JPH0633734A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- JPH0633734A JPH0633734A JP4183912A JP18391292A JPH0633734A JP H0633734 A JPH0633734 A JP H0633734A JP 4183912 A JP4183912 A JP 4183912A JP 18391292 A JP18391292 A JP 18391292A JP H0633734 A JPH0633734 A JP H0633734A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- sintered body
- exhaust gas
- passing holes
- gas passing
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【構成】 内燃機関の排気側に連通するケーシングと、
該ケーシング内に配されたハニカム構造の多孔質セラミ
ック・フィルタ3と、からなる排気ガス浄化装置におい
て、該フィルタが、ガスの流れ方向に平行に伸びる多数
のガス通過孔5であって該孔のガスの流れ方向の一端が
交互に封止された孔を有する多孔質のセラミック焼結体
3aと、該孔の壁面に積層された無機質の耐熱繊維層3
bと、からなることを特徴とする。 【効果】 本装置によれば、同一量のパ−ティキュレ−
トを捕集させるとすれば、セラミック・フィルタの圧損
が小さくて済むため、同一容量のフィルタにおいては、
濾過時間を長く採ることができて装置の利用効率を高め
られる。一方、同一圧損を基準にすると、該フィルタを
小型化でき、しかも耐熱繊維層が支持層としても機能す
ることから移動式の内燃機関、例えば、ディ−ゼル車両
への排ガス浄化装置の実装を容易にする。
該ケーシング内に配されたハニカム構造の多孔質セラミ
ック・フィルタ3と、からなる排気ガス浄化装置におい
て、該フィルタが、ガスの流れ方向に平行に伸びる多数
のガス通過孔5であって該孔のガスの流れ方向の一端が
交互に封止された孔を有する多孔質のセラミック焼結体
3aと、該孔の壁面に積層された無機質の耐熱繊維層3
bと、からなることを特徴とする。 【効果】 本装置によれば、同一量のパ−ティキュレ−
トを捕集させるとすれば、セラミック・フィルタの圧損
が小さくて済むため、同一容量のフィルタにおいては、
濾過時間を長く採ることができて装置の利用効率を高め
られる。一方、同一圧損を基準にすると、該フィルタを
小型化でき、しかも耐熱繊維層が支持層としても機能す
ることから移動式の内燃機関、例えば、ディ−ゼル車両
への排ガス浄化装置の実装を容易にする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関から排出され
る排ガス中に含まれるパ−ティキュレ−トを除去するた
めの排気ガス浄化装置に関し、特に、ディーゼル車両に
実装するパ−ティキュレ−ト除去装置に関する。
る排ガス中に含まれるパ−ティキュレ−トを除去するた
めの排気ガス浄化装置に関し、特に、ディーゼル車両に
実装するパ−ティキュレ−ト除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関、例えばディーゼルエンジンか
ら排出される排ガス中に含まれるパ−ティキュレ−トを
除去するための装置としては、ガスの流れ方向に平行に
伸びる多数のガス通過孔であって、該孔のガスの流れ方
向の一端が交互に封止せしめられた孔を有するセラミッ
ク焼結体からなるハニカム状の多孔質セラミック・フィ
ルタに排気ガスを導入し、排気ガス中のパ−ティキュレ
−トを該フィルタにて捕集し排気ガスから分離するもの
が知られている。尚、フィルタ内に捕集されたパ−ティ
キュレ−トは、適当な熱源から供給される熱にて、燃焼
・除去される−以下、再生という−(従来技術の代表的
なものとしては、特開平3−15616号がある)。
ら排出される排ガス中に含まれるパ−ティキュレ−トを
除去するための装置としては、ガスの流れ方向に平行に
伸びる多数のガス通過孔であって、該孔のガスの流れ方
向の一端が交互に封止せしめられた孔を有するセラミッ
ク焼結体からなるハニカム状の多孔質セラミック・フィ
ルタに排気ガスを導入し、排気ガス中のパ−ティキュレ
−トを該フィルタにて捕集し排気ガスから分離するもの
が知られている。尚、フィルタ内に捕集されたパ−ティ
キュレ−トは、適当な熱源から供給される熱にて、燃焼
・除去される−以下、再生という−(従来技術の代表的
なものとしては、特開平3−15616号がある)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このパ−ティキュレ−
トの捕集・分離はガス通過孔の壁面及び隣接する該孔の
間の壁部(以下、間壁という)にて行なわれるが、その
捕集割合は、パ−ティキュレ−トの粒度分布が一定だと
すると、フィルタの平均気孔径に左右され、平均気孔径
が小さいほど壁面での捕集割合が増大し、且つ、フィル
タ全体での捕集効率も上がる。逆に、平均気孔径を大き
くすると、間壁での捕集割合が増大するが、フィルタ全
体での捕集効率は低下する。
トの捕集・分離はガス通過孔の壁面及び隣接する該孔の
間の壁部(以下、間壁という)にて行なわれるが、その
捕集割合は、パ−ティキュレ−トの粒度分布が一定だと
すると、フィルタの平均気孔径に左右され、平均気孔径
が小さいほど壁面での捕集割合が増大し、且つ、フィル
タ全体での捕集効率も上がる。逆に、平均気孔径を大き
くすると、間壁での捕集割合が増大するが、フィルタ全
体での捕集効率は低下する。
【0004】従って、所定の捕集効率を得ようとすれば
平均気孔径を小さくしなければならないが、これはフィ
ルタの圧損を上昇させる結果をもたらすため、内燃機関
の許容圧力内で本装置を運転しようとすると、濾過継続
時間を短くせざるを得なくなる(再生頻度が高くな
る)。一方、内燃機関の許容圧力内で所定量のパ−ティ
キュレ−トを除去しようとすると、フィルタ容量を大き
くしなければならず、、車両への実装において不都合と
なる。
平均気孔径を小さくしなければならないが、これはフィ
ルタの圧損を上昇させる結果をもたらすため、内燃機関
の許容圧力内で本装置を運転しようとすると、濾過継続
時間を短くせざるを得なくなる(再生頻度が高くな
る)。一方、内燃機関の許容圧力内で所定量のパ−ティ
キュレ−トを除去しようとすると、フィルタ容量を大き
くしなければならず、、車両への実装において不都合と
なる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決せんとしてなされたものであって、その目的は、内
燃機関の許容圧力内で所定量のパ−ティキュレ−トを除
去し得る小型の排気ガス浄化装置、換言すれば、単位フ
ィルタ容量・単位時間当たりの捕集量が多い排気ガス浄
化装置を提供することにある。
解決せんとしてなされたものであって、その目的は、内
燃機関の許容圧力内で所定量のパ−ティキュレ−トを除
去し得る小型の排気ガス浄化装置、換言すれば、単位フ
ィルタ容量・単位時間当たりの捕集量が多い排気ガス浄
化装置を提供することにある。
【0006】すなわち、本発明は、内燃機関(E)の排
気側に連通するケーシング(2)と、該ケーシング内に
配されたハニカム構造の多孔質セラミック・フィルタ
(3)と、からなる排気ガス浄化装置において、該フィ
ルタが、ガスの流れ方向に平行に伸びる多数のガス通過
孔(5)であって、該孔のガスの流れ方向の一端が交互
に封止せしめられた孔を有する多孔質のセラミック焼結
体(3a)と、該孔の壁面(5a)に積層せしめられた
無機質の耐熱繊維層(3b)と、からなることを特徴と
する。
気側に連通するケーシング(2)と、該ケーシング内に
配されたハニカム構造の多孔質セラミック・フィルタ
(3)と、からなる排気ガス浄化装置において、該フィ
ルタが、ガスの流れ方向に平行に伸びる多数のガス通過
孔(5)であって、該孔のガスの流れ方向の一端が交互
に封止せしめられた孔を有する多孔質のセラミック焼結
体(3a)と、該孔の壁面(5a)に積層せしめられた
無機質の耐熱繊維層(3b)と、からなることを特徴と
する。
【0007】ここで、前記の耐熱繊維層を構成する繊維
材料としては、径が0.5〜5μm、長さが50〜10
00μmのアルミナ・ファイバ、シリカ・ファイバ、ア
ルミナ・シリカ・ファイバ、ジルコニア・ファイバ、コ
−ジエライト・ファイバ、炭化珪素ファイバ等が使用で
きるが、耐熱性,コスト,入手のしやすさ(生産量)を
考慮するとアルミナ・ファイバ又はアルミナ・シリカ・
ファイバが好ましい。尚、耐熱繊維層の密度は、0.1
〜1.0g/cm3 (0.1g/cm3 以下では、空隙
が多すぎて所定の濾過性能を得ることが難しくなり、
1.0g/cm3以上では逆に空隙が少なすぎて圧損の
上昇が著しくなる)厚みは、0.1〜2mm(0.1m
m以下では、所定の濾過性能を得ることが難しくなり、
2mm以上では逆に圧損の上昇が著しくなる)の範囲と
なるよう適宜設定する。
材料としては、径が0.5〜5μm、長さが50〜10
00μmのアルミナ・ファイバ、シリカ・ファイバ、ア
ルミナ・シリカ・ファイバ、ジルコニア・ファイバ、コ
−ジエライト・ファイバ、炭化珪素ファイバ等が使用で
きるが、耐熱性,コスト,入手のしやすさ(生産量)を
考慮するとアルミナ・ファイバ又はアルミナ・シリカ・
ファイバが好ましい。尚、耐熱繊維層の密度は、0.1
〜1.0g/cm3 (0.1g/cm3 以下では、空隙
が多すぎて所定の濾過性能を得ることが難しくなり、
1.0g/cm3以上では逆に空隙が少なすぎて圧損の
上昇が著しくなる)厚みは、0.1〜2mm(0.1m
m以下では、所定の濾過性能を得ることが難しくなり、
2mm以上では逆に圧損の上昇が著しくなる)の範囲と
なるよう適宜設定する。
【0008】更に、前記のセラミック焼結体を、炭化珪
素焼結体(3a1 )又はコ−ジエライトの焼結体(3a
2 )とし、前記のケーシングの内壁と前記のフィルタと
の間に該フィルタの支持層(4)を具備せしめてもよ
い。
素焼結体(3a1 )又はコ−ジエライトの焼結体(3a
2 )とし、前記のケーシングの内壁と前記のフィルタと
の間に該フィルタの支持層(4)を具備せしめてもよ
い。
【0009】ここで、前記のセラミック焼結体として炭
化珪素を用いる場合には、フィルタの再生用熱源の容量
及び前記の支持層の構造に配慮が必要となる。炭化珪素
は、耐熱性に優れた材料であるが高熱伝導率を有する材
料故、フィルタの再生におけるケ−シングからの放熱ロ
スに見合う大容量の熱源を具備するか、又は、支持層を
断熱構造とする(熱源容量は小さいもので済む)必要が
ある。一方、前記のセラミック焼結体としてコ−ジエラ
イトを用いる場合には、炭化珪素とは逆にコ−ジエライ
トは熱伝導率が低く耐熱性に劣る材料故、フィルタの再
生方法に配慮、例えば厳密な再生速度のコントロ−ル、
例えば二次燃焼空気量のこまめなコントロ−ルが必要と
なる。コントロ−ルを行なわないと、燒結体内部に局部
的な温度上昇が生じ、該焼結体が溶損してフィルタとし
ての機能を果たさなくなるからである。
化珪素を用いる場合には、フィルタの再生用熱源の容量
及び前記の支持層の構造に配慮が必要となる。炭化珪素
は、耐熱性に優れた材料であるが高熱伝導率を有する材
料故、フィルタの再生におけるケ−シングからの放熱ロ
スに見合う大容量の熱源を具備するか、又は、支持層を
断熱構造とする(熱源容量は小さいもので済む)必要が
ある。一方、前記のセラミック焼結体としてコ−ジエラ
イトを用いる場合には、炭化珪素とは逆にコ−ジエライ
トは熱伝導率が低く耐熱性に劣る材料故、フィルタの再
生方法に配慮、例えば厳密な再生速度のコントロ−ル、
例えば二次燃焼空気量のこまめなコントロ−ルが必要と
なる。コントロ−ルを行なわないと、燒結体内部に局部
的な温度上昇が生じ、該焼結体が溶損してフィルタとし
ての機能を果たさなくなるからである。
【0010】前記の支持層は、前記のフィルタを熱や振
動による影響から守るためのものである。この層には、
無機質若しくは有機質の断熱性を有する材料を充填す
る。無機質材料としては、アルミナ−シリケート・セラ
ミック・ファイバ、アルミナ・ファイバ、ジルコニア・
ファイバ、シリカ・ファイバ、ロックウール、石綿、バ
ーミキュライト等を使用でき、有機質材料としては、ナ
イロン、ケプラ等のファイバやウレタン等の発泡体の成
形体、又は、これらを組合せて利用することができる。
好ましくは、無機質ファイバを一部、又は、全体に利用
することである。尚、この層を介して排気ガスがショ−
ト・パスするのを防止するため、この層の材料として
は、加熱された際に膨張するバーミキュライトと無機質
繊維、有機質繊維、無機結合材とから構成されたシート
状物が弾力性、耐熱性等に優れていることからより効果
的である。
動による影響から守るためのものである。この層には、
無機質若しくは有機質の断熱性を有する材料を充填す
る。無機質材料としては、アルミナ−シリケート・セラ
ミック・ファイバ、アルミナ・ファイバ、ジルコニア・
ファイバ、シリカ・ファイバ、ロックウール、石綿、バ
ーミキュライト等を使用でき、有機質材料としては、ナ
イロン、ケプラ等のファイバやウレタン等の発泡体の成
形体、又は、これらを組合せて利用することができる。
好ましくは、無機質ファイバを一部、又は、全体に利用
することである。尚、この層を介して排気ガスがショ−
ト・パスするのを防止するため、この層の材料として
は、加熱された際に膨張するバーミキュライトと無機質
繊維、有機質繊維、無機結合材とから構成されたシート
状物が弾力性、耐熱性等に優れていることからより効果
的である。
【0011】又、この層を積極的な断熱構造とする場合
には、前記の断熱性を有する材料を充填した層としても
よいし、空気層としてもよい。但し、空気層とする場合
には、フィルタの両端部をケーシングに支持する部材が
必要となる。その部材としては、前記の支持層の材料を
利用し得る。又、空気層内の対流伝熱による熱伝導を防
止するため、空気層をいくつかの隔壁により分割して空
気の対流を防ぐことが有効である。
には、前記の断熱性を有する材料を充填した層としても
よいし、空気層としてもよい。但し、空気層とする場合
には、フィルタの両端部をケーシングに支持する部材が
必要となる。その部材としては、前記の支持層の材料を
利用し得る。又、空気層内の対流伝熱による熱伝導を防
止するため、空気層をいくつかの隔壁により分割して空
気の対流を防ぐことが有効である。
【0012】以下、この発明を図面に従って詳細に説明
する。
する。
【0013】図1に示すように、本発明の排気ガス浄化
装置(1)は、断面が丸型(角型でもよい)金属製ケー
シング(2)を備え、内燃機関(E)の排気管路(E
a)に接続されている。このケーシング(2)内には排
気ガス中のパ−ティキュレ−トを捕集・除去するための
多孔質のセラミック・フィルタ(3)が配設され、該セ
ラミック・フィルタと該ケーシングの内壁との間には支
持層(4)が設けられている。
装置(1)は、断面が丸型(角型でもよい)金属製ケー
シング(2)を備え、内燃機関(E)の排気管路(E
a)に接続されている。このケーシング(2)内には排
気ガス中のパ−ティキュレ−トを捕集・除去するための
多孔質のセラミック・フィルタ(3)が配設され、該セ
ラミック・フィルタと該ケーシングの内壁との間には支
持層(4)が設けられている。
【0014】セラミック・フィルタ(3)は、図2乃至
図4に示すように、高い融点(〜3000℃)を有する
炭化珪素焼結体(3a1 )又はコ−ジエライトの焼結体
(3a2 )でもって全体として円柱状(角柱状でもよ
い)に形成されている。この焼結体(3a1 )又は(3
a2 )にはガスの流れ方向(図中の矢印方向)に平行に
延びる多数のガス通過孔(5)(図示では、断面が四角
形であるが、六角形と三角形との組み合わせであっても
よい)が穿たれており(その結果、本フィルタは、ハニ
カム構造を有することとなる)、該孔のガス流入側又は
流出側のいずれか一端は、炭化珪素質の小片(6)によ
って交互に封止されている。更に、ガス通過孔(5)の
壁面(5a)には無機質の耐熱繊維層(3b)が積層さ
れている。
図4に示すように、高い融点(〜3000℃)を有する
炭化珪素焼結体(3a1 )又はコ−ジエライトの焼結体
(3a2 )でもって全体として円柱状(角柱状でもよ
い)に形成されている。この焼結体(3a1 )又は(3
a2 )にはガスの流れ方向(図中の矢印方向)に平行に
延びる多数のガス通過孔(5)(図示では、断面が四角
形であるが、六角形と三角形との組み合わせであっても
よい)が穿たれており(その結果、本フィルタは、ハニ
カム構造を有することとなる)、該孔のガス流入側又は
流出側のいずれか一端は、炭化珪素質の小片(6)によ
って交互に封止されている。更に、ガス通過孔(5)の
壁面(5a)には無機質の耐熱繊維層(3b)が積層さ
れている。
【0015】ここで、支持層(4)の厚さは、焼結体
(3a1 )又は(3a2 )の外形(直径又は幅)の1/
40〜1/7に、又、耐熱繊維層(3b)の厚さは、壁
厚み(隣接するガス通過孔間距離)の1/2〜3に設定
されている(該支持層の厚さが1/40より小さいと、
断熱効果が小となりフィルタの再生において放熱ロスが
大きくなり、一方、1/7より大きいと、該支持層の熱
容量が大きくなってフィルタ全体を加熱するのに時間が
掛かってしまうばかりか、フィルタの外形が大きくなる
ので好ましくない。又、該耐熱繊維層の厚さが1/2よ
り小さいと、この層でのパ−ティキュレ−トの捕集割合
が小さくなり多孔質焼結体(3a1 )又は(3a2 )の
隣接するガス通過孔の間壁部(多孔質焼結体(3a1 )
又は(3a2 )の実部)への負荷が大きくなりフィルタ
の早期圧損上昇を招くし、3より大きいと逆に該耐熱繊
維層での圧損が著しく上昇するので好ましくない)。
又、パ−ティキュレ−トの捕集層(又は捕集面)となる
耐熱繊維層(3b)及び多孔質焼結体(3a1 )又は
(3a2 )の間壁部の平均気孔率は、パ−ティキュレ−
トの粒径分布(ディ−ゼル排気で、平均粒径が0.1〜
0.2μm)及び捕集率(少なくとも95%以上)並び
に圧損(3500mmAq以下)を考慮し、それぞれ2
5%〜75%に設定される。
(3a1 )又は(3a2 )の外形(直径又は幅)の1/
40〜1/7に、又、耐熱繊維層(3b)の厚さは、壁
厚み(隣接するガス通過孔間距離)の1/2〜3に設定
されている(該支持層の厚さが1/40より小さいと、
断熱効果が小となりフィルタの再生において放熱ロスが
大きくなり、一方、1/7より大きいと、該支持層の熱
容量が大きくなってフィルタ全体を加熱するのに時間が
掛かってしまうばかりか、フィルタの外形が大きくなる
ので好ましくない。又、該耐熱繊維層の厚さが1/2よ
り小さいと、この層でのパ−ティキュレ−トの捕集割合
が小さくなり多孔質焼結体(3a1 )又は(3a2 )の
隣接するガス通過孔の間壁部(多孔質焼結体(3a1 )
又は(3a2 )の実部)への負荷が大きくなりフィルタ
の早期圧損上昇を招くし、3より大きいと逆に該耐熱繊
維層での圧損が著しく上昇するので好ましくない)。
又、パ−ティキュレ−トの捕集層(又は捕集面)となる
耐熱繊維層(3b)及び多孔質焼結体(3a1 )又は
(3a2 )の間壁部の平均気孔率は、パ−ティキュレ−
トの粒径分布(ディ−ゼル排気で、平均粒径が0.1〜
0.2μm)及び捕集率(少なくとも95%以上)並び
に圧損(3500mmAq以下)を考慮し、それぞれ2
5%〜75%に設定される。
【0016】更に、セラミック・フィルタ(3)のガス
流出側(流入側に配してもよい。図5参照)には、該フ
ィルタ再生用のセラミックヒータ(7a)(再生用の熱
源としてはこれの限定されるものではなく、例えば、軽
油バ−ナ(図6参照)やマイクロ波等を利用してもよ
い。特に、軽油バ−ナは熱源の容量的な制限が少ないの
で好ましい)が配設されている。
流出側(流入側に配してもよい。図5参照)には、該フ
ィルタ再生用のセラミックヒータ(7a)(再生用の熱
源としてはこれの限定されるものではなく、例えば、軽
油バ−ナ(図6参照)やマイクロ波等を利用してもよ
い。特に、軽油バ−ナは熱源の容量的な制限が少ないの
で好ましい)が配設されている。
【0017】これらのフィルタは次のようにして作られ
る。
る。
【0018】燒結体は、炭化珪素焼結体(3a1 )及び
コ−ジエライトの燒結体(3a2 )とも、先ず押し出し
成形によって、それぞれの形状の成形体が作られる。そ
の後、炭化珪素焼結体の場合には、前記の成形体を、ガ
ス通過孔(5)を交互に封止した後乾燥し、次いで不活
性ガス雰囲気下約2200℃で焼成する。一方、コ−ジ
エライト燒結体の場合には、前記の成形体を、ガス通過
孔(5)を交互に封止した後マイクロ波乾燥し、酸化雰
囲気下約1200℃で焼成する(燒結体が得られる)。
コ−ジエライトの燒結体(3a2 )とも、先ず押し出し
成形によって、それぞれの形状の成形体が作られる。そ
の後、炭化珪素焼結体の場合には、前記の成形体を、ガ
ス通過孔(5)を交互に封止した後乾燥し、次いで不活
性ガス雰囲気下約2200℃で焼成する。一方、コ−ジ
エライト燒結体の場合には、前記の成形体を、ガス通過
孔(5)を交互に封止した後マイクロ波乾燥し、酸化雰
囲気下約1200℃で焼成する(燒結体が得られる)。
【0019】次に、耐熱繊維層(3b)を作る訳である
が、前記のファイバの水スラリ(スラリ濃度:1wt
%)にポリアクリロニトリルやラテックスのような有機
質のバイダ(対ファイバにて約2wt%)及びアルミナ
ゾルのような接着材(対ファイバにて約4wt%)をそ
れぞれ加えた懸濁液に更に硫酸バンド水溶液(対ファイ
バにて約5wt%)を添加して該ファイバを凝集させ、
その凝集物の懸濁液中に前記の焼結体を浸漬、次いで該
焼結体の一方の端面から300mmHg程度の圧力にて
吸引・脱水(該懸濁液が該焼結体の隣接する通過孔の間
壁部を通して吸引されるので、必然的に該凝集物が該孔
の壁面に積層される。この際、該懸濁液が凝集していな
いと、該ファイバが該間壁部の空隙に入り込んでしまい
フィルタの機能を害することになる)し、最後に80〜
100℃で該焼結体を乾燥させる。
が、前記のファイバの水スラリ(スラリ濃度:1wt
%)にポリアクリロニトリルやラテックスのような有機
質のバイダ(対ファイバにて約2wt%)及びアルミナ
ゾルのような接着材(対ファイバにて約4wt%)をそ
れぞれ加えた懸濁液に更に硫酸バンド水溶液(対ファイ
バにて約5wt%)を添加して該ファイバを凝集させ、
その凝集物の懸濁液中に前記の焼結体を浸漬、次いで該
焼結体の一方の端面から300mmHg程度の圧力にて
吸引・脱水(該懸濁液が該焼結体の隣接する通過孔の間
壁部を通して吸引されるので、必然的に該凝集物が該孔
の壁面に積層される。この際、該懸濁液が凝集していな
いと、該ファイバが該間壁部の空隙に入り込んでしまい
フィルタの機能を害することになる)し、最後に80〜
100℃で該焼結体を乾燥させる。
【0020】
【作用】次に、図1及び図3に例示する本発明の装置を
基に、本発明の装置の作用について説明する。
基に、本発明の装置の作用について説明する。
【0021】図1に矢印で示すように、内燃機関(E)
の排気ガスがフィルタ(3)に導入されると、該ガス
は、ガス流入側が小片(6)によって封止されていない
ガス通過孔(5)に流入し、図3に示すように、耐熱繊
維層(3b)、燒結体の間壁部を通って、ガス流出側が
小片(6)によって封止されていない隣接するガス通過
孔(5)に抜ける際に、耐熱繊維層(3b)及び燒結体
の間壁部にてガス中のパ−ティキュレ−トが濾過・捕捉
され、そして、浄化された排気ガスがフィルタ(3)か
ら排出される。尚、前記の耐熱繊維層におけるパ−ティ
キュレ−トの捕捉は、該層全体にて行なわれる(全層濾
過)。
の排気ガスがフィルタ(3)に導入されると、該ガス
は、ガス流入側が小片(6)によって封止されていない
ガス通過孔(5)に流入し、図3に示すように、耐熱繊
維層(3b)、燒結体の間壁部を通って、ガス流出側が
小片(6)によって封止されていない隣接するガス通過
孔(5)に抜ける際に、耐熱繊維層(3b)及び燒結体
の間壁部にてガス中のパ−ティキュレ−トが濾過・捕捉
され、そして、浄化された排気ガスがフィルタ(3)か
ら排出される。尚、前記の耐熱繊維層におけるパ−ティ
キュレ−トの捕捉は、該層全体にて行なわれる(全層濾
過)。
【0022】パ−ティキュレ−トの捕捉が進行し、フィ
ルタ(3)での圧損が所定の値に達すると、該フィルタ
は再生処理を施される。セラミックヒーター(7a)に
てフィルタ(3)を加熱し、ヒーター近傍の該フィルタ
の温度が所定温度(300〜800℃)に達した時、ケ
ーシング2に燃焼促進用の二次エアの供給を開始し、該
フィルタ内に捕捉されたパ−ティキュレ−トを燃焼・除
去し、該フィルタ前流部の温度が急激に低下した時点を
もって再生を終了する。
ルタ(3)での圧損が所定の値に達すると、該フィルタ
は再生処理を施される。セラミックヒーター(7a)に
てフィルタ(3)を加熱し、ヒーター近傍の該フィルタ
の温度が所定温度(300〜800℃)に達した時、ケ
ーシング2に燃焼促進用の二次エアの供給を開始し、該
フィルタ内に捕捉されたパ−ティキュレ−トを燃焼・除
去し、該フィルタ前流部の温度が急激に低下した時点を
もって再生を終了する。
【0023】
【実施例】次に、本発明を例示する実施例について説明
する。
する。
【0024】(実施例1)セラミック・フィルタ(3)
として、直径:144mm、長さ:152mmのハニカ
ム構造の多孔質炭化珪素焼結体(3a1 )と、該炭化珪
素焼結体のガス通過孔(5)の壁面に積層せしめられた
径:1〜3μm、長さ:200〜250μmのアルミナ
・ファイバからなる耐熱繊維の層(3b)と、からなる
ものを製作した(図1乃至図3参照)。ここで、多孔質
炭化珪素焼結体(3a1 )及び耐熱繊維層(3b)の詳
細諸元は下記の通りである。
として、直径:144mm、長さ:152mmのハニカ
ム構造の多孔質炭化珪素焼結体(3a1 )と、該炭化珪
素焼結体のガス通過孔(5)の壁面に積層せしめられた
径:1〜3μm、長さ:200〜250μmのアルミナ
・ファイバからなる耐熱繊維の層(3b)と、からなる
ものを製作した(図1乃至図3参照)。ここで、多孔質
炭化珪素焼結体(3a1 )及び耐熱繊維層(3b)の詳
細諸元は下記の通りである。
【0025】[多孔質炭化珪素焼結体(3a1 )] (1)ガス通過孔(5):1.6mm×1.6mm,1
70個/平方インチ (2)隣接するガス通過孔の間壁部の厚み:0.3mm (3)平均気孔径:15μm (4)気孔率:50% (5)密度:2g/cm3 (6)熱伝導率:40〜70kcal/m・Hr・℃
70個/平方インチ (2)隣接するガス通過孔の間壁部の厚み:0.3mm (3)平均気孔径:15μm (4)気孔率:50% (5)密度:2g/cm3 (6)熱伝導率:40〜70kcal/m・Hr・℃
【0026】[耐熱繊維層(3b)] (1)積層厚さ:0.3mm (2)密度:0.4g/cm3 (3)熱伝導率:0.2kcal/m・Hr・℃
【0027】尚、支持層(4)は、厚さが20mmであ
り、熱伝導率:0.2kcal/m・Hr・℃のアルミ
ナ−シリカ・ファイバを充填した。又、再生用加熱源と
して12v−2.5kwのセラミックヒーターを1本使
用した。図1に示すように、上記諸元の排気ガス浄化装
置(1)をディ−ゼルエンジン(E)に接続し、該エン
ジンを作動させ、排気ガスをフィルタ(3)に流速15
m/s(フィルタ(3)の断面積基準)にて導入した。
排気ガスの導入中、排気管路(Ea)内の圧力を圧力セ
ンサ(Ps)及び圧電変換素子(Pe)を介して監視・
制御装置(C)によって監視した。排気ガス中のパ−テ
ィキュレ−トを20g/m2 捕集した時点でのフィルタ
(3)の圧損は、2300mmAqであった。尚、濾過
時間(排気ガスの導入から前記の圧損計測までの時間)
は、10時間であった。
り、熱伝導率:0.2kcal/m・Hr・℃のアルミ
ナ−シリカ・ファイバを充填した。又、再生用加熱源と
して12v−2.5kwのセラミックヒーターを1本使
用した。図1に示すように、上記諸元の排気ガス浄化装
置(1)をディ−ゼルエンジン(E)に接続し、該エン
ジンを作動させ、排気ガスをフィルタ(3)に流速15
m/s(フィルタ(3)の断面積基準)にて導入した。
排気ガスの導入中、排気管路(Ea)内の圧力を圧力セ
ンサ(Ps)及び圧電変換素子(Pe)を介して監視・
制御装置(C)によって監視した。排気ガス中のパ−テ
ィキュレ−トを20g/m2 捕集した時点でのフィルタ
(3)の圧損は、2300mmAqであった。尚、濾過
時間(排気ガスの導入から前記の圧損計測までの時間)
は、10時間であった。
【0028】次に、前記の監視・制御装置(C)によっ
てスイッチ(S)を閉成させ、ヒーター(7a)への通
電を開始し、位置(P1 )の温度(T1 )が約750℃
に達した時点でコンプレッサ(Co)を動作させ、エア
供給管(Ca)からフィルタ(3)に二次エアを50 l
/minの割合で供給し、フィルタ(3)のガス流入側
端部(P2 )の温度(T2 )が急激に降下する時点にて
ヒーター(7a)への通電を停止し、再生を終了した。
因に、再生時間(通電時間)は、10分であった。
てスイッチ(S)を閉成させ、ヒーター(7a)への通
電を開始し、位置(P1 )の温度(T1 )が約750℃
に達した時点でコンプレッサ(Co)を動作させ、エア
供給管(Ca)からフィルタ(3)に二次エアを50 l
/minの割合で供給し、フィルタ(3)のガス流入側
端部(P2 )の温度(T2 )が急激に降下する時点にて
ヒーター(7a)への通電を停止し、再生を終了した。
因に、再生時間(通電時間)は、10分であった。
【0029】この一連の操作を20回繰り返したが、フ
ィルタ(3)の圧損は急激に上昇することなく、しか
も、熱衝撃にて該フィルタが破損することもなかった。
ィルタ(3)の圧損は急激に上昇することなく、しか
も、熱衝撃にて該フィルタが破損することもなかった。
【0030】(実施例2)実施例1の耐熱繊維をアルミ
ナ・ファイバが70%、アルミナ−シリカ・ファイバが
30%(重量比)の混合物(ファイバ径及びファイバ長
さは実施例1に同じ)とした以外実施例1と同じ装置構
成のものにて、実施例1と同様の排気ガス浄化操作を行
なった。尚、耐熱繊維層(3b)の詳細諸元は、下記の
通りである。
ナ・ファイバが70%、アルミナ−シリカ・ファイバが
30%(重量比)の混合物(ファイバ径及びファイバ長
さは実施例1に同じ)とした以外実施例1と同じ装置構
成のものにて、実施例1と同様の排気ガス浄化操作を行
なった。尚、耐熱繊維層(3b)の詳細諸元は、下記の
通りである。
【0031】(1)積層厚さ:0.3mm (2)密度:0.5g/cm3 (3)熱伝導率:0.22kcal/m・Hr・℃
【0032】排気ガス中のパ−ティキュレ−トを20g
/m2 捕集した時点でのフィルタ(3)の圧損は、19
50mmAqであった。尚、濾過時間は、10時間、再
生時間は、9分であった。
/m2 捕集した時点でのフィルタ(3)の圧損は、19
50mmAqであった。尚、濾過時間は、10時間、再
生時間は、9分であった。
【0033】又、20回の一連の操作を繰り返してもフ
ィルタ(3)の圧損が大幅に変化することなく、しか
も、熱衝撃にて該フィルタが破損することもなかった。 (実施例3)実施例1の多孔質炭化珪素焼結体(3a
1 )をコ−ジエライトの焼結体(3a2 )と、耐熱繊維
をアルミナ・ファイバが70%、アルミナ−シリカ・フ
ァイバが30%(重量比)の混合物(詳細諸元は実施例
2に同じ)と、支持層(4)の厚さを10mmと、した
以外実施例1と同じ装置構成のものにて、実施例1と同
様の排気ガス浄化操作を行なった。尚、コ−ジエライト
の焼結体(3a2 )の詳細諸元は、下記の通りである。
ィルタ(3)の圧損が大幅に変化することなく、しか
も、熱衝撃にて該フィルタが破損することもなかった。 (実施例3)実施例1の多孔質炭化珪素焼結体(3a
1 )をコ−ジエライトの焼結体(3a2 )と、耐熱繊維
をアルミナ・ファイバが70%、アルミナ−シリカ・フ
ァイバが30%(重量比)の混合物(詳細諸元は実施例
2に同じ)と、支持層(4)の厚さを10mmと、した
以外実施例1と同じ装置構成のものにて、実施例1と同
様の排気ガス浄化操作を行なった。尚、コ−ジエライト
の焼結体(3a2 )の詳細諸元は、下記の通りである。
【0034】(1)ガス通過孔(5):2.11mm×
2.11mm,100個/平方インチ (2)隣接するガス通過孔の間壁部の厚み:0.43m
m (3)平均気孔径:17μm (4)気孔率:50% (5)密度:1.4g/cm3 (6)熱伝導率:0.1kcal/m・Hr・℃
2.11mm,100個/平方インチ (2)隣接するガス通過孔の間壁部の厚み:0.43m
m (3)平均気孔径:17μm (4)気孔率:50% (5)密度:1.4g/cm3 (6)熱伝導率:0.1kcal/m・Hr・℃
【0035】排気ガス中のパ−ティキュレ−トを20g
/m2 捕集した時点でのフィルタ(3)の圧損は、32
00mmAqであった。尚、濾過時間は、7時間、再生
時間は、20分であった。
/m2 捕集した時点でのフィルタ(3)の圧損は、32
00mmAqであった。尚、濾過時間は、7時間、再生
時間は、20分であった。
【0036】又、20回の一連の操作を繰り返してもフ
ィルタ(3)の圧損が大幅に変化することなく、しか
も、熱にて焼結体(3a2 )が溶損することもなかっ
た。
ィルタ(3)の圧損が大幅に変化することなく、しか
も、熱にて焼結体(3a2 )が溶損することもなかっ
た。
【0037】(比較例1〜3)実施例1〜3のセラミッ
ク・フィルタ(3)のガス通過孔(5)の壁面に耐熱繊
維層(3b)を積層せしめなかった以外、それぞれ各実
施例と同じ装置構成のものにて、実施例1と同様の排気
ガス浄化操作を行なった。
ク・フィルタ(3)のガス通過孔(5)の壁面に耐熱繊
維層(3b)を積層せしめなかった以外、それぞれ各実
施例と同じ装置構成のものにて、実施例1と同様の排気
ガス浄化操作を行なった。
【0038】排気ガス中のパ−ティキュレ−トを20g
/m2 捕集した時点でのフィルタ(3)の圧損は、夫々
4120mmAq(濾過時間:10時間,再生時間:1
5分)、4120mmAq(濾過時間:10時間,再生
時間:15分)、4600mmAq(濾過時間:10時
間,再生時間:20分)であった。
/m2 捕集した時点でのフィルタ(3)の圧損は、夫々
4120mmAq(濾過時間:10時間,再生時間:1
5分)、4120mmAq(濾過時間:10時間,再生
時間:15分)、4600mmAq(濾過時間:10時
間,再生時間:20分)であった。
【0039】
【発明の効果】上述の通り、本発明の装置によれば、同
一量のパ−ティキュレ−トを捕集させるとすれば、セラ
ミック・フィルタ(3)の圧損が小さくて済むため、同
一容量のフィルタにおいては、濾過時間を長く採ること
ができる(浄化処理サイクルは、濾過と再生とからなる
ため、濾過時間を長く採れるということは、該装置の利
用効率が良くなることを意味する)し、一方、同一圧損
を基準にすると、該フィルタを小型化でき、しかも耐熱
繊維層(3b)が支持層としても機能することから移動
式の内燃機関、例えば、ディ−ゼル車両への排ガス浄化
装置の実装を容易にする。
一量のパ−ティキュレ−トを捕集させるとすれば、セラ
ミック・フィルタ(3)の圧損が小さくて済むため、同
一容量のフィルタにおいては、濾過時間を長く採ること
ができる(浄化処理サイクルは、濾過と再生とからなる
ため、濾過時間を長く採れるということは、該装置の利
用効率が良くなることを意味する)し、一方、同一圧損
を基準にすると、該フィルタを小型化でき、しかも耐熱
繊維層(3b)が支持層としても機能することから移動
式の内燃機関、例えば、ディ−ゼル車両への排ガス浄化
装置の実装を容易にする。
【図1】本発明の一態様をそれを用いたシステムととも
に例示する部分断面図。
に例示する部分断面図。
【図2】図1に示す排気ガス浄化装置のセラミック・フ
ィルタの断面図。
ィルタの断面図。
【図3】図2に示すセラミック・フィルタの部分拡大断
面図。
面図。
【図4】図2に示すセラミック・フィルタの正面図。
【図5】再生用熱源としてのセラミックヒ−タをセラミ
ック・フィルタの排気ガス流入側に配設した本発明の一
態様をそれを用いたシステムとともに例示する部分断面
図。
ック・フィルタの排気ガス流入側に配設した本発明の一
態様をそれを用いたシステムとともに例示する部分断面
図。
【図6】再生用熱源としての軽油ヒ−タをセラミック・
フィルタの排気ガス流入側に配設した本発明の一態様を
それを用いたシステムとともに例示する部分断面図。
フィルタの排気ガス流入側に配設した本発明の一態様を
それを用いたシステムとともに例示する部分断面図。
1・・・・・・排気ガス浄化装置、 2・・・・・・ケーシング、3・・
・・・・セラミック・フィルタ、3a・・・・・・セラミック燒結
体、3a1 ・・・・・・炭化珪素焼結体、3a2 ・・・・・・コ−ジ
エライトの燒結体、3b・・・・・・耐熱繊維層、4・・・・・・支
持層、5・・・・・・ガス通過孔、6・・・・・・小片、7a・・・・・・
セラミック・ヒ−タ、7b・・・・・・軽油バ−ナ
・・・・セラミック・フィルタ、3a・・・・・・セラミック燒結
体、3a1 ・・・・・・炭化珪素焼結体、3a2 ・・・・・・コ−ジ
エライトの燒結体、3b・・・・・・耐熱繊維層、4・・・・・・支
持層、5・・・・・・ガス通過孔、6・・・・・・小片、7a・・・・・・
セラミック・ヒ−タ、7b・・・・・・軽油バ−ナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/02 R (72)発明者 小森 照夫 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方1−1 イビデ ン株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 内燃機関(E)の排気側に連通するケー
シング(2)と、該ケーシング内に配されたハニカム構
造の多孔質セラミック・フィルタ(3)と、からなる排
気ガス浄化装置において、該フィルタが、ガスの流れ方
向に平行に伸びる多数のガス通過孔(5)であって該孔
のガスの流れ方向の一端が交互に封止せしめられた孔を
有する多孔質のセラミック焼結体(3a)と、該孔の壁
面(5a)に積層せしめられた無機質の耐熱繊維層(3
b)と、からなることを特徴とする装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4183912A JPH0633734A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4183912A JPH0633734A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0633734A true JPH0633734A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16143994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4183912A Pending JPH0633734A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0633734A (ja) |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5800790A (en) * | 1995-09-25 | 1998-09-01 | Sintokogio, Ltd. | Filter for treatment of carbon-based particles in exhaust gas and a device for said treatment using said filter |
JP2003515023A (ja) * | 1999-10-15 | 2003-04-22 | コーニング インコーポレイテッド | 低アスペクトレシオディーゼル排気フィルタ |
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WO2008136232A1 (ja) | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Ngk Insulators, Ltd. | ハニカムフィルタ |
CN100453774C (zh) * | 2004-04-30 | 2009-01-21 | 喜星恩格尔哈德公司 | 柴油机颗粒过滤器 |
WO2010113586A1 (ja) | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ及びその製造方法 |
WO2010113585A1 (ja) | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ及びその製造方法 |
KR20110091736A (ko) * | 2008-11-04 | 2011-08-12 | 우미코레 아게 운트 코 카게 | 개선된 배압 특성을 갖는 디젤 입자 필터 |
WO2011125771A1 (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ及びハニカムフィルタの製造方法 |
WO2011125772A1 (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ |
WO2011125773A1 (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ |
WO2011125770A1 (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ |
WO2011125766A1 (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ |
WO2011125768A1 (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ |
WO2011125767A1 (ja) | 2010-03-31 | 2011-10-13 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタ |
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-
1992
- 1992-07-10 JP JP4183912A patent/JPH0633734A/ja active Pending
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