特許 7478507 フィルタ枠、およびエアフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-24

(45)【発行日】2024-05-07

(54)【発明の名称】フィルタ枠、およびエアフィルタ

(51)【国際特許分類】

   B01D 46/52 20060101AFI20240425BHJP

   F24F 3/16 20210101ALI20240425BHJP

   F24F 13/28 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

B01D46/52 A

F24F3/16

F24F13/28

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018181948

(22)【出願日】2018-09-27

(65)【公開番号】P2020049433

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-08-31

【審判番号】

【審判請求日】2023-04-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000232760

【氏名又は名称】日本無機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087745

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 善廣

(74)【代理人】

【識別番号】100160314

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 公芳

(74)【代理人】

【識別番号】100118094

【弁理士】

【氏名又は名称】殿元 基城

(74)【代理人】

【識別番号】100134038

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 薫央

(74)【代理人】

【識別番号】100150968

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 悠有子

(72)【発明者】

【氏名】阪野 竜巳

(72)【発明者】

【氏名】茅嶋 健太郎

【合議体】

【審判長】原 賢一

【審判官】増山 淳子

【審判官】松井 裕典

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５９－１５０５１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５７－１４５５２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－１３１５８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B01D 46/00-46/90

F24F 3/16,13/28

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィルタパックをシール材によりフィルタ枠の内周面に固定した、熱収縮が発生する環境下で使用されるエアフィルタであって、
前記フィルタ枠は、
前記フィルタパックを囲むように矩形に組み合わされ、前記フィルタパックを通過する気流に直交する第一の方向に配置される枠材と、前記第一の方向に直交する第二の方向に配置される枠材を備え、
少なくとも前記第一の方向に配置される枠材は、粗面化された内周面を有し、
前記シール材は、前記フィルタパックと前記フィルタ枠の内周面とを接着する接着材を兼ねており、
前記フィルタパックは、プリーツ加工された濾材を有し、前記濾材はプリーツの折り目が延びる方向が気流方向に直交する方向に配置されており、
前記第一の方向に配置される枠材は、前記プリーツの折り目が延びる方向と直交する方向に配置され、
前記第一の方向に配置される枠材の内周面は、前記プリーツの折り目が延びる方向および気流方向に直交する方向に沿って線状に延びた複数条の凹凸形状が設けられることにより粗面化されたことを特徴とするエアフィルタ。

【請求項2】

前記第二の方向に配置される枠材の内周面は、線状に延びた複数条の凹凸形状が設けられることにより粗面化されたことを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ。

【請求項3】

前記濾材の前記プリーツの折り目が延びる方向の端部は、前記シール材で形成される層内に埋まっている、請求項１または２に記載のエアフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フィルタ枠およびエアフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

空調用のエアフィルタとして、複数の枠材を組み合わせたフィルタ枠に濾材を収納したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。濾材とフィルタ枠との接触面は、シール材（接着材）により気密に接着されている。これにより、濾材とフィルタ枠との間の隙間をなくし、リークが生じることを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－５１５１０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

シール材は、上方及び下方のフィルタ枠内の全面に亘って塗布され、濾材とフィルタ枠とをシールしている。しかし、平滑なフィルタ枠面にシール材を付けると接着力が低くなり、剥離する虞がある。また、エアフィルタに熱収縮が発生するような環境下で使用された場合、シール材とフィルタ枠との間の熱膨張係数の違いにより、シール材とフィルタ枠との境界が剥離し、エアフィルタのシール性が維持できない虞がある。

【0005】

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、フィルタ枠およびフィルタパック間の気密性の低下を低減することができるフィルタ枠およびエアフィルタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るエアフィルタは、上述した課題を解決するために、フィルタパックをシール材によりフィルタ枠の内周面に固定した、熱収縮が発生する環境下で使用されるエアフィルタであって、前記フィルタ枠は、前記フィルタパックを囲むように矩形に組み合わされ、前記フィルタパックを通過する気流に直交する第一の方向に配置される枠材と、前記第一の方向に直交する第二の方向に配置される枠材を備え、少なくとも前記第一の方向に配置される枠材は、粗面化された内周面を有し、前記シール材は、前記フィルタパックと前記フィルタ枠の内周面とを接着する接着材を兼ねており、前記フィルタパックは、プリーツ加工された濾材を有し、前記濾材はプリーツの折り目が延びる方向が気流方向に直交する方向に配置されており、前記第一の方向に配置される枠材は、前記プリーツの折り目が延びる方向と直交する方向に配置され、前記第一の方向に配置される枠材の内周面は、前記プリーツの折り目が延びる方向および気流方向に直交する方向に沿って線状に延びた複数条の凹凸形状が設けられることにより粗面化されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係るフィルタ枠およびエアフィルタにおいては、フィルタ枠およびフィルタパック間の気密性の低下を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態のエアフィルタを示す斜視図である。

【図2】図１に示すエアフィルタの一部を分解して示す分解斜視図である。

【図3】図２の領域ＩＩＩの拡大図であり、枠材の凹凸形状の説明図である。

【図4】本実施形態の接続部材を示す図であり、（ａ）は接続部材を内周面側から見た図であり、（ｂ）は接続部材を外周面側から見た図である。

【図5】図４に示す接続部材を気流方向から見た図である。

【図6】本実施形態のエアフィルタの組立方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係るフィルタ枠およびエアフィルタの一実施形態を図面に基づいて説明する。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係るエアフィルタの斜視図である。本実施形態に係るエアフィルタ１は、フィルタパック７０と、フィルタパック７０を内部に収納する矩形のフィルタ枠２から構成される。

【0011】

フィルタパック７０は、プリーツ加工された濾材５０を有している。濾材５０は、気体中の微粒子を捕集する、プリーツ加工された部材である。濾材５０には、例えば、ガラス繊維または樹脂繊維の繊維材料からなる不織布または織布が用いられる。濾材５０の具体例として、粒径０．３μｍの粒子に対する捕集効率が、９０～９９．９９％であり、厚みが０．４～０．９ｍｍである。このような濾材５０は、ＨＥＰＡフィルタ（粒径０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の捕集効率を有し、かつ初期の圧力損失が２４５Ｐａ以下であるフィルタ）、あるいは、ＨＥＰＡに準じる性能のフィルタ（粒径０．３μｍの粒子に対して９０～９９．９９％の捕集効率を有するフィルタ）として用いることができる。
濾材５０は、濾材シートを、山折りおよび谷折りを交互に繰り返し行うことによりジグザグ形状（Ｖ字が連続した形状）に形成されている。山折りおよび谷折りの折り目は、気流の上流側および下流側にそれぞれ表れる。特に制限されないが、フィルタパック７０の外寸は、例えば、縦（図１のＺ方向長さ）５８０ｍｍ×横（図１のＹ方向長さ）５８０ｍｍ×奥行き（図１のＸ方向長さ）５０～２９０ｍｍである。フィルタパック７０のプリーツ間隔は２～１０ｍｍ、折り幅は４０～２６０ｍｍ、プリーツ数は６０～２４０である。

【0012】

フィルタパック７０は、さらに、プリーツ間隔の間隔保持材としてセパレータ６０を有していることが好ましい。セパレータ６０は、濾材５０の隣り合う２つのプリーツ（山折りされた山部）の間のスペースごとに配置された複数の部材である。セパレータ６０の材料としては、アルミニウム、ステンレス等の金属、あるいは紙が用いられる。セパレータ６０は、プリーツ同士の間隔（図１のＹ方向に沿った間隔）を保持する部材である。セパレータ６０は、波形状に折り曲げられて形成され、プリーツの折り目が延びる方向（図１のＺ方向）と略平行な方向に延びるよう配置されている。フィルタパック７０の第一の方向の両端には、濾材５０が位置していることが好ましい。また、間隔保持材はホットメルト、スタビライザ、濾材５０のエンボス加工などでも良い。

【0013】

フィルタ枠２は、矩形の各辺を構成する４つの枠材２０、４０および４つの接続部材３で形成される。枠材２０、４０は、フィルタパック７０に対して気流に直交する第一の方向（以下、図１、２および６のＹ方向をいう）に２つの枠材２０が対向して配置され、第一の方向に直交する第二の方向（以下、図１、２および６のＺ方向をいう）に２つの枠材４０が対向して配置されている。枠材２０、４０の詳細については、後述する。
接続部材３は、矩形の角部を形成し、第一の方向に配置される枠材（第一の枠材）２０と、第二の方向に配置される枠材（第二の枠材）４０を角部で接続する。接続部材３の詳細は、後述する。

【0014】

図２は、エアフィルタ１の一部を分解して示す分解斜視図である。枠材２０、４０は、枠板部２２、４２とカバー部２４、４４から構成される。

【0015】

枠板部２２、４２は、図２に示す例において、Ｙ方向またはＺ方向に板状に延びる部分である。枠板部２２、４２の内周面はフィルタパック７０と当接し、外周面の一部は凸部３０と当接する。枠板部２２、４２の外周面には、接続部材３の凸部３０と接合するための凹部２１、４１が複数設けられる。第一の枠材２０の凹部２１は、Ｚ方向に窪み、気流方向（以下、図１、２および６のＸ方向をいう）に沿って複数設けられている。第二の枠材４０の凹部４１は、Ｙ方向に窪み、Ｘ方向に沿って複数設けられる。枠板部２２、４２に設けられる凹部２１、４１の数は、図２に示す例において４つであるが、その数は制限されない。

【0016】

凹部２１、４１はフィルタ枠２の外周面側に開放されるため、凸部３０の位置を枠材２０、４０の特定の位置に正確に合わせる必要がない。これにより、例えば、接続部品と枠板を嵌合する場合に比べ、作業性がよく、エアフィルタ１の組み立てが容易になる。

【0017】

また、枠板部２２、４２は、枠板部２２、４２からＹ方向またはＺ方向の外側に突出し、かつ、枠材２０、４０の長手方向に延びるリブ２３、４３を有する。図２に示す例において、リブ２３、４３は、３本設けられているが、その数は制限されず、凸部３０の数に応じて設けられる。枠材２０、４０は、その寸法、形状によっては、フィルタパック７０から力を受けることで、大きく変形する場合がある。これによって、フィルタパック７０と、枠材２０、４０との間に隙間があくと、リークが生じるおそれがある。エアフィルタ１では、枠板部２２、４２にリブ２３、４３が設けられていることで、枠材２０、４０の長手方向に対する曲げ剛性が高くなり、フィルタパック７０から力を受けても、枠材２０、４０の長手方向への変形量が大きくなりすぎない。

【0018】

カバー部２４、４４は、枠板部２２、４２のＸ方向の両端に設けられ、断面形状は略Ｌ字型である。カバー部２４、４４は、枠板部２２、４２のＸ方向の両端からＺ方向またはＹ方向に向かって突出するガード部２５、４５を有する。ガード部２５は、シール材がフィルタ枠２の内周面に塗布されるとき、シール材がフィルタ枠２外に漏れ出すのを防止する。

【0019】

枠材２０、４０のうち、フィルタパック７０の濾材５０のプリーツの折り目が延びる方向における両端と当接する枠材２０（第一の方向に配置される枠材）は、枠板部２２の内周面２２ａの全面に亘って、凹凸形状２６を有している。図３は、図２の領域ＩＩＩの拡大図であり、枠材２０の凹凸形状２６の説明図である。

【0020】

凹凸形状２６は、線状に延びた複数条の凹部２６ａおよび凸部２６ｂからなる。凹凸形状２６は、濾材５０の奥行き方向（Ｘ方向）に沿って凹部２６ａおよび凸部２６ｂが交互に表れている。凹凸形状２６は、気流方向に直交する方向（Ｙ方向）に沿って、線状に延びている。凹凸形状２６は、例えば押出成形により形成される。凹部２６ａは、内周面２２ａ上に塗布されたシール材が確実に凹部２６ａに行き渡るよう、断面形状が略円弧状である。

【0021】

接続部材３は、Ｙ方向およびＺ方向に突出し、枠材２０、４０の凹部２１、４１に挿入する複数の凸部３０を有している。凸部３０は、Ｙ方向またはＺ方向を向く面を有する板状の形状を有しており、Ｘ方向に沿って複数設けられる。接続部材３に設けられる凸部３０の数は、図２に示す例において４つであるが、その数は制限されない。また、凸部３０は、図２に示す例において、一定の曲率半径に沿った角部を有する形状に形成されているが、このような形状に制限されない。

【0022】

凸部３０は、接続部材３と枠材２０、４０とが接合される際に、枠板部２２、４２の凹部２１、４１に対してＹ方向およびＺ方向に沿って当接するように配置される。Ｘ方向に対して接続部材３の両端に位置する凸部３０の端部は、カバー部２４、４４により覆われている。

【0023】

さらに、接続部材３は、フィルタ枠２の角部を形成する面（接続部材３の外周面３２ａ）からＹ方向およびＺ方向に突出し、接続部材３に接合した枠材２０、４０の外周面の方向に沿うように設けられた堰３１を有する。堰３１の詳細については、後述する。

【0024】

枠材２０、４０および接続部材３は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフタルアミド等の樹脂材料を用いて作製される。

【0025】

図４は、接続部材３を示す図であり、（ａ）は接続部材３を内周面３２ｂ側から見た図であり、（ｂ）は接続部材３を外周面３２ａ側から見た図である。

【0026】

堰３１は、第一の方向および第二の方向（接続部材３の長手方向に直交する方向）を向く面を有する板状の形状であり、複数の凸部３０の面と平行に設けられる。堰３１の長手方向の両端部は切り欠かれており、堰３１の長手方向の長さは接続部材３の長手方向の長さよりも短い。切欠きは、枠材２０、４０と接続部材３の接合時に、カバー部２４、４４の端部と当接する。

【0027】

堰３１は、接続部材３と枠材２０、４０の接続部分を覆うように設けられる。これにより、堰３１はエアフィルタ１を組み立てる際に、凸部３０の間から漏れ出したシール材がフィルタ枠２外へ漏れ出すのを防止することができる。

【0028】

図５は、接続部材３を気流方向から見た図である。

【0029】

凸部３０は、図５に示す例では、先細りにされた先端部３３を有している。これにより、凸部３０の厚みが厚い場合であっても、エアフィルタ１を組み立てる際に、凸部３０を凹部２１、４１に簡単に挿入することができる。先端部３３は、図５に示す例において、厚み方向の片側のみ削り取られた形態を有しているが、厚み方向の両側において削り取られた形態が採用されてもよい。

【0030】

図６は、エアフィルタ１の組立方法を示す斜視図である。

【0031】

この具体例では、まず、第一の枠材２０の両端に接続部材３のＹ方向に突出した凸部３０を接合（挿入）し、エアフィルタ１の下辺をなす部分を作製する。接合した接続部材３のＺ方向に突出した凸部３０を上方（－Ｚ方向）に向けて置き、枠板部２２の内周面２２ａおよび接続部材３の内周面３２ｂ（内周面２２ａと同一面上に位置する面）に、例えばウレタン樹脂のシール材（兼接着材）を塗布する。接続部材３の内周面３２ｂにまでシール材が塗布されることにより、接続部材３の内周面３２ｂと第二の枠材４０の端面（接続部材３と接する面）に隙間ができず、リークが発生しにくくなる。

【0032】

このとき、枠板部２２の内周面２２ａには、凹凸形状２６が設けられている。このため、内周面２２ａの表面積が、凹凸形状２６がない場合に比べて大きくなる。その結果、シール材と内周面２２ａとの接着面積が増え、シール材と内周面２２ａとの接着性が増す。

【0033】

次いで、フィルタパック７０を、横方向（濾材５０の折り目と直交する方向）の両側から第二の枠材４０で挟持して圧縮し、フィルタパック組立体８０を作製する。フィルタパック７０と第二の枠材４０とは、接着剤により線接着されることで固定されている。線接着は、濾材５０の折り目が延びる方向（Ｚ方向）に沿った接着である。

【0034】

フィルタパック組立体８０を、第一の枠材２０に対して、Ｙ方向に位置決めする。また、図６に示すように、第一の枠材２０の気流の下流側の縁に、フィルタパック組立体８０の気流の下流側の縁を合わせて、この縁を回動中心としてフィルタパック組立体８０が回動されるよう仮固定する。この状態で、第一の枠材２０の凸部３０が、フィルタパック組立体８０の第二の枠材４０の凹部４１に挿入されることを確認しながら、図６の矢印で示すように、フィルタパック組立体８０を回動して、凸部３０を凹部４１に挿入し、フィルタパック７０をシール材に接触させる。濾材５０（フィルタパック７０）は、シール材で形成される層内にプリーツの折り目が延びる方向の端部が埋まるように配置される。これにより、シール材は濾材５０の折り目形状により区画されるようになっている。

【0035】

フィルタパック７０を一旦シール材に接触させると、フィルタパック組立体８０を第一の枠材２０から離すことができなくなる。このため、仮に、フィルタパック組立体８０が第二の枠材４０に対してＹ方向にずれた状態で接着された場合は、エアフィルタ１の性能に問題が生じるような歪みとなる。本組立方法では、フィルタパック組立体８０を、上述のように第一の枠材２０に対して回動させられることで、フィルタパック組立体８０を第一の枠材２０に対して精度良く位置決めすることができる。

【0036】

次いで、第一の枠材２０の両端に接続部材３のＹ方向に突出した凸部３０を接合し、エアフィルタ１の上辺をなす部分を作製する。また、枠板部２２の内周面２２ａに、例えばウレタン樹脂のシール材（兼接着材）を塗布する。その後、接合した接続部材３のＺ方向に突出した凸部３０を下方（＋Ｚ方向）に向け、フィルタパック組立体８０の第二の枠材４０の凹部４１に挿入し、フィルタパック７０をシール材に接触させる。以上のようにして、エアフィルタ１は組み立てられる。

【0037】

このような本実施形態におけるフィルタ枠２およびエアフィルタ１は、フィルタ枠２およびフィルタパック７０間の密性の低下を低減することができる。すなわち、枠板部２２の内周面２２ａに凹凸形状２６を設けたことにより、内周面２２ａと、この内周面２２ａに配置されるシール材との接着性を向上させることができる。これにより、熱収縮（熱膨張）の影響を受ける環境下であっても、シール材と内周面２２ａとが剥離することを低減できる。

【0038】

また、シール材の収縮量が最も大きくなるのは、シール材の長さが長い領域である。上述したように、シール材の層は、濾材５０のプリーツの折り目形状によりある程度区画されている。この区画された領域を内周面２２ａに平行する面上で見た場合、シール材の長さが最も長くなるのは気流方向に沿う方向の長さである。すなわち、濾材５０のプリーツ形状が形成するＶ字の深さ（高さ）に相当する長さである。この収縮量が最も大きくなる領域を考慮して、本実施形態におけるフィルタ枠２およびエアフィルタ１は、気流方向に直交する方向に線状に延びた凹凸形状２６を設けた。これにより、凹凸形状２６は、気流方向に沿う内周面２２ａの長さを凹凸形状２６の分だけ長くする、すなわち、シール材と内周面２２ａとの接触長さを長くしている。その結果、凹凸形状２６は、最も収縮量が大きくなる方向の接着性を高めることができる。

【0039】

本発明のフィルタ枠、エアフィルタは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を行うことができる。
例えば、凹凸形状は、枠板部の内周面の全面に設けられていなくてもよい。凹凸形状は、平滑面でなければよく、単に面を粗くすることにより形成されてもよい。また、凹凸形状は、点状の凸や凹であってもよい。
凹凸形状は、第一の方向に配置される枠材に限らず、第二の方向に配置される枠材に設けてもよく、全ての枠材に設けてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ エアフィルタ
２ フィルタ枠
３ 接続部材
２０ 第一の方向に配置される枠材（第一の枠材）
２２、４２ 枠板部
２２ａ 内周面
２６ 凹凸形状
２６ａ 凹部
２６ｂ 凸部
４０ 第二の方向に配置される枠材（第二の枠材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】