JPH0929029A - フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定位置に容易に固定し得るとともに大きさ
も必要に応じ所望のものを容易に作成でき、さらにセラ
ミック多孔体が割れた場合でもフィルタとしての機能を
有する限り継続して使用し得るフィルタを提供する。 【解決手段】 枠体５ａで４個の区間を形成し、各区画
内にセラミック多孔体５ｂを配設するとともに各セラミ
ック多孔体５ｂの周縁部を枠体５ａで支持し、さらに各
セラミック多孔体５ｂの両表面に相対向させて金網５
ｃ，５ｄを配設するとともにこれら金網５ｃ，５ｄを枠
体５ａに固着したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィルタに関し、特
にセラミック多孔体をフィルタエレメントとして用いる
場合に適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラ装置やごみ焼却炉などから出され
る排ガス中には煤塵が含まれている。そこで大気汚染を
防止するため、上記ボイラ装置等には煤塵を除去（捕
集）する除塵装置が設けられている。

【０００３】ボイラ装置などに利用される従来の除塵装
置としては、次のようなものが知られている。 （１）遠心力集塵器 この遠心力集塵器では、遠心力を利用して排ガスに大き
な加速度（旋回速度）を与え、煤塵をガスから分離する
ものであり、実用的なものとしてはサイクロン式集塵器
が知られている。なお、サイクロン式集塵器で代表され
る遠心力集塵器では、遠心力を利用して除塵するため、
ガス中に含まれる煤塵等の粒子径がある程度以上大きく
なければ、煤塵を捕集することができない。

【０００４】（２）濾過式集塵器 濾過式集塵器は、テフロン繊維やガラス繊維を使った濾
布で排ガスを濾過して煤塵を捕集するものであり、バグ
フィルタとして知られている。この濾過式集塵器では、
集塵室が複数に分かれており、集塵されたダストの払い
落としは、各室ごとに順次行なわれる。払い落し方法と
しては、機械振動式，逆圧払い落し式，パルスジェット
式などがある。なおバグフィルタでは、バグを通過する
ガス流速を非常に遅くする必要があり、きわめて多くの
バグを必要とする。

【０００５】（３）電気集塵器 電気集塵器では、放電極周辺のコロナ放電を利用してガ
ス中の煤塵粒子に電荷を与え、この帯電粒子にクーロン
力を作用させて集塵極に煤塵を吸引捕集する。なお、電
気集塵器では、煤塵等の粒子径がある程度以上大きくな
ければ、煤塵を捕集することができず、また大きな電力
を消費する。

【０００６】ところで離島などでは、ディーゼル発電設
備により発電している。このディーゼル発電設備では、
ディーゼル機関により発電機を回転させている。上記デ
ィーゼル機関から出る排ガス中にも当然に煤塵が含まれ
ているが、現状ではほとんどの場合ディーゼル発電設備
には除塵装置を備えていない。その理由は次のとおりで
ある。

【０００７】ディーゼル機関から出る排ガス中に含まれ
る煤塵の粒子径は極めて小さい（図９参照）のに対し、
遠心力集塵器や濾過式集塵器や電気集塵器は約１［μ
ｍ］以上の粒子径の煤塵でないと捕集ができず、これら
従来の集塵器を備えても除塵効率がきわめて悪い。

【０００８】また除塵効率が悪くても少しでも煤塵排出
量を減らそうとして、仮に上記従来の集塵器を備えたと
しても、排ガスに大きな流通（通過）抵抗が加わり圧力
損失が大きくなってディーゼル機関の効率が低下したり
（特にバグフィルタを用いた場合）、発電電力を除塵の
ために多く消費したり（特に電気集塵器の場合）すると
いうデメリットがある。

【０００９】そこで本願発明者等は、粒子径の小さい煤
塵も捕集でき、しかも、圧力損失や消費電力の少ない除
塵装置を開発し特許出願した（特願平２−１４７３号：
これを以下「先願」と呼ぶ）。

【００１０】ここで先願の除塵装置の概要を、図１１を
参照して説明する。同図に示すようにケーシング０１内
は仕切板０２により仕切られて５つの流路０３が形成さ
れている。各流路０３にはそれぞれ、入口側（入口ガス
ダクト０４側）から出口側（出口ガスダクト０５側）に
向い、ダンパ０６，ヒータ０７及びフィルタ０８が順に
備えられている。前記ダンパ０６は図示しないモータに
より回転して、流路０３を開閉する。前記ヒータ０７は
電流が流れて発熱してフィルタ０８を再生する。つまり
フィルタ０８を加熱して、フィルタ０８に捕集された煤
塵（燃料未然分（スス）や潤滑油が飛散して生じたオイ
ルミスト等）を燃焼させる。また前記フィルタ０８はセ
ラミック多孔体で形成されている。

【００１１】排ガスは入口ガスダクト０４からケーシン
グ０１内に送られる。排ガス中の煤塵を捕集するには、
ヒータ０７に電流を流すことなくダンパ０６を開状態に
する。こうすると、排ガスはフィルタ０８を通過し、フ
ィルタ０８に煤塵が捕集される。フィルタ０８を通過し
た排ガスは出口ガスダクト０５を介して煙突に送られ
る。

【００１２】フィルタ０８の再生は、各流路０３ごとに
順に位相をずらして周期的に行う。この再生手法を、図
１１を参照して説明する。なお各流路０３を区別するた
め、ここでは流路に符号０３−１，０３−２，０３−
３，０３−４，０３−５を付して説明する。

【００１３】図１１に示すように期間Ｔ₁ では、流路０
３−１で再生をし、流路０３−２，０３−３，０３−
４，０３−５により煤塵の捕集をする。即ち、流路０３
−１では、ダンパ０６を閉じヒータ０７に電流を流して
フィルタ０８を加熱してフィルタの再生をし、他の流路
０３−２，０３−３，０３−４，０３−５では、ダンパ
０６を開けヒータ０７に電流を流すことなくフィルタ０
８により煤塵の捕集をする。期間Ｔ₂ では流路０３−２
で再生をし、他の流路で煤塵捕集をし、期間Ｔ₃ では流
路０３−３で再生をし他の流路で煤塵捕集をし、以降同
様に、１つの流路で再生をしつつ他の流路で捕集をす
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記フィル
タ０８はセラミック多孔体で形成しているので、機械的
強度が弱く、割れ易いという性質を有する。この結果、
単体では固定するのが難かしいばかりでなく、その大き
さにも限界がある。また、セラミック多孔体が割れた場
合には、フィルタとしての機能には支障がないにもかか
わらず、取り替える必要がある。

【００１５】本発明は、上記従来技術に鑑み、所定位置
に容易に固定し得るとともに大きさも必要に応じ所望の
ものを容易に作成でき、さらにセラミック多孔体が割れ
た場合でもフィルタとしての機能を有する限り継続して
使用し得るフィルタを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。

【００１７】（１）煤煙中の塵埃等の被除去物質を捕集
する多数の孔を有する平板状のセラミック多孔体と、こ
のセラミック多孔体の周辺部の位置を規制する枠体と、
上記セラミック多孔体の両表面にそれぞれ相対向して上
記枠体に固着した金網とを有すること。

【００１８】（２）（１）において、前記セラミック多
孔体の周縁部を挿入する溝部を有しこの溝部とセラミッ
ク多孔体との間に緩衝材を設けた枠体を有すること。

【００１９】（３）（１）において、前記枠体の上方か
らセラミック多孔体を挿入し得るよう前記溝部をセラミ
ック多孔体よりも大きく形成したこと。

【００２０】（４）（１）〜（３）の何れか１つにおい
て、枠体で複数の区画を形成するとともに、各区画にセ
ラミック多孔体を配設したこと。

【００２１】（５）（１）〜（４）の何れか１つにおい
て、ディーゼル機関の排ガスの除塵用の除塵装置に用い
たこと。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明するに
先立ち、これを適用する除塵装置を説明しておく。

【００２３】図４は、除塵装置を、一部破断して示す斜
視図である。この除塵装置では、ケーシング１内に垂直
方向に４枚の仕切板２を備え、ケーシング１内に５つの
室３ａ〜３ｅを形成している。各室３ａ〜３ｅは垂直方
向に延びておりその中にはそれぞれヒータ４（詳細後
述）及びフィルタ５（詳細後述）を備えている。

【００２４】各室３ａ〜３ｅの下部の前方側にはそれぞ
れ入口ガスダクト６ａ〜６ｅが連通しており、各入口ガ
スダクト６ａ〜６ｅ内には、モータ７ａ〜７ｅの駆動に
より開閉する入側ダンパ８ａ〜８ｅが備えられている。

【００２５】また各室３ａ〜３ｅの上部の後方側にはそ
れぞれ出口ガスダクト９ａ〜９ｅが連通しており、各出
口ガスダクト９ａ〜９ｅ内には、モータ１０ａ〜１０ｅ
の駆動により開閉する出側ダンパ１１ａ〜１１ｅ（なお
図では１１ｂ〜１１ｅは見えていない）が備えられてい
る。

【００２６】そしてディーゼル機関などから出た排ガス
は、入口ガスダクト６ａ〜６ｅを介して各室３ａ〜３ｅ
に導びかれ、各室３ａ〜３ｅを下方から上方に向い通過
した後、出口ガスダクト９ａ〜９ｅを介して排出され、
煙突に送られる。

【００２７】前記フィルタ５は、図５に示すように、２
枚のフィルタ部材５−１，５−２を合掌配置した構造、
即ち上辺が連結されると共に下辺に向うに従い両者間の
隙間が漸増するように開いた構造となっている。ここ
で、各フィルタ部材５−１，５−２は、枠材５ａに正方
形の複数枚（図では４枚）のセラミック多孔体５ｂを組
み込んだ構成となっている。

【００２８】また、図６に示すように、フィルタ部材５
−１とフィルタ部材５−２とでなす角度θは１０〜３０
°にした。このようにすることにより、フィルタ５の総
面積が、室の横断面積に対して広くなり、圧力損失の軽
減に寄与する。

【００２９】更に、図６に示すように、前記ヒータ４は
フィルタ５の下方位置で三角形配置されている。このヒ
ータ４に電流を通すとヒータ４が加熱し、ヒータの輻射
熱がセラミック多孔体５ｂに当たると共に、加熱された
空気が立ち昇ってセラミック多孔体５ｂの内部にまで侵
入する。これによりセラミック多孔体５ｂが加熱し再生
ができる。

【００３０】なお、図６に示すように、ヒータ４をフィ
ルタ５の下方位置で６本配列とするようにしてもよい。
三角配列（図６）や６本配列（図７）としたヒータ４に
は、三相交流電流を供給する。

【００３１】ヒータ４の構成は、図８に示すようになっ
ている。即ち外筒４ａ内に発熱体４ｂを収納しており、
この発熱体４ｂは複数のディスク４ｃを貫通する状態で
支持されている。またディスク４ｃの相互間にはスペー
サ４ｄを備え、外筒４ａの開口端（図では左端）は耐火
耐熱材４ｅによりシールされている。そしてリード線４
ｆを介して発熱体４ｂに給電をすることにより発熱体４
ｂが発熱する。

【００３２】このヒータ４は、その基端（図８では左
端）がケーシング１の前壁１ａにボルト付され、その先
端（図８では右端）がケーシング１の後壁１ｂに係止さ
れている。

【００３３】図１は本発明の実施の形態を示す平面図で
ある。本形態に係るフィルタは４個のセラミック多孔体
５ｂを有するものである。したがって、枠体５ａは田字
形状をなし、枠体５ａの各辺で仕切る４個の区画を有す
るように構成してある。

【００３４】図１のＡ−Ａ線断面図である図２を追加し
てさらに詳言すると、枠体５ａのうち周辺部の外縁部材
５ａ_-1は内側に溝部５ａ_-1a を有するＣ型鋼で形成して
あり、枠体５ａのうち中央の十字部を形成する内部部材
５ａ_-2は隣接する溝部５ａ_{-2 a} ，５ａ_-2b を有するＨ型
鋼で形成してある。

【００３５】かくしてセラミック多孔体５ｂは、その周
辺部を枠体５ａの長手方向に沿い溝部５ａ_-1a ，５ａ
_-2a に緩衝材１２を介して挿入することにより枠体５ａ
で周辺部の位置が規制されてこの枠体５ａで固定するよ
うに構成してある。

【００３６】枠体５ａは、最初は各区画の一辺が開いて
おり、セラミック多孔体５ｂを各区画に挿入した後に開
いていた一辺を外縁部材５ａ_-1で閉じることにより組立
てるように構成してある。

【００３７】かくして、枠体５ａとセラミック多孔体５
ｂとは一体となって一つの構造体を作成し、しかもこの
ときの当該構造体の機械的強度は枠体５ａが受持ち、セ
ラミック多孔体５ｂには外部からの荷重が作用しないよ
うに構成してある。

【００３８】金網５ｃ，５ｄは各セラミック多孔体５ｂ
の両表面にそれぞれ相対向するとともに枠組となる周縁
部５ｃ_-1，５ｄ_-1を介して枠体５ａに固着してある。こ
のときの固着手段に特別な制限はないが、当該フィルタ
５が繰り返し熱にさらされる点を考慮すれば溶接による
のが最も確実且つ簡易である。

【００３９】上記態様では枠体５ａに溝部５ａ_-1a ，５
ａ_-2a を設け、緩衝材１２を介してセラミック多孔体５
ｂを支持するように構成したが、当該フィルタ５の固定
時の機械的強度を枠体が受持ち、且つセラミック多孔体
５ｂが割れても継続してフィルタとして機能させ得る構
造であれば、これに限定する必要はない。

【００４０】図３は本発明の他の実施の態様を示す断面
図であり、図２に対応する部分のものである。同図に示
すように、枠体２５ａは断面で矩形の部材であり、枠体
２５ａで形成する開口部２５ａ_-1の寸法Ｌをセラミック
多孔体５ｂの一辺の長さｌよりも若干大きく形成してあ
る。

【００４１】本態様においては、枠体２５ａに、例えば
金網５ｄの周縁部５ｄ_-1を枠体２５ａに固着した状態で
セラミック多孔体５ｂを、開口部２５ａ_-1を介して図中
上方から枠体２５ａに挿入し、その後金網５ｃの周縁部
５ｃ_-1を枠体２５ａに固着する。すなわち、セラミック
多孔体５ｂは、枠体２５ａ及び金網５ｃ，５ｄで規定す
る空間で支持するように構成してある。

【００４２】上記両態様におけるセラミック多孔体５ｂ
は、コージェライト（２ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・５ＳｉＯ
₂ ）とアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の混合物であり、１イン
チ当りに１０〜１５個の孔を有し、空孔率が高い（空孔
率は８０〜９０％）。またセラミック多孔体５ｂの厚さ
（排ガスが通過していく方向の長さ）は４０〜６０［ｍ
ｍ］としている。

【００４３】室３ａ〜３ｅ内を流通する排ガス（ディー
ゼル機関から出た排ガス）の流速は０．５〜２［ｍ／
秒］と速いが、セラミック多孔体５ｂは三次元骨格構造
となってその空孔率が大きいので圧力損失は少ない。ま
たセラミック多孔体５ｂの孔の径は数［ｍｍ］と大きい
がセラミック多孔体５ｂの厚さが４０〜６０［ｍｍ］あ
り且つ連続する気孔による流通経路が複雑なので、ミク
ロンオーダの煤塵を捕集することができる。結局、一方
を良好にすると他方が悪化する関係にある圧力損失と捕
集効率とを勘案して、両特性が良好になるようにセラミ
ック多孔体５ｂの空孔率と厚さを決定した。

【００４４】また、セラミック多孔体５ｂは６００×６
００（ｍｍ）程度が限度であるため、所望の流通面積を
確保するためには、このセラミック多孔体５ｂの枚数を
適宜選定する。したがって、このセラミック多孔体５ｂ
の枚数には特別な制限はない。また、このセラミック多
孔体５ｂの枚数に合わせ、各セラミック多孔体５ｂの各
周辺部の位置を枠体５ａ，２５ａで規制し得るような構
造とする。

【００４５】上述の如き実施の態様によれば、フィルタ
５の固定時の機械的強度は枠体５ａ，２５ａで受持つの
でセラミック多孔体５ｂに外力が作用してこれを損傷す
るのを防止し得るばかりでなく、万一セラミック多孔体
５ｂが割れた場合でも各辺を金網５ｃ，５ｄで支持する
ことができるので、フィルタ５としては所定の機能を持
続する。

【００４６】

【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、割れ易いセラミック多孔体に外
力を作用させることなく、これを保持・固定することが
できるばかりでなく、セラミック多孔体が万一割れた場
合でも、各割れ方が飛散することなく、フィルタとして
の機能は引き続き保持する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】本発明の他の実施の態様を示す断面図。

【図４】本発明を適用する除塵装置を一部破断して示す
斜視図。

【図５】フィルタを示す斜視図。

【図６】フィルタ及びヒータを示す正面図。

【図７】フィルタ及びヒータを示す正面図。

【図８】ヒータを示す断面図。

【図９】ディーゼル排ガス中の煤塵径とその割合を示す
特性図。

【図１０】従来の除塵装置を一部破断して示す斜視図。

【図１１】従来の除塵装置の運転方法を示すタイムシー
ケンス図。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 仕切板 ３ａ〜３ｅ 室 ４ ヒータ ５ フィルタ ５−１，５−２ フィルタ部材 ５ａ，２５ａ 枠体 ５ｂ セラミック多孔体 ５ｃ，５ｄ 金網 ６ａ〜６ｅ 入口ガスダクト ８ａ〜８ｅ 入側ダンパ ９ａ〜９ｅ 出口ガスダクト １１ａ〜１１ｅ 出側ダンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石垣 忠利 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 煤煙中の塵埃等の被除去物質を捕集する
   多数の孔を有する平板状のセラミック多孔体と、 このセラミック多孔体の周辺部の位置を規制する枠体
   と、 上記セラミック多孔体の両表面にそれぞれ相対向して上
   記枠体に固着した金網とを有することを特徴とするフィ
   ルタ。
2. 【請求項２】 前記セラミック多孔体の周縁部を挿入す
   る溝部を有しこの溝部とセラミック多孔体との間に緩衝
   材を設けた枠体を有することを特徴とする［請求項１］
   に記載するフィルタ。
3. 【請求項３】 前記枠体の上方からセラミック多孔体を
   挿入し得るよう前記溝部をセラミック多孔体よりも大き
   く形成したことを特徴とする［請求項２］に記載するフ
   ィルタ。
4. 【請求項４】 枠体で複数の区画を形成するとともに、
   各区画にセラミック多孔体を配設したことを特徴とする
   ［請求項１］〜［請求項３］の何れか１つに記載するフ
   ィルタ。
5. 【請求項５】 ディーゼル機関の排ガスの除塵用の除塵
   装置に用いたことを特徴とする［請求項１］〜［請求項
   ４］の何れか１つに記載するフィルタ。