JPS5976516A - 流体中の固体微粒子のフイルタリング装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、流体から固体微粒子物質をフィルタリング
する装置に関し、特に薄い多孔質の壁を有するハニカム
構造からなるフィルタおよび有効な操作を行なうために
フィルタを取り付ける手段を有する装置に関する。

流体（気体あるいは液体）に混合された固体微粒子の除
去は、複数の物体あるいは集合体として形成された固体
物質により行なわれ、このフィルタは、小さな断面サイ
ズの多数の貫通孔（互いに接続した）を備えている。従
って上記固体物質は、流体を通過させると共に集合体を
通過づ−る流体に含まれる固体微粒子の大部分あるいは
全てを・抑制する能力を有する。このような孔は、「開
放した多孔」あるいは「アクセシブルな多孔」と今後称
することにする。孔のいくつかあるいは全ての最小断面
サイズは、フィシしタリングすべき微粒子の成る量ある
いは全てのサイズより太き（することができるが、それ
は、充分大きな微粒子の全であるいは非常に望ましい量
が、流体の移動中に注入面および（あるいは）孔内圧捕
捉される程度までである。

本出願人の出願に係る特願昭５６−１０４，９４３号に
は、好ましくは押出され焼結されたセラミック材料から
なるハニカムフィルタが記載されミこのフィルタはディ
ーゼルエンジンの排気ガスから炭素質の微粒子を除去し
、また他の高温の流体をフィルタリングするために用い
られる。フィルタは、ハニカム構造を有し、薄い、多孔
の相互に結合された壁からなり、この薄い壁はさらに、
フィルタの両面の注入面と排出面を形作りおよび注入面
と排出面でフィルタ本体を貫通する複数の通路あるいは
セルを形成する。薄い多孔のセル壁は、両面間でフィル
タ本体の外面を形成するが、さらに、幾分厚（滑らかな
連続面が、強固で均一な外側寸法を定めるためにセルを
取り囲むように設けられている。セルの各々の一端は、
注入セルおよび排出セルを形成するように閉鎖されてお
り、このセルの注入セルグループは、排出面付近を閉鎖
され、排出セルグループは、注入面付近な閉鎖されてい
る。これらのセルの各々の反対側の面は、開放されてい
る。注入セルおよび排出セルは、交互に配列されて互い
に接続されかつ各セルを形成している共通の薄い多孔壁
によって分割されている。注入面に圧力を受けた状態で
導入される汚染された流体は、注入セルからフィルタ本
体を通過し、薄い多孔壁を通過するように押込まれ、こ
の壁は流体中の固体微粒子を捕捉し、また上記流体は接
続する排出セルを通過して、清浄化された流体はフィル
タ本体から排出される。微粒子は、注入セルの薄い壁面
に付着し、あるいは、これらの壁内の孔に捕捉される。

以下に説明するハニカムフィルタは、汚染流体移送しか
つフィルタリングされた流体を移送する導管の間あるい
はその一構成部材として取り伺けられるハウジングある
いは容器内で使用するように配置される。シールが、フ
ィルタの外側の長手方向面に設けられかつ注入面に汚染
流体を送り込み、排出面からフィルタリングされた流体
を導びくと共に汚染流体のフィルタ本体に対するバイパ
ス通行を阻止するための周囲の導管構造の内面にも設け
られる。シールを形成する手段は、また、導管に対して
フィルタを支持すると共に固定する。％に、フィルタ本
体のいずれかの側あるいは注入面および排出面に沿って
支持導管構造内の所定位置にフィルタ本体を保持し、前
述のシールを構成する手段が設けられる。

例えば、シールは、前述した特願昭５６−１０４．９４
３号に記載の如（ディーゼルエンジンの排気ガスフィル
タ周囲に設けることができ、これはフランジ状の取り付
は部材あるいはフィルターの対向する注入面と排出面の
外側エツジに対して押し付けられた周囲の導管構造の内
面から突出する他の取り付は手段を設けることによって
実現される。シールは、また、場合によっては、フィル
タの長手方向の面と支持体構造の間の隙間に適当な不透
過性の材質な詰め込むことによって得られ、このシール
の位置は、フィルタの両面のいずれかか、フィルタと導
管構造の−のフィルタの外側の長手方向面の主要部に沿
って位置せしめられ、−回の製造工程で必要な支持とシ
ールを形成する。各々の場合において、このようにして
形成されたシールは、フィルタの注入面と排出面間のフ
ィルタの外面のかなりの長さにわたっての流体の移動を
阻止するように働（。

最初に述べたシーリングによって別の問題が発生し、端
面に対するフランジ、Ｏ−リング等の詰め込みは、フィ
ルタ本体の有効容積を減少させるように端面周辺に位置
するセルをカバーし閉鎖させ、高温の流体に用いる場合
には、ラジアル方向の熱グラジェントを生じさせてフィ
ルタ内の有害な熱ストレスを増加させる。

この発明の目的は、フィルタリング面として全てのある
いはほぼ全ての長手方向の外面を用いることによって）
・ニカム構造の固体微粒子フィルタのフィルタリング面
領域を最大にすることにある。

この発明の他の目的は、流体中の微粒子がフィルタを通
過することを阻止するがフィルタ端面の周辺近（のフィ
ルタセルの相当数を妨げることのない手段を設け、ハニ
カム構造のフィルタの動作を最適化することにある。

さらにこの発明の目的は、高温の流体のフィルタリング
に用いられるハニカム構造の固体微粒子フィルタの軸方
向の熱グラディエンドの発生を最小にすることにある。

この発明によれば、上述した目的および他の目的は、ハ
ニカム構造の固体微粒子フィルタを設け、該フィルタが
、注入端面と排出面を定める薄い、多孔の互いに接続す
る壁のマトリックス、前記両端面間でフィルタを長手方
向に貫通する多数の中空通路あるいはセル、および、フ
ィルタの長手方向の外面を形成する如く前記両端間に位
置しかつ薄い壁のマトリックスの周囲に配置した多孔の
外壁を有するように構成することによって達成される。

薄い壁と外壁の各々は、流体のこれら両壁の完全な通過
を可能にするのに充分な相互に結合された内部の開孔を
有し、これらの壁の各々は、薄い壁あるいは外壁を少な
（共微粒子の重要部分が完全に通過することを抑制する
。

多数のセルが、注入グループと排出グループとに分割さ
れる。注入グループのセルの各々は、排出端面付近で閉
鎖されかつ注入端面で開口しており、排出グループのセ
ルの各々は、注入端面伺近で閉鎖され排出端面付近で開
口している。フィルタは、フィルタに汚染流体を接続す
ると共にフィルタリングされた流体をフィルタから移送
する導管内に配置されている。好ましくは微粒子バリヤ
であるシーリング手段が、長手方向のフィルタ外壁とフ
ィルタを包囲する導管の内面との間に設けられる。この
バリヤは、汚染流体中の微粒子がフィルタを妨げなく通
過し、導管によってフィルタから移送されるフィルタリ
ングされた流体と混合されることを阻止する。

この発明の他の重要な特徐によれば、このバリヤは、充
分に狭く、フィルタと接触して外壁の外面の大部分に沿
ってかつこれを通って流体が流れることを可能にする。

′この発明の他の重要な特徴によれば、バリヤは、二つ
の端面の一方の付近でフィルタの長手方向の外面に泊っ
てフィルタに接触し、外壁のフィルタリング面領域を最
大にする。

この発明の他の重要な特徴によれば、端面周辺のセルの
全であるいはほぼ全ては、シーリング手段が位置するの
で一方の端面とは反対側の位置においては連断される。

この配置によって外面および周辺に位置“するセルに対
する流体の流れを最大にし、高温の流体をフィルタリン
グすべきときのフィルタ内のラジアル方向への熱グラジ
ェントを最小にする。

この発明の他の重要な特徴によれば、バリャは、流体を
殆んど通過させず、流体流を促進するフィルタの圧力低
下をこれによって維持する。

この発明の他の重要な特徴によれば、さらに導管とフィ
ルタとの間に導管に関してのフィルタの移動を制限する
ための手段が設けられる。これらの付加手段は、フィル
タの外側の長手方向の面に泊った流・体の流れを妨げる
ものではない。

この発明のさらに他の特徴によれば、微粒子バリヤは、
導管に関してのフィルタの移動を制限するかあるいは最
小にするように製造される。

フィルタの好ましい使用目的は、ディーゼルエンジンの
排気ガスからの微粒子の除去にある。このような用途に
おいては、フィルタは、エンジンからの排気ガス通路に
配置された排気ガス導管内に位置させられる。

この発明はまた、フィルタ本体の外壁の大部分を通過す
る流体を補助的にフィルタリングすることによってノ・
ニカムフィルタを通過する流体から微粒子をフィルタリ
ングする方法にも関するものである。

以下、添付の図面に示す実施例に基づ（・てこの発明の
詳細な説明する。、 第１図〜第３図に示す実施例につ（・て、装置は、ハウ
ジングあるいは容器２０、〕・ニカム構造のフィルタ３
０およびノ飄つジング（導管）２０とフィルタ３０との
間に配置された微粒子バリヤ４０の形のシーリング手段
からなる。導管２０は、ユニット的な構造であるが、フ
ィルタ３０へのアクセスな容易にするように分割されて
いることが好ましい。導管２０は、二つの部分２１，２
２からなり、これらはほぼ同一のフィルタ保持部分２３
．２３’と円錐部分２４．２５からなり、これらの円錐
部分の各々は流体注入コネクタ２６と流体排出コネクタ
２７を保持部分２３．２３’に接続し、さらにフ、ラン
ジ２８によって保持部分は合体せしめられる。流体コネ
クタ２６と２７の端部２６′と２１は、第１図において
省略して示されているが、汚染流体を導管２０に導びく
ための上流導管と導管２０からのフィルタリングされた
流体を移送する下流導管に接続されているものとする。

フランジ２８は、機械的に固定され（例えば図示せぬボ
ルトとナツトによって）導管２０を使用可能なように正
しくアセンブルするが、またフィルタ３０の交換のため
に固定解除されるかあるいは使用後に導管２０およびフ
ィルタ３０の廃却を行なうために溶接リベット等によっ
て固定的に結合されることも可能である。フィルタ３０
は、上流の「注入」端面３２と下流の「排出」端面３３
を定める薄い多孔の相互に結合された壁３１のマトリッ
クスと前記両端面３２および３３の間でほぼ長手方向に
フィルタ３゜を貫通する複数の中空通路あるいはセル３
４を有するハニカム構造である。多孔の外壁あるいは外
被３５が、端面３２および３３の間でかつ薄い壁３１の
マトリックスの周囲に配置されている。フィルター３０
に滑らかな外面を設ける他に、外被３５は、強度の点か
ら薄い壁３１よりも厚く形成される。外被３５の外面３
５ａは、シイルタ３０の長手方向の外面を構成する。こ
の発明（よれば、薄い壁３１と外被３５゛の各々は、相
互に接続された開孔を有し、その大きさと容積は、接続
されたセル間の薄い壁およびフィルタ３０の内、と外の
間の外被を完全に流体の流れが通過させるのに充分であ
りならびに好ましくは大部分の領域について薄い壁３１
と外被３５を通過させるのに充分であり、流体の固体微
粒子の少な（共重要部部の薄い壁３１あるいは外被３５
に対する如何なる方向へもの通過を阻止するのに充分な
ものにされている。捕捉されることが好ましい微粒子の
部分は、フィルタリングの目的によって変化し、５０％
を下回ることとなろう。フィルタリング効率は、開孔と
壁面厚さの適切な選択によって制御されよう。外被３５
は、端面３２および３３の周辺部分においてセル３４の
い（つかを露出させるために、端面３２および３３の付
近で部分的に破断されている。プラグ３６あるいは他の
適当な手段が、注入端面３２付近の周辺に位置するセル
３４を遮断し、カバーレ、シーレルあるいは閉鎖するた
めに設けられている。第２図は、上流の注入端面３２を
示し、端面３２においてセル３４に形成されたプラグ３
６を影で示している。セル３４の各々は、二つの端面の
うちの一方のみにおいてシールされていることが好まし
い。端面３３におけるプラグ伺のセルのパターンは、第
、２図に示されろ端面３２のプラグパターンの残りの部
分によって描かれる。第３図は、これを示し、フィルタ
３０は第２図の３−３線に活って長手方向にとった断面
として示され、プラグ３６は、セルの各コラムの一端に
形成されている。

これらのセルは、排出端面３３において閉鎖され（プラ
グを有し）かつ注入端面３２において開放されていて、
以下に注入セルと称される。排出端面３３において開放
されかつ注入端面３２において閉鎖されているセル３４
は、排出セルと称される。

第１図および第３図において、矢印３７で示される汚染
流体は注入管２６を介して導入され、フィルタ３０を通
過する。フィルタリングされた流体は、矢印３８で示さ
れ、フィルタ本体３０および導管２０から排出管２７に
よって移送される。フィルタ３０の外径は、導管２０の
フィルタ保持部分２３および２３′の内径を下回って保
持部分の内面２３ａおよび２３３′と外被３５の外面３
５ａとの間に隙間３９ケ形成する。汚染流体は、注入端
面３２に導びかれ、矢印３７ｂで示される流体の部分は
、端面３２においてはプラグの付いていない内部のセル
（注入セル）を介してフィルタ３０に入る。矢印３７ａ
で示される汚染流体の部分はまた、端面３２を通過し、
導管２０のフィルタ保持部分２３および２３′と外被３
５０間の隙間３９に沿って流れる。排出端面３３付近の
導管２０とフィルタ３０との間に設けられたシーリング
手段４０は、フィルタ本体３０を通過した汚染流体の移
動を阻止すると共に排出管２７を通って排気さるべく円
錐部分２２内に集められるフィルタリングされた流体と
汚染流体との混合を阻止する。このシーリング手段４０
は、フィルタ保持部分２３および２３′の内面２３ａお
よび２３ａ′と外被３５の外面３５ａの間に連続して配
置される。

バリヤ４１は、フィルタ３０により除去さるべき汚染流
体中の固体微粒子を大部分通過さぜないが、必要あれば
、流体は通過させるように構成される。隙間３９中の汚
染が【体３７ａは、外被３５に侵入し、その相互に接続
された開放された多孔から外被をその厚さ方向に通過し
、周辺に配置された排出セルに流れ込み、結局フィルタ
３０から流れ出る。外被３５内の流体の部分はまた、矢
印３８ｃで示される如く外被３５かも排出端面３３にお
いてフィルタ３０な出るかあるいはシーリング手段４０
が流体通過可能であるならば、このシーリング手段４０
から排出される。注入セル内の流体３７ｂは、多孔の薄
い壁３１を通過し、接続および（あるいは）隣接する排
出セルからフィルタ３０を出る（これは部分的に矢印３
８ｂで示される）か矢印３８Ｃで示されるように排出端
面３３においてプラグ３６間に位置する多孔の薄い壁３
１０部分を通ってフィルタ３０を出る。フィルタリング
された流体３８（３８ａ、３８ｂ、）は、排出端面３３
かもフィルタ３０を通過した後、円錐形の導管部分２２
により集められ、排気のため排出パイプ２７に送り込ま
れる。

好ましくは、シーリング手段４０は、端面３２あるいは
３３の一方に近いフィルタ３０の外被３５に接触する。

端面３２あるいは３３０周辺あるいは端部付近のセル３
４は、一方の端面付近で全てがあるいはほぼ全てが閉鎖
されており、同様にシーリング手段４０は他の端面付近
に位置することが、好ましい。第１図において、端面の
周辺付近に位置するセル３４は、注入端面３２付近でシ
ールされ、シーリング手段４０は、フィルタ３０の排出
端面３３付近に位置させられている。

第４図および第５図は、より単純化された図であるが、
周辺に位置するセルを通過づ−る流体流を最大とし、こ
れによって薄い壁での熱グラジェントの発生を小さくす
るのに適した第１図〜第３図に示すこの発明の実施例の
変形例である。前に同様に、導管２０、フィルタ３０ａ
および導管２０の内面と外被３５の外面３５ａの間のシ
ーリング手段４０が、設けられる。シーリング手段４０
ばこの実施例ではフィルタ本体３０ａの注入端面３２の
付近に位置させられる。フィルタ３０ａの外被３５は、
部分的に破断さ」ｔ、排出端面３３においてプラグ３６
他の手段によって遮断されている端面３２および３３周
辺に沿ってセル３４のい（つかを露出させている。第５
図は、第４図のフィルタ本体３０ａの注入端面３２を示
すもので、注入端面３２周辺に位置し、注入端面におい
てプラグ３６等の手段により閉鎖されかつ排出端面３３
において開放された排出セルと共に散在させられた注入
セル（注入端面３２において開放され、排出端面３３に
おいて閉鎖されている）な示している。前述した出願に
開示された排出セルよりも多数の注入セルを備えたフィ
ルタと同様に、薄い壁の面は、排出セルよりも注入セル
を多数設けることによってフィルタの能力と寿命を改善
するようにされている。汚染流体およびフィルタリング
された流体は、それぞれ矢印３７と３８で示されている
。汚染流体３７ば、フィルタ本体３０ａの上流の注入端
面３２に導びかれ、注入セル（注入端面３２において開
放されている）からフィルタ本体３０ａ内に入る。汚染
流体３７ａの部分は、非周辺部分に位置する注入セルに
入り、薄い多孔の壁３１を介して接続する排出セルに入
るか薄い壁３１の長い寸法を通って排出セルを介してフ
ィルタ本体から排出されるか、あるいは、矢印３８ｃで
示される如く排出端面３３において薄い壁３１から排出
される。汚染流体の一部分は、周辺に位置する注入セル
に侵入し、外被３５の外面３５ａと導管２０の内面２０
ａ間の隙間３９内に多孔の外被３５を介して流れ込む。

矢印３８ａで示されるこのフィルタリングされた流体は
、隙間３９内を移動して排出端面３３を通過する。周辺
および非周辺に位置するセル内の汚染流体３７ｃおよび
３７ｂの幾分かは、矢印３８Ｃで示される如（外被３５
および薄い壁３１の長い寸法にわたって移送されてこれ
らから端面３３を介して排出される。フィルタリングさ
れた流体（例えば、３８ａ’、３８ｂおよび３８ｃ）は
、導管２０下流に集められ、フィルタ本体３０ａから外
へ導びかれる。

シーリング手段４０は、充分な強度と剛性を有し、導管
２０内でのフィルタ本体３０あるいは３０ａを中心に保
持しかつ不動に維持する。しかしながら、第１図に示す
バイロン４１の如き補助手段が、フィルタ３０の外被３
５とフィルタ保持部分２３および２３′の内面との間に
設けられてもよく、導管２０内でフィルタ３０を側方お
よび（あるいは）側方と長手方向に固定するように働か
される。第２図から明らかな如く、パイロン４１は、フ
ィルタ本体３０（あるいは３０ａ）とフィルタ保持部分
２３および２３′との間の環状の隙間３９の極く一部分
を占め１．分波３５の外面３５ａに沿ったフィルタリン
グされた流体３８ａの流れあるいは汚染流体３７ａ（第
１図〜第３図および第６図）の流れとほとんど干渉しな
い。他にあるいは補助的に導管２０内でのフィルタ本体
３０（あるいは３０ａ）の長手方向の移動は、タブ４２
（第１図）の如き他の適当な支持手段を設けることによ
っても制限され、このタブ４２は、導管２０の内面から
突出してセルの大部分を遮断することなく端面３２およ
び（あるいは）３３に接触する。

第６図は、この発明の他の形態を示す構成図である。こ
の実施例においては、シーリング手段４０は、フィルタ
３０ｂの排出端面３３付近に位置させられ、端面３２お
よび３３の周辺に位置するセルを含むセルの全てが、排
出端面３３刊近で周囲なシールされる。この実施例は、
所定の配置のフィルタの能力を最大にし、外被３５の外
側３５ａおよび３５ｂと内側ならびに薄い壁３１の各々
の二つの対面して露出された面がフィルタリング面とし
て用いられるようにするものである。外被３５に入る流
体は、外被の長手方向ｖｃ泊って相互に接続された薄い
多孔から排出端３３に入りおよび（あるいは）相互に接
続された薄い多孔の壁３１内に入って長手方向に移動し
排出端３３に入る。同様にセル３４に入る流体は、薄い
壁３１に侵入しプラグ３６を過ぎて長手方向に移動し、
排出端３３からフィルタ本体３０ｂを出る。この実施例
では非常に高いイニシアル背圧が生じるが、設けられた
広範囲のフィルタリング面が、蓄積された固体微粒子に
よる背圧の増加速度を小さくする。

以上説明してきた導管２０の全ては、管状であり、フィ
ルタ本体３Ｇ（３０ａあるいは３０ｂ）のほぼ長手方向
にわたって配置され、フィルタ本体に接近した状態でこ
れを包囲している。しかしながらこの発明で参照され用
いられる用語「導管」は、より広い意味をもつ。例えば
、導管は、汚染流体を保持するための容器６０と集めら
れたフィルタリングされた流体の容器６１からなること
ができよう。

これらの容器は、例えば第８図および第９図に示す如く
フィルタ本体３０あるいは３０ａ（第１図〜第５図）を
それぞれ取り伺ける平らな導管部分あるいは壁５０によ
って分離されている。フィルタ本体３０ａおよび３０の
各々は、壁５０に開口５１により取り付けられていて、
その外被３５０犬部分が容器６１（第８図）および容器
６０（第９図）に設けられて（・る。

第８図において、汚染流体３７ａおよび３７ｂは、注入
端面３２を介してのみフィルタ３０ａに入る。また周辺
に位置するセルの全てが、注入セルを形成するように排
出端面３３においてシールされていることが好ましく、
残りのセル３４は、注入セルおよび排出セルを形成する
ように二つの端面の一方においてシールされる。このよ
うな構成の一例が第５図に示されているが、使用できる
であろうプラグパターンは殆んど無限である。例えば、
米国特許第４，２７６．０７１号および前出の出願には
他の例が示されている。汚染流体は、矢印３８ａで示す
如く周辺の注入セルから外被３５を介して通過すること
によってフィルタリングされることとなるが、もちろん
薄い壁３１を介して注入セルから排出セルへ矢印３８ｂ
Ｋ示す如く流れて排出端面３３がも外へ出ることとなる
。フィルタリングされた流体の一部は、矢印３８ｃに示
す如く多孔の外被３５および（あるいは）薄い壁３１か
ら排出端面３３に達してフィルタ本体３ｏがら排出され
る。第６図において、汚染流体は、それぞれ矢印３７ｂ
および３７ａで示される如く、注入端面３２においてフ
ィルタ本体３０に入り、注入セルおよび多孔の外被３５
を通過する。フィルタリングされた流体は、矢印３８ｂ
で示される如く、周辺に位置する排出セルを介しておよ
び（あるいは）矢印３８ｃで示される如く、薄い壁３１
および（あるいは）外被を介して端面３３からフィルタ
本体３ｏ外へ流れる。

必要があれば第６図のフィルタ本体３０ｂは、第８図に
示すフィルタ本体３ｏと置換されてもよい。バリヤは、
煩雑さを避けるために両方の図面では省略されている。

第１図〜第６図に示すシーリング手段に加えて、周囲の
導管内面とフィルタ本体の外壁の間に他のシールを設け
ることも考えられる。

例えば、フィルタ本体は、二つの端面近くに一体のある
いは取り付けられた突起面を設けることができ、第９図
のフィルタ本体３０　ａ’の注入面付近に位置させられ
る外面３５′の突出部分６０あるいは第１０図のフィル
タ本体３０’の排出端面３３付近に位置する円錐面６１
がそれである。平らな導管部分５０′（第９図）を貫通
する開口５１′の内面６３および管状の導管２０′（第
１０図）の内面６４は、それぞれ第９図および第１０図
の突出部６０および６１と接触嵌合するように適当に形
状づけられている。これらの突出部は、フィルタ本体３
０　ａ’および３σに設けられており、シールを形成し
て、フィルタ本体３０ａ′あるいは３０を汚染流体が通
過してフィルタリングされた流体と混合されることを阻
止している。圧力差が、第９図および第１０図における
汚染流体とフィルタリングされた流体との間に形成され
て、フィルタ３０ａ′および３０′の突出部６０と６１
をそれぞれ導管５σと２σの対応形状部分６３と６４に
対して位置決めし押し伺ける如（働いている。変形例と
しであるいは伺加的に、面６０，６１．６３および（あ
るいは）６４は、適当な材質のフィルムをコートされ、
導管とフィルタ間の適切な微粒子バリヤが形成されるよ
うにしてもよい。

説明してきた装置は、行なわれるべきフィルタリングに
適するような材質（例えば、充分な寿命、耐腐食性、化
学反応に奸ｒる非応答性あるいは耐摩耗性などを有する
）から構成されよう。特に、導管は、金属あるいはプラ
スチックの如（成型可能であり機械加工可能な材質から
作られることになろう。同様に、種々の広く知られた材
質および製造方法が、導管２０あるいは５０およびフィ
ルタ本体３０の外面間に適切なシーリング手段を形成す
るために用いられる。シーリング手段４０は、フィルタ
本体３０を導管２０および５０内に不動に保持しあるい
は幾分かの側方および（あるいは）長手方向へのフィル
タ本体３０の導管２０および５０に関しての移動を許す
如く充分な柔軟性を有するかのいずれかに構成される。

後者の場合には、第１図〜第２図のバイロン４１の如き
補助的な支持手段が、設けられることが好ましく、この
支持手段は、フィルタ外被の外面とフィルタの長手方向
のほとんどにわたって配置された導管の内面との間に隙
間３９を維持して、フィルタの外側の長手方向面を通過
しておよびこれに治って流体が流れることのできる適当
な空間を確保する。フィルタの薄い壁３１のマトリック
スおよび多孔外被３５は、ガラス、セラミック（％に結
晶性）、金属粉、樹脂あるいは有機ポリマ、紙、織物（
テン料の有無にかかわらず）等およびサーメットとガラ
ス−セラミックの混合体の組合せからなる種々の材質か
ら構成することができ、選択された材質に応じて種々の
製造方法が用いられる。この発明の実施にあたって必要
な多孔の外被３５と薄い多孔の互いに接続された壁３１
を有するハニカム構造は、焼結可能で微細な粒子および
（あるいは）ファイバの短繊維から製造されることが好
ましく、特に金属粉、セラミック、ガラス−セラミック
、サーメットおよび他のセラミックをベースとした混合
体を焼結させた後多孔の材質を形成することが好ましい
。

焼結材料は、米国特許第３，１１２，１８４号および同
第３　、４４４　、９２５号明細書に記載の方法により
ハニカム構造に成型され、同じく記載されているパイプ
接合プロセスは、焼結材パイプの多数が一体に焼結材と
結合されてノ・ニカム構造を形成するようなものであり
、あるいは好ましくは、例えば米国特許第３　、７９０
　、６５４号および同第３，９１９，３５８号明細書な
らびに米国特許出願第２６０．’３４３号に記載の焼結
材の可撓的な成型可能なバッチ混合体の押し出しによっ
て形成される。このようにして形成されたハニカム構造
は、例えば米国特許第３，８９９，３２６号に記載の如
（焼結状態を効果あらしめるために焼かれる。必要あれ
ば、適当なあるいは便宜的に変化しやすいあるいは可焼
性の付加物（成型可能な混合体の準備のために用いられ
る揮発性の可塑剤およびバインダを除く）が、成型可能
で焼結可能な混合体内に分散されて、フィルタ本体３０
の薄い壁３１と外被３５に適切な相互に接続された開放
された多孔を形成する。望ましくは、薄い壁３１と外被
３５は、両者間に相互に接続された開孔多孔を備えるよ
うに単一の工程で同一の・（ソチ材料から押し出しによ
り一体的に形成される。

セル３４の端部は、プラグ、カバーあるいは適当な他の
手段により閉鎖される。プラグ３６は、チャージングに
より流動可能かあるいはプラスチック成型可能なプラグ
材によって端面３２および３３の一方あるいは両方の選
定されたセルに形成される。特願昭５６−１０４．９４
３号、同５７−１２３，７４６号、同５７−１２３．７
４４号、米国特許出願第２８３．７．３４号に記載の方
法および装置では生の（乾燥しているが焼結されていな
い）ある〜・は焼結されたノーニカム構造あるいは他の
非焼結性の剛性ノ・ニカム構造にプラグを形成している
。プラグ材料は、乾燥、セットあるいは焼結可能であり
、セル３４を構成する薄い壁に機械的および（あるいは
）化学的に接続されセルを横切る寿命のあるプラグ３゛
６を構成し、フィルタリングすべき固体微粒子を通過さ
せないシールを構成する。

この発明の好ましい用途は、ディーゼルエンジン排気ガ
スの微粒子フィルタリングシステムにある。このシステ
ムは、第１図に示す如き導管あるいは容器２０を有し、
この導管２０は、エンジンの排気ガスシステム中にフィ
ルタを取り付けるように働く。この導管２０は、米国特
許第・３，４４１，３８１号明細書に開示されているよ
うな内部燃焼エンジンの排気システム中に触媒コンバー
タハニカム構造な取り付けるために用いられる従来タイ
プのもめに類似している。このタイプの導管は上述の文
献に記載の通りに製造される。フィルタ本体３０．３０
ａあるいは３０ｂの各々は、プラスチック的に成型可能
であり焼結されるセラミック材料でプラグされた押し出
されたセラミックハニカム一体物質から構成されること
が好ましい。熱膨張率が低いためにディーゼル排気ガス
の微粒子フィルタリングおよび他の適当に高温の固体微
粒子フィルタリング（約１０００℃あるいはそれ以上）
に好ましい第一次の結晶相にあるコーディエライトを含
む押し出されたセラミックハニカム構造は、前述の特願
昭５６−１０４，９４３号に記載されている。プラグ３
６は、前述の特性および寿命に加えて、化学な不活性お
よび（あるいは）非反応性を有し、プラグ３６とハニカ
ム構造が露出される温度範囲にわたってハニカム構造に
近い熱膨張率（約１０　ｐｐｍ以内）を有する材質から
構成される。プラグ３６は、第１次のコーディエライト
結晶相と焼結し反応し、前述のコーディエライトセラミ
ック構造と熱的に同等のフオームタイプのセラミックセ
メントから構成されてもよい。このセメントは、前述の
米国特許出願第１６５　、６４７号に記載されている。

ディーゼル排気ガスのフィルタリング等のフィルタリン
グに適した高いナトリウムイオン濃度を有するフオーム
タイプのコーディエライトセメントの特定のマンガン−
マグネシウム組成が前述の出願に記載されている。特願
昭５６−１０４，９４３号、米国特許出願第１６５，６
４７号に記載の如（、フオームタイプのコーディエライ
トセメントは、セメントのプラスチック的に成型可能な
バッチを予め焼結されたハニカム構造に充填し、）・ニ
カム構造を焼き、約１２００℃の温度に加熱する如（し
て用いられて、セル端部に剛性のあるプラグを形成する
。あるいは、プラグ材料と）＼ニカム構造が、ハニカム
構造の焼結される温度まで加熱された後、生の、焼結可
能なノ・二カム構造に対して僅かに相対寸法的に膨張す
るプラグ材料を、米国特許出願第２９５，６１２号に記
載の如く用いてもよい。焼結されたとき第一次のコーデ
ィエライト結晶相を形成するように反応し、ディーゼル
排気ガスのフィルタリングに用いられるハニカム構造と
プラグ材料バッチ混合体の例が、上述の米国出願に記載
されている。

ディーゼルの微粒子フィルタリング用として、薄い壁は
、約１．５　ｍｍを下回る厚さを有する。これはフィル
タ容積を極小にし、約０．２５〜０．７６　ｍｍの間で
あることが好ましい。外被３５は、同じ範囲内の厚さを
有していてもよいが、形成されるフィルタの強度という
点からより厚い方が好ましい。薄い壁３１と外被３５の
開放された多孔は、約１〜６０ミクロンの間の平均直′
径の孔で形成されるが、少なく共約３，５ミクロンかそ
れ以上であることが好ましく、さらには約１０〜５０ミ
クロンの間にあることが好ましい。薄い壁３１と外被３
５の開孔された多孔の容積は、壁の容積の約２５％を越
えるべきであり、長い壁の寸法を流れる流体を助けるた
めには約４０％かあるいはそれ以上であることが好まし
い。有効な横断面方向のセル密度は、約１．５〜４６．
５セ／ｌ／　／　（ｙｊであって、約１５．５〜３１セ
ル１ｃｒｌであることが好ましい。

二つのタイプのシーリング手段のいずれも導管２０の内
面とフィルタ本体３０の外面間に配置されることが好ま
しい。最初のタイプのものは、フィルタの外壁３５に対
して一定の圧カケ与えるように加熱されると膨張するＭ
ａＭ　−ｍｏｕｎｔの名前で３−Ｍの製造販売に係る柔
軟で、繊維質のセラミックをベースとした材料により構
成される。この材料は、フィルタ３０の゛外被３５０周
りを細長い片で包み、これを導管２０の適当なフィルタ
保持部分２３ある（・は２３′に嵌合させることで形成
される。この材料はまた、バイロン４１な形成するのに
用いてもよい。材料の構造的な集積性は、約１２００℃
の温度まで維持される。

他の材料としては、耐熱性を有し、フッ化炭素をコート
され、ファイバガラススリーブに収容された密に織られ
たステンレススティールメッシュコードがある。Ｒ＆Ｍ
インダスリーからブランド名１’−ＮＯＶＡＴＥＭ　］
で供給されている材料が、自動車の触媒コンバータの装
着に広（使用されており、約６〜８　ｍｍの直径のコー
ドのバルクロールで供給されている。このコードは、所
定の長さに切断され、取り付けられ、端と端な接合され
るが重ね合わされて、フィルタ３０（３ｏａあるいは３
ｏｂ）の長手方向の外被３５と導管２ｏの内面２０ａの
内面２’ＯａＯ間で環状のシールを形成する。

必要あれば、位置決めタブ４２も設けることができ、適
当な形状の鋼材を導管２ｏの内面に爆接して構成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、長手方向の外被を備えたフィルタを示すため
におよびフィルタ周辺のセルを示すためにそれぞれ一部
破断図を有する導管の側面図、 第２図は、フィルタの注入面を示すために第１図の２−
２線に沿ってみた装置の断面図、第３図は、フィ、ルタ
とその外被を流れる流体を示すために第１図に示すフィ
ルタを第２図の３−３線に沿ってみたフィルタの長手方
向の断面図、 第４図は、外被を一部破断したフィルタの断面を示すこ
の発明の他の実施例を示すための、第１図と同様の側面
図、 第５図は、第４図の５−５線に沿ってみたこの実施例に
おけるフィルタの注入面を示す断面図、 第６図は、この発明によるフィルタ装置の第３の実施例
を示す第１図および第４図と同様の側面図、 第７図および第８図は、この発明に用いられる導管の他
のタイプの説明図ならびに第９図および第１０図は、フ
ィルタと導管の面の接触によって形成される微粒子バリ
ヤを有するこの発明の他の実施例の説ＢＡ図である。 ２０・・・・・・・・・導　　管　　３０．　　：３０
ａ、、、　３０ｂ・・・フィルタ本体３２・・・・・・
・・・注入面　３４・・・・川・・排出面３１・・・・
・・・・・薄い壁　３５・・印・・・・外　被３７ａ、
　３７ｂ、　３７ｃ、　３８ａ、　３８ｂ、　３８Ｃ−
流体流４．０．４．１・・・・・・・・・シーリング手
段（自　発）手続訂０正書 昭和５８年５月２３日 特願昭５８−２８／ＩＯ４号 ２、冗明の名称 流体中の固体微粒子フィルタリング装置および方法３、
補正をづる者 事件との関係　　　　　特許出願人 任　所　　　アメリカ会衆１フ１　　ニコーヨーク州コ
ーニング（番地なし） 名　称　　　コーニング　グラス　ワークス４、代理人 東京都港Ｉｇ六木木Ｊ３丁目２番１号 １、’Ｋ　Ｌ／ ６、補正により増加覆る弁明の数　　　な　　　し７、
補正の対象　　　明細内および優先権証明書８、補１に
の内容 １）−Ｔ、Ｆｔき明細内をタイプ浄用（こ補ｉＥ　シま
り。 （内容に変更なし） ２）優先権証明書を補充しまり。 ９７一

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）、液体中の固体微粒子をフィルタリングする装置
   において、ハニカム構造のフィルタ本体が、相互に結合
   された多孔を有しかつ注入面と排出面を定める薄い壁の
   マトリックスおよび前記両面間の長手方向に位置する多
   数のセルと、前記両面間に位置すると共に薄い壁の７１
   １ックス周囲に配置されかつフィルタ本体の長手方向の
   外面を形成する面を有する多孔の外被とからなって、前
   記セルの注入グループの各々は注入面において開放され
   ると共に排出面において閉鎖され、また前記セルの排出
   グループの各々は注入面において閉鎖されると共に排出
   面において開放され、さらに前記薄い壁と前記外被の各
   々の相互に接続された開放された多孔の容積と大きさは
   、前記薄い壁と前記外被の狭い寸法を流体が完全に通過
   するのに充分なように構成されかつ前記薄い壁と前記外
   被を微粒子の少な（共大部分が完全に通過することを抑
   制するように構成され、さらに、前記フィルタ本体の前
   記外被を包囲して微粒子を含む流体を前記フィルタ本体
   に送りかつフィルタリングされた流体をフィルタから送
   るための内面を備えた導管と、前記フィルタ本体を包囲
   するように前記導管の内面と前記外被の間に配置されて
   前記導管の内面と前記フィルタ本体の前記外被の間を通
   って前記フィルタ本体を微粒子がバイパスすることな阻
   止するシーリング手段であって前記外被の外面の大部分
   に沿っておよびこれを貫通して流体が流れることを可能
   にするのに充分な狭さを有するバリヤを備えたシーリン
   グ手段とを設けた装置。
2. （２）、微粒子のバリヤが、ｒ記両面の一方のみの付近
   の外面と接触している特許請求の範囲第１項記載の装置
   。
3. （３）、前記面周辺付近のセルの全である（・はほとん
   ど全てが、前記面の一端で開放されかつ他端で閉鎖され
   ている特許請求の範囲第２項記載の装置。
4. （４）・　微粒子バリヤが流体をほとんど通過させない
   特許請求の範囲第１項記載の装置。
5. （５）、前記薄い壁および前記外被の相互に接続された
   開放された多孔が、前記薄い壁および前記外被の長い寸
   法にわたって流体を通過させるのに充分な容積と大きさ
   を有し、いかなる部分についても前記薄い壁と前記外被
   に対する微粒子の少な（甚大部分の完全な通過を抑制す
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。
6. （６）、前記導管に対する前記フィルタ本体の移動を制
   限する手段を設けた特許請求の範囲第１項記載の装置。
7. （７）、前記フィルタ本体がセラミック材料から形成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の装置。
8. （８）、流体力ディーゼルエンジンの排気ガスであり、
   前記導管がエンジンから延びる排気ガス管を有し、前記
   導管の一部分が、排気ガス通路を横切るように配置され
   たフィルタを含むハウジングを備え、該フィルタの注入
   端面ば前記ハウジングとエンジン間の排気ガス通路の上
   流部分に面し、前記微粒子バリヤが、フィルタの一方の
   面付近に配置されかつ前記面の周辺に位置するセルが、
   フィルタの他の面において閉じられている特許請求の範
   囲第７項記載の装置。
9. （９）、前記外被の開放された多孔が、外被容積の少な
   く共２５％の容積を有しかつ約１ミクロンを越える平均
   直径を有する特許請求の範囲第１項記載の装置。
10. （１０）、前記外被と前記薄い壁の開放された多孔が、
    これらの壁の容積の約４０％あるいはそれを越えろ特許
    請求の範囲第９項記載のフィルタ。
11. （１１）、前記外被の厚さおよび前記薄い壁の各々の厚
    さが約０．７６ミクロンかそれを下回る特許請求の範囲
    第１０項記載のフィルり。
12. （１２）、前記シーリング手段が、前記導管の内面と前
    記フィルタ本体の外壁の間かつこれに接触するように隙
    間内に位置せしめられた微粒子バリヤを有する特許請求
    の範囲第１項記載の装置。
13. （１３）、流体から固体微粒子をフィルタリングする方
    法において、注入面と排出面を定める互いに接続された
    多孔の薄い壁のマトリックスと、前記両面間に位置する
    複数のセルおよび前記両面間にあって前記薄（・壁を包
    囲する多孔の外被とからなる）・ニカム構造のフィルタ
    本体を設け、前記薄い壁と前記外被は、相互に接続され
    た開放された多孔を備えてその容積と大きさが、いかな
    る寸法の前記薄い壁および前記外被をも完全に貫通する
    流体の流れを可能としかつ微粒子の少なく甚大部分の完
    全な通過は抑制し、セルの注入グループは、注入面にお
    いて開放されると共に排出面において閉鎖されおよびセ
    ルの排出グループは注入面において閉鎖されると共に排
    出面において開放されるようにし、さらに固体微粒子で
    汚染された流体を前記フィルタ本体の前記注入面に導び
    き、薄い壁により流体から固体微粒子をフィルタリング
    し、前記フィルタ本体の排出面からフィルタリングされ
    た流体を導びき、フィルタリングの段階において前記フ
    ィルタ本体の外被の大部分において流体をフィルタリン
    グするようにした方法。