(57)【要約】本願発明の目的は、焼結されたフィルタリング・チューブ（２）と、該フィルタリング・チューブ（２）に結合されたカラー（３）とを備え、増大した有効期間と、向上された抵抗値とを有するフィルタリング・キャンドル（１）を提供することにある。このために、カラー（３）は、ネックからフィルタリング・チューブ（２）の方へ向けられた環状のカラー壁（４）を具備する。該壁は、少なくとも１つの凹所を具備する。フィルタリング・チューブの軸に直角な平面に対して直角に、且つ、該平面に対して角度をもって配置される。【選択図】図１
2004524139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結されたフィルタリング・チューブ（２）と、該フィルタリング・チューブ（２）に結合され、環状のカラー壁（４）を具備するカラー（３）とを備え、該カラーは、前記フィルタリング・チューブ（２）の方へ向けられ、ネック（５）から始まり、少なくとも１つの凹所（８）を具備し、フィルタリング・チューブ軸（６）に対して直角に配置される平面（７）に対して直角且つ角度をもって配置されるフィルタリング・キャンドル（１）。
【請求項２】
前記凹所（８）は、細長いボアホール及び／又は長穴及び／又は長溝として形成されることを特徴とする請求項１記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項３】
前記凹所（８）は、前記ネック（５）の反対に配置される前記カラー壁（４）の端部から始まるように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項４】
前記フィルタリング・キャンドルは、少なくとも２つの対向配置された凹所（８）を備えることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項５】
前記カラー（３）は、重いことを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項６】
前記カラー壁（４）は、その周囲を走る少なくとも１つの溝（１０）をその外側及び／又は内側（９）に備えることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項７】
前記カラー壁（４）は、穿孔（１１）を備えることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項８】
前記ネック（５）には、前記フィルタリング・キャンドル（１）を固定する少なくとも１つの固定手段が設けられていることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項９】
前記焼結されたフィルタリング・チューブ（２）は、粉状及び／又は繊維状材料から作られていることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項１０】
前記粉状材料は、少なくとも２００μｍの平均粒径を有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項１１】
前記繊維状材料は、少なくとも１ｍｍの平均長さを有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項１２】
前記繊維状材料は、少なくとも４０μｍの平均径を有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項１３】
上記請求項１乃至１２の何れかに記載のカラー。
【請求項１４】
請求項１乃至１２の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル（１）を製造する方法であって、
カラー（３）を金型に配置する第１のステップと、
前記カラー壁（４）が前記材料でカバーされるまで、前記金型を焼結材料で満たす第２のステップと、
前記材料及び前記カラー（３）をプレスする第３のステップと、そして続いて、
このように得られるフィルタリング・キャンドルのブランクを焼結する第４のステップと
を有する方法。
【請求項１５】
前記プレスすることは、アイソスタティックであることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
熱ガスろ過において、薄膜リアクタにおいて、触媒として、エアフィルタ及び／又はガスフィルタとして、液体をろ過するフィルタとして、及び／又は材料の分離及び濃縮のために、請求項１乃至１１の何れかに記載のフィルタリング・キャンドルを利用すること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、焼結されたフィルタリング・チューブ、及びそれに結合されたカラーを備えたフィルタリング・キャンドルに関し、また、それを製造する方法、及びその利用の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
焼結されたフィルタリング・チューブを何かに固定するために又はそれらに取り付けるために、本技術においては、焼結されたフィルタリング・チューブに焼結された又は重い（つまり、鋳鉄又は同種のものから作られた）カラーを設けることが知られている。該カラーは、焼結されたフィルタリング・チューブとカラーとからなるフィルタリング・キャンドルを何かに固定する固定手段を備えている。焼結されたカラーが使用される場合には、フィルタリング・キャンドルの強度に関して問題が生じ、特に、フィルタリング・キャンドルを大きい機械的応力に晒す用途に対して問題が生じる。
【０００３】
重いカラーを備えたフィルタリング・キャンドルが使用される場合、大きい機械的又は熱的応力に晒されたときに、カラー材料とフィルタリング・チューブ材料との異なる性質により、また、それらの異なる物理的な性質により、亀裂が、特に、重いカラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの結合領域に生じ、それは、結局、フィルタリング・キャンドルに全体的な損害をもたらし、従って、そのようなフィルタリング・キャンドルの有効期間を極度に縮小する。
【０００４】
特に、今日、フィルタリング・チューブが焼結粉体材料（２００μｍを超える平均径を有する）から作られる場合には、又は、フィルタリング・チューブが焼結繊維状材料から作られる場合には、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の安全で安定した結合を実現することは、未だ可能ではない。
【０００５】
本願発明の目的は、カラーと、焼結されたフィルタリング・チューブとを備え、特に、熱的及び／又は機械的応力抵抗に関してそれが置かれる必要条件を満たすフィルタリング・キャンドルを利用可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この問題は、焼結されたフィルタリング・チューブとカラーとを備えるフィルタリング・キャンドルにより本願発明に従って解決される。該フィルタリング・キャンドルは、フィルタリング・チューブに結合された環状のカラー壁を備える。該フィルタリング・キャンドルは、フィルタリング・チューブの方へ向けられ、ネックから始まり、フィルタリング・チューブ軸に直角に配置された平面に対して直角に、また、該平面に対して角度をもって配置された少なくとも１つの凹所を備える。カラーを焼結されたフィルタリング・チューブから機械的に分離することは、本願発明に係るフィルタリング・キャンドル中の凹所の特定の配置によりもはや可能ではない。加えて、カラーの表面は、凹所により増大され、それによって、粉体の形態又は繊維状であるかどうかに拘わらず、より多い接触箇所の数が焼結材料で利用可能になる。従って、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合強さは、最終的に増大される。
【０００７】
本願発明に係るフィルタリング・キャンドルが、細長いボアホール及び／又は長穴及び／又は長い木立（ｇｒｏｖｅ）として形成される少なくとも１つの凹所を備えることは、利点である。これは、前記表面をさらに増大し、従って、結局、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合強さを増大する。
【０００８】
凹所が、ネックの反対のカラー壁の端部から始まるように配置されることは、特に好ましい。そのような形状の凹所において、焼結材料に接し、焼結されたフィルタリング・チューブを製造するために使用されるカラーの表面は、最大限に増大される。加えて、凹所がフィルタリング・チューブの方へ向けられることは、利点であり、従って、凹所を焼結材料で容易に且つ完全に満たすことが可能になる。カラーのネックから始まり、且つ、フィルタリング・チューブの方へ向けられた追加の凹所（これもボアホールの形態である）もまた、前述の指向された凹所に加えて要求される場合には、勿論、設けることができる。
【０００９】
カラーが少なくとも２つの対向配置された凹所を備えることは、特に好ましい。しかしながら、２つを超える数の対向配置された凹所が設けられる場合にも、利点がある。凹所の対向配置により、カラーは、焼結されたフィルタリング・チューブから回転されず、且つ、取り外されない。焼結されたフィルタリング・チューブとカラーとの間で有効な結合強さは、凹所のそのような配置でのそれらの最大となっている。対向配置された凹所間で、指形の領域は、カラー壁に形成される。本願発明のこの特に好ましい実施の形態において、焼結されたフィルタリング・チューブからカラーを機械的に分離することは、可能ではない。凹所の幾何学的条件、特に、それらの長さ、幅、及び配置（特に、それらの角度配置）の適合によって、フィルタリング・キャンドルは、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルの計画された用途に関して、及び、この場合におけるそれへの衝撃力に関して、可能な限り最良に開発され、調節される。
【００１０】
好ましい実施の形態においては、カラー壁は、該カラー壁の周囲を走る少なくとも１つの溝をその外側及び／又は内側に備える。それらの組み合わせにおける凹所及び溝は、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合のさらなる改良を達成する。これには、特に、フィルタリング・チューブをそれが結合されたカラーから滑り落ちることも防ぐという利点がある。カラー壁は、好ましくは、さらなるボアホール（特に、丸いもの）を備える。
【００１１】
それは、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルが適切な設備に挿入され得ることにより、ネックには本願発明に係るフィルタリング・キャンドルを何かに固定する少なくとも１つの固定手段が設けられるという利点がある。
【００１２】
本願発明に係るフィルタリング・キャンドルの焼結されたフィルタリング・チューブは、粉状及び／又は繊維状材料から作られることが好ましい。粉状材料が少なくとも２００μｍの平均粒径を有することは、利点である。繊維状材料が焼結されたフィルタリング・チューブを製造するために使用される場合には、それが少なくとも１ｍｍの平均長さ及び少なくとも４０μｍの平均径を有することが好ましい。本願発明に係る問題のフィルタリング・キャンドルに関して、それは、前記材料が十分な有効期間を有するフィルタリング・キャンドルを利用可能にするために使用される場合に、また、大きい機械的及び／又は熱的応力に晒された場合に、初めて可能となる。従来の最先端技術のフィルタリング・キャンドルとは対照的に、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルがカラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合に関して十分な強度特性を示すことは、焼結されたフィルタリング・チューブを製造するために使用される（フィルタリング・キャンドルの意図した目的に依る）、特に粗い粉状又は繊維状の焼結材料が使用される場合に、利点となる。
【００１３】
本願発明の意味における焼結粉体は、金属，金属酸化物，セラミックス，及び／又はプラスチックから製造される粉体を意味する。本願発明に係る使用可能な金属粉体は、純粋な金属からの粉体だけでなく、金属合金及び／又は異なる金属及び金属合金の粉体混合物からの粉体である。それらの中で、特に鉄鋼は、好ましくは、クロミウムニッケル鋼，ブロンズ，（ハスタロイ（Ｈａｓｔａｌｌｏｙ），インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ），又はその他同種のもののような）ニッケル・ベースの合金である。それによって、粉体混合物は、例えばプラチナ又はその他同種のもののような高融点成分をさらに含むことができる。使用された金属粉体及びその粒子サイズは、使用の特別な目的に依存する。好ましい粉体は、合金３１６ Ｌ，３０４ Ｌ，インコネル６００，インコネル６２５，並びにハスタロイＢ，Ｘ，及びＣである。
【００１４】
焼結粉体は、粉状及び／又はスパッタされた粒子からなることができる。スパッタされた焼結粉体は、同時に、低い密度及び高い強度のフィルタリング・チューブ及び／又はカラーを得ることを特に可能とする。
【００１５】
本願発明に係るフィルタリング・キャンドルのフィルタリング・チューブ及び／又はカラーの製造のための繊維状の焼結材料は、特に、融解による抽出によって得られた金属繊維である。この情況の中で特に好ましいのは、鉄のクロミウム・アルミニウム合金又はニッケル・アルミニウム合金からの金属繊維である。約１０〜２５重量パーセントの範囲のクロミウム成分を有する鉄のクロミウム・アルミニウム合金ベース、及び約５〜２０重量パーセントの範囲のアルミニウムベースの融解によって抽出された金属繊維（何れの場合においても使用された金属繊維の量の合計を参照する）は、好んで使用される。そのような高いアルミニウム比率を有する繊維は、熱ガスろ過に対して非常によい温度安定性を特に有する。鉄のクロミウム・アルミニウム合金は、チタン及び／又はジルコン及び／又はハフニウム及び／又は貴金属の混合物を含むことができる。さらに、約１０〜４０重量パーセントの範囲のアルミニウム含有量を有して融解によって抽出されたニッケル・アルミニウム合金ベースの金属繊維を使用することができ、それによって、タンタル及び／又はジルコン及び／又はハフニウム及び／又はホウ素及び／又は貴金属の混合物を含むことができる。
【００１６】
カラーの重い形態は、特に好ましい。すなわち、それは、焼結工程を通じて製造されない。特に、鋳鉄及び鋼が好んで使用される。しかしながら、カラーも焼結材料から製造することができ、それによって、約０．０５μから１００μの範囲の小さな粒子サイズを有する金属粉体が、好んで使用される。
【００１７】
さらに、本願発明は、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルにおいて使用されるようなカラーに関する。
【００１８】
さらに、本願発明は、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルを製造する方法に関する。それによって、
− カラーを金型に配置する第１のステップと、
− 前記カラー壁が前記材料でカバーされるまで、前記金型を焼結材料で満たす第２のステップと、
− 前記材料及び前記カラーをプレスする第３のステップと、そして続いて、
− このように得られるフィルタリング・キャンドルのブランクを焼結する第４のステップと
を有する。
【００１９】
プレスする手順は、好ましくはアイソスタティックである。焼結繊維が焼結材料として使用される場合には、それらを指向された機械的な振動の衝撃によって金型に満たすときに、それらは好ましくは個別化される。指向された機械的な振動の衝撃による材料の山の撹拌は、例えば、振動するコンベアによる繊維の山から金型まで繊維の供給を達成することにより引き起こすことができる。カラーが焼結材料から作られる場合には、対応する事前プレスされた粉体の冶金素地は、好ましくは、金型に配置される。そのようなカラーを使用する場合に、それが、金型のすべての必要な形状としての事後処理をそれ以上必要としないことは、利点である。例えば、固定手段としてのボアホール、溝、対向配置された凹所及び／又はカラー壁におけるボアホールは、金型を製造するときに、形作ることができる。特に、この場合には、機械的な事後処理は必要ではない。
【００２０】
最終的に、本願発明は、熱ガスろ過において、薄膜リアクタにおいて、触媒として、エアフィルタ及び／又はガスフィルタとして、液体をろ過するフィルタとして、及び／又は材料の分離及び濃縮のために、フィルタリング・キャンドルを利用することに関する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本願発明のこれらの及びさらなる利点は次の図面によって例示される。
【００２２】
図１は、本願発明に係るフィルタリング・キャンドル（全体として１で参照される）を示している。該フィルタリング・キャンドルは、焼結されたフィルタリング・チューブ２と、ねずみ鋳鉄から作られた重いカラー３とからなっている。カラー３は、フィルタリング・キャンドル１を設備又はその他同種のものに固定するための穿孔１２を具備したネック５を備える。さらに、カラー３は、凹所８を具備したカラー壁４を備える。これらの凹所８は、互いに対向して配置され、カラー３のネック５の反対側のカラー壁４の端部から始まるように配置されている。それらは、細長いボアホールとして形成される。
【００２３】
図２は、図１に係るフィルタリング・キャンドル１においても使用される本願発明に係るカラーの実施の形態を示している。カラー（全体として３で参照される）は、幾つかの凹所８を備えている。該凹所８は、互いに反対の方向へ配置され、これらの凹所８間には、カラー壁４における指形の領域が配置されている。カラー壁４は、さらに、カラー壁４の周囲を走るその外側溝１０を備える。凹所８に加えて、カラー壁４は、さらに、ボアホール１１を備えることができる。凹所８は、フィルタリング・チューブ軸６に対して直角である平面７に対して直角且つ角度をもって配置される。平面７と凹所８との間の角度は、約０°から９０°の範囲にあり得るが、約１０°から８０°の範囲、特に、約３０°から６０°の範囲が好ましい。
【００２４】
図３は、本願発明に係るカラー３の概略図を示し、従って、図２中で示された特性をさらに例示する。特に、図３は、カラー壁４の周囲を走る溝１０を明白に示している。カラー３のネック５は、カラー３を設備に固定するための固定手段なしに示されている。
【００２５】
フィルタリング・キャンドルは、ニッケル・アルミニウム合金（ＮＩ３ＡＬ：メーカ、例えば、米国Ｈｏｅｇａｎａｅｓ社）からなる金属製の短い繊維（約４〜８ｍｍの範囲の平均長さ及び約８０μｍの直径を有する）から作られる焼結されたフィルタリング・チューブと、約２，５００ ｂａｒでのアイソスタティック加圧、及びそれに続く約１，２２０°Ｃでの真空下の焼結を含む本願発明に係る方法によってＤＩＮ標準Ｓｔ １．４５７１に従う耐腐食性の鋼から作られるカラー３とを備え、熱ガスろ過用の試験設備（準産業試験場）で試験される。この試験場では、８００°Ｃまでの温度をシミュレートすることができる。使用されたフィルタリング・キャンドルは、３００°Ｃ，５００°Ｃ，及び８００°Ｃで試験される。オイルバーナの排気ガスは、ろ過されるべき媒体として使用され、それには、様々な埃及び汚染ガスを多量に加えることができる。試験中に、フィルタリング・キャンドルは、短い時間間隔で、内部から外部へ圧縮空気の衝風によって脱塵される。空気衝風は、６ ｂａｒを超える圧力を有している。キャンドルは、吊り下げるように試験設備に取り付けられ、それによって、それらの重量は、カラーなしで４．５ｋｇまでになる。
【００２６】
上述された傾向の下では、たとえ、フィルタリング・チューブ２及びカラー３の材料が、異なり、低い熱膨張係数を有しているとしても、フィルタリング・キャンドルとカラーとの間の結合領域において４週間、変化はまったく確立することができない。
【００２７】
上述された試験は、金属繊維から作られる代わりに、約５００から７００μｍの範囲の平均径を有する粗い高品位鋼粉体から作られるフィルタリング・チューブ２を備えたフィルタリング・キャンドルを使用して繰り返される。ここで、同様に、フィルタリング・チューブ２とカラー３との間の結合領域の変化はまったく確立することができない。
【００２８】
粗い焼結材料又は繊維状の焼結材料が使用される場合には、本願発明に係るカラーと同様に本願発明に係るフィルタリング・キャンドルも、特に、それらの利点に利用することができる。それを超えて、耐久性及び応力抵抗についての明白に改善された特性は、焼結させることが困難な材料、特に、セラミックスが使用される場合には、達成される。カラー及びフィルタリング・チューブの材料は異なる熱膨張係数を有するが、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルは、非常に大きい機械的及び熱的応力に耐える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るフィルタリング・キャンドルの斜視図である。
【図２】本願発明に係るカラーの上面斜視図である。
【図３】本願発明に係るカラーの概略上面図。
【符号の説明】
１  フィルタリング・キャンドル
２  フィルタリング・チューブ
３  カラー
４  カラー壁
５  ネック
６  フィルタリング・チューブ軸
７  平面
８  凹所
１０  外側溝
１１  ボアホール
１２  穿孔
【国際公開パンフレット】
2004524139.tif 000003
2004524139.tif 000004
2004524139.tif 000005
2004524139.tif 000006
2004524139.tif 000007
2004524139.tif 000008
2004524139.tif 000009
2004524139.tif 000010
2004524139.tif 000011
2004524139.tif 000012
2004524139.tif 000013
2004524139.tif 000014
2004524139.tif 000015
2004524139.tif 000016
2004524139.tif 000017
2004524139.tif 000018
2004524139.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月25日(2002.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】焼結されたフィルタリング・チューブを備えたフィルタリング・キャンドル
【特許請求の範囲】
【請求項１】焼結されたフィルタリング・チューブ（２）と、該フィルタリング・チューブ（２）に焼結により結合され、環状のカラー壁（４）を具備するカラー（３）とを備えるフィルタリング・キャンドル（１）において、
前記カラー（３）は、前記フィルタリング・チューブ（２）の方へ向けられ、ネック（５）から始まり、少なくとも２つの凹所（８）を具備し、フィルタリング・チューブ軸（６）に対して直角に配置される平面（７）に対して、直角且つ角度をもって配置され、前記凹所（８）は、互いに反対の方向に配置されることを特徴とするフィルタリング・キャンドル（１）。
【請求項２】前記凹所（８）は、細長いボアホール及び／又は長穴及び／又は長溝として形成されるを特徴とする請求項１記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項３】前記凹所（８）は、前記ネック（５）の反対に配置される前記カラー壁（４）の端部から始まるように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項４】前記カラー（３）は、重いことを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項５】前記カラー壁（４）は、その周囲を走る少なくとも１つの溝（１０）をその外側及び／又は内側（９）に備えることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項６】前記カラー壁（４）は、穿孔（１１）を備えることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項７】前記ネック（５）には、前記フィルタリング・キャンドル（１）を固定する少なくとも１つの固定手段が設けられていることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項８】前記焼結されたフィルタリング・チューブ（２）は、粉状及び／又は繊維状材料から作られていることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項９】前記粉状材料は、少なくとも２００μｍの平均粒径を有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項１０】前記繊維状材料は、少なくとも１ｍｍの平均長さを有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項１１】前記繊維状材料は、少なくとも４０μｍの平均径を有することを特徴とする上記請求項の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル。
【請求項１２】請求項１乃至１１の何れかに記載のフィルタリング・キャンドル（１）を製造する方法において、
カラー（３）を金型に配置する第１のステップと、
前記カラー壁（４）が前記材料でカバーされ、前記凹所（８）が前記材料で完全に満たされるまで、前記金型を焼結材料で満たす第２のステップと、
前記材料及び前記カラー（３）をプレスする第３のステップと、そして続いて、
このように得られるフィルタリング・キャンドルのブランクを焼結する第４のステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】前記プレスすることは、アイソスタティックであることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】熱ガスろ過において、薄膜リアクタにおいて、触媒として、エアフィルタ及び／又はガスフィルタとして、液体をろ過するフィルタとして、及び／又は材料の分離及び濃縮のために、請求項１乃至１１の何れかに記載のフィルタリング・キャンドルを利用すること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、焼結されたフィルタリング・チューブ、及びそれに結合されたカラーを備えたフィルタリング・キャンドルに関し、また、それを製造する方法、及びその利用の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
焼結されたフィルタリング・チューブを何かに固定するために又はそれらに取り付けるために、本技術においては、焼結されたフィルタリング・チューブに焼結された又は重い（つまり、鋳鉄又は同種のものから作られた）カラーを設けることが知られている。該カラーは、焼結されたフィルタリング・チューブとカラーとからなるフィルタリング・キャンドルを何かに固定する固定手段を備えている。焼結されたカラーが使用される場合には、フィルタリング・キャンドルの強度に関して問題が生じ、特に、フィルタリング・キャンドルを大きい機械的応力に晒す用途に対して問題が生じる。
【０００３】
重いカラーを備えたフィルタリング・キャンドルが使用される場合、大きい機械的又は熱的応力に晒されたときに、カラー材料とフィルタリング・チューブ材料との異なる性質により、また、それらの異なる物理的な性質により、亀裂が、特に、重いカラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの結合領域に生じ、それは、結局、フィルタリング・キャンドルに全体的な損害をもたらし、従って、そのようなフィルタリング・キャンドルの有効期間を極度に縮小する。
【０００４】
特に、今日、フィルタリング・チューブが焼結粉体材料（２００μｍを超える平均径を有する）から作られる場合には、又は、フィルタリング・チューブが焼結繊維状材料から作られる場合には、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の安全で安定した結合を実現することは、まだ可能ではない。
【０００５】
独国特許出願公開第１９９ ２４ ６７５号は、材料の山に存在するバラ繊維が撹拌され、また、金型に充填されることで個別化され、充填物は、加熱により焼結されることに関して、フィルタ体を製造する典型的な粉末冶金方法（特に、繊維（特に、金属繊維）からのフィルタ体）を開示している。
【０００６】
本願発明の目的は、カラーと、焼結されたフィルタリング・チューブとを備え、特に、熱的及び／又は機械的応力抵抗に関してそれが置かれる必要条件を満たすフィルタリング・キャンドルを利用可能にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この問題は、焼結されたフィルタリング・チューブとカラーとを備えるフィルタリング・キャンドルにより本願発明に従って解決される。該フィルタリング・キャンドルは、焼結によりフィルタリング・チューブに結合され、環状のカラー壁を備える。該フィルタリング・キャンドルは、フィルタリング・チューブの方へ向けられ、ネックから始まり、フィルタリング・チューブ軸に直角に配置された平面に対して直角に、また、該平面に対して角度をもって配置された少なくとも２つの凹所を備える。それによって、これらの凹所は、互いに反対の方向に配置される。それは、カラーを焼結されたフィルタリング・チューブから機械的に分離することは、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルにおける凹所の特定の配置により、もはや可能ではない。加えて、カラーの表面は、凹所により増大され、それによって、それが、粉体の形態又は繊維状であるかどうかに拘わらず、より多い接触箇所の数が焼結材料で利用可能になる。従って、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合強さは、最終的に増大される。
【０００８】
２つを超える数の対向配置された凹所が設けられることは、利点である。凹所の対向配置により、カラーは、焼結されたフィルタリング・チューブから回転されず、且つ、取り外されない。焼結されたフィルタリング・チューブとカラーとの間で有効な結合強さは、凹所のそのような配置でのそれらの最大となっている。対向配置された凹所間で、指形の領域は、カラー壁に形成される。焼結されたフィルタリング・チューブからカラーを機械的に分離することは可能ではない。凹所の幾何学的条件、特に、それらの長さ、幅、及び配置（特に、それらの角度配置）の適合によって、フィルタリング・キャンドルは、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルの計画された用途に関して、及び、この場合におけるそれへの衝撃力に関して、可能な限り最良に開発され、調節される。
【０００９】
本願発明に係るフィルタリング・キャンドルが、細長いボアホール及び／又は長穴及び／又は長溝として形成される少なくとも１つの凹所を備えることは、利点である。これは、前記表面をさらに増大し、従って、結局、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合強さを増大する。
【００１０】
凹所が、ネックの反対のカラー壁の端部から始まるように配置されることは、特に好ましい。そのような形状の凹所において、焼結材料に接し、焼結されたフィルタリング・チューブを製造するために使用されるカラーの表面は、最大限に増大される。加えて、凹所がフィルタリング・チューブの方へ向けられることは、利点であり、従って、凹所を容易に且つ完全に焼結材料で満たすことが可能になる。カラーのネックから始まり、且つ、フィルタリング・チューブの方へ向けられた追加の凹所（これもボアホールの形態である）もまた、前述の指向された凹所に加えて要求される場合には、勿論、設けることができる。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、カラー壁は、該カラー壁の周囲を走る少なくとも１つの溝をその外側及び／又は内側に備える。それらの組み合わせにおける凹所及び溝は、カラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合のさらなる改良を達成する。これには、特に、フィルタリング・チューブをそれが結合されたカラーから滑り落ちることも防ぐという利点がある。カラー壁は、好ましくは、さらなるボアホール（特に、丸いもの）を備える。
【００１２】
それは、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルが適切な設備に挿入され得ることにより、ネックには本願発明に係るフィルタリング・キャンドルを何かに固定する少なくとも１つの固定手段が設けられるという利点がある。
【００１３】
本願発明に係るフィルタリング・キャンドルの焼結されたフィルタリング・チューブは、粉状及び／又は繊維状材料で作られることが好ましい。粉状材料が少なくとも２００μｍの平均粒径を有することは、利点である。繊維状材料が焼結されたフィルタリング・チューブを製造するために使用される場合には、それが少なくとも１ｍｍの平均長さ及び少なくとも４０μｍの平均径を有することが好ましい。本願発明に係る問題のフィルタリング・キャンドルに関して、前記材料が十分な有効期間を有するフィルタリング・キャンドルを利用可能にするために使用される場合に、また、大きい機械的及び／又は熱的応力に晒された場合に、初めて可能となる。従来の最先端技術のフィルタリング・キャンドルとは対照的に、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルがカラーと焼結されたフィルタリング・チューブとの間の結合に関して十分な強度特性を示すことは、焼結されたフィルタリング・チューブを製造するために使用される（フィルタリング・キャンドルの意図した目的に依る）、特に粗い粉状又は繊維状の焼結材料が使用される場合に、利点となる。
【００１４】
本願発明の意味における焼結粉体は、金属，金属酸化物，セラミックス，及び／又はプラスチックから製造される粉体を意味する。本願発明に係る使用可能な金属粉体は、純粋な金属からの粉体だけでなく、金属合金及び／又は異なる金属及び金属合金の粉体混合物からの粉体である。それらの中で、特に鉄鋼は、好ましくは、クロミウムニッケル鋼，ブロンズ，（ハスタロイ（Ｈａｓｔａｌｌｏｙ），インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ），又はその他同種のもののような）ニッケルベースの合金である。それによって、粉体混合物は、例えばプラチナ又はその他同種のもののような高融点成分をさらに含むことができる。使用された金属粉体及びその粒子サイズは、使用の特別な目的に依存する。好ましい粉体は、合金３１６ Ｌ，３０４ Ｌ，インコネル６００，インコネル６２５，並びにハスタロイＢ，Ｘ，及びＣである。
【００１５】
焼結粉体は、粉状及び／又はスパッタされた粒子からなることができる。スパッタされた焼結粉体は、同時に、低い密度及び高い強度のフィルタリング・チューブ及び／又はカラーを得ることを特に可能とする。
【００１６】
本願発明に係るフィルタリング・キャンドルのフィルタリング・チューブ及び／又はカラーの製造のための繊維状の焼結材料は、特に、融解による抽出によって得られた金属繊維である。この情況の中で特に好ましいのは、鉄のクロミウム・アルミニウム合金又はニッケル・アルミニウム合金からの金属繊維である。約１０〜２５重量パーセントの範囲のクロミウム成分を有する鉄のクロミウム・アルミニウム合金ベース、及び約５〜２０重量パーセントの範囲のアルミニウムの融解によって抽出された金属繊維（何れの場合においても使用された金属繊維の量の合計を参照する）は、好んで使用される。そのような高いアルミニウム比率を有する繊維は、熱ガスろ過に対して非常によい温度安定性を特に有する。鉄のクロミウム・アルミニウム合金は、チタン及び／又はジルコン及び／又はハフニウム及び／又は貴金属の混合物を含むことができる。さらに、約１０〜４０重量パーセントの範囲のアルミニウム含有量を有して融解によって抽出されたニッケル・アルミニウム合金ベースの金属繊維を使用することができ、それによって、タンタル及び／又はジルコン及び／又はハフニウム及び／又はホウ素及び／又は貴金属の混合物を含むことができる。
【００１７】
カラーの重い形態は、特に好ましい。すなわち、それは、焼結工程を通じて製造されない。特に、鋳鉄及び鋼が好んで使用される。しかしながら、カラーも焼結材料から製造することができ、それによって、約０．０５μから１００μの範囲の小さな粒子サイズを有する金属粉体が、好んで使用される。
【００１８】
さらに、本願発明は、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルを製造する方法に関する。それによって、
− カラーを金型に配置する第１のステップと、
− 前記カラー壁が前記材料でカバーされ、前記凹所が前記材料で完全に満たされるまで、前記金型を焼結材料で満たす第２のステップと、
− 前記材料及び前記カラーをプレスする第３のステップと、そして続いて、
− このように得られるフィルタリング・キャンドルのブランクを焼結する第４のステップと
を有する。
【００１９】
プレスする手順は、好ましくはアイソスタティックである。焼結繊維が焼結材料として使用される場合には、それらを指向された機械的な振動の衝撃によって金型に満たすときに、それらは好ましくは個別化される。指向された機械的な振動の衝撃による材料の山の撹拌は、例えば、振動するコンベアによる繊維の山から金型まで繊維の供給を達成することにより引き起こすことができる。カラーが焼結材料から作られる場合には、対応する事前プレスされた粉体の冶金素地は、好ましくは、金型に配置される。そのようなカラーを使用する場合に、それが、金型のすべての必要な形状としての事後処理をそれ以上必要としないことは、利点である。例えば、固定手段としてのボアホール、溝、対向配置された凹所及び／又はカラー壁のボアホールは、金型を製造するときに、形作ることができる。特に、この場合には、機械的な事後処理は必要ではない。
【００２０】
最終的に、本願発明は、熱ガスろ過において、薄膜リアクタにおいて、触媒として、エアフィルタ及び／又はガスフィルタとして、液体をろ過するフィルタとして、及び／又は材料の分離及び濃縮のために、フィルタリング・キャンドルを利用することに関する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本願発明のこれらの及びさらなる利点は次の図面によって例示される。
【００２２】
図１は、本願発明に係るフィルタリング・キャンドル（全体として１で参照される）を示している。該フィルタリング・キャンドルは、焼結されたフィルタリング・チューブ２と、ねずみ鋳鉄から作られた重いカラー３とからなっている。カラー３は、フィルタリング・キャンドル１を設備又はその他同種のものに固定するための穿孔１２を具備したネック５を備える。さらに、カラー３は、凹所８を具備したカラー壁４を備える。これらの凹所８は、互いに対向して配置され、カラー３のネック５の反対側のカラー壁４の端部から始まるように配置されている。それらは、細長いボアホールとして形成される。
【００２３】
図２は、図１に係るフィルタリング・キャンドル１においても使用されるカラーの実施の形態を示している。カラー（全体として３で参照される）は、幾つかの凹所８を備えている。該凹所８ は、互いに反対の方向へ配置され、これらの凹所８の間には、カラー壁４における指形の領域が配置されている。カラー壁４は、さらに、カラー壁４の周囲を走るその外側溝１０を備える。凹所８に加えて、カラー壁４は、さらに、ボアホール１１を備えることができる。凹所８は、フィルタリング・チューブ軸６に対して直角である平面７に対して直角且つ角度をもって配置される。平面７と凹所８との間の角度は、約０°から９０°の範囲にあり得るが、約１０°から８０°の範囲、特に、約３０°から６０°の範囲が好ましい。
【００２４】
図３は、カラー３の概略図を示し、従って、図２中で示された特性をさらに例示している。特に、図３は、カラー壁４の周囲を走る溝１０を明白に示している。カラー３のネック５は、カラー３を設備に固定するための固定手段なしに示されている。
【００２５】
フィルタリング・キャンドルは、ニッケル・アルミニウム合金（ＮＩ３ＡＬ：メーカ、例えば、米国Ｈｏｅｇａｎａｅｓ社）からなる金属製の短い繊維（約４〜８ｍｍの範囲の平均長さ及び約８０μｍの直径を有する）から作られる焼結されたフィルタリング・チューブと、約２，５００ ｂａｒでのアイソスタティック加圧、及びそれに続く約１，２２０°Ｃでの真空下の焼結を含む本願発明に係る方法によってＤＩＮ標準Ｓｔ １．４５７１に従う耐腐食性の鋼から作られるカラー３とを備え、熱ガスろ過用の試験設備（準産業試験場）で試験される。この試験場では、８００°Ｃまでの温度をシミュレートすることができる。使用されたフィルタリング・キャンドルは、３００°Ｃ，５００°Ｃ，及び８００°Ｃで試験される。オイルバーナの排気ガスは、ろ過されるべき媒体として使用され、それには、様々な埃及び汚染ガスを多量に加えることができる。試験中に、フィルタリング・キャンドルは、短い時間間隔で、内部から外部へ圧縮空気の衝風によって脱塵される。空気衝風は、６ ｂａｒを超える圧力を有している。キャンドルは、吊り下げるように試験設備に取り付けられ、それによって、それらの重量は、カラーなしで４．５ｋｇまでになる。
【００２６】
上述された傾向の下では、たとえ、フィルタリング・チューブ２及びカラー３の材料が、異なり、低い熱膨張係数を有しているとしても、フィルタリング・キャンドルとカラーとの間の結合領域において４週間、変化はまったく確立することができない。
【００２７】
上述された試験は、金属繊維から作られる代わりに、約５００から７００μｍの範囲の平均径を有する粗い高品位鋼粉体から作られるフィルタリング・チューブ２を備えたフィルタリング・キャンドルを使用して繰り返される。ここで、同様に、フィルタリング・チューブ２とカラー３との間の結合領域の変化はまったく確立することができない。
【００２８】
粗い焼結材料又は繊維状の焼結材料が使用される場合には、カラーと同様に本願発明に係るフィルタリング・キャンドルも、特に、それらの利点に利用することができる。それを超えて、耐久性及び応力抵抗についての明白に改善された特性は、焼結させることが困難な材料、特に、セラミックスが使用される場合には、達成される。カラー及びフィルタリング・チューブの材料は異なる熱膨張係数を有するが、本願発明に係るフィルタリング・キャンドルは、非常に大きい機械的及び熱的応力に耐える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るフィルタリング・キャンドルの斜視図である。
【図２】本願発明に係るカラーの上面斜視図である。
【図３】本願発明に係るカラーの概略上面図。
【符号の説明】
１  フィルタリング・キャンドル
２  フィルタリング・チューブ
３  カラー
４  カラー壁
５  ネック
６  フィルタリング・チューブ軸
７  平面
８  凹所
１０  外側溝
１１  ボアホール
１２  穿孔




【国際調査報告】
2004524139.tif 000020
2004524139.tif 000021
2004524139.tif 000022
2004524139.tif 000023
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