塵埃集塵装置
【課題】ランニングコストに優れた塵埃集塵装置とする。
【解決手段】エアＡに含まれる塵埃を捕捉するフィルターが備えられた塵埃集塵装置１であって、フィルターの少なくとも１つとして、直径２〜２０μｍの合成繊維が熱圧着されて形成されたメインフィルター３０が備えられ、このメインフィルター３０を通過するエアＡの通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎとなるように構成されている。
【解決手段】エアＡに含まれる塵埃を捕捉するフィルターが備えられた塵埃集塵装置１であって、フィルターの少なくとも１つとして、直径２〜２０μｍの合成繊維が熱圧着されて形成されたメインフィルター３０が備えられ、このメインフィルター３０を通過するエアＡの通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎとなるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延加工や絞り加工、切削加工等において発生する油煙や油滴等の塵埃を、集塵する塵埃集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延加工や絞り加工、切削加工等に際しては、切削油や潤滑剤、離型剤等の液体由来の油煙や油滴等の粘性を有する塵埃が空気中に飛散し、作業環境が悪化するとの問題がある。そこで、現在では、当該塵埃を捕捉（捕集）するための各種集塵装置が提案されており、例えば、塵埃の捕捉に静電気クーロン力を利用した電気集塵装置や、塵埃の捕捉にフィルターを利用したフィルター集塵装置等が存在する。
【０００３】
しかしながら、電気集塵装置は、白煙等の微粒子を効率よく捕捉できるとの利点を有するものの、スパークによって着火・爆発するおそれがあるとのリスクを有している。また、電気集塵装置は、絶縁碍子の汚損により捕捉効率が低下するため、結局、プレフィルターやアフターフィルター等のフィルターが必要になる（例えば、特許文献１（符号６、符号２０）参照。）。具体的には、例えば、導電性であるディーゼルカーボン等の浮遊粉塵が空気中に含まれていると、汚損による捕捉効率の低下が著しく、一定期間（通常、約０．５〜２ヶ月）毎の洗浄・点検が必要になる。また、フィルターが備わると、装置コストが増加するのはもちろん、フィルターの交換やメンテナンスのためのランニングコストも増加し、特に、フィルターの交換に際して、集塵装置を休止する必要があるとの問題を生じる。
【０００４】
一方、フィルター集塵装置も、フィルターに油膜が形成され、あるいは浮遊粉塵が蓄積することにより、通気性が阻害され捕捉効率が低下する。特に、捕捉性能を向上させるために、例えば、超微粒子用のフィルターであるＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）やＵＬＰＡフィルター（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）を使用した場合は、使用不能になるのが早い。しかも、これらのフィルターは、高価であるが強度が弱く洗浄等に適さないので、消耗品とされ、ランニングコストが著しく増加する。
【０００５】
また、このようなフィルターの交換に伴う不利益を軽減するために、プリコート剤等と呼ばれる人工ゼオライト等からなる粉体に、油煙等の塵埃を、フィルター表面で吸着させ、この油煙等が吸着した粉体を回収することにより、フィルターの通気性低下を抑えた装置も提案されている（例えば、特許文献２（図１）参照。）。しかしながら、この装置によっても、粉体が消費されるため、ランニングコストが増加する。また、粉体供給手段や粉体回収手段が必要になるため、装置コストが増加し、しかも油煙等の塵埃を吸着した粉体は産業廃棄物となるため、これを処理するためのコストが必要になり、結局、ランニングコストが増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１‐２９３３９４号公報
【特許文献２】特開平１０‐２９６０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする主たる課題は、ランニングコストに優れた塵埃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】
【０００８】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
エアに含まれる塵埃を捕捉するフィルターが備えられた塵埃集塵装置であって、
前記フィルターの少なくとも１つとして、直径２〜２０μｍの合成繊維が熱圧着されて形成されたメインフィルターが備えられ、
このメインフィルターを通過する前記エアの通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎとなるように構成されている、
ことを特徴とする塵埃集塵装置。
【０００９】
〔請求項２記載の発明〕
前記メインフィルターは、
凹凸エンボスを有するシートがプリーツ折りされ、このプリーツ折りが繰り返されることで円筒状とされており、
かつ、前記プリーツ折り線が上下に延びるように配置されている、
請求項１記載の塵埃集塵装置。
【００１０】
〔請求項３記載の発明〕
前記メインフィルターに外接する円筒状のプレフィルターが備えられている、
請求項２記載の塵埃集塵装置。
【００１１】
〔請求項４記載の発明〕
前記メインフィルターが、少なくとも前記エアの流通方向に直交する方向に複数並べられ、
この複数のメインフィルターの前段側に、平板状の金属フィルターが、前記直交方向に連続するように複数並べられ、
この複数の金属フィルターは、いずれも前記直交方向と平行にならず、かつ相互に隣接する金属フィルター同士が同一方向を向かないように、配置されている、
請求項２又は請求項３記載の塵埃集塵装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、ランニングコストに優れた塵埃集塵装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本形態の塵埃集塵装置の平面図である。
【図２】本形態の塵埃集塵装置の正面図である。
【図３】２次フィルター及び３次フィルターの形状を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を説明する。
〔装置概要〕
図１及び図２に示すように、本形態の塵埃集塵装置１は、１次フィルター１０、２次フィルター２０、３次フィルター３０及び４次フィルター４０からなる塵埃を捕捉する多段フィルターと、この多段フィルターが内空部に設置される密閉構造の本体（ケーシング）４と、この本体４にエアＡを吹き込むブロワ等の通気手段３と、を主に有する。
【００１５】
〔処理の対象〕
本体４に吹き込まれるエアＡは、圧延加工や絞り加工、切削加工、バイオディーゼル精製等に際して飛散した油煙や油滴等の塵埃を含む空気（エア）であり、本形態の塵埃集塵装置１は、このようなエアＡに含まれる塵埃を捕捉するものである。
【００１６】
この捕捉の対象となる塵埃には、例えば、ダイスオイルミストやタービンオイルミスト、コンプレッサーオイルミスト、油拡散真空ポンプ排気油煙、食品フライヤーヒューム、油焼入れ・熱処理煙、メッキヒュームなどと呼ばれる塵埃が含まれる。つまり、この捕捉の対象となる塵埃は、その発生場所や由来等が特に限定されず、例えば、切削油（水溶性切削油、鉱物油切削油等）や潤滑剤・離型剤（高温プレス用等）などの液体由来の塵埃を例示することができる。
【００１７】
このような塵埃を構成する粒子は、エアＡ中において微粒子化されており、粒子径が０．０５μｍ〜数１０μｍの幅広い分布となっている場合もある。そして、このような塵埃は、少なくとも凝集して再液化すると付着性・粘性（粘着性）を発現し、この付着性・粘着性が原因となって、多段フィルター等に付着し、また、ディーゼルカーボン等の他の塵埃を吸着する。
【００１８】
〔本体〕
本体４は、その内部に設置された多段フィルターに塵埃が含まれるエアＡを通過させるためのものである。したがって、本体４の素材は、特に限定されず、例えば、金属、プラスチック、ＦＲＰ等を例示することができる。
【００１９】
また、本体４の形状も、エアＡが各フィルター１０，２０，３０，４０を通過する形状となっていれば足り、特に限定されるものではない。ただし、本形態では、各フィルター１０，２０，３０，４０の機能及び形状との関係で、本体４をこれに適した形状としている。この点については、各フィルター１０，２０，３０，４０の説明とともに説明する。
【００２０】
なお、本形態においては、本体４に吹込み口４Ｘ及び放風口４Ｙが設けられており、吹込み口４Ｘから本体４内に吹き込まれたエアＡは、各フィルター１０，２０，３０，４０をこの順に通過した後、放風口４Ｙから、例えば、大気中に放風される。
【００２１】
〔通気手段〕
本体４にエアＡを流通させる方法としては、本体４にエアＡを吹き込む「押込み方式」、本体４からエアＡを吸引する「吸引方式」のいずれをも採用することができる。ただし、本形態では、ブロワ等の通気手段３によって吹込み口４Ｘから本体４内にエアＡを吹き込む押込み方式を採用する。
【００２２】
この押込み方式によると、本体４内が、例えば、２００〜１０００Ｐａの正圧となるため、後述する油ドレンの排出が容易となる。また、放風口４Ｙは、例えば、作業空間以外の外部に面し、あるいは外部と連通するため、放風口４Ｙ側に吸引方式の通気手段を設けると騒音の問題が生じる。しかしながら、本形態の集塵装置１において押込み方式を採用すると、通気手段３を原因とする騒音が各フィルター１０，２０，３０，４０によって吸音されるため、かかる騒音の問題が生じなくなる。さらに、油煙や油滴等の塵埃を含むエアＡは、通常、ブロワの羽根を損傷させたり、腐食させたりする塵埃を含まないため、本形態の集塵装置１において、押込み方式を採用することは、特に有用である。
【００２３】
なお、通気手段３は、例えば、金属製、プラスチック製とされたダクト２と接続されており、ダクト２内を流通するエアＡが当該通気手段３によって本体４内に吹き込まれる。
【００２４】
〔防火ダンパー〕
通気手段３のエア吹出口は、本体４の吹込み口４Ｘに接続されており、この吹込み口４Ｘには、この吹込み口４Ｘを開閉する防火ダンパー５が備えられている。この防火ダンパー５は、吹込み口４Ｘの上側にヒンジ５Ａを軸に回転自在に取り付けられている。したがって、通気手段３を駆動して吹込み口４Ｘから本体４内にエアＡを吹き込むと、防火ダンパー５は、エアＡの吹込み圧によってヒンジ５Ａを軸に上方へ回転し、もって吹込み口４Ｘを開く。他方、通気手段３の駆動を停止して吹込み口４ＸからエアＡを吹き込むのを止めると、防火ダンパー５は、重力によってヒンジ５Ａを軸に下方へ回転し、もって吹込み口４Ｘを閉じる（覆う）（機械的開閉機構）。
【００２５】
この点、本体４内には、火粉等の高温の塵埃が吹き込まれることがあり、また、２次フィルター２０や３次フィルター３０には油膜が貼り付いているため、これらの油膜やフィルター自体に引火するおそれがある。そして、仮にこれらに引火した場合は、通気手段３の羽根やダクト２内壁にも油膜が貼り付いているため、これらの油膜に延焼するおそれがある。しかしながら、本形態の集塵装置１においては、直ちに通気手段３の駆動を停止すれば、防火ダンバー５がヒンジ５Ａを軸に下方へ回転し、もって吹込み口４Ｘが閉じられるため、通気手段３やダクト２等に貼り付く油膜に延焼するのが防止される。
【００２６】
〔多段フィルター〕
次に、本体４内に配置された多段フィルターについて説明する。なお、以下では、説明の都合上、３次フィルター３０、２次フィルター２０、１次フィルター１０、４次フィルター４０の順に説明する。
【００２７】
（３次フィルター（メインフィルター））
３次フィルター３０は、油煙や油滴等の塵埃を捕捉するための、主たる（メイン）フィルターであり、さまざまな特徴を有する。
すなわち、現在、超微粒子を捕捉するための一般的な原理・形態は、ブラウン運動及び分子間引力が支配的な「拡散吸着」原理に依存する微細繊維を利用した形態であり、０．４μｍ前後のマイクログラスウールをフェルト状に成形したＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルター等が知られている。
【００２８】
「一般的なＵＬＰＡフィルターの仕様」
繊維 ：直径０．４μｍ前後のマイクログラスウール
シート成形 ：バインダーによる接着
目付量 ：１００ｇ／ｍ2
１セル面積 ：１７ｍ2
処理風量 ：３４ｍ3／ｍｉｎ
通気速度 ：２ｍ／ｍｉｎ
捕捉（集）性能 ：０．１μｍ ×９９．９９％
【００２９】
しかしながら、この従来のフィルターは、前述したように使用不能になるのが早いとの問題を有している。
すなわち、フィルターの繊維間距離（間隙）は、通常、繊維径に比例する。また、フィルターの構成繊維には油膜が貼り付き（油成分の付着）、この油膜が成長することによって、あるいはこの油膜にディーゼルカーボン等の他の塵埃が付着することによって、フィルターの間隙が詰まり、通気抵抗が増す。したがって、直径０．４μｍ前後の微細繊維を利用する従来のフィルターは、間隙が狭いため、すぐにこの間隙が詰まってしまい、使用不能になるのが早いとの問題を生ずる。しかも、従来のフィルターは、微細繊維をバインダーで成形しているため、間隙がいっそう狭くなり、使用不能になるのがよりいっそう早くなる。さらに、従来のフィルターは、微細繊維の利用により、成形強度が弱くなっているため、洗浄等に適さず、消耗品とされ、ランニングコストが嵩む。
【００３０】
そこで、本発明者は、これらの問題を解決するために、さまざまな検討を行い、結果、２〜２０μｍ、好ましくは５〜１０μｍ、より好ましくは６μｍの太い繊維を利用したフィルターで、超微粒子の捕捉が可能な形態を開発するに至った。
【００３１】
従来、このような太い繊維を利用して、０．０５μｍ程度の超微粒子を、拡散吸着原理に依存して捕捉するのは不可能であると考えられていた。しかしながら、当該太い繊維を合成繊維とし、かつ熱圧着して成形するとともに、通気速度を０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎ、好ましくは０．１〜０．１５ｍ／ｍｉｎとすると、５μｍ以上の太い繊維を利用しても超微粒子を捕捉することができるのである。
【００３２】
これは、まず、前述したように、フィルターの間隙は繊維径におおよそ比例するため、太い繊維を利用したフィルターの間隙は広く、また、バインダーによる成形を避け、熱圧着による成形を行うと、当該間隙は広いままとなる。そして、フィルターの間隙が広いままでは超微粒子を拡散吸着原理に依存して捕捉することはできないが、当該太い繊維にも油膜が貼り付くため、この油膜の貼り付きにより当該太い繊維はいわゆる太った状態となり、実際には、間隙が狭くなる。したがって、超微粒子を拡散吸着原理に依存して捕捉することができる（ただし、通気速度が速すぎると、拡散吸着原理に依存した捕捉がなされなくなる。）。しかも、油煙や油滴等の塵埃は、繊維に貼り付いて凝集すると再液化して流れ落ちるため（セルフクリーニング性能）、間隙が詰まってしまうまで繊維が太ることはない。この点、従来の微細繊維を利用したフィルターにおいては、塵埃が再液化して流れる前に間隙が詰まってしまうのとは異なる。つまり、本形態の太い繊維を利用したフィルターによると、たえず超微粒子を捕捉するのに好適な間隙が維持されることになり、長期間の連続使用が可能なメンテナンスフリーのフィルターとなる。しかも、このフィルターは、強度のある太い繊維を利用しているため、成形強度も強く、洗浄等のメンテナンスが可能となり、消耗品にする必要がなくなる。
【００３３】
本発明者は、以下に示す仕様のフィルターを使用して試験を行った。結果、このフィルターは、一般的なＵＬＰＡフィルターと比べて、繊維の太さが約１４倍であるにも関わらず（通気速度は約１／１４倍）、一般的なＵＬＰＡフィルターと同等の拡散吸着効果が得られることが分かった。
【００３４】
「仕様」
繊維 ：直径６μｍ前後のポリエステル長繊維
シート成形 ：熱圧着
目付量 ：２６０ｇ／ｍ2
１セル面積 ：１０５ｍ2
処理風量 ：１５ｍ3／ｍｉｎ
通気速度 ：０．１４ｍ／ｍｉｎ
【００３５】
以上のような太い繊維を利用したフィルターを採用したのが本形態の３次フィルター（メインフィルター）３０であり、以上で述べたメリットを有し、ランニングコストに極めて優れる。
【００３６】
この３次フィルター３０に利用する繊維の原材料としては、バインダーによる接着成形を不要とし、熱圧着による成形を可能とする合成繊維を使用する。この合成繊維は、熱圧着が可能であれば特に限定されず、例えば、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタン等を使用することができる。
【００３７】
本形態の３次フィルター３０においては、通気速度を遅くするために、通気手段３の風量や本体４の大きさ等を調節することもできるが、風量を確保しつつ通気速度を遅くするために、フィルター面積を広くするのが好ましい。そこで、本形態においては、３次フィルター３０を、図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、凹凸エンボス３１ｃを有するシート（本形態の太い繊維を利用したフィルター）３１をプリーツ折りし、このプリーツ折りを繰り返すことで円筒状としている。図３に示す例では、山折り型のプリーツ折り（山プリーツ折り）３１ａ及び谷折り型のプリーツ折り（谷プリーツ折り）３１ｂを順に繰り返すことで円筒状としている。
【００３８】
このようにプリーツ折り３１ａ，３１ｂ…を繰り返すと、フィルター面積が広くなる。もっとも、従来のフィルターのように微細繊維を利用すると、フィルター３０（シート３１）の強度が弱いため、相互に隣接するひだ３０Ｘ間に、この間隙を確保・保持するためのセパレーターを介在させる必要がある。そして、このようにセパレーターを介在させると、相互に隣接するひだ３０Ｘの間隔が広がるため、円筒状にする場合は、プリーツ折り３１ａ，３１ｂ…の数（プリーツの本数）が減ってフィルター面積が十分に広くならない（又は、フィルター３０を大きくする必要が生じる。）。しかしながら、本形態の３次フィルター３０（シート３１）は、太い繊維が利用されているために強度が強く、しかも凹凸エンボス３１ｃによって相互に隣接するひだ３０Ｘの最低限の間隔が確保・保持されるため、セパレーターが不要である。結果、円筒状にする場合においても、プリーツ折り３１ａ，３１ｂ…の数を減らす必要がなく、３次フィルター３０（シート３１）の面積を十分に広いものとすることができる。
なお、ひだ３０Ｘとは、シート３１の相互に隣接するプリーツ折り３１ａ，３１ｂで挟まれた部分を意味する。
【００３９】
本形態において、プリーツ折り３１ａ，３１ｂの形態は、特に限定されない。例えば、図３の（ａ）に示すように、ほぼ鋭角に折り返すことや、図３の（ｂ）に示すように、丸みを持たせて折り返すことなどができる。
【００４０】
また、ひだ３０Ｘの幅（相互に隣接するプリーツ折り３１ａ，３１ｂ間の距離）等も特に限定されない。例えば、個々のひだ３０Ｘの幅がそれぞれ異なる形態にすること等も考えることができる。
【００４１】
ただし、円筒状とされた３次フィルター３０の内径（円筒中心から谷プリーツ折り３１ｂまでの距離×２）Ｌ１を２００〜３００ｍｍ、好ましくは２５０ｍｍとし、かつ、３次フィルター３０の外径（円筒中心から山プリーツ折り３１ａまでの距離×２）Ｌ２を４００〜６００ｍｍ、好ましくは５５０ｍｍとし、さらに、相互に隣接する山プリーツ折り３１ａ，３１ａ間の距離Ｌ３（プリーツピッチ。図３の（ｂ）参照）を３．５〜７．０ｍｍ、好ましくは４．０ｍｍにすると、円筒状とされた３次フィルター３０が十分な強度をもち、かつ十分な捕捉性能を発揮するようになる。
【００４２】
このほか、凹凸エンボス３１ｃの大きさ、突出長等も特に限定されない。ただし、前記したように山プリーツ折り３１ａ，３１ａ間の距離（プリーツピッチ）Ｌ３を３．５〜４．０ｍｍにする場合は、凹凸エンボス３１ｃの大きさ（面積）を４〜８ｍｍ2、好ましくは４〜５ｍｍ2とし、突出長を１．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．５〜２．０ｍｍとすれば、相互に隣接するひだ３０Ｘの間隔が確実に確保・保持されるという点で好適である。
【００４３】
本形態において、凹凸エンボス３１ｃの形成方法は、特に限定されず、公知の方法によることができ、例えば、相互に嵌り合う凹凸を有する一対の凹凸エンボスロール間にシート３１を通して形成する方法等によることができる。
【００４４】
なお、例えば、外径Ｌ２を５５０ｍｍ、内径Ｌ１を２５０ｍｍ（ひだ３０Ｘの幅を１５０ｍｍ）、プリーツピッチＬ３を４ｍｍ、フィルター３１の上下方向に関する高さを２０００ｍｍとした場合は、山プリーツ折り３１ａが、「５５０π／４＝４３２（山）」となり、３次フィルター３０の一本当たりの面積は、４３２（山）×０．１５ｍ×２×２ｍ≒２５９ｍ2となる。
【００４５】
本形態において、円筒状の３次フィルター３０は、プリーツ折り３１ａ，３１ｂによって形成される線（プリーツ折り線）が上下に延びるように配置されている。この配置形態においては、油煙や油滴等の塵埃が凝集し、再液化すると、重力によって下方に流れ落ちる。そこで、本体４の底部に図示しないドレンパン等を配置し、このドレンパン等に集まった油ドレンをポンプ等によって、例えば、図２に示すように、油排出口８から排出することで、再利用に供することなどができる。この油ドレンの排出は、前述したように本体４内が正圧になっているため、容易である。また、本形態においては、シート３１自体の強度が強く、たわみ等が生じにくいため、再液化した油ドレンは円滑に下方に流れ落ちる。結果、繊維が部分的に太り過ぎるおそれはなく、捕捉性能が３次フィルター３０全体として均等に発揮される。
【００４６】
さらに、本形態においては、シート３１自体の強度が強いことに加えて、山プリーツ折りの数を増やすことによって３次フィルター３０全体としての強度をも強くすることができること、更には通気速度が極めて遅く設定されていることによってシート３１に加わる圧力が小さくなっていることにより、円筒に内接する（谷プリーツ折り３１ｂに接する）パンチプレート等からなる骨材を備える必要がないため、設備コストを削減することができる。
【００４７】
ところで、本形態においては、図１及び図２に示すように、本体４が、直方体状の前段部４Ａと、この前端部４Ａよりも背の高い後段部４Ｂとで形成されており、前段部４Ａに吹き込まれたエアＡが後段部４Ｂに向かって流れるようになっている。そして、３次フィルター３０は、後段部４Ｂに複数本、図示例では１２本配置されており、具体的には、流通方向（前段部４Ａから後段部４Ｂに向かう方向）に複数本、図示例では４本、幅方向（流通方向に直交する方向）に複数本、図示例では３本が並ぶように配置されている。
【００４８】
このように３次フィルター３０を複数本配置した場合、従来のようにエアＡの通気速度が２ｍ／ｍｉｎ程度にされていると、前段部４Ａ側の３次フィルター３０にのみ集中的に通気が行われてしまうおそれがある。しかしながら、本形態においては、通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎと極めて遅く設定されているため、直方体状の後段部４Ｂ内において局所的に大きな通気速度の違いを生じるおそれがなく、したがって、３次フィルター３０を、流通方向及び幅方向に並べて配置した場合においても、前段部４Ａ側の３次フィルター３０にのみ集中的にエアＡが当たるおそれはなく、しかも、図３の（ａ）に示すように、各３次フィルター３０に対して、四方から均等にエアＡが当たるようになるため、極めて捕捉効率に優れる。
【００４９】
（２次フィルター（プレフィルター））
次に、２次フィルター２０について、説明する。
本形態の２次フィルター２０は、図３の（ａ）に示すように、各３次フィルター（メインフィルター）３０に外接する円筒状のフィルターである。この２次フィルター２０においては、３次フィルター３０による捕捉に先立って、例えば、１０〜２０μｍの比較的大きな粒径の塵埃が捕捉されるため、３次フィルター３０の目詰まりが防止される。
【００５０】
この２次フィルター２０において、塵埃を捕捉する原理は特に限定されず、例えば、拡散吸着原理を利用することもできる。ただし、好ましくは、拡散吸着原理を利用した前記大きな粒径の塵埃の捕捉処理であり、この形態によると、自己フラッシング性が確保される。
【００５１】
２次フィルター２０としては、公知のフィルターを用いることができ、例えば、ウレタン製のフィルター、金属製のフィルター、化学繊維、天然繊維などを用いることができ、また、グラスウールやポリエステル製の繊維で構成されたフィルターを用いることもできる。
【００５２】
また、この２次フィルター２０の厚さＭ（図３の（ｂ）参照）も、特に限定されず、通常１０〜３０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍとされる。もっとも、２次フィルター２０は、この程度の厚さであると、たわむおそれがある。しかしながら、本形態においては、２次フィルター２０が、強度のある円筒状の３次フィルター３０に外接するように配置され、３次フィルター３０によって形状が保持されるため、骨材等を用いて当該たわみを防止する必要はない。
【００５３】
（１次フィルター）
次に、１次フィルター１０について、説明する。
前段部４Ａの周壁に形成された吹込み口４Ｘから吹き込まれたエアＡは、まず、前段部４Ａ内に配置された１次フィルター１０を通過する。この１次フィルター１０においては、繊維状の浮遊粉塵等の、例えば、１０〜１０００μｍの大きな塵埃が捕捉される。
【００５４】
この１次フィルター１０としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅、アルミ等の金属で網状、多孔質状に形成された公知の金属フィルターを用いることができる。１次フィルター１０として金属フィルターが用いることにより、１次フィルター１０自体の引火が防止され、また、この１次フィルターで火粉等の高温の塵埃等が捕捉されることにより、２次フィルター２０や３次フィルター３０の引火が防止される。
【００５５】
この１次フィルター１０は、前段部４ＡにおいてエアＡの流通を遮るように設けられており、例えば、前段部４Ａの下端（床面）から上端（天面）にわたり、かつ幅方向（流通方向に直交する方向）全長にわたる１枚の金属フィルターで構成することなどができる。ただし、２次フィルター２０や３次フィルター３０が、エアＡの流通方向に直交する方向（幅方向）に複数並べられている本形態では、次に示す形態を推奨する。
【００５６】
すなわち、図１に示すように、複数の２次フィルター２０及び３次フィルター３０の前段側に、本形態では前段部４Ａ内に、平板状の金属フィルターを、幅方向（直交方向）に連続するように複数、図示例では４枚並べ、この複数の金属フィルター１１，１２，１３，１４が、いずれも幅方向と平行にならず、かつ相互に隣接する金属フィルター同士、本形態では金属フィルター１１と金属フィルター１２、金属フィルター１２と金属フィルター１３、金属フィルター１３と金属フィルター１４が同一方向を向かないように、配置する。
【００５７】
この点、吹込み口４Ｘから吹き込まれたエアＡの全体としての流通方向は、１次フィルター１０から２次フィルター２０や３次フィルター３０へ向かう方向（図１において、「流通方向」として示す方向）であるが、１次フィルター１１，１２，１３，１４を通過する際のエアＡの流通方向は、通過する１次フィルター１１，１２，１３，１４に直交する方向（１次フィルター１１，１２，１３，１４のフィルター面が向く方向）である。したがって、本形態のように各１次フィルター１１，１２，１３，１４の配置方向を限定すると、例えば、両側端に位置する１次フィルター１１及び１４を通過した高温の塵埃は、前段部４Ａの周壁に向かい、当該周壁に衝突して落下等するため、２次フィルター２０や３次フィルター３０等の後段フィルターに向かい、当該後段フィルターに捕捉されることがなく、引火のおそれがより一層減少する。また、中央に位置する１次フィルター１２及び１３を通過した高温の塵埃も、互いのフィルター１２若しくは１３に向かい、又は後段フィルターまでの距離が長くなるため、引火のおそれがより一層減少する。
【００５８】
なお、１次フィルター１１，１２，１３，１４にどの程度の方向づけをするか（直交方向に対する角度をどの程度とするか）は、３次フィルター３０からの距離やエアＡの風速、１次フィルター１１，１２，１３，１４の幅等に基づいて、適宜決定することができる。
【００５９】
（４次フィルター（チェックフィルター））
次に、４次フィルター４０について、説明する。
本形態の集塵装置１においては、各３次フィルター３０の上方に４次フィルター４０が配置されており、１次フィルター１０、２次フィルター２０、３次フィルター３０の順に通過したエアＡは、最後にこの４次フィルター４０を通過する。
【００６０】
この４次フィルター４０は、例えば、集塵装置１を導入後はじめて稼働する場合や３次フィルター３０を洗浄・交換等した場合などにおいて、主に機能する。これらの場合においては、３次フィルター３０の構成繊維に油膜が貼り付いておらず（いわゆる濡れた状態になっていない）、繊維間距離が広いため、油煙や油滴等の塵埃が３次フィルター３０を通過してしまうおそれがある。そこで、この段階における塵埃の集塵を図るのが４次フィルター４０である。
【００６１】
この４次フィルター４０は、３次フィルター３０が濡れた後は、油煙や油滴等の塵埃をほとんど捕捉しないため、４次フィルター４０の捕捉効率低下は大きな問題とならず、例えば、ＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルター等の高価なフィルターを使用することができる。
【００６２】
本形態において、この４次フィルター４０は、各３次フィルター３０それぞれに対応するように設けられており、図示例では１２個設けられている。ただし、この形態に限定する趣旨ではなく、例えば、各３次フィルター３０を通過したエアを集めて、全体として１個、２個等の３次フィルター３０よりも少ない数の４次フィルター４０で処理することもできる。
【００６３】
また、本形態においては、この４次フィルター４０を、後段部４Ｂの上端部に配置しており、この配置のために後段部４Ｂを前段部４Ａよりも高くしている。ただし、この形態に限定する趣旨ではなく、例えば、４次フィルター４０を後端部４Ｂ外に配置し、３次フィルター３０を通過したエアＡが適宜の管路等を通して４次フィルター４０に導かれる形態などを採用することもできる。
【００６４】
ただし、本形態のように一体化された前段部４Ａ及び後段部４Ｂからなる本体４内に全てのフィルター１０，２０，３０，４０を配置すると、この４段階のフィルター１０，２０，３０，４０による吸音効果が最も効果的に発揮されるため、通気手段３の騒音防止性能に優れる。
【００６５】
〔その他〕
以上のように各フィルター１０，２０，３０，４０を順に通過し、放風口４Ｙから放風されるエアＡは、高清浄空気にリフレッシュされているため、例えば、工場内等に再循環することができる。そして、このように再循環すると、空調エネルギーロスが少なくなり、大幅な省エネルギー化が図られる。
【００６６】
また、以上のように４段階のフィルター１０，２０，３０，４０で塵埃を捕捉することにより、通風負荷が軽減され、例えば、圧力損失を１ｋＰａ以下とすることができるため、通気手段３の動力を低く抑えることができ、動力コストを削減することができる。
【００６７】
さらに、本形態の集塵装置１によると、通気手段３及びフィルター１０，２０，３０，４０だけのシンプルな構造となるため、運用性にも優れる。
【００６８】
本形態においては、多段フィルターを４段としているが、それ以上の複数段とすることもできる。
【実施例１】
【００６９】
次に、本発明の実施例を説明する。
まず、太い繊維を利用したフィルターであっても、通気速度（通気度）を制御すれば、超微粒子を捕捉できることを明らかにするための試験を行った。
【００７０】
（試験方法）
まず、３００〜４００℃に加熱したホットプレートに潤滑油（タービン油＃３２）を滴下し、大量の油煙（白煙）を発生させた。そして、この油煙を含むエアを吸引フードから吸引し、下記に示す仕様のテストフィルターに通気させた。この通気は、吸引ブロワを用いて行い、また、表１に示すように、所定時間ごとに速度を変化させた。なお、テストフィルターは、いったん潤滑油に浸漬し、１時間経過した状態で使用した。
【００７１】
「設計仕様」
繊維 ：直径６μｍ前後のポリエステル長繊維
シート成形 ：熱圧着
目付量 ：２６０ｇ／ｍ2
面積 ：１８ｍ2
【００７２】
テストフィルターを通過し、吸引ブロワから排出されたエアについて、白煙の残り方を捕捉性能として評価することにした。結果は、表１に示した。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１に示すように、通気速度０．３３ｍ／ｍｉｎの場合は白煙が残ったが、通気速度０．２ｍ／ｍｉｎ、０．１４ｍ／ｍｉｎの場合は白煙が消えた。このことから、太い繊維を利用したフィルターであっても、通気速度（通気度）を制御すれば、０．０５μｍクラスの超微粒子を捕捉できることが分かる。
【実施例２】
【００７５】
次に、太い繊維を利用したフィルターによると、セルフクリーニング性能が発揮されることを明らかにするための試験を行った。
【００７６】
（試験方法）
下記に示す仕様のテストフィルター表面に、黒鉛パウダー８０％を含んだカーボンオイル（スラリー状）を吹き付け、このカーボンオイルを吹き付けたテストフィルターに吸引ブロワ（富士電機製ブロワ ＶＦＣ０８４Ｐ、風量ＭＡＸ０．３５ｍ3／ｍｉｎ）を用いてエアを通気させる試験を行った。
【００７７】
「設計仕様」
繊維 ：直径６μｍ前後のポリエステル長繊維
シート成形 ：熱圧着
目付量 ：２６０ｇ／ｍ2
面積 ：０．２５ｍ2
【００７８】
表２に示すように、カーボンオイルの吹付けを１０分間行い、その後３０分間は吹付けを行わず単にブロワを回した状態（インターバル）とした。この吹付け・インターバルを連続して３回繰り返した。
また、黒鉛パウダーの目詰まりの度合によって差圧が変化することから、テストフィルターの排気側に差圧計を取り付け、この差圧計で差圧の変化を測定することにより、セルフクリーニング性能を評価することにした。また、テストフィルターは、いったん潤滑油（タービン油＃３２）をプレコーティングし、１時間経過した状態で使用した。なお、表２中の風量は、ブロワ排気側（直径２５ｍｍ）の風量である。
【００７９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、圧延加工や絞り加工、切削加工等において発生する油煙や油滴等の塵埃を、集塵する塵埃集塵装置として適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
３…通気手段、４…本体、４Ａ…前段部、４Ｂ…後段部、４Ｘ…吹込み口、４Ｙ…放風口、５…防火ダンパー、５Ａ…ヒンジ、８…油排出口、１０…１次フィルター、２０…２次フィルター、３０…３次フィルター、３１…シート、３１ａ，３１ｂ…プリーツ折り、３１ｃ…凹凸エンボス、４０…４次フィルター、Ａ…エア。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延加工や絞り加工、切削加工等において発生する油煙や油滴等の塵埃を、集塵する塵埃集塵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延加工や絞り加工、切削加工等に際しては、切削油や潤滑剤、離型剤等の液体由来の油煙や油滴等の粘性を有する塵埃が空気中に飛散し、作業環境が悪化するとの問題がある。そこで、現在では、当該塵埃を捕捉（捕集）するための各種集塵装置が提案されており、例えば、塵埃の捕捉に静電気クーロン力を利用した電気集塵装置や、塵埃の捕捉にフィルターを利用したフィルター集塵装置等が存在する。
【０００３】
しかしながら、電気集塵装置は、白煙等の微粒子を効率よく捕捉できるとの利点を有するものの、スパークによって着火・爆発するおそれがあるとのリスクを有している。また、電気集塵装置は、絶縁碍子の汚損により捕捉効率が低下するため、結局、プレフィルターやアフターフィルター等のフィルターが必要になる（例えば、特許文献１（符号６、符号２０）参照。）。具体的には、例えば、導電性であるディーゼルカーボン等の浮遊粉塵が空気中に含まれていると、汚損による捕捉効率の低下が著しく、一定期間（通常、約０．５〜２ヶ月）毎の洗浄・点検が必要になる。また、フィルターが備わると、装置コストが増加するのはもちろん、フィルターの交換やメンテナンスのためのランニングコストも増加し、特に、フィルターの交換に際して、集塵装置を休止する必要があるとの問題を生じる。
【０００４】
一方、フィルター集塵装置も、フィルターに油膜が形成され、あるいは浮遊粉塵が蓄積することにより、通気性が阻害され捕捉効率が低下する。特に、捕捉性能を向上させるために、例えば、超微粒子用のフィルターであるＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）やＵＬＰＡフィルター（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）を使用した場合は、使用不能になるのが早い。しかも、これらのフィルターは、高価であるが強度が弱く洗浄等に適さないので、消耗品とされ、ランニングコストが著しく増加する。
【０００５】
また、このようなフィルターの交換に伴う不利益を軽減するために、プリコート剤等と呼ばれる人工ゼオライト等からなる粉体に、油煙等の塵埃を、フィルター表面で吸着させ、この油煙等が吸着した粉体を回収することにより、フィルターの通気性低下を抑えた装置も提案されている（例えば、特許文献２（図１）参照。）。しかしながら、この装置によっても、粉体が消費されるため、ランニングコストが増加する。また、粉体供給手段や粉体回収手段が必要になるため、装置コストが増加し、しかも油煙等の塵埃を吸着した粉体は産業廃棄物となるため、これを処理するためのコストが必要になり、結局、ランニングコストが増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１‐２９３３９４号公報
【特許文献２】特開平１０‐２９６０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする主たる課題は、ランニングコストに優れた塵埃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】
【０００８】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
エアに含まれる塵埃を捕捉するフィルターが備えられた塵埃集塵装置であって、
前記フィルターの少なくとも１つとして、直径２〜２０μｍの合成繊維が熱圧着されて形成されたメインフィルターが備えられ、
このメインフィルターを通過する前記エアの通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎとなるように構成されている、
ことを特徴とする塵埃集塵装置。
【０００９】
〔請求項２記載の発明〕
前記メインフィルターは、
凹凸エンボスを有するシートがプリーツ折りされ、このプリーツ折りが繰り返されることで円筒状とされており、
かつ、前記プリーツ折り線が上下に延びるように配置されている、
請求項１記載の塵埃集塵装置。
【００１０】
〔請求項３記載の発明〕
前記メインフィルターに外接する円筒状のプレフィルターが備えられている、
請求項２記載の塵埃集塵装置。
【００１１】
〔請求項４記載の発明〕
前記メインフィルターが、少なくとも前記エアの流通方向に直交する方向に複数並べられ、
この複数のメインフィルターの前段側に、平板状の金属フィルターが、前記直交方向に連続するように複数並べられ、
この複数の金属フィルターは、いずれも前記直交方向と平行にならず、かつ相互に隣接する金属フィルター同士が同一方向を向かないように、配置されている、
請求項２又は請求項３記載の塵埃集塵装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、ランニングコストに優れた塵埃集塵装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本形態の塵埃集塵装置の平面図である。
【図２】本形態の塵埃集塵装置の正面図である。
【図３】２次フィルター及び３次フィルターの形状を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を説明する。
〔装置概要〕
図１及び図２に示すように、本形態の塵埃集塵装置１は、１次フィルター１０、２次フィルター２０、３次フィルター３０及び４次フィルター４０からなる塵埃を捕捉する多段フィルターと、この多段フィルターが内空部に設置される密閉構造の本体（ケーシング）４と、この本体４にエアＡを吹き込むブロワ等の通気手段３と、を主に有する。
【００１５】
〔処理の対象〕
本体４に吹き込まれるエアＡは、圧延加工や絞り加工、切削加工、バイオディーゼル精製等に際して飛散した油煙や油滴等の塵埃を含む空気（エア）であり、本形態の塵埃集塵装置１は、このようなエアＡに含まれる塵埃を捕捉するものである。
【００１６】
この捕捉の対象となる塵埃には、例えば、ダイスオイルミストやタービンオイルミスト、コンプレッサーオイルミスト、油拡散真空ポンプ排気油煙、食品フライヤーヒューム、油焼入れ・熱処理煙、メッキヒュームなどと呼ばれる塵埃が含まれる。つまり、この捕捉の対象となる塵埃は、その発生場所や由来等が特に限定されず、例えば、切削油（水溶性切削油、鉱物油切削油等）や潤滑剤・離型剤（高温プレス用等）などの液体由来の塵埃を例示することができる。
【００１７】
このような塵埃を構成する粒子は、エアＡ中において微粒子化されており、粒子径が０．０５μｍ〜数１０μｍの幅広い分布となっている場合もある。そして、このような塵埃は、少なくとも凝集して再液化すると付着性・粘性（粘着性）を発現し、この付着性・粘着性が原因となって、多段フィルター等に付着し、また、ディーゼルカーボン等の他の塵埃を吸着する。
【００１８】
〔本体〕
本体４は、その内部に設置された多段フィルターに塵埃が含まれるエアＡを通過させるためのものである。したがって、本体４の素材は、特に限定されず、例えば、金属、プラスチック、ＦＲＰ等を例示することができる。
【００１９】
また、本体４の形状も、エアＡが各フィルター１０，２０，３０，４０を通過する形状となっていれば足り、特に限定されるものではない。ただし、本形態では、各フィルター１０，２０，３０，４０の機能及び形状との関係で、本体４をこれに適した形状としている。この点については、各フィルター１０，２０，３０，４０の説明とともに説明する。
【００２０】
なお、本形態においては、本体４に吹込み口４Ｘ及び放風口４Ｙが設けられており、吹込み口４Ｘから本体４内に吹き込まれたエアＡは、各フィルター１０，２０，３０，４０をこの順に通過した後、放風口４Ｙから、例えば、大気中に放風される。
【００２１】
〔通気手段〕
本体４にエアＡを流通させる方法としては、本体４にエアＡを吹き込む「押込み方式」、本体４からエアＡを吸引する「吸引方式」のいずれをも採用することができる。ただし、本形態では、ブロワ等の通気手段３によって吹込み口４Ｘから本体４内にエアＡを吹き込む押込み方式を採用する。
【００２２】
この押込み方式によると、本体４内が、例えば、２００〜１０００Ｐａの正圧となるため、後述する油ドレンの排出が容易となる。また、放風口４Ｙは、例えば、作業空間以外の外部に面し、あるいは外部と連通するため、放風口４Ｙ側に吸引方式の通気手段を設けると騒音の問題が生じる。しかしながら、本形態の集塵装置１において押込み方式を採用すると、通気手段３を原因とする騒音が各フィルター１０，２０，３０，４０によって吸音されるため、かかる騒音の問題が生じなくなる。さらに、油煙や油滴等の塵埃を含むエアＡは、通常、ブロワの羽根を損傷させたり、腐食させたりする塵埃を含まないため、本形態の集塵装置１において、押込み方式を採用することは、特に有用である。
【００２３】
なお、通気手段３は、例えば、金属製、プラスチック製とされたダクト２と接続されており、ダクト２内を流通するエアＡが当該通気手段３によって本体４内に吹き込まれる。
【００２４】
〔防火ダンパー〕
通気手段３のエア吹出口は、本体４の吹込み口４Ｘに接続されており、この吹込み口４Ｘには、この吹込み口４Ｘを開閉する防火ダンパー５が備えられている。この防火ダンパー５は、吹込み口４Ｘの上側にヒンジ５Ａを軸に回転自在に取り付けられている。したがって、通気手段３を駆動して吹込み口４Ｘから本体４内にエアＡを吹き込むと、防火ダンパー５は、エアＡの吹込み圧によってヒンジ５Ａを軸に上方へ回転し、もって吹込み口４Ｘを開く。他方、通気手段３の駆動を停止して吹込み口４ＸからエアＡを吹き込むのを止めると、防火ダンパー５は、重力によってヒンジ５Ａを軸に下方へ回転し、もって吹込み口４Ｘを閉じる（覆う）（機械的開閉機構）。
【００２５】
この点、本体４内には、火粉等の高温の塵埃が吹き込まれることがあり、また、２次フィルター２０や３次フィルター３０には油膜が貼り付いているため、これらの油膜やフィルター自体に引火するおそれがある。そして、仮にこれらに引火した場合は、通気手段３の羽根やダクト２内壁にも油膜が貼り付いているため、これらの油膜に延焼するおそれがある。しかしながら、本形態の集塵装置１においては、直ちに通気手段３の駆動を停止すれば、防火ダンバー５がヒンジ５Ａを軸に下方へ回転し、もって吹込み口４Ｘが閉じられるため、通気手段３やダクト２等に貼り付く油膜に延焼するのが防止される。
【００２６】
〔多段フィルター〕
次に、本体４内に配置された多段フィルターについて説明する。なお、以下では、説明の都合上、３次フィルター３０、２次フィルター２０、１次フィルター１０、４次フィルター４０の順に説明する。
【００２７】
（３次フィルター（メインフィルター））
３次フィルター３０は、油煙や油滴等の塵埃を捕捉するための、主たる（メイン）フィルターであり、さまざまな特徴を有する。
すなわち、現在、超微粒子を捕捉するための一般的な原理・形態は、ブラウン運動及び分子間引力が支配的な「拡散吸着」原理に依存する微細繊維を利用した形態であり、０．４μｍ前後のマイクログラスウールをフェルト状に成形したＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルター等が知られている。
【００２８】
「一般的なＵＬＰＡフィルターの仕様」
繊維 ：直径０．４μｍ前後のマイクログラスウール
シート成形 ：バインダーによる接着
目付量 ：１００ｇ／ｍ2
１セル面積 ：１７ｍ2
処理風量 ：３４ｍ3／ｍｉｎ
通気速度 ：２ｍ／ｍｉｎ
捕捉（集）性能 ：０．１μｍ ×９９．９９％
【００２９】
しかしながら、この従来のフィルターは、前述したように使用不能になるのが早いとの問題を有している。
すなわち、フィルターの繊維間距離（間隙）は、通常、繊維径に比例する。また、フィルターの構成繊維には油膜が貼り付き（油成分の付着）、この油膜が成長することによって、あるいはこの油膜にディーゼルカーボン等の他の塵埃が付着することによって、フィルターの間隙が詰まり、通気抵抗が増す。したがって、直径０．４μｍ前後の微細繊維を利用する従来のフィルターは、間隙が狭いため、すぐにこの間隙が詰まってしまい、使用不能になるのが早いとの問題を生ずる。しかも、従来のフィルターは、微細繊維をバインダーで成形しているため、間隙がいっそう狭くなり、使用不能になるのがよりいっそう早くなる。さらに、従来のフィルターは、微細繊維の利用により、成形強度が弱くなっているため、洗浄等に適さず、消耗品とされ、ランニングコストが嵩む。
【００３０】
そこで、本発明者は、これらの問題を解決するために、さまざまな検討を行い、結果、２〜２０μｍ、好ましくは５〜１０μｍ、より好ましくは６μｍの太い繊維を利用したフィルターで、超微粒子の捕捉が可能な形態を開発するに至った。
【００３１】
従来、このような太い繊維を利用して、０．０５μｍ程度の超微粒子を、拡散吸着原理に依存して捕捉するのは不可能であると考えられていた。しかしながら、当該太い繊維を合成繊維とし、かつ熱圧着して成形するとともに、通気速度を０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎ、好ましくは０．１〜０．１５ｍ／ｍｉｎとすると、５μｍ以上の太い繊維を利用しても超微粒子を捕捉することができるのである。
【００３２】
これは、まず、前述したように、フィルターの間隙は繊維径におおよそ比例するため、太い繊維を利用したフィルターの間隙は広く、また、バインダーによる成形を避け、熱圧着による成形を行うと、当該間隙は広いままとなる。そして、フィルターの間隙が広いままでは超微粒子を拡散吸着原理に依存して捕捉することはできないが、当該太い繊維にも油膜が貼り付くため、この油膜の貼り付きにより当該太い繊維はいわゆる太った状態となり、実際には、間隙が狭くなる。したがって、超微粒子を拡散吸着原理に依存して捕捉することができる（ただし、通気速度が速すぎると、拡散吸着原理に依存した捕捉がなされなくなる。）。しかも、油煙や油滴等の塵埃は、繊維に貼り付いて凝集すると再液化して流れ落ちるため（セルフクリーニング性能）、間隙が詰まってしまうまで繊維が太ることはない。この点、従来の微細繊維を利用したフィルターにおいては、塵埃が再液化して流れる前に間隙が詰まってしまうのとは異なる。つまり、本形態の太い繊維を利用したフィルターによると、たえず超微粒子を捕捉するのに好適な間隙が維持されることになり、長期間の連続使用が可能なメンテナンスフリーのフィルターとなる。しかも、このフィルターは、強度のある太い繊維を利用しているため、成形強度も強く、洗浄等のメンテナンスが可能となり、消耗品にする必要がなくなる。
【００３３】
本発明者は、以下に示す仕様のフィルターを使用して試験を行った。結果、このフィルターは、一般的なＵＬＰＡフィルターと比べて、繊維の太さが約１４倍であるにも関わらず（通気速度は約１／１４倍）、一般的なＵＬＰＡフィルターと同等の拡散吸着効果が得られることが分かった。
【００３４】
「仕様」
繊維 ：直径６μｍ前後のポリエステル長繊維
シート成形 ：熱圧着
目付量 ：２６０ｇ／ｍ2
１セル面積 ：１０５ｍ2
処理風量 ：１５ｍ3／ｍｉｎ
通気速度 ：０．１４ｍ／ｍｉｎ
【００３５】
以上のような太い繊維を利用したフィルターを採用したのが本形態の３次フィルター（メインフィルター）３０であり、以上で述べたメリットを有し、ランニングコストに極めて優れる。
【００３６】
この３次フィルター３０に利用する繊維の原材料としては、バインダーによる接着成形を不要とし、熱圧着による成形を可能とする合成繊維を使用する。この合成繊維は、熱圧着が可能であれば特に限定されず、例えば、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタン等を使用することができる。
【００３７】
本形態の３次フィルター３０においては、通気速度を遅くするために、通気手段３の風量や本体４の大きさ等を調節することもできるが、風量を確保しつつ通気速度を遅くするために、フィルター面積を広くするのが好ましい。そこで、本形態においては、３次フィルター３０を、図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、凹凸エンボス３１ｃを有するシート（本形態の太い繊維を利用したフィルター）３１をプリーツ折りし、このプリーツ折りを繰り返すことで円筒状としている。図３に示す例では、山折り型のプリーツ折り（山プリーツ折り）３１ａ及び谷折り型のプリーツ折り（谷プリーツ折り）３１ｂを順に繰り返すことで円筒状としている。
【００３８】
このようにプリーツ折り３１ａ，３１ｂ…を繰り返すと、フィルター面積が広くなる。もっとも、従来のフィルターのように微細繊維を利用すると、フィルター３０（シート３１）の強度が弱いため、相互に隣接するひだ３０Ｘ間に、この間隙を確保・保持するためのセパレーターを介在させる必要がある。そして、このようにセパレーターを介在させると、相互に隣接するひだ３０Ｘの間隔が広がるため、円筒状にする場合は、プリーツ折り３１ａ，３１ｂ…の数（プリーツの本数）が減ってフィルター面積が十分に広くならない（又は、フィルター３０を大きくする必要が生じる。）。しかしながら、本形態の３次フィルター３０（シート３１）は、太い繊維が利用されているために強度が強く、しかも凹凸エンボス３１ｃによって相互に隣接するひだ３０Ｘの最低限の間隔が確保・保持されるため、セパレーターが不要である。結果、円筒状にする場合においても、プリーツ折り３１ａ，３１ｂ…の数を減らす必要がなく、３次フィルター３０（シート３１）の面積を十分に広いものとすることができる。
なお、ひだ３０Ｘとは、シート３１の相互に隣接するプリーツ折り３１ａ，３１ｂで挟まれた部分を意味する。
【００３９】
本形態において、プリーツ折り３１ａ，３１ｂの形態は、特に限定されない。例えば、図３の（ａ）に示すように、ほぼ鋭角に折り返すことや、図３の（ｂ）に示すように、丸みを持たせて折り返すことなどができる。
【００４０】
また、ひだ３０Ｘの幅（相互に隣接するプリーツ折り３１ａ，３１ｂ間の距離）等も特に限定されない。例えば、個々のひだ３０Ｘの幅がそれぞれ異なる形態にすること等も考えることができる。
【００４１】
ただし、円筒状とされた３次フィルター３０の内径（円筒中心から谷プリーツ折り３１ｂまでの距離×２）Ｌ１を２００〜３００ｍｍ、好ましくは２５０ｍｍとし、かつ、３次フィルター３０の外径（円筒中心から山プリーツ折り３１ａまでの距離×２）Ｌ２を４００〜６００ｍｍ、好ましくは５５０ｍｍとし、さらに、相互に隣接する山プリーツ折り３１ａ，３１ａ間の距離Ｌ３（プリーツピッチ。図３の（ｂ）参照）を３．５〜７．０ｍｍ、好ましくは４．０ｍｍにすると、円筒状とされた３次フィルター３０が十分な強度をもち、かつ十分な捕捉性能を発揮するようになる。
【００４２】
このほか、凹凸エンボス３１ｃの大きさ、突出長等も特に限定されない。ただし、前記したように山プリーツ折り３１ａ，３１ａ間の距離（プリーツピッチ）Ｌ３を３．５〜４．０ｍｍにする場合は、凹凸エンボス３１ｃの大きさ（面積）を４〜８ｍｍ2、好ましくは４〜５ｍｍ2とし、突出長を１．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．５〜２．０ｍｍとすれば、相互に隣接するひだ３０Ｘの間隔が確実に確保・保持されるという点で好適である。
【００４３】
本形態において、凹凸エンボス３１ｃの形成方法は、特に限定されず、公知の方法によることができ、例えば、相互に嵌り合う凹凸を有する一対の凹凸エンボスロール間にシート３１を通して形成する方法等によることができる。
【００４４】
なお、例えば、外径Ｌ２を５５０ｍｍ、内径Ｌ１を２５０ｍｍ（ひだ３０Ｘの幅を１５０ｍｍ）、プリーツピッチＬ３を４ｍｍ、フィルター３１の上下方向に関する高さを２０００ｍｍとした場合は、山プリーツ折り３１ａが、「５５０π／４＝４３２（山）」となり、３次フィルター３０の一本当たりの面積は、４３２（山）×０．１５ｍ×２×２ｍ≒２５９ｍ2となる。
【００４５】
本形態において、円筒状の３次フィルター３０は、プリーツ折り３１ａ，３１ｂによって形成される線（プリーツ折り線）が上下に延びるように配置されている。この配置形態においては、油煙や油滴等の塵埃が凝集し、再液化すると、重力によって下方に流れ落ちる。そこで、本体４の底部に図示しないドレンパン等を配置し、このドレンパン等に集まった油ドレンをポンプ等によって、例えば、図２に示すように、油排出口８から排出することで、再利用に供することなどができる。この油ドレンの排出は、前述したように本体４内が正圧になっているため、容易である。また、本形態においては、シート３１自体の強度が強く、たわみ等が生じにくいため、再液化した油ドレンは円滑に下方に流れ落ちる。結果、繊維が部分的に太り過ぎるおそれはなく、捕捉性能が３次フィルター３０全体として均等に発揮される。
【００４６】
さらに、本形態においては、シート３１自体の強度が強いことに加えて、山プリーツ折りの数を増やすことによって３次フィルター３０全体としての強度をも強くすることができること、更には通気速度が極めて遅く設定されていることによってシート３１に加わる圧力が小さくなっていることにより、円筒に内接する（谷プリーツ折り３１ｂに接する）パンチプレート等からなる骨材を備える必要がないため、設備コストを削減することができる。
【００４７】
ところで、本形態においては、図１及び図２に示すように、本体４が、直方体状の前段部４Ａと、この前端部４Ａよりも背の高い後段部４Ｂとで形成されており、前段部４Ａに吹き込まれたエアＡが後段部４Ｂに向かって流れるようになっている。そして、３次フィルター３０は、後段部４Ｂに複数本、図示例では１２本配置されており、具体的には、流通方向（前段部４Ａから後段部４Ｂに向かう方向）に複数本、図示例では４本、幅方向（流通方向に直交する方向）に複数本、図示例では３本が並ぶように配置されている。
【００４８】
このように３次フィルター３０を複数本配置した場合、従来のようにエアＡの通気速度が２ｍ／ｍｉｎ程度にされていると、前段部４Ａ側の３次フィルター３０にのみ集中的に通気が行われてしまうおそれがある。しかしながら、本形態においては、通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎと極めて遅く設定されているため、直方体状の後段部４Ｂ内において局所的に大きな通気速度の違いを生じるおそれがなく、したがって、３次フィルター３０を、流通方向及び幅方向に並べて配置した場合においても、前段部４Ａ側の３次フィルター３０にのみ集中的にエアＡが当たるおそれはなく、しかも、図３の（ａ）に示すように、各３次フィルター３０に対して、四方から均等にエアＡが当たるようになるため、極めて捕捉効率に優れる。
【００４９】
（２次フィルター（プレフィルター））
次に、２次フィルター２０について、説明する。
本形態の２次フィルター２０は、図３の（ａ）に示すように、各３次フィルター（メインフィルター）３０に外接する円筒状のフィルターである。この２次フィルター２０においては、３次フィルター３０による捕捉に先立って、例えば、１０〜２０μｍの比較的大きな粒径の塵埃が捕捉されるため、３次フィルター３０の目詰まりが防止される。
【００５０】
この２次フィルター２０において、塵埃を捕捉する原理は特に限定されず、例えば、拡散吸着原理を利用することもできる。ただし、好ましくは、拡散吸着原理を利用した前記大きな粒径の塵埃の捕捉処理であり、この形態によると、自己フラッシング性が確保される。
【００５１】
２次フィルター２０としては、公知のフィルターを用いることができ、例えば、ウレタン製のフィルター、金属製のフィルター、化学繊維、天然繊維などを用いることができ、また、グラスウールやポリエステル製の繊維で構成されたフィルターを用いることもできる。
【００５２】
また、この２次フィルター２０の厚さＭ（図３の（ｂ）参照）も、特に限定されず、通常１０〜３０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍとされる。もっとも、２次フィルター２０は、この程度の厚さであると、たわむおそれがある。しかしながら、本形態においては、２次フィルター２０が、強度のある円筒状の３次フィルター３０に外接するように配置され、３次フィルター３０によって形状が保持されるため、骨材等を用いて当該たわみを防止する必要はない。
【００５３】
（１次フィルター）
次に、１次フィルター１０について、説明する。
前段部４Ａの周壁に形成された吹込み口４Ｘから吹き込まれたエアＡは、まず、前段部４Ａ内に配置された１次フィルター１０を通過する。この１次フィルター１０においては、繊維状の浮遊粉塵等の、例えば、１０〜１０００μｍの大きな塵埃が捕捉される。
【００５４】
この１次フィルター１０としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅、アルミ等の金属で網状、多孔質状に形成された公知の金属フィルターを用いることができる。１次フィルター１０として金属フィルターが用いることにより、１次フィルター１０自体の引火が防止され、また、この１次フィルターで火粉等の高温の塵埃等が捕捉されることにより、２次フィルター２０や３次フィルター３０の引火が防止される。
【００５５】
この１次フィルター１０は、前段部４ＡにおいてエアＡの流通を遮るように設けられており、例えば、前段部４Ａの下端（床面）から上端（天面）にわたり、かつ幅方向（流通方向に直交する方向）全長にわたる１枚の金属フィルターで構成することなどができる。ただし、２次フィルター２０や３次フィルター３０が、エアＡの流通方向に直交する方向（幅方向）に複数並べられている本形態では、次に示す形態を推奨する。
【００５６】
すなわち、図１に示すように、複数の２次フィルター２０及び３次フィルター３０の前段側に、本形態では前段部４Ａ内に、平板状の金属フィルターを、幅方向（直交方向）に連続するように複数、図示例では４枚並べ、この複数の金属フィルター１１，１２，１３，１４が、いずれも幅方向と平行にならず、かつ相互に隣接する金属フィルター同士、本形態では金属フィルター１１と金属フィルター１２、金属フィルター１２と金属フィルター１３、金属フィルター１３と金属フィルター１４が同一方向を向かないように、配置する。
【００５７】
この点、吹込み口４Ｘから吹き込まれたエアＡの全体としての流通方向は、１次フィルター１０から２次フィルター２０や３次フィルター３０へ向かう方向（図１において、「流通方向」として示す方向）であるが、１次フィルター１１，１２，１３，１４を通過する際のエアＡの流通方向は、通過する１次フィルター１１，１２，１３，１４に直交する方向（１次フィルター１１，１２，１３，１４のフィルター面が向く方向）である。したがって、本形態のように各１次フィルター１１，１２，１３，１４の配置方向を限定すると、例えば、両側端に位置する１次フィルター１１及び１４を通過した高温の塵埃は、前段部４Ａの周壁に向かい、当該周壁に衝突して落下等するため、２次フィルター２０や３次フィルター３０等の後段フィルターに向かい、当該後段フィルターに捕捉されることがなく、引火のおそれがより一層減少する。また、中央に位置する１次フィルター１２及び１３を通過した高温の塵埃も、互いのフィルター１２若しくは１３に向かい、又は後段フィルターまでの距離が長くなるため、引火のおそれがより一層減少する。
【００５８】
なお、１次フィルター１１，１２，１３，１４にどの程度の方向づけをするか（直交方向に対する角度をどの程度とするか）は、３次フィルター３０からの距離やエアＡの風速、１次フィルター１１，１２，１３，１４の幅等に基づいて、適宜決定することができる。
【００５９】
（４次フィルター（チェックフィルター））
次に、４次フィルター４０について、説明する。
本形態の集塵装置１においては、各３次フィルター３０の上方に４次フィルター４０が配置されており、１次フィルター１０、２次フィルター２０、３次フィルター３０の順に通過したエアＡは、最後にこの４次フィルター４０を通過する。
【００６０】
この４次フィルター４０は、例えば、集塵装置１を導入後はじめて稼働する場合や３次フィルター３０を洗浄・交換等した場合などにおいて、主に機能する。これらの場合においては、３次フィルター３０の構成繊維に油膜が貼り付いておらず（いわゆる濡れた状態になっていない）、繊維間距離が広いため、油煙や油滴等の塵埃が３次フィルター３０を通過してしまうおそれがある。そこで、この段階における塵埃の集塵を図るのが４次フィルター４０である。
【００６１】
この４次フィルター４０は、３次フィルター３０が濡れた後は、油煙や油滴等の塵埃をほとんど捕捉しないため、４次フィルター４０の捕捉効率低下は大きな問題とならず、例えば、ＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルター等の高価なフィルターを使用することができる。
【００６２】
本形態において、この４次フィルター４０は、各３次フィルター３０それぞれに対応するように設けられており、図示例では１２個設けられている。ただし、この形態に限定する趣旨ではなく、例えば、各３次フィルター３０を通過したエアを集めて、全体として１個、２個等の３次フィルター３０よりも少ない数の４次フィルター４０で処理することもできる。
【００６３】
また、本形態においては、この４次フィルター４０を、後段部４Ｂの上端部に配置しており、この配置のために後段部４Ｂを前段部４Ａよりも高くしている。ただし、この形態に限定する趣旨ではなく、例えば、４次フィルター４０を後端部４Ｂ外に配置し、３次フィルター３０を通過したエアＡが適宜の管路等を通して４次フィルター４０に導かれる形態などを採用することもできる。
【００６４】
ただし、本形態のように一体化された前段部４Ａ及び後段部４Ｂからなる本体４内に全てのフィルター１０，２０，３０，４０を配置すると、この４段階のフィルター１０，２０，３０，４０による吸音効果が最も効果的に発揮されるため、通気手段３の騒音防止性能に優れる。
【００６５】
〔その他〕
以上のように各フィルター１０，２０，３０，４０を順に通過し、放風口４Ｙから放風されるエアＡは、高清浄空気にリフレッシュされているため、例えば、工場内等に再循環することができる。そして、このように再循環すると、空調エネルギーロスが少なくなり、大幅な省エネルギー化が図られる。
【００６６】
また、以上のように４段階のフィルター１０，２０，３０，４０で塵埃を捕捉することにより、通風負荷が軽減され、例えば、圧力損失を１ｋＰａ以下とすることができるため、通気手段３の動力を低く抑えることができ、動力コストを削減することができる。
【００６７】
さらに、本形態の集塵装置１によると、通気手段３及びフィルター１０，２０，３０，４０だけのシンプルな構造となるため、運用性にも優れる。
【００６８】
本形態においては、多段フィルターを４段としているが、それ以上の複数段とすることもできる。
【実施例１】
【００６９】
次に、本発明の実施例を説明する。
まず、太い繊維を利用したフィルターであっても、通気速度（通気度）を制御すれば、超微粒子を捕捉できることを明らかにするための試験を行った。
【００７０】
（試験方法）
まず、３００〜４００℃に加熱したホットプレートに潤滑油（タービン油＃３２）を滴下し、大量の油煙（白煙）を発生させた。そして、この油煙を含むエアを吸引フードから吸引し、下記に示す仕様のテストフィルターに通気させた。この通気は、吸引ブロワを用いて行い、また、表１に示すように、所定時間ごとに速度を変化させた。なお、テストフィルターは、いったん潤滑油に浸漬し、１時間経過した状態で使用した。
【００７１】
「設計仕様」
繊維 ：直径６μｍ前後のポリエステル長繊維
シート成形 ：熱圧着
目付量 ：２６０ｇ／ｍ2
面積 ：１８ｍ2
【００７２】
テストフィルターを通過し、吸引ブロワから排出されたエアについて、白煙の残り方を捕捉性能として評価することにした。結果は、表１に示した。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１に示すように、通気速度０．３３ｍ／ｍｉｎの場合は白煙が残ったが、通気速度０．２ｍ／ｍｉｎ、０．１４ｍ／ｍｉｎの場合は白煙が消えた。このことから、太い繊維を利用したフィルターであっても、通気速度（通気度）を制御すれば、０．０５μｍクラスの超微粒子を捕捉できることが分かる。
【実施例２】
【００７５】
次に、太い繊維を利用したフィルターによると、セルフクリーニング性能が発揮されることを明らかにするための試験を行った。
【００７６】
（試験方法）
下記に示す仕様のテストフィルター表面に、黒鉛パウダー８０％を含んだカーボンオイル（スラリー状）を吹き付け、このカーボンオイルを吹き付けたテストフィルターに吸引ブロワ（富士電機製ブロワ ＶＦＣ０８４Ｐ、風量ＭＡＸ０．３５ｍ3／ｍｉｎ）を用いてエアを通気させる試験を行った。
【００７７】
「設計仕様」
繊維 ：直径６μｍ前後のポリエステル長繊維
シート成形 ：熱圧着
目付量 ：２６０ｇ／ｍ2
面積 ：０．２５ｍ2
【００７８】
表２に示すように、カーボンオイルの吹付けを１０分間行い、その後３０分間は吹付けを行わず単にブロワを回した状態（インターバル）とした。この吹付け・インターバルを連続して３回繰り返した。
また、黒鉛パウダーの目詰まりの度合によって差圧が変化することから、テストフィルターの排気側に差圧計を取り付け、この差圧計で差圧の変化を測定することにより、セルフクリーニング性能を評価することにした。また、テストフィルターは、いったん潤滑油（タービン油＃３２）をプレコーティングし、１時間経過した状態で使用した。なお、表２中の風量は、ブロワ排気側（直径２５ｍｍ）の風量である。
【００７９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、圧延加工や絞り加工、切削加工等において発生する油煙や油滴等の塵埃を、集塵する塵埃集塵装置として適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
３…通気手段、４…本体、４Ａ…前段部、４Ｂ…後段部、４Ｘ…吹込み口、４Ｙ…放風口、５…防火ダンパー、５Ａ…ヒンジ、８…油排出口、１０…１次フィルター、２０…２次フィルター、３０…３次フィルター、３１…シート、３１ａ，３１ｂ…プリーツ折り、３１ｃ…凹凸エンボス、４０…４次フィルター、Ａ…エア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアに含まれる塵埃を捕捉するフィルターが備えられた塵埃集塵装置であって、
前記フィルターの少なくとも１つとして、直径２〜２０μｍの合成繊維が熱圧着されて形成されたメインフィルターが備えられ、
このメインフィルターを通過する前記エアの通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎとなるように構成されている、
ことを特徴とする塵埃集塵装置。
【請求項２】
前記メインフィルターは、
凹凸エンボスを有するシートがプリーツ折りされ、このプリーツ折りが繰り返されることで円筒状とされており、
かつ、前記プリーツ折り線が上下に延びるように配置されている、
請求項１記載の塵埃集塵装置。
【請求項３】
前記メインフィルターに外接する円筒状のプレフィルターが備えられている、
請求項２記載の塵埃集塵装置。
【請求項４】
前記メインフィルターが、少なくとも前記エアの流通方向に直交する方向に複数並べられ、
この複数のメインフィルターの前段側に、平板状の金属フィルターが、前記直交方向に連続するように複数並べられ、
この複数の金属フィルターは、いずれも前記直交方向と平行にならず、かつ相互に隣接する金属フィルター同士が同一方向を向かないように、配置されている、
請求項２又は請求項３記載の塵埃集塵装置。
【請求項１】
エアに含まれる塵埃を捕捉するフィルターが備えられた塵埃集塵装置であって、
前記フィルターの少なくとも１つとして、直径２〜２０μｍの合成繊維が熱圧着されて形成されたメインフィルターが備えられ、
このメインフィルターを通過する前記エアの通気速度が０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎとなるように構成されている、
ことを特徴とする塵埃集塵装置。
【請求項２】
前記メインフィルターは、
凹凸エンボスを有するシートがプリーツ折りされ、このプリーツ折りが繰り返されることで円筒状とされており、
かつ、前記プリーツ折り線が上下に延びるように配置されている、
請求項１記載の塵埃集塵装置。
【請求項３】
前記メインフィルターに外接する円筒状のプレフィルターが備えられている、
請求項２記載の塵埃集塵装置。
【請求項４】
前記メインフィルターが、少なくとも前記エアの流通方向に直交する方向に複数並べられ、
この複数のメインフィルターの前段側に、平板状の金属フィルターが、前記直交方向に連続するように複数並べられ、
この複数の金属フィルターは、いずれも前記直交方向と平行にならず、かつ相互に隣接する金属フィルター同士が同一方向を向かないように、配置されている、
請求項２又は請求項３記載の塵埃集塵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２０１３２９（Ｐ２０１０−２０１３２９Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９０３７（Ｐ２００９−４９０３７）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（３９１０６１６４６）株式会社流機エンジニアリング (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（３９１０６１６４６）株式会社流機エンジニアリング (20)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]