JPS58143817A - 可燃性微粒子除去用フイルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はガス中に含まれる可燃１４＋微粒子、特に自動
車の排ガス中に含まれるカーボン等の可燃性微粒子を除
去でるためのフィルタ装置に関するものであり、更に詳
しくは〕ｒルタ自体に通電して発熱させることにより、
高濾過１’ｌを保持したまま、濾別した可燃性微粒子を
効率的に燃焼除去するフィルタ装置に関Ｊ゛るものであ
る。 従来、例えば公害対策として自動車エンジン殊にディー
げル［ンジンの排ガス中に含まれるカーボン微粒子を除
去ゴるＩこめに、排気系まｌこは排気）窮流系に、フィ
ルタを用いることが提案されているが、長期の使用では
カーボンが堆積して目詰りを起こし、圧力損失を生ずる
という欠点があった。 この欠点を解消するしのとしてフィルタの微粒子捕捉部
位にニクロｌＸ線ヒータあるいは光熱金属層を組み合４
つせて通電加熱したり、　ｆｉｌｉ捉部位に燃料をＩＩ
Ｊ％躬し−Ｃ燃利の燃焼熱で加熱したり、高圧電極を設
けて火花放電により加熱したり、又、ノイル−２− 夕をカーボン繊軒

【とし、そのカーボン繊組に通電ηる
ことにより加熱しく、カーボン微粒子を焼７１１し、［
１詰りを防ぐ方法がとられていた。 しかし、ニク１］ム線を使用する場合は発熱面積が少な
くてエネルー１゛効率が悪く、又、フィルタへの取り付
（′、ｌも手間のかかるものであり、発熱金属層を設（
プる場合は濾過の障害になら’Ｊいように細く小面積に
設けなくではならず、■はり］］ネルギ効率が悪く、取
っ付（プも手間がかかるものであり、排ガスにより昇温
がうま（ゆかない場合（よ−［ンジンを止めてから、フ
ィルりにたｊｊつだカーボン（峻粒子を燃焼させなけれ
ばならないことも生じｌこ。 又、燃料１１ＦＩ則および高ｆｆ放電方法は格別に視外
な装置を必要とし、エネルギを大小に消費し、燃料によ
る火災」−の問題、放電にＪ、るフィルタの損傷を生じ
、又、カーボン繊組を使用したらのは繊維自体が燃焼に
より消失してし８１：う欠点を有していた。 一方、同様な用途にセラミックのハニカム構造フィルタ
が知られており、このものは一般の〕ｒ−３− ルタに比べ、目を細かくしてし圧力損失が少なくて１み
、しかも］ンバクトであるので自動車の排ガス中のカー
ホン除去用に好適なものであるが目詰りを生じた場合、
濾過面が広範囲にわたるので、フィルタを使用部イイｌ
より取りはずして全体を加熱処理し、カーボン微粒子を
燃焼消滅させなくてはならながった・・ 以上述べた１に来技術の欠点に鑑み、本発明者らは１−
ンジンを作ＩＩ　シフこままで、圧力損失を悪化させる
ことなく特に複穎な設ｆｌ＋を要せずに、効率的に可燃
性微粒子を除去することを目的として、鋭意研究の結果
、セラミックのハニカム構造フィルタそのらのを通電発
熱体となし、現状の装置を大ぎく変更りること４Ｔり、
効率的に可燃１１；微粒子を取り除くことができること
を児出し、本発明を完成したのである。 本発明の要旨と１Ｊるどころは、人口側から出口側へ延
びる複数の通路を形成り−る壁構造体をなづどともに該
通路は出［：）側が出［１閉鎖檗で閉鎖された入１］通
路群ど入１］側が入１］閉鎖壁で閉鎖された−　　４　
− 出１］通路群り白うなり、しかしてイ゛ｆ意の１′つの
入口１通路は少なくとも１つの出［１通路と壁を」ξ有
して可燃性徴わｌ了を捕捉づる濾過壁をなＪフィルタに
おいて、少なくとら壁構造体を多孔質導電性し一シミツ
クで形成づるどともに該壁構造体を通電加熱するための
電圧印加手段を上記フィルタの外周壁部に段ＬＪ　Ｔな
る可燃１’Ｊ微粒子除去用フィルタ装置にある。 次に、図を参照しつつ説明Ｊる。 第１図は本発明の一実施例である円筒型フィルタ装置の
正面図を、第２図１．ｉｌその断面図を、第３３図はそ
の部分破断概略斜視図を表わしている。第１図において
１は入Ｉ」通路…Ｙであり、その流入［」３が円形の端
面２１に市松模様に間口している。 この端面２１の反対端部２２にも同様に出口通路群２の
流出１」４が開口して、フィルタ装置はその筒状周面２
０とともに全体で円筒体を形成している。 次に第２図において説明するど、入口通路ＪＩＹ１は、
ガスが流入する流入口３の反対側の通路端部−５− においで閉鎖ｖ５にて閉鎖され、その側面は多孔質導電
性セラミック濾過壁７の４而Ｊ、りなり、全体として、
ｖ１通していない断面１１゛方形の穴を形成している。 出［１通路群２は、ガスが流出づる流出ＩＴＩ　／Ｉの
反対側の通路端部において閉鎖壁６にＣ閉鎖され、イの
側面は十記の入１］通路１と同様に多孔質導電性セラミ
ック濾過壁７の４面よりなり、全体として、山通してい
ない断面正方形の穴を形成している。 そして入］−１通路ｆｉＹ　１の各通路と出口通路群２
の各通路は互いに１つ以上の濾過壁７を共有して隣接づ
るように配設され、通路１．２が断面正方形である場合
は、通路１つにつぎ最大４側面が入口通路と出口通路と
の間の共有濾過ヤということになり、全体の配置は、第
１図に示すごとく、各端部の正方形の流入「１３あるい
は４は閉鎖壁５あるいは６と市松模様をなしている。 又、筒状側面壁２０の外部表面には電圧印加用の金属質
電極８．９が端部２１から２２に至るま−６− で帯状に、豆いに一定間隔をおいて、被着形成されてい
る。各電極の人ぎさくま、筒中心線から見て６０’″前
後の幅、ｖｌに５０’へ一８０’に設定りることがハニ
カム断面での均一発熱の点から々ｒましい。 口こで本実施例のガスの濾過作用を説明Ｊる１゜まず端
面２１方向から流入しＩこガスは端面２１に聞［１して
いる各流入口３から入口通路ｆｌＹ　１に入り、次いで
第２図にて点線で示した矢印のごとく多孔質の濾過壁７
の孔の中を通り抜【−）、隣接Ｊる出口通路群２に浸出
する。ぞの際、ガス中の微粒子が濾過壁７に捕捉され、
ガスのみ出［Ｉ通路１１Ｙ２を通って各流出口４から流
出する。 そして、この時、フィルタ装置の両電極間に電圧印加し
通電しておＧｙＪば、フィルタの濾過壁７が発熱し、カ
ーボン等の燃焼温度以」−に１１ることに」：す、濾過
壁に捕捉されたカーボン等のｉ１１燃竹黴粒子が燃焼し
消滅してしまうのである。 ここにおいて、濾過壁７．２０および閉鎖％ｔ　５６は
多孔質導電性レラミックからなり、流入［）３−　７　
　＝ 上り入１−１通路１へ入ったガスを濾過して、出１］通
路２７ｐ　＋ら流出口４へ導く作用をし通常孔径２μ〜
３０　／／のちのであれば、カーボン等の可燃１’ｌ微
粒子の捕捉に好適である。１．：だし、濾過壁２０ある
いは閉鎖壁５．６はＨｉに多孔質である必要はイｆいが
、同質月利である方が、）１１１熱１４等のＷみで損傷
したり−することがないので好ましい１、ここにおいて
、濾過壁７および閉鎖壁５．６に使用されるセラミック
ＤＦｉ　ｔｌは、炭化］］索（化学式Ｓ　ｉ　Ｃ）ある
いは−ｆ１化しリブデン（化学式ＭＯ８ｉｚ）等を主成
分どづるｉ−）のが使用され、特に７珪化モリブデンを
：１１成分としたしの番よ温瘍に対する電気抵抗の変化
が使用される全温度領域で１１特性を示すので温曵調節
が１ノやすい。 上記実施例におい−Ｃ濾過壁のハニカム構造体を製造す
るには、例Ａば次のようになされる。炭化工１索あるい
は二月化モリブデン等の１−成分の他に、アルミナ、シ
リカ等め原＊）１微粉末、アルギン酸ソーダ、アル４゛
ン酸アン［ン、ポリビニールフ′ル］−ル等の有機バイ
ンダー、水、エチルアルコールＥ３− 等の溶剤を加えて混練して調合物を作り、これを用通孔
の断面形状が三角形、四角形、六角形等の多角形および
円形、楕円形等の所定の形状を構成するように多数のス
リットからなるダイスより押し出寸ことにＪ：リ一体構
造の長尺物を得、該長尺物を必要な良さに切断づること
により生の濾過壁ハニカム構造体を得ることかできる。 次に該ハニカム構造体からフィルタ装置を製造でるには
、例えば、該構造体の入］＝１通路１および出［１通路
２の入１］側端部に、全入口通路ＢＹ１のガス流入口３
の個所のみを打ち抜いた生のセラミックシートを、生の
セラミックをペースト状の組成にしたものを結合剤とし
て用いて貼り付り、閉鎖壁６とし、更に同様にして出口
側端部に、金山【１通路群２のガス流出口４の個所のみ
を打ち抜いた生のセラミックシートを貼り（＝Ｉす、閉
鎖壁５どしたのち、焼成づる。 フィルタの外形は適用部（ひに適応させて、四角柱、円
筒体等の各種の形態を選択することが可能であり、通路
の形状も四角柱、六角６、三角奇１等−〇　　− の各種の形態を選択りることか可能である。 次に、−１］記のごど（焼成された円筒状）ｒルタの筒
状側面壁２０の外部表面に白金等の金属粉末ペース１“
−あるいはニッケル、＝１バルト等と珪素との粉末ペー
ス１〜混合物を帯状に、間隔をおいて、焼き句りること
にＪ：り金属質電極８．９を積層し、フィルタ装置を１
りることができる。 又、該フィルタ装置行の側面壁２０に気密性を付与Ｊる
ためにガラス入りセラミック層を一部又は全面に焼成す
ることらでき、それにより側面壁２０から漏出した高温
の１１１ガスが他の部品に悪影響を与えることを未然に
防止できる。 フィルタ装置の形状は円筒形状だ４−Ｊでなく例えば角
柱形状でもよい。第５図には、四角柱形状のフィルタ装
置を示す。 金属質Ｎ極２３．２　／Ｉ　４；ｔ　、フィルタ装置の
４つの側面の内、相対覆る２面に設（）られている。 第４図は本発明の自動車排ガス濾過用フィルタ装置とし
ての適用例を示づ。 ここにおいて、１６　＋、；を本発明の可燃性微粒１除
−１０− ム用ノイルタ装圓であり、セラミックの絶縁少持［’ａ
　１　／Ｉａ　、　１　／Ｉｌ＋にＪ、って、外筒１８
に固定されている９、外筒１Ｂはその流入側において、
鍔部１８ａで接合管１６の鍔部１６ａど結合し、二ｒ、
−１−シーストマニホールドに接続され−Ｃいる。ぞの
艮夕・１側である流出側に１１５いては、鍔部１８１１
で接合管１７の鍔部１７１）と結合し、１ノ１気管に接
続され（いる。 フィルタ波防１０の一方の電極８に導線１２ａかろうイ
ζｔ　＋Ｊその他の￥一段で電気的に接続され、外筒１
８に貫設した碍子１３ξ１ににす１１１体と絶縁状態を
保持したまま外部へ導かれ、電源Ｅのマイナス側に接続
及び接地されている。 他方の？ＩＩｉ極９にら導線１２１）がろう（＝Ｊ（Ｊ
（の他の手段で電気的に接続され、ダ筒１８にｔ）１　
ｔｉＱした碍子１３　ｔｌによりΦ体と絶縁状態を保持
しＩこまま外部へ轡かれ電源［のブフス側にスイン１１
５を介しＣ接続されてａ３す、これら電源ｒ：　、　；
ｘｉ線］２ａ、１２１）、スイッチ１５おＪ、びフィル
タ装置１０仝体で加熱回路を形成１ノでいる。 −１１− 十配構成におい−（、ＩＩンジンがらのカーボン微粒子
を含ｌυだ排ガスは１−Ａジ−ストマニホールドおにび
接続管１６をイの；１；ま通過し一］１流ブノ向「より
、微粒子除去用フィルタ装置ａ？　１０の入「１通路１
へ流入Ｊる１、ついで第１図の点線で示Ｊごとく１ノ１
ガスは濾過壁７を通り扱り、出１」通路２に出（、ｆｉ
！　ＩＩ　４よりフィルタ菰ｉｔ￥１０外へＪＪＩ出さ
れ、下流０）１ノｌ気管の方向８へ向う、。 上記濾過壁７を通り抜【ノることにより、ＩＩガス内の
カーボン微粒子が濾過壁７で捕捉され、カーボン微粒子
をほとんど含まないｌｊｌカスが中外へＪＪＩ出びれる
ことになるのである。 イこで、スイン（ＩＦ５をＡンすることにＪ、り両電極
８．９間に通電し、）ｒルタ装置１０を発熱させて、カ
ーボン微粒子を発火湿度まで加熱Ｊると、カーボンが燃
焼消滅してカーボンの（１着１１（積にＪ、るノーｒ）
レタの目詰りおＪ：び目ｉ／ｉりによる１１力旧失を未
然に防１１−づる・ことができるのである。 この加熱回路においで、導線１２８及び１２１）が、カ
ーボン微粒子の流ｖＪシている空間に露出Ｊ−１２− ることかなく、７Ｊ−ボン微粒子が轡粍）表向にイ・１
盾１（ｎ　ｌｔ！ｌづることがイｊ−いので、ショー１
〜の恐れがなくなり、有利である１゜ また、このフィルタの多孔質壁構造体内に白金などの触
媒金属を分散状に担持させてａシくことは、カーボンの
焼Ｍｌをにり低い湿度で行うことができるので右利とな
る。これは、たとえば、多孔質壁構造体を触媒金属の酸
もしくは」ｎの液に浸漬後、比較的高い湿度で加熱処理
Ｊることによって得ることがＣ゛きる。 以十のごとく、本発明の可燃１１１微粒子除去用フィル
タ’ＪＡＨによれば、入１］側から出口側へ延びる複数
の通路を形成Ｊ８壁構造体をなＪとともに該通路は出口
側が出「１閉鎖壁で閉鎖された入口通路群ど入１１側が
入［］閉鎖壁で閉鎖された出［１通路酊／ＪＩ　Ｉらな
りしかして任意の１つの入口通路は少なくとも１つの出
１」通路と壁を共布して可燃性微粒子を捕１７する濾過
壁をなづフィルタにｄ３いて゛、少なくとも壁構造体を
多孔質導電性レラミックで形成するとともに該壁構造体
を通電加熱するための電−１３− ｊ］−印加手段を上記フィルタの外周壁部に段（）るこ
とにより、従来のハニカム構造型フｒルタの形状を特に
変更りることなく、カーボン微粒子濾過と加熱のための
フィルタ構造が簡ｊ１ｉになり製造が容易となる。 又、使用時にａ３いて、フィルタ全体、特に濾過壁自体
が発熱するので、捕捉されたカーボンが全て効率的に加
熱焼却され、讐湿も速くてエネルギ効率がよい。しかも
圧力損失が少なくて、カーボン微粒子捕捉性が良１’（
であるというハニカム構造型フィルタ本来の長所し保持
している。 なお、排カスも加熱されるので、フィルタに捕捉された
可燃性の微粒子の燃焼消滅が効率よく行われる。 次に具イホ的な製造の実施例を挙げて説明覆る。 実施例　１ 炭化珪素粉末、焼れ一助剤としての炭化ホウ素（化学式
ＢａＣ）どフ［ノール樹脂及び孔径制御剤としてのグラ
フアイ１〜粉末（平均粒径２５　ｕ　）を、５ｉ（Ｅ：
１００、［３ａＣ：０．２５、フェノ−１４− −ル樹脂：５、グラフｊ・イト粉末：１５の重１７１人
′１合で調合した調合物１００に苅し、ポリビニル】ノ
ルコール：；３、水：２５の割合て・配合、混練したｂ
のを、金型に通して押し出し、出通状態にある通路をイ
１Ｊる長尺物を成形して、必要な良さに切断し、牛の壁
椙ｊ告１本を（ｑｌこ。 次に予め流入［１又は流出口をＦｌら抜いた、十記ど同
一配合の牛のシートを、前記の切断したで１の壁ｆＳ造
体の両切断面に、上記の成分の内、溶剤の割合を増加さ
せて配合したペース１−を介して接着させ）Ｊｏこのも
のを１９５０　°Ｃ：、窒＄雰°囲気下で３時間焼成し
、更に人気中で１０００℃にて余分な燃焼性のカー１１
ζン成分を焼切り、フィルタを作つ　ｌこ　。 次に１１素５０重量％、ニラグルおよびコバル１〜の微
わ）未５０重量％の混合物を１５００℃の非酸化１′ｌ
Ｊ雰囲気下で゛３０分間焼成し合金化した−らのを史に
粉砕し！、：粉末のペーストを、上記の焼成したフィル
タの両シー１一部分の表面に塗布したのち、乾燥し、１
５００’Ｃの非酸化＋！１雰囲気中で１０分−１５− 間焼き（ｊｌ　ＩＪ　、第１表の性状の円筒体可燃１１
１微＄ｒ＋了除去用フイルタ装置を得た。 第１表 直径　　　１００ｍｍ 長さ　　　　１００ｍｍ 濾過壁厚ざ　　　０．５ｍｍ 通路内のり　　　−辺３．０ｍｍの正方形濾過面積　　
　約Ｆ’３２００　ｍｍ２／　ｉ　ｎ３平均気孔率　　
　ｊう５％ 」ｉ内気孔径　　　２０μ 電（粉量［氏抗（自　〈　１ル溜１）　　　　　　０．
５　０実施例　２ ＥＩｊｌ化モリブデンの粉末７２小吊部、アルミナ８市
吊部、グラフｊ・イ１〜粉末２０重邑部に対し、有機パ
インタとしノでポリビニルアルコールａ　Ｒｉ　ｆｉ部
および水２０重半部を配合し混練したものを実施例１ど
同様な形状、条１１Ｃ゛成形おｊ、び焼成し、更に、大
気中で１０００°０にて余分な燃焼１１のカーボン成分
を焼切り、−フィルタを作った。 得られたフィルタの両シー１へ部分の表面に白金−１６
− 粉末のベース１〜を塗イ（ｉ　シ、人気中で、１２００
℃にて焼き付けて、円筒体ｒＩｌ燃竹微性徴除）、川フ
Ｃルタ装置を１ｒ：また９゜ 子の性状は帛渇の電極間抵抗１ｉ１が０．３０であった
こと以外（ま第１表と同じであつｌこ、１脣渇試験 実施例１で１りられたフィルタＳ４ｉ’ｆＪの両電極間
【こ人気中で２６Ｖの電圧を印加したところ、常温から
６００１〕を越える温度まで、１０８秒間で）ヱした。 一方、実施例２で得られたフィルタ装置の両電極間に大
気中で２６Ｖの電圧を印加したところ、常温から６０　
（’）　°Ｃを越える温度まで、１０３秒間で達した。 又、二珪化モリブデンのフィルタは正ｒＩ刊であるので
、温度制御が容易であ・）だ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可燃ｆｌ微粒子除去用フィルタ装置の
一実施例の正面図、第２図はそのＩＩ　−ＩＴ断面図、
第３図はその部分破断概略斜視図、第４ンＩは自動車＋
１１カス濾適用フイルタ装置の概略断面図−１７− 第５図は他の実／ｄｌｉ例の概略斜視図である、。 １・・・・・・入１］通路１１Ｙ ２・・・・・・出１］通路ＩＩＹ ７・・・・・・濾過ｂ？ ８．９．２３．２’ｌ・・・・・・金属Ｙ′１↑１１極
代理人　弁理士　定立　勉 −１８− 手続補正書坊式） 昭和５７年６月２日 ２　　発明の名称 可燃性微粒子除去用フィルタ装置 ３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　　名古屋市瑞穂区高辻町１４番１８号氏
　名（名称）　　　＜４５４）日本特殊陶業株式会社代
表者　小　川　修　次 ４、代理人〒４．６０ 住　所　　　名古屋市中区錦二丁目９番２７号５、　補
正命令の日付 昭和５７年５月２５日　（発送日） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　人口側から出］］側へ延びる複数の通路を形成づる
   壁構造体をなηどどもに該通路は出に１側が出口閉鎖壁
   で閉鎖された入［１通路１’Ｘと入１−１側が入口閉鎖
   壁で閉鎖された出口通路ｎＩ　ｉｐ　（うなりしかして
   任意の１つの入［１通路は少＜’Ｋ　りとも１つの出「
   １通路と壁を共有して可燃性微粒子を捕捉りる濾過壁を
   なづフィルタにおいて、少なくとも壁構造体を多孔質導
   電性セラミックで形成するとどしに該＠１Ｆ４造体を通
   電加熱するための電圧印加手段を十記フィルタの外周壁
   部に設（プてなる可燃性微粒子除去用フィルタ装置。 ２　多孔質導電性セラミックが炭化珪素を主成分とする
   ものである特許請求の範囲第１項記載の可燃性微粒子除
   去＋１１フイルタ装置。 ３　多孔質導電↑１セラミックが二Ｔ：ｌ化モリブデン
   を主成分とするしのである特許請求の範囲第１−　１　
   − 項記載の可燃性微粒子除去用フィルタ装置。