JPH0657288B2

JPH0657288B2 - パテイキユレ−トトラツプ

Info

Publication number: JPH0657288B2
Application number: JP61064923A
Authority: JP
Inventors: 紀之織田; 徹雄竹原
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1986-03-25
Filing date: 1986-03-25
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPS62225221A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、例えばディーゼルエンジンなどの排気ガス中
に含まれるダストを捕集して清浄化させるパティキュレ
ートトラップに関する。

「従来技術およびその問題点」ディーゼルエンジンの排気ガス中には、カーボンなどの
微粒子かなるダストが含まれており、公害の原因となっ
ている。そこで、排気ガス中に含まれる上記のようなダ
ストを捕集するため、種々のセラミックス製フィルタが
提案されている。

このようなセラミックス製フィルタの一例として、例え
ば第５図および第６図に示すように、全体としてハニカ
ム構造をなし、セルの両端面がそれぞれ千鳥格子状に閉
塞されたものが知られている。このフィルタは、ハニカ
ムのセルが排気ガス流入路１と清浄ガス流出路２とに分
れており、排気ガスＡの流入側の端面においては、清浄
ガス流出路２が閉塞され、清浄ガスＢの流出側の端面に
おいては、排気ガス流入路１が閉塞されている。したが
って、排気ガスＡが一方の端面から排気ガス流入路１内
に入ると、通気性の隔壁を通して清浄ガス流出路２内に
導入される。このとき、隔壁によってダストが捕集さ
れ、ガスは清浄化されて清浄ガスＢとなり、清浄ガスＢ
は、清浄ガス流出路２を通って他方の端面から排出され
る。

しかし、このフィルタでは、排気ガスＡ中のダストが排
気ガス流入路１の隔壁に全て捕集されることになり、ダ
ストの堆積により次第に通過圧損が増大する。このた
め、隔壁に堆積したダストを定期的に除去しなければな
らない。ダストを除去する手段としては、電熱やバーナ
によりダストを燃焼させる方法がよく採用される。しか
し、上記のフィルタにおいては、通過圧損を低くするた
めに、隔壁の厚さが通常 0.2〜３mm程度とされており、
ダストを燃焼させたときの熱によって、隔壁が焼損して
しまうという問題点があった。このため、隔壁に酸化触
媒などを担持させてダストを酸化燃焼させることも提案
されているが、ダストを長時間に亙って完全に除去する
ことは困難であった。

「発明の目的」本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、通過圧
損を長時間低くおさえることができ、しかもダストを燃
焼除去したときにフィルタが焼損しないようにしたパテ
ィキュレートラップを提供することにある。

「発明の構成」本発明によるパティキュレートトラップは、入口と出口
が開口された複数のほぼ直線的な通気路を有し、この通
気路の隔壁が多孔質ろ過面となっているセラミックス製
のフィルタと、フィルタの前記出口のすべてを囲むよう
に形成された一つまたは二つ以上のトラップとを備え、
かつ前記トラップにダストを燃焼除去する手段が設けら
れていることを特徴とする。

このように、本発明によるパティキュレートトラップ
は、フィルタとトラップとから構成されており、フィル
タは複数の通気路を有し、さらにトラップはフィルタの
通気路の出口のすべてを囲むように形成されているの
で、フィルタのろ過面積はトラップの内面積に比べてき
わめて大きくできる。このため、清浄ガスのろ過は、ろ
過面積の大きなフィルタによって主としてなされる。

また、フィルタの通気路がほぼ直線的となっており、か
つ含塵ガスの通気路の出口も開口されているので、ダス
トはフィルタではあまり捕集されず、ダストはその慣性
力等により主としてトラップに捕集される。

このように、清浄ガスの取出しが主としてフィルタによ
ってなされることから、トラップは清浄ガスを全くまた
は少ししか通す必要がなく、よって、トラップの肉厚を
大きくし、耐熱性に優れた材質とすることが可能であ
る。したがって、トラップに捕集されたダストを電熱や
バーナ等の手段により燃焼除去すれば、フィルタはもち
ろんトラップの壁が焼損することを防止できる。こうし
て、フィルタに灰分が蓄積して通過圧損を増大させるこ
ともなく、ダストを燃焼除去したときにフィルタが焼損
しない構造とすることができる。

本発明において、フィルタは、通気性のある多孔質セラ
ミックスで構成された隔壁を有する。この隔壁は、小型
化と軽量化を図り、通過圧損を低く抑え、ダストの捕捉
性能を高くするため、厚さ0.1 〜３mm程度、平均気孔径
５〜30μｍ、気孔率30〜50％程度であることが好まし
い。材質はコージエライト、ムライト、リチウムアルミ
ニウムシリケート（β−スポジュメン等）、アルミニウ
ムチタネート、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素などが好
ましい。

フィルタの好ましい例として、相互に平行に配置された
複数の多孔質セラミックス平板と、隣りあうセラミック
ス平板間に両側のセラミックス平板に接続して設けられ
たリブとを備え、前記リブの走行方向はセラミックス平
板間の一段おきに平行であるとともに、一枚のセラミッ
クス平板をはさんでは非平行であるものが挙げられる。
この場合、前記リブの少なくとも一部として波板を用い
てもよい。

このフィルタでは、排気ガスなの含塵ガスが一方の端面
から平板と平板との間に形成された通気路にに導入さ
れ、隔壁をなす平板を通してそれと非平行に走る通気路
に入り、この非平行に走る通気路から清浄ガスとなって
横方向に取出される。また、含塵ガス中に含まれるダス
トの大部分は慣性力等により最初の通気路に沿ってその
まま直進し、トラップに入る。

フィルタの別の好ましい例としては、多孔質のセラミッ
クス管を複数本平行に配置してろ過面とし、これらのセ
ラミックス管の両端部を管板で気密的に支持したものが
挙げられる。このフィルタでは、セラミックス管内に含
塵ガスが導入され、セラミックス管の壁を通して清浄ガ
スが管外に取出され、含塵ガス中のダストの大部分は、
慣性力等によりセラミックス管内を直進し、そのままト
ラップに入る。

本発明では、一個のトラップにてフィルタの含塵ガス側
の通気路の出口の全てを囲むように形成するのが簡便で
あるが、二つ以上のトラップを併置して、全体として全
ての含塵ガス側通気路出口をいずれかのトラップにて囲
むようにしてもよい。

ところでトラップはダストを捕捉して処理するものであ
り、したがって全くろ過機能を有しないものであっても
よいが、好ましくはこのトラップもろ過機能のある多孔
質セラミックスで構成される。このようにトラップにも
ろ過機能をもたせることにより、ダストは通さず、ガス
を通して、トラップ内にもガスの流れを生じさせ、いわ
ゆるブローダウンの作用によって集塵効果を高めること
ができる。トラップの材質、気孔径、気孔率は、前述し
たフィルタと同様なものでよいが、フィルタよりも肉厚
も大きくするなどの手段によってより耐熱性をもたせる
ことが好ましい。

本発明の好ましいパティキュレートトラップの例では、
フィルタのろ過面に堆積したダストが間欠的に圧送され
る逆洗ガスにより除去される。

このように逆洗を行うことによりフィルタの通過圧損を
より小さく保つことができる。なおフィルタとトラップ
とはパッキンなど適宜なシール手段により、ダストタイ
トにシールされる。

「発明の実施例」第１図には、本発明によるパティキュレートトラップの
実施例が示されている。

このパティキュレートトラップ11は、排気ガスＡの入口
12と清浄ガスＢの出口13とを有するケーシング14を備
え、このケーシング14内にフィルタ15（第１図において
は断面外形のみを略示した）とトラップ16とがガスの流
路方向に沿って順に接続配置されている。フィルタ15お
よびトラップ16は、放射状に、すなわち、トラップ16の
外側空間の清浄ガスＢの流れをさまたげないように配置
されたスペーサ17により、ケーシング14内に支持されて
いる。なお、ケーシング14のフィルタ15に近接した部分
には、逆洗ガスＣの入口18が設けられている。

フィルタ15は、例えば第２図に示すような構造をしてい
る。すなわち、通気性の多孔質セラミックス平板19を複
数枚平行に配置してろ過面とし、隣りあうセラミックス
平板19、19の間隙にはセラミックス製のリブ20またはリ
ブ21が設けられてセラミックス平板19、19を接続してい
る。

各セラミックス平板19に関してリブ20はその片側に、リ
ブ21は他の片側に設けられている。したがってリブ20は
セラミックス平板19、19の間隔の一段おきに交互に設け
られ、リブ21についても同様である。リブ20どうしはい
ずれも平行であり、リブ21どうしも平行である。そして
リブ20とリブ21とは非平行（第２図の例では走行方向が
垂直）とされている。かくしてセラミックス平板19とリ
ブ20、21とによって段毎に交互に交差して走る通気路2
2、23が形成されている。

この場合、リブ20はセラミックス平板19の両側縁部に形
成されているのみであり、このため一方の通気路22は内
部にリブを有さないものとなっている。また、リブ21は
セラミックス平板19の間において所定間隔で平行に多数
形成されており、このため他方の通気路23はハニカム状
に仕切られている。このように、一層おきに多数のリブ
21を設けることにより、フィルタ全体の強度を高めてい
る。

なお、この実施例では、排気ガスＡが通気路22の一方の
端面から流入して他方の端面から流出し、セラミックス
平板19を通過した清浄ガスＢが通気路23を通ってフィル
タ15の両側の端面から取出されるようになっている。ま
た、セラミックス平板19は例えば厚さ１mmの通気性の多
孔質セラミックスからなっている。

このフィルタ15の排気ガスＡが流出する側の端面には、
通気路22の全部を囲むようにトラップ16がダストタイト
に接続されている。トラップ16も好ましくはフィルタ15
と同様な通気性の多孔質セラミックスからなり、その厚
さはセラミックス平板19より厚く、例えば15mmとされて
いる。また、トラップ16の壁面には、集塵されたダスト
を燃焼除去するための電熱線24が設けられている。

上記の構成において、ディーゼルエンジンなどの排気ガ
ス流路にこのパティキュレートトラップ11を配置し、入
口12から排気ガスＡを導入する。排気ガスＡは、フィル
タ15の通気路22内に導入され、その大部分は多孔質のセ
ラミックス平板19を通過して隣接する流路23に導かれ、
フィルタ15の横方向の端面から清浄ガスＢとなって流出
する。清浄ガスＢは、フィルタ15、トラップ16と、ケー
シング14との間を通って出口13から排出される。排気ガ
スＡの一部は、フィルタ15をそのまま通過してトラップ
16に入り、トラップ16の隔壁を通して清浄ガスＢとな
り、出口13から排出される。

排気ガスＡ中に含まれるカーボン粒子などのダストは、
フィルタ15の通気路22内面にも捕捉されるが、通気路
22の出口においても排気ガスＡがまだ流速をもっている
こと、カーボン粒子などのダスト自体に慣性力がある
こと、排気ガスＡのガス流はエンジンの排ガスの場合
には脈動をもっていること、排気ブレーキを有する車
両用ディーゼルエンジンなどの場合には、排気ブレーキ
開放時に発生する圧力波はエンジンから常時発生する脈
動よりはるかに大きなエネルギーを有しており、通気路
22の隔壁面に堆積したカーボン粒子を吹飛ばし、圧損を
減らすこと、などの理由からダストは通気路22を閉塞す
るほどには堆積しない。

このため、排気ガスＡ中のダストの大部分はトラップ16
に捕捉され、電熱線24により必要な時に燃焼除去され
る。この場合、トラップ16は比較的肉厚の耐熱性に優れ
た構造とされているので、ダストの燃焼によって焼損す
ることはない。また、フィルタ15内には燃焼除去を要す
るほどにはダストが堆積しないので、フィルタ15は隔壁
を薄くすることができ、フィルタを小型としたままでろ
過面積を大きくとることができる。

なお、フィルタ15の通気路22内面に堆積したダストの離
脱は、入口18から逆洗ガスＣを間欠的に圧送してろ過面
を逆洗することによって行なうことが可能である。

なお、上記実施例において、フィルタ15の通気路23に排
気ガスＡを流通させ、清浄ガスＢを通気路22から取出す
ようにしてもよい。また、ダストを燃焼除去するための
電熱線24の代りに小バーナなどを用いてもよい。

第３図には、上記実施例に適用されるフィルタ15の他の
例が示さている。このフィルタ15は、第２図のフィルタ
におけるリブ21の大部分をセラミックス製の波板25で置
きかえたものであり、第２図のフィルタ15と同様に機能
する。したがって同一部位には同一番号を付して説明を
省略する。

第４図には、前記実施例に適用されるフィルタ15のさら
に他の例が示されている。このフィルタ15は、多孔質の
セラミックス管26を複数本平行に配置してろ過面とし、
これらのセラミックス管26の両端部を管板27、28で気密
的に支持したものからなる。このフィルタ15では、例え
ば排気ガスＡを一方の管板27の端面から流入させること
により、排気ガスＡの大部分はセラミックス管26の壁を
通過し清浄ガスＢとなって取出され、排気ガスＡの一部
はそのままセラミックス管26内を通り過ぎてトラップ16
内に流入することになる。

なお、第１図において、第２図または第３図に示すよう
な外形直方体状のフィルタ15を用いる場合にはトラップ
16は角筒状筒部と半円筒状底部とを有するものとされ、
第４図に示すような外形略円柱状のフィルタ15を用いる
場合にはトラップ16は円筒状筒部と半球状底部とを有す
るものとされる。さらにトラップ16の底部は平板状であ
ってもよいし、また第２図、第３図のフィルタ15の外形
を円柱状としてもよい。

本発明によるパティキュレートトラップ11を実際にテス
トした結果は次の通りである。フィルタ15としては、第
４図に示した構造で、外径６mm、有効長さ500mm のセラ
ミックス管26を52本有するものを使用した。また、トラ
ップ16としては、外径170mm 、有効長さ450mm のものを
使用した。そして、100PS のトラック用ディーゼルエン
ジンを用いてパティキュレートトラップ11のテストを行
なったところ、安定してカーボン粒子を捕捉でき、トラ
ップ16内に設けた電熱線24により捕捉したカーボン粒子
を燃焼再生することができ、通過圧損を最高700mmAq に
抑えることができた。

「発明の効果」以上説明したように、本発明のパティキュレートトラッ
プは、フィルタとトラップとから構成されており、フィ
ルタは複数の通気路を有することにより単位長さ当りの
ろ過面積が大きくなり、フィルタの含塵ガス側通気路の
出口のすべてを囲むトラップのろ過面積はフィルタのろ
過面積より小さいものとされている。このため、清浄ガ
スの取出しは、ろ過面積の大きなフィルタによって主と
してなされる。また、ダストは、フィルタの含塵ガス側
通気路がほぼ直線的となっているので、その慣性力等に
より主としてトラップに捕集される。

そして、トラップは大きな通気性を要求されないので、
耐熱性に優れた構造とすることが容易であり、捕集され
たダストを燃焼除去しても焼損することを防止できる。

また、本発明をディーゼルエンジンなどの排ガス処理に
適用した場合には、多孔質セラミックスが一般的に有し
ている吸音効果によりマフラーを兼用できるという効果
も得られる。

しかして本発明のパティキュレートトラップは、乗用車
をはじめとして、トラック、ブルドーザ、パワーショベ
ル、さらには船舶や定置式の発電機などに搭載されたデ
ィーゼルエンジンの排気ガス処理にも好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパティキュレートトラップの実施
例を示す断面図、第２図は同パティキュレートトラップ
に適用されるフィルタを示す斜視図、第３図は同パティ
キュレートトラップに適用されるフィルタの他の例を示
す斜視図、第４図は同パティキュレートトラップに適用
されるフィルタのさらに他の例を示す斜視図、第５図は
従来のセラミックスフィルタの一例を示す斜視図、第６
図は第５図のセラミックスフィルタの断面図である。図中、11はパティキュレートトラップ、12は排気ガスの
入口、13は清浄ガスの出口、14はケーシング、15はフィ
ルタ、16はトラップ、19はセラミックス平板、20、21は
リブ、22、23は通気路、24は電熱線、25は波板、26はセ
ラミックス管、27、28は管板、Ａは排気ガス、Ｂは清浄
ガスである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入口と出口が開口された複数のほぼ直線的
な通気路を有し、この通気路の隔壁が多孔質ろ過面とな
っているセラミックス製のフィルタと、前記出口のすべ
てを囲むように形成された一つまたは二つ以上のトラッ
プとを備え、かつ該トラップにダストを燃焼除去する手
段が設けられていることを特徴とするパティキュレート
トラップ。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記フィ
ルタは、相互に平行に配置された複数の多孔質セラミッ
クス平板と、隣りあうセラミックス平板間に両側のセラ
ミックス平板に接続して設けられたリブとを備え、前記
リブの走行方向はセラミックス平板間の一段おきに平行
であるとともに一枚のセラミックス平板をはさんで非平
行であるパティキュレートトラップ。
【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記フィ
ルタは、多孔質のセラミックス管を複数本平行に配置し
てろ過面とし、これらのセラミックス管の両端部を管板
で気密的に支持したものからなるパティキュレートトラ
ップ。
【請求項４】特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一つ
において、前記トラップがセラミックス製であるパティ
キュレートトラップ。
【請求項５】特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一つ
において、前記トラップはろ過機能を有するものである
パティキュレートトラップ。
【請求項６】特許請求の範囲第１〜５項のいずれか一つ
において、フィルタのろ過面に堆積したダストが間欠的
に圧送される逆洗ガスにより除去されるパティキュレー
トトラップ。
【請求項７】特許請求の範囲第１〜６項のいずれか一つ
において、ダストを燃焼除去する手段が電熱またはバー
ナであるパティキュレートトラップ。