気流の圧力によって粗塵フィルタ８の山が微細塵フィルタ６の谷間に食い込むと、粗塵フィルタ８の下流側において形成されるはずの空隙が、その近傍で消失する。空隙の消失したその部分において、粗塵フィルタ８の上に蓄積した塵埃によって気流の閉塞があるとき、微細塵フィルタ６におけるその部分に、気流が閉塞していない部分から空隙を通じて流れてくるはずの空気が食い込みによって妨げられ、微細塵フィルタの圧力損失の増加を招く可能性がある。両フィルタのプリーツ折りの向きを直行させた配置では、この問題を回避する効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は空気中の塵埃をフィルタで除去する集塵装置に関するもので、空気中の粗い塵埃を捕集する粗塵フィルタと、前記粗塵フィルタの下流に、細かい塵埃を捕集するための、プリーツ状の微細塵フィルタを備え、前記粗塵フィルタをプリーツ状に折り返した形状としたもので、粗塵フィルタにたわみが生じることによる集塵フィルタの圧力損失の増大を抑えることができ有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  集塵装置
２  吸気口
３  排気口
４  送風手段
５  粗塵フィルタ
６  微細塵フィルタ
７  粗塵フィルタ
８  粗塵フィルタ
１０１  集塵装置
１０２  本体ケーシング
１０３  吸気口
１０４  排気口
１０５  送風手段
１０６  集塵手段
１０７  粗塵フィルタ
１０８  微細塵フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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