JP2004160351A

JP2004160351A - セラミックフィルター

Info

Publication number: JP2004160351A
Application number: JP2002329023A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ishikawa; 四郎石川
Original assignee: KANKYO HOZEN KOTOBUKI SEISAKUS; KANKYO HOZEN KOTOBUKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: KANKYO HOZEN KOTOBUKI SEISAKUS; KANKYO HOZEN KOTOBUKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: JP3859070B2

Abstract

【目的】煤煙などに含まれる可燃性微粒子を逃さず焼却させ得るセラミックフィルターを提供する。
【構成】発泡樹脂に付着せしめたセラミックスラリーを焼成することにより得られる三次元網状骨格構造のセラミック多孔体１に、タングステンなどから成る線状の電気発熱体２を内蔵する。又、電気発熱体２の両端に通電用の電極端子３Ａ，３Ｂを設け、その電極端子の接続によりセラミック多孔体１を直列又は並列に連結可能とする。そして、セラミック多孔体１の単体又は連結体を焼却炉の煙道中などに置き、電極端子３Ａ，３Ｂを外部電源Ｅに繋いで電気発熱体２に通電する。これにより、煤煙に含まれる可燃性微粒子がセラミック多孔体１により捕捉され、その捕捉物が電気発熱体２による加熱で焼失する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉の煙道やディーゼル自動車の排気管内などに装置されるセラミックフィルターに係わり、特に高温ガス中に含まれる粒状浮遊物質の大気中への放出を防止できるようにしたセラミックフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高温ガスの流路中に介在させるフィルターなどとして、特公平６−３３１９４号公報、特許第２５０７９７６号公報、特許第３１７０８５０号公報、特許第３１８６２３１号公報、及び特許第３２８７０１９号公報などに開示される三次元網状骨格構造のセラミック多孔体が知られる。これは内部連通空間を有する三次元網状骨格構造の発泡樹脂を基材とし、これをセラミックスラリーに浸漬して該セラミックスラリーを発泡樹脂に付着せしめ、次いでロール圧搾、遠心分離、又はエアーブローなどにより余剰なセラミックスラリーを除去した後、適量なセラミックスラリーが付着された発泡樹脂を乾燥、焼成することにより得られるものであり、これによれば多孔質にして高度な耐熱性を有することから、焼却炉や自動車の排ガスをはじめ、溶融金属その他の高温流体用フィルターなどとして好適に用いることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、上記従来のセラミック多孔体によれば、高温環境下でも劣化することなく焼却煤やＤＥＰ（ディーゼル排気微粒子）などを物理的吸着作用によって良好に捕捉できるという利点を有するものの、長期の使用時には目詰まりの進行により通気抵抗が増し、しかも吸着容量の低下によって一度捕らえた捕捉物が流体の圧力でセラミック多孔体から切り離されてしまう虞れがあった。
【０００４】
この点、例えば焼却炉の煙道中にセラミック多孔体を配置し、これをバーナで加熱すれば、捕捉した焼却煤を逃さず焼却せしめてその外部排出やフィルター効果の低下を防止することができる。しかし、セラミック多孔体をバーナで加熱するには、灯油など多量の化石燃料を消費するために莫大なランニングコストが掛かってしまうという問題があった。
【０００５】
又、バーナによるセラミック多孔体の加熱では、捕捉した焼却煤を完全燃焼できても、それによる火炎がバーナ側に逆流し、その逆流炎（バックファイヤ）によってバーナが焼損してしまうという欠点があった。
【０００６】
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は三次元網状骨格構造を有する耐熱性のセラミック多孔体を利用して煤煙などに含まれる可燃性微粒子を逃さず焼却させ得るセラミックフィルターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、係るセラミックフィルターとして、発泡樹脂に付着せしめたセラミックスラリーを焼成することにより得られる三次元網状骨格構造のセラミック多孔体に電気発熱体が内蔵されて成ることを特徴とする。
【０００８】
又、上記のようなセラミックフィルターにおいて、電気発熱体に通電するための電極端子を有して、複数のセラミック多孔体が前記電極端子の接続により直列又は並列に連結可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の適用例を図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１は本発明に係るセラミックフィルターの好適な一例を示した斜視図である。図１において、１は円筒形を成すセラミック多孔体であり、このセラミック多孔体１には図示破線に示すような線状の電気発熱体２（電熱線）が内蔵されるほか、この電気発熱体２への通電用として該電気発熱体と外部電源とを繋ぐ一対の電極端子３Ａ，３Ｂが設けられる。
【００１０】
セラミック多孔体１は、公知のように軟質ポリウレタンフォームなど内部連通空間を有する三次元網状骨格構造の発泡樹脂を基材とし、これをセラミックスラリーに浸漬して該セラミックスラリーを発泡樹脂に付着せしめ、次いでその発泡樹脂を余剰なセラミックスラリーの除去後に乾燥、焼成することにより得られる三次元網状骨格構造物であり、その空隙率（気孔率）は７０〜９０％に設定される。
【００１１】
尚、セラミックスラリーは、電気絶縁性に富むアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やコージエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）ほか、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、炭化珪素ＳｉＣ、珪化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）、又はランタンクロメート（ＬａＣｒＯ_３）などのセラミック粉末に適量の水を加えて泥漿化したものであり、その粘性は５０〜２５０ポアズに設定される。
【００１２】
又、セラミックスラリーの余剰分を除去する方法としては、ローラによる加圧法、遠心分離法、並びにエアーブロー法などがあるが、本例では電気発熱体２の変形を防止する点で遠心分離法やエアーブロー法が適用される。
【００１３】
つまり、本例において、電気発熱体２はセラミック多孔体１の焼成前、それも発泡樹脂の成形型内に置かれて発泡樹脂の成形と同時に其の内部に埋め込まれ、その状態で発泡樹脂へのセラミックスラリーの付着処理に続いて、余剰スラリーの除去、並びに乾燥焼成処理が施される。
【００１４】
特に、本例ではコイル状を成す電気発熱体２にして、これがセラミック多孔体の中心孔１Ａの回りに同心状に埋設される構成としてある。尚、電気発熱体２として、線径１〜５ｍｍ程度の耐熱性に富むタングステンや炭化タングステンをはじめ、炭化珪素、ニクロム（ニッケル−クロム合金）などを用いることができる。
【００１５】
次に、図２は同セラミックフィルターの縦断面を示す。この図で明らかなように、電気発熱体２の一端はセラミック多孔体１の端面より突出してピン状の口金（電極端子３Ａ）とされ、電気発熱体２の他の一端には電極端子３Ａの外径とほぼ等しい口径の孔を持つ凹状の口金で成る他の電極端子３Ｂが取り付けられる。
【００１６】
ここで、電気発熱体２には電気絶縁皮膜が施されるが、セラミックスラリーとしてアルミナやコージエライトといった電気絶縁体を用いた場合には、電気発熱体２に必ずしも絶縁皮膜を施す必要はない。尚、電極端子３Ａと成す電気発熱体２の一端や他方の電極端子３Ｂは、その内外表面がセラミック層で被覆されるぬよう、発泡樹脂へのセラミックスラリーの付着後に電極端子３Ａ，３Ｂの部分に付着したセラミックスラリーをふき取るか、又はセラミックスラリーの焼成後に電極端子３Ａ，３Ｂの部分に固着した焼結セラミックを削り取ることにより導体部分が露出される。
【００１７】
そして、以上のように構成される本願セラミックフィルターによれば、これを例えば焼却炉の煙道中に配置し、電極端子３Ａ，３Ｂと外部電源とを図示せぬ耐熱管内などに通される通電線で繋いで電気発熱体２に通電することにより、セラミック多孔体１で捕捉した未燃焼の焼却煤を焼失せしめ、中心孔１Ａを通る煤煙も電気発熱体２による間接加熱により中心孔１Ａの通過中に完全燃焼せしめることができる。
【００１８】
特に、煙道の長さなどに応じ、図３に示すよう雄側の電極端子３Ａを他の雌側電極端子３Ｂに挿入し、両電極端子３Ａ，３Ｂの直接接続（嵌合）によって複数のセラミック多孔体１が長さ方向へ直列に連結可能とされ、このとき両側に位置するセラミック多孔体の電極端子３Ａ，３Ｂと外部電源Ｅを通電線Ｌで繋ぐことにより、直列接続された各電気発熱体２に通電してこれを発熱させ得るようになっている。
【００１９】
又、煙道の口径などによっては、図４のように複数のセラミック多孔体１を並列に連結することもできる。この場合、電気発熱体２の両端が電極端子３Ａ，３Ｂとしてセラミック多孔体１の両端面より突出され、隣り合う電極端子３Ａ，３Ｂがコネクタ４により接続される。尚、コネクタ４は両端が電極端子３Ａ，４Ｂに嵌合する良導体の接続金具５を耐火物６で被覆することにより構成される。
【００２０】
以上、本発明の適用例を説明したが、係るセラミックフィルターは焼却炉の煤煙除去用としてその煙道に配置することのみならず、自動車の排ガス系統中に配してＤＥＰの除去や消音効果を上げることができる。又、石油ファンヒータをはじめとする暖房用送気系に配して、加熱空気を発生させたり、送気中に含まれる微粒子を焼失せしめて脱臭効果を上げることもできる。
【００２１】
又、係るセラミックフィルターは上記例の構成に限らず、セラミック多孔体１や電気発熱体２の形態を変更することもできる。図５及び図６は、電気発熱体２を蛇行した波形線として、これをセラミック多孔体の中心孔１Ａの回りに埋め込んだ例であり、本例では電気発熱体２の両端が電極端子３Ａ，３Ｂとしてセラミック多孔体１の両端面より突出される。
【００２２】
次に、図７はコイル状の電気発熱体２をセラミック多孔体の中心孔１Ａに填め込んだ例であり、これによれば余剰なセラミックスラリーの除去にローラ加圧法を適用してセラミック多孔体１の焼成後に電気発熱体２を一体的に組み付けることができる。
【００２３】
又、セラミック多孔体１を円筒形とするほか、これを図８のような方形体としてその内部に電気発熱体２を埋め込むようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係るセラミックフィルターによれば、三次元網状骨格構造のセラミック多孔体に電気発熱体を内蔵したことから、多量の燃料を消費するバーナを使用せずして焼却炉や自動車の排ガス中に含まれる可燃性微粒子を外部排出することなく効率的に完全燃焼せしめることができ、しかも可燃性微粒子が焼失することから長期に亙って良好なフィルター効果を維持することができる。
【００２５】
又、バーナを使用しない電気的な抵抗加熱方式であるから、ランニングコストが安く安全であり、自動車の排ガス系統といった小スペースにも容易に装置することができる。
【００２６】
更に、電極端子の接続によって複数のセラミック多孔体を連結できるようにしていることから、焼却炉の煙道や自動車の排気管などの大きさに合わせて全体積を調整することことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセラミックフィルターを示した斜視図
【図２】図１に示したセラミックフィルターの縦断面図
【図３】セラミック多孔体を直列に連結した状態を示す概略図
【図４】セラミック多孔体を並列に連結した状態を示す概略図
【図５】本発明に係るセラミックフィルターの第２実施例を示した斜視図
【図６】図５に示したセラミックフィルターの横断面図
【図７】本発明に係るセラミックフィルターの第３実施例を示した縦断面図
【図８】本発明に係るセラミックフィルターの第４実施例を示した斜視図
【符号の説明】
１セラミック多孔体
２電気発熱体
３Ａ，３Ｂ電極端子

Claims

発泡樹脂に付着せしめたセラミックスラリーを焼成することにより得られる三次元網状骨格構造のセラミック多孔体に電気発熱体が内蔵されて成ることを特徴とするセラミックフィルター。
電気発熱体に通電するための電極端子を有して、複数のセラミック多孔体が前記電極端子の接続により直列又は並列に連結可能とされている請求項１記載のセラミックフィルター。