濾材及びこの濾材を用いた濾過ユニット
【課題】粒子状汚染物質や粉塵などが発生する施設内の空気を清浄化する際に使用し、空気中の粉塵や粒子状汚染物質などの捕集効率が高く、またそれらの捕集量を高めて交換サイクルの長い濾材を提供すると共に、この濾材を使用した濾過フィルタを併せて提供する。
【解決手段】空気中の粒子状汚染物質や粉塵などを捕集して清浄化する濾過ユニット１０は、通気壁面部１７を有する周囲壁面１５ａ〜１５ｄに取り付けた濾材３０を備えている。この濾材３０は、不燃性又は難燃性の繊維、又は不燃性若しくは難燃性処理をした織布、不織布で形成された第１濾材層３１と、この第１濾材層３１の表面に積層された第２濾材層３２とから構成され、第１濾材層３１が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ第２濾材層３２が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、第２濾材層３１が第１濾材層３２より密な構造とされている。
【解決手段】空気中の粒子状汚染物質や粉塵などを捕集して清浄化する濾過ユニット１０は、通気壁面部１７を有する周囲壁面１５ａ〜１５ｄに取り付けた濾材３０を備えている。この濾材３０は、不燃性又は難燃性の繊維、又は不燃性若しくは難燃性処理をした織布、不織布で形成された第１濾材層３１と、この第１濾材層３１の表面に積層された第２濾材層３２とから構成され、第１濾材層３１が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ第２濾材層３２が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、第２濾材層３１が第１濾材層３２より密な構造とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾材及びこの濾材を用いた濾過ユニットに関し、さらに詳細には、例えば、粒子状汚染物質を含む排気ガスが放出される車検場や整備工場内、粉塵が発生する各種の工場内、或いは塵埃の多い室内の空気を外部に排出する際に空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃を捕集して清浄化するのに最適な濾材及びこの濾材を用いた濾過ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の車検場や整備工場などでは、検査車両から出る排気ガス中の窒素酸化物の濃度検査や、消音器の消音効果検査、或いはアイドリング調整などを含むエンジン整備を行っている。このような検査や整備は、自動車のエンジンを駆動させた状態で行われるため、車検場や整備工場内の空気は排気ガスで汚染される。また、トンネルの掘削現場、建設中の建造物内、又は鉄工所や製材所などでも大量の粉塵や塵埃が発生し、それが密閉された作業現場内に漂うことから該作業現場内の環境を悪化させる。
【０００３】
かかる車検場、整備工場、又は作業現場（以下、単に粉塵等発生施設、という）内の環境改善対策として、これらの粉塵発生施設の多くでは、空気清浄化システムが導入されており、このシステムにより該粉塵発生施設内の空気は除塵装置などを介して大気に放出され、これにより粉塵発生施設内の環境改善が図られると共に粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃の大気中への放出も防止している。このような空気浄化システムで使用される除塵装置には濾材が組み込まれ、この濾材で空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃が捕集されている。
【０００４】
一般に、この種の除塵装置は、濾材で捕集した粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質を該除塵装置内で濾材から取り除くことができる払い落とし機構を備えるタイプと、定期的に濾材を交換するタイプとがある。これらのうち、定期的に濾材を交換するタイプの除塵装置では、粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質の保持量（捕集量）が大きく、しかも耐久性の高い濾材の使用が求められる。従来、作業環境改善のために使用される除塵装置には、ジグザグ状に折り畳んだフィルタ（特許文献１及び特許文献２）の使用が一般的である。特許文献１及び特許文献２に記載されているフィルタのようにこれをジグザグ状に折り畳む理由は、フィルタを比較的に小さなスペースに納め、かつ多量の風量を処理するためそれに比例した濾過面積を得るためである。
【特許文献１】特開２００３−０２４７３２号公報
【特許文献２】特開２００６−０４３６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の濾材では、上述したようにフィルタをジグザグ状に折り畳んでケースなどに納めるため、ほとんどのフィルタは薄く形成されている。その結果、従来のこの種のフィルタは、粉塵、塵埃、又は粒子状物質などの捕集量が低いことからフィルタの交換サイクルが短く、しかも捕集効率も低いため、粉塵発生施設内の環境改善や大気への放出空気の清浄化度があまりよくない、という問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、粒子状汚染物質や粉塵などが発生する施設内の空気を清浄化する際に使用し、空気中に含まれる粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質の捕集効率が高く、更にそれらの捕集量を高めて交換サイクルの長い濾材を提供すると共に、この濾材を使用した濾過フィルタを併せて提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した技術的課題を解決するために本発明は以下のように構成されている。すなわち、本発明は、空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットに用いる濾材であり、その特徴とするところは、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成されていることにある。
【０００８】
本発明の濾材は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であってもよい。その具体的構成とは、前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている。
【０００９】
さらに、本発明の濾材では、前記第１濾材層の目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層の目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットであり、その特徴とするところは、メッシュ状素材で形成された剛性のある壁面と、内部の空間部と外部とを連通する開口部とを備える中空の支持枠体と、この支持枠体の前記壁面に取り付けられた濾材とから構成され、前記濾材が、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成され、粒子状汚染物質、粉塵又は塵埃を含む気体が前記支持枠体の外部からその内部空間部へ或いは前記支持枠体の前記内部空間部から外部へ前記濾材のみを通過して流れるように、前記濾材が前記支持枠体に取り付けられていることにある。
【００１１】
本発明の濾過ユニットは、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であってもよい。その具体的構成とは、前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている。
【００１２】
また、本発明の濾過ユニットでは、前記第１濾材層の目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層の目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の濾材は、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、第２濾材層が第１濾材より密な構造で形成されていることから、空気中の粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質などを効率よく捕集でき、しかもそれらの捕集量も大きい。そのため、本発明の濾材は、濾過ユニットのフィルタとして用いると、濾材の交換サイクルが長くため非常に経済的であり、さらに空気の清浄化度も高めることができる。
【００１４】
また、本発明の濾材では、第１濾材層及び第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されているので、耐火性能及び耐熱性能も非常に高く、そのため自動車の排気ガス、溶接又は溶断作業における溶接又は溶断ヒューム（溶接作業などで発生した金属蒸気が凝集して微細な粒子となったもの）など高温の空気に含まれる粒子状汚染物質や粉塵などの捕集もでき、このような空気の清浄化にも利用することができる。
【００１５】
さらに、本発明の濾材では、第１濾材層の目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、第２濾材層の目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲とすることとにより、空気中に含まれる粒子状汚染物質や粉塵などの捕集効果がより高まり、清浄度を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の濾過ユニットによると、濾材による空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃の捕集量が大きいことから濾材の頻繁な交換作業が必要なく、交換作業の労力を従来の濾過ユニットに比べて格段に軽減することができる。また、濾材が耐火性及び耐熱性であるため、この濾過ユニットを、例えば、自動車の排気管出口にパイプで接続し、排気管から出る温度の高い排気ガスを濾過ユニットに引き込んで直接浄化することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る濾材及びこの濾材を用いた濾過ユニットを添付の図に示された好適な実施形態についてさらに詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る１つの濾過ユニット１０Ａを示す斜視図、図２は、濾材２０の一部を拡大して示す部分的な断面図である。この濾過ユニット１０Ａは、支持枠本体１１に懸架板１２を取り付けてなる支持枠体１３と、この支持枠体１３の支持枠本体１１に装着された濾材３０とから構成されている。
【００１８】
支持枠本体１１は、上部に長方形状の開口部１４を形成し、この開口部１４の開口面に平行な任意の切断面における形状も開口部１４とほぼ同じ大きさの長方形状をした箱形であり、従って、この支持枠本体１１は、周方向に４つの平坦な壁面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを備えると共に、開口部１４に対向する底部にも平坦な壁面（底壁）１５ｅを備えている。支持枠本体１１は、図１から明らかなように相対向する一対の壁面１５ａ，１５ｂの面積が、他の相対向する一対の壁面１５ｃ，１５ｄのそれより大きく、開口部１４と底壁１５ｅとの間隔が長い縦長の直方体である。
【００１９】
懸架板１２は、所定の厚みと剛性を備える板状の基板で形成されている。この懸架板１２は、支持枠本体１１における開口部１４の形状に相似し、かつ開口部１４より大きな長方形状を呈している。この懸架板１２は、その中央部に開口１２ａを備え、この開口１２ａは、支持枠本体１１の開口部１４と同じ形状と大きさで形成されている。懸架板１２は、その開口１２ａが支持枠本体１１の開口部１４に整合するように懸架板１２の裏面を支持枠本体１１における開口部１４の端面に当接させ、溶接などの手段により該支持枠本体１１に固定されている。また、懸架板１２は、その表面にコ字型をした２つのハンドル１２ｂを備え、これら２つのハンドル１２ｂは、懸架板１２を形成する基板の長手方向両端側近傍に並行に取り付けられている。さらに、懸架板１２は、その表面に形成された複数のビス穴１２ｃを備え、これらビス穴１２ｃは、懸架板１２を形成する基板の長手方向に延びる側縁１２ｄ，１２ｅに沿い、かつ相互に間隔をあけている。
【００２０】
ところで、支持枠本体１１における周囲壁面１５ａ〜１５ｄは、該支持枠本体１１の上部である開口部１４近傍の周囲壁面部を平坦な表面の鋼板で形成した濾材保持用の固定部１６と、この固定部１６を除いた部分を比較的に剛性のある金網などのメッシュ状素材で形成した通気壁面部１７の一部とによって形成されている。濾材保持用の固定部１６は、後述する濾材３０の口部３０ａを文字通り固定する部分である。また、通気壁面部１７は、支持枠本体１１の内部空間１８から外部へ向かって、或いはその逆方向に空気が通り抜ける空気通過部である。なお、この実施形態に係る濾過ユニット１０Ａにおける通気壁面部１７とは、前述したように周囲壁面１５ａ〜１５ｄにおいて固定部１６を除いた部分と、底壁１５ｅとで構成されている。このように支持枠本体１１の底壁１５ｅも金網のようなメッシュ状素材で形成することにより通気壁面部１７に含ませることができるが、底壁１５ｅを後述するように平坦な表面の鋼板で形成する場合もあるので、通気壁面部１７の構成要素に含まないこともある。なお、底壁１５ｅを鋼板で形成すると、周囲壁面１５ａ〜１５ｄの一部として金網などのメッシュ状素材で形成されている通気壁面部１７の剛性をより一層高めることができる。この通気壁面部１７は、金網の他、細い鋼棒で形成した格子体でもよく、また、鋼板に無数の穴を形成したポーラス板で形成することもできる。
【００２１】
支持枠本体１１に取り付けられる濾材３０は、図２にその一部が拡大されて示されているように、金属繊維、ガラス繊維、或いはロックウールなどの不燃性繊維、又は不燃性処理或いは難燃性処理をした織布又は不織布などで形成された第１濾材層３１と、同様にガラス繊維やロックウールなどの不燃性繊維、又は不燃性処理或いは難燃性処理をした織布又は不織布などで形成され、第１濾材層３１の表面に積層された第２濾材層３２とから構成されている。第１濾材層３１は、その厚さが２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの範囲である。第１濾材層３１の厚さが２０．０ｍｍ以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また６０．０ｍｍを越えると捕集量は向上しても第１濾材層３１に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下すると共に濾材３０の全体厚さも厚くなり過ぎ、大型化する。そのため、第１濾材層３１の厚さは、好ましくは４０ｍｍ前後が最適である。また、第２濾材層３２は、その厚みが５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲である。第２濾材層３２の厚さが５．０ｍｍ以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また２５．０ｍｍを越えると捕集量は向上しても第２濾材層３２に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下すると共に濾材３０の全体厚さも厚くなり過ぎ、大型化する。そのため、第２濾材層３２の厚さは、好ましくは１５ｍｍ前後が最適である。
【００２２】
第２濾材層３２は、第１濾材層３１に比較して密な構造に形成されている。具体的には、第１濾材層３１の目付けは、１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲である。第１濾材層３１の目付が１５ｋｇ／ｍ３以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また３０ｋｇ／ｍ３を越えると捕集量は向上しても第１濾材層３１に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下する。また、第２濾材層３２の目付けは、４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である。第２濾材層３２の目付が４０ｋｇ／ｍ３以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また９０ｋｇ／ｍ３を越えると捕集量は向上しても第２濾材層３２に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下する。これらのことから、第１濾材層３１の目付は、２４ｋｇ／ｍ３前後が好ましく、また、第２濾材層３２の目付は、８０ｋｇ／ｍ３前後が好ましい。
【００２３】
このように第１濾材層３１の表面に重なる第２濾材層３２は、第１濾材層３１に比べて密な構造で形成されている。このような濾材３０は、図３に示されるようにそれぞれ第１濾材層３１と第２濾材層３２とを独立して形成し、それぞれを重ね合わせるか、或いは図４に示されるように第１濾材層３１を基材としてその表面に金属繊維、ガラス繊維、或いはロックウールなどの不燃性繊維を吹き付け、第２濾材層３２を堆積させる方法により作ることができる。
【００２４】
このような濾材３０は、支持枠本体１１に取り付けて使用される。その取り付け方法の一例として、濾材３０は、図１から明らかなように第１濾材層３１が外層、第２濾材層３２が内層となるように袋状に形成され、その口部３０ａからその内部に前述した支持枠本体１１の底部側を挿入するようにして支持枠体１３における支持枠本体１１を包囲する。袋状濾材３０の支持枠体１３への固定方法としては、図５（ａ）に示されるように袋状濾材３０の内部に支持枠本体１１をその底部側から相対的に挿入して支持枠本体１１の通気壁面部１７を実質的に覆い、濾材３０の口部３０ａ近傍を支持枠本体１１の固定部１６に位置決めする。次いで、この固定部１６の表面に対向する袋状濾材３０の口部３０ａ外側から帯状の押さえ板１９を当て、この押さえ板１９をビス２０で固定部１６の鋼板に止める。これにより、袋状濾材３０の口部３０ａ付近は、その全周に亘って押さえ板１９と固定部１６とに強圧され、その結果、濾材３０は、固定部１６の外周面に対して密着した状態で支持枠本体１１に取り付けられる。
【００２５】
袋状濾材３０を支持枠体１３に固定する別な方法としては、図６に示されるように、下面にフランジ状の上部囲い枠２１を立設した懸架板１２を用いる。この上部囲い枠２１は、支持枠本体１１の開口部１４が嵌合する開口１２ａの各内縁部から所定の間隔を開けた外側に、支持枠本体１１の固定部１６にほぼ対面する垂下長さで形成されている。袋状濾材３０が、前述したようにして支持枠本体１１に被せられるとき、濾材３０の口部３０ａは、上部囲い枠２１と固定板１６との間の間隔部に押し込まれる。次いで、袋状濾材３０の口部３０ａにおける外周面に沿って楔状押さえ部材２２を間隔部に圧入し、これにより袋状濾材３０の口部３０ａは楔状押さえ部材２２により支持枠本体１１の固定部１６に圧接されて取り付けられる。
【００２６】
前述した濾材３０は、これを袋状に形成し、その口部３０ａからその内部に支持枠本体１１を相対的に挿入して支持枠体１３に取り付けるようにしたものであったが、この発明では、濾材３０を袋状にする必要はなく、１枚のシート状に形成してこれを支持枠本体１１の周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けるようにして取り付けてもよい。図５（ｂ）には、このようなシート状の濾材３０を支持枠本体１１に取り付けた状態が示されている。図５（ｂ）に示される支持枠本体１１は、前述したように懸架板１２の下面にフランジ状の上部囲い枠２１を立設すると同時にこの支持枠本体１１の底部側にも下部囲い枠２３を設けた構成とされている。
【００２７】
更に具体的に説明すると、濾材３０がシート状である場合、袋状に形成された濾材３０のように支持枠本体１１の底壁１５ｅを覆うことはできないので、該底壁１５ｅは鋼板などで空気の流通が不能なように閉め切られる。そして、その際、鋼板などから形成された底壁１５ｅの周縁部は、周囲壁面１５ａ〜１５ｄの縁部を越えて外側に突出し、その端部には下部囲い枠２３が上部囲い枠２２と同じように立設される。そして、シート状の濾材３０は、第１濾材層３１が外側に位置するように支持枠本体１１における通気壁面部１７を含む周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けられる。周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けられた濾材３０の上端部３０ｂは、上部囲い枠２１と固定板１６との間の間隔部に押し込まれ、また、下端部３０ｃは下部囲い枠２３と周囲壁面１５ａ〜１５ｄとの間の間隔部に押し込まれる。次いで、濾材３０の上下端部３０ｂ，３０ｃにおける外周面に沿って楔状押さえ部材２２，２４がそれぞれの間隔部に圧入され、これにより濾材３０の上下端部３０ｂ，３０ｃは楔状押さえ部材２２，２４により支持枠本体１１の固定部１６及び周囲壁面１５ａ〜１５ｄに圧接されて取り付けられる。なお、シート状の濾材３０を支持枠本体１１の周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けたとき、周方向の両端部どうしは隙間を形成しないように密着して合わせられ、適宜の手段で接続される。
【００２８】
このようにして形成された濾過ユニット１０Ａは、その複数が、ケーシング３１の中にセットされ、空気中の粉塵、粒子状汚染物質、及び塵埃などを捕集して空気を清浄化する除塵装置３５として構成される。図６には、この除塵装置３５の一例が示されている。図６に示される除塵装置３５では、４つの濾過ユニット１０が、ケーシング３６内にセットされている。このケーシング３６は、図７に示されるような上部開放のケーシング本体３６ａと、この開放部に緊密に被せて密閉するカバー３６ｂとから構成されている。ケーシング本体３６ａは、底壁３７及び４つの側壁３８とからなり、隣接する側壁３８どうし、及び底壁３７と各側壁３８とがそれぞれ直交する箱形を呈している。ケーシング本体３６ａの内部には、所定広さの収容室３９が形成され、この収容室３９には、その平面形状に整合する形状の棚板４０がその各端縁部をケーシング本体３６ａの各側壁３８内面に溶接などにより固定されて設置され、これにより収納室３９内は、棚板４０により上部室３９ａと下部室３９ｂとに区分されている。
【００２９】
棚板４０には、濾材３０を取り付けた濾過ユニット１０Ａの支持枠本体１１が挿入可能な大きさと形状の４つの開口４０ａが並行に形成されている。各濾過ユニット１０Ａは、懸架板１２の上部に取り付けられているハンドル１２ｂを持って棚板４０の各開口４０ａから支持枠本体１１が挿入され、懸架板１２の周辺部が棚板４０の上に乗せられて懸架される。これにより、濾過ユニット１０Ａの大部分は、下部室３９ｂ内に位置する。懸架板１２は、それに形成されているビス穴１２ｃを利用して棚板４０にビス止めされ、濾過ユニット１０Ａが棚板４０にしっかりと固定される。なお、懸架板１２を棚板４０に乗せて固定するとき、それらの間に環状のパッキングなどを介在させて懸架板１２と棚板４０との合わせ面間に隙間ができないようにすることも好ましい。図６に示される除塵装置３５では、ケーシング本体３６ａの収容室３９にセットされている４つの濾過ユニット１０が、下面にフランジ状の上部囲い枠２１を立設した懸架板１２を用いた支持枠本体１１に袋状濾材３０を被せ、その口部３０ａを楔状押さえ部材２２により支持枠本体１１の固定部１６に圧接して取り付けたものを使用している。
【００３０】
このようにして各濾過ユニット１０Ａがケーシング本体３６ａの収容室３９にセットされると、ケーシング本体３６ａの上部室３９ａと下部室３９ｂとは、支持枠本体１１に装着された袋状濾材３０を介してのみ連通する。ケーシング本体３６ａ内に濾過ユニット１０Ａがセットされると、ケーシング本体３６ａの開放部にはカバー３６ｂが被せられ、これよりケーシング３６の上部室３９ａが密閉される。ケーシング３６のカバー３６ｂには上部室３９ａに連通する接続用の管路部４１ａが形成され、またケーシング本体３６ａの底壁３７にも、下部室３９ｂに連通する接続用の管路部４１ｂが形成されている。
【００３１】
このように構成された除塵装置３５によると、粒子状汚染物質を含む自動車などの排気ガス、粉塵や塵埃を含む空気（以下、単に汚染空気、と称する）は、図６に矢印４２で示されるように管路部４１ｂからケーシング３６の下部室３９ｂに導入される。ケーシング３６の下部室３９ｂに導入された汚染空気は、各濾過ユニット１０の濾材３０を形成している外側の第１濾材層３１及び内側の第２濾材層３２を通過して支持枠本体１１の内部に入る。そのとき、汚染空気中の粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃は、濾材３０の第１濾材層３１及び第２濾材層３２で順次捕集されるので、支持枠本体１１の内部空間部１８にはこれら粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃が除去された清浄な空気が入る。次いで、清浄化された空気は、支持枠本体１１の上部の開口部１４からケーシング３６の上部室３９ａに流出し、その後、矢印４３で示されるように管路部４１ａを通って大気に放出される。ケーシング３６の内部への汚染空気の導入は、管路部４１ａ，４１ｂのいずれかに送気ポンプ（図示せず）を接続することで行うことができる。このような除塵装置３５は、前述したように自動車車検場、自動車整備工場、製材所、或いは鉄工所などに設置し、作業空間全体の換気システムにおける一要素として用いることができる。
【実施例１】
【００３２】
除塵装置３５は、図６に示す構造のものを用いた。すなわち、ケーシング３６の内部に濾過ユニット１０を４列並べて設置した。濾材３０は、４つの全表面積が２ｍ２で、空気の面速が２ｍ／ｓである。
濾材３０における第１濾材層３１はグラスウールで形成され、厚さが２５ｍｍ、目付が３２Ｋｇ／ｍ３である。また、濾材３０における第２濾材層３２は、ロックウールで形成され、厚さが２５．０ｍｍ、目付が４０Ｋｇ／ｍ３である。
除塵装置３５を構成する濾過ユニット１０は、図１に示されるように箱形の支持枠本体１１に袋状の濾材３０を被せ、その口部３０ａを支持枠本体１１の固定部１６に楔状の押さえ部材２２により固定した。使用した除塵装置３５では、汚染空気が図６に示す除塵装置３５と同様にケーシング本体３６ａの管路部４１ｂからケーシング３６内部に導入され、支持枠本体１１の内部から濾材３０を通過して浄化され、清浄化された空気がカバー３６ｂの管路部４１ａから外部に放出するようにした。従って、支持枠本体１１に取り付けられる袋状の濾材３０は、第１濾材層３１が外側に、第２濾材層３２が内側に位置するように形成されている。
【００３３】
排気ガス浄化装置を備えていない２トンディーゼルトラックからの排気ガスを周辺の作業場空気と共に上述の除塵装置３５に導入して浄化能力を調べたところ、排気ガス中の黒煙の捕集率が、８８〜９９％であった。
また、自動車車検場においてこの除塵装置３５を使用したところ、濾材３０の交換が必要となるまでに、約７００回以上の車検を行うことができた。
【００３４】
前述した実施形態の濾過ユニット１０Ａでは、支持枠本体１１の通気壁面部１７に濾材３０を取り付け、汚染空気を支持枠本体１１の外側から内部空間部１８に通過させて汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集するようにしたものであったが、汚染空気を管路部４１ａから除塵装置３５へ導入し、支持枠本体１１の内部空間部１８から通気壁面部１７を介してその外側に通過させ、濾材３０で汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集するようにしてもよい。その場合、濾材３０は、汚染空気の上流側に第１濾材層３１が位置し、かつ下流側に第２濾材層３２が位置するように構成される。
【００３５】
また、汚染空気を支持枠本体１１の内部空間部１８から通気壁面部１７を介してその外側に通過させ、濾材３０で汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集する場合、濾材３０に掛かる面圧により濾材３０自体が外側に膨れる。濾材３０が膨れると、これを構成している第１濾材層３１及び第２濾材層３２の繊維間隙間、即ち目が開くため、汚染粒子が通過し易くなり捕集が低下するばかりでなく、隣接して設置された濾過ユニットの濾材３０と重なり合って通気面の縮小を招くことになる。そのため、濾材３０の膨らみを防止する手段を施すことが好ましい。濾材３０の膨らみを防止する手段としては、（１）濾材３０の外周囲にワイヤーを巻き付ける、（２）濾材３０の外周囲を金網などのメッシュ状素材で包囲する、又は（３）濾材３０の外周囲をパンチングメタルのような多孔板で包囲する手段を挙げることができる。図８は、濾材３０の外周囲をメッシュ状素材である箱形の金網体３３により包囲した濾過ユニット１０Ｂを示している。具体的に、この濾過ユニット１０Ｂにおける金網体３３は、支持枠本体１１の４つの周囲壁面１５ａ〜１５ｄに対応する濾材３０の側面と、支持枠本体１１の底壁１５ｅに対応する濾材３０の底面とを備え、これらの側面と底面で濾材３０の外側を覆っている。この金網体３３は、濾材３０の外側から外れないようにその上端部をネジ止め、溶接などの適当な手段で懸架板１２の下面の適所に固定しておくことが望ましい。
【００３６】
このような濾材３０の膨らみを防止する手段は、必ず必要になるというものではなく、例えば、除塵装置に吸い込む単位時間当たりの汚染空気量によってその設置が決定される。すなわち、単位時間当たりの処理風量が多くなると、濾材３０の通気面に及ぼされる面圧が高くなって濾材３０の膨らみが大きくなるので、処理風量との関係で膨らみ防止手段を設けるか否かが判断される。言い換えれば、除塵装置の性能を高める場合には膨らみ防止手段が必要となり、またその性能を抑えれば、あえて膨らみ防止手段を取り付ける必要もない。なお、この実施形態のように汚染空気を支持枠本体１１の内部空間部１８から通気壁面部１７を介してその外側に通過させ、濾材３０で汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集する場合、濾材３０の内側に位置する第１濾材層３１での捕集量が大きいことから、所定期間経過後に濾材３０を交換する際、捕集された粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質が周辺に飛散し難い、という利点がある。
【００３７】
以上説明したように、本発明の濾材によれば、不燃性又は難燃性の繊維で形成され、又は不燃性若しく難燃性処理をした織布又は不織布で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層され、この第１濾材層と同様に不燃性又は難燃性の繊維で形成され、又は不燃性若しく難燃性処理をした織布又は不織布で形成された第２濾材層とから構成され、第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜４０．０ｍｍの厚さを有し、かつ第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、第２濾材層が第１濾材層より密な構造で形成されていることから、０．３μｍ粒子の捕集性能を有し、その結果、空気中の粉塵、花粉等を含む塵埃、又は粒子状汚染物質を含む排気ガスの黒煙などを効率よく捕集でき、しかもそれらの捕集量も大きい。そのため、本発明の濾材では、濾過ユニットのフィルタとして用いると、濾材の交換サイクルが長くなることから非常に経済的であり、さらに空気の清浄化率を高めることもできる。
【００３８】
また、本発明の濾過ユニットによれば、濾材による空気中の粉塵、花粉等を含む塵埃、又は粒子状汚染物質を含む排気ガスの黒煙などの捕集量が大きいことから濾材の頻繁な交換作業や管理の必要がなく、交換作業や管理に要する労力を従来の濾過ユニットに比べて格段に軽減することができる。また、濾材が耐火性及び耐熱性であるため、この濾過ユニットを、例えば、自動車の排気管出口に耐熱性のホースで接続し、排気管から出る温度の高い排気ガスを濾過ユニットに引き込んで直接浄化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る濾過ユニットを概略的に示す斜視図。
【図２】図１に示される濾過ユニットに用いる濾材の一部を拡大して示す部分的な断面図。
【図３】濾材の形成方法の一例を示す部分的な斜視図。
【図４】濾材の形成方法の別な例を示す部分的な斜視図。
【図５】袋状の濾材とシート状の濾材をそれぞれ支持枠本体に取り付けた状態の濾過ユニットを示す断面図。
【図６】複数の濾過ユニットをケーシング内にセットした除塵装置を概略的に示す断面図。
【図７】除塵装置におけるケーシングのケーシング本体を示す斜視図。
【図８】濾材の膨らみを防止する手段を備えた濾過ユニットを示す斜視図。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ａ，１０Ｂ 濾過ユニット
１１ 支持枠本体
１２ 懸架板
１３ 支持枠体
１４ 開口部
１５ａ〜１５ｄ 支持枠本体の周囲壁面
１５ｅ 支持枠本体の底壁
１６ 固定部
１７ 通気壁面部
３０ 濾材
３１ 第１濾材層
３２ 第２濾材層
３５ 除塵装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾材及びこの濾材を用いた濾過ユニットに関し、さらに詳細には、例えば、粒子状汚染物質を含む排気ガスが放出される車検場や整備工場内、粉塵が発生する各種の工場内、或いは塵埃の多い室内の空気を外部に排出する際に空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃を捕集して清浄化するのに最適な濾材及びこの濾材を用いた濾過ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の車検場や整備工場などでは、検査車両から出る排気ガス中の窒素酸化物の濃度検査や、消音器の消音効果検査、或いはアイドリング調整などを含むエンジン整備を行っている。このような検査や整備は、自動車のエンジンを駆動させた状態で行われるため、車検場や整備工場内の空気は排気ガスで汚染される。また、トンネルの掘削現場、建設中の建造物内、又は鉄工所や製材所などでも大量の粉塵や塵埃が発生し、それが密閉された作業現場内に漂うことから該作業現場内の環境を悪化させる。
【０００３】
かかる車検場、整備工場、又は作業現場（以下、単に粉塵等発生施設、という）内の環境改善対策として、これらの粉塵発生施設の多くでは、空気清浄化システムが導入されており、このシステムにより該粉塵発生施設内の空気は除塵装置などを介して大気に放出され、これにより粉塵発生施設内の環境改善が図られると共に粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃の大気中への放出も防止している。このような空気浄化システムで使用される除塵装置には濾材が組み込まれ、この濾材で空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃が捕集されている。
【０００４】
一般に、この種の除塵装置は、濾材で捕集した粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質を該除塵装置内で濾材から取り除くことができる払い落とし機構を備えるタイプと、定期的に濾材を交換するタイプとがある。これらのうち、定期的に濾材を交換するタイプの除塵装置では、粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質の保持量（捕集量）が大きく、しかも耐久性の高い濾材の使用が求められる。従来、作業環境改善のために使用される除塵装置には、ジグザグ状に折り畳んだフィルタ（特許文献１及び特許文献２）の使用が一般的である。特許文献１及び特許文献２に記載されているフィルタのようにこれをジグザグ状に折り畳む理由は、フィルタを比較的に小さなスペースに納め、かつ多量の風量を処理するためそれに比例した濾過面積を得るためである。
【特許文献１】特開２００３−０２４７３２号公報
【特許文献２】特開２００６−０４３６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の濾材では、上述したようにフィルタをジグザグ状に折り畳んでケースなどに納めるため、ほとんどのフィルタは薄く形成されている。その結果、従来のこの種のフィルタは、粉塵、塵埃、又は粒子状物質などの捕集量が低いことからフィルタの交換サイクルが短く、しかも捕集効率も低いため、粉塵発生施設内の環境改善や大気への放出空気の清浄化度があまりよくない、という問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、粒子状汚染物質や粉塵などが発生する施設内の空気を清浄化する際に使用し、空気中に含まれる粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質の捕集効率が高く、更にそれらの捕集量を高めて交換サイクルの長い濾材を提供すると共に、この濾材を使用した濾過フィルタを併せて提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した技術的課題を解決するために本発明は以下のように構成されている。すなわち、本発明は、空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットに用いる濾材であり、その特徴とするところは、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成されていることにある。
【０００８】
本発明の濾材は、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であってもよい。その具体的構成とは、前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている。
【０００９】
さらに、本発明の濾材では、前記第１濾材層の目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層の目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットであり、その特徴とするところは、メッシュ状素材で形成された剛性のある壁面と、内部の空間部と外部とを連通する開口部とを備える中空の支持枠体と、この支持枠体の前記壁面に取り付けられた濾材とから構成され、前記濾材が、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成され、粒子状汚染物質、粉塵又は塵埃を含む気体が前記支持枠体の外部からその内部空間部へ或いは前記支持枠体の前記内部空間部から外部へ前記濾材のみを通過して流れるように、前記濾材が前記支持枠体に取り付けられていることにある。
【００１１】
本発明の濾過ユニットは、前述した必須の構成要素からなるが、その構成要素が具体的に以下のような場合であってもよい。その具体的構成とは、前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている。
【００１２】
また、本発明の濾過ユニットでは、前記第１濾材層の目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層の目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の濾材は、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、第２濾材層が第１濾材より密な構造で形成されていることから、空気中の粉塵、塵埃、又は粒子状汚染物質などを効率よく捕集でき、しかもそれらの捕集量も大きい。そのため、本発明の濾材は、濾過ユニットのフィルタとして用いると、濾材の交換サイクルが長くため非常に経済的であり、さらに空気の清浄化度も高めることができる。
【００１４】
また、本発明の濾材では、第１濾材層及び第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されているので、耐火性能及び耐熱性能も非常に高く、そのため自動車の排気ガス、溶接又は溶断作業における溶接又は溶断ヒューム（溶接作業などで発生した金属蒸気が凝集して微細な粒子となったもの）など高温の空気に含まれる粒子状汚染物質や粉塵などの捕集もでき、このような空気の清浄化にも利用することができる。
【００１５】
さらに、本発明の濾材では、第１濾材層の目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、第２濾材層の目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲とすることとにより、空気中に含まれる粒子状汚染物質や粉塵などの捕集効果がより高まり、清浄度を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の濾過ユニットによると、濾材による空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃の捕集量が大きいことから濾材の頻繁な交換作業が必要なく、交換作業の労力を従来の濾過ユニットに比べて格段に軽減することができる。また、濾材が耐火性及び耐熱性であるため、この濾過ユニットを、例えば、自動車の排気管出口にパイプで接続し、排気管から出る温度の高い排気ガスを濾過ユニットに引き込んで直接浄化することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る濾材及びこの濾材を用いた濾過ユニットを添付の図に示された好適な実施形態についてさらに詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る１つの濾過ユニット１０Ａを示す斜視図、図２は、濾材２０の一部を拡大して示す部分的な断面図である。この濾過ユニット１０Ａは、支持枠本体１１に懸架板１２を取り付けてなる支持枠体１３と、この支持枠体１３の支持枠本体１１に装着された濾材３０とから構成されている。
【００１８】
支持枠本体１１は、上部に長方形状の開口部１４を形成し、この開口部１４の開口面に平行な任意の切断面における形状も開口部１４とほぼ同じ大きさの長方形状をした箱形であり、従って、この支持枠本体１１は、周方向に４つの平坦な壁面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを備えると共に、開口部１４に対向する底部にも平坦な壁面（底壁）１５ｅを備えている。支持枠本体１１は、図１から明らかなように相対向する一対の壁面１５ａ，１５ｂの面積が、他の相対向する一対の壁面１５ｃ，１５ｄのそれより大きく、開口部１４と底壁１５ｅとの間隔が長い縦長の直方体である。
【００１９】
懸架板１２は、所定の厚みと剛性を備える板状の基板で形成されている。この懸架板１２は、支持枠本体１１における開口部１４の形状に相似し、かつ開口部１４より大きな長方形状を呈している。この懸架板１２は、その中央部に開口１２ａを備え、この開口１２ａは、支持枠本体１１の開口部１４と同じ形状と大きさで形成されている。懸架板１２は、その開口１２ａが支持枠本体１１の開口部１４に整合するように懸架板１２の裏面を支持枠本体１１における開口部１４の端面に当接させ、溶接などの手段により該支持枠本体１１に固定されている。また、懸架板１２は、その表面にコ字型をした２つのハンドル１２ｂを備え、これら２つのハンドル１２ｂは、懸架板１２を形成する基板の長手方向両端側近傍に並行に取り付けられている。さらに、懸架板１２は、その表面に形成された複数のビス穴１２ｃを備え、これらビス穴１２ｃは、懸架板１２を形成する基板の長手方向に延びる側縁１２ｄ，１２ｅに沿い、かつ相互に間隔をあけている。
【００２０】
ところで、支持枠本体１１における周囲壁面１５ａ〜１５ｄは、該支持枠本体１１の上部である開口部１４近傍の周囲壁面部を平坦な表面の鋼板で形成した濾材保持用の固定部１６と、この固定部１６を除いた部分を比較的に剛性のある金網などのメッシュ状素材で形成した通気壁面部１７の一部とによって形成されている。濾材保持用の固定部１６は、後述する濾材３０の口部３０ａを文字通り固定する部分である。また、通気壁面部１７は、支持枠本体１１の内部空間１８から外部へ向かって、或いはその逆方向に空気が通り抜ける空気通過部である。なお、この実施形態に係る濾過ユニット１０Ａにおける通気壁面部１７とは、前述したように周囲壁面１５ａ〜１５ｄにおいて固定部１６を除いた部分と、底壁１５ｅとで構成されている。このように支持枠本体１１の底壁１５ｅも金網のようなメッシュ状素材で形成することにより通気壁面部１７に含ませることができるが、底壁１５ｅを後述するように平坦な表面の鋼板で形成する場合もあるので、通気壁面部１７の構成要素に含まないこともある。なお、底壁１５ｅを鋼板で形成すると、周囲壁面１５ａ〜１５ｄの一部として金網などのメッシュ状素材で形成されている通気壁面部１７の剛性をより一層高めることができる。この通気壁面部１７は、金網の他、細い鋼棒で形成した格子体でもよく、また、鋼板に無数の穴を形成したポーラス板で形成することもできる。
【００２１】
支持枠本体１１に取り付けられる濾材３０は、図２にその一部が拡大されて示されているように、金属繊維、ガラス繊維、或いはロックウールなどの不燃性繊維、又は不燃性処理或いは難燃性処理をした織布又は不織布などで形成された第１濾材層３１と、同様にガラス繊維やロックウールなどの不燃性繊維、又は不燃性処理或いは難燃性処理をした織布又は不織布などで形成され、第１濾材層３１の表面に積層された第２濾材層３２とから構成されている。第１濾材層３１は、その厚さが２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの範囲である。第１濾材層３１の厚さが２０．０ｍｍ以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また６０．０ｍｍを越えると捕集量は向上しても第１濾材層３１に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下すると共に濾材３０の全体厚さも厚くなり過ぎ、大型化する。そのため、第１濾材層３１の厚さは、好ましくは４０ｍｍ前後が最適である。また、第２濾材層３２は、その厚みが５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの範囲である。第２濾材層３２の厚さが５．０ｍｍ以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また２５．０ｍｍを越えると捕集量は向上しても第２濾材層３２に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下すると共に濾材３０の全体厚さも厚くなり過ぎ、大型化する。そのため、第２濾材層３２の厚さは、好ましくは１５ｍｍ前後が最適である。
【００２２】
第２濾材層３２は、第１濾材層３１に比較して密な構造に形成されている。具体的には、第１濾材層３１の目付けは、１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲である。第１濾材層３１の目付が１５ｋｇ／ｍ３以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また３０ｋｇ／ｍ３を越えると捕集量は向上しても第１濾材層３１に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下する。また、第２濾材層３２の目付けは、４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である。第２濾材層３２の目付が４０ｋｇ／ｍ３以下であると汚染粒子などの捕集量が低下し、また９０ｋｇ／ｍ３を越えると捕集量は向上しても第２濾材層３２に及ぼされる面圧が高くなり過ぎて処理風量が低下する。これらのことから、第１濾材層３１の目付は、２４ｋｇ／ｍ３前後が好ましく、また、第２濾材層３２の目付は、８０ｋｇ／ｍ３前後が好ましい。
【００２３】
このように第１濾材層３１の表面に重なる第２濾材層３２は、第１濾材層３１に比べて密な構造で形成されている。このような濾材３０は、図３に示されるようにそれぞれ第１濾材層３１と第２濾材層３２とを独立して形成し、それぞれを重ね合わせるか、或いは図４に示されるように第１濾材層３１を基材としてその表面に金属繊維、ガラス繊維、或いはロックウールなどの不燃性繊維を吹き付け、第２濾材層３２を堆積させる方法により作ることができる。
【００２４】
このような濾材３０は、支持枠本体１１に取り付けて使用される。その取り付け方法の一例として、濾材３０は、図１から明らかなように第１濾材層３１が外層、第２濾材層３２が内層となるように袋状に形成され、その口部３０ａからその内部に前述した支持枠本体１１の底部側を挿入するようにして支持枠体１３における支持枠本体１１を包囲する。袋状濾材３０の支持枠体１３への固定方法としては、図５（ａ）に示されるように袋状濾材３０の内部に支持枠本体１１をその底部側から相対的に挿入して支持枠本体１１の通気壁面部１７を実質的に覆い、濾材３０の口部３０ａ近傍を支持枠本体１１の固定部１６に位置決めする。次いで、この固定部１６の表面に対向する袋状濾材３０の口部３０ａ外側から帯状の押さえ板１９を当て、この押さえ板１９をビス２０で固定部１６の鋼板に止める。これにより、袋状濾材３０の口部３０ａ付近は、その全周に亘って押さえ板１９と固定部１６とに強圧され、その結果、濾材３０は、固定部１６の外周面に対して密着した状態で支持枠本体１１に取り付けられる。
【００２５】
袋状濾材３０を支持枠体１３に固定する別な方法としては、図６に示されるように、下面にフランジ状の上部囲い枠２１を立設した懸架板１２を用いる。この上部囲い枠２１は、支持枠本体１１の開口部１４が嵌合する開口１２ａの各内縁部から所定の間隔を開けた外側に、支持枠本体１１の固定部１６にほぼ対面する垂下長さで形成されている。袋状濾材３０が、前述したようにして支持枠本体１１に被せられるとき、濾材３０の口部３０ａは、上部囲い枠２１と固定板１６との間の間隔部に押し込まれる。次いで、袋状濾材３０の口部３０ａにおける外周面に沿って楔状押さえ部材２２を間隔部に圧入し、これにより袋状濾材３０の口部３０ａは楔状押さえ部材２２により支持枠本体１１の固定部１６に圧接されて取り付けられる。
【００２６】
前述した濾材３０は、これを袋状に形成し、その口部３０ａからその内部に支持枠本体１１を相対的に挿入して支持枠体１３に取り付けるようにしたものであったが、この発明では、濾材３０を袋状にする必要はなく、１枚のシート状に形成してこれを支持枠本体１１の周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けるようにして取り付けてもよい。図５（ｂ）には、このようなシート状の濾材３０を支持枠本体１１に取り付けた状態が示されている。図５（ｂ）に示される支持枠本体１１は、前述したように懸架板１２の下面にフランジ状の上部囲い枠２１を立設すると同時にこの支持枠本体１１の底部側にも下部囲い枠２３を設けた構成とされている。
【００２７】
更に具体的に説明すると、濾材３０がシート状である場合、袋状に形成された濾材３０のように支持枠本体１１の底壁１５ｅを覆うことはできないので、該底壁１５ｅは鋼板などで空気の流通が不能なように閉め切られる。そして、その際、鋼板などから形成された底壁１５ｅの周縁部は、周囲壁面１５ａ〜１５ｄの縁部を越えて外側に突出し、その端部には下部囲い枠２３が上部囲い枠２２と同じように立設される。そして、シート状の濾材３０は、第１濾材層３１が外側に位置するように支持枠本体１１における通気壁面部１７を含む周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けられる。周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けられた濾材３０の上端部３０ｂは、上部囲い枠２１と固定板１６との間の間隔部に押し込まれ、また、下端部３０ｃは下部囲い枠２３と周囲壁面１５ａ〜１５ｄとの間の間隔部に押し込まれる。次いで、濾材３０の上下端部３０ｂ，３０ｃにおける外周面に沿って楔状押さえ部材２２，２４がそれぞれの間隔部に圧入され、これにより濾材３０の上下端部３０ｂ，３０ｃは楔状押さえ部材２２，２４により支持枠本体１１の固定部１６及び周囲壁面１５ａ〜１５ｄに圧接されて取り付けられる。なお、シート状の濾材３０を支持枠本体１１の周囲壁面１５ａ〜１５ｄに巻き付けたとき、周方向の両端部どうしは隙間を形成しないように密着して合わせられ、適宜の手段で接続される。
【００２８】
このようにして形成された濾過ユニット１０Ａは、その複数が、ケーシング３１の中にセットされ、空気中の粉塵、粒子状汚染物質、及び塵埃などを捕集して空気を清浄化する除塵装置３５として構成される。図６には、この除塵装置３５の一例が示されている。図６に示される除塵装置３５では、４つの濾過ユニット１０が、ケーシング３６内にセットされている。このケーシング３６は、図７に示されるような上部開放のケーシング本体３６ａと、この開放部に緊密に被せて密閉するカバー３６ｂとから構成されている。ケーシング本体３６ａは、底壁３７及び４つの側壁３８とからなり、隣接する側壁３８どうし、及び底壁３７と各側壁３８とがそれぞれ直交する箱形を呈している。ケーシング本体３６ａの内部には、所定広さの収容室３９が形成され、この収容室３９には、その平面形状に整合する形状の棚板４０がその各端縁部をケーシング本体３６ａの各側壁３８内面に溶接などにより固定されて設置され、これにより収納室３９内は、棚板４０により上部室３９ａと下部室３９ｂとに区分されている。
【００２９】
棚板４０には、濾材３０を取り付けた濾過ユニット１０Ａの支持枠本体１１が挿入可能な大きさと形状の４つの開口４０ａが並行に形成されている。各濾過ユニット１０Ａは、懸架板１２の上部に取り付けられているハンドル１２ｂを持って棚板４０の各開口４０ａから支持枠本体１１が挿入され、懸架板１２の周辺部が棚板４０の上に乗せられて懸架される。これにより、濾過ユニット１０Ａの大部分は、下部室３９ｂ内に位置する。懸架板１２は、それに形成されているビス穴１２ｃを利用して棚板４０にビス止めされ、濾過ユニット１０Ａが棚板４０にしっかりと固定される。なお、懸架板１２を棚板４０に乗せて固定するとき、それらの間に環状のパッキングなどを介在させて懸架板１２と棚板４０との合わせ面間に隙間ができないようにすることも好ましい。図６に示される除塵装置３５では、ケーシング本体３６ａの収容室３９にセットされている４つの濾過ユニット１０が、下面にフランジ状の上部囲い枠２１を立設した懸架板１２を用いた支持枠本体１１に袋状濾材３０を被せ、その口部３０ａを楔状押さえ部材２２により支持枠本体１１の固定部１６に圧接して取り付けたものを使用している。
【００３０】
このようにして各濾過ユニット１０Ａがケーシング本体３６ａの収容室３９にセットされると、ケーシング本体３６ａの上部室３９ａと下部室３９ｂとは、支持枠本体１１に装着された袋状濾材３０を介してのみ連通する。ケーシング本体３６ａ内に濾過ユニット１０Ａがセットされると、ケーシング本体３６ａの開放部にはカバー３６ｂが被せられ、これよりケーシング３６の上部室３９ａが密閉される。ケーシング３６のカバー３６ｂには上部室３９ａに連通する接続用の管路部４１ａが形成され、またケーシング本体３６ａの底壁３７にも、下部室３９ｂに連通する接続用の管路部４１ｂが形成されている。
【００３１】
このように構成された除塵装置３５によると、粒子状汚染物質を含む自動車などの排気ガス、粉塵や塵埃を含む空気（以下、単に汚染空気、と称する）は、図６に矢印４２で示されるように管路部４１ｂからケーシング３６の下部室３９ｂに導入される。ケーシング３６の下部室３９ｂに導入された汚染空気は、各濾過ユニット１０の濾材３０を形成している外側の第１濾材層３１及び内側の第２濾材層３２を通過して支持枠本体１１の内部に入る。そのとき、汚染空気中の粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃は、濾材３０の第１濾材層３１及び第２濾材層３２で順次捕集されるので、支持枠本体１１の内部空間部１８にはこれら粒子状汚染物質、粉塵、又は塵埃が除去された清浄な空気が入る。次いで、清浄化された空気は、支持枠本体１１の上部の開口部１４からケーシング３６の上部室３９ａに流出し、その後、矢印４３で示されるように管路部４１ａを通って大気に放出される。ケーシング３６の内部への汚染空気の導入は、管路部４１ａ，４１ｂのいずれかに送気ポンプ（図示せず）を接続することで行うことができる。このような除塵装置３５は、前述したように自動車車検場、自動車整備工場、製材所、或いは鉄工所などに設置し、作業空間全体の換気システムにおける一要素として用いることができる。
【実施例１】
【００３２】
除塵装置３５は、図６に示す構造のものを用いた。すなわち、ケーシング３６の内部に濾過ユニット１０を４列並べて設置した。濾材３０は、４つの全表面積が２ｍ２で、空気の面速が２ｍ／ｓである。
濾材３０における第１濾材層３１はグラスウールで形成され、厚さが２５ｍｍ、目付が３２Ｋｇ／ｍ３である。また、濾材３０における第２濾材層３２は、ロックウールで形成され、厚さが２５．０ｍｍ、目付が４０Ｋｇ／ｍ３である。
除塵装置３５を構成する濾過ユニット１０は、図１に示されるように箱形の支持枠本体１１に袋状の濾材３０を被せ、その口部３０ａを支持枠本体１１の固定部１６に楔状の押さえ部材２２により固定した。使用した除塵装置３５では、汚染空気が図６に示す除塵装置３５と同様にケーシング本体３６ａの管路部４１ｂからケーシング３６内部に導入され、支持枠本体１１の内部から濾材３０を通過して浄化され、清浄化された空気がカバー３６ｂの管路部４１ａから外部に放出するようにした。従って、支持枠本体１１に取り付けられる袋状の濾材３０は、第１濾材層３１が外側に、第２濾材層３２が内側に位置するように形成されている。
【００３３】
排気ガス浄化装置を備えていない２トンディーゼルトラックからの排気ガスを周辺の作業場空気と共に上述の除塵装置３５に導入して浄化能力を調べたところ、排気ガス中の黒煙の捕集率が、８８〜９９％であった。
また、自動車車検場においてこの除塵装置３５を使用したところ、濾材３０の交換が必要となるまでに、約７００回以上の車検を行うことができた。
【００３４】
前述した実施形態の濾過ユニット１０Ａでは、支持枠本体１１の通気壁面部１７に濾材３０を取り付け、汚染空気を支持枠本体１１の外側から内部空間部１８に通過させて汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集するようにしたものであったが、汚染空気を管路部４１ａから除塵装置３５へ導入し、支持枠本体１１の内部空間部１８から通気壁面部１７を介してその外側に通過させ、濾材３０で汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集するようにしてもよい。その場合、濾材３０は、汚染空気の上流側に第１濾材層３１が位置し、かつ下流側に第２濾材層３２が位置するように構成される。
【００３５】
また、汚染空気を支持枠本体１１の内部空間部１８から通気壁面部１７を介してその外側に通過させ、濾材３０で汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集する場合、濾材３０に掛かる面圧により濾材３０自体が外側に膨れる。濾材３０が膨れると、これを構成している第１濾材層３１及び第２濾材層３２の繊維間隙間、即ち目が開くため、汚染粒子が通過し易くなり捕集が低下するばかりでなく、隣接して設置された濾過ユニットの濾材３０と重なり合って通気面の縮小を招くことになる。そのため、濾材３０の膨らみを防止する手段を施すことが好ましい。濾材３０の膨らみを防止する手段としては、（１）濾材３０の外周囲にワイヤーを巻き付ける、（２）濾材３０の外周囲を金網などのメッシュ状素材で包囲する、又は（３）濾材３０の外周囲をパンチングメタルのような多孔板で包囲する手段を挙げることができる。図８は、濾材３０の外周囲をメッシュ状素材である箱形の金網体３３により包囲した濾過ユニット１０Ｂを示している。具体的に、この濾過ユニット１０Ｂにおける金網体３３は、支持枠本体１１の４つの周囲壁面１５ａ〜１５ｄに対応する濾材３０の側面と、支持枠本体１１の底壁１５ｅに対応する濾材３０の底面とを備え、これらの側面と底面で濾材３０の外側を覆っている。この金網体３３は、濾材３０の外側から外れないようにその上端部をネジ止め、溶接などの適当な手段で懸架板１２の下面の適所に固定しておくことが望ましい。
【００３６】
このような濾材３０の膨らみを防止する手段は、必ず必要になるというものではなく、例えば、除塵装置に吸い込む単位時間当たりの汚染空気量によってその設置が決定される。すなわち、単位時間当たりの処理風量が多くなると、濾材３０の通気面に及ぼされる面圧が高くなって濾材３０の膨らみが大きくなるので、処理風量との関係で膨らみ防止手段を設けるか否かが判断される。言い換えれば、除塵装置の性能を高める場合には膨らみ防止手段が必要となり、またその性能を抑えれば、あえて膨らみ防止手段を取り付ける必要もない。なお、この実施形態のように汚染空気を支持枠本体１１の内部空間部１８から通気壁面部１７を介してその外側に通過させ、濾材３０で汚染空気中に含まれる粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質を捕集する場合、濾材３０の内側に位置する第１濾材層３１での捕集量が大きいことから、所定期間経過後に濾材３０を交換する際、捕集された粉塵、塵埃、或いは粒子状汚染物質が周辺に飛散し難い、という利点がある。
【００３７】
以上説明したように、本発明の濾材によれば、不燃性又は難燃性の繊維で形成され、又は不燃性若しく難燃性処理をした織布又は不織布で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層され、この第１濾材層と同様に不燃性又は難燃性の繊維で形成され、又は不燃性若しく難燃性処理をした織布又は不織布で形成された第２濾材層とから構成され、第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜４０．０ｍｍの厚さを有し、かつ第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、第２濾材層が第１濾材層より密な構造で形成されていることから、０．３μｍ粒子の捕集性能を有し、その結果、空気中の粉塵、花粉等を含む塵埃、又は粒子状汚染物質を含む排気ガスの黒煙などを効率よく捕集でき、しかもそれらの捕集量も大きい。そのため、本発明の濾材では、濾過ユニットのフィルタとして用いると、濾材の交換サイクルが長くなることから非常に経済的であり、さらに空気の清浄化率を高めることもできる。
【００３８】
また、本発明の濾過ユニットによれば、濾材による空気中の粉塵、花粉等を含む塵埃、又は粒子状汚染物質を含む排気ガスの黒煙などの捕集量が大きいことから濾材の頻繁な交換作業や管理の必要がなく、交換作業や管理に要する労力を従来の濾過ユニットに比べて格段に軽減することができる。また、濾材が耐火性及び耐熱性であるため、この濾過ユニットを、例えば、自動車の排気管出口に耐熱性のホースで接続し、排気管から出る温度の高い排気ガスを濾過ユニットに引き込んで直接浄化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る濾過ユニットを概略的に示す斜視図。
【図２】図１に示される濾過ユニットに用いる濾材の一部を拡大して示す部分的な断面図。
【図３】濾材の形成方法の一例を示す部分的な斜視図。
【図４】濾材の形成方法の別な例を示す部分的な斜視図。
【図５】袋状の濾材とシート状の濾材をそれぞれ支持枠本体に取り付けた状態の濾過ユニットを示す断面図。
【図６】複数の濾過ユニットをケーシング内にセットした除塵装置を概略的に示す断面図。
【図７】除塵装置におけるケーシングのケーシング本体を示す斜視図。
【図８】濾材の膨らみを防止する手段を備えた濾過ユニットを示す斜視図。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ａ，１０Ｂ 濾過ユニット
１１ 支持枠本体
１２ 懸架板
１３ 支持枠体
１４ 開口部
１５ａ〜１５ｄ 支持枠本体の周囲壁面
１５ｅ 支持枠本体の底壁
１６ 固定部
１７ 通気壁面部
３０ 濾材
３１ 第１濾材層
３２ 第２濾材層
３５ 除塵装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットに用いる濾材において、
不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成されていることを特徴とする濾材。
【請求項２】
前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている請求項１に記載の濾材。
【請求項３】
前記第１濾材層は、目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層は、目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である請求項１又は２に記載の濾材。
【請求項４】
空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットにおいて、
メッシュ状素材で形成された剛性のある壁面と、内部の空間部と外部とを連通する開口部とを備える中空の支持枠体と、この支持枠体の前記壁面に取り付けられた濾材とから構成され、
前記濾材が、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成され、粒子状汚染物質、粉塵又は塵埃を含む気体が前記支持枠体の外部からその内部空間部へ或いは前記支持枠体の前記内部空間部から外部へ前記濾材のみを通過して流れるように、前記濾材が前記支持枠体に取り付けられていることを特徴とする濾過エレメント。
【請求項５】
前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている請求項４に記載の濾過ユニット。
【請求項６】
前記第１濾材層は、目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層は、目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である請求項４又は５に記載の濾過ユニット。
【請求項１】
空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットに用いる濾材において、
不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成されていることを特徴とする濾材。
【請求項２】
前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている請求項１に記載の濾材。
【請求項３】
前記第１濾材層は、目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層は、目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である請求項１又は２に記載の濾材。
【請求項４】
空気中に含まれる粒子状汚染物質、粉塵、及び塵埃を捕集して清浄化する濾過ユニットにおいて、
メッシュ状素材で形成された剛性のある壁面と、内部の空間部と外部とを連通する開口部とを備える中空の支持枠体と、この支持枠体の前記壁面に取り付けられた濾材とから構成され、
前記濾材が、不燃性又は難燃性の繊維で形成された第１濾材層と、この第１濾材層の表面に積層された第２濾材層とから構成され、前記第１濾材層が、２０．０ｍｍ〜６０．０ｍｍの厚さを有し、かつ前記第２濾材層が、５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍの厚さを有し、前記第２濾材層が前記第１濾材層より密な構造で形成され、粒子状汚染物質、粉塵又は塵埃を含む気体が前記支持枠体の外部からその内部空間部へ或いは前記支持枠体の前記内部空間部から外部へ前記濾材のみを通過して流れるように、前記濾材が前記支持枠体に取り付けられていることを特徴とする濾過エレメント。
【請求項５】
前記第１濾材層及び前記第２濾材層が、ガラス繊維、ロックウール、及び不燃性処理又は難燃性処理をした織布若しくは不織布のいずれかで構成されている請求項４に記載の濾過ユニット。
【請求項６】
前記第１濾材層は、目付けが１５ｋｇ／ｍ３〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲であり、前記第２濾材層は、目付けが４０ｋｇ／ｍ３〜９０ｋｇ／ｍ３の範囲である請求項４又は５に記載の濾過ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２６２４２（Ｐ２００９−２２６２４２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７１２１５（Ｐ２００８−７１２１５）
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００１５３１００）株式会社日本環境調査研究所 (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１９日（２００８．３．１９）
【出願人】（０００１５３１００）株式会社日本環境調査研究所 (30)
【Ｆターム（参考）】
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