(57)【要約】【課題】本発明は、プレフィルタの濾材の有効面積を拡大して、フィルタの長寿命化が可能なプレフィルタを提供することを目的とする。【解決手段】前後面に所要形状の開口を備える開口面サポートをそれぞれ形成して成る外枠内に、長尺帯状の濾材の一面に補強体を添設して波形状に折り畳んだ積層濾材が固定収容されたプレフィルタにおいて、前記濾材の長さと前記外枠の横断面積との比が７８〜９５ｍ−１であることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後面に所要形状の開口を備える開口面サポートをそれぞれ形成して成る外枠内に、長尺帯状の濾材の一面に補強体を添設して波形状に折り畳んだ積層濾材が固定収容されたプレフィルタにおいて、前記濾材の長さと前記外枠の横断面積との比が７８〜９５ｍ−１であることを特徴とするプレフィルタ。
【請求項２】
前記開口面サポートの開口率が８０〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のプレフィルタ。
【請求項３】
前記濾材の厚さが４〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のプレフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中・高性能フィルタのプレフィルタに関し、特に、ガスタービン用吸気フィルタに使用される１次フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、図５に示すように、中・高性能フィルタのプレフィルタとして、長尺帯状の濾材１１に補強体１２を接着して波形状に折り畳んだ積層濾材１３の上下２箇所に、くし歯状間隔保持部１４Ｂ，１７Ｂを設けた一対のくし歯状スタビライザ１４，１７を流出側及び流入側のそれぞれに設け、波形状の間隔を保持した前記積層濾材１３を、前後面に所要形状の複数の開口１５ｄを形成する開口面サポート部１５ｃを形成した紙製の箱状外枠１５，１６内に収容固定したプレフィルタ１０が使用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１７０３４号公報（第３頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１のプレフィルタは、積層濾材の上下２箇所に一対のスタビライザを設けて積層濾材の波形状の間隔を保持しているため、積層濾材の変形が少ないという利点を有するものの、通常、ガスタービン吸気フィルタの１次フィルタとして用いられる大きさのプレフィルタ内に収容される波形状の積層濾材の折山数は２２程度であり、濾材面積が小さく、プレフィルタの粉塵保持量がそれほど大きくないため、フィルタ寿命が短寿命であるという問題があった。
また、前後面に形成した開口面サポート部と前記くし歯状スタビライザによりデッドスペースが形成され、空気が通過する有効面積が小さくなり、結果としてプレフィルタの濾材の利用率が低下し、濾材の実際面積から想定されるよりも圧力損失が大きくなり、フィルタ寿命が短くなるという問題があった。
そこで、本発明は、前記叙述の問題点に鑑みて、プレフィルタの濾材の有効面積を拡大して、フィルタの長寿命化が可能なプレフィルタを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプレフィルタは、前記目的を達成するべく、請求項１に記載の通り、前後面に所要形状の開口を備える開口面サポートをそれぞれ形成して成る外枠内に、長尺帯状の濾材の一面に補強体を添設して波形状に折り畳んだ積層濾材が固定収容されたプレフィルタにおいて、前記濾材の長さと前記外枠の横断面積との比が７８〜９５ｍ−１であることを特徴とする。
また、請求項２記載のプレフィルタは、請求項１記載のプレフィルタにおいて、前記開口面サポートの開口率が８０〜９０％であることを特徴とする。
また、請求項３記載のプレフィルタは、請求項１又は２記載のプレフィルタにおいて、前記濾材の厚さが４〜８ｍｍであることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のプレフィルタ１は、図１に示すように、前後面に所要形状の開口を備える開口面サポートをそれぞれ形成して成る外枠５，６内に、長尺帯状の濾材２の一面に補強体３を添設して波形状に折り畳んだ積層濾材４が固定収容されており、前記濾材２の長さと前記外枠５，６の横断面積との比が７８〜９５ｍ−１と成っている。
前記外枠５，６によって外形が構成されるプレフィルタ１の横寸法を（Ａ）とし、奥行寸法を（Ｈ）とし、波形状の積層濾材４の一山の片側の長さを（Ｌｏ）とした場合、濾材の長さ（Ｌ）は、（１）式によって表され、濾材の長さ（Ｌ）に対する外枠５，６の横断面積（ＡＨ）との比は（２）式によって表される。
Ｌ＝Ｌｏ  ×２×積層濾材の山数                              （１）
濾材の長さに対する外枠の横断面積の比＝Ｌ／ＡＨ            （２）
積層濾材は、プレフィルタの流入側から流出側に亘るように折り畳まれて波形状に形成されるため、濾材の長さと外枠の横断面積との比を規定することにより、プレフィルタの圧力損失が大きくなるという問題を生じることなく、粉塵保持量を大きくすることができる適当な範囲内で濾材面積を拡大することができ、圧力損失の増大によって生じるプレフィルタの短寿命化を防止することができる。
プレフィルタの濾材の長さと外枠の横断面積との比を７８〜９５ｍ−１としたのは、前記比が７８ｍ−１未満であると、外枠内に波形状に折り畳んで収納する濾材の濾材面積を拡大することができず、プレフィルタの粉塵保持量が少なくなるという問題があり、前記比が９５ｍ−１を超えると、波形状の積層濾材が密になりすぎて、プレフィルタの圧力損失が大きくなるという問題があるからである。
具体的には、例えば、外枠の横断面積が横寸法５９４〜６１０ｍｍ×奥行寸法７０〜１２０ｍｍの場合、濾材の長さと外枠の横断面積との比を７８〜９５ｍ−１とするためには、該外枠内に収納する濾材の最適長さは、３．２４〜６．９５ｍとなる。また、空気の流入側から流出側に亘るように前記濾材を波形状に折り畳んだ場合、一山の底辺に対して高さ（外枠の奥行寸法）が十分に大きいため、一山の片側の長さ（Ｌｏ）は、前記外枠の奥行寸法に近似して計算することができ、前記寸法の外枠に最適な長さの前記濾材を波形状に折り畳んだ場合の積層濾材の折山数（正数）は、２４〜２８となる。
【０００７】
前記濾材２としては、不織強化綿（コットン）とポリエステル繊維等の合成繊維の混合不織布や合成繊維単独の不織布を使用できる。
前記濾材２は、厚さが４〜８ｍｍであることが好ましい。濾材２の厚さが４ｍｍ未満では、粉塵保持量が少ないのでプレフィルタの長寿命化が図れないからである。また濾材２の厚さが８ｍｍを超えるとフィルタの圧力損失が高くなる問題があるからである。
【０００８】
前記補強体３としては、亜鉛メッキ鉄線等の金網、トリカルネット等の合成樹脂製網、不織布等が使用できる。特に補強体が合成樹脂製網や、不織布とすれば、焼却減容して廃棄することも可能である。
【０００９】
前記濾材２と前記補強体３は、波形状にプリーツ加工する前に濾材２の流出側に補強体３を接着剤により積層固定している。
【００１０】
前記外枠５，６としては、飲料水パック等に使用される耐水性紙、コートボール紙（片面を樹脂コートした板紙２枚を樹脂コート面が外側となるように接着積層して耐水性としたものが特によい）等が使用できる。その他アルミ、ステンレス等の金属板等を用いることができる。また、外枠５，６は流入側、流出側共に積層濾材４をサポートするように菱形等の所望形状の開口を複数備えた開口面サポート部５ｃ（６ｃ）から成る開口面サポートが設けられている。
【００１１】
図２は、プレフィルタ１の外枠５（６）の展開図であり、外枠５（６）は、コートボール紙製の一枚板を折り曲げ加工することにより形成している。即ち、前記一枚板の隣接する２角のコーナ５ｂ（６ｂ）を矩形状に切り欠き、他の２角のコーナに、該コーナ部分を折り曲げ可能とする耳部５ａ（６ａ）を形成し、コーナとコーナの間の辺を垂直に折り曲げ加工して壁部とし、一面が解放した状態の箱形状の外枠５（６）を形成している。前記耳部５ａ（６ａ）は、隣接した前記壁部に重ね合わされるように折り曲げている。二つの箱形状の外枠５（６）の解放面同士を対向させると共に、二つの外枠５（６）の耳部５ａ（６ａ）が非対称となるように、外枠５（６）を組み合わせて、内部に濾材が収納可能となる箱状の外枠５（６）を形成している。尚、耳部５ａ（６ａ）が非対称となるように外枠５（６）を組み合わせたのは、エアリークを防止するためである。
【００１２】
外枠５（６）を形成する一枚板の中央面には、空気を通過させるための開口５ｄ（６ｄ）を形成しており、開口５ｄ（６ｄ）は、前記外枠５（６）内に収容した濾材の破損を防ぐ開口面サポート部５ｃ（６ｃ）を設けた開口面サポートとなっている。
【００１３】
外枠５（６）の開口面サポートは、開口率が８０〜９０％となるように形成している。開口面サポートの開口率が８０％未満であると、濾材２に空気が通過しないデッドスペースが大きくなり、外枠５（６）内に収容した濾材２の利用率が低下し、濾材２の実際面積から想定されるよりも圧力損失が大きくなるからである。また、開口面サポートの開口率が９０％を超えると、外枠５（６）内に収容した積層濾材４をサポートすることができず、濾材２に破損を生じるおそれがあるからである。
【００１４】
開口面サポートの開口率を８０〜９０％とするために、前記図２に示すように、箱状の外枠５（６）の対向する隅角部と隅角部を結ぶ二つの対角線状の開口面サポート部５ｃ（６ｃ）を設けることが好ましい。その他、例えば図３に示すように、外枠を構成する一辺の略中央部から隣接する他の一辺の略中央部に向けて四つの斜線状の開口面サポート部５ｃ’（６ｃ’）を設けることが好ましい。尚、開口面サポート部の形状は、濾材のサポート性、枠強度、濾過面積確保等を考慮し、開口面サポートの開口率が８０〜９０％であれば、前記図示の例に限らない。また、外枠は、コートボール紙、アルミ、ステンレス等の金属板等を用いることが好ましい。
【００１５】
図１に示すように、プレフィルタ１は、長尺帯状の濾材２と補強体３とを接着し、一定の折山高さ、所定の折山数となるよう波形状に折り畳まれた積層濾材４を前記外枠５（６）内に収容し、前記積層濾材４と外枠５（６）とは、互いにデンプンのり等の接着剤により接着して気密にシールされている。
【００１６】
前記積層濾材４の波形状の間隔を保持するために、波形状の積層濾材４の頂部全体を帯状にサポートする帯状サポート部１４Ａ（１７Ａ）と、該積層濾材４の折り畳まれた間隔を保持するくし歯状間隔保持部１４Ｂ（１７Ｂ）とから形成される紙製スタビライザ１４（１７）を、積層濾材４の流入側或いは流出側にそれぞれ設けることも可能である。前記スタビライザ１４（１７）には、前記外枠５（６）と同様に、飲料水パック等に使用される耐水性紙、コートボール等を使用できる。その他アルミ、ステンレス等の金属板等を使用することができる。スタビライザ１４（１７）を用いる場合であっても、外枠５（６）の開口面サポートの開口率が８０〜９０％を満たしていることが好ましい。図４に示す紙製スタビライザ１４（１７）は、左右対称な形状に打ち抜いた一枚板を対角線からＶ字状に二つ折りにしたものを使用している。尚、スタビライザ１４（１７）のくし歯状間隔保持部１４Ｂ（１７Ｂ）の歯高さ１４ｂ（１７ｂ）、歯間隔１４ｃ（１７ｃ）、歯底部幅１４ｄ（１７ｄ）、歯上部幅１４ｅ（１７ｅ）は、積層濾材４のジグザグ状の間隔を保持可能となるように、積層濾材４の波形状に合わせて適宜設定している。スタビライザ１４（１７）は、積層濾材４及び外枠５（６）に接着剤により接着固定することが可能である。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明のプレフィルタの実施例１〜８及び比較例１〜６について説明する。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
厚さ１ｍｍのコートボール紙製の縦寸法５９４ｍｍ×横寸法５９４ｍｍ×奥行寸法９５ｍｍの大きさの箱状の外枠に、ポリエステル繊維製の長尺帯状の濾材と亜鉛メッキ鉄線製の金網から成る補強体を接着剤で接着して厚さ７ｍｍとし、折山高さが９５ｍｍとなるように波形状に折り畳んだ積層濾材を収容固定してプレフィルタを形成した。前記濾材の長さと外枠の横断面積との比を８０ｍ−１とした。また、積層濾材の折山数は２４であった。前記プレフィルタの開口面サポートは、図５に示す構造と同様に、基本開口が菱形となる開口面サポート部を設け、積層濾材の上下２箇所に、くし歯状間隔保持部を備えた一対のくし歯状スタビライザを流出側及び流入側のそれぞれに設けた。前記プレフィルタの開口面サポートの開口率は６０％である。
【００１８】
（実施例２〜４）
濾材の長さと外枠の横断面積との比を８４ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２５となる以外は実施例１と同様のものを実施例２とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比を８７ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２６となる以外は実施例１と同様のものを実施例３とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比を９４ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２８となるもの以外は実施例１と同様のものを実施例４とした。
【００１９】
（実施例５）
開口面サポートとして、図１及び図２に示す構造と同様に、外枠の対向する隅角部と隅角部を結ぶ二つの対角線状の開口面サポート部を設けたものを用いた以外は、実施例１と同様の厚み及び大きさの外枠内に、実施例１と同様の積層濾材を収容固定してプレフィルタを形成した。前記濾材の長さと外枠の横断面積との比を８０ｍ−１とした。前記大きさの外枠に前記長さの濾材を波形状に折り畳んで収納すると、積層濾材の折山数は２４となった。前記プレフィルタの開口面サポートの開口率は８３％である。尚、本実施例のプレフィルタはスタビライザを用いていない。
【００２０】
（実施例６〜８）
濾材の長さと外枠の横断面積との比を８４ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２５となる以外は実施例５と同様のものを実施例６とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比を８７ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２６となる以外は実施例５と同様のものを実施例７とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比を９４ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２８となるもの以外は実施例５と同様のものを実施例８とした。
【００２１】
（比較例１〜３）
濾材の長さと外枠の横断面積との比は、前記比が７８ｍ−１未満となる７４ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２２となる以外は、実施例１と同様のものを比較例１とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比が７８ｍ−１未満となる７７ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２３となる以外は、実施例１と同様のものを比較例２とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比が９５ｍ−１を超える１０１ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が３０となる以外は、実施例１と同様のものを比較例３とした。
【００２２】
（比較例４〜６）
濾材の長さと外枠の横断面積との比は、前記比が７８ｍ−１未満となる７４ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２２となる以外は、実施例５と同様のものを比較例４とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比が７８ｍ−１未満となる７７ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が２３となる以外は、実施例５と同様のものを比較例５とし、濾材の長さと外枠の横断面積との比が９５ｍ−１を超える１０１ｍ−１とし、前記外枠内に収容した積層濾材の折山数が３０となる以外は、実施例５と同様のものを比較例６とした。
【００２３】
次に、このようにして得られた実施例１〜８及び比較例１〜６のプレフィルタの圧力損失と粉塵保持量を評価した。結果を表１に示す。
［粉塵保持量］
ＪＩＳ  Ｂ  ９９０８（形式２）により、各プレフィルタに、風量５６ｍ３／ｍｉｎで、ＪＩＳ１５種粉体を半年〜１年間通過させた時の初期から前記期間経過後の各プレフィルタの粉塵保持量（ｇ／台）を粉塵保持容量試験装置により測定した。
判定基準：粉塵保持量が６００ｇ／台以上の場合を○、粉塵保持量が６００ｇ／台未満の場合を×とした。
［圧力損失］
ＪＩＳ  Ｂ  ９９０８（形式２）により、各プレフィルタに、風量５６ｍ３／ｍｉｎで、空気を通過させた時の各プレフィルタの圧力損失を粉塵保持容量試験装置により測定した。
判定基準：圧力損失が６０Ｐａ以下の場合を○、圧力損失が６１〜６５Ｐａの場合を△、圧力損失が６５Ｐａを超えた場合を×とした。
［総体評価］
判定基準：粉塵保持量及び圧力損失が共に○の場合を優良◎、粉塵保持量が○且つ圧力損失が△の場合を良○、粉塵保持量又は圧力損失のどちらか一方が×の場合を否×とした。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示す結果から以下のことが分かった。
実施例１〜８の濾材の長さと外枠の横断面積との比（Ｌ／ＡＨ）が７８〜９５ｍ−１を満たす各プレフィルタは、圧力損失が６５Ｐａ以下と小さく、粉塵保持量が６００ｇ／台と大きく、圧力損失及び粉塵保持量が共に良好であり、総体評価が良○又は優良◎であった。前記結果から一定の横断面積を有する外枠内に、前記比を満たす長さの濾材を波形状の折り畳んで収容すると、プレフィルタの圧力損失が大きくなるという問題を生じることなく、濾材面積を拡大することができ、粉塵保持量を増大してプレフィルタの長寿命化を図ることが可能であることが確認できた。
前記実施例１〜４と実施例５〜８について、濾材の長さと外枠の横断面積との比が同じプレフィルタごとに、開口率が６０％であるプレフィルタと開口率が８３％であるプレフィルタを比較すると、開口率が８３％と大きいプレフィルタの方が、開口率が６０％と小さいプレフィルタよりも圧力損失が小さく、粉塵保持量が大きくなっていた。この結果により、濾材長さと外枠の横断面積との比が同一である場合に、開口面サポートの開口率を８０〜９０％と大きくした場合は、空気を通過させる有効面積を拡大することができ、濾材の利用率を向上して、圧力損失の上昇を抑えることが可能であることが確認できた。
比較例１、２、４、５のように、濾材の長さと外枠の横断面積との比が７８ｍ−１未満のプレフィルタは、圧力損失が６６Ｐａ以下であるものの、塵埃保持量が５５０ｇ／台以下と低く、総体評価が否×であった。この結果から、前記比が７８ｍ−１未満のプレフィルタは、濾材面積が小さいため、粉塵保持量が低くなり、フィルタの長寿命化が困難であることが確認できた。
また、比較例３、６のように、濾材の長さと外枠の横断面積との比が９５ｍ−１を超えているプレフィルタは、塵埃保持量が７５０台／ｇ以上と大きいものの、圧力損失が６７Ｐａ以上と大きく、総体評価が否×であった。この結果から、前記比が９５ｍ−１を超えているプレフィルタは、積層濾材の波形状の間隔が密になりすぎて圧力損失が大きくなり、フィルタの長寿命化が困難であることが確認できた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のプレフィルタは、以下の効果を有している。
（１）本発明のプレフィルタは、濾材の長さと外枠の横断面積との比が７８〜９５ｍ−１となるようにしたため、圧力損失を大きくすることなく、粉塵保持量を大きくすることができる適当な範囲内で濾材面積を拡大することができ、フィルタ寿命を従来のプレフィルタの半年間から１年間に長寿命化することができる。
（２）また、濾材の長さと外枠の横断面積との比が同一であるプレフィルタにおいて、前記プレフィルタの開口面サポートの開口率が８０〜９０％と、開口面サポートの開口率を大きくした場合には、従来のプレフィルタよりも空気が通過しないデッドスペースを少なくすることができ、濾材の有効活用により、プレフィルタの圧力損失の上昇を押さえることができる。
（３）更に、本発明のプレフィルタは長寿命化を実現したため、使用済みプレフィルタ（産業廃棄物）の量を低減することができ、プレフィルタの交換費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレフィルタの一部破断部を含む斜視図。
【図２】外枠の展開図。
【図３】他の外枠の実施例を示す展開図。
【図４】スタビライザの展開図。
【図５】従来のプレフィルタの一部破断部を含む斜視図。
【符号の説明】
１            ：  プレフィルタ
２            ：  濾材
３            ：  補強体
４            ：  積層濾材
５，６        ：  外枠
５ａ，６ａ    ：  耳部
５ｂ，６ｂ    ：  コーナ
５ｃ，６ｃ    ：  開口面サポート部
５ｃ’，６ｃ’：  開口面サポート部
５ｄ，６ｄ    ：  開口
１０          ：  プレフィルタ
１１          ：  濾材
１２          ：  補強体
１３          ：  積層濾材
１４，１７    ：  スタビライザ
１４Ａ，１７Ａ：  帯状サポート部
１４Ｂ，１７Ｂ：  くし歯状間隔保持部
１４ａ，１７ａ：  帯幅
１４ｂ，１７ｂ：  歯高さ
１４ｃ，１７ｃ：  歯間隔
１４ｄ，１７ｄ：  歯底部幅
１４ｅ，１７ｅ：  歯上部幅
１５，１６    ：  外枠
１５ａ        ：  耳部
１５ｂ          ：  コーナ
１５ｃ          ：  開口面サポート部
１５ｄ        ：  開口
【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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