JP3872096B1 - オイルミストフィルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハウジング3にSiC多孔体4が収容されており、SiC多孔体4の周囲は電気ヒータ5が巻かれている。ハウジング3の両端は流入管7及び流出管8が接続されている。SiC多孔体4は綿不織布を窒素ガス中で炭化した炭素質多孔体をパルスCVI法によってSiCをコーティングすることによって製造されている。
【選択図】図2
Description
特徴とする。
さらに、このセラミックス多孔体はCVI法によって炭素質多孔体にセラミックスがコーティングされている。CVI法とはCVD(Chemical Vapor Deposition)法の一種であり、多孔質のプリフォームを用意し、その空孔内部まで原料ガスを浸透させてCVDを行う手法である。CVI法によってプリフォームをセラミックスでコーティングすれば、目の細かいセラミックス多孔体を容易に製造することができる。このため、粒子状物質に対するフィルターの捕捉率を大幅に上げることができ、オイルミストフィルターの小型化を図ることができる。
実施形態のオイルミストフィルターは、金属加工工場や食品揚げ物工場等の工場で発生するオイルミストを除去するためのものであり、図1に示すように、吸引ダクト90及び吸引ファン91を介して送られた空気中のオイルミストをろ過し、燃焼させるためのフィルター部1と、フィルター部1の燃焼状態を制御する制御部2とからなる。
長方形に切り出した綿不織布(あるいは綿製厚布)を巻いて円筒状にし、フェノールレジンのエタノール5質量%溶液に浸漬した後乾燥させて、図3に示す円筒形のセルロース型10aとした。
なお、セルロース型の別の製造方法として、(1)綿不織布を円盤状に切り出し、複数個を重ね合わせた後、フェノールレジン溶液に浸漬した後乾燥させる方法や、(2)セルロースパルプを水に分散し、さらにフェノールレジン溶液を加え、円筒形の石膏型内に注入し、水分を吸収した後、形抜きし、乾燥させて円筒形のセルロース型としてもよい。
次に、型工程で得られたセルロース型10aを雰囲気炉の中に入れ、窒素雰囲気下において1000°Cで4時間の加熱を行う。そして、雰囲気炉を冷却した後、セルロース型10が炭素質多孔体となった炭化成形型を取り出す。こうして得られた炭化成形型の空孔率は93.3%と極めて高いものであった。
さらに、図4に示すパルスCVI装置を用いて炭化成形型に炭化ケイ素をコーティングする。このパルスCVI装置には、反応容器11が備えられており、反応容器11の外側には電気ヒータ12が近接して設けられている。また、反応容器11の下端には各種ガスを導入するための導入管11aと、反応容器11内部のガスを排気するための排気管11bとが取り付けられている。導入管11aは電磁弁13及びガス混合機14を介して流量計15a、15b、15cに接続されており、流量計15a、15bは、さらに図示しない水素ガスボンに接続され、流量計15cは大気側に開放されている。流量計15aとガス混合機14との間には、内部にメチルトリクロロシランが入れられ、温度調節することが可能な飽和器16が設けられており、水素ガスボンベからの水素の供給によりメチルトリクロロシランのバブリングが可能とされている。排気管11bは電磁弁17、真空ポンプ18を介してガス洗浄器19に接続されている。電磁弁13、17、ガス混合機14、真空ポンプ18及び電気ヒータ12は、図示しない制御装置によって制御可能とされている。
こうして得られたSiC多孔体の空隙率を測定した結果を表1に示す。この表から分かるように、パルス数5000では空隙率が91%であり、パルス数が15000においても空隙率は89%以上あり、極めて空隙率が高いことが分かった。
また、上記表1の試料1-1及び試料2についてポロシメータにて細孔分布を測定した。その結果、表2に示すように、サブミクロンオーダーの細孔から数十ミクロンの広い範囲にわたって細孔が分布していることが分かった。
また、上記のようにして得られたSiC多孔体及び炭化工程で得られた炭化成形型について、走査型電子顕微鏡による断面観察を行った。
その結果、炭化工程で得られた炭化成形型(図7及び図8参照)は、原料となった綿製の不織布(図5及び図6参照)と同様、繊維が絡まった多数の隙間を有する構造が認められ、ほぼ綿不織布の形態を保っていることが分かった。また、この炭化成型形に対してパルスCVI法によってSiCをコーティングしたSiC多孔体は、図9及び図10に示すように、繊維状の炭化物の表面にSiCの結晶が緻密かつ均一にコーティングされており、炭化成形型よりも太くなっていることが分かった。繊維の太さについては、パルスCVI法におけるパルス回数を制御する等、条件を適宜選択することによって、容易に制御することができ、これによって空孔率も容易に制御できる。また、コーティングは、SiC多孔体の内部まで均一かつ緻密になされていた。
制御部2(図1参照)で温度センサ6の温度が700°Cとなるように電気ヒータ5を制御する。これにより、SiC多孔体4の中央部分には約700°Cのゾーンが形成され、ここで、オイルが炭化した粒子が焼却除去される。
このSiC多孔体4は極めて空孔率が高く、さらには上記表2に示すように、サブミクロンオーダーの細孔から数十ミクロンの広い範囲にわたって細孔が分布しているため、長さが90mmと長いにもかかわらず、圧力損失は極めて小さい(ターボブロワーにて送風し、ブロワーの入口及び出口の圧力を及び風速センサで風速を測定し、圧力損失を測定したところ、僅かに2KPa程度であった)。また、セラミックス多孔体の長さが90mmと長いため、繊維間に大きな空隙があるにもかかわらず、被処理ガス中のオイル等のミストはこのSiC多孔体4中を長い距離の移動をする間に繊維に衝突し、除去される。さらには、サブミクロンオーダーの細孔によって捕捉もされる。このため、オイル等のミストの大きさが繊維間の空隙よりも小さくても、効率よく除去することができる。
4…セラミックス多孔体
7、8…ガス供給手段(7…流入管、8…流出管)
5…加熱手段(電気ヒータ)
Claims (5)
- ハウジングに収容されたセラミックス多孔体と、オイルミストを含む気体を該セラミックス多孔体に供給するガス供給手段と、該セラミックス多孔体によって捕捉された該オイルミストを燃焼させるための加熱手段とを備え、
前記セラミックス多孔体はCVI法によって炭素質多孔体にセラミックスがコーティングされたバルク状の多孔体であり、オイルミストを含む気体が流れる方向の長さが10mm以上であり、細孔の最大径は20〜200μmであり、細孔の最小径は0.1〜20μmであることを特徴とするオイルミストフィルター。 - ハウジングに収容されたセラミックス多孔体と、オイルミストを含む気体を該セラミックス多孔体に供給するガス供給手段と、該セラミックス多孔体によって捕捉された該オイルミストを燃焼させるための加熱手段とを備え、
前記セラミックス多孔体はCVI法により炭素質多孔体にセラミックスがコーティングされた後、該炭素質多孔体が燃焼除去されたバルク状の多孔体であり、オイルミストを含む気体が流れる方向の長さが10mm以上であり、細孔の最大径は20〜200μmであり、細孔の最小径は0.1〜20μmであることを特徴とするオイルミストフィルター。 - 前記セラミックスは炭化ケイ素であることを特徴とする請求項1又は2記載のオイルミストフィルター。
- 前記セラミックス多孔体の空孔率は75〜96%とされていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のオイルミストフィルター。
- 前記炭素質多孔体は有機繊維が絡み合った多孔体を炭化してなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のオイルミストフィルター。
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