パルス集塵装置用フィルタ材及びパルス集塵装置
【課題】長期にわたって払落し効率の高い状態が維持できるパルス集塵装置用フィルタ材を提供する。
【解決手段】パルス集塵装置用のフィルタ用不織布Ｆは、繊維材料の繊維弾性率と繊維断面２次モーメントとの積を曲げ剛性係数として、通気されるガスから集塵するためのろ面部２３を構成する繊維材料を、フィルタ用不織布Ｆの厚さ方向における内部（中間層２１）を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成し、ろ面部２３を構成する繊維材料の層は、ろ面部２３側から内部（中間層２１）側へのガスの通気による集塵に伴って圧密化し厚さが減少した第一状態と、内部（中間層２１）側からろ面部２３側への圧縮空気のパルス供給に伴って第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態とに変更可能に構成されてなる。
【解決手段】パルス集塵装置用のフィルタ用不織布Ｆは、繊維材料の繊維弾性率と繊維断面２次モーメントとの積を曲げ剛性係数として、通気されるガスから集塵するためのろ面部２３を構成する繊維材料を、フィルタ用不織布Ｆの厚さ方向における内部（中間層２１）を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成し、ろ面部２３を構成する繊維材料の層は、ろ面部２３側から内部（中間層２１）側へのガスの通気による集塵に伴って圧密化し厚さが減少した第一状態と、内部（中間層２１）側からろ面部２３側への圧縮空気のパルス供給に伴って第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態とに変更可能に構成されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ用不織布を備えたパルス集塵装置用フィルタ材およびパルス集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記パルス集塵装置用フィルタ材としては、特許文献１に記載のように、ろ面側（ガス流入側）に配するろ面層と、厚さ方向の内部あるいは裏面側（ろ過済みガス排気側）に配する中間層と、必要に応じてこれらの間に配する接着層とを備えて構成したフィルタ用不織布を備えたものが知られている。
【０００３】
しかし、これらフィルタ用不織布においては、実際のろ過集塵時にダストが不織布を構成している繊維間に入り込んで堆積して、ろ過抵抗が大きくなる。ろ過抵抗が大きくなると、逆洗気流をパルス状に付加して、前記フィルタ用不織布に振動を加えつつフィルタ用不織布を再生することが行われる。しかし、ろ面層やその厚さ方向の内部にダストが嵩高く、あるいは、高密度に堆積した状態では、逆洗気流の流速が弱められ、捕集したダストの払落し効率が低下する。その結果、フィルタ用不織布の再生直後のろ面層及び内部にダストが残留したままとなり、徐々に圧力損失が高くなることがある。
【０００４】
そのため、前記特許文献１においては、払落し効率を高めるべく、ろ面層を比較的細いセラミック繊維材料と比較的太いポリエステル繊維材料の２種類の繊維材料とを混合して、目付けが比較的小さく（例えば、２０〜５０ｇ／ｍ2程度）薄いシート状に構成し、その厚さ方向の内部をニードルフェルトで構成している。これにより、前記特許文献１では、ろ面層の通気性を確保して圧力損失を低くすることができ、逆洗気流によるフィルタ用不織布を効率よく再生できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平０６−０３２１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１の構成では、フィルタ用不織布のろ面層の目付けが比較的小さく、しかも薄いシート状に構成されているので、ダストが、ろ過集塵時にろ面層を構成する繊維材料間を通過してしまい、ろ面層に充分に集塵されるかは不明である。そして、ろ面層を通過したダストは、さらに内部にまで侵入し、その大部分が当該内部に堆積するものと考えられる。このような状態では、内部側からろ面層側に通気される逆洗気流の流速が弱められ、堆積したダストをろ面層のろ面側（ガス流入側）に移動させることが困難となり、払落し効率が低下するものと考えられる。
同様に、ろ面層は、比較的太いポリエステル繊維材料をも備えているので、逆洗気流を通気しても繊維材料相互の動きが規制される状態となり易く、当該繊維材料間に堆積したダストを、ろ面層のろ面側（ガス流入側）に移動させることが困難となり、払落し効率が低下するものと考えられる。
従って、特許文献１の構成においても、ダストの集塵時には、ダストをろ面層に確実に集塵し、一方で、逆洗気流によりフィルタ用不織布を再生する際には、ろ面層及び内部からダストをろ面層のろ面側（ガス流入側）に確実に移動させ、払落し効率を向上する、という点では改善の余地があった。
【０００７】
また、前記特許文献１においては、前記フィルタ用不織布が熱処理されるので、前記フィルタ用不織布のろ面層を構成する繊維材料は、熱を受けて太くなったり、繊維材料同士が融着して接着してしまったりして、繊維材料相互の動きが抑制される状態となる。そのため、前記特許文献１に開示の技術によっては、得られる払落し効率を向上させるには限界があるという実情にある。
【０００８】
本発明の目的は、上記実情に鑑み、長期にわたって払落し効率の高い状態が維持できるパルス集塵装置用フィルタ材及びパルス集塵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的のため鋭意研究した結果、フィルタ用不織布のろ面部を構成する繊維材料に求められる物性として、集塵に伴って、繊維材料のろ面部がガスの通気の影響を受けていない姿勢から圧密化されたとしても、圧縮空気のパルス供給を受けて、元の姿勢に復元する特性を有することが必要であることを見出した。すなわち、フィルタ用不織布のろ面部における厚さ方向のダストの堆積がごく表面に近い部分に限られ、良好な復元性を有していればダストは取り除かれるのである。そして、このような性質が優れた繊維材料ほど、後述の曲げ剛性係数が小さいという相関があるという新知見を得た。本発明はこの新知見に基き成されたものである。
【００１０】
〔構成〕
上記課題を解決するための本発明のフィルタ用不織布を備えたパルス集塵装置用フィルタ材の特徴構成は、
前記フィルタ用不織布は、繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、通気されるガスから集塵するためのろ面部を構成する繊維材料を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成し、
前記ろ面部を構成する繊維材料の層は、前記ろ面部側から前記内部側へのガスの通気による集塵に伴って圧密化し厚さが減少した第一状態と、前記内部側から前記ろ面部側への圧縮空気のパルス供給に伴って前記第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態とに変更可能に構成されてなる点にある。
【００１１】
〔作用効果〕
本発明者らは、フィルタ用不織布のろ面部を構成する繊維材料の払落し効率（回復効果）と、前記曲げ剛性係数との間には相関関係があり、後述の性能試験より、前記曲げ剛性係数の小さな繊維材料がダストの集塵時において表面側にあるほど、払落し効率が高いことを見出し、本発明を完成した。すなわち、繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、通気されるガスから集塵するためのろ面部を構成する繊維材料を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料によりフィルタ用不織布を構成することにより、払落し効率の高いパルス集塵装置用フィルタ材を提供することができる。
【００１２】
〔ろ面部の挙動〕
この構成のフィルタ用不織布では、フィルタ用不織布のろ面部側から内部側にガスを通気させる集塵時には、ろ面部の繊維材料の層は圧密化し厚さが減少した第一状態となる。本発明者らの検討では、集塵時において、図３（ａ）に示す、ろ面部がガスの通気の影響を受けていない第二状態にあるろ面部（表面）側から内部側にガスを通気すると、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料の層は、第二状態から当該第二状態よりも圧密化し厚さが減少した第一状態に変更する。このとき、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料が内部の繊維材料よりも曲げ剛性係数の小さなものとすることで、前記圧密化が良好に発生し、通気されるガスに含まれるダストＤは、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料に集中的に捕捉され、特に、図３（ｂ）に示すように、ろ面部（ろ面層２３）表面に集中的に堆積層２５が形成される。従って、ダストＤをろ面部（ろ面層２３）表面に良好に捕捉することができる。
【００１３】
一方、フィルタ用不織布の内部側からろ面部側に圧縮空気をパルス供給する当該フィルタ用不織布の再生時には、圧縮空気のパルス供給に伴って、ろ面部の繊維材料の層は、上記第一状態から、当該第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態へ変更される。ろ面部の繊維材料の曲げ剛性係数が内部の繊維材料の曲げ剛性係数よりも小さいので、この状態では、再生時には、ろ面部における繊維材料間の結束（絡み合い）状態が緩くなる（繊維材料間の間隔が広くなる）。具体的には、第一状態（図３（ｂ）に示す状態）において、内部（裏面）側から圧縮空気Ｈのパルスを供給した場合、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料の層内を空気が移動することによって、ろ面部（ろ面層２３）の厚さが大幅に回復して、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料の層は第一状態から第二状態（図３（ｃ）に示す状態）に変わる。この際、本願構成では、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料は内部の繊維材料よりも曲げ剛性係数の小さなものであるから、第一状態から第二状態に変更する際には、ろ面部（ろ面層２３）は内部よりも復元し易く、圧縮空気Ｈがフィルタ用不織布Ｆの内部からろ面部（ろ面層２３）に達したところで、ろ面部（ろ面層２３）が内部よりも、より大きく目開きすることで厚さを回復し、圧密化した繊維材料の層に捕捉されたダストＤを厚さ方向内部からろ面部（ろ面層２３）に向かって確実に押し出すことができる。
【００１４】
〔内部の挙動及びろ面部と内部との連携挙動〕
他方、フィルタ用不織布の内部の繊維材料の曲げ剛性係数は、ろ面部の繊維材料の層の曲げ剛性係数よりも大きいので、集塵時及び再生時においても比較的高い剛性を有し、フィルタ用不織布自体の剛性を保ち保形することができる。加えて、フィルタ用不織布は、ろ面部の繊維材料の層（曲げ剛性係数が小さい）と、内部の繊維材料（曲げ剛性係数が大きい）とが隣接或いは連続した状態で配置されており、比較的剛性の高い内部の繊維材料と、比較的剛性の低いろ面部の繊維材料とが互いに絡みあった状態となっている。従って、上記集塵時には、ろ面部の繊維材料が内部の繊維材料に押付けられてろ面部の圧密化が促進され、一方で、上記圧縮空気がパルス供給される再生時には、ろ面部の繊維材料のうち、ろ面部の内部側にあっては、ろ面部の繊維材料の動きが規制されるのに対して、その表面側では圧縮空気の通気により強制的に動かされるため、ろ面部の繊維材料の第一状態から第二状態への良好な回復を実現できる。
【００１５】
これらより、ダストの集塵時には、集塵したダストをフィルタ用不織布の表面側であるろ面部の層に集中させることができる。また、フィルタ用不織布の再生時には、圧縮空気のパルス供給により、ろ面部の厚さを第一状態の厚さから第二状態の厚さに大幅に回復させることができる。よって、ろ面部に集中して集塵されたダストを、より確実に払い落として、フィルタ用不織布の再生を確実に行うことができ、高い払落し効率を実現することができる。
【００１６】
尚、前記繊維材料としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等の耐磨耗性の高い繊維材料が好適に用いられる。
【００１７】
〔構成〕
また、上記構成を実現するにあたって、前記フィルタ用不織布が、厚さ方向における内部を構成する中間層と、前記ろ面部を構成するろ面層とを備え、前記中間層を構成する繊維材料よりも、ろ面層を構成する繊維材料のほうが小さな曲げ剛性係数を有する構成とすることができる。
【００１８】
〔作用効果〕
前記ろ面部と、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する部分とを構成するに当たって、ろ面層と中間層とを備えた構成としておくと、前記ろ面層が、小さな曲げ剛性係数を有して、集塵時にろ面層の表面側に集中的にダストを捕捉するとともに、フィルタ用不織布の再生時に払落し効果を高く維持する役目と、前記中間層が、大きな曲げ剛性係数を有して、フィルタ用不織布の剛性を担保するとともに、ろ面層の払落し効果をより高く維持する役目とを機能分担させることができる。また、フィルタ用不織布としても、この２層を、ニードルパンチ法により連続的に形成したり、スポット的に接着、溶着、融着等により一体化するだけで簡単に製造することができるという点で好ましい。
【００１９】
〔構成〕
また、上記構成を実現するにあたって、前記フィルタ用不織布が、前記ろ面部から厚さ方向における内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造を有する構成とすることができる。
【００２０】
〔作用効果〕
フィルタ用不織布を、前記ろ面部から厚さ方向における内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造として形成してあると、このフィルタ用不織布は、前記ろ面層と前記中間層との両方の機能を果たすことになる。また、この構成では前記ろ面層と前記中間層との中間的な機能を果たす部分が介在することになり、ろ面層と中間層の機能を併せ持ち、前記ろ面層と前記中間層との機能をともに高めることができる点で好ましい。
【００２１】
〔構成〕
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料が、厚さ方向における内部を構成する繊維材料の繊維径よりも、繊維径の細い繊維材料であってもよい。
【００２２】
〔作用効果〕
前記曲げ剛性係数は、繊維材料を構成する素材（樹脂材料や無機繊維材料の種類）や繊維径に基き管理することができるが、同一素材からなる繊維材料であれば、曲げ剛性係数は繊維径を細くすることにより小さくすることができる。したがって、繊維径の細い繊維材料を用いることは、同一素材の繊維材料からフィルタ用不織布を構成するような場合好適である。
【００２３】
尚、傾斜構造を形成するに当たっては、繊維材料を、厚さ方向で前記曲げ剛性係数が次第に大きくなるように連続的に供給しつつ絡合させ、不織布として形成することができる。他にも、曲げ剛性係数の異なる繊維材料からなる多数の不織布を前記曲げ剛性係数の大きさ順に積層して一体化しても形成することができる。また、これらのほか、種々公知の方法で製造することができる。
【００２４】
〔構成〕
また、前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料のろ面側部分を耐磨耗コーティングしてあっても良い。
【００２５】
〔作用効果〕
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料は、実際にダストとの接触、離脱を繰り返す部分を構成することになるので、前記繊維材料は磨耗損傷を受けやすい環境におかれていることになる。そのため、前記繊維材料の前記ダストとの接触部分を耐磨耗コーティングしておけば、前記繊維材料に耐磨耗性を付与することができ、前記繊維材料の寿命を長くしてフィルタ用不織布を長期にわたって用いることができるようになる。
【００２６】
尚、前記耐磨耗コーティングとしては、シリコン樹脂、フッ素樹脂等によるコーティングを行うことができる。また、粒径１ｍｍ程度の珪藻土、活性炭、ゼオライト等により、プレコートを行って、さらに耐磨耗性を向上することができる。
【００２７】
〔構成〕
前記フィルタ用不織布がニードルパンチ法により製造されてなることが好ましい。
【００２８】
〔作用効果〕
前記フィルタ用不織布をニードルパンチ法（ニードルパンチング）により製造すると、熱を与えることなく前記フィルタ用不織布を製造することができる。前記フィルタ用不織布に熱がかかる場合、表面側から熱を受けるので、前記ろ面部を構成する繊維材料のろ面側が最も熱を受けやすいことになる。このとき、熱を受けた繊維材料は、物性が変化し、前記曲げ剛性係数が増加することになるため、ろ面部の表面の曲げ剛性係数が、内部の曲げ剛性係数よりも大きくなってしまうおそれがある。これに対し、ニードルパンチ法を適用すると前記繊維材料には熱がかからず、ろ面部を構成する繊維材料が、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する状態を確実に実現することができる。
【００２９】
〔構成〕
また、本発明のパルス集塵装置用フィルタ材の特徴構成は、ろ面部としてのろ面層及び厚さ方向における内部を構成する中間層を備え、ガスをろ面層から中間層に通気して集塵するパルス集塵装置用フィルタ材であって、前記ろ面層及び中間層を繊維径が１．４〜２．２ｄＴＥＸのポリエステルから構成し、ニードルパンチ法にて目付６００〜８００ｇ／ｍ2に成形一体化された繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、前記ろ面層の曲げ剛性係数が、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下である点にある。
【００３０】
〔作用効果〕
パルス集塵装置用フィルタ材として、繊維径が１．４〜２．２ｄＴＥＸのポリエステルをニードルパンチ法にて目付６００〜８００ｇ／ｍ2に成形一体化されたものとすると、パルス集塵装置用フィルタ材として好適な剛性（強度）と、ろ過性能を発揮させることができる。ここで、前記ろ面層の曲げ剛性係数が、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下であると、前記ろ面層が、小さな曲げ剛性係数を有して、集塵時にろ面層の表面側に集中的にダストを捕捉するとともに、フィルタ用不織布の再生時に払落し効果を高く維持する役目と、前記中間層が、大きな曲げ剛性係数を有して、フィルタ用不織布の剛性を担保するとともに、ろ面層の払落し効果をより高く維持する役目とを、機能を分担して果たしながら、両者が協働して、高い払落し性能を発揮する。尚、前記曲げ剛性係数は小さすぎるとろ面層の耐久性が低下しやすく、高すぎると中間層の柔軟性や、前記ろ面層のろ過性能が損なわれるので適度な値に設定することが必要になり、前記ろ面層の曲げ剛性係数を、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上とすることによって、前記ろ面層の耐久性を確保しつつ前記ろ面層の払落し性能を高く維持でき、４５％以下とすることによって、前記ろ面層の払落し性能を高く維持しつつ、前記ろ面層のろ過性能を高くかつろ面層及び中間層の剛性等を好適に設定することができる。
【００３１】
〔構成〕
本発明のパルス集塵装置の特徴構成は、上記パルス集塵装置用フィルタ材を備え、前記パルス集塵装置用フィルタ材に、前記ろ面部とは反対面側から前記ろ面部に向かって圧縮空気をパルス状に噴出する圧縮空気供給手段を設けた点にある。
【００３２】
〔作用効果〕
前記パルス集塵装置用フィルタ材を備えれば、払落し効率が高く長寿命に用いることができるフィルタ用不織布を利用するものであるので、圧縮空気供給手段により、前記ろ面部とは反対面側から前記ろ面部に向かって圧縮空気をパルス状に噴出することにより、フィルタ用不織布を再生しつつ運転することによって、パルス集塵装置としても長期間にわたってメンテナンスを行うことなく運転することができ、集塵用フィルタの平均圧力損失の低減による省エネやフィルタ寿命の向上の実現が可能なパルス集塵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】パルス集塵装置の概略図
【図２】パルス集塵装置用フィルタ材の断面図
【図３】フィルタ材の払落し効果の作用説明図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明のパルス集塵装置およびパルス集塵装置用フィルタ材を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００３５】
〔パルス集塵装置〕
本発明のパルス集塵装置１は、図１に示すように、筐体２の内部を区画壁３によって含塵空気導入室４と浄化空気室５とに区画して形成されている。
【００３６】
パルス集塵装置用フィルタ材Ｆは、後述するフィルタ用不織布を、空気が通流可能な円筒形の籠状に形成された支持体（図示せず）に覆設させて構成され、前記区画壁３に設けられた複数の開口部（図示せず）にそれぞれ垂下状態で取付けられる。尚、該支持体の一方側の上端部には、前記開口部の径よりも大径のフランジ部が設けられ、このフランジ部が該開口部の周縁部分に載置支持される。また、パルス集塵装置用フィルタＦの取付け状態において、支持体のフランジ部の直下方には、スナップリング（図示せず）が備えられており、該スナップリングが拡径して、パルス集塵装置用フィルタＦ及び支持体は、開口部に一体に固定される状態となる。
【００３７】
含塵空気導入室４は下部にテーパ状の落下塵埃受け部４ｂを備え、そのテーパ状の底部に落下塵埃排出口４ｃが設けられている。また、含塵空気導入室４の側部には、含塵空気Ａを含塵空気導入室４に導入する含塵空気導入口４ａが設けられている。
【００３８】
浄化空気室５には吸引装置７を備えた浄化空気吸引管６が接続されている。また、浄化空気室５の側壁を貫通する状態で、一端側を閉塞し他端側に圧縮空気供給手段Ｂとしての圧縮空気タンクが接続された圧縮空気導入管８が備えられている。尚、前記圧縮空気タンクには、圧縮空気を供給するコンプレッサ（図示せず）が接続されている。圧縮空気導入管８の圧縮空気供給手段Ｂ側には、圧縮空気導入管８内への圧縮空気の供給、停止を切換えるバルブ１１が備えられている。
【００３９】
圧縮空気導入管８は、前記区画壁３に設けられた複数の開口部の夫々の上部に対応する位置に、圧縮空気噴出ノズル９を備えている。そして、バルブ１１の開閉操作によって、圧縮空気噴出ノズル９の夫々に逆流気流Ｈとしての圧縮空気を送る状態と送らない状態とに切換えることができる。尚、このバルブ１１には図示しない制御装置が接続されており、図示しない圧力検出部によって、含塵空気導入室４内の気体圧力と浄化空気室５内の気体圧力との差が設定値以上となった場合、すなわち、パルス集塵装置用フィルタ材Ｆを構成するフィルタ用不織布に塵埃が付着して平均圧力損失が大きくなったときに、バルブ１１を一時的に開状態として圧縮空気噴出ノズル９の夫々から圧縮空気をパルス状に噴出するように構成されている。尚、圧縮空気の噴出は、集塵を継続しながら行っても良いし、集塵を停止して行っても良い。
【００４０】
〔パルス集塵用フィルタ材〕
本発明のパルス集塵装置用フィルタ材Ｆは、図２に示すフィルタ用不織布を主体としてなり、ろ面層２３、中間層２１、基布２０、裏面層２２を備える。このパルス集塵装置用フィルタ材Ｆは、ろ面層２３のろ面部側から前記含塵空気Ａの供給を受け、ろ面部とは反対側の裏面側（裏面層２２側）に流通させる構成として、前記区画壁３に吊り下げ固定される。
【００４１】
〔フィルタ用不織布〕
前記フィルタ用不織布は、基布２０の両面に曲げ剛性係数の大きい繊維材料からなる不織布を貼着してなるフェルト材を設け、そのフェルト材の一方側の表面に、曲げ剛性係数の小さい繊維材料からなる不織布をニードルパンチにより交絡結合して構成される。これにより、フィルタ用不織布は、前記曲げ剛性係数の小さい繊維材料からなるろ面層２３、前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料からなる中間層２１、基布層２０、前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料からなる裏面層２２を備える層状に形成される。また、前記ろ面層２３の最表面側の繊維材料には、耐磨耗性樹脂コーティングを施し、耐磨耗層２４を形成してある。
【００４２】
〔ろ面層〕
前記ろ面層２３は、前記曲げ剛性係数の小さい繊維材料として、繊維径１．４〜２．２ｄＴＥＸ、繊維長３８〜５１ｍｍの断面中実円形のポリエステル繊維を用い、目付６００〜８００ｇ／ｍ2として繊維充填率０．１〜０．４％になるように絡合してなる厚さ０．１〜１ｍｍの不織布が用いられる。前記繊維材料は、繊維強度が３．９５〜４．８５であり、繊維弾性率Ｅが、０．０９９〜０．１２１ｃＮ／ｍ2であり、繊維断面２次モーメントＩが０．７８８〜１．１７１×１０-21ｍ4である。すなわち、曲げ剛性係数は、０．７８〜１．４０５×１０-22ｃＮ・ｍ2となっている。また、粒径０．１μｍ以上のダストの侵入を主として阻止する機能を備える。
【００４３】
〔中間層、裏面層〕
前記中間層２１および裏面層２２は、前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料として、繊維径１．７〜２．２ｄＴＥＸ、繊維長３８〜５１ｍｍの断面中実円形のポリエステル繊維を用い、目付６００〜８００ｇ／ｍ2として繊維充填率０．１〜０．４％になるように絡合してなる不織布が用いられる。前記繊維材料は、繊維強度が５．６５〜６．６２であり、繊維弾性率Ｅが、０．１７１〜０．４１３ｃＮ／ｍ2であり、繊維断面２次モーメントＩが１．１６１〜１．９６５×１０-21ｍ4である。すなわち、曲げ剛性係数は、３．３６〜４．７９×１０-22ｃＮ・ｍ2となっている。前記ろ面層２３の曲げ剛性係数が、前記中間層２１の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下に設定されている。
【００４４】
〔基布層〕
前記基布層２０を構成する基布は、２００〜１０００Ｎ／５ｃｍの強度を備えたポリエステル製の織布または編布からなる。前記基布層２０と、前記中間層２１、裏面層２２、及びろ面層２３とは、ニードルパンチにより交絡結合され、全体として厚さ１〜３ｍｍに形成される。
【００４５】
〔耐磨耗層〕
前記耐磨耗層２４は、前記ろ面層２３にシリコン樹脂等の耐磨耗樹脂をスプレーコーティングして形成される。
【００４６】
〔払落し効率〕
上記パルス集塵装置１を運転し、フィルタ用不織布の払落し効率を調べた。
払落し効率はＪＩＳＺ８９０９−１（集塵用ろ布の試験方法）にしたがって前記フィルタ用不織布の通気性能を調べ、
目詰比率（％）＝（運転後の払落し後フィルタ差圧−新品フィルタの初期フィルタ差圧）／新品フィルタの初期フィルタ差圧
として目詰比率を求めた。（ろ過気流速度：１．７ｍ／ｍｉｎ、払落とし間隔：０．５時間、払落しくり返し回数：１０回）
一般に払落し効率は、前記目詰比率の逆数として評価され、目詰比率が小さいと払落し効率が高いと判断できる。
【００４７】
〔性能比較試験〕
次に、種々の繊維材料から構成されるろ面層の払落し効率を調べた試験結果を表１に示す。フィルタ用不織布の構成は、上記実施の形態におけるろ面層を構成する繊維材料として、表１の試験１〜１１のように異なるものを作成し、それぞれ曲げ剛性係数及び目詰比率の関係について調べた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１の試験１〜９に示すように、曲げ剛性係数が小さい繊維材料からなるろ面層２３は全般的に目詰まり比率が小さく高い払落し効率を発揮していることが確認された。これに対して、上記中間層２１を構成した前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料をろ面層２３に採用した試験１０，１１の結果から、曲げ剛性係数が小さい繊維材料でろ面層２３を構成した場合に比べ、目詰まり比率が大きくなることが確認された。つまり、パルス集塵装置用フィルタ材Ｆのろ面層２３としては、集塵時には圧密化して厚さが減少し易く、圧縮空気Ｈによる再生時には厚さが回復し易い、曲げ剛性係数が小さな繊維材料を採用するほうが好ましいことがわかった。また、同じ繊維材料でも繊維径が異なり、繊維強度に差がある場合、曲げ剛性係数が小さい繊維材料ほど高い払落し効率を発揮していることがわかる（試験１と３、２と４、５と７、６と８の関係）。
【００５０】
これらの結果より、前記曲げ剛性係数と、払落し効率との間には、相関があり、前記曲げ剛性係数に基き、前記パルス集塵装置用フィルタ材の払落し性能を好適に設定することができるようになった。上記結果より、前記曲げ剛性係数としては、試験１〜９の繊維強度及び払落し効率（目詰まり比率）を達成できる０．７８〜１．４１×１０-22ｃＮｍ2が好ましいことがわかった。
【００５１】
尚、繊維材料が同じで、曲げ剛性係数が同じ場合、目付量を増やすと、払落し効率が向上していることがわかる（試験１と２、３と４、５と６、７と８の関係）。
【００５２】
また、種々の繊維材料から構成されるろ面層の払落し効率を調べた際、前記繊維材料の状態を顕微鏡で観察したところ、含塵空気Ａを通気する前には、ろ面部を構成する繊維材料の層（ろ面層２３）は、含塵空気Ａの通気の影響を受けていない第二状態であり、ろ面層２３側から裏面層２２側への含塵空気Ａの通気による集塵に伴って、圧密化し厚さが減少した第一状態となっていた。さらに、ろ面部を構成する繊維材料の層（ろ面層２３）は、裏面層２２側からろ面層２３側への圧縮空気Ｈのパルス供給に伴って、第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態に回復していた。（図３に示す作用が認められた。）
【００５３】
〔別実施の形態〕
上記実施の形態では、ろ面部と厚さ方向の内部とを異なる層に形成し、曲げ剛性係数を、通気されるガスから集塵するためのろ面部を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成したが、さらに多数の層に分割して構成しても良く、さらには、フィルタ用不織布を１層で形成し、ろ面部から内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造に形成しても良い。
【００５４】
尚、傾斜構造を形成するに当たっては、不織布を形成する繊維材料として、厚さ方向で前記曲げ剛性係数が次第に大きくなるように材料を連続的に供給して物性の異なる繊維材料を絡合することによって製造することができる。
【００５５】
また、ろ面部と厚さ方向における内部とで同一素材で傾斜構造を有する不織布を形成する場合、均一な材料からなる不織布を一面側から熱処理することにより、その一面側近傍の繊維材料の繊維径を太くすることができるので、他面側をろ面部として用いるのに適したフィルタ用不織布を製造することができる。
【００５６】
また、前記フィルタ用不織布に用いられる基布は複数層あっても良い。また、ろ面部と、厚さ方向内部との曲げ剛性係数の大小は、前記基布をはさまず不織布同士が隣接する厚さ内でろ面側のろ面部と内部を比較して評価するものとする。
【００５７】
また、上記実施の形態では、前記曲げ剛性係数の高い繊維材料と前記曲げ剛性係数の低い繊維材料を同じ材質の繊維材料から構成したが、これに限らず、異なる材質のものを用いることもできる。
【００５８】
また、上記実施の形態では、ろ面層のろ面側にコーティング層を設けたが、繊維材料自体に耐磨耗性が十分あるポリエステル、ナイロン、アラミド繊維からなる繊維材料を用いる場合、敢えてコーティング層を設けなくても良い。また、耐磨耗性をさらに向上させるために、粒径１ｍｍ程度の珪藻土、活性炭、ゼオライト等により、プレコートを行ってもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、前記繊維材料として、断面中実円形のものを用いたが、例えば、断面三角形状のものなど、断面形状を異形としたものを用いて、前記曲げ剛性係数を適宜設定することができる。前記断面形状が異形であると、繊維材料の表面積が大きくなり、フィルタ用不織布の集塵能力を向上することができる。尚、このような構成によっても、払落し効率に対する悪影響は無かった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、集塵用フィルタの再生時における塵埃の払落し効率を向上して、集塵用フィルタ材の平均圧力損失の低減による省エネやフィルタ寿命の向上の実現が可能な集塵用フィルタ材を実現すること、並びに、その集塵用フィルタ材を備えたパルス集塵装置を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
２３ ろ面層（ろ面部）
２１ 中間層
Ｆ パルス集塵装置用フィルタ材
Ｂ 圧縮空気供給手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ用不織布を備えたパルス集塵装置用フィルタ材およびパルス集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記パルス集塵装置用フィルタ材としては、特許文献１に記載のように、ろ面側（ガス流入側）に配するろ面層と、厚さ方向の内部あるいは裏面側（ろ過済みガス排気側）に配する中間層と、必要に応じてこれらの間に配する接着層とを備えて構成したフィルタ用不織布を備えたものが知られている。
【０００３】
しかし、これらフィルタ用不織布においては、実際のろ過集塵時にダストが不織布を構成している繊維間に入り込んで堆積して、ろ過抵抗が大きくなる。ろ過抵抗が大きくなると、逆洗気流をパルス状に付加して、前記フィルタ用不織布に振動を加えつつフィルタ用不織布を再生することが行われる。しかし、ろ面層やその厚さ方向の内部にダストが嵩高く、あるいは、高密度に堆積した状態では、逆洗気流の流速が弱められ、捕集したダストの払落し効率が低下する。その結果、フィルタ用不織布の再生直後のろ面層及び内部にダストが残留したままとなり、徐々に圧力損失が高くなることがある。
【０００４】
そのため、前記特許文献１においては、払落し効率を高めるべく、ろ面層を比較的細いセラミック繊維材料と比較的太いポリエステル繊維材料の２種類の繊維材料とを混合して、目付けが比較的小さく（例えば、２０〜５０ｇ／ｍ2程度）薄いシート状に構成し、その厚さ方向の内部をニードルフェルトで構成している。これにより、前記特許文献１では、ろ面層の通気性を確保して圧力損失を低くすることができ、逆洗気流によるフィルタ用不織布を効率よく再生できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平０６−０３２１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１の構成では、フィルタ用不織布のろ面層の目付けが比較的小さく、しかも薄いシート状に構成されているので、ダストが、ろ過集塵時にろ面層を構成する繊維材料間を通過してしまい、ろ面層に充分に集塵されるかは不明である。そして、ろ面層を通過したダストは、さらに内部にまで侵入し、その大部分が当該内部に堆積するものと考えられる。このような状態では、内部側からろ面層側に通気される逆洗気流の流速が弱められ、堆積したダストをろ面層のろ面側（ガス流入側）に移動させることが困難となり、払落し効率が低下するものと考えられる。
同様に、ろ面層は、比較的太いポリエステル繊維材料をも備えているので、逆洗気流を通気しても繊維材料相互の動きが規制される状態となり易く、当該繊維材料間に堆積したダストを、ろ面層のろ面側（ガス流入側）に移動させることが困難となり、払落し効率が低下するものと考えられる。
従って、特許文献１の構成においても、ダストの集塵時には、ダストをろ面層に確実に集塵し、一方で、逆洗気流によりフィルタ用不織布を再生する際には、ろ面層及び内部からダストをろ面層のろ面側（ガス流入側）に確実に移動させ、払落し効率を向上する、という点では改善の余地があった。
【０００７】
また、前記特許文献１においては、前記フィルタ用不織布が熱処理されるので、前記フィルタ用不織布のろ面層を構成する繊維材料は、熱を受けて太くなったり、繊維材料同士が融着して接着してしまったりして、繊維材料相互の動きが抑制される状態となる。そのため、前記特許文献１に開示の技術によっては、得られる払落し効率を向上させるには限界があるという実情にある。
【０００８】
本発明の目的は、上記実情に鑑み、長期にわたって払落し効率の高い状態が維持できるパルス集塵装置用フィルタ材及びパルス集塵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的のため鋭意研究した結果、フィルタ用不織布のろ面部を構成する繊維材料に求められる物性として、集塵に伴って、繊維材料のろ面部がガスの通気の影響を受けていない姿勢から圧密化されたとしても、圧縮空気のパルス供給を受けて、元の姿勢に復元する特性を有することが必要であることを見出した。すなわち、フィルタ用不織布のろ面部における厚さ方向のダストの堆積がごく表面に近い部分に限られ、良好な復元性を有していればダストは取り除かれるのである。そして、このような性質が優れた繊維材料ほど、後述の曲げ剛性係数が小さいという相関があるという新知見を得た。本発明はこの新知見に基き成されたものである。
【００１０】
〔構成〕
上記課題を解決するための本発明のフィルタ用不織布を備えたパルス集塵装置用フィルタ材の特徴構成は、
前記フィルタ用不織布は、繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、通気されるガスから集塵するためのろ面部を構成する繊維材料を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成し、
前記ろ面部を構成する繊維材料の層は、前記ろ面部側から前記内部側へのガスの通気による集塵に伴って圧密化し厚さが減少した第一状態と、前記内部側から前記ろ面部側への圧縮空気のパルス供給に伴って前記第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態とに変更可能に構成されてなる点にある。
【００１１】
〔作用効果〕
本発明者らは、フィルタ用不織布のろ面部を構成する繊維材料の払落し効率（回復効果）と、前記曲げ剛性係数との間には相関関係があり、後述の性能試験より、前記曲げ剛性係数の小さな繊維材料がダストの集塵時において表面側にあるほど、払落し効率が高いことを見出し、本発明を完成した。すなわち、繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、通気されるガスから集塵するためのろ面部を構成する繊維材料を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料によりフィルタ用不織布を構成することにより、払落し効率の高いパルス集塵装置用フィルタ材を提供することができる。
【００１２】
〔ろ面部の挙動〕
この構成のフィルタ用不織布では、フィルタ用不織布のろ面部側から内部側にガスを通気させる集塵時には、ろ面部の繊維材料の層は圧密化し厚さが減少した第一状態となる。本発明者らの検討では、集塵時において、図３（ａ）に示す、ろ面部がガスの通気の影響を受けていない第二状態にあるろ面部（表面）側から内部側にガスを通気すると、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料の層は、第二状態から当該第二状態よりも圧密化し厚さが減少した第一状態に変更する。このとき、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料が内部の繊維材料よりも曲げ剛性係数の小さなものとすることで、前記圧密化が良好に発生し、通気されるガスに含まれるダストＤは、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料に集中的に捕捉され、特に、図３（ｂ）に示すように、ろ面部（ろ面層２３）表面に集中的に堆積層２５が形成される。従って、ダストＤをろ面部（ろ面層２３）表面に良好に捕捉することができる。
【００１３】
一方、フィルタ用不織布の内部側からろ面部側に圧縮空気をパルス供給する当該フィルタ用不織布の再生時には、圧縮空気のパルス供給に伴って、ろ面部の繊維材料の層は、上記第一状態から、当該第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態へ変更される。ろ面部の繊維材料の曲げ剛性係数が内部の繊維材料の曲げ剛性係数よりも小さいので、この状態では、再生時には、ろ面部における繊維材料間の結束（絡み合い）状態が緩くなる（繊維材料間の間隔が広くなる）。具体的には、第一状態（図３（ｂ）に示す状態）において、内部（裏面）側から圧縮空気Ｈのパルスを供給した場合、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料の層内を空気が移動することによって、ろ面部（ろ面層２３）の厚さが大幅に回復して、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料の層は第一状態から第二状態（図３（ｃ）に示す状態）に変わる。この際、本願構成では、ろ面部（ろ面層２３）の繊維材料は内部の繊維材料よりも曲げ剛性係数の小さなものであるから、第一状態から第二状態に変更する際には、ろ面部（ろ面層２３）は内部よりも復元し易く、圧縮空気Ｈがフィルタ用不織布Ｆの内部からろ面部（ろ面層２３）に達したところで、ろ面部（ろ面層２３）が内部よりも、より大きく目開きすることで厚さを回復し、圧密化した繊維材料の層に捕捉されたダストＤを厚さ方向内部からろ面部（ろ面層２３）に向かって確実に押し出すことができる。
【００１４】
〔内部の挙動及びろ面部と内部との連携挙動〕
他方、フィルタ用不織布の内部の繊維材料の曲げ剛性係数は、ろ面部の繊維材料の層の曲げ剛性係数よりも大きいので、集塵時及び再生時においても比較的高い剛性を有し、フィルタ用不織布自体の剛性を保ち保形することができる。加えて、フィルタ用不織布は、ろ面部の繊維材料の層（曲げ剛性係数が小さい）と、内部の繊維材料（曲げ剛性係数が大きい）とが隣接或いは連続した状態で配置されており、比較的剛性の高い内部の繊維材料と、比較的剛性の低いろ面部の繊維材料とが互いに絡みあった状態となっている。従って、上記集塵時には、ろ面部の繊維材料が内部の繊維材料に押付けられてろ面部の圧密化が促進され、一方で、上記圧縮空気がパルス供給される再生時には、ろ面部の繊維材料のうち、ろ面部の内部側にあっては、ろ面部の繊維材料の動きが規制されるのに対して、その表面側では圧縮空気の通気により強制的に動かされるため、ろ面部の繊維材料の第一状態から第二状態への良好な回復を実現できる。
【００１５】
これらより、ダストの集塵時には、集塵したダストをフィルタ用不織布の表面側であるろ面部の層に集中させることができる。また、フィルタ用不織布の再生時には、圧縮空気のパルス供給により、ろ面部の厚さを第一状態の厚さから第二状態の厚さに大幅に回復させることができる。よって、ろ面部に集中して集塵されたダストを、より確実に払い落として、フィルタ用不織布の再生を確実に行うことができ、高い払落し効率を実現することができる。
【００１６】
尚、前記繊維材料としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等の耐磨耗性の高い繊維材料が好適に用いられる。
【００１７】
〔構成〕
また、上記構成を実現するにあたって、前記フィルタ用不織布が、厚さ方向における内部を構成する中間層と、前記ろ面部を構成するろ面層とを備え、前記中間層を構成する繊維材料よりも、ろ面層を構成する繊維材料のほうが小さな曲げ剛性係数を有する構成とすることができる。
【００１８】
〔作用効果〕
前記ろ面部と、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する部分とを構成するに当たって、ろ面層と中間層とを備えた構成としておくと、前記ろ面層が、小さな曲げ剛性係数を有して、集塵時にろ面層の表面側に集中的にダストを捕捉するとともに、フィルタ用不織布の再生時に払落し効果を高く維持する役目と、前記中間層が、大きな曲げ剛性係数を有して、フィルタ用不織布の剛性を担保するとともに、ろ面層の払落し効果をより高く維持する役目とを機能分担させることができる。また、フィルタ用不織布としても、この２層を、ニードルパンチ法により連続的に形成したり、スポット的に接着、溶着、融着等により一体化するだけで簡単に製造することができるという点で好ましい。
【００１９】
〔構成〕
また、上記構成を実現するにあたって、前記フィルタ用不織布が、前記ろ面部から厚さ方向における内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造を有する構成とすることができる。
【００２０】
〔作用効果〕
フィルタ用不織布を、前記ろ面部から厚さ方向における内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造として形成してあると、このフィルタ用不織布は、前記ろ面層と前記中間層との両方の機能を果たすことになる。また、この構成では前記ろ面層と前記中間層との中間的な機能を果たす部分が介在することになり、ろ面層と中間層の機能を併せ持ち、前記ろ面層と前記中間層との機能をともに高めることができる点で好ましい。
【００２１】
〔構成〕
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料が、厚さ方向における内部を構成する繊維材料の繊維径よりも、繊維径の細い繊維材料であってもよい。
【００２２】
〔作用効果〕
前記曲げ剛性係数は、繊維材料を構成する素材（樹脂材料や無機繊維材料の種類）や繊維径に基き管理することができるが、同一素材からなる繊維材料であれば、曲げ剛性係数は繊維径を細くすることにより小さくすることができる。したがって、繊維径の細い繊維材料を用いることは、同一素材の繊維材料からフィルタ用不織布を構成するような場合好適である。
【００２３】
尚、傾斜構造を形成するに当たっては、繊維材料を、厚さ方向で前記曲げ剛性係数が次第に大きくなるように連続的に供給しつつ絡合させ、不織布として形成することができる。他にも、曲げ剛性係数の異なる繊維材料からなる多数の不織布を前記曲げ剛性係数の大きさ順に積層して一体化しても形成することができる。また、これらのほか、種々公知の方法で製造することができる。
【００２４】
〔構成〕
また、前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料のろ面側部分を耐磨耗コーティングしてあっても良い。
【００２５】
〔作用効果〕
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料は、実際にダストとの接触、離脱を繰り返す部分を構成することになるので、前記繊維材料は磨耗損傷を受けやすい環境におかれていることになる。そのため、前記繊維材料の前記ダストとの接触部分を耐磨耗コーティングしておけば、前記繊維材料に耐磨耗性を付与することができ、前記繊維材料の寿命を長くしてフィルタ用不織布を長期にわたって用いることができるようになる。
【００２６】
尚、前記耐磨耗コーティングとしては、シリコン樹脂、フッ素樹脂等によるコーティングを行うことができる。また、粒径１ｍｍ程度の珪藻土、活性炭、ゼオライト等により、プレコートを行って、さらに耐磨耗性を向上することができる。
【００２７】
〔構成〕
前記フィルタ用不織布がニードルパンチ法により製造されてなることが好ましい。
【００２８】
〔作用効果〕
前記フィルタ用不織布をニードルパンチ法（ニードルパンチング）により製造すると、熱を与えることなく前記フィルタ用不織布を製造することができる。前記フィルタ用不織布に熱がかかる場合、表面側から熱を受けるので、前記ろ面部を構成する繊維材料のろ面側が最も熱を受けやすいことになる。このとき、熱を受けた繊維材料は、物性が変化し、前記曲げ剛性係数が増加することになるため、ろ面部の表面の曲げ剛性係数が、内部の曲げ剛性係数よりも大きくなってしまうおそれがある。これに対し、ニードルパンチ法を適用すると前記繊維材料には熱がかからず、ろ面部を構成する繊維材料が、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する状態を確実に実現することができる。
【００２９】
〔構成〕
また、本発明のパルス集塵装置用フィルタ材の特徴構成は、ろ面部としてのろ面層及び厚さ方向における内部を構成する中間層を備え、ガスをろ面層から中間層に通気して集塵するパルス集塵装置用フィルタ材であって、前記ろ面層及び中間層を繊維径が１．４〜２．２ｄＴＥＸのポリエステルから構成し、ニードルパンチ法にて目付６００〜８００ｇ／ｍ2に成形一体化された繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、前記ろ面層の曲げ剛性係数が、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下である点にある。
【００３０】
〔作用効果〕
パルス集塵装置用フィルタ材として、繊維径が１．４〜２．２ｄＴＥＸのポリエステルをニードルパンチ法にて目付６００〜８００ｇ／ｍ2に成形一体化されたものとすると、パルス集塵装置用フィルタ材として好適な剛性（強度）と、ろ過性能を発揮させることができる。ここで、前記ろ面層の曲げ剛性係数が、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下であると、前記ろ面層が、小さな曲げ剛性係数を有して、集塵時にろ面層の表面側に集中的にダストを捕捉するとともに、フィルタ用不織布の再生時に払落し効果を高く維持する役目と、前記中間層が、大きな曲げ剛性係数を有して、フィルタ用不織布の剛性を担保するとともに、ろ面層の払落し効果をより高く維持する役目とを、機能を分担して果たしながら、両者が協働して、高い払落し性能を発揮する。尚、前記曲げ剛性係数は小さすぎるとろ面層の耐久性が低下しやすく、高すぎると中間層の柔軟性や、前記ろ面層のろ過性能が損なわれるので適度な値に設定することが必要になり、前記ろ面層の曲げ剛性係数を、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上とすることによって、前記ろ面層の耐久性を確保しつつ前記ろ面層の払落し性能を高く維持でき、４５％以下とすることによって、前記ろ面層の払落し性能を高く維持しつつ、前記ろ面層のろ過性能を高くかつろ面層及び中間層の剛性等を好適に設定することができる。
【００３１】
〔構成〕
本発明のパルス集塵装置の特徴構成は、上記パルス集塵装置用フィルタ材を備え、前記パルス集塵装置用フィルタ材に、前記ろ面部とは反対面側から前記ろ面部に向かって圧縮空気をパルス状に噴出する圧縮空気供給手段を設けた点にある。
【００３２】
〔作用効果〕
前記パルス集塵装置用フィルタ材を備えれば、払落し効率が高く長寿命に用いることができるフィルタ用不織布を利用するものであるので、圧縮空気供給手段により、前記ろ面部とは反対面側から前記ろ面部に向かって圧縮空気をパルス状に噴出することにより、フィルタ用不織布を再生しつつ運転することによって、パルス集塵装置としても長期間にわたってメンテナンスを行うことなく運転することができ、集塵用フィルタの平均圧力損失の低減による省エネやフィルタ寿命の向上の実現が可能なパルス集塵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】パルス集塵装置の概略図
【図２】パルス集塵装置用フィルタ材の断面図
【図３】フィルタ材の払落し効果の作用説明図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明のパルス集塵装置およびパルス集塵装置用フィルタ材を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００３５】
〔パルス集塵装置〕
本発明のパルス集塵装置１は、図１に示すように、筐体２の内部を区画壁３によって含塵空気導入室４と浄化空気室５とに区画して形成されている。
【００３６】
パルス集塵装置用フィルタ材Ｆは、後述するフィルタ用不織布を、空気が通流可能な円筒形の籠状に形成された支持体（図示せず）に覆設させて構成され、前記区画壁３に設けられた複数の開口部（図示せず）にそれぞれ垂下状態で取付けられる。尚、該支持体の一方側の上端部には、前記開口部の径よりも大径のフランジ部が設けられ、このフランジ部が該開口部の周縁部分に載置支持される。また、パルス集塵装置用フィルタＦの取付け状態において、支持体のフランジ部の直下方には、スナップリング（図示せず）が備えられており、該スナップリングが拡径して、パルス集塵装置用フィルタＦ及び支持体は、開口部に一体に固定される状態となる。
【００３７】
含塵空気導入室４は下部にテーパ状の落下塵埃受け部４ｂを備え、そのテーパ状の底部に落下塵埃排出口４ｃが設けられている。また、含塵空気導入室４の側部には、含塵空気Ａを含塵空気導入室４に導入する含塵空気導入口４ａが設けられている。
【００３８】
浄化空気室５には吸引装置７を備えた浄化空気吸引管６が接続されている。また、浄化空気室５の側壁を貫通する状態で、一端側を閉塞し他端側に圧縮空気供給手段Ｂとしての圧縮空気タンクが接続された圧縮空気導入管８が備えられている。尚、前記圧縮空気タンクには、圧縮空気を供給するコンプレッサ（図示せず）が接続されている。圧縮空気導入管８の圧縮空気供給手段Ｂ側には、圧縮空気導入管８内への圧縮空気の供給、停止を切換えるバルブ１１が備えられている。
【００３９】
圧縮空気導入管８は、前記区画壁３に設けられた複数の開口部の夫々の上部に対応する位置に、圧縮空気噴出ノズル９を備えている。そして、バルブ１１の開閉操作によって、圧縮空気噴出ノズル９の夫々に逆流気流Ｈとしての圧縮空気を送る状態と送らない状態とに切換えることができる。尚、このバルブ１１には図示しない制御装置が接続されており、図示しない圧力検出部によって、含塵空気導入室４内の気体圧力と浄化空気室５内の気体圧力との差が設定値以上となった場合、すなわち、パルス集塵装置用フィルタ材Ｆを構成するフィルタ用不織布に塵埃が付着して平均圧力損失が大きくなったときに、バルブ１１を一時的に開状態として圧縮空気噴出ノズル９の夫々から圧縮空気をパルス状に噴出するように構成されている。尚、圧縮空気の噴出は、集塵を継続しながら行っても良いし、集塵を停止して行っても良い。
【００４０】
〔パルス集塵用フィルタ材〕
本発明のパルス集塵装置用フィルタ材Ｆは、図２に示すフィルタ用不織布を主体としてなり、ろ面層２３、中間層２１、基布２０、裏面層２２を備える。このパルス集塵装置用フィルタ材Ｆは、ろ面層２３のろ面部側から前記含塵空気Ａの供給を受け、ろ面部とは反対側の裏面側（裏面層２２側）に流通させる構成として、前記区画壁３に吊り下げ固定される。
【００４１】
〔フィルタ用不織布〕
前記フィルタ用不織布は、基布２０の両面に曲げ剛性係数の大きい繊維材料からなる不織布を貼着してなるフェルト材を設け、そのフェルト材の一方側の表面に、曲げ剛性係数の小さい繊維材料からなる不織布をニードルパンチにより交絡結合して構成される。これにより、フィルタ用不織布は、前記曲げ剛性係数の小さい繊維材料からなるろ面層２３、前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料からなる中間層２１、基布層２０、前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料からなる裏面層２２を備える層状に形成される。また、前記ろ面層２３の最表面側の繊維材料には、耐磨耗性樹脂コーティングを施し、耐磨耗層２４を形成してある。
【００４２】
〔ろ面層〕
前記ろ面層２３は、前記曲げ剛性係数の小さい繊維材料として、繊維径１．４〜２．２ｄＴＥＸ、繊維長３８〜５１ｍｍの断面中実円形のポリエステル繊維を用い、目付６００〜８００ｇ／ｍ2として繊維充填率０．１〜０．４％になるように絡合してなる厚さ０．１〜１ｍｍの不織布が用いられる。前記繊維材料は、繊維強度が３．９５〜４．８５であり、繊維弾性率Ｅが、０．０９９〜０．１２１ｃＮ／ｍ2であり、繊維断面２次モーメントＩが０．７８８〜１．１７１×１０-21ｍ4である。すなわち、曲げ剛性係数は、０．７８〜１．４０５×１０-22ｃＮ・ｍ2となっている。また、粒径０．１μｍ以上のダストの侵入を主として阻止する機能を備える。
【００４３】
〔中間層、裏面層〕
前記中間層２１および裏面層２２は、前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料として、繊維径１．７〜２．２ｄＴＥＸ、繊維長３８〜５１ｍｍの断面中実円形のポリエステル繊維を用い、目付６００〜８００ｇ／ｍ2として繊維充填率０．１〜０．４％になるように絡合してなる不織布が用いられる。前記繊維材料は、繊維強度が５．６５〜６．６２であり、繊維弾性率Ｅが、０．１７１〜０．４１３ｃＮ／ｍ2であり、繊維断面２次モーメントＩが１．１６１〜１．９６５×１０-21ｍ4である。すなわち、曲げ剛性係数は、３．３６〜４．７９×１０-22ｃＮ・ｍ2となっている。前記ろ面層２３の曲げ剛性係数が、前記中間層２１の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下に設定されている。
【００４４】
〔基布層〕
前記基布層２０を構成する基布は、２００〜１０００Ｎ／５ｃｍの強度を備えたポリエステル製の織布または編布からなる。前記基布層２０と、前記中間層２１、裏面層２２、及びろ面層２３とは、ニードルパンチにより交絡結合され、全体として厚さ１〜３ｍｍに形成される。
【００４５】
〔耐磨耗層〕
前記耐磨耗層２４は、前記ろ面層２３にシリコン樹脂等の耐磨耗樹脂をスプレーコーティングして形成される。
【００４６】
〔払落し効率〕
上記パルス集塵装置１を運転し、フィルタ用不織布の払落し効率を調べた。
払落し効率はＪＩＳＺ８９０９−１（集塵用ろ布の試験方法）にしたがって前記フィルタ用不織布の通気性能を調べ、
目詰比率（％）＝（運転後の払落し後フィルタ差圧−新品フィルタの初期フィルタ差圧）／新品フィルタの初期フィルタ差圧
として目詰比率を求めた。（ろ過気流速度：１．７ｍ／ｍｉｎ、払落とし間隔：０．５時間、払落しくり返し回数：１０回）
一般に払落し効率は、前記目詰比率の逆数として評価され、目詰比率が小さいと払落し効率が高いと判断できる。
【００４７】
〔性能比較試験〕
次に、種々の繊維材料から構成されるろ面層の払落し効率を調べた試験結果を表１に示す。フィルタ用不織布の構成は、上記実施の形態におけるろ面層を構成する繊維材料として、表１の試験１〜１１のように異なるものを作成し、それぞれ曲げ剛性係数及び目詰比率の関係について調べた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１の試験１〜９に示すように、曲げ剛性係数が小さい繊維材料からなるろ面層２３は全般的に目詰まり比率が小さく高い払落し効率を発揮していることが確認された。これに対して、上記中間層２１を構成した前記曲げ剛性係数の大きい繊維材料をろ面層２３に採用した試験１０，１１の結果から、曲げ剛性係数が小さい繊維材料でろ面層２３を構成した場合に比べ、目詰まり比率が大きくなることが確認された。つまり、パルス集塵装置用フィルタ材Ｆのろ面層２３としては、集塵時には圧密化して厚さが減少し易く、圧縮空気Ｈによる再生時には厚さが回復し易い、曲げ剛性係数が小さな繊維材料を採用するほうが好ましいことがわかった。また、同じ繊維材料でも繊維径が異なり、繊維強度に差がある場合、曲げ剛性係数が小さい繊維材料ほど高い払落し効率を発揮していることがわかる（試験１と３、２と４、５と７、６と８の関係）。
【００５０】
これらの結果より、前記曲げ剛性係数と、払落し効率との間には、相関があり、前記曲げ剛性係数に基き、前記パルス集塵装置用フィルタ材の払落し性能を好適に設定することができるようになった。上記結果より、前記曲げ剛性係数としては、試験１〜９の繊維強度及び払落し効率（目詰まり比率）を達成できる０．７８〜１．４１×１０-22ｃＮｍ2が好ましいことがわかった。
【００５１】
尚、繊維材料が同じで、曲げ剛性係数が同じ場合、目付量を増やすと、払落し効率が向上していることがわかる（試験１と２、３と４、５と６、７と８の関係）。
【００５２】
また、種々の繊維材料から構成されるろ面層の払落し効率を調べた際、前記繊維材料の状態を顕微鏡で観察したところ、含塵空気Ａを通気する前には、ろ面部を構成する繊維材料の層（ろ面層２３）は、含塵空気Ａの通気の影響を受けていない第二状態であり、ろ面層２３側から裏面層２２側への含塵空気Ａの通気による集塵に伴って、圧密化し厚さが減少した第一状態となっていた。さらに、ろ面部を構成する繊維材料の層（ろ面層２３）は、裏面層２２側からろ面層２３側への圧縮空気Ｈのパルス供給に伴って、第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態に回復していた。（図３に示す作用が認められた。）
【００５３】
〔別実施の形態〕
上記実施の形態では、ろ面部と厚さ方向の内部とを異なる層に形成し、曲げ剛性係数を、通気されるガスから集塵するためのろ面部を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成したが、さらに多数の層に分割して構成しても良く、さらには、フィルタ用不織布を１層で形成し、ろ面部から内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造に形成しても良い。
【００５４】
尚、傾斜構造を形成するに当たっては、不織布を形成する繊維材料として、厚さ方向で前記曲げ剛性係数が次第に大きくなるように材料を連続的に供給して物性の異なる繊維材料を絡合することによって製造することができる。
【００５５】
また、ろ面部と厚さ方向における内部とで同一素材で傾斜構造を有する不織布を形成する場合、均一な材料からなる不織布を一面側から熱処理することにより、その一面側近傍の繊維材料の繊維径を太くすることができるので、他面側をろ面部として用いるのに適したフィルタ用不織布を製造することができる。
【００５６】
また、前記フィルタ用不織布に用いられる基布は複数層あっても良い。また、ろ面部と、厚さ方向内部との曲げ剛性係数の大小は、前記基布をはさまず不織布同士が隣接する厚さ内でろ面側のろ面部と内部を比較して評価するものとする。
【００５７】
また、上記実施の形態では、前記曲げ剛性係数の高い繊維材料と前記曲げ剛性係数の低い繊維材料を同じ材質の繊維材料から構成したが、これに限らず、異なる材質のものを用いることもできる。
【００５８】
また、上記実施の形態では、ろ面層のろ面側にコーティング層を設けたが、繊維材料自体に耐磨耗性が十分あるポリエステル、ナイロン、アラミド繊維からなる繊維材料を用いる場合、敢えてコーティング層を設けなくても良い。また、耐磨耗性をさらに向上させるために、粒径１ｍｍ程度の珪藻土、活性炭、ゼオライト等により、プレコートを行ってもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、前記繊維材料として、断面中実円形のものを用いたが、例えば、断面三角形状のものなど、断面形状を異形としたものを用いて、前記曲げ剛性係数を適宜設定することができる。前記断面形状が異形であると、繊維材料の表面積が大きくなり、フィルタ用不織布の集塵能力を向上することができる。尚、このような構成によっても、払落し効率に対する悪影響は無かった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、集塵用フィルタの再生時における塵埃の払落し効率を向上して、集塵用フィルタ材の平均圧力損失の低減による省エネやフィルタ寿命の向上の実現が可能な集塵用フィルタ材を実現すること、並びに、その集塵用フィルタ材を備えたパルス集塵装置を実現することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
２３ ろ面層（ろ面部）
２１ 中間層
Ｆ パルス集塵装置用フィルタ材
Ｂ 圧縮空気供給手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ用不織布を備えたパルス集塵装置用フィルタ材であって、
前記フィルタ用不織布は、繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、通気されるガスから集塵するためのろ面部を構成する繊維材料を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成し、
前記ろ面部を構成する繊維材料の層は、前記ろ面部側から前記内部側へのガスの通気による集塵に伴って圧密化し厚さが減少した第一状態と、前記内部側から前記ろ面部側への圧縮空気のパルス供給に伴って前記第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態とに変更可能に構成されてなるパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項２】
前記フィルタ用不織布が、厚さ方向における内部を構成する中間層と、前記ろ面部を構成するろ面層とを備え、前記中間層を構成する繊維材料よりも、ろ面層を構成する繊維材料のほうが小さな曲げ剛性係数を有する請求項１に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項３】
前記フィルタ用不織布が、前記ろ面部から厚さ方向における内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造を有する請求項１に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項４】
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料が、厚さ方向における内部を構成する繊維材料の繊維径よりも、繊維径の細い繊維材料である請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項５】
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料のろ面側部分を耐磨耗コーティングしてある請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項６】
前記フィルタ用不織布がニードルパンチ法により製造されてなる請求項１〜５のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項７】
ろ面部としてのろ面層及び厚さ方向における内部を構成する中間層を備え、ガスをろ面層から中間層に通気して集塵するパルス集塵装置用フィルタ材であって、前記ろ面層及び中間層を繊維径が１．４〜２．２ｄＴＥＸのポリエステルから構成し、ニードルパンチ法にて目付６００〜８００ｇ／ｍ2に成形一体化された繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、前記ろ面層の曲げ剛性係数が、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下であるパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材を備え、前記パルス集塵装置用フィルタ材に、前記ろ面部とは反対面側から前記ろ面部に向かって圧縮空気をパルス状に噴出する圧縮空気供給手段を設けたパルス集塵装置。
【請求項１】
フィルタ用不織布を備えたパルス集塵装置用フィルタ材であって、
前記フィルタ用不織布は、繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、通気されるガスから集塵するためのろ面部を構成する繊維材料を、前記フィルタ用不織布の厚さ方向における内部を構成する繊維材料よりも、小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料から構成し、
前記ろ面部を構成する繊維材料の層は、前記ろ面部側から前記内部側へのガスの通気による集塵に伴って圧密化し厚さが減少した第一状態と、前記内部側から前記ろ面部側への圧縮空気のパルス供給に伴って前記第一状態よりも目開きして厚さが回復した第二状態とに変更可能に構成されてなるパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項２】
前記フィルタ用不織布が、厚さ方向における内部を構成する中間層と、前記ろ面部を構成するろ面層とを備え、前記中間層を構成する繊維材料よりも、ろ面層を構成する繊維材料のほうが小さな曲げ剛性係数を有する請求項１に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項３】
前記フィルタ用不織布が、前記ろ面部から厚さ方向における内部に向かって次第に前記曲げ剛性係数が大きくなる傾斜構造を有する請求項１に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項４】
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料が、厚さ方向における内部を構成する繊維材料の繊維径よりも、繊維径の細い繊維材料である請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項５】
前記小さな曲げ剛性係数を有する繊維材料のろ面側部分を耐磨耗コーティングしてある請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項６】
前記フィルタ用不織布がニードルパンチ法により製造されてなる請求項１〜５のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項７】
ろ面部としてのろ面層及び厚さ方向における内部を構成する中間層を備え、ガスをろ面層から中間層に通気して集塵するパルス集塵装置用フィルタ材であって、前記ろ面層及び中間層を繊維径が１．４〜２．２ｄＴＥＸのポリエステルから構成し、ニードルパンチ法にて目付６００〜８００ｇ／ｍ2に成形一体化された繊維材料の繊維弾性率Ｅと繊維断面２次モーメントＩとの積を曲げ剛性係数ＥＩとして、前記ろ面層の曲げ剛性係数が、前記中間層の曲げ剛性係数の１５％以上４５％以下であるパルス集塵装置用フィルタ材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のパルス集塵装置用フィルタ材を備え、前記パルス集塵装置用フィルタ材に、前記ろ面部とは反対面側から前記ろ面部に向かって圧縮空気をパルス状に噴出する圧縮空気供給手段を設けたパルス集塵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−９１０９９（Ｐ２０１２−９１０９９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９５８９（Ｐ２０１０−２３９５８９）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００２２９０４７）日本スピンドル製造株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００２２９０４７）日本スピンドル製造株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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