專利名稱:過濾器元件及使用該過濾器元件的雙褶型空氣過濾器的制作方法
技術(shù)領域:
本發(fā)明涉及通過折疊過濾材 料構(gòu)成的過濾器元件以及將該過濾器元件配置為V 字形的雙褶型空氣過濾器。
背景技術(shù):
在專利文獻1中公開如下通過將過濾器元件配置為V字形,來使所獲得的雙褶型空氣過濾器低壓損化,其中的該過濾器元件是通過將過濾材料折疊為鋸齒狀而構(gòu)成的。在同文獻中,通過將5組 7組過如下濾器組合件配置為V字形狀而構(gòu)成集塵過濾器,該過濾器組合件是將厚度為0. Imm 0. 3mm的過濾材料折疊為鋸齒狀,并將折疊成的小褶裥的寬度尺寸設為10謹 30mm、將間距尺寸設為1. 7謹 3. 2謹。對于該集塵過濾器而言,為了防止由于相鄰的過濾器組合件彼此的接觸或減小節(jié)距等由形狀引起的流動阻力的增加而導致的在過濾材料整面上變得不均勻地通氣,以減小節(jié)距且增大寬度尺寸而使過濾面積變大的方式構(gòu)成過濾器組合件(filter pack),并將該過濾器組合件配置為V字形。由此,能夠解決無法獲得與過濾面積相稱的集塵效率的問題, 確保與過濾面積相稱的集塵效率。專利文獻1 國際公開第2003/043717號公報專利文獻1中所述的過濾器元件通過規(guī)定過濾材料的厚度、折疊寬度尺寸和間距尺寸,能夠確保與過濾材料面積相稱的集塵功率。即,在該文獻中,因為有效地利用過濾材料面積,所以能夠有利于過濾器元件的低壓損化??墒?,由于沒有考慮形成過濾器元件的過濾材料的褶裥形狀,特別是沒有考慮供空氣通過的相鄰的褶裥之間的間隙而進行設計,因此作為過濾器元件的低壓損化還不充分。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的在于通過重新研究形成過濾器元件的過濾材料的褶裥形狀, 特別是重新研究相鄰的褶裥之間的間隙,提供一種壓損特別低的雙褶型空氣過濾器。本發(fā)明人為了解決上述問題點,見解如下通過重新研究形成過濾器元件的過濾材料的褶裥形狀,特別是重新研究相鄰的褶裥之間的間隙,能夠解決上述問題點。本發(fā)明的過濾器元件是基于上述見解完成的,第1技術(shù)方案是一種過濾器元件, 利用間隔保持構(gòu)件間隔保持折疊為鋸齒狀的過濾材料,其特征在于,褶裥的頂點部與同該褶裥相鄰的褶裥的頂點部之間的間隔a (間距)、過濾材料折疊寬度b、相鄰的褶裥的中央部 (過濾材料折疊寬度b的中間位置)的過濾材料彼此之間的間隔c (中央部間隙)、相鄰的褶裥的頂點附近的過濾材料彼此之間的間隔C’(開口部間隙)、過濾材料的厚度d、以及褶裥的頂點附近的褶裥的寬度e (頂端寬度)之間的關系滿足c’/c彡1. Uc'=a-e彡0. 45mm、 c = a/2-d、e/d 彡 2 的關系。此外,第2技術(shù)方案的過濾器元件是根據(jù)第1技術(shù)方案的過濾器元件,其特征在于,上述頂點部之間的間隔a(間距)為1.45mm 2. 30mm,上述折疊寬度b為15mm 40mm, 上述間隔c (中央部間隙)為1.0mm以下,上述厚度d為0. 15mm 0. 30mm,上述褶裥的寬度 e (頂端寬度)為0.85mm以下。此外,第3技術(shù)方案的過濾器元件是根據(jù)第1或者第2技術(shù)方案的過濾器元件,其特征在于,上述間隔保持構(gòu)件由熱熔性樹脂或者發(fā)泡樹脂構(gòu)成,設置在上述過濾材料的除折痕的內(nèi)側(cè)表面之外的、在折痕的上游側(cè)和下游側(cè)暴露出的表面上。此外,作為本發(fā)明的第4技術(shù)方案的雙褶型空氣過濾器,排列η組結(jié)構(gòu)體并將該η 組結(jié)構(gòu)體收容在過濾器框架內(nèi),該結(jié)構(gòu)體是通過將多個技術(shù)方案1所述的過濾器元件以該過濾器元件彼此的上游側(cè)和/或下游側(cè)的端部相抵接的方式配置為V字狀而構(gòu)成的,其特征在于,上述頂點部之間的間隔a(間距)、上述折疊寬度b、以及上述V字結(jié)構(gòu)體的組數(shù)η 之間滿足60彡bXn/a彡125的關系。根據(jù)本發(fā)明的過濾器元件,使褶裥的頂點部與同該褶裥相鄰的褶裥的頂點部之間的間隔a(間距)、過濾材料折疊寬度b、相鄰的褶裥的中央部(過濾材料折疊寬度b的中間位置)的過濾材料彼此之間的間隔c (中央部間隙)、相鄰的褶裥的頂點附近的過濾材料彼此之間的間隔C’(開口部間隙)、過濾材料的厚度d、以及褶裥的頂點附近的褶裥的寬度 e (頂端寬度)之間的關系滿足c,/c彡1. 1、c,= a-e彡0. 45mm, c = a/2_d、e/d彡2的關系,因此能夠使褶裥形狀為從流路的入口側(cè)朝向內(nèi)側(cè)呈緩和的V字形狀,確保間隙并謀求低壓損化。此外,特別是通過將上述頂點部之間的間隔a (間距)設為1. 45mm 2. 30mm、上述折疊寬度b設為15mm 40mm、上述間隔c (中央部間隙)設為1. Omm以下、上述厚度d設為 0. 15mm 0. 30mm、上述褶裥的寬度e (頂端寬度)設為0. 85mm以下,與以往的由H EPA過濾器用的一般的約0. 4mm的厚度的過濾材料制作出的過濾器元件相比,本發(fā)明的過濾器元件能夠謀求約10%以上的低壓損化。此外,通過不在折痕(峰部-谷部)內(nèi)部附近設置上述帶狀構(gòu)件等間隔保持構(gòu)件而將間隔保持構(gòu)件間歇性地設置,能夠減小褶裥的寬度,能夠擴大褶裥頂點彼此之間的間隙,并且能夠減小由帶狀構(gòu)件等引起的過濾材料通風部面積的減少,能夠維持穩(wěn)定的壓損。此外,根據(jù)本發(fā)明的雙褶型空氣過濾器,由支承構(gòu)件支承上述過濾器元件而使其呈V字形,排列η組該V字結(jié)構(gòu)體并將η組該V字結(jié)構(gòu)體固定在過濾器上下框架中,因為本發(fā)明的雙褶型空氣過濾器上述頂點部之間的間隔a(間距)、上述折疊寬度b、以及上述V字結(jié)構(gòu)體的組數(shù)η之間保持了 60彡bXn/a彡125的關系,所以能夠維持作為HEPA過濾器的效率,能夠確保足夠的過濾材料面積,并且能夠大幅地降低過濾器的壓力損失。
圖1是本發(fā)明的一實施方式的過濾器元件中使用的過濾材料的主要部分放大剖視圖。圖2是該實施方式的過濾器元件的過濾器組合件的主要部分放大剖視圖。圖3是本發(fā)明的一實施方式的雙褶型空氣過濾器的說明圖。圖4是表示C’ /C與C之間的關系的特性圖。圖5是表示由過濾器元件的結(jié)構(gòu)引起的壓力損失與開口部間隙之間的關系(b =20mm)的特性圖。
具體實施方式
以下,對用于實施本發(fā)明的最優(yōu)的方式進行說明。圖1是本發(fā)明的一實施方式的過濾器元件中使用的過濾材料的主要部分放大剖視圖,圖中附圖標記4表示過濾材料,a表示過濾材料4的褶裥的頂點部與同該褶裥相鄰的褶裥的頂點部之間的間隔(間距),b表示過濾材料4的折疊寬度,c表示過濾材料4的相鄰的褶裥的中央部(過濾材料折疊寬度b的中間位置)的過在濾材料彼此之間的間隔(中央部間隙)、c’表示相鄰的褶裥的頂點附近的過濾材料彼此之間的間隔(開口部間隙)、d 表示過濾材料4的厚度,e表示褶裥的頂點附近的褶裥的寬度(頂端寬度)。本實施方式的過濾器元件如在圖2中標注附圖標記1所示,由過濾器組合件2與過濾器框架3構(gòu)成。上述過濾器組合件2中,將過濾材料4折疊為鋸齒狀,過濾材料4的折疊峰部4a、4a彼此間由間隔保持構(gòu)件5保持間隔。上述過濾器組合件2借助密封劑6被氣密地固定在上述過濾器框架3的上下框架3a、3a之間。本實施方式的空氣過濾器的等級所針對的是能夠以99. 97%以上的濾除效率處理 0. 3 μ m的顆粒的高性能的顆粒濾除過濾器。對于上述過濾材料4而言,關于其材質(zhì)沒有特別地限定,例如能夠使用由玻璃纖維、合成纖維等形成的單體無紡布、PTFE樹脂薄膜、利用無紡布對熔噴無紡布進行了加強的復合無紡布等。對于過濾器的使用風速,能夠使用可以以99. 97%以上的濾除效率處理 0. 3μπι的顆粒的風速。此外,對于間隔保持構(gòu)件5的材質(zhì)而言,對其材質(zhì)沒有特別地限制,例如能夠使用由熱熔性樹脂、發(fā)泡聚氨酯樹脂等構(gòu)成的帶狀構(gòu)件等。上述間隔保持構(gòu)件5能夠沿著過濾材料4的流動方向呈實線狀地(連續(xù)地)或者虛線狀地(間歇地)設于該過濾材料4的雙面或者單面上。為了將過濾材料4折為直線狀且減少下游側(cè)的阻力,如圖2所示,優(yōu)選不在折痕(峰部-谷部)內(nèi)部附近設置間隔保持構(gòu)件5而將該間隔保持構(gòu)件5間歇性地設置。對于密封劑6而言,只要是用于確保過濾器組合件2與過濾器框架3之間的氣密性的密封劑即可,對其材質(zhì)沒有特別地限定,能夠使用聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂等。在本實施方式中,過濾器元件1的下述的參數(shù)(1) (5)具有以下的條件㈧ (D)的關系。1.參數(shù)(1)褶裥的頂點部與同該褶裥相鄰的褶裥的頂點部之間的間隔a(間距)(2)過濾材料折疊寬度b(3)相鄰的褶裥的中央部(過濾材料折疊寬度b的中間位置)的過濾材料彼此之間的間隔c (中央部間隙)(4)相鄰的褶裥的頂點附近的過濾材料彼此之間的間隔C’(開口部間隙)(5)過濾材料的厚度d以及褶裥的頂點附近的褶裥的寬度e (頂端寬度)2.條件(A)c,/c 彡 1.1
(B) C,彡 0.45mm(C) c = a/2-d(D) e/d ^ 2上述間隔c,(開口部間隔)被定義為C,= a-e,在c,/c為1· 1以上且C,為0.45mm 以上的范圍內(nèi),獲得較佳的壓力損失。上述式子表示下述方式對降低壓力損失是有效的,即,在將厚度較薄的過濾材料4 折疊為規(guī)定容積時,為了不使壓力損失增加,需由恒定的間隔C’(開口部間隙)確保通風路。此外,在e/d小于2時,峰頂部將被壓扁,成為壓損變高的原因,并且在過濾材料上產(chǎn)生損傷、破損的可能性較高,存在外觀變差的問題。此外,對于本實施方式的過濾器元件1而言,雖然只要是具有上述關系的尺寸即可,沒有特別地限制,但是優(yōu)選將過濾材料4的褶裥的頂點部與同該褶裥相鄰的褶裥的頂點部之間的間隔a (間距)設為1. 45mm 2. 30mm,過濾材料的折疊寬度b設為15mm 40mm, 過濾材料4的相鄰的褶裥的中央部(過濾材料折疊寬度b的中間位置)的過濾材料彼此之間的間隔c (中央部間隙)設為1. Omm以下,過濾材料4的厚度d設為0. 15mm 0. 30mm,褶裥的頂點附近的褶裥的寬度e (頂端寬度)設為0. 85mm以下。上述間距a是通過將過濾材料4的10個峰部作為1組,進行5組以上的所謂的在該1組內(nèi)取平均數(shù)的操作,并將該每1組的平均值平均化而得到的。折疊寬度b是測量從峰部的折回部分起到緊接著的谷部的折回部分為止的寬度得到的數(shù)值。上述間隔C (中央部間隙)以及開口部間隔C’(開口部間隙)分別由間距a、折疊寬度b、頂端寬度e限定,使用利用上述定義了的數(shù)學式計算的值。關于褶裥的頂點附近的褶裥的寬度e (頂端寬度),是使用以下方式測量得到的值,即,利用游標卡尺夾著頂點部4a,在折疊峰部連續(xù)的方向上移動游標卡尺,以使游標卡尺的測量寬度每0. 05mm變化的方式測量游標卡尺能夠在折疊峰部連續(xù)的方向上圓滑地移動Imm以上的寬度。接著,對由上述過濾器元件構(gòu)成的本發(fā)明的實施方式的雙褶型空氣過濾器進行說明。圖3是雙褶型空氣過濾器20的剖視圖。在空氣過濾器20內(nèi)具有結(jié)構(gòu)體9A 9G,該結(jié)構(gòu)體9A 9G是通過使相鄰的多個過濾器元件1以彼此的上游側(cè)和/或下游側(cè)的端部相抵接的方式配置為V字狀而構(gòu)成的。 V字狀的結(jié)構(gòu)體9A 9G的將整體的通風面包圍起來的上下表面借助密封構(gòu)件固定在過濾器上下框架10、11上,左右的側(cè)面借助密封構(gòu)件固定在過濾器側(cè)框架12、13上。V字狀的結(jié)構(gòu)體9A 9G的頂端部固定在帶槽的上游側(cè)支承構(gòu)件7A 7G以及包括槽的下游側(cè)支承構(gòu)件8A 8F的槽內(nèi)部。而且,雖未圖示,但是在各槽內(nèi)的抵接部設有密封構(gòu)件。另外,過濾器側(cè)框架12、13的下游側(cè)的端部具有截面構(gòu)成為U字狀的折回部12a、 13a,過濾器元件1的下游側(cè)端部借助密封構(gòu)件固定在該U字槽內(nèi)。對于本實施方式的雙褶型空氣過濾器而言,在將上述說明的結(jié)構(gòu)的過濾器元件作為1組V字結(jié)構(gòu)體并排列了 η組該V字結(jié)構(gòu)體的情況下,使上述過濾器元件的頂點的間隔a(間距)、上述過濾器元件的折疊寬度b、以及上述V字形結(jié)構(gòu)體的組數(shù)η保持60 < bXn/ a彡125的關系。由此,能夠維持作為H EPA過濾器的效率,能夠確保足夠的過濾材料面積,并且能夠大幅地降低過濾器的壓力損失。另外,上述η組V字結(jié)構(gòu)體的“η”為2以上的整數(shù) ,優(yōu)選為3 12。本發(fā)明的過濾器元件的過濾器框架3、雙褶型空氣過濾器的側(cè)框架12、13、以及支承構(gòu)件7Α 7G、8A 8F能夠由不銹鋼、鋁、鍍鋁鋅(Galvalume)鋼板等金屬制品構(gòu)成或者由聚丙烯等合成樹脂構(gòu)成。實施例接著,對本發(fā)明的雙褶型空氣過濾器的實施例與以往例以及比較例一起進行說明。作為實施例1至7以及比較例1至4按照下述表1所示的條件,使用壓力損失為 265Pa (5. 3cm/s時)、效率為99. 97%以上(atO. 2 μ m 0. 5 μ m)的玻璃纖維制的過濾材料, 制作外形尺寸為縱280mmX橫600mmX折疊寬度15mm 40mm的過濾器元件1,并借助聚氨酯樹脂密封劑由鋼板制的過濾器框架11 14包圍過濾器元件1的側(cè)面,制作出外形尺寸為縱610mmX橫610mmX進深290mm的雙褶型空氣過濾器。此外,作為以往例1除使用了厚度d為0. 40mm、壓力損失為265Pa(5. 3cm/s時)、 效率為99. 97%以上的玻璃纖維制的過濾材料之外,與上述實施例等同樣地進行處理而制造出雙褶型空氣過濾器。另外,表1中的組數(shù)是指將2個過濾器組合件2作為1組而構(gòu)成的V字結(jié)構(gòu)體的數(shù)量。接著,對上述實施例、以往例、以及比較例的各雙褶型空氣過濾器進行了對壓力損失的性能評價。壓力損失依據(jù)JIS B9908. 8. 1. 2,并利用70m7min (表面風速3. 14m/s)通風時的方法測量。[表1](見下頁)
權(quán)利要求
1.一種過濾器元件,利用間隔保持構(gòu)件間隔保持折疊為鋸齒狀的過濾材料,其特征在于,褶裥的頂點部與同該褶裥相鄰的褶裥的頂點部之間的間隔a(間距)、過濾材料折疊寬度b、相鄰的褶裥的中央部(過濾材料折疊寬度b的中間位置)的過濾材料彼此之間的間隔 c(中央部間隙)、相鄰的褶裥的頂點附近的過濾材料彼此之間的間隔C’(開口部間隙)、過濾材料的厚度d、以及褶裥的頂點附近的褶裥的寬度e (頂端寬度)之間的關系滿足如下關系c,/c 彡 1. 1 ;c,= a-e ^ 0. 45mm ;c = a/2-d ;e/d 彡 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器元件,其特征在于,上述頂點部之間的間隔a (間距)為1. 45mm 2. 30mm,上述折疊寬度b為15mm 40mm, 上述間隔c (中央部間隙)為1.0mm以下,上述厚度d為0. 15mm 0. 30mm,上述褶裥的寬度 e (頂端寬度)為0.85mm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾器元件,其特征在于,上述間隔保持構(gòu)件由熱熔性樹脂或者發(fā)泡樹脂構(gòu)成,設置在上述過濾材料的除折痕的內(nèi)側(cè)表面之外的、在折痕的上游側(cè)和下游側(cè)暴露出的表面上。
4.一種雙褶型空氣過濾器,其排列η組結(jié)構(gòu)體并將該η組結(jié)構(gòu)體收容在過濾器框架內(nèi), 該結(jié)構(gòu)體是通過將多個權(quán)利要求1所述的過濾器元件以該過濾器元件彼此的上游側(cè)和/或下游側(cè)的端部相抵接的方式配置為V字狀而構(gòu)成的,其特征在于,上述頂點部之間的間隔a(間距)、上述折疊寬度b、以及上述V字結(jié)構(gòu)體的組數(shù)η之間滿足60彡bXn/a彡125的關系。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過將過濾器元件配置為V-bank形結(jié)構(gòu),由于低壓損而能夠在高風量下使用的雙褶型空氣過濾器,該過濾器元件通過多次折疊過濾材料且規(guī)定過濾材料的間距、厚度、折疊形狀,確保了褶裥之間的間隙(空氣通路)。該雙褶型空氣過濾器利用間隔保持構(gòu)件間隔保持折疊為鋸齒狀的過濾材料,其特征在于褶裥的頂點部與同該褶裥相鄰的褶裥的頂點部之間的間隔a(間距)、過濾材料折疊寬度b、相鄰的褶裥的中央部(過濾材料折疊寬度b的中間位置)的過濾材料彼此之間的間隔c(中央部間隙)、相鄰的褶裥的頂點附近的過濾材料彼此之間的間隔c’(開口部間隙)、過濾材料的厚度d、以及褶裥的頂點附近的褶裥的寬度e(頂端寬度)之間滿足c’/c≥1.1且c’=a-e≥0.45mm且c=a/2-d且e/d≥2的關系。
文檔編號B01D46/52GK102448577SQ20098015960
公開日2012年5月9日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者今野幸浩, 山口健, 林嗣郎, 渡邊誠浩 申請人:日本無機株式會社