JP2001000839A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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Abstract
くすることができ、また、排気ガス処理時にハニカムフ
ィルタの温度の低下を防止し、ハニカムフィルタの一部
に局部的に再生時のパティキュレートの燃焼残りが残留
するのを防止することができ、再生までの時間を延長す
ることができる排気ガス浄化装置を提供する。 【解決手段】 多数の貫通孔が長手方向に並設され、前
記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように
構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄
化用のハニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続
された本体容器内に設置された排気ガス浄化装置であっ
て、前記内燃機関より排出された排気ガスは、前記ハニ
カムフィルタの内部及び出口側の端面の周囲に形成され
た空隙を流れた後、前記ハニカムフィルタ側面の周囲に
形成された空隙を、前記ハニカムフィルタ内部のガス方
向とは逆方向に流れ、その後、外部に排出されるように
構成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
Description
ン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュ
レート等を除去する排気ガス浄化装置に関する。
内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティ
キュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題と
なっている。この排気ガスを多孔質セラミックを通過さ
せ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガ
スを浄化することができるセラミックフィルタとして、
コージェライトや炭化ケイ素多孔質体からなるセラミッ
クフィルタが提案されている。
なるハニカムフィルタ12は、通常、図3に示すような
多孔質セラミック部材30が複数個結束され、その周囲
に断熱マット43が形成されてハニカムフィルタを構成
している。また、この多孔質セラミック部材30は、図
4に示すように、長手方向に多数の貫通孔31が並設さ
れ、貫通孔31同士を隔てる隔壁33がフィルタとして
機能するようになっている。すなわち、多孔質セラミッ
ク部材30に形成された貫通孔31は、図4(b)に示
すように、排気ガスの入り口側又は出口側の端部のいず
れかが充填材32により目封じされ、一の貫通孔31に
流入した排気ガスは、必ず貫通孔31を隔てる隔壁33
を通過した後、他の貫通孔31から流出されるようにな
っている。
ハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置され、内
燃機関より排出された排気ガス中のパティキュレート
は、このハニカムフィルタを通過する際に隔壁33によ
り捕捉され、排気ガスが浄化される。
に示した断面図である。この排気ガス浄化装置40で
は、内燃機関からの排気ガスが導入される導入管46が
装置本体41の一端部に接続されるとともに、他端部に
は、ハニカムフィルタ12を通過した排気ガスを外部に
排出する排出管47が設けられている。また、装置本体
41の内部には、ハニカムフィルタ12が断熱マット4
3を介して設置されている。さらに、ハニカムフィルタ
12に対して排気ガス導入側となる部分には、ハニカム
フィルタ12に蓄積したパティキュレートを燃焼させる
ための電気ヒータ44が設置されるとともに、温度セン
サ45がハニカムフィルタ12に接するように設置され
ており、燃焼を行う際に、空気等を送り込むための配管
48が接続されている。
の内部に入り、ハニカムフィルタ12を通過して、パテ
ィキュレートが隔壁33に捕捉され、排出管47から排
出される。そして、パティキュレートの蓄積量が多くな
り、ハニカムフィルタ12の圧損等が大きくなると、再
生処理が行われる。
フィルタ12が断熱マット43を介して装置本体41に
設置されているが、断熱マット43は通常薄く、断熱性
能も余り高くないため、寒冷地において外気温の影響を
受けやすく、そのためにハニカムフィルタ12の温度上
昇が妨げられたり、再生に要する時間が長くかかった。
また、再生時に温度の低い周辺部分では、燃え残りのパ
ティキュレートが残留しやすく、圧損上昇が大きくな
り、その結果、再生が必要となるまでの時間が短かっ
た。
ガス浄化装置40を搭載した場合には、走行時の空気冷
却や雨天時の水のはね上げにより装置本体が冷却される
ため、ハニカムフィルタ12の温度が低下しやすかっ
た。
生処理を行う場合に、排気ガスの温度を高める操作を行
っても、ハニカムフィルタ12の温度をパティキュレー
トの燃焼が可能な程度まで高めることは困難であった。
は、再生処理を行う際、電気ヒータ44を用い、配管4
8から導入した空気を、この電気ヒータ44で加熱して
600℃以上とし、パティキュレートを燃焼させること
により消失させ、ハニカムフィルタ12を再生してい
た。なお、電気ヒータ44の電力は、温度センサ45で
ハニカムフィルタ12に入る空気の温度を測定すること
により、制御していた。また、ハニカムフィルタ12の
導入管46側には、背圧センサを設置し、圧力損失を測
定していた。
では、温度差が大きく、熱が外部に奪われ、効率が悪か
った。
41との間に、断熱マット43に加えて、空気による断
熱層を形成することにより、ハニカムフィルタ12の冷
却を防止する方法もとられていた。
気ガス浄化装置を模式的に示した断面図である。この排
気ガス浄化装置50では、図5に示した装置と同様に、
排気ガスを導入する導入管56が装置本体51の一端部
に接続されるとともに、他端部に排出管57が設けられ
ている。そして、装置本体51の内部には、断熱マット
43が形成されたハニカムフィルタ12を長さ方向の前
部周囲で支持する支持部材53が設けられ、この支持部
材53によりハニカムフィルタ12が支持されている。
また、ハニカムフィルタ12に対して排気ガス導入側と
なる部分には、電気ヒータ44及び温度センサ45が設
置されており、さらに、再生時に空気等を送り込むため
の配管58が接続されている。
ト43に加え、断熱空気層により保温を行っているの
で、断熱マット43だけを設けた場合よりも、ハニカム
フィルタ12は冷却されにくいが、それでも、外部要因
(雨、風)の影響があり、再生を行う場合には、ヒー
タ、フィルタの昇温に時間がかかり、また、フィルタ部
の保温は比較的よいが、ヒータ部の熱エネルギーロスも
あり、効率が悪いため、ヒータ容量を大きくするか、再
生時間を長くする必要があった。
題を解決するためになされたもので、電気容量の限られ
た用途(車両)でも、短時間で効率よく再生することが
でき、パティキュレートの再生時の局部的な燃焼残りの
残留を防止するとともに、排気ガス処理時にハニカムフ
ィルタの温度低下を防止することができる排気ガス浄化
装置を提供することを目的とするものである。
置は、多数の貫通孔が長手方向に並設され、上記貫通孔
を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように構成され
た多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄化用のハ
ニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続された本
体容器内に設置された排気ガス浄化装置であって、上記
内燃機関より排出された排気ガスは、上記ハニカムフィ
ルタの内部及び出口側の端面の周囲に形成された空隙を
流れた後、上記ハニカムフィルタ側面の周囲に形成され
た空隙を、上記ハニカムフィルタ内部のガス方向とは逆
方向に流れ、その後、外部に排出されるように構成され
ていることを特徴とするものである。
の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
施形態を示した分解斜視図であり、図2は、その縦断面
図である。図1に示したように、本発明の排気ガス浄化
装置10は、排気ガスを多孔質炭化珪素焼結体よりなる
排気ガス浄化用のハニカムフィルタ12へ導く導入通路
13とハニカムフィルタ通過後の排気ガスを排出する排
出通路14とを有し、導入通路13と排気通路14とが
隔壁15により分離されているインレットユニット11
と、ハニカムフィルタ12、及び、ハニカムフィルタ1
2端部の周囲を支持するとともに、ハニカムフィルタ1
2を通過した後、ハニカムフィルタ12側面の周囲を流
れてきたガスを排気通路14に導くための貫通孔21b
が複数形成されたフランジ部21からなるフィルタユニ
ット20と、排気ガス導入側の端面を除き、ハニカムフ
ィルタ12を一定の空隙を保って覆うように形成された
アウトレットユニット25とからなる。
レットユニット25とも、フランジ16、26を備えて
おり、図2に示したように、フィルタユニット20のフ
ランジ部21を中に挟んで、インレットユニット11の
フランジ16とアウトレットユニット25のフランジ2
6とを左右から重ね、ボルト22等で締めつけることに
より、排気ガス浄化装置10を組み立てることができ
る。なお、図1及び図2には示していないが、この排気
ガス浄化装置は、電気ヒータを備えている。また、各ユ
ニットのフランジを重ね合わせる際には、各フランジの
間にガスケット(図示せず)を挿入する。このガスケッ
トには、フランジに形成された貫通孔と同じ場所に貫通
孔が形成されている。
0を排気ガスの排出管に接続し、排気ガスを流すと、図
2に示したように、排気ガスは、まず、インレットユニ
ット11の導入通路13に入った後、ハニカムフィルタ
12に導かれ、ハニカムフィルタ12の隔壁を通過する
ことにより、パティキュレートが隔壁33に捕捉され
る。
の出口は設けられていないので、隔壁を通過した排気ガ
スは、ハニカムフィルタ11の側面の方に流れていった
後、ハニカムフィルタ11側面の周囲の空隙を隔壁33
を通過したガスの方向とは逆の方向に流れる。その後、
排気ガスは、フランジ部分の貫通孔16b、21bに流
れ込み、排出通路14を通って外部に排出され、排気ガ
スが浄化されることになる。
使用されているものを使用することができ、インレット
ユニット11やアウトレットユニット25の構成材料
も、従来の排気ガス浄化装置において、装置本体41、
51に使用されている材料と同様のステンレス等を使用
することができる。上記ガスケットの材質としては、例
えば、グラファイト、メタルガスケット等が挙げられ
る。
ように構成されているので、エンジンの作動時には、ハ
ニカムフィルタ12の両端面及び側面の周囲(すなわ
ち、ハニカムフィルタ12の全周囲)は、排気ガスによ
り常に保温された状態となっている。
は、寒冷地等においても余り外気温の影響を受けず、走
行時の水のはね上げ等によっても、ハニカムフィルタ1
2の温度は殆ど変化せず、ハニカムフィルタ12を高く
一定した温度に保つことができ、一定した温度に保つこ
とにより、フィルタの破損防止となる。また、圧損の精
度が向上する。再生処理においても、熱効率が良く、再
生時間の短縮が図れ、再生率も向上し、圧損等が大きく
なるまでの時間(再生が必要となるまでの時間)を延長
することができる。すなわち、再生後のすす捕集量が増
大する。
に、パティキュレートを燃焼させるための電気ヒータを
備えており、ハニカムフィルタ12に入る排気ガスの温
度を効率よく、短時間で上昇させることができ、排気ガ
ス12の温度を充分に高くすることができるので、短時
間で再生処理を行うことが可能である。
ヒータを備えていなくてもよく、ハニカムフィルタ12
の保温性に優れるため、再生処理を行う場合に、排気ガ
スの温度を高める操作を行うことにより、ハニカムフィ
ルタ12を通過する排気ガスの温度を充分に高くするこ
とができ、高温にした排気ガスにより、パティキュレー
トを燃焼させ、再生させる方式も有効である。
ニカムフィルタ12の温度を測定するための温度センサ
を備えていてもよく、ハニカムフィルタ12の圧力損失
を測定するための背圧センサ等を備えるとともに、背圧
が所定の値より上昇した際に、再生処理を行う必要があ
ることを表示する装置等を備えていてもよい。
した排気ガス浄化装置10が2台以上並設されたもので
あってもよい。この場合には、排気ガスの配管に2つの
排気ガス浄化装置10を接続し、切替え弁等を用いて、
どちらか一方を使用し、その間に他の一方を再生する。
oxやSox等の有害ガスを除去するための触媒層を付
設し、有害ガスの除去とパティキュレートの除去の両方
を行うことができるようにしてもよい。また、本発明で
は、再生時に、排気ガスを助燃用気体とすることができ
る。また、別に、ポンプを用いて再生処理を行う場合に
は、上記ポンプを用いて空気をフィルタ内に送り込むこ
とにより、再生処理を行うことができる。
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
後、押し出し成形を行い、ハニカム形状の生成形体を作
製し、続いて、乾燥、脱脂、焼成を行うことにより、図
4に示すような平均気孔径が5〜20μmで、1平方イ
ンチ当たりのセル数が200個で、隔壁の厚さが0.3
mmの炭化珪素焼結体からなる多孔質セラミック部材3
0を作製した。
セラミックファイバー等の無機繊維や炭化珪素等の無機
粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続
いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することによ
り、図3に示したような直径が165mmでその長さが
150mmのハニカムフィルタ12を作製し、外周部
に、耐熱性の接着剤と同様の組成の断熱マット43の層
を形成した。なお、断熱マット層43の厚さは、13m
mであった。
12を用いて図1及び2に示したような排気ガス浄化装
置10を作製し、フォークリフトに取り付けた。なお、
この排気ガス浄化装置10には、温度サンセと背圧セン
サを設けた。次に、このフォークリフトを無負荷状態
で、エンジンを最高の回転数にして8時間運転し、背圧
センサにより背圧を測定したところ、40kPaの値を
示した。このとき、ハニカムフィルタ12には、パティ
キュレートが65g堆積していた。
プを駆動させ、再生処理を行うことにより、パティキュ
レートの燃焼操作を行ったところ、40分間でスス等の
パティキュレートを100%完全に燃焼させることがで
き、背圧も初期の値である5kPaに戻っていた。な
お、温度センサにより、再生時のハニカムフィルタ12
の温度を測定したところ、900℃であった。また、ハ
ニカムフィルタ12を点検したところ、クラックや破損
等は全く観察されなかった。
た。次に、製造したハニカムフィルタ12を用いて図5
と同様に構成された排気ガス浄化装置40を作製し、こ
れをフォークリフトに取り付けた。さらに、定量ポンプ
等を取り付けることにより、このフォークリフトに再生
システムを設けた。
で、エンジンを最高の回転数にして8時間運転し、背圧
センサ14により背圧を測定したところ、40kPaの
値を示した。このとき、ハニカムフィルタ12には、パ
ティキュレートが65g堆積していた。
ータ44の温度を800℃に設定し、定量ポンプを用い
て40リットル/分の流量で45分間エアーを流すこと
により、スス等のパティキュレートを燃焼させたが、わ
ずかに燃え残りがあり、パティキュレートの燃焼率は、
90%であった。この再生操作の後、背圧は初期の値で
ある5kPaに戻っていた。しかし、その後、この状態
で、再度、フォークリフトを無負荷状態にしてエンジン
を最高の回転数にして8時間運転し、背圧センサーによ
り背圧を測定したところ、45kPaの値を示してい
た。
りであるので、再生時間を短くすることができ、再生率
も高くすることができる。また、排気ガス処理時にハニ
カムフィルタの温度の低下を防止し、ハニカムフィルタ
の一部に局部的に再生時のパティキュレートの燃焼残り
が残留するのを防止することができ、また、再生までの
時間を延長することができる。
的に示した分解斜視図である。
る。
ィルタを模式的に示した斜視図である。
いる多孔質セラミック部材を模式的に示した斜視図であ
り、(b)は、その縦断面図である。
た断面図である。
示した断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 多数の貫通孔が長手方向に並設され、前
記貫通孔を隔てる隔壁がフィルタとして機能するように
構成された多孔質セラミック焼結体からなる排気ガス浄
化用のハニカムフィルタが、内燃機関の排気通路に接続
された本体容器内に設置された排気ガス浄化装置であっ
て、前記内燃機関より排出された排気ガスは、前記ハニ
カムフィルタの内部及び出口側の端面の周囲に形成され
た空隙を流れた後、前記ハニカムフィルタ側面の周囲に
形成された空隙を、前記ハニカムフィルタ内部のガス方
向とは逆方向に流れ、その後、外部に排出されるように
構成されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 【請求項2】 排気ガスをハニカムフィルタへ導く導入
通路と前記ハニカムフィルタ通過後の排気ガスを排出す
る排出通路とを有し、前記導入通路と前記排気通路とが
隔壁により分離されているインレットユニットと、前記
ハニカムフィルタ、及び、前記ハニカムフィルタ端部の
周囲を支持するとともに、前記ハニカムフィルタを通過
した後、前記ハニカムフィルタの側面の周囲を流れてき
たガスを排気通路に導くための貫通孔が複数形成された
フランジ部からなるフィルタユニットと、排気ガス導入
側の端面を除き、前記ハニカムフィルタを一定の空隙を
保って覆うように形成されたアウトレットユニットとか
らなることを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄化装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11172863A JP2001000839A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11172863A JP2001000839A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001000839A true JP2001000839A (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15949704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11172863A Pending JP2001000839A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001000839A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010150981A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Ud Trucks Corp | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
DE102010053452A1 (de) * | 2010-12-06 | 2012-06-06 | Mann + Hummel Gmbh | Filtereinheit zur Abgasnachbehandlung von Brennkraftmaschinen |
CN113062787A (zh) * | 2020-01-02 | 2021-07-02 | 东北林业大学 | 一种实验用木纤维陶瓷过滤体压降测量装置 |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP11172863A patent/JP2001000839A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010150981A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Ud Trucks Corp | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
DE102010053452A1 (de) * | 2010-12-06 | 2012-06-06 | Mann + Hummel Gmbh | Filtereinheit zur Abgasnachbehandlung von Brennkraftmaschinen |
CN113062787A (zh) * | 2020-01-02 | 2021-07-02 | 东北林业大学 | 一种实验用木纤维陶瓷过滤体压降测量装置 |
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