JPH10272325A - 微粒子処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従前のものに比して微粒子捕捉性能・燃焼再
生性能が高くしかも極めて小形の装置を提供する。 【解決手段】 両端に夫々気体導入口(500) と気体排出
口(501) を有して密閉された中空筒状の外囲器(50)と、
抵抗発熱性を有する多孔性の高温耐熱性金属素材を密に
配置し２以上の適宜部位に電極(3,3) を設けてこの電極
夫々の端部は通電用に前記外囲器(50)の外部まで引き出
されたフィルタ体(1) を有し、外部から流入した粒子混
入気体が前記フィルタ体(1) を介して排気されるように
各部を構成する。更に、高温耐熱性金属を加工して製作
される高温耐熱性金属繊維を集積して表面には絶縁層を
形成した抵抗発熱性を有する高温耐熱性金属繊維フィル
タ材(2) を密に分布させたフィルタ体を用いる、フィル
タ体を同軸多重に配置された円筒体に形成する、波板巻
回構造とする等によって好適な装置を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼル内燃機関
や加熱炉、ボイラ等の燃焼装置から排出される排気ガス
中に残存する炭素系微粒子を内部のフィルタに依って処
理するために用いられる微粒子処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種燃焼装置からはその稼働に伴い排気
ガスが発生しその適切な処理が求められている。近年、
特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティ
キュレートが環境衛生上問題となっている。その理由は
パティキュレートは、その粒径がほとんど１ミクロン以
下であるため、大気中に浮遊し易く、呼吸により人体内
に吸い込まれ易く影響が大きいためである。従って、法
的にもパティキュレートのディーゼルエンジンからの排
出に関する規制を厳しくする方向で検討されている。

【０００３】この対策として自動車などの輸送機ではエ
ンジン自体の改良や燃料噴射系の改良が行われており、
更に実効をあげるために酸化（燃焼）触媒を併用した
り、セラミック製その他のフィルタにより炭素系微粒子
を捕集した後、炭素系微粒子に電気ヒータやバーナなど
で着火させ、炭素系微粒子自体の燃焼熱で伝播燃焼させ
て除去する方法が併用されている。

【０００４】なお、定置式や産業用のディーゼルエンジ
ン、加熱炉、コージェネレーションシステム、ヒートポ
ンプ、ボイラ等の燃焼装置の場合には、排気ガス対策と
してサイクロン、バグフィルタなどの集塵装置を用いる
ことが多い。

【０００５】前出のフィルタ捕捉によるパティキュレー
トの除去方法としてはセラミックフォーム、ワイヤーメ
ッシュ、金属発砲体、目封じタイプのセラミックハニカ
ム、オープンフロータイプのセラミックハニカム、メタ
ルハニカムなどの耐火性構造体にて、パティキュレート
を捕捉すると共に、加熱手段を用いて燃焼除去を行って
いる。なお、フィルタにパティキュレートを燃焼させる
ための触媒成分を担持させて効果を高める手法も知られ
ている。

【０００６】ところで、上述技術のうちでセラミック製
フィルタで炭素微粒子を捕集し適宜の別途加熱手段で燃
焼除去する方法は、性能、耐久性および経済性で難点を
有している。即ち、セラミックス製フィルタは、炭素系
微粒子の捕集率は高いが、再生の際に炭素系微粒子の発
生する燃焼熱がフィルタ中で一様ではなく局部的に極め
て高い温度になってしまうため、フィルタが破損したり
溶融してしまうし、排ガス中の灰分がフィルタ部に堆積
する結果、長時間は使用できない問題があった。また、
加熱手段を別途必要とするため装置が複雑化し高価にな
ってしまう問題点もあった。

【０００７】上記問題点を解消するため、抵抗発熱性を
有する高耐熱性ステンレス鋼の極細繊維を集積してウェ
ブ状にし、更に焼結及び熱処理して表面にアルミナ皮膜
を形成した高耐熱性ステンレス鋼繊維焼結体（図６、図
７参照）をフィルタ素材として微粒子処理装置（一般に
言うフィルタユニット）を構成し（図８(a) (b) 参
照）、このフィルタ部に直接電流を流して発熱させる素
材技術が本発明者等に依り既に確立され提案されている
（特願平7-270483号；以下では先行提案と記す）。図６
〜図８での符号はこの先行提案に準じて付してある。図
中、符号(2) は高温耐熱性ステンレス鋼繊維焼結体、(2
0)は高温耐熱性ステンレス鋼繊維、(21)はアルミナ皮膜
を、また(200) は交差接触部分を示している。図７の符
号(1´) は炭素径微粒子処理用フィルタ、(3) は通電用
の電極である。この高耐熱性ステンレス鋼繊維焼結体
（以下では、鋼繊維フィルタとも略記する）の製法・特
性等については後で触れる。なお、該焼結体に触媒を担
持させることで効果を更に高めることができる。

【０００８】上述の鋼繊維フィルタは、適切な開口状態
と発熱性を備えた発熱性金属多孔体となっていて自己発
熱型の微粒子処理装置を構成するのに適している。ここ
に言う適切な開口状態とは対象とする炭素微粒子を捕捉
するに充分な微細開口部の断面寸法と、対象混合気体の
要求される処理容量を賄い得る微細開口部の分布割合を
言う。また、発熱性とは、容易に入手可能な一般的な電
力供給手段にて処理装置としての再生動作（炭素成分の
燃焼）を開始させられる比抵抗値を備えていることを意
味する。

【０００９】従って、仮に異なる組成や製法に依ってま
た異なる形状に製造されたものであっても上記鋼繊維フ
ィルタと同等の炭素微粒子捕捉性能と、同等の発熱性能
を備えた部材・部品であれば同様の用途に置き換えて使
用でき得る。以下では、このような部材・部品を発熱金
属多孔体と総称することとする。

【００１０】図８は、発熱性金属多孔体の一例としての
前述した鋼繊維フィルタとこれを用いた自己発熱型の微
粒子処理装置（以下では単に処理装置とも記す）の一例
を示している。なお、この様な装置をユニットとして複
数ユニットを直列あるいは並列に接続してより高性能・
高機能な処理装置として良いのは勿論である。

【００１１】図８において、符号(50)はステンレス鋼な
どの耐熱性材料からなる筒状の器体であり、一端にはガ
ス導入部(500) が、他端には排出部(501) が形成されて
いる。器体(50)には電気絶縁性と断熱性を有する内張り
(9) が施されており、鋼繊維フィルタ(1´) がガス導入
部(500) と排出部(501) 間の排ガス通路(502) に配置さ
れている。この鋼繊維フィルタ(1´) は、一定幅・所定
長のフィルタ素材を波形に交互に折り返した板状材を所
定径の円筒状に丸めて形成した、断面星型で所定長（高
さ）の一重のユニットでその自由端には夫々電極(3,3)
が接続されており、電極(3,3) の先端は器体壁面を貫通
して外部に通電のために突出している。器体(50)は組立
てやメンテナンスを容易にするため上下２分割してあ
る。なお、符号(5) は微粒子処理装置（先行提案では炭
素径微粒子処理ユニット）、(10)は蓋部材を、(502) は
排ガス通路を示す。

【００１２】この様に、図示例では図７(a) に示したよ
うに鋼繊維フィルタ(1´) を波形にすることでフィルタ
素材の表面積を大きくとり捕集性能を高めている。用途
によっては図７(b) に示す円筒状の鋼繊維フィルタも用
いられる。前記鋼繊維フィルタ(1´) を自己発熱させる
ために前記電極(3,3) は給電線を介して図示しない通電
装置（電源及びコントローラ）に接続されていて、一定
時間間隔或いは所定条件にてで通電（電力制御も可）さ
れ、対応して発熱するようになっている。

【００１３】ところで、炭素系微粒子の処理装置におい
てはその用途によっては、大きな処理能力（処理容量）
が必要とされる。勿論、装置を充分に大きくして処理面
積を大きくすれば処理能力もこれに応じて上がるが、現
実にはスペース的にもコスト的にも大型化は自ずと限界
があり、形状小形のまま高い処理能力を備えた装置が要
求されている。なお、自己発熱形の装置のほうが、加熱
装置が不要な分だけ一般的に小形に設計可能である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
実態を踏まえて上述要求に応えるため創案されたもの
で、その目的は従前の装置に比べて小形ながらも一段と
高い処理能力を備えた新規な自己発熱形の炭素系微粒子
処理装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明装置は、一端側に外部に連通する気体導入口(5
00) を有し、他端側に外部に連通する気体排出口(501)
を有する密閉された外囲器(50)と、該外囲器(50)の内部
空間内に収容・固定されたフィルタ体(1) とを含み構成
された微粒子処理装置において、前記フィルタ体(1)
が、抵抗発熱性を有する多孔性の高温耐熱性金属素材を
密に配置し２以上の適宜部位に電極(3,3)を設けてこの
電極夫々の端部は通電用に前記外囲器(50)の外部まで引
き出されており、気体導入口(500) より流入した粒子混
入気体が前記フィルタ体(1) を介して気体排出口(501)
より排気されるように各部を構成する。

【００１６】また、特に前記フィルタ体(1) が、高温耐
熱性金属を加工して製作される高温耐熱性金属繊維を集
積して表面には絶縁層を形成した抵抗発熱性を有する高
温耐熱性金属繊維フィルタ材(2) を密に分布させた構成
とする。更には、前記フィルタ体(1) を、同軸多重に配
置された円筒体とする、或いは前記フィルタ体(1) を、
一定方向に延びる屈曲壁面を互いに接近させて平行に配
置して複数の柱状気体流路が形成された構造とする。

【００１７】或いは、略中空円筒形状で一端側に外部に
連通する気体導入口(500) を有し、他端側に外部に連通
する気体排出口(501) を有する密閉された外囲器(50)
と、該外囲器(50)の内部空間内に収容・固定されたフィ
ルタ体(1A)とを含み構成された微粒子処理装置におい
て、前記フィルタ体(1A)が、高温耐熱性金属を加工して
製作される高温耐熱性金属繊維を集積して板状材にした
抵抗発熱性を有する高温耐熱性金属繊維フィルタ材を屈
曲加工してなる所定幅・所定長で長尺状の波板フィルタ
(1a)と、前記波板フィルタと幅及び長さが略同寸法の導
電性平板材(1b)とを長手方向一端の接続辺部(1c)で導電
接続するとともに他方端夫々に電極(3,3) を設けて該接
続辺部(1c)を中央にして同軸状多重巻回形状に成型し表
面には絶縁層(1d)を形成したものであり、また、前記電
極夫々の端部は通電用に前記外囲器(50)の外部まで引き
出されていて、外部より圧送されて気体導入口(500) よ
り流入した粒子混入気体が前記フィルタ体(1A)を介して
気体排出口(501) より排気されるように各部を構成す
る。

【００１８】或いは、略中空円筒形状で一端側に外部に
連通する気体導入口(500) を有し、他端側に外部に連通
する気体排出口(501) を有する密閉された外囲器(50)
と、該外囲器(50)の内部空間内に収容・固定されたフィ
ルタ体(1B)とを含み構成された微粒子処理装置におい
て、前記フィルタ体(1B)が、高温耐熱性金属を加工して
製作される高温耐熱性金属繊維を集積して板状材にした
抵抗発熱性を有する高温耐熱性金属繊維フィルタ材(2)
を屈曲加工してなる所定幅・所定長で長尺状の波板フィ
ルタ部(1a)とこれと同じ高温耐熱性金属繊維フィルタ材
(2) を用いた幅及び長さが前記波板フィルタと略同寸法
の平板フィルタ部(1e)とが長手方向一端の接続辺部(1c)
で導電接続されていて表面には絶縁層(1d)が形成されて
いて他方端夫々には電極(3,3) が接合されており、前記
接続辺部(1c)を中央にして同軸状多重巻回形状に成型さ
れており、前記電極夫々の端部は通電用に前記外囲器の
外部まで引き出されていて、外部より圧送されて気体導
入口(500) より流入した粒子混入気体が前記フィルタ体
(1B)を介して気体排出口(501) より排気されるように各
部を構成しても良い。

【００１９】〔作用〕各装置においては、多孔性の高温
耐熱性金属素材が容器に導入された粒子混入気体中の炭
素系微粒子を確実に捕獲するとともに処理能力も高く、
適時通電されると高温耐熱性金属素材が自己発熱しこの
ジュール熱で堆積した炭素系微粒子に着火燃焼させるこ
とにより堆積微粒子を除去する（再生作用）。捕捉部材
が発熱部を兼ねていることから装置を小形に構成でき
る。高温耐熱性金属素材が密に配置されているから、熱
効率が良く微粒子の適切な処理が可能となる。高温耐熱
性金属繊維フィルタ材を用いることで充分な処理能力の
装置が確実に得られる。

【００２０】フィルタ体を同軸多重配置された円筒体或
いは複数の柱状気体流路が形成されるように構成するこ
とに依っても意図通りの充分性能が得られる。また、波
板形状の高温耐熱性金属繊維フィルタ材を用いる構造で
は、好適な抵抗値のフィルタ体が容易に設計できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】

〔実施例〕以下、実施例を挙げ図面を用いて本発明を詳
細に説明する。図１の(a) ・(b) 両図は本発明による自
己発熱形の炭素系微粒子処理装置の一実施例を示すもの
で、図１(a) は微粒子処理装置の一部断面側面図を、図
１(b)は該装置をA -A´線部で切断して示す横断面図で
ある。

【００２２】この処理装置は、フィルタ体(1B)以外の各
部については図８に挙げた装置と同等になっている。符
号(50)は外囲器（ケース）であり中空の略円筒形状をし
ており両端に向かって円錐側面状に細径になっていて一
端（図では下端）には気体導入口(500) が形成されて内
部空間が外部に連通しており、他端（上端）には外部に
連通する気体排出口(501) が形成されていて両開口部以
外は密閉構造になっている。外囲器(50)はステンレス鋼
などの耐熱性材料からなり上下２分割可能に構成してあ
り内面には電気絶縁性と断熱性を有する内張り(9) が施
されており、内部空間内には気体導入口(500) と気体排
出口(501) 間の排ガス通路(502) に断面略全体にわたっ
てフィルタ体(1B)が収容・固定されている。

【００２３】フィルタ体(1B)には、抵抗発熱性を有する
多孔性の高温耐熱性金属素材が用いられており、且つフ
ィルタ素材が充分に密に分布配置されるように配慮して
ある。即ち、図示実施例ではフィルタ体(1B)の素材とし
て、高温耐熱性金属を加工して製作される高温耐熱性金
属繊維を集積して表面には絶縁層を形成した抵抗発熱性
を有する高温耐熱性金属繊維フィルタ材(2) を用いてい
る。

【００２４】この高温耐熱性金属繊維フィルタ材として
は、例えば既掲の先行提案（特願平7-270483号）に好適
なものが提案されており明細書中にその組成や性質また
製造方法等が詳細に開示されている。重複をさけてこの
素材についての詳しい説明は省略するが、要点のみ略記
すると抵抗発熱性を有する高温耐熱性ステンレス鋼（通
電により抵抗発熱する材質；Fe-Cr-Al-REM系のステンレ
ス鋼は好適な一例）を用いて先ずその薄板を巻回したコ
イル材を作り、その端面を切削することによって得た繊
維を集積してウェブにし、これを焼結及び熱処理して焼
結繊維表面にアルミナ皮膜を形成することにより高温耐
熱性ステンレス鋼繊維焼結体を得る技術が開示されてい
る。このアルミナ皮膜は絶縁材になり得る上に、触媒を
担持させる際にも利用される。通電による自己発熱性も
良好なことが併せて詳述されており本発明の用途にも極
めて好適な素材と言える。

【００２５】この開示技術に準じて得たフィルタ素材
は、図６(a) のように高温耐熱性ステンレス鋼繊維(20)
がランダムに配向しており接触部が融着した多孔構造か
らなり、焼結されている各高温耐熱性ステンレス鋼繊維
(20)は、図６(b) にて見て取れるように軸方向と直角の
断面が略四角形状をなし、表面には均一な厚さの薄いア
ルミナ皮膜(21)が析出されている。このアルミナ皮膜(2
1)は図６(b) のように高温耐熱性ステンレス鋼繊維(20,
20) の交差接触部分(200) ではこれを囲むように形成さ
れ、交差接触部分(200) はメタルタッチとなっている。
このように交差接触部分がメタルタッチであることによ
りこの高温耐熱性ステンレス鋼繊維焼結体（フィルタ素
材）は全体として均一な抵抗発熱回路状態に形成されて
いる。

【００２６】前記アルミナ皮膜(21)の表面には触媒層を
設けると好適である。この触媒層は触媒担体と活性金属
とからなる。触媒担体としては、アルミナ，シリカ・ア
ルミナ, ジルコニア・アルミナ, チタニア，モルデナイ
ト， ZSM-5などのゼオライト類から選ばれる少なくとも
１種を用い、その粒径としては0.5 μｍから20μｍが好
ましく、1 μｍから10μｍがさらに好ましい。担体に担
持させる活性金属としては、周期律表第１族金属、２族
金属、４ｂ族金属、５ｂ族金属、６ｂ族金属、７ｂ族金
属および８族金属から選ばれる少なくとも１種が好まし
く用いられる。例えば、Li,Na,K,Rb,Cs,Cu、Mg,Ca,Ba,Z
n 、La,Ce 、Zr、V 、Mo、Mn、８族金属としてはFe,Co,
Ni,Pd,Pt等が好ましい。このような活性金属を高温耐熱
性ステンレス鋼繊維焼結体１ｇあたり0.1 〜15ｍｇ、更
に好ましくは１〜１０ｍｇの割合で担持させると好結果
が得られる。

【００２７】勿論、上記の素材に限らずこれと異なる組
成や製法による発熱性金属多孔体をフィルタ体として採
用しても良い。例えば適切な多孔性金属素材を選定して
粉体材料から鋳造法に依り所定形状にする場合には、あ
らかじめ成型した絶縁材を鋳込むことによって一体フィ
ルタを得るようにしても良い。要は、本発明に係るフィ
ルタ体としては、多孔質性状で所望の比抵抗値が得られ
る耐熱性金属性であれば良く、本発明の自己発熱型処理
装置を構成することが出来る。

【００２８】本発明では特にフィルタ体を構成するのに
上述の如き金属素材を用いるとともに好適な高密度構造
にして多孔性フィルタ部として知られた一般的な形状と
の比較において単位体積当たりのフィルタ表面積を大き
くとり且つ熱効率を高めてフィルタリング性能（捕捉機
能・再生機能）を高めて高効率化することにより装置サ
イズをコンパクト化する。

【００２９】本実施例ではステンレス繊維フィルタを平
板と波板とにして積層して、同軸状に捲き回した形状
（以下、波板巻回構造と記す）に成形加工して用いるこ
とによりフィルタ体を小形化しており、また自己発熱型
（付加加熱機構が不要）であることと相まって一層のコ
ンパクト化が達成できる。なお、この様に一定方向に延
びる屈曲壁面を互いに接近させて平行に配置して複数の
柱状気体流路が形成された構造の小形化に適したフィル
タ体構造としては他にもハニカム構造化や後述する多重
円筒構造化（図４、図５参照）等が考えられる。

【００３０】図示実施例の波板巻回構造フィルタ体(1B)
の構成について詳述する。このフィルタ体(1B)は、高温
耐熱性金属を加工して製作される高温耐熱性金属繊維を
集積して板状材にした抵抗発熱性を有する高温耐熱性金
属繊維フィルタ材(2) を用いて形成されている。この多
孔性金属体のフィルタ素材自体については前掲の先行提
案に開示されているフィルタ素材と全く同様のものを用
いれば良く、その製法・性状等についての説明は先行提
案に譲り省略する。

【００３１】実施例では先ず、素材としての帯状に形成
された高温耐熱性金属繊維フィルタ材(2) から夫々長尺
状の平板フィルタ部(1e)と波板フィルタ部(1a)とを作
る。平板フィルタ部(1e)は、平帯状高温耐熱性金属繊維
フィルタ材(2) から予め定められた所定幅・所定長の長
尺板を切り出すことで作られる。幅は外囲器(50)の収容
空間の長さに対応させ、長さは波板フィルタ部(1a)と積
層したのち渦巻き状に巻回した状態で収容空間の直径に
対応するように決められる。

【００３２】これと対となる波板フィルタ部(1a)は、平
帯状の高温耐熱性金属繊維フィルタ材(2) を所定ピッチ
・所定折り曲げ厚みで規定波板形状に折り曲げ加工した
場合の仕上がり長が上記平板フィルタ部(1e)の長さと略
一致する長さに切断したのち所定の折り曲げ加工を行う
ことで得られる。

【００３３】次いで、略同寸法の波板フィルタ部(1a)と
平板フィルタ部(1e)とを積層して一方の短辺部を接続辺
部(1c)として適宜治具で圧接させ、また他方側の短辺部
夫々に電極(3) を圧接させ、そのまま接続辺部(1c)を中
央にして同軸状多重巻回形状に成型して形状を保持した
まま高温加熱して各圧接部を導電接続させるとともに表
面全体にアルミナ層を被覆させて絶縁層(1d)を形成して
フィルタ体(1B)が完成する。

【００３４】このフィルタ体(1B)では、フィルタ部が極
めて密に配置されていて微粒子捕捉能力が高いと共に発
熱時の発生熱量の分布密度が高いため再生能力も高い。
また、一方の電極(3) から接続辺部(1c)に至り他方の電
極(3) に続く長い経路の導電路が確保され、比較的低抵
抗の金属素材を用いているにも拘わらず電極間の抵抗値
が高いフィルタ体が得られて、発熱用の駆動電源に簡易
なものが使用でき設備コスト低減に寄与するとの利点も
ある。

【００３５】なお、同等のフィルタ体は未切断の平帯状
高温耐熱性金属繊維フィルタ材と、先に平帯状高温耐熱
性金属繊維フィルタ材を所定波板形状に折り曲げ加工し
て得た未切断のものを合わせて巻回後に所定径となる位
置で切断する手順でも得られる。また、高温加熱処理で
アルミナ層が形成されない素材等を用いる場合には波板
フィルタ部(1a)と平板フィルタ部(1e)との対峙面の間に
アルミナ長繊維布等を介在させて両者が併行する部分で
の絶縁を確保すれば良い。

【００３６】続いて前記フィルタ体(1B)を外囲器(50)内
に収容して適宜手段で固定する。この時に前記電極(3,
3) 夫々の端部が外部に突出することで、通電用端子が
確保される。以上の工程にて微粒子処理装置が出来上が
る。

【００３７】この微粒子処理装置は、外部の燃焼装置の
排気端に気体導入口(500) を接続して使用され燃焼装置
運転により圧送された排気ガス（粒子混入気体）が気体
導入口(500) より内部に流入しフィルタ体(1B)部分を通
って気体排出口(501) より排気される。この間に排気ガ
スに含まれる炭素系微粒子がフィルタ材(2) に接触、或
いは透過することによってフィルタ材(2) の表面に確実
に捕捉される。適切な時間間隔で外部の駆動電源より両
電極(3,3) 間に電力を供給することに依ってフィルタ体
(1B)全体が発熱し、堆積微粒子に着火し確実に燃焼させ
る（再生）。

【００３８】〔実験例〕上述した如き特徴を備えた微粒
子処理装置を実際に作製して評価を行った。先ず、コイ
ル材切削法により製作した金属繊維フィルタにAlを蒸着
したのち、空気中で1000℃６時間熱処理することによ
り、繊維表面にアルミナウィスカーを生成させた耐熱性
金属繊維フィルタを作製した。この耐熱性金属繊維フィ
ルタを用い、平板と波板を作り、これを組み合わせてハ
ニカム構造フィルタを作製した。

【００３９】ハニカム構造体は、図２のように波板(1a)
及び平板(1b)で導通回路（発熱部）を構成し、両者間に
絶縁装置としてアルミナ被覆層を介在させる構造を持た
せた。ハニカム構造寸法は、直径100 mm、奥行25mm、セ
ル構造;400セル/in であり、この時の通電端子間の初期
電気抵抗値は 0.6Ωであった。このハニカム構造体に最
高24V まで通電し、発熱させたところ、図３のような良
好な発熱結果を得た。同図は、作製した巻回構造微粒子
処理装置に於ける供給電力密度に応じたフィルタ部の呈
する温度の一例を表したグラフである。効率良い加熱結
果が得られていることが判る。また、この時絶縁破壊に
よる部材間の短絡はなかった。

【００４０】本発明装置は説明した実施例以外にも、異
なる構成を採りうる。例えば、先の実施例と同様に抵抗
発熱性を有する高温耐熱性金属繊維フィルタ材を用いる
が、所定幅で一体単一の帯状材の一端側に屈曲加工を施
した波板状フィルタ相当部を形成し他端側に残る未加工
部を平板フィルタ相当部にして両部分の境目近傍で折り
返すことで前実施例と等価なフィルタ体(1B)を得ること
ができる。この他、前述実施例と同様の波板状フィルタ
(1a)と組み合わせて、幅及び長さが略同寸法の単なる金
属板（導電性平板材(1b)）を用いて同様に同軸巻回形状
に形成することもできる（図示せず）。また、これと逆
に前述した如き発熱性のフィルタ素材で平板部材を形成
しこれと対となる波板状部材のほうを単なる金属板とし
た巻回構造とした構成も考えられる。

【００４１】続いて、本発明他の実施例について説明す
る。この実施例では図４の横断面図及び図５の側断面図
にて示す様に、フィルタ体として、同軸多重に配置され
た円筒体を用いて微粒子処理装置を構成する。このフィ
ルタ体(1D)を得るためには、先の実施例と同じ素材（フ
ィルタ材;2）でなり側面に一箇所一定幅で両端に至るス
リットを軸方向に形成した直径の異なる複数の円筒体の
フィルタ部(2a,2b, …) を用意し、各フィルタ部を治具
を用いて同軸状に配置固定すると共に各スリットの縁部
（自由端辺）全長にわたって密着する電極(3),(3) を圧
接させたまま高温加熱処理して電極と各フィルタ部の自
由端を導電接続させると共にフィルタ部の表面にアルミ
ナ被覆を形成する。加熱処理したものは単独で形状を保
つ。

【００４２】こうして得られたフィルタ体(1D)を、前述
実施例と同等の外囲器(50A) 内に収容固定する。外囲器
(50A) は概略前実施例と同様であるが中央太径部の両端
の位置に段差を形成して鍔状にしてある。この外囲器(5
0A) に前記フィルタ体(1D)を上下の有孔支持板( (10B)
(10A)で挟んで固定する。有孔支持板は外径が前述段差
（鍔部）に対応させてある円板状で前述円筒状のフィル
タ部(2a,2b, …) の配置に合わせて上下で異なる相補的
な貫通孔が設けられている。即ち、下方の有孔支持板(1
0A) には中央最内方の円筒の内側に対応する位置には１
以上の貫通孔が設けられているが上方の有孔支持板(10
B) の対応部位には孔は全く無い。従って各部材を組み
合わせた状態では中央の筒状空間（最内方円筒の内部）
は下方にのみ開口して気体導入口(500) に直接連通して
いるが、上方の気体排出口(501) には直接は連通してお
らず筒状空間内の気体は円筒の壁面の多孔性素材が持つ
極めて微細な経路（孔）を通してのみ気体排出口(501)
まで達することができる。

【００４３】同様にして上方の有孔支持板(10B) には多
重円筒の配置に対応して順に貫通孔を設けた開口円環領
域部と閉塞された閉止円環領域部が多重に位置するよう
にし、これと相補的に下方の有孔支持板(10A) の各円環
領域には上方と反対の配置で開口円環領域と閉止円環領
域が形成されている。従って、組み上がった状態の微粒
子処理装置では気体導入口(500) に開口部を介して直接
に連通する筒状の流路が径方向にひとつ置きに（孔の有
り無しが交互に）配置されておりこれに対して気体導入
口(500) に連通しない筒状流路は反対に気体排出口(50
1) に連通するようになっている。即ち、上下にて交互
に開口するようになっている。これにより圧送されて気
体導入口(500) から流入した気体は図３に矢印で示した
ように必ずフィルタ部の壁面を通って気体排出口(501)
から排出されるように気流がガイドされる。このためよ
り確実に通過気体中の微粒子をフィルタ部で捕捉するこ
とが可能になっている。

【００４４】なお、電極等のその他の部分は前実施例と
同等で良く説明は省略する。前実施例と同等部分には同
一符号を付してある。この実施例にても、前実施例と同
様にコンパクトに装置を構成することができ、同等の高
い微粒子処理能力が得られる。

【００４５】また、本実施例で説明した如くに、適宜区
分されて軸方向に延びる複数の分割流路毎に流入口側と
流出口側を相補的に封止することで流路側壁を透過する
ように気流をガイドする手法は最初に説明した波板巻回
形状の装置にも適用可能であり、有孔支持板として局部
的に微細貫通孔を設けた有孔領域を離散的に分布させて
設けたものを用い、且つ上下の有孔支持板間で有孔領域
を相補的に設ける（上下で互いにずらして形成してお
く）ことで、フィルタ内の気流を斜行させてフィルタ部
の壁面を透過する割合を高めることができ相応に微粒子
捕捉効率を上げることができる。

【００４６】なお、自己発熱型の微粒子処理装置に於け
る実際の通電制御方法等は、例えば既述した先行提案に
も記載されているので説明は省略した。その他にも本発
明に関連が強い細部の理解の為にも先行提案（特願平7-
270483号）の開示内容は多いに役立つ。

【００４７】本発明によれば、フィルタ部の高密度化従
って高表面積化が可能となり処理装置のコンパクト化が
可能になって配置の寸法の制限も無く、また捕捉効果・
発熱効果も高い。金属性素材であるからセラミックス製
のものに比べて熱損傷の慮もない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の微粒子処理装
置は、要部のみ略記すると抵抗発熱性を有する多孔性の
高温耐熱性金属素材を密に配置しこれに通電用の電極を
接続した構成とすることによって、微粒子捕捉性能・燃
焼再生性能が高くしかも極めて小形の装置が製造可能と
なる。また、高温耐熱性金属を加工して製作される高温
耐熱性金属繊維を集積して表面には絶縁層を形成した抵
抗発熱性を有する高温耐熱性金属繊維フィルタ材を密に
分布させたフィルタ体を用いる、フィルタ体を同軸多重
に配置された円筒体に形成する、波板巻回構造とする等
によって一段と好適な装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各図は本発明の微粒子処理装置の一実施例を示
しており、(a) は同装置の側断面図、(b) は横断面図で
ある。

【図２】本発明に係るフィルタ体の構成を説明する概略
図である。

【図３】実施例装置で得られる特性の一例を示すグラフ
である。

【図４】本発明他の実施例を示す横断面図である。

【図５】図４に対応した側断面図である。

【図６】(a) 、(b) 共に本発明に係るフィルタ部の素材
を説明する拡大図である。

【図７】(a) 、(b) は夫々従来のフィルタ形状を示す斜
視図である。

【図８】(a) は従来の微粒子処理装置の一例を示す側断
面図、(b) は同じく横断面図である。

【符号の説明】

(1) …フィルタ体、 (1A)…フィルタ体、 (1B)…フィルタ体、 (1a)…波板フィルタ、 (1b)…導電性平板材、 (1c)…接続辺部、 (1d)…絶縁層、 (1e)…波板フィルタ部、 (1f)…平板フィルタ部、 (1g)…接続辺部、 (2) …高温耐熱性金属繊維フィルタ材、 (3,3) …電極、 (50)…外囲器、 (500) …気体導入口、 (501) …気体排出口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 伸介 愛知県蒲郡市金平町頂拝13−13 (72)発明者 加藤 龍彦 愛知県新城市緑が丘５−６−５ (72)発明者 後夷 光一 愛知県岡崎市上地３−23−26 (72)発明者 相澤 幸雄 神奈川県川崎市中原区木月大町203 (72)発明者 関戸 容夫 神奈川県横浜市磯子区洋光台６−28−７ (72)発明者 小宮山 知成 神奈川県川崎市幸区南幸町２−46−２

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に外部に連通する気体導入口(50
   0) を有し、他端側に外部に連通する気体排出口(501)
   を有する密閉された外囲器(50)と、該外囲器(50)の内部
   空間内に収容・固定されたフィルタ体(1) とを含み構成
   された微粒子処理装置であって、 前記フィルタ体(1) が、抵抗発熱性を有する多孔性の高
   温耐熱性金属素材を密に配置し２以上の適宜部位に電極
   (3,3) を設けてこの電極夫々の端部は通電用に前記外囲
   器(50)の外部まで引き出されており、気体導入口(500)
   より流入した粒子混入気体が前記フィルタ体(1) を介し
   て気体排出口(501) より排気されるように構成した微粒
   子処理装置。
2. 【請求項２】 前記フィルタ体(1) が、高温耐熱性金属
   を加工して製作される高温耐熱性金属繊維を集積して表
   面には絶縁層を形成した抵抗発熱性を有する高温耐熱性
   金属繊維フィルタ材(2) を密に分布させてなる請求項１
   に記載の微粒子処理装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタ体(1) が、同軸多重に配置
   された円筒体である請求項１または２に記載の微粒子処
   理装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタ体(1) が、一定方向に延び
   る屈曲壁面を互いに接近させて平行に配置して複数の柱
   状気体流路が形成されている請求項１または２に記載の
   微粒子処理装置。
5. 【請求項５】 略中空円筒形状で一端側に外部に連通す
   る気体導入口(500)を有し、他端側に外部に連通する気
   体排出口(501) を有する密閉された外囲器(50)と、該外
   囲器(50)の内部空間内に収容・固定されたフィルタ体(1
   A)とを含み構成された微粒子処理装置であって、 前記フィルタ体(1A)が、高温耐熱性金属を加工して製作
   される高温耐熱性金属繊維を集積して板状材にした抵抗
   発熱性を有する高温耐熱性金属繊維フィルタ材を屈曲加
   工してなる所定幅・所定長で長尺状の波板フィルタ(1a)
   と、前記波板フィルタと幅及び長さが略同寸法の導電性
   平板材(1b)とを長手方向一端の接続辺部(1c)で導電接続
   するとともに他方端夫々に電極(3,3) を設けて該接続辺
   部(1c)を中央にして同軸状多重巻回形状に成型し表面に
   は絶縁層(1d)を形成したものであり、また、前記電極夫
   々の端部は通電用に前記外囲器(50)の外部まで引き出さ
   れていて、外部より圧送されて気体導入口(500) より流
   入した粒子混入気体が前記フィルタ体(1A)を介して気体
   排出口(501) より排気されるように構成したことを特徴
   とする微粒子処理装置。
6. 【請求項６】 略中空円筒形状で一端側に外部に連通す
   る気体導入口(500)を有し、他端側に外部に連通する気
   体排出口(501) を有する密閉された外囲器(50)と、該外
   囲器(50)の内部空間内に収容・固定されたフィルタ体(1
   B)とを含み構成された微粒子処理装置であって、 前記フィルタ体(1B)が、高温耐熱性金属を加工して製作
   される高温耐熱性金属繊維を集積して板状材にした抵抗
   発熱性を有する高温耐熱性金属繊維フィルタ材(2) を屈
   曲加工してなる所定幅・所定長で長尺状の波板フィルタ
   部(1a)とこれと同じ高温耐熱性金属繊維フィルタ材(2)
   を用いた幅及び長さが前記波板フィルタと略同寸法の平
   板フィルタ部(1e)とが長手方向一端の接続辺部(1c)で導
   電接続されていて表面には絶縁層(1d)が形成されていて
   他方端夫々には電極(3,3) が接合されており、前記接続
   辺部(1c)を中央にして同軸状多重巻回形状に成型されて
   おり、前記電極夫々の端部は通電用に前記外囲器の外部
   まで引き出されていて、外部より圧送されて気体導入口
   (500) より流入した粒子混入気体が前記フィルタ体(1B)
   を介して気体排出口(501) より排気されるように構成し
   たことを特徴とする微粒子処理装置。