金屬過濾器,具有金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置,以及柴油機汽車的製作方法
2023-06-24 00:44:01 3
專利名稱：金屬過濾器,具有金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置,以及柴油機汽車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠除去黑煙微粒的金屬過濾器，具有金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置以及具有裝備有金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置的柴油機汽車，尤其涉及金屬過濾器，該金屬過濾器以多層、波紋金屬板通過向上卷繞或向後摺疊製成，在該金屬板上形成有許多通孔，許多通孔中的每一個通孔在其邊緣部分中具有表面保持(面狀)凸起，以及涉及配備有該金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置以及具有裝備有該金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置的柴油機汽車。
背景技術：
對於汽車尾氣排放的法規的重點已經集中在NOx(氧化氮)上，NOx主要包含被認為是致癌物質等的二氧化氮。然而，黑煙微粒也是問題。即，在柴油機汽車的尾氣中存在許多主要包含碳的黑煙微粒。在通過排氣通路噴出到空氣中之後，黑煙微粒在空氣中飄動很長時間並且最後以菸灰等的形式飛落在地板表面、道路表面、衣服等上。近年來，已經成功地報告了包含碳並且漂浮在空氣中的黑煙微粒容易吸收包括各種諸如致癌作用相關的物質的化學品的物質，並且當人類吸入這種黑煙微粒時，進入人體，引起呼吸疾病。
因此，在排放法規中不僅NOx，而且微粒物質(PM)現在也是重要的問題。作為保護環境空氣免於被柴油機汽車的黑煙微粒汙染的一種裝置，提出了黑煙微粒收集裝置，該黑煙微粒收集裝置具有連接到安裝在車輛上的柴油機的排氣通路的並且具有由金屬過濾器、蜂巢狀元件等構成的黑煙除去過濾器。
然而，這種類型的細黑煙除去過濾器缺點是如果使網孔細小，則將提高收集黑煙微粒的效率並且另一方面，會發生由收集的黑煙細小微粒引起的網孔堵塞，由此引起壓力損失增加，如果使網孔較粗，則降低收集黑煙微粒的效率。
為了解決這種不便，日本專利公開No.Hei9-245938(圖1至圖6)，No.Hei 11-257048(圖1至圖4)，以及2002-47915(圖1至圖3)中披露了傳統的金屬過濾器。如圖12所所披露的金屬過濾器由通過如圖13所示以渦旋形式在金屬板105中卷繞製成的金屬多孔主體構成，其中在每一個波狀或凹凸狀峰部101或谷部102中形成許多通孔104，每一個通孔都具有在其邊緣部分中形成的毛口狀或軛狀凸起103。如圖14所示，在金屬板105以渦旋形式卷繞的狀態下，毛口狀或軛狀凸起以金屬板105彼此接合的狀態定位在金屬板105彼此相對的表面之間、並且由此在穩定狀態下形成用作尾氣流通路106的間隙。尾氣流通路106通過金屬板105中鑽成的通孔104彼此連通，如圖14中所示。採用上述這種結構，由於朝向尾氣通路106的毛口狀或軛狀凸起103用作流阻，因此，當尾氣在尾氣通路106中流動時，尾氣進入紊流狀態，其中尾氣在尾氣通路106的所有區域中擴散並且均勻地通過金屬過濾器。由於當通過金屬過濾器時在尾氣中漂浮的未燃燒黑煙微粒被金屬板105的峰部101或谷部102的表面捕獲並且進一步被用作障礙的毛口狀或軛狀凸起103捕獲，因此已經通過金屬過濾器的尾氣作為不包含黑煙微粒的正常氣體噴出。
然而，上述這種傳統的金屬過濾器具有缺點。即，如圖14所示，由於每一個毛口狀或軛狀凸起103設定彼此相鄰且彼此分開的峰部101，因此不能使彼此相鄰的峰部101之間的間隙(在金屬板層中的通路截面面積)較小並且由此與黑煙區域接觸的面積與金屬板的各層中的通路的截面面積的比值不能提高。結果，由於許多黑煙微粒與尾氣一起噴出，而沒有被金屬過濾器捕獲，因此不能按期望實現除去黑煙微粒的效率。
發明內容
考慮到上述問題，本發明的目的是提供一種具有低成本簡單結構的金屬過濾器，該金屬過濾器能夠增強捕獲和除去黑煙微粒的效率，並且提供一種裝備有該金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置以及一種具有裝備有該金屬過濾器的黑煙微粒除去裝置的柴油機汽車。
根據本發明的第一方面，提供一種金屬過濾器，所述金屬過濾器包括通過以多層方式並且沿波紋的方向向上捲起或向後摺疊波紋狀金屬板製成的金屬多孔主體，所述波紋狀金屬板中鑽成許多通孔，所述通孔在所述許多通孔中的每一個的邊緣部分中具有表面保持(面狀)凸起，並且所述波紋狀金屬板重複地形成柱狀升起和下降部分，所述金屬多孔主體用於通過使尾氣通過所述金屬多孔主體中的層間的間隙而捕獲和除去包含在來自柴油機的尾氣中的黑煙微粒；其中所述表面保持凸起的大約全部或較大部分形成在所述柱狀升起和下降部分中的柱狀凹部的側面上，以及每一個都用作用於所述來自柴油機的尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的一側的所述層間的間隙、通過具有所述表面保持凸起的所述通孔、與每一個也都用作用於所述自柴油機的尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的另一側的所述層間的間隙連通。
根據本發明的第二方面，提供一種金屬過濾器，所述金屬過濾器包括通過以多層方式並且沿波紋的方向向上捲起或向後摺疊波紋狀金屬板製成的金屬多孔主體，所述波紋狀金屬板中鑽成許多通孔，所述通孔在所述許多通孔中的每一個的邊緣部分中具有表面保持凸起，並且所述波紋狀金屬板重複地形成柱狀升起和下降部分，所述金屬多孔主體用於通過使尾氣通過所述金屬多孔主體中的層間的間隙而捕獲和除去包含在來自柴油機的尾氣中的黑煙微粒；其中所述通孔在構成所述柱狀升起和下降部分的峰部和谷部中鑽成，並且所述表面保持凸起的大約全部或較大部分形成在與所述峰部的下部和所述谷部的上部對應的柱狀凹部的側面上，以及其中每一個都用作用於所述來自柴油機的尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的一側的所述層間的間隙、通過具有所述表面保持凸起的所述通孔、與每一個也都用作用於所述來自柴油機的尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的另一側的所述層間的間隙連通。
在上述的金屬過濾器中，優選方式是，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的邊緣部分中、以所述表面保持凸起位於柱狀凹部並且不延伸離開所述柱狀凹部的方式、形成許多表面保持凸起的大約全部或較大部分。
此外，優選方式是，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的所述邊緣部分中、以所述表面保持凸起阻斷在所述層間間隙內的所述來自柴油機的尾氣流的方式、形成許多表面保持凸起或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個。
此外，優選方式是，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的邊緣部分中、所述流的下遊側的邊緣部分中以所述表面保持凸起阻斷在所述層間間隙內的所述來自柴油機的尾氣流的方式、形成許多表面保持凸起或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個。
此外，優選方式是，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的所述邊緣部分中、一個接一個地或兩個或多個地、沿縱向方向以交錯或彎彎曲曲布置在所述柱狀凹部內、形成所述許多表面保持凸起或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個。
此外，優選方式是，其中在所述金屬多孔主體中，許多通孔一個接一個地或兩個或多個地、並且沿縱向方向以交錯或彎彎曲曲布置在構成所述升起和下降部分的所述柱狀凹部內形成。
此外，優選方式是，其中在所述金屬多孔主體中，以交錯或彎彎曲曲布置形成的許多表面保持凸起或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個、以在所述柱狀凹部內從所述縱向方向看時部分重疊的方式形成。
此外，優選方式是，其中所述表面保持凸起中的每一個的高度H和構成所述升起和下降部分的所述柱狀凹部中的每一個的深度D之間的關係設定為0.7D≤H≤1.0D。
此外，優選方式是，其中所述波紋狀金屬板由重複形成大約正弦波狀、大約三角形波狀、大約方形波狀、或大約梯形波狀升起和下降部分的金屬板製成。
此外，優選方式是，其中在所述金屬多孔主體中，在所述表面保持凸起自身中的每一個中形成一個或多個微小通孔。
此外，優選方式是，其中通過以多層方式以如下方式向上捲起或向後摺疊所述波紋狀金屬板和金屬平板製造所述金屬過濾器，即所述波紋狀金屬板、和具有與所述波紋狀金屬板相比是大約平坦的金屬表面並且具有與所述波紋狀金屬板的寬度相同的寬度或具有比所述波紋狀金屬板的寬度更小的寬度的所述金屬平板、彼此重疊。
此外，優選方式是，其中在所述金屬平板內也形成許多通孔。
此外，優選方式是，其中在所述波紋狀金屬板中鑽成許多通孔，所述通孔每一個都具有在所述通孔的邊緣部分中的表面保持凸起，並且在所述金屬平板中形成許多通孔，所述通孔在所述通孔的邊緣部分中沒有表面保持凸起。
此外，優選方式是，其中所述金屬多孔主體塗有促進被捕獲的黑煙微粒燃燒的催化劑。
此外，優選方式是，其中所述金屬多孔主體經過特定的絕緣塗敷處理並且連接到電源，這樣使得所述金屬多孔主體用作電加熱主體，以燃燒所述被捕獲的黑煙微粒。
根據本發明的第三方面，提供一種黑煙微粒除去裝置，所述黑煙微粒除去裝置在用於來自柴油機的尾氣的通路上具有上述的金屬過濾器。
根據本發明的第四方面，提供一種柴油機汽車，所述汽車在用於來自柴油機的尾氣的通路上裝備有上述的黑煙微粒除去裝置。
在上述的裝置中，優選方式是，其中所述表面保持凸起的大約全部或較大部分以彎曲和豎直的方式從所述通孔的邊緣部分朝向構成柱狀升起和下降部分的所述柱狀凹部的側面形成。
此外，優選方式是，其中所述通孔中的每一個具有由四側邊緣部分組成的圍繞的邊緣；並且在所述邊緣部分中的每一個中，所述表面保持凸起中的每一個以彎曲和豎直的方式朝向構成所述柱狀升起和下降部分的所述柱狀凹部中的每一個的側面形成。
再者，優選方式是，其中所述通孔中的每一個具有由四側邊緣部分組成的圍繞的邊緣並且被鑽在構成所述柱狀升起和下降部分的所述峰和所述谷中；並且在所述邊緣部分中的每一個中，所述表面保持凸起中的每一個以彎曲和豎直的方式朝向與所述峰的下部和所述谷的上部對應的所述柱狀升起和下降部分中的每一個的側面形成。
採用上述結構，所述表面保持凸起中的大約全部或較大部分形成在柱狀凹部內，並且由此使障礙(碰撞或接觸)的截面面積與層間流動通路的截面面積的比值顯著加大。結果，能夠進一步提高除去黑煙微粒的效率。此外，為了提高除去黑煙微粒的效率，不必使層間間隙變窄，因此能夠容易並且以低成本製造金屬過濾器，並且因此不發生堵塞。
下面通過結合附圖描述實施例，本發明的上述和其它方面、優點以及特徵將變得更明顯，其中圖1是製備根據本發明第一個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖；圖2是根據本發明第一個實施例的通過以渦旋形式捲起金屬多孔主體製造的金屬過濾器的局部放大剖視圖；圖3是根據本發明第一個實施例的金屬過濾器的局部放大透視圖；圖4是製備根據本發明第二個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖；圖5是通過以渦旋形式捲起金屬多孔主體製造的金屬過濾器的局部放大剖視圖；圖6是製備根據本發明第三個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖；圖7是製備根據本發明第四個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖；圖8是製備根據本發明第五個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖；圖9是製備根據本發明第六個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖；圖10是根據本發明第七個實施例的金屬過濾器的局部放大剖視圖；圖11是根據本發明第七個實施例的金屬過濾器的局部放大透視圖；圖12是傳統金屬過濾器的傳統金屬多孔主體的局部放大透視圖；圖13是傳統金屬過濾器的局部放大透視圖；以及圖14是描述通過以傳統的金屬多孔主體卷繞製造的傳統金屬過濾器的局部放大剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖利用各種實施例，更詳細描述實施本發明的最佳方式。
在下面的每一個實施例的描述中，單詞「金屬板」代表廣泛的概念，包括金屬箔。此外，過程「捲起或折起金屬板」也表示廣泛的概念，不僅包括金屬板摺疊成兩層並且然後向上捲起或向後折起的情形以及金屬板以兩個或多個金屬板重疊而向上捲起或向後摺疊的情形，而且還包括金屬板以例如其它種類的金屬板、金屬帶板、或介於金屬板之間的金屬線件而捲起的情形。此外，下面描述的通孔的形狀可以是任意的。
第一個實施例圖1是製備根據本發明第一個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖。圖2是根據第一個實施例的通過以渦旋形式捲起金屬多孔主體製造的金屬過濾器的局部放大剖視圖。圖3是根據第一個實施例的金屬過濾器的局部放大透視圖。圖1、2、3中所示的金屬過濾器與圖12和14中所示的金屬過濾器相同之處在於金屬過濾器由通過以多層方式捲起波紋卷狀金屬板製造的金屬多孔主體3製成，金屬板中形成有許多通孔2，每一個通孔2在其邊緣部分中具有表面保持(面狀)凸起1並且金屬板重複地形成正弦波狀升起和下降部分，相同之處還在於使從柴油機排出的尾氣通過金屬多孔主體3的各層間的間隙4、並且包含在從柴油機排出的尾氣中的黑煙微粒被金屬多孔主體3捕獲並且除去、以及上述通孔2形成在峰部M和谷部V中，峰部M和谷部V構成上述柱狀升起和下降部分。然而，與圖12和14中所示的金屬過濾器的傳統情況不同，圖12和14中毛口狀或軛狀凸起103形成在與金屬板的峰部M的更遠的上部和谷部V的更遠的下部對應的柱狀凸起部分的各側，在圖1、2、3中所示的第一實施例的金屬過濾器中，大約所有的或大部分的表面保持(面狀)凸起1形成在與金屬板的峰部M的下部和谷部V的上部對應的柱狀凹部5的各側。
在第一個實施例的金屬過濾器的情況下，圖2中示出了一個例子，其中金屬多孔主體3通過以下述方式捲起金屬板製造，即金屬板的內層的峰部M的每一個和金屬板的外層的谷部V的每一個彼此重疊，即彼此相鄰的層相位差為180°。然而，本發明不限於此，即，各層的相位差可以是任意的，並且當然，各層可以同相位。
在第一個實施例中，在金屬多孔主體3中的每一個升起部分和每一個下降部分之間的距離是0.6mm至4.0mm並且每一個通孔2都是正方形的，四個邊中的每一個邊是0.3mm至0.5mm。這些圖形是實例性的並且可以根據載荷或所要求的精度而改變。表面保持凸起1中的每一個可以從柱狀凹部5中的每一個遠離一點延伸，然而，優選方式是大約表面保持凸起1的全部或較大部分在柱狀凹部5之內。根據實驗，最優選的方式是表面保持凸起1中的每一個的高度H和每一個構成上升和下降部分的柱狀凹部5中的每一個的深度D之間的關係設定為0.7D≤H≤1.0D(見圖2)。此外，通孔2中的每一個的形狀不僅是正方形，而且是圓形、橢圓形、縫狀、三角形、梯形、菱形、或平行四邊形。通孔還可以具有一定的形狀或不定的形狀。用於金屬多孔主體3的材料優選厚度為例如約40μm的諸如SUS304的不鏽鋼。
金屬多孔主體3由下述方法製造，即在金屬板的較長長度上進行波狀彎曲處理以形成波狀金屬板、並且在柱狀凹部5中的每一個中進行沿正反方向的衝壓處理以形成通孔2中的每一個，並且同時凸起1中的每一個形成在柱狀凹部5中的每一個內(見圖1)。即，通孔2中的每一個和表面保持凸起1中的每一個同時如此形成，即在形成通孔2中的每一個的部分存在的金屬件不完全從金屬板移去，與通孔2中的每一個的邊緣部分對應的一側留下，並且金屬件在柱狀凹部5中的每一個的一側被彎曲並且豎直。這裡，由於表面保持凸起1中的每一個用作細板，尾氣與該細板碰撞，因此它在某種程度上優選具有較大面積。在實施例中，如圖1中所示，在構成通孔2中的每一個的邊緣部分的四側中，在位於處於尾氣流F的上遊側和下遊側的兩側形成三角形表面保持凸起1並且在剩餘的兩側形成梯形表面保持凸起1。然而，在構成通孔2中的每一個的邊緣部分的四側中，在位於處於尾氣流F的上遊側和下遊側的兩側可以形成梯形表面保持凸起1、並且在剩餘的兩側可以形成三角形表面保持凸起1。表面保持凸起1中的每一個的形狀不僅可以設定為三角形或梯形，而且需要時可以設定為任意形狀。
具有上述結構的金屬過濾器置於柴油機中，即在柴油機的尾氣通路內作為黑煙微粒除去裝置。當柴油機操作時，由於當從柴油機排出的尾氣通過在金屬過濾器的層之間的間隙4時，表面保持凸起1中的每一個用作對於流F的障礙(見圖3)，特別是作為碰撞件、減速件、路線改變件、或通孔前導件，因此漂浮在尾氣中的未燃燒的黑煙微粒被位於接近通孔2中的每一個的金屬過濾器的表面和後表面、以及被表面保持凸起1中的每一個容易地捕獲。被金屬過濾器捕獲的未燃燒的黑煙微粒被高溫金屬過濾器和/或高溫環境氣氛(尾氣)加熱並且燃燒，然後從金屬過濾器除去。結果，已經通過金屬過濾器的尾氣流F作為正常氣體噴出，而不包含黑煙微粒。
根據上述結構，由於表面保持凸起1的大約全部或叫大部分形成在裝置凹部5中，因此障礙(碰撞和接觸)截面面積與層間的流動通路的截面面積的比值顯著加大。因此，能夠更增加除去黑煙微粒的效率。此外，不必為了提高除去黑煙微粒的效率而使層間的間隙變窄，由此，金屬過濾器能夠以低成本容易地製造，並且不會堵塞。
第二個實施例圖4是製備根據本發明第二個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖。圖5是通過以渦旋形式捲起金屬多孔主體製造的金屬過濾器的局部放大剖視圖。如圖4和5所示，第二個實施例的金屬過濾器由金屬多孔主體6製成，金屬多孔主體6具有大約方形波或大約梯形波結構，該大約方形波或大約梯形波結構重複地形成金屬板上的升起和下降部分，並且在柱狀凹部8內、在通孔9中的每一個的上遊側和下遊側上的邊緣部分以表面保持凸起中的每一個打斷從柴油機排出的尾氣流F的方式、形成具有超出表面保持凸起7的主要尺寸的許多表面保持凸起。除了上述內容之外圖4和5中所示的金屬過濾器的結構和操作功能幾乎與第一個實施例中採用的那些部分的結構和操作功能相同，因此其描述省略。在第二個實施例中，如圖4中所示，表面保持器7中的每一個的水平寬度設定為小於柱狀凹部8中的每一個的水平寬度，然而，表面保持凸起7中的每一個的水平寬度可以設定為等於柱狀凹部8中的每一個的水平寬度。此外在形成金屬過濾器時進行的衝壓處理時，毛口狀細突起常常在與通孔9中的每一個的上遊側和下遊側的邊緣部分相交的邊緣位置發生，然而，當必須提高捕獲黑煙微粒的效率時這種細凸起具有有利的作用。此外，圖5中示出了一個例子，其中金屬多孔主體6通過以下述方式捲起金屬板製造，即金屬板的內層的峰部M和金屬板的外層的峰部M彼此重疊。然而，本發明不限於此，即，在內側和外側的層的位置可以任意偏離。換句話說，內側和外側的層的位置可以沿從內逕到外徑的方向稍稍偏離。
由此，第二個實施例能夠實現幾乎第一個實施例獲得的同樣效果。此外，根據第二個實施例，障礙(碰撞和接觸)的截面面積與層間的流動通路的截面面積的比值大於第一個實施例中的該比值，因此，使漂浮在尾氣中的未燃燒的黑煙微粒停留在金屬過濾器的層間的間隙內的時間能夠增加，由此，能夠進一步增加捕獲黑煙微粒的效率。
第三個實施例圖6是製備根據本發明第三個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖。如圖6中所示的第三實施例的金屬過濾器的結構與第二個實施例中的金屬過濾器的結構的相同之處是金屬過濾器由金屬多孔主體製成，金屬多孔主體具有大約方形波或大約梯形波結構，該大約方形波或大約梯形波結構重複地形成金屬板上的升起和下降部分，然而與第二個實施例中的金屬過濾器的結構的不同之處是許多表面保持凸起11(不包括細凸起)僅僅形成在通孔12中的每一個的下遊側的邊緣部分中並且朝向柱狀凹部13豎直。
根據本發明的第三個實施例，儘管流F被表面保持凸起11阻斷，但是通孔12緊接表面保持凸起11之前形成，進一步提高了層間的黑煙微粒的攪動特性。
第四個實施例圖7是製備根據本發明第四個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖。如圖7中所示的第四個實施例的金屬過濾器的結構與第二個實施例中的金屬過濾器的結構的相同之處是金屬過濾器由金屬多孔主體製成，金屬多孔主體具有大約方形波或大約梯形波結構，該大約方形波或大約梯形波結構重複地形成金屬板上的升起和下降部分，然而與第二個實施例中的金屬過濾器的結構的不同之處是許多表面保持凸起15以如下方式形成在通孔17中的每一個的上遊側和下遊側的邊緣部分上，即許多表面保持凸起15沿縱向方向以交錯(彎彎曲曲)布置鑽孔在柱狀凹部16內形成、並且表面保持凸起15中的每一個阻斷從柴油機排出的尾氣流F。這裡，在柱狀凹部16中的每一個內以當從縱向方向觀看時，呈交錯(彎彎曲曲)布置形成的許多表面保持凸起15以許多表面保持凸起15部分重疊的方式布置。
因此，第四個實施例能夠實現幾乎與第一個實施例獲得的效果相同效果。此外，根據第四個實施例，表面保持凸起15以如下方式以交錯(彎彎曲曲)的布置形成，即表面保持凸起15中的每一個的尺寸和間隔不引起細黑煙微粒堵塞、並且在柱狀凹部16內從縱向方向觀看時表面保持凸起15和15部分重疊，結果，來自柴油機的尾氣流F確保被阻斷並且由此使阻止黑煙微粒的飛行阻止特性能夠進一步提高。此外，由於不是通過使層間和金屬板的柱間的間隙變窄而實現飛行阻止特性的提高，因此不發生堵塞。結果，進一步提高了除去黑煙微粒的效率。
第四個實施例的改進實施例在上述第四個實施例中，通孔17一個一個地沿縱向方向以交錯(彎彎曲曲)布置鑽孔在柱狀凹部16內，由此，表面保持凸起15也一個一個地以交錯布置形成，然而不用說，表面保持凸起可以不是一個一個地、而是兩個或更多個地以交錯布置形成。此外，形成在柱狀凹部16內的表面保持凸起15和15不必總是部分重疊。而且只要表面保持凸起15以交錯布置形成，通孔17不必總是以交錯布置形成。第四實施例的金屬多孔主體14不僅大約是方波形或大約是梯形波狀，而且可以是三角波狀、橢圓波狀、或正弦波狀，即，只要金屬板具有升起和下降部分，就可以使用任何金屬板。此外，可以在形成在通孔17中的每一個的邊緣部分上的一對表面保持凸起15中，全部或部分的省略形成上遊側或下遊側的表面保持凸起15。
第五個實施例圖8是製備根據本發明第五個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖。如圖8中所示的第五個實施例的金屬過濾器的結構與第二個實施例(圖4)中的金屬過濾器的結構的相同之處是波狀金屬過濾器20由金屬多孔主體製成，金屬多孔主體具有大約方形波或大約梯形波結構，該大約方形波或大約梯形波結構重複地形成金屬板上的升起和下降部分，然而與第二個實施例中的金屬過濾器的結構的不同之處是兩個和更多的細小通孔21形成在表面保持凸起18中的每一個中，如圖8所示。細小通孔21優選具有細毛口。優選方式是，毛口中的每一個在上遊側突起。細小通孔的數目是任意的並且可以是單個。此外，金屬多孔主體20不僅大約是方波狀或大約梯形波狀，而且正弦波狀或可以是任何其它形狀。根據第二個實施例(圖4)，存在一些情形，其中來自柴油機的尾氣流F圍繞表面保持凸起中的每一個的後側的轉動變得困難。然而，在這種情況下，根據第五個實施例的結構，由於細小通孔21形成在表面保持凸起18自身中，因此自柴油機的尾氣流F能夠圍繞表面保持凸起18中的每一個的後側轉動，並且由此能夠顯著提高除去黑煙微粒的效率。
第六個實施例圖9是製備根據本發明第六個實施例的金屬過濾器的金屬多孔主體的局部放大透視圖。圖9中所示的第六個實施例的金屬過濾器的結構與第五個實施例(圖8)中的金屬過濾器的結構的相同之處是鑽成在邊緣部分具有表面保持凸起22的許多通孔23並且也在表面保持凸起22中鑽成微小通孔24，然而與第五個實施例中的金屬過濾器的結構的不同之處是如圖9中所示的許多表面保持凸起22以如下方式在上遊側的通孔23中的每一個的邊緣部分以及在下遊側的通孔23的邊緣部分形成，即許多表面保持凸起22以交錯(彎彎曲曲)布置沿縱向方向在柱狀凹部25中鑽成、並且表面保持凸起22中的每一個阻斷來自柴油機的尾氣流F。
由此，第六個實施例能夠實現幾乎於第五個實施例獲得的效果相同的效果。此外，根據第六個實施例，表面保持凸起22以如下方式以交錯(彎彎曲曲)布置形成，即表面保持凸起22中的每一個的尺寸和間隔不會引起細黑煙微粒堵塞並且當在柱狀凹部16內從縱向方向觀看時，表面保持凸起22和22彼此部分交疊、並且由此確保阻斷來自柴油機的尾氣流F，由此能夠進一步提高阻止黑煙微粒的飛行阻止特性。此外，由於不是通過使層間或金屬板的柱間的間隙變窄來實現這種飛行阻止特性的提高，因此不會發生堵塞。結果，進一步6提高了除去黑煙微粒的效率。
第七個實施例圖10是根據本發明第七個實施例的金屬過濾器的局部放大剖視圖。圖11是第七個實施例的金屬過濾器的局部放大透視圖。如圖10和11中所示的第七個實施例的金屬過濾器通過採用多層結構以如下方式向上捲起波紋狀金屬板26和金屬平板27製造而成，即重複地形成升起和下降部分的波紋狀金屬板26、和具有與波紋狀金屬板26的金屬表面相比為接近平坦的金屬表面並且具有與波紋狀金屬板26幾乎相同的寬度的金屬平板27重疊。金屬過濾器由通過以多層方式並且以旋渦形式捲起波紋狀金屬板26和金屬平板27製成的卷狀金屬多孔主體30製成，其中在金屬板26中鑽成許多通孔29，每一個通孔29在其邊緣部分中具有表面保持凸起28、並且金屬板26重複地形成正弦波狀升起和下降部分，並且在金屬板27中許多通孔31沒有表面保持凸起。
根據本發明的第七個實施例，由於金屬過濾器通過以金屬板26和金屬平板27重疊的方式向上捲起具有表面保持凸起28的波紋狀金屬板26和沒有表面保持凸起28的金屬平板27製造而成，因此能夠防止形成在波紋狀金屬板26上的表面保持凸起28中的一個與表面保持凸起28中的另一個接合，由此捲起過程能夠精密和平穩地進行，由此能夠提高尾氣接觸的面積。
第七個實施例的改進實施例在第七個實施例中，使用了與波紋狀金屬板26具有幾乎相同寬度的金屬平板27，然而，可以使用比金屬板26寬度小的金屬平板27並且金屬平板27的數目可以是單個或兩個和更多。此外，根據需要在金屬平板中不需要形成通孔。
第八個實施例在第八個實施例中，在第一至第七實施例(圖1至11)中採用的金屬多孔主體的表面塗有催化劑，以促進捕獲的黑煙微粒的燃燒。上述催化劑主要包含下述一組中的一種物質α-氧化鋁、β-氧化鋁、以及γ-氧化鋁或由它們中的兩個或更多個組成的合成物，並且優選方式是從穩定性和催化作用的耐久性的角度，該物質構成催化劑的68％至78％。具體而言，非常優選的方式是，催化劑主要包含α-氧化鋁、β-氧化鋁、以及γ-氧化鋁構成的組中的一種物質或由它們中的兩個或更多個組成的合成物、並且還包含鈀、銠、釕、鈦、鎳、鐵和鈷組成的組中的一種物質，因為這樣催化反應良好。此外，優選方式是，催化劑主要包含α-氧化鋁、β-氧化鋁、以及γ-氧化鋁構成的組中的一種物質或由它們中的兩個或更多個組成的合成物並且還包含釕以及從鋯酸鋰、氧化鈦、碳酸鉀中選出的至少一種物質，因為這樣催化反應也良好。
根據第八個實施例，藉助於催化劑，能夠增強捕獲黑煙微粒以及燃燒和除去未燃燒的微粒的效率。
第九個實施例在第九個實施例中，在第一至第七個實施例(圖1至11)中採用的金屬多孔主體的表面塗有催化劑，以促進捕獲的黑煙微粒的燃燒，並且進一步地，金屬多孔主體具有正側端和負側端、並且具有這種金屬多孔主體的金屬過濾器如此構造而成，即作為電加熱裝置(加熱器)安裝在黑煙微粒除去裝置上。
根據上述結構，金屬過濾器自身用作使金屬過濾器自身能夠確保被加熱的電加熱裝置。因此，進一步提高了燃燒和除去未燃燒微粒的效率，由此能夠確保防止殘留在金屬過濾器中的未燃燒微粒引起的堵塞。此外，在第九個實施例中，催化劑用作絕緣塗層以覆蓋金屬多孔主體，並且由此不單獨需要絕緣塗層。然而，如果不使用催化劑，優選金屬多孔主體的表面塗有其它適當的不燃性的絕緣材料。
很明顯，本發明不限於上述實施例，在不偏離本發明的範圍和精神的情況下可以進行變化和修改。例如，在上述實施例中的每一個中，通過以卷形向上捲起波紋狀金屬多孔主體而製造金屬過濾器，然而，可以代替這種方式，通過以彎彎曲曲的結構向後摺疊波紋狀金屬多孔主體而製造金屬過濾器。此外，在上述實施例中的每一個中，通孔(除了在表面保持凸起中形成的小通孔)在構成上述升起和下降部分的峰部M的頂部和谷部V的底部中形成，然而，只要表面保持凸起不從柱狀凹部極度突起(優選方式是表面保持凸起位於柱狀凹部內)，例如，當金屬板的波紋狀是正弦波狀、三角波狀等時，通孔可以形成在位於金屬板的峰部M和谷部V之間的中間位置中的傾斜表面中。
權利要求
1.一種金屬過濾器，包括通過以多層方式並且沿波紋的方向向上捲起或向後摺疊波紋狀金屬板製成的金屬多孔主體，所述波紋狀金屬板中鑽成許多通孔，所述通孔在所述許多通孔中的每一個的邊緣部分中具有表面保持凸起，並且所述波紋狀金屬板重複地形成柱狀升起和下降部分，所述金屬多孔主體用於通過使所述尾氣通過所述金屬多孔主體中的層間的間隙而捕獲和除去包含在來自柴油機的尾氣中的黑煙微粒；其中所述表面保持凸起的大約全部或較大部分形成在所述柱狀升起和下降部分中的柱狀凹部的側面上，以及其中每一個都用作用於所述來自柴油機的所述尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的一側的所述層間的間隙、通過具有所述表面保持凸起的所述通孔、與每一個也都用作用於所述來自柴油機的尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的另一側的所述層間的間隙連通。
2.一種金屬過濾器，包括通過以多層方式並且沿波紋的方向向上捲起或向後摺疊波紋狀金屬板製成的金屬多孔主體，所述波紋狀金屬板中鑽成許多通孔，所述通孔在所述許多通孔中的每一個的邊緣部分中具有表面保持凸起，並且所述波紋狀金屬板重複地形成柱狀升起和下降部分，所述金屬多孔主體用於通過使所述尾氣通過所述金屬多孔主體中的層間的間隙而捕獲和除去包含在來自柴油機的尾氣中的黑煙微粒；其中所述通孔在構成所述柱狀升起和下降部分的峰部和谷部中鑽成、並且所述表面保持凸起的大約全部或較大部分形成在與所述峰部的下部和所述谷部的上部相對應的柱狀凹部的側面上，以及其中每一個都用作用於所述來自柴油機的所述尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的一側的所述層間的間隙、通過具有所述表面保持凸起的所述通孔、與每一個也都用作用於所述來自柴油機的尾氣的流動通路並且存在於所述金屬板的另一側的所述層間的間隙連通。
3.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的邊緣部分中、以所述表面保持凸起位於柱狀凹部並且不延伸離開所述柱狀凹部的方式、形成許多表面保持凸起的大約全部或較大部分。
4.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的所述邊緣部分中、以所述表面保持凸起阻斷在所述層間間隙內的所述來自柴油機的尾氣流的方式、形成所述許多表面保持凸起或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個。
5.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的邊緣部分中、位於所述流的下遊側的邊緣部分中、以所述表面保持凸起阻斷在所述層間間隙內的所述來自柴油機的尾氣流的方式、形成所述許多表面保持凸起或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個。
6.根據權利要求4所述的金屬過濾器，其中在所述金屬多孔主體中，在所述通孔的所述邊緣部分中、一個接一個地或兩個或多個地、沿縱向方向以交錯或彎彎曲曲布置在所述柱狀凹部內、形成所述許多表面保持凸起或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個。
7.根據權利要求6所述的金屬過濾器，其中在所述金屬多孔主體中，所述許多通孔一個接一個地或兩個或多個地並且沿縱向方向以交錯或彎彎曲曲布置、在構成所述升起和下降部分的所述柱狀凹部內形成。
8.根據權利要求6所述的金屬過濾器，其中在所述金屬多孔主體中，以交錯或彎彎曲曲布置形成的所述許多表面保持凸起、或在所述表面保持凸起中具有主要尺寸的所述表面保持凸起中的許多個、以在所述柱狀凹部內從所述縱向方向看時部分重疊的方式形成。
9.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中所述表面保持凸起中的每一個的高度H和構成所述升起和下降部分的所述柱狀凹部中的每一個的深度D之間的關係設定為0.7D≤H≤1.0D。
10.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中所述波紋狀金屬板由重複形成大約正弦波狀、大約三角形波狀、大約方形波狀、或大約梯形波狀升起和下降部分的金屬板製成。
11.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中在所述金屬多孔主體中，在所述表面保持凸起自身中的每一個中形成一個或多個微小通孔。
12.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中通過以多層方式以如下方式向上捲起或向後摺疊所述波紋狀金屬板和金屬平板製造所述金屬過濾器，即所述波紋狀金屬板、和具有與所述波紋狀金屬板相比是大約平坦的金屬表面並且具有與所述波紋狀金屬板的寬度相同的寬度或具有比所述波紋狀金屬板的寬度更小的寬度的所述金屬平板、彼此重疊。
13.根據權利要求12所述的金屬過濾器，其中在所述金屬平板內也鑽成許多通孔。
14.根據權利要求13所述的金屬過濾器，其中在所述波紋狀金屬板中鑽成許多通孔，所述通孔每一個都具有在所述通孔的邊緣部分中的表面保持凸起，並且在所述金屬平板中形成許多通孔，所述通孔在所述通孔的邊緣部分中沒有表面保持凸起。
15.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中所述金屬多孔主體塗有促進被捕獲的黑煙微粒燃燒的催化劑。
16.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中所述金屬多孔主體經過特定的絕緣塗敷處理並且連接到電源，這樣使得所述金屬多孔主體用作電加熱主體，以燃燒所述被捕獲的黑煙微粒。
17.一種黑煙微粒除去裝置，所述裝置在用於來自柴油機的尾氣的通路上具有權利要求1所述的金屬過濾器。
18.一種柴油機汽車，所述汽車在用於來自柴油機的尾氣的通路上裝備有權利要求17中所述的黑煙微粒除去裝置。
19.一種黑煙微粒除去裝置，所述裝置在用於來自柴油機的尾氣的通路上具有權利要求2所述的金屬過濾器。
20.一種柴油機汽車，所述汽車在用於來自柴油機的尾氣的通路上裝備有權利要求19中所述的黑煙微粒除去裝置。
21.根據權利要求1所述的金屬過濾器，其中所述表面保持凸起的大約全部或較大部分以彎曲和豎直的方式、從所述通孔的邊緣部分朝向構成柱狀升起和下降部分的所述柱狀凹部的側面形成。
22.根據權利要求1所述的金屬過濾器，其中所述通孔中的每一個具有由四側邊緣部分組成的圍繞的邊緣；並且在所述邊緣部分中的每一個中，所述表面保持凸起中的每一個以彎曲和豎直的方式朝向構成所述柱狀升起和下降部分的所述柱狀凹部中的每一個的側面形成。
23.根據權利要求2所述的金屬過濾器，其中所述通孔中的每一個具有由四側邊緣部分組成的圍繞的邊緣，並且被鑽在構成所述柱狀升起和下降部分的所述峰和所述谷中；並且在所述邊緣部分中的每一個中，所述表面保持凸起中的每一個、以彎曲和豎直的方式朝向與所述峰的下部和所述谷的上部對應的所述柱狀升起和下降部分中的每一個的側面形成。
全文摘要
本發明提供了一種金屬過濾器，該過濾器能夠通過簡單和低成本的結構提高捕獲和除去黑煙微粒的效率。所述金屬過濾器由波紋狀卷形金屬多孔主體製成，所述金屬多孔主體通過以多層方式並且以旋渦形向上捲起金屬板製成，所述金屬板中許多通孔在邊緣部分具有表面凸起並且所述金屬板重複地形成正弦波狀升起和下降結構。來自柴油機的尾氣通過金屬多孔主體的層間的間隙，並且包含在尾氣中的黑煙微粒被捕獲並且被除去。通孔形成在構成升起和下降部分的峰部和谷部中。表面凸起的大約全部或較大部分形成在與峰部的下部和谷部的上部對應的柱狀凹部上。
文檔編號F01N3/027GK1573040SQ20041004525
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月4日 優先權日2003年6月5日
發明者遠藤清武 申請人:株式會社歐登