JP2000210517A - セラミックフィルタの保持方法、フィルタパック及びフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高温使用の際も、セラミックフィルタを確実
に保持でき、振動及び衝撃によるフィルタの破損を防止
でき、セラミックフィルタ間やセラミックフィルタと外
枠の間のシール性を保つセラミックフィルタの保持方法
及びフィルタパック、フィルタパックを用いたフィルタ
装置。 【解決手段】 セラミックフィルタの保持方法におい
て、側面全体にシール材２を被覆した単一のセラミック
フィルタ４、又は側面全体をシール材２にて被覆した２
以上のセラミックフィルタ４を、側面どうしが上記シー
ル材２を介して接触した状態で配置したセラミックフィ
ルタの集合体を、その側面全体より、金属製外枠５にて
シール材２を圧縮しつつ保持し、圧縮後のシール材２の
厚さをセラミックフィルタ４の端面の最小外径の０．０
４倍以上、０．２倍以下とし、各セラミックフィルタ４
の少なくとも１つの側面が、シール材２を介して、金属
製外枠５と接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、ガス中のダスト
の集塵等の用途に用いられるセラミックフィルタの保持
方法、フィルタパック及びフィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 集塵用セラミックフィルタは、高温ガ
スからの製品の回収、環境対策を狙いとした排ガスから
のダストの除去等を目的として、化学、電力、鉄鋼、自
動車関連産業等多岐に渡る分野において用いられてい
る。

【０００３】 かかるセラミックフィルタは、通常、両
端面においてガスの導入・排出を行う筒状形状を有し、
又、濾過面積を大きくして集塵効率等を向上させる観点
より、複数のセルを備えた構成を有する場合も多い。セ
ラミックフィルタを用いた集塵において、高温ガス中の
ダストは、上流側から入り、多孔質の隔壁を通って下流
側の穴より抜けていく際に、濾過面表面に捕捉される。

【０００４】 又、セラミックフィルタの濾過性能、集
塵性能等をさらに向上させるべく、多数のセルを細孔を
備えた隔壁にて仕切ったハニカムフィルタは、例えば図
２に示すように、ハニカムの多数のセル２１の端部を上
流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに封じた構造を有
し、上流側Ｂから入った高温ガスは、多孔質の隔壁２０
を通って下流側Ｃの穴より抜けていくが、その際に、高
温ガス中のダストは隔壁２０の表面に捕捉される。

【０００５】 セラミックフィルタを実際に使用する際
には、単一の又は２以上のセラミックフィルタを、一
旦、金属製外枠に収納してフィルタパックとした上で、
このフィルタパックを、さらに金属製外枠を介して収納
ケース内に固定・収納し、フィルタ装置とする。この場
合、金属製外枠にてセラミックフィルタを確実に保持す
ることが必要であるとともに、未処理ガスと処理済ガス
とが混じり合うのを防止するため、セラミックフィルタ
と金属製外枠との間のシール性を保つ必要がある。

【０００６】 このような状況の下、金属製外枠にてセ
ラミックフィルタを保持する方法として、例えば図３に
示すように、側面全体をシール材２にて被覆した複数の
セラミックフィルタ４を、側面どうしがシール材２を介
して接触した状態で配置したセラミックフィルタの集合
体を、その側面全体より、金属製外枠５にて保持する方
法（特許第１９３３４２５号）が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、特許
第１９３３４２５号に開示された方法では、セラミック
の熱膨張率は小さく、金属の熱膨張率は大きいため、セ
ラミックフィルタを高温で使用した場合、外枠のみが膨
張する結果、各セラミックフィルタ間やセラミックフィ
ルタと外枠との間のシール性が損なわれ、処理済ガスが
未処理ガスにより汚染されるという問題があった。又、
外枠が膨張すると、セラミックフィルタを確実に保持す
ることが困難になるため、稼働中の急激な負荷変動や逆
洗により、セラミックフィルタの両端間に差圧が生じた
場合、セラミックフィルタはその長手方向に移動して、
フィルタの端面と支持部材等が当接と離間を繰り返すこ
とになり、振動及び衝撃により、フィルタの端面に磨
耗、破損が生じるという問題があった。

【０００８】 本発明はかかる状況に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、高温使用の際に
も、セラミックフィルタを確実に保持でき、振動及び衝
撃によるフィルタの破損を防止できるとともに、セラミ
ックフィルタ間やセラミックフィルタと外枠との間のシ
ール性を保つことができるセラミックフィルタの保持方
法及びフィルタパック、さらにそのようなフィルタパッ
クを用いたフィルタ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、両端面においてガスの導入・排出を行う筒状のセラ
ミックフィルタを金属製外枠にて側面より保持するセラ
ミックフィルタの保持方法であって、側面全体にシール
材を被覆した単一のセラミックフィルタ、又は側面全体
をシール材にて被覆した２以上のセラミックフィルタ
を、側面どうしが上記シール材を介して接触した状態で
配置したセラミックフィルタの集合体を、その側面全体
より、金属製外枠にてシール材を圧縮しつつ保持し、圧
縮後のシール材の厚さはセラミックフィルタの端面の最
小外径の０．０４倍以上、０．２倍以下であり、各セラ
ミックフィルタの少なくとも１つの側面は、上記シール
材を介して、上記金属製外枠と接するセラミックフィル
タの保持方法が提供される。

【００１０】 上記の方法においては、セラミックフィ
ルタの端面の周に沿って２以上の断片に分割した金属製
外枠を、セラミックフィルタの側面に配置し、上記断片
にて上記シール材を圧縮しつつ、上記断片の分割部分を
接合することが好ましい。又、上記金属製外枠の厚さは
５ｍｍ以下であることが好ましい。

【００１１】 又、上記の方法において、セラミックフ
ィルタが複数のセルを有するものであってもよく、セラ
ミックフィルタがハニカムフィルタであってもよい。さ
らに、上記の方法において、金属製外枠の一部が、その
両開口端部に、開口部側への突出部より成る脱落防止部
を形成してもよく、さらに、金属製外枠の一部が、その
一方の開口端部にフランジを形成してもよい。

【００１２】 又、本発明によれば、上記の方法にてセ
ラミックフィルタを保持したセラミックフィルタパック
が提供される。

【００１３】 さらに、本発明によれば、開口端部の一
方にフランジを備えた金属製外枠にて保持された２以上
のセラミックフィルタパックを、単一の収納ケースに、
上記収納ケースに設けた孔部の縁に、上記フランジを液
密的に取り付けつつ収納したフィルタ装置が提供され
る。又、本発明によれば、２以上のセラミックフィルタ
パックを、金属製外枠どうしを接合することにより組み
合わせて成るフィルタ装置が提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】 本発明においては、両端面にお
いてガスの導入・排出を行う筒状のセラミックフィルタ
は、その側面より金属製外枠にて保持される。単一のセ
ラミックフィルタを保持する場合は、図１（ａ）に示す
ように、側面全体にシール材２を被覆したフィルタ４
を、その側面全体より、金属製外枠５にてシール材２を
圧縮しつつ保持し、圧縮後のシール材２の厚さがセラミ
ックフィルタ４の端面の最小外径の０．０４倍以上、
０．２倍以下となるようにする。

【００１５】 又、２以上のセラミックフィルタを保持
する場合は、図１（ｂ）に示すように、各セラミックフ
ィルタ４の側面全体をシール材２にて被覆した上で、こ
れらのフィルタ４を側面どうしが上記シール材２を介し
て接触した状態で配置した集合体とし、その集合体を、
その側面全体より、金属製外枠５にてシール材２を圧縮
しつつ保持し、圧縮後のシール材２の厚さがセラミック
フィルタ４の端面の最小外径の０．０４倍以上、０．２
倍以下となるようにする。

【００１６】 圧縮後のシール材の厚さがセラミックフ
ィルタの端面の最小外径の０．０４倍以上となるように
するのは、高温下において金属製外枠が熱膨張を起こし
た場合でも、シール性を保ちかつフィルタを確実に保持
して損傷を防ぐためであり、圧縮後の厚さが０．０４倍
未満では、金属製外枠が熱膨張を起こした場合シール材
がゆるみ、シール性が損なわれるとともに、振動等によ
りフィルタが移動を繰り返す結果、損傷を受けるおそれ
があるからである。

【００１７】 一方、圧縮後のシール材の厚さがセラミ
ックフィルタの端面の最小外径の０．２倍以下となるよ
うにするのは、シール材は圧縮後の寸法が大きい程、気
密性を保つ上では好ましいのであるが、セラミックフィ
ルタパックにはコンパクトであることも要求されるから
である。即ち、セラミックフィルタパックの体積はセラ
ミックフィルタの容積の２倍以下であることが好まし
く、そのためには上記の制限を設けることが必要だから
である。

【００１８】 圧縮後のシール材の厚さは、セラミック
フィルタの端面の最小外径の０．０４倍以上、０．１倍
以下であることが、コンパクト性を重視する観点からは
より好ましく、０．０７倍以上、０．２倍以下であるこ
とが、より高温での使用を考慮した場合、さらに好まし
い。

【００１９】 尚、本発明において、「圧縮後のシール
材の厚さ」とは、金属製外枠により、シール材を所定ま
で圧縮した場合の厚さをいう。又、「端面の最小外径」
とは、端面の外径のうち最小のものをいい、例えば、端
面が正方形の場合は１辺の長さが相当し、端面が円形の
場合は直径が相当し、端面が楕円形の場合は短径が相当
する。

【００２０】 シール材としては、例えば、弾性を備え
た無機系のファイバー等を用いることができるが、アル
ミナ・シリカ系ファイバーを用いることが好ましい。

【００２１】 本発明において、２以上のセラミックフ
ィルタを保持する場合、図１（ｂ）に示すように、各セ
ラミックフィルタの少なくとも１つの側面は、上記シー
ル材を介して、上記金属製外枠と接するようにされる。
これは、いずれの側面もシール材を介して金属製外枠と
接しないフィルタが存在すると、熱膨張差が大きくなる
ため、高温下においてシール性を保持し、又、セラミッ
クフィルタを確実に保持することが困難となるからであ
る。

【００２２】 本発明において、金属製外枠の厚さは５
ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であること
がより好ましく、３ｍｍ以下であることがさらに好まし
い。５ｍｍ以下の厚さであれば、曲げ加工により、鋼板
から金属製外枠を製造するのが容易かつ安価であり、
又、高温時において熱変形しやすいため、セラミックフ
ィルタへの応力負荷が小さく、セラミックフィルタが損
傷を受けるおそれが少ないからである。

【００２３】 本発明においては、図４（ａ）に示すよ
うに、金属製外枠５の両開口端部に、開口部側への突出
部より成る脱落防止部７を形成してもよい。このような
脱落防止部７を設けることにより、セラミックフィルタ
４が金属製外枠５より脱落するのを防止することができ
る。

【００２４】 又、本発明においては、図４（ｂ）に示
すように、金属製外枠５の開口端部の一方にフランジ８
を形成してもよい。このようなフランジ８を設ければ、
金属製外枠５にて保持した２以上のセラミックフィルタ
パック６を単一の収納ケース９に収納してフィルタ装置
１とする場合、図４（ｃ）に示すように、収納ケース９
に設けた孔部１０の縁に、フランジ８を、ガスケット等
を用いて液密的に取り付けつつ収納することができ便利
である。

【００２５】 さらに、図５に示すように、フィルタ４
を金属製外枠５に収納した複数のフィルタパック６を、
金属製外枠５の側面において接合してフィルタ装置１と
することも可能である。このような構成とすることによ
り、周囲が他のフィルタに囲まれているフィルタであっ
ても、そのシール性を保持することが可能となる。

【００２６】 本発明において、セラミックフィルタの
端面の形状に特に制限はなく、例えば三角形、四角形、
五角形等の多角形、図６に示すような円形あるいは楕円
形であってもよい。

【００２７】 本発明の方法によりセラミックフィルタ
を保持する場合、図７に示すように、セラミックフィル
タの端面の周に沿って２以上の断片に分割した金属製外
枠５を、セラミックフィルタ４の側面に配置し、断片５
ａ、５ｂにてシール材２を圧縮しつつ、断片５ａ、５ｂ
の分割部分を溶接等により接合することが、作業効率の
点から好ましい。

【００２８】 又、本発明において、セラミックフィル
タは、セル構造を有さない単なる筒状のものであっても
よいが、複数のセルを有するものであってもよく、ハニ
カムフィルタであってもよい。ここで、ハニカムフィル
タとは、例えば、図３に示すように、隔壁２により仕切
られた多数のセル１を有するフィルタをいう。

【００２９】 本発明の方法によりセラミックフィルタ
を保持すれば、フィルタパック及びフィルタ装置を高温
で使用する際にも、セラミックフィルタを確実に保持で
き、振動及び衝撃によるフィルタの破損を防止できると
ともに、セラミックフィルタ間やセラミックフィルタと
外枠との間のシール性を保つことができ、処理済ガスが
未処理ガスで汚染されるのを防止することができる。

【００３０】

【実施例】 以下、本発明を図示の実施例を用いてさら
に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。

【００３１】（実施例１） 端面が１辺１５０ｍｍの正
方形状、長さが５００ｍｍであるハニカムフィルタを金
属製外枠にて保持してフィルタパックとし、保持の際の
作業性、フィルタパックの保持性及びフィルタパックと
フィルタとの容積比を調べた。本実施例において、圧縮
後のシール材の厚さ（ｄ）はフィルタの端面の最小外径
（Ｄ）の０．０４倍、即ちｄ／Ｄ＝０．０４になるよう
にした。

【００３２】 金属製外枠には厚さ２ｍｍの２ｔＳＵＳ
鋼板を、シール材には厚さ２０ｍｍのアルミ・シリカ系
ファイバーを用いた。フィルタの保持は下記のように行
った。

【００３３】 まず、図７（ａ）に示すように、脱落防
止部７を構成する突起部と、フランジ部分８を備えた縦
５２０ｍｍ、横３２４ｍｍ（フランジ部分及び突起部を
除く。）の鋼板１１、２枚を切り出した。次に、上記の
鋼板１１を、図７（ｂ）に示すように、直角を形成する
ように２つ折りにし、さらに、フランジ部分８及び脱落
防止部７を所定の方向に直角に折り曲げ、外枠構成断片
５ａ、５ｂとした。折り曲げた結果、脱落防止部７が鋼
板１１の側面部に当接する部分は溶接にて接合した。

【００３４】 次に、図７（ｃ）に示すように、側面全
体にシール材２を配置したハニカムフィルタ３に、シー
ル材２の上から、上記の外枠構成断片５ａ、５ｂを配置
した。次いで、図７（ｄ）に示すように、外枠構成断片
５ａ、５ｂにてシール材２を６ｍｍの厚さに圧縮して、
２つの外枠構成断片５ａ、５ｂの分割部分を当接させた
後、溶接した。この際、圧縮されたシール材２の密度が
一定になるようにした。

【００３５】 次に、図７（ｅ）に示すように、脱落防
止部７が他方の外枠構成断片の側面部に当接する部分を
溶接にて接合した。最後に、図７（ｆ）に示すように、
フランジ８及びフィルタ３のフランジ側端面に端面プレ
ート１３を溶接した。尚、端面プレート１３は収納ケー
スに固定する目的で設置するものである。

【００３６】 上記のフィルタパックの保持性を下記の
方法にて調べた。 （保持性の試験方法）電気炉内にフィルタパックを入
れ、５００℃に加熱した状態で、上部より約１ｋｇ／ｃ
ｍ²の圧力を１００００回繰り返しかけ、フィルタの金
属製外枠からのずれを調べた。

【００３７】 上記の試験により得られた結果に基づい
て、以下の基準によって保持性を評価した。尚、保持が
確実になされていれば、フィルタパックのシール性が保
たれていることになる。 ずれが認められない場合 … ○ ずれの大きさが５ｍｍ以下の場合 … △ ずれの大きさが５ｍｍ以上の場合 … ×

【００３８】 又、保持の際の作業性を、折り曲げ加工
の容易さという観点より観察し、以下の基準によって判
断した。 良好 … ○ やや難あり … △ 難あり … ×

【００３９】 又、フィルタパックの体積をフィルタの
容積で割った値を、フィルタパックとフィルタとの容積
比とした。

【００４０】 ｄ／Ｄ値、保持性試験の結果、作業性、
フィルタパックとフィルタとの容積比等を表１に記載す
る。

【００４１】（実施例２〜１１） 実施例１と同様に、
ハニカムフィルタを金属製外枠にて保持してフィルタパ
ックとし、実施例１と同様に、保持の際の作業性、フィ
ルタパックの保持性及びフィルタパックとフィルタとの
容積比を調べた。但し、フィルタの端面の最小外径、圧
縮後のシール材の厚さ、ｄ／Ｄ値、金属製外枠の厚さ等
は適宜実施例１の値から変えた。結果を表１に記載す
る。

【００４２】（比較例１〜４） 実施例１と同様に、ハ
ニカムフィルタを金属製外枠にて保持してフィルタパッ
クとし、実施例１と同様に、保持の際の作業性、フィル
タパックの保持性及びフィルタパックとフィルタとの容
積比を調べた。但し、フィルタの端面の最小外径、圧縮
後のシール材の厚さ、ｄ／Ｄ値、金属製外枠の厚さ等は
適宜実施例１の値から変えた。結果を表１に記載する。

【００４３】

【表１】

【００４４】 表１より、ｄ／Ｄ値を０．０４以上、
０．２以下とした実施例のフィルタパックは保持性が良
好であったが、ｄ／Ｄ値が０．０４未満である比較例の
フィルタパックは保持性に劣っていることがわかる。
又、実施例の中で、厚さが５ｍｍ以下の金属製外枠を用
いた実施例１〜９は作業性が良好であったのに対し、厚
さが５ｍｍを超える金属製外枠を用いた実施例１０及び
１１は作業性が劣っていることがわかる。

【００４５】

【発明の効果】 本発明の方法によりセラミックフィル
タを保持すれば、フィルタパック及びフィルタ装置を高
温で使用する際にも、セラミックフィルタを確実に保持
でき、振動及び衝撃によるフィルタの破損を防止できる
とともに、セラミックフィルタ間やセラミックフィルタ
と外枠との間の保持性を保つことができ、処理済ガスが
未処理ガスで汚染されるのを防止することができる。
又、金属製外枠を５ｍｍ以下とし、セラミックフィルタ
の端面の周に沿って２以上の断片に分割した金属製外枠
を、セラミックフィルタの側面に配置し、上記断片にて
シール材を圧縮しつつ、上記断片の分割部分を接合する
ことにより、フィルタを保持すれば、安価に、かつ効率
良くセラミックフィルタパック、フィルタ装置を製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のセラミックフィルタの保持方法の
（ａ）一例及び（ｂ）他の例を示す模式図である。

【図２】 ハニカムフィルタの一例を示す模式図であ
る。

【図３】 従来のセラミックフィルタの保持方法の一例
を示す模式図である。

【図４】 本発明のセラミックフィルタパックの（ａ）
一例、（ｂ）他の例を示す縦断断面図及び（ｃ）本発明
のフィルタ装置の一例を示す縦断断面図である。

【図５】 本発明のフィルタ装置の他の例を示す縦断断
面図である。

【図６】 本発明のセラミックフィルタの保持方法のさ
らに他の例を示す横断断面図である。

【図７】 （ａ）〜（ｆ）本発明のセラミックフィルタ
の保持方法のさらに他の例を示す工程図である。

【符号の説明】

１…フィルタ装置、２…シール材、３…ハニカムフィル
タ、４…セラミックフィルタ、５…金属製外枠、６…セ
ラミックフィルタパック、７…脱落防止部、８…フラン
ジ、９…収納ケース、１０…孔部、１１…鋼板、１２…
スリット、１３…端面プレート、２０…隔壁、２１…セ
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K070 DA07 4D019 AA01 BA05 CA01 CA03 CB01 CB03 CB04 CB06 4D058 JA02 JA03 JA32 JB06 KA01 KA11 KA23 KA25 KA27 KB08 KB15 KC33 KC52

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端面においてガスの導入・排出を行う
   筒状のセラミックフィルタを金属製外枠にて側面より保
   持するセラミックフィルタの保持方法であって、 側面全体にシール材を被覆した単一のセラミックフィル
   タ、又は側面全体をシール材にて被覆した２以上のセラ
   ミックフィルタを、側面どうしが該シール材を介して接
   触した状態で配置したセラミックフィルタの集合体を、 その側面全体より、金属製外枠にて該シール材を圧縮し
   つつ保持し、 圧縮後の該シール材の厚さは該セラミックフィルタの端
   面の最小外径の０．０４倍以上、０．２倍以下であり、 各セラミックフィルタの少なくとも１つの側面は、該シ
   ール材を介して、該金属製外枠と接することを特徴とす
   るセラミックフィルタの保持方法。
2. 【請求項２】 該セラミックフィルタの端面の周に沿っ
   て２以上の断片に分割した該金属製外枠を、該セラミッ
   クフィルタの側面に配置し、該断片にて該シール材を圧
   縮しつつ、該断片の分割部分を接合する請求項１に記載
   のセラミックフィルタの保持方法。
3. 【請求項３】 該金属製外枠の厚さが５ｍｍ以下である
   請求項１又は２に記載のセラミックフィルタの保持方
   法。
4. 【請求項４】 該金属製外枠の一部が、その両開口端部
   に、開口部側への突出部より成る脱落防止部を形成する
   請求項１、２又は３に記載のセラミックフィルタの保持
   方法。
5. 【請求項５】 該セラミックフィルタが複数のセルを有
   する請求項１、２、３又は４のいずれかに記載のセラミ
   ックフィルタの保持方法。
6. 【請求項６】 該セラミックフィルタがハニカムフィル
   タである請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミッ
   クフィルタの保持方法。
7. 【請求項７】 該金属製外枠の一部が、その一方の開口
   端部にフランジを形成する請求項１〜６のいずれか１項
   に記載のセラミックフィルタの保持方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方
   法にてセラミックフィルタを保持したことを特徴とする
   セラミックフィルタパック。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の方法にてセラミックフ
   ィルタを保持した２以上のセラミックフィルタパック
   を、単一の収納ケースに、該収納ケースに設けた孔部の
   縁に、該フランジを液密的に取り付けつつ収納したこと
   を特徴とするフィルタ装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の２以上のセラミック
    フィルタパックを、該金属製外枠どうしを接合すること
    により組み合わせて成ることを特徴とするフィルタ装
    置。