专利名称：金属过滤器,具有金属过滤器的黑烟微粒除去装置,以及柴油机汽车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够除去黑烟微粒的金属过滤器，具有金属过滤器的黑烟微粒除去装置以及具有装备有金属过滤器的黑烟微粒除去装置的柴油机汽车，尤其涉及金属过滤器，该金属过滤器以多层、波纹金属板通过向上卷绕或向后折叠制成，在该金属板上形成有许多通孔，许多通孔中的每一个通孔在其边缘部分中具有表面保持(面状)凸起，以及涉及配备有该金属过滤器的黑烟微粒除去装置以及具有装备有该金属过滤器的黑烟微粒除去装置的柴油机汽车。
背景技术：
对于汽车尾气排放的法规的重点已经集中在NOx(氧化氮)上，NOx主要包含被认为是致癌物质等的二氧化氮。然而，黑烟微粒也是问题。即，在柴油机汽车的尾气中存在许多主要包含碳的黑烟微粒。在通过排气通路喷出到空气中之后，黑烟微粒在空气中飘动很长时间并且最后以烟灰等的形式飞落在地板表面、道路表面、衣服等上。近年来，已经成功地报告了包含碳并且漂浮在空气中的黑烟微粒容易吸收包括各种诸如致癌作用相关的物质的化学品的物质，并且当人类吸入这种黑烟微粒时，进入人体，引起呼吸疾病。
因此，在排放法规中不仅NOx，而且微粒物质(PM)现在也是重要的问题。作为保护环境空气免于被柴油机汽车的黑烟微粒污染的一种装置，提出了黑烟微粒收集装置，该黑烟微粒收集装置具有连接到安装在车辆上的柴油机的排气通路的并且具有由金属过滤器、蜂巢状元件等构成的黑烟除去过滤器。
然而，这种类型的细黑烟除去过滤器缺点是如果使网孔细小，则将提高收集黑烟微粒的效率并且另一方面，会发生由收集的黑烟细小微粒引起的网孔堵塞，由此引起压力损失增加，如果使网孔较粗，则降低收集黑烟微粒的效率。
为了解决这种不便，日本专利公开No.Hei9-245938(图1至图6)，No.Hei 11-257048(图1至图4)，以及2002-47915(图1至图3)中披露了传统的金属过滤器。如图12所所披露的金属过滤器由通过如图13所示以涡旋形式在金属板105中卷绕制成的金属多孔主体构成，其中在每一个波状或凹凸状峰部101或谷部102中形成许多通孔104，每一个通孔都具有在其边缘部分中形成的毛口状或轭状凸起103。如图14所示，在金属板105以涡旋形式卷绕的状态下，毛口状或轭状凸起以金属板105彼此接合的状态定位在金属板105彼此相对的表面之间、并且由此在稳定状态下形成用作尾气流通路106的间隙。尾气流通路106通过金属板105中钻成的通孔104彼此连通，如图14中所示。采用上述这种结构，由于朝向尾气通路106的毛口状或轭状凸起103用作流阻，因此，当尾气在尾气通路106中流动时，尾气进入紊流状态，其中尾气在尾气通路106的所有区域中扩散并且均匀地通过金属过滤器。由于当通过金属过滤器时在尾气中漂浮的未燃烧黑烟微粒被金属板105的峰部101或谷部102的表面捕获并且进一步被用作障碍的毛口状或轭状凸起103捕获，因此已经通过金属过滤器的尾气作为不包含黑烟微粒的正常气体喷出。
然而，上述这种传统的金属过滤器具有缺点。即，如图14所示，由于每一个毛口状或轭状凸起103设定彼此相邻且彼此分开的峰部101，因此不能使彼此相邻的峰部101之间的间隙(在金属板层中的通路截面面积)较小并且由此与黑烟区域接触的面积与金属板的各层中的通路的截面面积的比值不能提高。结果，由于许多黑烟微粒与尾气一起喷出，而没有被金属过滤器捕获，因此不能按期望实现除去黑烟微粒的效率。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种具有低成本简单结构的金属过滤器，该金属过滤器能够增强捕获和除去黑烟微粒的效率，并且提供一种装备有该金属过滤器的黑烟微粒除去装置以及一种具有装备有该金属过滤器的黑烟微粒除去装置的柴油机汽车。
根据本发明的第一方面，提供一种金属过滤器，所述金属过滤器包括通过以多层方式并且沿波纹的方向向上卷起或向后折叠波纹状金属板制成的金属多孔主体，所述波纹状金属板中钻成许多通孔，所述通孔在所述许多通孔中的每一个的边缘部分中具有表面保持(面状)凸起，并且所述波纹状金属板重复地形成柱状升起和下降部分，所述金属多孔主体用于通过使尾气通过所述金属多孔主体中的层间的间隙而捕获和除去包含在来自柴油机的尾气中的黑烟微粒；其中所述表面保持凸起的大约全部或较大部分形成在所述柱状升起和下降部分中的柱状凹部的侧面上，以及每一个都用作用于所述来自柴油机的尾气的流动通路并且存在于所述金属板的一侧的所述层间的间隙、通过具有所述表面保持凸起的所述通孔、与每一个也都用作用于所述自柴油机的尾气的流动通路并且存在于所述金属板的另一侧的所述层间的间隙连通。
根据本发明的第二方面，提供一种金属过滤器，所述金属过滤器包括通过以多层方式并且沿波纹的方向向上卷起或向后折叠波纹状金属板制成的金属多孔主体，所述波纹状金属板中钻成许多通孔，所述通孔在所述许多通孔中的每一个的边缘部分中具有表面保持凸起，并且所述波纹状金属板重复地形成柱状升起和下降部分，所述金属多孔主体用于通过使尾气通过所述金属多孔主体中的层间的间隙而捕获和除去包含在来自柴油机的尾气中的黑烟微粒；其中所述通孔在构成所述柱状升起和下降部分的峰部和谷部中钻成，并且所述表面保持凸起的大约全部或较大部分形成在与所述峰部的下部和所述谷部的上部对应的柱状凹部的侧面上，以及其中每一个都用作用于所述来自柴油机的尾气的流动通路并且存在于所述金属板的一侧的所述层间的间隙、通过具有所述表面保持凸起的所述通孔、与每一个也都用作用于所述来自柴油机的尾气的流动通路并且存在于所述金属板的另一侧的所述层间的间隙连通。
在上述的金属过滤器中，优选方式是，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的边缘部分中、以所述表面保持凸起位于柱状凹部并且不延伸离开所述柱状凹部的方式、形成许多表面保持凸起的大约全部或较大部分。
此外，优选方式是，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的所述边缘部分中、以所述表面保持凸起阻断在所述层间间隙内的所述来自柴油机的尾气流的方式、形成许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许多个。
此外，优选方式是，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的边缘部分中、所述流的下游侧的边缘部分中以所述表面保持凸起阻断在所述层间间隙内的所述来自柴油机的尾气流的方式、形成许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许多个。
此外，优选方式是，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的所述边缘部分中、一个接一个地或两个或多个地、沿纵向方向以交错或弯弯曲曲布置在所述柱状凹部内、形成所述许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许多个。
此外，优选方式是，其中在所述金属多孔主体中，许多通孔一个接一个地或两个或多个地、并且沿纵向方向以交错或弯弯曲曲布置在构成所述升起和下降部分的所述柱状凹部内形成。
此外，优选方式是，其中在所述金属多孔主体中，以交错或弯弯曲曲布置形成的许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许多个、以在所述柱状凹部内从所述纵向方向看时部分重叠的方式形成。
此外，优选方式是，其中所述表面保持凸起中的每一个的高度H和构成所述升起和下降部分的所述柱状凹部中的每一个的深度D之间的关系设定为0.7D≤H≤1.0D。
此外，优选方式是，其中所述波纹状金属板由重复形成大约正弦波状、大约三角形波状、大约方形波状、或大约梯形波状升起和下降部分的金属板制成。
此外，优选方式是，其中在所述金属多孔主体中，在所述表面保持凸起自身中的每一个中形成一个或多个微小通孔。
此外，优选方式是，其中通过以多层方式以如下方式向上卷起或向后折叠所述波纹状金属板和金属平板制造所述金属过滤器，即所述波纹状金属板、和具有与所述波纹状金属板相比是大约平坦的金属表面并且具有与所述波纹状金属板的宽度相同的宽度或具有比所述波纹状金属板的宽度更小的宽度的所述金属平板、彼此重叠。
此外，优选方式是，其中在所述金属平板内也形成许多通孔。
此外，优选方式是，其中在所述波纹状金属板中钻成许多通孔，所述通孔每一个都具有在所述通孔的边缘部分中的表面保持凸起，并且在所述金属平板中形成许多通孔，所述通孔在所述通孔的边缘部分中没有表面保持凸起。
此外，优选方式是，其中所述金属多孔主体涂有促进被捕获的黑烟微粒燃烧的催化剂。
此外，优选方式是，其中所述金属多孔主体经过特定的绝缘涂敷处理并且连接到电源，这样使得所述金属多孔主体用作电加热主体，以燃烧所述被捕获的黑烟微粒。
根据本发明的第三方面，提供一种黑烟微粒除去装置，所述黑烟微粒除去装置在用于来自柴油机的尾气的通路上具有上述的金属过滤器。
根据本发明的第四方面，提供一种柴油机汽车，所述汽车在用于来自柴油机的尾气的通路上装备有上述的黑烟微粒除去装置。
在上述的装置中，优选方式是，其中所述表面保持凸起的大约全部或较大部分以弯曲和竖直的方式从所述通孔的边缘部分朝向构成柱状升起和下降部分的所述柱状凹部的侧面形成。
此外，优选方式是，其中所述通孔中的每一个具有由四侧边缘部分组成的围绕的边缘；并且在所述边缘部分中的每一个中，所述表面保持凸起中的每一个以弯曲和竖直的方式朝向构成所述柱状升起和下降部分的所述柱状凹部中的每一个的侧面形成。
再者，优选方式是，其中所述通孔中的每一个具有由四侧边缘部分组成的围绕的边缘并且被钻在构成所述柱状升起和下降部分的所述峰和所述谷中；并且在所述边缘部分中的每一个中，所述表面保持凸起中的每一个以弯曲和竖直的方式朝向与所述峰的下部和所述谷的上部对应的所述柱状升起和下降部分中的每一个的侧面形成。
采用上述结构，所述表面保持凸起中的大约全部或较大部分形成在柱状凹部内，并且由此使障碍(碰撞或接触)的截面面积与层间流动通路的截面面积的比值显著加大。结果，能够进一步提高除去黑烟微粒的效率。此外，为了提高除去黑烟微粒的效率，不必使层间间隙变窄，因此能够容易并且以低成本制造金属过滤器，并且因此不发生堵塞。
下面通过结合附图描述实施例，本发明的上述和其它方面、优点以及特征将变得更明显，其中图1是制备根据本发明第一个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图；图2是根据本发明第一个实施例的通过以涡旋形式卷起金属多孔主体制造的金属过滤器的局部放大剖视图；图3是根据本发明第一个实施例的金属过滤器的局部放大透视图；图4是制备根据本发明第二个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图；图5是通过以涡旋形式卷起金属多孔主体制造的金属过滤器的局部放大剖视图；图6是制备根据本发明第三个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图；图7是制备根据本发明第四个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图；图8是制备根据本发明第五个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图；图9是制备根据本发明第六个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图；图10是根据本发明第七个实施例的金属过滤器的局部放大剖视图；图11是根据本发明第七个实施例的金属过滤器的局部放大透视图；图12是传统金属过滤器的传统金属多孔主体的局部放大透视图；图13是传统金属过滤器的局部放大透视图；以及图14是描述通过以传统的金属多孔主体卷绕制造的传统金属过滤器的局部放大剖视图。
具体实施例方式
下面将参照附图利用各种实施例，更详细描述实施本发明的最佳方式。
在下面的每一个实施例的描述中，单词“金属板”代表广泛的概念，包括金属箔。此外，过程“卷起或折起金属板”也表示广泛的概念，不仅包括金属板折叠成两层并且然后向上卷起或向后折起的情形以及金属板以两个或多个金属板重叠而向上卷起或向后折叠的情形，而且还包括金属板以例如其它种类的金属板、金属带板、或介于金属板之间的金属线件而卷起的情形。此外，下面描述的通孔的形状可以是任意的。
第一个实施例图1是制备根据本发明第一个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图。图2是根据第一个实施例的通过以涡旋形式卷起金属多孔主体制造的金属过滤器的局部放大剖视图。图3是根据第一个实施例的金属过滤器的局部放大透视图。图1、2、3中所示的金属过滤器与图12和14中所示的金属过滤器相同之处在于金属过滤器由通过以多层方式卷起波纹卷状金属板制造的金属多孔主体3制成，金属板中形成有许多通孔2，每一个通孔2在其边缘部分中具有表面保持(面状)凸起1并且金属板重复地形成正弦波状升起和下降部分，相同之处还在于使从柴油机排出的尾气通过金属多孔主体3的各层间的间隙4、并且包含在从柴油机排出的尾气中的黑烟微粒被金属多孔主体3捕获并且除去、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构成上述柱状升起和下降部分。然而，与图12和14中所示的金属过滤器的传统情况不同，图12和14中毛口状或轭状凸起103形成在与金属板的峰部M的更远的上部和谷部V的更远的下部对应的柱状凸起部分的各侧，在图1、2、3中所示的第一实施例的金属过滤器中，大约所有的或大部分的表面保持(面状)凸起1形成在与金属板的峰部M的下部和谷部V的上部对应的柱状凹部5的各侧。
在第一个实施例的金属过滤器的情况下，图2中示出了一个例子，其中金属多孔主体3通过以下述方式卷起金属板制造，即金属板的内层的峰部M的每一个和金属板的外层的谷部V的每一个彼此重叠，即彼此相邻的层相位差为180°。然而，本发明不限于此，即，各层的相位差可以是任意的，并且当然，各层可以同相位。
在第一个实施例中，在金属多孔主体3中的每一个升起部分和每一个下降部分之间的距离是0.6mm至4.0mm并且每一个通孔2都是正方形的，四个边中的每一个边是0.3mm至0.5mm。这些图形是实例性的并且可以根据载荷或所要求的精度而改变。表面保持凸起1中的每一个可以从柱状凹部5中的每一个远离一点延伸，然而，优选方式是大约表面保持凸起1的全部或较大部分在柱状凹部5之内。根据实验，最优选的方式是表面保持凸起1中的每一个的高度H和每一个构成上升和下降部分的柱状凹部5中的每一个的深度D之间的关系设定为0.7D≤H≤1.0D(见图2)。此外，通孔2中的每一个的形状不仅是正方形，而且是圆形、椭圆形、缝状、三角形、梯形、菱形、或平行四边形。通孔还可以具有一定的形状或不定的形状。用于金属多孔主体3的材料优选厚度为例如约40μm的诸如SUS304的不锈钢。
金属多孔主体3由下述方法制造，即在金属板的较长长度上进行波状弯曲处理以形成波状金属板、并且在柱状凹部5中的每一个中进行沿正反方向的冲压处理以形成通孔2中的每一个，并且同时凸起1中的每一个形成在柱状凹部5中的每一个内(见图1)。即，通孔2中的每一个和表面保持凸起1中的每一个同时如此形成，即在形成通孔2中的每一个的部分存在的金属件不完全从金属板移去，与通孔2中的每一个的边缘部分对应的一侧留下，并且金属件在柱状凹部5中的每一个的一侧被弯曲并且竖直。这里，由于表面保持凸起1中的每一个用作细板，尾气与该细板碰撞，因此它在某种程度上优选具有较大面积。在实施例中，如图1中所示，在构成通孔2中的每一个的边缘部分的四侧中，在位于处于尾气流F的上游侧和下游侧的两侧形成三角形表面保持凸起1并且在剩余的两侧形成梯形表面保持凸起1。然而，在构成通孔2中的每一个的边缘部分的四侧中，在位于处于尾气流F的上游侧和下游侧的两侧可以形成梯形表面保持凸起1、并且在剩余的两侧可以形成三角形表面保持凸起1。表面保持凸起1中的每一个的形状不仅可以设定为三角形或梯形，而且需要时可以设定为任意形状。
具有上述结构的金属过滤器置于柴油机中，即在柴油机的尾气通路内作为黑烟微粒除去装置。当柴油机操作时，由于当从柴油机排出的尾气通过在金属过滤器的层之间的间隙4时，表面保持凸起1中的每一个用作对于流F的障碍(见图3)，特别是作为碰撞件、减速件、路线改变件、或通孔前导件，因此漂浮在尾气中的未燃烧的黑烟微粒被位于接近通孔2中的每一个的金属过滤器的表面和后表面、以及被表面保持凸起1中的每一个容易地捕获。被金属过滤器捕获的未燃烧的黑烟微粒被高温金属过滤器和/或高温环境气氛(尾气)加热并且燃烧，然后从金属过滤器除去。结果，已经通过金属过滤器的尾气流F作为正常气体喷出，而不包含黑烟微粒。
根据上述结构，由于表面保持凸起1的大约全部或叫大部分形成在装置凹部5中，因此障碍(碰撞和接触)截面面积与层间的流动通路的截面面积的比值显著加大。因此，能够更增加除去黑烟微粒的效率。此外，不必为了提高除去黑烟微粒的效率而使层间的间隙变窄，由此，金属过滤器能够以低成本容易地制造，并且不会堵塞。
第二个实施例图4是制备根据本发明第二个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图。图5是通过以涡旋形式卷起金属多孔主体制造的金属过滤器的局部放大剖视图。如图4和5所示，第二个实施例的金属过滤器由金属多孔主体6制成，金属多孔主体6具有大约方形波或大约梯形波结构，该大约方形波或大约梯形波结构重复地形成金属板上的升起和下降部分，并且在柱状凹部8内、在通孔9中的每一个的上游侧和下游侧上的边缘部分以表面保持凸起中的每一个打断从柴油机排出的尾气流F的方式、形成具有超出表面保持凸起7的主要尺寸的许多表面保持凸起。除了上述内容之外图4和5中所示的金属过滤器的结构和操作功能几乎与第一个实施例中采用的那些部分的结构和操作功能相同，因此其描述省略。在第二个实施例中，如图4中所示，表面保持器7中的每一个的水平宽度设定为小于柱状凹部8中的每一个的水平宽度，然而，表面保持凸起7中的每一个的水平宽度可以设定为等于柱状凹部8中的每一个的水平宽度。此外在形成金属过滤器时进行的冲压处理时，毛口状细突起常常在与通孔9中的每一个的上游侧和下游侧的边缘部分相交的边缘位置发生，然而，当必须提高捕获黑烟微粒的效率时这种细凸起具有有利的作用。此外，图5中示出了一个例子，其中金属多孔主体6通过以下述方式卷起金属板制造，即金属板的内层的峰部M和金属板的外层的峰部M彼此重叠。然而，本发明不限于此，即，在内侧和外侧的层的位置可以任意偏离。换句话说，内侧和外侧的层的位置可以沿从内径到外径的方向稍稍偏离。
由此，第二个实施例能够实现几乎第一个实施例获得的同样效果。此外，根据第二个实施例，障碍(碰撞和接触)的截面面积与层间的流动通路的截面面积的比值大于第一个实施例中的该比值，因此，使漂浮在尾气中的未燃烧的黑烟微粒停留在金属过滤器的层间的间隙内的时间能够增加，由此，能够进一步增加捕获黑烟微粒的效率。
第三个实施例图6是制备根据本发明第三个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图。如图6中所示的第三实施例的金属过滤器的结构与第二个实施例中的金属过滤器的结构的相同之处是金属过滤器由金属多孔主体制成，金属多孔主体具有大约方形波或大约梯形波结构，该大约方形波或大约梯形波结构重复地形成金属板上的升起和下降部分，然而与第二个实施例中的金属过滤器的结构的不同之处是许多表面保持凸起11(不包括细凸起)仅仅形成在通孔12中的每一个的下游侧的边缘部分中并且朝向柱状凹部13竖直。
根据本发明的第三个实施例，尽管流F被表面保持凸起11阻断，但是通孔12紧接表面保持凸起11之前形成，进一步提高了层间的黑烟微粒的搅动特性。
第四个实施例图7是制备根据本发明第四个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图。如图7中所示的第四个实施例的金属过滤器的结构与第二个实施例中的金属过滤器的结构的相同之处是金属过滤器由金属多孔主体制成，金属多孔主体具有大约方形波或大约梯形波结构，该大约方形波或大约梯形波结构重复地形成金属板上的升起和下降部分，然而与第二个实施例中的金属过滤器的结构的不同之处是许多表面保持凸起15以如下方式形成在通孔17中的每一个的上游侧和下游侧的边缘部分上，即许多表面保持凸起15沿纵向方向以交错(弯弯曲曲)布置钻孔在柱状凹部16内形成、并且表面保持凸起15中的每一个阻断从柴油机排出的尾气流F。这里，在柱状凹部16中的每一个内以当从纵向方向观看时，呈交错(弯弯曲曲)布置形成的许多表面保持凸起15以许多表面保持凸起15部分重叠的方式布置。
因此，第四个实施例能够实现几乎与第一个实施例获得的效果相同效果。此外，根据第四个实施例，表面保持凸起15以如下方式以交错(弯弯曲曲)的布置形成，即表面保持凸起15中的每一个的尺寸和间隔不引起细黑烟微粒堵塞、并且在柱状凹部16内从纵向方向观看时表面保持凸起15和15部分重叠，结果，来自柴油机的尾气流F确保被阻断并且由此使阻止黑烟微粒的飞行阻止特性能够进一步提高。此外，由于不是通过使层间和金属板的柱间的间隙变窄而实现飞行阻止特性的提高，因此不发生堵塞。结果，进一步提高了除去黑烟微粒的效率。
第四个实施例的改进实施例在上述第四个实施例中，通孔17一个一个地沿纵向方向以交错(弯弯曲曲)布置钻孔在柱状凹部16内，由此，表面保持凸起15也一个一个地以交错布置形成，然而不用说，表面保持凸起可以不是一个一个地、而是两个或更多个地以交错布置形成。此外，形成在柱状凹部16内的表面保持凸起15和15不必总是部分重叠。而且只要表面保持凸起15以交错布置形成，通孔17不必总是以交错布置形成。第四实施例的金属多孔主体14不仅大约是方波形或大约是梯形波状，而且可以是三角波状、椭圆波状、或正弦波状，即，只要金属板具有升起和下降部分，就可以使用任何金属板。此外，可以在形成在通孔17中的每一个的边缘部分上的一对表面保持凸起15中，全部或部分的省略形成上游侧或下游侧的表面保持凸起15。
第五个实施例图8是制备根据本发明第五个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图。如图8中所示的第五个实施例的金属过滤器的结构与第二个实施例(图4)中的金属过滤器的结构的相同之处是波状金属过滤器20由金属多孔主体制成，金属多孔主体具有大约方形波或大约梯形波结构，该大约方形波或大约梯形波结构重复地形成金属板上的升起和下降部分，然而与第二个实施例中的金属过滤器的结构的不同之处是两个和更多的细小通孔21形成在表面保持凸起18中的每一个中，如图8所示。细小通孔21优选具有细毛口。优选方式是，毛口中的每一个在上游侧突起。细小通孔的数目是任意的并且可以是单个。此外，金属多孔主体20不仅大约是方波状或大约梯形波状，而且正弦波状或可以是任何其它形状。根据第二个实施例(图4)，存在一些情形，其中来自柴油机的尾气流F围绕表面保持凸起中的每一个的后侧的转动变得困难。然而，在这种情况下，根据第五个实施例的结构，由于细小通孔21形成在表面保持凸起18自身中，因此自柴油机的尾气流F能够围绕表面保持凸起18中的每一个的后侧转动，并且由此能够显著提高除去黑烟微粒的效率。
第六个实施例图9是制备根据本发明第六个实施例的金属过滤器的金属多孔主体的局部放大透视图。图9中所示的第六个实施例的金属过滤器的结构与第五个实施例(图8)中的金属过滤器的结构的相同之处是钻成在边缘部分具有表面保持凸起22的许多通孔23并且也在表面保持凸起22中钻成微小通孔24，然而与第五个实施例中的金属过滤器的结构的不同之处是如图9中所示的许多表面保持凸起22以如下方式在上游侧的通孔23中的每一个的边缘部分以及在下游侧的通孔23的边缘部分形成，即许多表面保持凸起22以交错(弯弯曲曲)布置沿纵向方向在柱状凹部25中钻成、并且表面保持凸起22中的每一个阻断来自柴油机的尾气流F。
由此，第六个实施例能够实现几乎于第五个实施例获得的效果相同的效果。此外，根据第六个实施例，表面保持凸起22以如下方式以交错(弯弯曲曲)布置形成，即表面保持凸起22中的每一个的尺寸和间隔不会引起细黑烟微粒堵塞并且当在柱状凹部16内从纵向方向观看时，表面保持凸起22和22彼此部分交叠、并且由此确保阻断来自柴油机的尾气流F，由此能够进一步提高阻止黑烟微粒的飞行阻止特性。此外，由于不是通过使层间或金属板的柱间的间隙变窄来实现这种飞行阻止特性的提高，因此不会发生堵塞。结果，进一步6提高了除去黑烟微粒的效率。
第七个实施例图10是根据本发明第七个实施例的金属过滤器的局部放大剖视图。图11是第七个实施例的金属过滤器的局部放大透视图。如图10和11中所示的第七个实施例的金属过滤器通过采用多层结构以如下方式向上卷起波纹状金属板26和金属平板27制造而成，即重复地形成升起和下降部分的波纹状金属板26、和具有与波纹状金属板26的金属表面相比为接近平坦的金属表面并且具有与波纹状金属板26几乎相同的宽度的金属平板27重叠。金属过滤器由通过以多层方式并且以旋涡形式卷起波纹状金属板26和金属平板27制成的卷状金属多孔主体30制成，其中在金属板26中钻成许多通孔29，每一个通孔29在其边缘部分中具有表面保持凸起28、并且金属板26重复地形成正弦波状升起和下降部分，并且在金属板27中许多通孔31没有表面保持凸起。
根据本发明的第七个实施例，由于金属过滤器通过以金属板26和金属平板27重叠的方式向上卷起具有表面保持凸起28的波纹状金属板26和没有表面保持凸起28的金属平板27制造而成，因此能够防止形成在波纹状金属板26上的表面保持凸起28中的一个与表面保持凸起28中的另一个接合，由此卷起过程能够精密和平稳地进行，由此能够提高尾气接触的面积。
第七个实施例的改进实施例在第七个实施例中，使用了与波纹状金属板26具有几乎相同宽度的金属平板27，然而，可以使用比金属板26宽度小的金属平板27并且金属平板27的数目可以是单个或两个和更多。此外，根据需要在金属平板中不需要形成通孔。
第八个实施例在第八个实施例中，在第一至第七实施例(图1至11)中采用的金属多孔主体的表面涂有催化剂，以促进捕获的黑烟微粒的燃烧。上述催化剂主要包含下述一组中的一种物质α-氧化铝、β-氧化铝、以及γ-氧化铝或由它们中的两个或更多个组成的合成物，并且优选方式是从稳定性和催化作用的耐久性的角度，该物质构成催化剂的68％至78％。具体而言，非常优选的方式是，催化剂主要包含α-氧化铝、β-氧化铝、以及γ-氧化铝构成的组中的一种物质或由它们中的两个或更多个组成的合成物、并且还包含钯、铑、钌、钛、镍、铁和钴组成的组中的一种物质，因为这样催化反应良好。此外，优选方式是，催化剂主要包含α-氧化铝、β-氧化铝、以及γ-氧化铝构成的组中的一种物质或由它们中的两个或更多个组成的合成物并且还包含钌以及从锆酸锂、氧化钛、碳酸钾中选出的至少一种物质，因为这样催化反应也良好。
根据第八个实施例，借助于催化剂，能够增强捕获黑烟微粒以及燃烧和除去未燃烧的微粒的效率。
第九个实施例在第九个实施例中，在第一至第七个实施例(图1至11)中采用的金属多孔主体的表面涂有催化剂，以促进捕获的黑烟微粒的燃烧，并且进一步地，金属多孔主体具有正侧端和负侧端、并且具有这种金属多孔主体的金属过滤器如此构造而成，即作为电加热装置(加热器)安装在黑烟微粒除去装置上。
根据上述结构，金属过滤器自身用作使金属过滤器自身能够确保被加热的电加热装置。因此，进一步提高了燃烧和除去未燃烧微粒的效率，由此能够确保防止残留在金属过滤器中的未燃烧微粒引起的堵塞。此外，在第九个实施例中，催化剂用作绝缘涂层以覆盖金属多孔主体，并且由此不单独需要绝缘涂层。然而，如果不使用催化剂，优选金属多孔主体的表面涂有其它适当的不燃性的绝缘材料。
很明显，本发明不限于上述实施例，在不偏离本发明的范围和精神的情况下可以进行变化和修改。例如，在上述实施例中的每一个中，通过以卷形向上卷起波纹状金属多孔主体而制造金属过滤器，然而，可以代替这种方式，通过以弯弯曲曲的结构向后折叠波纹状金属多孔主体而制造金属过滤器。此外，在上述实施例中的每一个中，通孔(除了在表面保持凸起中形成的小通孔)在构成上述升起和下降部分的峰部M的顶部和谷部V的底部中形成，然而，只要表面保持凸起不从柱状凹部极度突起(优选方式是表面保持凸起位于柱状凹部内)，例如，当金属板的波纹状是正弦波状、三角波状等时，通孔可以形成在位于金属板的峰部M和谷部V之间的中间位置中的倾斜表面中。
权利要求
1.一种金属过滤器，包括通过以多层方式并且沿波纹的方向向上卷起或向后折叠波纹状金属板制成的金属多孔主体，所述波纹状金属板中钻成许多通孔，所述通孔在所述许多通孔中的每一个的边缘部分中具有表面保持凸起，并且所述波纹状金属板重复地形成柱状升起和下降部分，所述金属多孔主体用于通过使所述尾气通过所述金属多孔主体中的层间的间隙而捕获和除去包含在来自柴油机的尾气中的黑烟微粒；其中所述表面保持凸起的大约全部或较大部分形成在所述柱状升起和下降部分中的柱状凹部的侧面上，以及其中每一个都用作用于所述来自柴油机的所述尾气的流动通路并且存在于所述金属板的一侧的所述层间的间隙、通过具有所述表面保持凸起的所述通孔、与每一个也都用作用于所述来自柴油机的尾气的流动通路并且存在于所述金属板的另一侧的所述层间的间隙连通。
2.一种金属过滤器，包括通过以多层方式并且沿波纹的方向向上卷起或向后折叠波纹状金属板制成的金属多孔主体，所述波纹状金属板中钻成许多通孔，所述通孔在所述许多通孔中的每一个的边缘部分中具有表面保持凸起，并且所述波纹状金属板重复地形成柱状升起和下降部分，所述金属多孔主体用于通过使所述尾气通过所述金属多孔主体中的层间的间隙而捕获和除去包含在来自柴油机的尾气中的黑烟微粒；其中所述通孔在构成所述柱状升起和下降部分的峰部和谷部中钻成、并且所述表面保持凸起的大约全部或较大部分形成在与所述峰部的下部和所述谷部的上部相对应的柱状凹部的侧面上，以及其中每一个都用作用于所述来自柴油机的所述尾气的流动通路并且存在于所述金属板的一侧的所述层间的间隙、通过具有所述表面保持凸起的所述通孔、与每一个也都用作用于所述来自柴油机的尾气的流动通路并且存在于所述金属板的另一侧的所述层间的间隙连通。
3.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的边缘部分中、以所述表面保持凸起位于柱状凹部并且不延伸离开所述柱状凹部的方式、形成许多表面保持凸起的大约全部或较大部分。
4.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的所述边缘部分中、以所述表面保持凸起阻断在所述层间间隙内的所述来自柴油机的尾气流的方式、形成所述许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许多个。
5.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的边缘部分中、位于所述流的下游侧的边缘部分中、以所述表面保持凸起阻断在所述层间间隙内的所述来自柴油机的尾气流的方式、形成所述许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许多个。
6.根据权利要求4所述的金属过滤器，其中在所述金属多孔主体中，在所述通孔的所述边缘部分中、一个接一个地或两个或多个地、沿纵向方向以交错或弯弯曲曲布置在所述柱状凹部内、形成所述许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许多个。
7.根据权利要求6所述的金属过滤器，其中在所述金属多孔主体中，所述许多通孔一个接一个地或两个或多个地并且沿纵向方向以交错或弯弯曲曲布置、在构成所述升起和下降部分的所述柱状凹部内形成。
8.根据权利要求6所述的金属过滤器，其中在所述金属多孔主体中，以交错或弯弯曲曲布置形成的所述许多表面保持凸起、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许多个、以在所述柱状凹部内从所述纵向方向看时部分重叠的方式形成。
9.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中所述表面保持凸起中的每一个的高度H和构成所述升起和下降部分的所述柱状凹部中的每一个的深度D之间的关系设定为0.7D≤H≤1.0D。
10.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中所述波纹状金属板由重复形成大约正弦波状、大约三角形波状、大约方形波状、或大约梯形波状升起和下降部分的金属板制成。
11.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中在所述金属多孔主体中，在所述表面保持凸起自身中的每一个中形成一个或多个微小通孔。
12.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中通过以多层方式以如下方式向上卷起或向后折叠所述波纹状金属板和金属平板制造所述金属过滤器，即所述波纹状金属板、和具有与所述波纹状金属板相比是大约平坦的金属表面并且具有与所述波纹状金属板的宽度相同的宽度或具有比所述波纹状金属板的宽度更小的宽度的所述金属平板、彼此重叠。
13.根据权利要求12所述的金属过滤器，其中在所述金属平板内也钻成许多通孔。
14.根据权利要求13所述的金属过滤器，其中在所述波纹状金属板中钻成许多通孔，所述通孔每一个都具有在所述通孔的边缘部分中的表面保持凸起，并且在所述金属平板中形成许多通孔，所述通孔在所述通孔的边缘部分中没有表面保持凸起。
15.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中所述金属多孔主体涂有促进被捕获的黑烟微粒燃烧的催化剂。
16.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中所述金属多孔主体经过特定的绝缘涂敷处理并且连接到电源，这样使得所述金属多孔主体用作电加热主体，以燃烧所述被捕获的黑烟微粒。
17.一种黑烟微粒除去装置，所述装置在用于来自柴油机的尾气的通路上具有权利要求1所述的金属过滤器。
18.一种柴油机汽车，所述汽车在用于来自柴油机的尾气的通路上装备有权利要求17中所述的黑烟微粒除去装置。
19.一种黑烟微粒除去装置，所述装置在用于来自柴油机的尾气的通路上具有权利要求2所述的金属过滤器。
20.一种柴油机汽车，所述汽车在用于来自柴油机的尾气的通路上装备有权利要求19中所述的黑烟微粒除去装置。
21.根据权利要求1所述的金属过滤器，其中所述表面保持凸起的大约全部或较大部分以弯曲和竖直的方式、从所述通孔的边缘部分朝向构成柱状升起和下降部分的所述柱状凹部的侧面形成。
22.根据权利要求1所述的金属过滤器，其中所述通孔中的每一个具有由四侧边缘部分组成的围绕的边缘；并且在所述边缘部分中的每一个中，所述表面保持凸起中的每一个以弯曲和竖直的方式朝向构成所述柱状升起和下降部分的所述柱状凹部中的每一个的侧面形成。
23.根据权利要求2所述的金属过滤器，其中所述通孔中的每一个具有由四侧边缘部分组成的围绕的边缘，并且被钻在构成所述柱状升起和下降部分的所述峰和所述谷中；并且在所述边缘部分中的每一个中，所述表面保持凸起中的每一个、以弯曲和竖直的方式朝向与所述峰的下部和所述谷的上部对应的所述柱状升起和下降部分中的每一个的侧面形成。
全文摘要
本发明提供了一种金属过滤器，该过滤器能够通过简单和低成本的结构提高捕获和除去黑烟微粒的效率。所述金属过滤器由波纹状卷形金属多孔主体制成，所述金属多孔主体通过以多层方式并且以旋涡形向上卷起金属板制成，所述金属板中许多通孔在边缘部分具有表面凸起并且所述金属板重复地形成正弦波状升起和下降结构。来自柴油机的尾气通过金属多孔主体的层间的间隙，并且包含在尾气中的黑烟微粒被捕获并且被除去。通孔形成在构成升起和下降部分的峰部和谷部中。表面凸起的大约全部或较大部分形成在与峰部的下部和谷部的上部对应的柱状凹部上。
文档编号F01N3/027GK1573040SQ20041004525
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月4日 优先权日2003年6月5日
发明者远藤清武 申请人:株式会社欧登