JP3018457B2 - 自己発熱型フィルタ - Google Patents

自己発熱型フィルタ

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フィルタ自身が加熱可能な自己発熱型フィ
ルタに関するものであり、特にディーゼルエンジン等よ
り排出されるパティキュレートを捕集するフィルタに関
するものである。
〔従来の技術〕
従来、ディーゼルエンジン等より排出されるパティキ
ュレートを捕集するフィルタとしては、例えば、特開昭
55−131518号公報に開示されているように、セラミック
よりなるフィルタの上流部に、このフィルタに付着した
パティキュレートを加熱により焼失させ、フィルタの再
生を行うニクロム線よりなる再生用ヒータが設けられた
フィルタが開示されている。
〔発明が解決する課題〕
しかし、このような構成のフィルタでは、 再生時に精度よくパティキュレート量を検出する手段
が必要、 少ない捕集量のまま再生を行った場合、パティキュレ
ートが十分に燃焼せず、満足いく再生が不可能である、 多くの捕集量のまま再生を行った場合には、再生時の
温度が必要以上に高くなり、セラミックフィルタの破損
が生じてしまう、 セラミックフィルタの端部のみに再生ヒータを設けて
いるため、再生時には、フィルタのヒータ取付け部分が
最も温度が高くなり、ヒータより離れるほど温度が低く
なってしまうという、フィルタの温度分布の不均一化に
よる破損が生じてしまう、 という様々な問題が生じてしまっていた。
また、特開昭61−18403号公報に、ワイヤーメッシュ
スクリーンに、金属焼結体が付着された多孔性金属フィ
ルタが開示されているが、この公報には、この公報の多
孔性金属フィルタを使用する場合、フィルタの再生をど
のように行うかについて、さらには、パティキュレート
の捕集するフィルタの最適な適用が全くなされておら
ず、この金属フィルタをパティキュレートの捕集に用い
ることは、さらなる問題を有していた。
以上のように、パティキュレートの捕集フィルタとし
て、従来の構成とは異なる新規なフィルタが望まれてい
た。
そこで、本発明では、フィルタとしての捕集効率が高
いばかりでなく、強度に優れるとともに、フィルタの再
生が良好に行うことのできる優れた自己発熱型フィルタ
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〕
そこで、本発明では、電気的に導通可能な材料よりな
り、複数の穴部を有する支持体部と、多孔質焼結体から
なり、少なくとも支持体の穴部に形成された微細孔径部
とからなる自己発熱型フィルタであって、支持体部に電
流を流すことによって、支持体部を自己発熱させ、支持
体部に形成される穴部および微細孔径部によって捕集さ
れる不純物を焼失せしむる自己発熱型フィルタを提供す
るものである。
〔作用〕
本発明の自己発熱型フィルタを使用することによっ
て、支持体部の穴部とともに微細孔径部が形成されてい
るので、微細孔径部の強度を向上させるとともに、穴部
および微細孔径部によって捕集された微粒子を、支持体
の電気的導通による発熱によって、支持体だけでなく微
細孔径部の加熱をも行うので、穴部および微細孔径部に
よって捕集された微粒子を焼失可能とすることができ
る。
〔実施例〕
（第１実施例） 第１図は、第１実施例の自己発熱型フィルタを使用し
たディゼルパティキュレート捕集装置の全体図である。
１は、ディーゼルエンジンであり、このディーゼルエ
ンジン１より排出側よりエキゾーストパイプ２を介し
て、本発明の自己発熱型フィルタであるフィルタ３が接
続されている。さらに、このフィルタ３の下流側には、
消音器４が設けられている。
また、CPU5が設けられており、このCPU5は、エンジン
の水温、回転数およびアクセル開度からの信号を検出す
ることによって、ヒータリレー６を介して、フィルタの
再生時期を決定するとともに、バキュームレギュレーテ
ングバルブ（VRV）７を介して、フィルタの上流側に形
成され、空気量を調節するバルブ８を調節する。
第２図（ａ）、（ｂ）は、第１実施例のフィルタ３の
上部断面図および横断面図を示す。
フィルタ３の下流側の通路は、第２図（ａ）の示す如
く、分割隔壁11a、11b、および11cによって、４つの通
路に分割される。そして、この各通路には、Ｕ字形状を
なすフィルタ部材31が縦４列、横10列に配された計40本
によって、集合体20を形成し、さらには、この集合体20
を２本を一対として形成することによって、フィルタ３
を構成している。
また、フィルタ３の再生時には、エンジン１の回転
数、負荷の大きさおよび排気ガス温度検出器15からの信
号等によって、フィルタ３に供給する排気ガス量を一定
にするべく、各通路のガス量の制御をCPU10の信号によ
り、バキュームレギュレーテングバルブ７およびモータ
12を介して、バルブ８を制御している。
第３図（ａ）、（ｂ）に、集合体20の上流側一部端
面、集合体20の下流側端面を示す。
第３図（ａ）、（ｂ）より明らかなように、集合体20
は、フィルタ部材31が、電極部材13a、13bによって、電
気的に直列に接続され、バッテリー14より電圧が付加さ
れるよう構成されている。
第４図（ａ）は、本発明のフィルタ部材31の斜視図、
第４図（ｂ）は、フィルタ部材31の一部断面図である。
フィルタ部材31は、フィルタ機能を有する濾過部34、
２本の濾過部34を連結する連結部35および、連結部35に
よって連結された濾過部34を２組同時に保持する保持部
36より構成されている。
濾過部34は、長さ130mm、幅13mm、厚さ2.5mm、フィル
タの壁厚0.2〜0.3mmの大きさを有する。また、この濾過
部34は、支持体部であるラスメタル材32に、Fe−Cr−Al
−REMよりなり、Alの含有量が5wt％以上の合金を焼結し
た微細孔径部である焼結金属33が保持され、この焼結金
属33が３次元網目構造によって、微細な孔が形成される
ことにより、パティキュレートを十分捕集できる、フィ
ルタ機能を有している。また、第４図（ｂ）のＡ−Ａ断
面図に示すように、この濾過部34は、対向する２枚の濾
過部材34a、34bが、お互い長軸方向（排ガス等の流れる
方向）に対して、平行に波型が形成されることによっ
て、ガスが外側より濾過部34の内部である中空部34cに
流入可能としている。
また、この濾過部34の上流側端部には、Fe−Cr−Al−
REMよりなり、Alの含有量が10wt％以上の合金よりなる
コの字状の連結部35が溶接されるとともに、他の濾過部
の上流側端部とも連結することによって、互いに相対向
するように２本の濾過部34が設けられる。
さらに、濾過部34の下流側端部には、濾過部34の中空
部34cと直接連結されるように、保持部36には、排出部3
6a、36b、36cおよび36dが形成され、濾過部34と溶接に
よって固定されている。
次に、このフィルタ部材31の保持構造を第５図
（ａ）、（ｂ）によって説明する。
第５図（ａ）は、フィルタ部材31の下流側端部を第５
図（ｂ）はフィルタ部材31の上流側端部の保持構造を示
す部分拡大図である。
フィルタ部材31の下流側端部では、フィルタ部材31の
保持部36が下流側後部固定部材40、下流側前部固定部材
41によって、挟持されることによって、フィルタ部材31
が固定部材40、41に固定され、フィルタ部材が40本有し
た集合体20を形成している。この下流側後部固定部材40
は、第３図（ｂ）に示されるように、格子形状を成して
おり、この複数の格子空間43にフィルタ部材31の排出部
36a、36b、36cおよび36eが露出されている。
また、下流側後部固定部材40および下流側前部固定部
材41は、Fe−Cr−Al−REM合金で、Cr18〜24wt％、Al5wt
％以上、REM0.2％以上残部Feからなる合金材料よりなっ
ており、この合金材料は900℃以上の温度で大気中にて
0.5〜20時間酸化させ、表面にAlの酸化物からなる絶縁
層を形成している。
さらに、第３図（ｂ）の上部端および下部端に位置
し、電極部材13a、13bに接続されるフィルタ部材31は、
保持部43の一方側に濾過部34が形成されるのみであり、
他方の濾過部34の形成される側の保持部36には、電極部
材13a、13bが電気的に導通接続され、濾過部34への電気
の供給を可能としている。
さらに、下流側後部固定部材および下流側上部固定部
材に、フィルタ部材が固定されることによって、互いの
フィルタ部材31の保持部36が、電極部材13a、13bに挟ま
れる方向に電気的に接続され、電極部材13aおよび13bの
間において、フィルタ部材31の濾過部34を介して、電気
的導通を得ている。
さらに、第１実施例においては、フィルタ部材同士の
固定を確実なものとするため、下流側後部固定部材40と
下流側前部固定部材41との挟持の保持を、互いをリベッ
ト44によって接続することによって行っている。
また、第５図（ｂ）に示すように、フィルタ部材31の
上流側端部では、電気的導通可能なＵ字状の連結部35に
よって連結され、相対向する濾過部34間にスペーサ45の
介在部45aが連結部35に溶接されるとともに、このスペ
ーサ45の介在部45aの介在により、互いの連結部35同士
の電気的導通を可能としている。
さらに、このスペーサ45は、介在部45aよりも径の細
いリード部45bが形成されており、このリード部45bが、
上流側固定部46に設けられた穴部46に、移動可能に貫通
されることによって、フィルタ部材31の上流側端部が上
流側固定部46に固定されている。尚、この上流側固定部
46もまた、第１固定部と同様の材質より形成されてい
る。
以下に、フィルタ部材31の濾過部の製造方法を説明す
る。
はじめに、第６図に示すようなフィルタ部材31の骨材
となるラスメタル材32（板材を切断しつつ延ばすことに
よった作った複数の穴部である網目を有する金属）を、
プレス等によって長軸方向に平行な波形状に加工し、加
工したラスメタル材32を２枚重ね合わせ中空部34cを有
する筒型形状とする。
さらに、この筒型形状としたラスメタル材32の一端を
保持部36に溶接するとともに、他端を連結部35に電気的
に導通されるように、溶接する。
さらに、Fe−Cr−Al−REMよりなり、Alの含有量が5wt
％以上、Crが18〜24wt％およびREM0.2wt％以下で残りFe
よりなり平均粒径が約45μｍの金属粉末100部と、例え
ばメチルセルロース等からなるバインダー0.5〜５部と
水50〜200部とからなるスラリーを作成し、このスラリ
ーの中に、ラスメタル材32を浸漬させ、ラスメタル材32
の網目部分にこのスラリーを堆積させる。
その後、このラスメタル材32を十分乾燥させた後、10
-3torr以下の真空中で、1000〜1300℃の温度範囲で１〜
20時間焼成し、金属粉末を焼結させ焼結金属33とするこ
とによって、ラスメタル32の網目部分に焼結金属を固定
した。
第７図にフィルタ部材31の濾過部34の部分拡大断面図
を示す。
第７図のように、濾過部34の断面において、ラスメタ
ル材32の網目部分には、焼結金属33が充填されており、
さらには、この焼結金属33がお互いに結合することによ
って、微細な３次元網目構造を構成している。
このようにして得られた濾過部34の表面にｒ−Al2O3
と触媒を付着させることによって、フィルタ部材31を得
る。
第８図は、ラスメタル材32の網目部の拡大図であり、
各部分の寸法を示す。
ここで、上記フィルタ部材31に使用したラスメタル材
32は、厚さ0.05〜0.5mm、網目の縦長さSWが0.5〜1.5m
m、網目の横長さLWが1.0〜5.0mm、網太さＷが0.08〜0.7
mmのものが好ましい。厚さが0.05より薄いと、得られた
フィルタ部材31の強度が弱く使用に耐えることができな
い。また、厚さが0.5mmより厚いと、確かに十分な強度
を得ることができるが、熱容量が大きく成り過ぎフィル
タ部材31の再生時での十分な加熱を得ることが困難にな
ってしまう。網目の縦長さSWが0.5mmより短い場合に
は、ラスメタル材32の作成が困難になってしまい、1.5m
mより長いと、ラスメタル材32の空間部に固定された焼
結金属33が容易に剥離してしまう。網目の横長さLWが1.
0mmより短い場合では、やはりラスメタル材32の作成が
困難になり、5.0mmより長い場合には、焼結金属33のラ
スメタル材からの剥離が生じてしまう。さらに、網太さ
Ｗが0.08mmより薄いと、得られるフィルタ部材31の強度
が弱くなってしまい、0.7mmより太いと得られたフィル
タ部材31の圧力損失が大となってしまう。
次に、第１実施例のフィルタ３の作用を以下に述べ
る。
通常、ディーゼルエンジン１より排出されるパティキ
ュレートを含む排ガスは、フィルト３を通過することに
より、パティキュレートが捕集され、パティキュレート
の含まないクリーンな排ガスとして、消音器４を通過
し、大気中に排出される。
このフィルタ３のパティキュレートの濾過は、第４図
（ｂ）の矢印に示されるように、フィルタ部材31の濾過
部34の外周部より、濾過部34を通過し、中空部34cに到
達することによって、達成される。
その後、ガスは保持部36の排出部36a等を通過し、フ
ィルタ３の下流部に達する。
しかし、フィルタ３によるパティキュレートの捕集を
していくと、フィルタ部材31の濾過部34の圧損の上昇に
より、フィルタ３の圧力損失が上昇してしまうため、フ
ィルタ３の再生が必要となる。
そのため、第１実施例では、フィルタ３の再生時を、
エンジン１の回転数、負荷の大きさおよび排気ガス温度
検出器15からの信号等によって、決定し、フィルタ３に
供給する排気ガス量を一定にするべく、各通路のガス量
の制御をCPU10の信号により、バキュームレギュレーテ
ングバルブ７およびモータ12を介して、バルブ８を制御
するとともに、エンジンの水温、回転数およびアクセル
開度からの信号を検出することによって、CPU10が、ヒ
ータリレー５を介して、フィルタ３に電流を供給する。
そして、CPU10の信号により、フィルタ３の分割隔壁1
1によって分割される４つの集合体20の内、いずれか１
つの集合体20に、電極部材13a、13bに挟まれるフィルタ
部材31の保持部36を介して、濾過部34に、電流を供給さ
れることによって、その集合体20に設けられる、複数の
フィルタ部材31の濾過部34自体の加熱が行われる。
この濾過部34の加熱によって、濾過部34に付着したパ
ティキュレートが焼失し、濾過部34の再生を行い、電流
の供給された集合体20の再生を達成できる。
そのため、集合体30の再生は、時間によって決定され
ており、CPU10からの信号により、再生の終了が決定さ
れる。その後、他の集合体30を再生をすべく、バルブ８
および電流供給等の制御がCPU10によってなされる。
例えば、第１実施例のフィルタ３での再生時間は、ア
イドル相当のガス量で、かつ排気ガスの酸素濃度が10％
以上の場合で、パティキュレートをフィルタ全体積当た
り、25g捕集したとき、１つの集合耐20に総電力2KWを通
電することにより、約60〜180secで終了する。
第１実施例ではフィルタ３を使用することにより、フ
ィルタ部材31がFe−Cr−Al−REM合金より構成している
ので、表面が酸化しているとともに、内部は電気的通電
の有する金属状態を維持することができる。そのため耐
酸化性に優れるとともに、パティキュレートの再生時の
電流供給による加熱の際には、濾過部材自体を発熱させ
ることができるので、濾過部材34に付着したパティキュ
レートを確実に焼失することができる。
第９図は、本発明の第１実施例のフィルタ部材の放熱
状態を示す特性図である。
測定は、長さ130mm、幅13mm、厚さ2.5mm、壁厚0.2〜
0.3のフィルタ２個に6.2V×35Aを流し、その時の濾過部
34の各箇所の温度状態を示している。
ヒータ部材となるラスメタルの目の大きさが均一であ
ること、金属粉末を付着したものが均一であるため、第
９図に示す如くフィルタ部材31全体の発熱を均一とする
ことができるので、他のフィルタ部材31への熱伝導が容
易であり、局所的に熱が集中することなく、濾過部材31
の溶損を防止することができる。
第10図は、焼結金属33による３次元網目構造の平均孔
径に対する捕集効率を示す。この時の条件として、ディ
ーゼルエンジンの回転数が2000rpmで6kgmの負荷の場合
の排ガス中に含まれるパティキュレートのスモークメー
タにて測定した捕集効率を示す。
経験的に平均孔径が240μｍであっても、パティキュ
レートの捕集効率を30％以上とすることができ、第１実
施例のフィルタ部材31を使用することによって、優れた
捕集効率が可能である。
また、第１実施例を採用することにより、フィルタ部
材31は、ラスメタル材32の網目による大粒径の捕集を可
能とするフィルタ機能を有するとともに、この網目部に
充填される３次元網目構造を有する焼結金属33によっ
て、微細な粒径をも同時に捕集可能なフィルタ機能をも
有しているので、体積に比して、多くの空間を形成する
ことができ、圧力損失の少ない良好なフィルタ部材とす
ることができる。
さらには、ラスメタル材32に付着させるスラリー量を
調節することによって、フィルタ部分である焼結金属33
の厚さを必要に応じて0.05〜2.0mmに範囲内であれば容
易に調節することができるので、必要な条件のフィルタ
部材が容易に得ることができる。
また、フィルタ部材31の上流側端部の上流側固定部46
への固定を、濾過部34間の上流側端部に介在させたスペ
ーサ45のリード部45bを上流側端部46の穴部46aに移動可
能に貫通させているので、仮に濾過部34の発熱によっ
て、フィルタ部材31が熱膨張したとしても、スペーサ45
の移動によって、フィルタ部材31の熱膨張分をすべて吸
収し、フィルタ部材31の熱膨張によるたわみを防止する
ことができる。
さらに、フィルタ部材31の濾過部34は、ラスメタル材
32にラスメタル材32とほぼ同一の組成の材料である、焼
結金属33をラスメタル材32に形成した構成としたので、
濾過部34自身の発熱によって高温になったとしても、ラ
スメタル材32からの焼結金属33の剥離が生じにくく、耐
環境性の優れた、濾過部材とすることができる。
第11図は、本発明のフィルタ部材31を使用した第２実
施例のディーゼルパティキュレートフィルタのシステム
を示す構成図である。なお、同一の構成用件には、同一
の符号を付した。
この第２実施例では、フィルタ３の構成は、第１実施
例と全く同一のものを使用しており、新たに、エアポン
プ50を設けた点が異なっている。
第２実施例の構成を詳細に述べると、フィルタ３の下
流側では、分割通路11a〜11cによって、フィルタ３が４
分割され、４個の集合体20によりフィルタ３を形成して
いる。
そして、再生時には、各集合体20の下流側より再生時
の燃焼に必要な空気を供給すべく、空気供給管51を介し
て、エアポンプ50が分割通路によって分割された各通路
に、導通されている。また、空気供給管51には、各通路
とエアポンプ50との間に空気供給量を調節するバルブが
設けられている。他の構成は、第１実施例と同一であ
る。
仮に集合体20aを再生する場合には、はじめに、バル
ブ８が集合体30aの下流側を閉じるとともに、エアポン
プ50より、空気供給管51aを介して、再生空気が供給さ
れる。
同時に、CPU55の信号により、集合体20aを構成するフ
ィルタ部材31に電流が供給されフィルタ部材31が発熱
し、集合体20aの再生が行われる。
再生されたガスは、集合体20aの上流側より排出され
た後、集合体20b等のバルブ８によって、下流側の閉じ
られない集合体20の上流側に流入し、フィルタ３を通過
し、大気中へ、排出される。
第２実施例を採用することによって、エンジン回転
数、負荷の大きさに関係なくエアポンプ50の回転数によ
って、一定空気量でフィルタ３の再生が可能であり、バ
ルブ２の制御を容易にすることができる。
第12図は（ａ）は、第３実施例のフィルタ部材の模式
図をを示す。
このフィルタ部材60は、第12図（ｂ）に示すように、
断面が四角形を成す四角柱形状である点で、第１実施例
のフィルタ部材31と異なっている。
そして、このフィルタ部材60の下流側には、Fe−Cr−
Al−REM合金で、Cr18〜24wt％、Al10％wtREM0.2％以下
残部Feよりなる合金材料よりなる保持部材61により、塞
がれている。
この保持部材61には、固定部材に固定可能とするため
保持部61aが形成されている。
次に、このフィルタ部材60の製造方法を述べる。
はじめに、第６図に示すラスメタル材を四角柱形状に
成形し、一辺が５〜20mm、長さが100〜400mmのパイプ状
ラスメタル材とする。
その後、このパイプ状ラスメタル材の端面をＬ字状を
成す保持部材61により、溶接によって、塞ぐ。
このようにして得られたパイプ状ラスメタル材の網目
に、第１実施例と同様にFe−Cr−Alよりなる合金100部
に対して、エチルセルロースまたは酢酸ビニル樹脂等の
有機バインダーを、0.5〜５部、粒径20〜200μｍのカー
ボン粉末５〜20部とを混合して得られたスラリーを充填
する。
そして、網目に充填されたスラリーを乾燥後、900〜1
200℃の温度で0.5〜20時間焼成し、フィルタ部材60を得
ることができた。
得られたフィルタ部材60を第１実施例と同様に、固定
部材にフィルタ部材60を複数固定することによって、フ
ィルタ３を得たのち、パティキュレートの捕集、再生を
行った。
この結果、第１実施例と同様、優れた捕集効率を得る
ことができるばかりでなく、フィルタ部材60に電流を供
給し、フィルタ部材60自体が発熱するので、フィルタ部
材60全体を均一に、パティキュレートを再生することが
できた。
四角柱形状は製造方法が容易である特徴がある。
本発明は、前述した実施例の他、以下の製造方法にお
いても良好な捕集効率および再生効率を有するフィルタ
部材を得ることができる。
前記実施例では、ラスメタル材を使用したが、金属線
材を使用しても良い。また、用いる金属線も、ステンレ
ス系、表面処理された鉄主成分の材料、アルミニウム系
材料、銅、ニッケル系材料等腐食されにくい材料ならど
のようなものでもよい。この製法を用いることにより、
金属線材を使用することによって、得られるフィルタ部
材の使用環境に適した特性を有する金属を使用できるの
で、良好な特性を有するフィルタ部材が容易に得ること
ができる。
前記実施例では、ラスメタル材を使用したが、金属板
もしくは箔の表面に丸、三角、四角、および六角等の穴
を形成し素材を用いてもよい。
また、本発明は以下のようにしてもよい。
前記実施例では、集合体単位で電流の供給を行った
が、例えば、集合体の横１列のみのフィルタ部材に電流
を供給することによって、集合体の再生を行ってもよ
い。このようにすると、集合体のすべてのフィルタ部材
に電流を供給しないので、消費電力を低くする抑えるこ
とができる。
第13図のように、連結部によって連結された１組の相
対向するフィルタ部材の濾過部間にスペーサを設けるこ
とによって、フィルタの補強ができることと、各フィル
タ間の間隔を一定に保つことができる。
第14図は、他の実施例であるフィルタ部材の上流側固
定部の拡大断面図である。
ここでは、連結部を廃しスペーサ75が連結介在部75
a、リード部75bを一体に成形されていることによって、
フィルタ部材31の濾過部34間の距離を一定とするととも
に、フィルタ部材31の上流側固定部46への固定を可能に
している。
つまり、連結介在部75aは各濾過部34の上流側端部と
溶接固定されており、また、リード部75bは上流側固定
部46の穴部46aを移動可能に貫通している。さらに、リ
ード部75bと上流側固定部46とは、緩衝部材76を介し
て、ねじ部77によって、スペーサ部74を上流側固定部46
に確実に保持している。
この構成により、濾過部34の熱膨張分は、緩衝部材76
によって、吸収される。
フィルタの再生時期は、前記実施例に限定されるもの
ではなく、エンジン回転数の積算量、走行距離のいずれ
かと、バッテリーの充電状態との関係により決定しても
よい。
前記実施例では、フィルタ部材を320個組み合わせる
ことにより、フィルタを構成したが、フィルタ１個に使
用するフィルタ部材の数はこれに限られるものではな
い。
前記実施例では、フィルタ部材への電気供給手段は前
記実施例に限定されるものではなく、フィルタ部材に電
気が供給されれば、どのような構成であってもよい。
前記実施例では、フィルタによるガスの濾過は、フィ
ルタの外側より中空部への流れによって行ったが、ガス
を中空部より外側に流すことによって、濾過を行っても
よい。
前記実施例では、本発明のフィルタ部材をディーゼル
エンジンのパティキュレート捕集フィルタとして使用し
たが、本発明のフィルタ部材は、それに限定されるもの
ではなく、捕集機能と加熱、冷却機能との両方を要求さ
れる用途に利用してもよい。
例えば、内燃機関のエンジンオイル中の微粒子の捕集
とエンジンオイルの冷却または加熱を兼ね備えたフィル
タとして用いてもよい。
（発明の効果） 本発明の構成を有するフィルタ部材とすることによっ
て、捕集効率が良好であるばかりでなく、捕集後のフィ
ルタの再生をフィルタ自身の加熱によって行うことがで
きるので、フィルタ全体を均一に再生することができる
という優れた効果を有するフィルタを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例のディーゼルパティキュ
レート捕集装置の全体図、第２図（ａ）、（ｂ）は、第
１実施例のフィルタ断面を示す断面図、第３図（ａ）、
（ｂ）は、それぞれフィルタの上流側端面図および下流
側端面図、第４図（ａ）、（ｂ）は、第１実施例のフィ
ルタ部材の斜視図およびこのフィルタ部材の濾過部のＡ
−Ａ断面図、第５図（ａ）、（ｂ）は、フィルタ部材の
下流側保持部の部分拡大図およびフィルタ部材の上流側
保持部の部分拡大図、第６図は、支持部であるラスメタ
ル材の形状を示す模式図、第７図は、フィルタ部材の濾
過部の部分拡大断面図、第８図は、ラスメタル材の寸法
を説明する概略図、第９図は、第１実施例のフィルタ部
材の特性を示す特性図、第10図は、焼結金属の平均孔径
に対する捕集効率の関係を示す特性図、第11図は、第２
実施例のディーゼルパティキュレート捕集装置の全体
図、第12図（ａ）、（ｂ）は、第３実施例のフィルタ部
材の構造を示す斜視図および断面図、第13図は、本発明
のフィルタの他の実施例を示す概略図、第14図は、フィ
ルタ部材の上流側固定部の他の実施例を示す断面図であ
る。 32……ラスメタル材（支持体）,33……微粒粉末（微細
孔径部）。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気的に導通可能な材料よりなり、複数の
    穴部を有する支持体部と、 多孔質焼結体からなり、少なくとも前記支持体の前記穴
    部に形成された微細孔径部とからなる自己発熱型フィル
    タであって、 前記支持体部に電流を流すことによって、前記支持体部
    を自己発熱させ、前記支持体部に形成される前記穴部お
    よび前記微細孔径部によって捕集される不純物を焼失せ
    しむることを特徴とする自己発熱型フィルタ。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1261725B (it) * 1992-11-26 1996-05-30 Iveco Fiat Filtro rigenerabile per i gas di scarico di un motore a combustione interna.
US5766458A (en) * 1993-03-12 1998-06-16 Micropyretics Heaters International, Inc. Modulated and regenerative ceramic filter with insitu heating element
US5578100A (en) * 1993-09-06 1996-11-26 Hamon Industrie Thermique Bag filters for dust-laden gas filtration
FR2709675B1 (fr) * 1993-09-06 1995-11-17 Hamon Ind Thermique Manche de filtrage de gaz empoussiéré, pour filtre à manches.
ATA256293A (de) * 1993-12-17 1998-10-15 Fleck Carl M Dr Elektrofilter zum abscheiden von russpartikeln aus den abgasen von brennkraftmaschinen
FR2755623B1 (fr) * 1996-11-12 1998-12-04 Inst Francais Du Petrole Procede et unite de filtration de gaz d'echappement, ayant un chauffage modulable
DE19741498B4 (de) * 1997-09-20 2008-07-03 Evonik Degussa Gmbh Herstellung eines Keramik-Edelstahlgewebe-Verbundes
GB2351923A (en) * 1999-07-12 2001-01-17 Perkins Engines Co Ltd Self-cleaning particulate filter utilizing electric discharge currents
DE10041992A1 (de) * 2000-08-26 2002-03-14 Gkn Sinter Metals Gmbh Modul zur Verwendung als Filter, Katalysator oder Erhitzer sowie Verfahren zu seiner Herstellung
KR20010099073A (ko) * 2001-08-24 2001-11-09 석창환 금속필터를 이용한 대기오염성분 분해 및 분진 제거를위한 공기 정화장치 및 정화방법
ITMI20032211A1 (it) * 2003-11-14 2005-05-15 Getters Spa Filtro antiparticolato per gas di scarico di motori diesel
WO2009107951A2 (ko) * 2008-02-25 2009-09-03 제주대학교 산학협력단 디젤 엔진의 입자상 물질 저감장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1603519A (en) * 1978-01-23 1981-11-25 Process Scient Innovations Filter elements for gas or liquid and methods of making such filters
JPS62126748U (ja) * 1986-02-04 1987-08-11
DE8700787U1 (de) * 1987-01-17 1987-10-22 Gürtler, Johann, 6074 Rödermark Rußfilter für Dieselmotoren
JPS63224711A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Agency Of Ind Science & Technol 燃焼排ガスおよび空気中に浮遊する炭素状微粒子の除去装置
DE3800723A1 (de) * 1988-01-13 1989-07-27 Daimler Benz Ag Russabbrennfilter fuer dieselmotoren
JPH0243915A (ja) * 1988-08-03 1990-02-14 Teijin Ltd 濾過装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE69125363T2 (de) 1997-10-23
DE69125363D1 (de) 1997-04-30
WO1992005857A1 (en) 1992-04-16
EP0504422A4 (en) 1994-03-16
EP0504422A1 (en) 1992-09-23
JPH04145917A (ja) 1992-05-19
EP0504422B1 (en) 1997-03-26

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