JP2931175B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

Exhaust gas purification device

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JP2931175B2
JP2931175B2 JP5028182A JP2818293A JP2931175B2 JP 2931175 B2 JP2931175 B2 JP 2931175B2 JP 5028182 A JP5028182 A JP 5028182A JP 2818293 A JP2818293 A JP 2818293A JP 2931175 B2 JP2931175 B2 JP 2931175B2
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filter
exhaust gas
heat
ceramic
particulates
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幸二 島戸
淳 伊藤
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NITSUSAN DEIIZERU KOGYO KK
Ibiden Co Ltd
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NITSUSAN DEIIZERU KOGYO KK
Ibiden Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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
装する排気ガス中のパ−ティキュレ−ト除去装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for removing particulates contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purifying apparatus mounted on a diesel vehicle. The present invention relates to a decanter removing device.

【0002】[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(以下、セルという。図12の
符号(10)がそれである。尚、他の図面を含め、図中
の矢印はガスの流れ方向を示している)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(図1
2の符号(12)が封止部である)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
ルタをシ−ル材を介してケ−シングの中に納めたフィル
タに排気ガスを導入し、該多孔質セラミック・フィルタ
の隣接するガス通過孔の壁面にて排気ガス中のパ−ティ
キュレ−トを捕集し排気ガスから分離するものが知られ
ている。
2. Description of the Related Art As an apparatus for removing particulates contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, for example, a diesel engine, a large number of gas passage holes (hereinafter, referred to as "gas passage holes") extending parallel to the gas flow direction are known. This is indicated by the reference numeral (10) in Fig. 12. The arrows in the drawings, including other drawings, indicate the gas flow direction), and one end of the hole in the gas flow direction alternates. (Fig. 1
Exhaust gas is supplied to a filter in which a honeycomb-shaped porous ceramic filter made of a ceramic sintered body having holes (the reference numeral 2 (12) is a sealing portion) is housed in a casing through a seal material. Is known in which the particulates in the exhaust gas are collected and separated from the exhaust gas at the wall of the gas passage hole adjacent to the porous ceramic filter.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般に、車両用の内燃
機関は、不規則な負荷パタ−ンにて運転され、そのため
排気ガスの温度も不規則に変化する。通常、排気ガスの
温度は、アイドリング時が最も低く(80℃前後)、エ
ンジンがフル稼働している時が最も高い(800℃前
後)ので、高速走行状態から排気ブレ−キをかけた時に
は、排気ガスの温度が700℃前後急激に変化すること
になる。従って、このような条件下において使用される
セラミック・フィルタはこの温度変化に追従できる(耐
ヒ−トショック性)ものでなければならない。
Generally, an internal combustion engine for a vehicle is operated with an irregular load pattern, so that the temperature of exhaust gas also changes irregularly. Normally, the exhaust gas temperature is the lowest during idling (around 80 ° C) and the highest when the engine is running at full speed (around 800 ° C). The temperature of the exhaust gas rapidly changes around 700 ° C. Therefore, the ceramic filter used under such conditions must be able to follow this temperature change (heat shock resistance).

【0004】またフィルタ内へのパ−ティキュレ−トの
捕集が進行すると該フィルタのろ過層が目詰りを起こし
圧力損失が増大する結果、エンジン効率を悪化させるた
め、適当な時間間隔で該捕集パ−ティキュレ−トを燃焼
せしめ該フィルタから除去する、いわゆる再生が行われ
る。パ−ティキュレ−トの燃焼は、600℃以上、好ま
しくは再生時間の短縮を考慮し800〜900℃に加熱
する(熱風又は電気ヒ−タにて行う)ことによって行わ
れるが、フィルタ内のパ−ティキュレ−トの捕集量分布
は均一ではなく、更にその前の再生における燃え残りも
存在するので、パ−ティキュレ−トの燃焼による発熱に
はムラが生じることになり、その結果、パ−ティキュレ
−トの捕集量及び/又は残存量の多い部位の温度は、異
常に上昇し、場合によっては1200℃以上に達するこ
ともある。従って、このような条件下において使用され
るセラミック・フィルタは、この局部的な温度上昇に耐
え得る(耐熱性を有する)ものでなければならないこと
は勿論のこと、温度分布の不均一に起因する熱歪み、こ
れはクラックの発生要因になるものであるが、の影響を
回避できるものでなければならない。尚、温度分布の不
均一は、該セラミック・フィルタ自身の熱伝導性及びサ
イズによっても提起される現象である。
Further, as the collection of particulates in the filter progresses, the filter layer of the filter becomes clogged and the pressure loss increases. As a result, the efficiency of the engine deteriorates. So-called regeneration, in which the collected particulates are burned and removed from the filter, is performed. Burning of the particulates is carried out by heating to 600 ° C. or higher, preferably 800 to 900 ° C. in consideration of shortening the regeneration time (performed with hot air or an electric heater). -The distribution of the collected amount of the particulates is not uniform, and there is also the unburned residue in the previous regeneration, so that the heat generated by the burning of the particulates becomes uneven, and as a result, The temperature at the site where the amount of collected and / or residual amount of the citrate is large rises abnormally and sometimes reaches 1200 ° C. or more. Therefore, the ceramic filter used under such conditions must be able to withstand the local temperature rise (having heat resistance), and of course, due to the uneven temperature distribution. Thermal distortion, which is a cause of crack generation, must be able to avoid the influence of thermal distortion. The non-uniformity of the temperature distribution is a phenomenon caused by the thermal conductivity and size of the ceramic filter itself.

【0005】上記要件を満足させるべく種々の装置が提
案(代表的なものとしては、実公昭63−31690
号、実開平1−63715号、実開平3−27815
号、特開昭60−65219号、実開平2−11812
0号)されている。
Various devices have been proposed to satisfy the above requirements (typically, Japanese Utility Model Publication No. Sho 63-31690).
No., Japanese Utility Model Application No. 1-63715, Japanese Utility Model Application No. 3-27815
No. JP-A-60-65219, Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-11812.
0).

【0006】これらの装置は、上記の要件のうち「耐熱
性」及び「耐ヒ−トショック性」をフィルタ材料として
使用するセラミックの種類を適宜選択することによって
クリアし、「熱歪み」問題についてはセラミック・フィ
ルタの構造にて克服せんとしたもの、具体的には、断
面形状が四角のセルを有する円柱状又は楕円柱状の単一
セラミック・フィルタを (A)その軸線を通る面にて複数
個のフィルタ・パ−ツに分割(従って、その断面形状は
1/n円又は1/n楕円(n:分割数)となる。実公昭
63−31690号、実開平3−27815号、特開昭
60−65219号)又は (B)その軸線に同心に分割
(従って、その分割後のフィルタ・パ−ツの形状は、中
心部が棒状、その外周側が筒体となる。実開平1−63
715号)し、隣接するフィルタ・パ−ツの該分割面間
に緩衝材や断熱材を介装(実公昭63−31690号、
実開平3−27815号、実開平1−63715号)又
は「熱歪み」量に相当する間隙を設けた(特開昭60−
65219号)もの(円筒状又は楕円筒状ケ−シングと
セラミック・フィルタとの間にはワイヤメッシュ等の緩
衝部材を介装)及び断面形状が四角のセルを有する
(該刊行物の出願当時の技術レベルより推定)複数の小
径の円柱状セラミック・フィルタを円筒状のケ−シング
内に断熱材にてそれぞれ離隔配設したもの(実開平2−
118120号)であるが、依然として以下に示すよう
な課題を残したものである。
[0006] In these devices, the "heat resistance" and "heat shock resistance" of the above requirements are cleared by appropriately selecting the type of ceramic used as a filter material, and the "thermal distortion" problem is solved. Is a ceramic filter structure that has been overcome, specifically, a single cylindrical or elliptic cylindrical ceramic filter having square cells in cross section. The filter part is divided into a plurality of filter parts (therefore, the sectional shape is 1 / n circle or 1 / n ellipse (n: the number of divisions). Japanese Utility Model Publication No. 63-31690, Japanese Utility Model Publication No. 3-27815, 60-65219) or (B) The filter part is concentrically divided along its axis (therefore, the shape of the filter part after the division is a rod at the center and a cylinder at the outer periphery).
No. 715), and a cushioning material or a heat insulating material is interposed between the divided surfaces of the adjacent filter parts (Japanese Utility Model Publication No. 63-31690,
Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 3-27815 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-63715) or a gap corresponding to the amount of "thermal distortion" is provided (Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 60-1985).
No. 65219) (a cushioning member such as a wire mesh is interposed between a cylindrical or elliptical cylindrical casing and a ceramic filter) and a cell having a square cross section (at the time of filing of the publication). A plurality of small-diameter cylindrical ceramic filters which are separated from each other by a heat insulating material in a cylindrical casing (estimated from the technical level)
118120), but still has the following problems.

【0007】[構造−−(A)]断面形状が1/n円又は
1/n楕円フィルタ・パ−ツを予め製造し該パ−ツを集
合体に組みあげることは、フィルタ・パ−ツの成形後の
焼成及び乾燥時の収縮により該パ−ツの形状が維持でき
ず(集合体への組みあげが困難となる)、しかも該セル
形状の寸法が不揃いになる(排気ガス導入時、圧損にバ
ラつきが生じ、パ−ティキュレ−トの捕集密度が不均一
になる)ので、先ず円柱状又は楕円柱状の単一セラミッ
ク・フィルタを製造しそれを精密に切断する工程が必要
となり、製造工程が複雑になる。
[Structure-(A)] To manufacture a filter part having a 1 / n circular or 1 / n elliptical cross section in advance and assembling the part into an assembly, it is necessary to use a filter part. The shape of the part cannot be maintained due to shrinkage during firing and drying after molding (it becomes difficult to assemble into an aggregate), and the dimensions of the cell shape become irregular (when exhaust gas is introduced, The pressure drop varies, and the collection density of the particulates becomes non-uniform.) Therefore, it is necessary to first manufacture a cylindrical or elliptical columnar single ceramic filter and cut it precisely. The process becomes complicated.

【0008】尚、四角の断面形状のセルを有するその断
面形状が1/n円又は1/n楕円構造体には、熱負荷が
掛けられた時セルの膨張にともないセルの45°の方向
に引っ張り力が働く(セルの膨張差に起因し該構造体の
外周に「熱歪み」が出る)ので好ましくない(この課題
は、[構造−−(A)]のもののみならず[構造−−
(B)]及び[構造−]のものにおいても抱えている課題
である)。
In addition, a 1 / n-circle or 1 / n-elliptical structure having cells having a square cross section has a 45 ° direction with the expansion of the cells when a thermal load is applied. This is not preferable because a tensile force acts ("thermal distortion" occurs on the outer periphery of the structure due to the difference in expansion of the cells).
(B)] and [Structure-]).

【0009】又、隣接するフィルタ・パ−ツの該分割面
間に「熱歪み」量に相当する間隙を設けたもの(特開昭
60−65219号)は、処理されるべき排気ガスの一
部が処理されずにセラミック・フィルタを通過してしま
うので好ましくない。
A filter having a gap corresponding to the amount of "thermal distortion" between the divided surfaces of adjacent filter parts (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-65219) is one example of exhaust gas to be treated. This is undesirable because the part will pass through the ceramic filter without being processed.

【0010】[構造−− (B)]刊行物(実開平1−6
3715号)に、隣接するフィルタ・パ−ツの該分割面
間に介装する「熱歪み」の緩衝材及び断熱材としてバ−
ミキュライト、蛭石等の「加熱膨張剤」と、アルミナ、
シリカ等の「アルミナ−シリカ・ファイバ」と、「有機
結合剤」と、からなる「加熱膨張性セラミック材料」が
開示されているが、バ−ミキュライトや蛭石は加熱する
とガスを発生し膨張するがその膨張率にはバラつきがあ
るため該フィルタ・パ−ツに不均一な力が掛かり割れの
要因となる。更に、これらの材料は耐熱温度が低く加熱
するとガラス化し強度が著しく低下するので、再生を繰
り返すと該フィルタ・パ−ツの支持力が低下すると共に
排気ガスに対するシ−ル性が損なわれてしまう。またこ
の構造においては、径の大きな筒体の製造が困難であ
る。
[Structure-(B)] Publication (Junkai Hei 1-6)
No. 3715), a bar is provided as a buffer material and a heat insulating material for "thermal distortion" interposed between the divided surfaces of adjacent filter parts.
"Heat expansion agent" such as miculite and vermiculite, alumina,
A "heat-expandable ceramic material" comprising "alumina-silica fiber" such as silica and an "organic binder" is disclosed, but vermiculite and vermiculite generate a gas when heated and expand. However, since the coefficient of expansion varies, an uneven force is applied to the filter parts to cause cracks. Further, these materials are vitrified when heated at a low heat-resistant temperature and their strength is remarkably reduced. Therefore, when the material is repeatedly regenerated, the supporting force of the filter part is reduced and the sealing property against exhaust gas is impaired. . Also, in this structure, it is difficult to manufacture a cylinder having a large diameter.

【0011】[構造−]ケ−シングへのフィルタ・パ
−ツの充填効率が低い(その結果、装置が大きくなって
しまう)。
[Structure] Filling efficiency of the filter part into the casing is low (as a result, the size of the device becomes large).

【0012】尚、刊行物(実開平2−118120号)
には各フィルタ・パ−ツの間には断熱材が充填されるこ
と(同刊行物の第1図(b)及び第2図参照。符号6が
それである)が開示されているが、該断熱材の具体的な
記載がないため、少なくとも[構造−−(B)]にて述べ
た課題に対する認識がなかったものと推察される。
A publication (Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-118120)
Discloses that a heat insulating material is filled between the filter parts (see FIGS. 1 (b) and 2 of the publication, which is denoted by reference numeral 6). Since there is no specific description of the heat insulating material, it is presumed that at least the problem described in [Structure --- (B)] was not recognized.

【0013】[0013]

【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、耐
久性のある排気ガス浄化装置、換言すれば、「耐熱
性」、「耐ヒ−トショック性」は勿論のこと「熱歪み」
問題をも解決した実用的な排気ガス浄化装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object to provide a durable exhaust gas purifying apparatus, in other words, "heat resistance", "Heat shock resistance" as well as "heat distortion"
It is an object of the present invention to provide a practical exhaust gas purifying apparatus which has solved the problem.

【0014】すなわち、本発明の装置は、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(1)に
おいて、該フィルタが、ガスの流れ方向に平行に伸びる
軸線を有する複数の角柱状のフィルタ・パ−ツ(4)の
集合体からなり、各フィルタ・パ−ツの周面の少なくと
も前後両端面近傍領域にパ−ツ支持材(5)を、該フィ
ルタ・パ−ツの集合体の周面の少なくとも前後両端面近
傍領域にアルミナ−シリカ・ファイバと発ガス成分から
なる弾性支持材(6)を、夫々被着してなることを特徴
とする。
That is, the device of the present invention comprises a casing (2) communicating with the exhaust side of the internal combustion engine (E), and a porous ceramic ceramic having a honeycomb structure disposed in the casing.
An exhaust gas purifying apparatus (1) comprising a filter (3), wherein the filter comprises an aggregate of a plurality of prismatic filter parts (4) having an axis extending in parallel to the gas flow direction. Part support members (5) are provided at least in the vicinity of the front and rear end faces of the peripheral surface of each filter part, and alumina is provided at least in the vicinity of the front and rear end faces of the peripheral surface of the assembly of filter parts. An elastic support member (6) comprising a silica fiber and a gas-evolving component is attached to each.

【0015】以下、この発明を図面に従って詳細に説明
する。図1に示すように、本発明の排気ガス浄化装置
(1)は、筒状の金属製ケーシング(2)を備え、内燃
機関(E)の排気管路(Ea)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・フィルタ外周と該
ケーシングの内壁との間、該セラミック・フィルタ周面
の前後両端面近傍領域には弾性支持材(6)が排気ガス
中のパ−ティキュレ−トのショ−トパス防止並びに該セ
ラミック・フィルタの該ケーシングへの保持及び断熱の
ために設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an exhaust gas purifying apparatus (1) of the present invention includes a cylindrical metal casing (2) and is connected to an exhaust pipe (Ea) of an internal combustion engine (E). Particulates in the exhaust gas are contained in the casing (2).
A porous ceramic filter (3) for trapping / removing the filter is disposed, between the outer periphery of the ceramic filter and the inner wall of the casing, in a region near both front and rear end surfaces of the peripheral surface of the ceramic filter. The elastic support (6) is provided for preventing short-path of particulates in exhaust gas and for holding and insulating the ceramic filter in the casing.

【0016】更に、セラミック・フィルタ(3)のガス
流入側(流出側に配してもよい)には、該フィルタ再生
用の軽油バ−ナ(7a)(熱源の容量的な制限が少ない
点において好ましいが、再生用の熱源としてはこれに限
定されるものではなく、例えば、セラミックヒータやマ
イクロ波等を利用してもよい)が配設されている。
Further, a gas oil burner (7a) for regenerating the ceramic filter (3) may be disposed on the gas inflow side (may be arranged on the outflow side) of the ceramic filter (3) (the heat source is less restricted in terms of capacity). However, the heat source for reproduction is not limited to this, and for example, a ceramic heater, a microwave, or the like may be used).

【0017】ここで、セラミック・フィルタ(3)は、
断面形状が三角形、正方形、長方形又は正六角形のフィ
ルタ・パ−ツ(4)を1種又はそれらを組み合わせて角
柱状に集合させて用いる(図2乃至5参照。但し、これ
らは例示であって、組み合わせ方を限定するものではな
い)。フィルタ・パ−ツ(4)の断面形状をこのように
することによって、従来技術(断面形状が1/n円又は
1/n楕円である)の課題として挙げた製造上の制約が
なくなり、また、これらを適宜組み合わせることにより
内燃機関の容量にあったフィルタを適宜選定でき、しか
も任意のケ−シング形状にすることができるので、排気
ガス浄化装置の実装上の制約が少なくなる(ここで、セ
ルの断面形状は、該フィルタ・パ−ツの断面形状と同一
にするのがよい。加熱時にセルの膨張差に起因する該フ
ィルタ・パ−ツの外周に働く引っ張り力が等方に働くの
で、従来技術のような「熱歪み」の発生が防止できるか
らである)。尚、集合形態としては、集合体の中心から
ケ−シングの内壁迄の距離の比(図2乃至図5のOB/
OA)を少なくとも0.5、好ましくは1.0となるよ
うにする。該集合体の中心部と外周近傍部との温度差形
成による影響を少なくするためである。
Here, the ceramic filter (3) is
Filter parts (4) having a triangular, square, rectangular or regular hexagonal cross section may be used alone or in combination and assembled into a prismatic shape (see FIGS. 2 to 5; these are only examples. , The combination is not limited). By making the cross-sectional shape of the filter part (4) in this way, there is no longer a restriction on manufacturing which has been cited as a problem in the prior art (the cross-sectional shape is a 1 / n circle or 1 / n ellipse) By appropriately combining them, a filter suitable for the capacity of the internal combustion engine can be appropriately selected and an arbitrary casing shape can be obtained, so that restrictions on mounting of the exhaust gas purifying device are reduced (here, The cross-sectional shape of the cell is preferably the same as the cross-sectional shape of the filter part, because the tensile force acting on the outer periphery of the filter part due to the difference in expansion of the cell during heating acts isotropically. This is because "thermal distortion" as in the prior art can be prevented. The form of assembly is the ratio of the distance from the center of the assembly to the inner wall of the casing (OB / FIG. 2 to FIG. 5).
OA) is at least 0.5, preferably 1.0. This is because the influence of the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion is reduced.

【0018】フィルタ・パ−ツ(4)の材料としては、
「耐熱性」の観点から、荷重軟化温度が1200℃以上
であって、且つ1200℃における曲げ強度(JIS
R1601に規定された3点曲げ強さ)が常温における
それの70%以上であるものが好ましい。70%以下の
材料では、再生時に軟化・変形しクラックが生じるから
である。次いで、「耐ヒ−トショック性」の観点から、
加熱時の変形量の少ないもの、すなわち熱膨張係数で表
せば1.0×10-6/℃〜5.0×10-6/℃程度のも
のが好ましい(1.0×10-6/℃以下の材料には、荷
重軟化温度指標を満足するものが殆ど見当たらなく、一
方、5.0×10-6/℃以上のものは「熱歪み」の発生
防止の観点からフィルタ・パ−ツの大きさを極めて小さ
いものにしなければならないので実用性に乏しい)。更
に、熱伝導率が0.01〜0.5cal/cm・sec
・℃の範囲にあるものが好ましい。0.01cal/c
m・sec・℃未満では、セラミック・フィルタの再生
時に該フィルタの中心部と周縁部との温度差が大きくな
り過ぎるし、一方、0.5cal/cm・sec・℃を
越えると再生に必要な熱量が大きくなり過ぎ実用上好ま
しくないからである。これらの指標を満足する材料とし
ては、ムライト・コ−ジエライト、炭化珪素、窒化珪
素、窒化アルミ、フォルステライト、ステアタイトが挙
げられる。フィルタ・パ−ツ(4)の気孔率は、30〜
90%、より好ましくは40〜60%(30%より小さ
いと圧損が大きくなり過ぎ、一方、90%より大きくな
るとパ−ティキュレ−トの捕集率が悪くなるからであ
る)、平均気孔径は、5〜40μm(5μmより小さい
と圧損が大きくなり過ぎ、一方、40μmより大きくな
るとパ−ティキュレ−トの捕集率が悪くなるからであ
る)とする。
Materials for the filter part (4) include:
From the viewpoint of “heat resistance”, the flexural strength at a load softening temperature of 1200 ° C. or more and 1200 ° C. (JIS
The three-point bending strength specified in R1601) is preferably 70% or more of that at room temperature. This is because a material of 70% or less is softened and deformed at the time of reproduction and cracks occur. Then, from the viewpoint of "heat shock resistance",
With less amount of deformation upon heating, that is preferred for 1.0 × 10 -6 about /℃~5.0×10 -6 / ℃ if indicated by the coefficient of thermal expansion (1.0 × 10 -6 / ℃ Among the following materials, those satisfying the load softening temperature index are hardly found. On the other hand, those having a temperature of 5.0 × 10 −6 / ° C. or more are used in filter parts from the viewpoint of preventing “thermal distortion”. It is not practical because the size must be extremely small). Further, the thermal conductivity is 0.01 to 0.5 cal / cm · sec.
-Those in the range of ° C are preferred. 0.01 cal / c
If the temperature is less than m · sec · ° C., the temperature difference between the center and the periphery of the ceramic filter becomes too large during the regeneration of the ceramic filter. On the other hand, if it exceeds 0.5 cal / cm · sec · ° C., it is necessary for the regeneration. This is because the calorific value becomes too large and is not practically preferable. Materials satisfying these indices include mullite cordierite, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, forsterite, and steatite. The porosity of the filter part (4) is 30 to
The average pore diameter is 90%, more preferably 40 to 60% (because the pressure loss becomes too large when it is less than 30%, and the collection rate of particulates becomes worse when it is more than 90%). , 5 to 40 μm (because the pressure loss is too large if it is smaller than 5 μm, whereas the collection rate of particulates becomes worse if it is larger than 40 μm).

【0019】また、セル数は、50〜300個/平方イ
ンチ(50個/平方インチ未満では、濾過面積が少なく
なるので単位時間・単位容積当りのパ−ティキュレ−ト
捕集量が少なくなるし、一方、300個/平方インチよ
り多くなるとセル一個当りの開口面積が小さくなり過ぎ
圧損が上昇する)、セルの壁(11)の厚み(隣接する
セルの壁間距離)は、0.2〜0.6mm(0.2未満
では、フィルタ・パ−ツの機械的強度が弱くなり、一
方、0.6mmを越えると、濾過面積が少なくなるので
単位時間・単位容積当りのパ−ティキュレ−ト捕集量が
少なくなる)とする。
The number of cells is 50 to 300 cells / square inch. If the number of cells is less than 50 cells / square inch, the filtration area is reduced, so that the amount of collected particulates per unit time and unit volume is reduced. On the other hand, if it exceeds 300 cells / square inch, the opening area per cell becomes too small and the pressure loss rises), and the thickness of the cell wall (11) (distance between adjacent cell walls) is 0.2 to 0.6 mm (less than 0.2, the mechanical strength of the filter part becomes weaker, whereas, if it exceeds 0.6 mm, the filtration area becomes smaller, so that the particulates per unit time and unit volume are reduced. (The amount of collection is reduced).

【0020】セルの壁面(11a),(11b)には更
に、本願発明と同じ出願人から先に出願された発明(特
願平4−183912号)と同様、パ−ティキュレ−ト
の付加的濾過面となる無機質の耐熱繊維層を積層しても
よい(この処理によってフィルタ単位容積あたりの濾過
効率が上昇する)。ここで、耐熱繊維層の厚さは、壁厚
みの1/2〜3に設定する(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
割合が小さくなりセルの壁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)。
The cell walls (11a) and (11b) are further provided with a particulate as in the invention (Japanese Patent Application No. 4-183912) previously filed by the same applicant as the present invention. An inorganic heat-resistant fiber layer serving as a filtration surface may be laminated (this treatment increases the filtration efficiency per unit volume of the filter). Here, the thickness of the heat-resistant fiber layer is set to 1/2 to 3 of the wall thickness (the thickness of the heat-resistant fiber layer is 1/3).
If it is less than 2, the collection rate of particulates in this layer will be small, and the load on the cell wall will increase, causing an early rise in pressure loss of the filter. The pressure loss at this time is undesirably increased.

【0021】ここで、耐熱繊維層の平均気孔率は、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、25%〜75%に設定される。
Here, the average porosity of the heat-resistant fiber layer is expressed as a percentage.
Particle size distribution of the citrate (diesel exhaust, average particle size 0.1-0.2 μm) and collection rate (at least 95%)
%) And pressure loss (3500 mmAq or less) are taken into account, and are set to 25% to 75%.

【0022】尚、「耐ヒ−トショック性」を満足させる
という点においては、材料面の配慮に加え装置構成上の
配慮、すなわちセラミック・フィルタ(3)の上流に排
気ガス又はフィルタ再生用熱風の温度変化を緩和するた
めの補助フィルタ(8)を設置してもよい(図6参
照)。ここで、該補助フィルタは熱負荷の緩和が主目的
故、該補助フィルタとしては、フルフロ−型のハニカム
状セラミック・フィルタ(8a)(セルに封口処理を施
さない、すなわちパ−ティキュレ−トが殆ど捕集される
ことなく排気ガスがセルを通過するタイプ。図8参照。
尚、このフィルタは、その目的からして、パ−ティキュ
レ−ト捕集用のフィルタほどその厚み(ガスの流れ方向
の長さ)を厚くする必要がないため、分割の必要性は小
さい)を単独で又はフォ−ム状もしくは繊維状のセラミ
ック板(8b)(図9参照。これは、アルミナ−シリカ
・ファイバにアクリル系バインダと硫酸アルミとを加え
水中に分散させたものを、所定の厚みに紙漉きの要領に
て漉き取ったものを乾燥させ、更にその厚み方向に、多
数の小径の貫通孔を穿ったものである)と組み合わせて
(組み合わせ例としては、図7参照。尚、このフィルタ
の断面形状及び寸法は、原則としてパ−ティキュレ−ト
捕集用のセラミック・フィルタと同形・同寸とする。ケ
−シングへの支持方法は、このフィルタはその目的から
排気ガスがその周辺部を通過することを阻止する構造の
ものとする必要がないため、定法に従えばよい)用い
る。尚、該補助フィルタは、その熱容量を全フィルタ
(パ−ティキュレ−ト捕集用のセラミック・フィルタ+
該補助フィルタ)の熱容量の30%以下とし(30%以
上にすると、該補助フィルタの加熱に要する熱量が大き
くなり過ぎ、燃費の悪化やバッテリの早期消耗を招
く)、該セラミック・フィルタとその中心軸をそろえ
(緩和作用の均等化を図る)、更にその前端面より15
0mm以内に設置する(150mmを越えると上記緩和
作用がなくなる)。
In terms of satisfying the "heat shock resistance", in addition to consideration of the material, consideration of the device configuration, that is, exhaust gas or hot air for filter regeneration upstream of the ceramic filter (3). An auxiliary filter (8) may be provided to reduce the temperature change of the filter (see FIG. 6). Here, since the main purpose of the auxiliary filter is to reduce the heat load, the auxiliary filter is a full-flow type honeycomb-shaped ceramic filter (8a) (the cell is not subjected to a sealing treatment, that is, a particulate is not used. A type in which the exhaust gas passes through the cell with little collection, see FIG.
For this purpose, this filter does not need to be as thick as the filter for collecting particulates (the length in the gas flow direction), so the necessity of division is small. A single or foam-like or fibrous ceramic plate (8b) (see FIG. 9) is obtained by adding an acrylic binder and aluminum sulfate to alumina-silica fiber and dispersing the same in water to a predetermined thickness. Is dried in the same manner as in papermaking, and a large number of small-diameter through-holes are formed in the thickness direction (see FIG. 7 for an example of a combination). The cross-sectional shape and dimensions of the filter are, in principle, the same as and the same as those of the ceramic filter for collecting particulates. It is not necessary to those of the structure to prevent passing through the section, may follow the method) is used. The heat capacity of the auxiliary filter is equal to that of the entire filter (ceramic filter for collecting particulates).
The heat capacity of the auxiliary filter is set to 30% or less (if it is 30% or more, the amount of heat required for heating the auxiliary filter becomes excessively large, leading to deterioration of fuel efficiency and early consumption of the battery). Align the shafts (equalize the relaxing action) and further from the front end face 15
It is set within 0 mm (if it exceeds 150 mm, the above-mentioned relaxation effect is lost).

【0023】更に、各フィルタ・パ−ツの周面の少なく
とも前後両端面近傍領域にパ−ツ支持材(5)が被着さ
れる(図10及び図11参照)。当然のことながら、該
パ−ツ支持材の耐熱温度は1200℃以上であることが
要求される。具体的には、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。更に好ましくは、
前記の好適ファイバに少量の炭化珪素粉末や炭化タング
ステン粉末を混合したもの、又は前記の好適ファイバと
スティ−ル・ファイバ,ステンレス・ファイバ,炭化珪
素ファイバ,カ−ボン・ファイバ等とを混ぜ合わせたも
のが挙げられる(フィルタ・パ−ツと同様の理由、すな
わち熱伝導率をフィルタ・パ−ツのそれ−0.01〜
0.5cal/cm・sec・℃−と同等に調整するた
め)。尚、被着仕様としては、密度が0.1〜0.8g
/cm3 (0.1g/cm3 未満では、ファイバ間に空
隙が多く存在するため強度が小さく、その結果、排気ガ
スに対するシ−ル性が不充分となるし、0.8g/cm
3 を越えると弾性が損なわれ、「熱歪み」の緩衝能が不
充分となる)、厚みが1〜5mm(1mm未満では、隣
接するフィルタ・パ−ツ同士が接触・干渉し合い割れが
生じやすくなるし、5mmを越えると単位セラミック・
フィルタ容量当りの濾過面積が減少し、結果として装置
が大きなものになる)とすることが好ましい。
Further, a part supporting member (5) is attached to at least a region near both front and rear end surfaces of the peripheral surface of each filter part (see FIGS. 10 and 11). As a matter of course, the heat resistance temperature of the part supporting material is required to be 1200 ° C. or more. Specifically, alumina fiber, silica fiber, alumina-silica fiber, zirconia fiber, cordierite fiber, silicon carbide fiber, etc. can be used, but heat resistance, cost, availability (production) In consideration of the amount, alumina fibers or alumina-silica fibers are preferred. More preferably,
A mixture of the preferred fiber with a small amount of silicon carbide powder or tungsten carbide powder, or a mixture of the preferred fiber with a steel fiber, a stainless steel fiber, a silicon carbide fiber, a carbon fiber, or the like. (The same reason as for the filter part, that is, the thermal conductivity is set to 0.01 to that of the filter part.
0.5 cal / cm · sec · ° C.-). In addition, the density is 0.1 to 0.8 g as the adhered specification.
/ Cm 3 (less than 0.1 g / cm 3 , the strength is small due to the presence of many voids between the fibers, and as a result, the sealing property against the exhaust gas becomes insufficient, and 0.8 g / cm 3
If it exceeds 3 , the elasticity will be impaired and the buffering capacity for "thermal distortion" will be insufficient.) If the thickness is less than 1 mm, adjacent filter parts will contact and interfere with each other, causing cracks. If it exceeds 5mm, the unit ceramic
The filtration area per filter volume is reduced, resulting in a larger device).

【0024】また、該フィルタ・パ−ツの集合体の周面
の少なくとも前後両端面近傍領域にアルミナ−シリカ・
ファイバと発ガス成分からなる弾性支持材(6)を被着
する(図10及び図11参照。図示では、前後両端面近
傍領域にのみ被着しているが、再生用熱源の容量との兼
ね合いから、より高い断熱効果を所望する時には、周面
全体に被着してもよい)。該弾性支持材は、前記のアル
ミナ−シリカ・ファイバと発ガス成分、例えばアンモニ
アを含んだバ−ミキュライト等とからなるものが使用さ
れ得る。発ガス成分を含んだ材料であっても、本願のよ
うにケ−シングとフィルタ・パ−ツの集合体の外周との
間に使用すれば、ケ−シング内壁近傍領域は温度が低い
ので、従来技術のように熱でガラス化し強度が著しく低
下する結果、該フィルタ・パ−ツの支持力の低下及び排
気ガスに対するシ−ル性の喪失を招くという問題は発生
しないのである。逆に、節度ある発泡による該弾性支持
材の膨張は、フィルタ・パ−ツ周面に被着せしめられた
アルミナ−シリカ・ファイバが発現する弾力性とあいま
って該フィルタ・パ−ツの集合体を強固にケ−シングに
支持することに資する。尚、該弾性支持材をその厚みが
被着厚みの60〜80%になるよう圧縮した後、該弾性
支持材が被着せしめられた該フィルタ・パ−ツの集合体
をケ−シングに収納するのが好ましい。こうすることに
よって該弾性支持材の発現する弾力性が長期にわたり維
持されるからである。因に、上記圧縮操作は、該弾性支
持材の被着後、その上に熱収縮性を有する薄肉プラスチ
ック・フィルム、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ塩化ビニリデン等を被着し、加熱収縮させるこ
とによって行う(この圧縮操作により、該フィルタ・パ
−ツの集合体をフィルタ・パ−ツのズレを生ずることな
くケ−シングに収納することも可能になる)。
Also, alumina-silica-coated silica particles are provided at least in the vicinity of the front and rear end faces of the peripheral surface of the filter part assembly.
An elastic support member (6) composed of a fiber and a gas generating component is applied (see FIGS. 10 and 11. In the drawing, the elastic support material (6) is applied only in the vicinity of the front and rear end faces, but also in consideration of the capacity of the heat source for regeneration. Therefore, when a higher heat insulating effect is desired, the film may be applied to the entire peripheral surface.) As the elastic support material, a material comprising the above-mentioned alumina-silica fiber and a gas generating component such as vermiculite containing ammonia can be used. Even if a material containing a gas generating component is used between the casing and the outer periphery of the assembly of the filter parts as in the present application, the temperature near the inner wall of the casing is low. As a result, the vitrification due to heat and the remarkable decrease in strength as in the prior art do not cause the problem that the support capacity of the filter part is reduced and the sealing property against exhaust gas is lost. Conversely, the expansion of the elastic support due to moderate foaming is combined with the elasticity exhibited by the alumina-silica fiber adhered to the peripheral surface of the filter part, whereby the aggregate of the filter part is assembled. Is strongly supported by the case. After the elastic support material is compressed so that its thickness becomes 60 to 80% of the thickness of the adhered part, the assembly of the filter parts on which the elastic support material is adhered is stored in a casing. Is preferred. This is because the elasticity of the elastic support material is maintained for a long period of time. In the compression operation, after the elastic support material is applied, a thin plastic film having heat shrinkability, for example, polyethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, or the like is applied thereon, and then heat-shrinks. (By this compression operation, it is also possible to store the aggregate of the filter parts in the casing without causing any deviation of the filter parts).

【0025】ここで、弾性支持材(6)の厚さは、フィ
ルタ・パ−ツの集合体の中心から外周までの距離(この
場合は、図2乃至図5のOA)の1/40〜1/7に設
定する(該弾性支持材の厚さが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、該弾性支持材
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
間がか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)。
Here, the thickness of the elastic support member (6) is 1/40 to 1/40 of the distance from the center to the outer periphery of the assembly of filter parts (in this case, OA in FIGS. 2 to 5). Set to 1/7 (If the thickness of the elastic support material is smaller than 1/40,
When the heat insulation loss is small and the heat loss in the regeneration of the filter is large, on the other hand, when it is larger than 1/7, the heat capacity of the elastic support material becomes large and not only takes time to heat the entire filter, but also the filter becomes long. Is unfavorable because the outer shape becomes larger).

【0026】これらのフィルタは次のようにして作られ
る。フィルタ・パ−ツは、先に述べた各種材料から先ず
押し出し成形によって、所望する形状の成形体が作られ
る。その後、前記の成形体を、セル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℃(炭化
珪素の場合)又は酸化雰囲気下約1200℃(ムライト
・コ−ジエライトの場合)で焼成する(燒結体が得られ
る)。
These filters are made as follows. For the filter part, a molded article having a desired shape is first produced by extrusion molding from the various materials described above. Thereafter, the above-mentioned molded body is dried after sealing the cells alternately, and then under an inert gas atmosphere at about 2200 ° C. (for silicon carbide) or under an oxidizing atmosphere at about 1200 ° C. (for mullite and cordierite). (A sintered body is obtained).

【0027】次に、パ−ツ支持材(5)を被着させる訳
であるが、先に述べた各種ファイバの単味又は混合物の
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ンダ(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(予め、被着させる部分以外の部分を
ラッピングしておく)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
燒結体は連続気孔を有する多孔質体なので該懸濁液が該
焼結体のラッピングが施されていない部位を通して吸引
されるので、必然的に該凝集物が該焼結体のラッピング
が施されていない部位に積層される。この際、該懸濁液
が凝集していないと、該ファイバがセルの壁部に入り込
んでしまいフィルタの機能を害することになる。尚、封
口されていないセルの口部にラッピングを施さないこと
によって同時にセル壁面への前記無機質の耐熱繊維層も
また積層されることになる)し、最後に80〜100℃
で該焼結体を乾燥させる。
Next, the part supporting material (5) is applied. The plain or mixed water slurry (slurry concentration: 1 wt%) of various fibers described above is made of polyacrylonitrile or latex. To a suspension containing an organic binder (about 2 wt% with respect to the fiber) and an adhesive such as alumina sol (about 4 wt% with respect to the fiber). )
Is added to agglomerate the fiber, and the sintered body (a part other than the part to be adhered is wrapped in advance) is immersed in a suspension of the aggregated body. Suction and dehydration from the end surface of the sintered body at a pressure of about 300 mmHg (since the sintered body is a porous body having continuous pores, the suspension is sucked through a part of the sintered body that is not wrapped, so At this time, the aggregates are laminated on a portion of the sintered body that is not wrapped.If the suspension is not aggregated, the fibers enter the cell wall and the function of the filter is reduced. By not wrapping the opening of the cell that is not sealed, the inorganic heat-resistant fiber layer on the cell wall surface is also laminated at the same time. ° C
To dry the sintered body.

【0028】次いで、前記のフィルタ・パ−ツを所定の
形状に組み上げて集合体とし、更に該集合体の周面にパ
−ツ支持材(5)と同様の方法にて製造された弾性支持
材(6)を被着せしめ、最後にその周面を熱収縮性を有
する薄肉プラスチック・フィルムで被覆し、熱を加えて
該弾性支持材を圧縮する。
Next, the above-mentioned filter parts are assembled into a predetermined shape to form an aggregate, and an elastic support manufactured by the same method as the part support member (5) is formed on the peripheral surface of the aggregate. The material (6) is applied, and its peripheral surface is finally covered with a heat-shrinkable thin plastic film, and heat is applied to compress the elastic support.

【0029】[0029]

【作用】次に、図1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。
Next, the operation of the apparatus of the present invention will be described based on the apparatus of the present invention illustrated in FIG.

【0030】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、ガス流入側が封口されていないセルに流入し、耐熱
繊維層(この層の積層処理を施した場合)、セルの間壁
部を通って、ガス流出側が封口されていない隣接するセ
ルに抜ける際に、耐熱繊維層及びセルの間壁部にてガス
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(この層の積層処理を施した場合)は、該層全体にて
行なわれる(全層濾過)。
As indicated by the arrow in FIG. 1, the internal combustion engine (E)
When the exhaust gas is introduced into the filter (3), the gas flows into the cell whose gas inflow side is not sealed, and the heat-resistant fiber layer (in the case where this layer is laminated), the inter-wall portion of the cell When the gas flows out to the adjacent cell where the gas outflow side is not sealed, the particulates in the gas are filtered and captured by the heat-resistant fiber layer and the interwall of the cell, and the purified exhaust gas is exhausted. Gas is exhausted from the filter (3).
The trapping of particulates in the heat-resistant fiber layer (when the layer is subjected to a laminating treatment) is performed on the entire layer (all-layer filtration).

【0031】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。軽油バ−ナ(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。
When the capture of the particulates progresses and the pressure loss in the filter (3) reaches a predetermined value, the filter is subjected to a regeneration process. The filter (3) is heated by a light oil burner (7a), and when the temperature of the filter near the heater reaches a predetermined temperature (300 to 800 ° C.), secondary air for promoting combustion is provided in the casing (2). Is started, the particulates trapped in the filter are burned and removed, and the regeneration is terminated when the temperature in the upstream part of the filter is rapidly lowered.

【0032】[0032]

【実施例】次に、本発明を例示する実施例について説明
する。
Next, examples illustrating the present invention will be described.

【0033】(実施例1)炭化珪素焼結体からなる外
寸:30mm角、長さ:150mmのハニカム構造のフ
ィルタ・パ−ツ(詳細諸元は下記の通り)を製作した。 (1)隣接するセルの間壁部の厚み:0.43mm (2)セル数:170個/平方インチ (3)気孔率:50% (4)平均気孔径:14μm (5)荷重軟化温度:1400℃ (6)1200℃における曲げ強度比(対常温):90
% (7)熱膨張係数:4.0×10-6/℃ (8)熱伝導率:0.1cal/cm・sec・℃
(Example 1) A filter part of honeycomb structure (external dimensions: 30 mm square, length: 150 mm) made of a silicon carbide sintered body (detailed specifications are as follows) was manufactured. (1) Thickness of the wall between adjacent cells: 0.43 mm (2) Number of cells: 170 cells / square inch (3) Porosity: 50% (4) Average pore diameter: 14 μm (5) Softening temperature under load: 1400 ° C (6) Flexural strength ratio at 1200 ° C (to ordinary temperature): 90
% (7) Thermal expansion coefficient: 4.0 × 10 −6 / ° C. (8) Thermal conductivity: 0.1 cal / cm · sec · ° C.

【0034】更に、該フィルタ・パ−ツの周面の前後両
端面近傍領域に径:1〜3μm、長さ:100〜300
00μmのアルミナ−シリカ・ファイバ(組成:アルミ
ナ:45%,シリカ55%)を被着せしめた(詳細諸元
は、下記)。 (1)厚さ:1mm (2)密度: 0.3g/cm3 (3)耐熱温度:1400℃ (4)熱伝導率:0.08cal/cm・sec・℃
Further, a diameter: 1 to 3 μm and a length: 100 to 300 in the area near the front and rear end faces of the peripheral surface of the filter part.
A 00 μm alumina-silica fiber (composition: alumina: 45%, silica 55%) was applied (detailed specifications are given below). (1) Thickness: 1 mm (2) Density: 0.3 g / cm 3 (3) Heat resistant temperature: 1400 ° C. (4) Thermal conductivity: 0.08 cal / cm · sec · ° C.

【0035】上記のアルミナ−シリカ・ファイバを被着
せしめたフィルタ・パ−ツを7本×7本、計49本を集
合(集合体の断面形状:正方形)した上、該集合体の周
面の前後両端面近傍領域にアルミナ−シリカ・ファイバ
50部と、加熱膨張性黒曜石と真じゅ岩と有機発泡物質
50部と、からなる弾性支持材を被着せしめた(詳細諸
元は、下記)。 (1)厚さ:5mm (2)密度:0.6g/cm3 (3)加熱膨張率:150%(600℃)
A total of 49 (7 × 7) filter parts coated with the above alumina-silica fiber are assembled (cross-sectional shape of the aggregate: square), and the peripheral surface of the aggregate An elastic support consisting of 50 parts of alumina-silica fiber, 50 parts of heat-expandable obsidian, brassite, and an organic foam material was applied to the area near both front and rear end faces (detailed specifications are as follows). . (1) thickness: 5 mm (2) density: 0.6 g / cm 3 (3) coefficient of thermal expansion: 150% (600 ° C.)

【0036】このようにして得られたセラミック・フィ
ルタは、エンジン排気量12リッタ−に対応する容量で
ある。
The ceramic filter thus obtained has a capacity corresponding to an engine displacement of 12 liters.

【0037】又、再生用加熱源として、10000Kc
al/hrの軽油バ−ナ−を使用した。
As a regeneration heating source, 10,000 Kc
An al / hr gas oil burner was used.

【0038】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。エンジン負荷
は、アイドリング・モ−ド(エンジンの回転数:700
rpm)とアクセル全開モ−ド(エンジンの回転数:2
200rpm)とを5秒間隔で繰り返すパタ−ンとし
た。
As shown in FIG. 1, the exhaust gas purifying apparatus (1) having the above specifications was connected to a diesel engine (E), the engine was operated, and exhaust gas was introduced into a filter (3). During the introduction of the exhaust gas, the pressure in the exhaust pipe (Ea) was monitored by the monitoring and control device (C) via the pressure sensor (Ps) and the piezoelectric conversion element (Pe). The engine load is in the idling mode (engine speed: 700).
rpm) and accelerator full-open mode (engine speed: 2)
200 rpm) at intervals of 5 seconds.

【0039】排気ガス中のパ−ティキュレ−トを20g
/m2 捕集した時点で、前記の監視・制御装置(C)に
よってバ−ナ(7a)を起動し、位置(P1 )の温度
(T1)が約750℃に達した時点でコンプレッサ(C
o)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バ−ナ(7a)への燃料供給
を停止し、再生を終了した。
20 g of particulates in exhaust gas
/ M 2 is collected, the burner (7a) is started by the monitoring and control device (C), and when the temperature (T 1 ) at the position (P 1 ) reaches about 750 ° C. (C
o), secondary air is supplied from the air supply pipe (Ca) to the filter (3) at a rate of 50 l / min, and the temperature (T 2 ) of the gas inlet side end (P 2 ) of the filter (3) is increased. 2 )
The fuel supply to the burner (7a) was stopped at the time when the temperature suddenly dropped, and the regeneration was terminated.

【0040】この一連の操作を100回繰り返したが、
熱衝撃にてセラミック・フィルタは破損することがなか
った。
This series of operations was repeated 100 times.
The ceramic filter was not damaged by the thermal shock.

【0041】(実施例2)実施例1の排気ガス浄化装置
に補助フィルタを付加したシステムを構成し、実施例1
と同様のパタ−ンにて排気ガスの浄化操作及びセラミッ
ク・フィルタの再生操作を行なった。尚、補助フィルタ
(8)は、繊維状のセラミック板(使用ファイバのその
ものの物性は、パ−ツ支持材のそれに同じ。密度:0.
2g/cm3 。貫通孔の孔径:10mm。板の厚み:1
0mm)をフルフロ−型のハニカム状セラミック・フィ
ルタ(セル数が100個/平方インチであること及び厚
みが15mmであること以外パ−ティキュレ−ト捕集用
のフィルタと同一諸元である)にて挟み込んだものであ
る(断面の形状及び寸法:パ−ティキュレ−ト捕集用の
フィルタと同形・同寸。設置位置:その後端面が、パ−
ティキュレ−ト捕集用のフィルタの前端面から10mm
離隔された位置)。
(Embodiment 2) A system in which an auxiliary filter is added to the exhaust gas purifying apparatus of Embodiment 1 is constructed.
The exhaust gas purification operation and the ceramic filter regeneration operation were performed in the same pattern as described above. The auxiliary filter (8) is a fibrous ceramic plate (the physical properties of the fiber used are the same as those of the part supporting material.
2 g / cm 3 . Hole diameter of through hole: 10 mm. Board thickness: 1
0 mm) for a full-flow honeycomb ceramic filter (having the same specifications as a filter for collecting particulates except that the number of cells is 100 cells / square inch and the thickness is 15 mm). (Shape and size of cross section: same shape and same size as filter for collecting particulates. Installation position:
10 mm from the front end of the filter for collecting citrate
Separated positions).

【0042】この一連の操作を100回繰り返したが、
熱衝撃にてセラミック・フィルタは破損することがなか
った。尚、セラミック・フィルタの中心部と外周部との
温度差は、50℃以内であった。
This series of operations was repeated 100 times.
The ceramic filter was not damaged by the thermal shock. The temperature difference between the center and the outer periphery of the ceramic filter was within 50 ° C.

【0043】(比較例1)断面形状が1/6円のフィル
タ・パ−ツを用い(フィルタ・パ−ツの材料諸元は実施
例1と同様。組み上がったセラミック・フィルタの大き
さは、径が240mm、長さが150mmの円柱であ
る)、隣接するフィルタ・パ−ツの分割面間にバ−ミキ
ュライト、蛭石等の「加熱膨張剤」と、アルミナ、シリ
カ等の「アルミナ−シリカ・ファイバ」と、「有機結合
剤」と、からなる「加熱膨張性セラミック材料」を介装
し、更にケ−シングとセラミック・フィルタとの間に
は、ワイヤメッシュを充填したものを製作し、実施例1
と同様の排気ガス浄化操作及びセラミック・フィルタの
再生操作を行なった。尚、加熱膨張性セラミック材料の
詳細諸元は、下記の通りである。 (1)厚み:2mm (2)密度:0.6g/cm3 (3)加熱膨張率:150% (4)熱伝導率:0.007cal/cm・sec・℃
(Comparative Example 1) A filter part having a cross-sectional shape of 1/6 circle was used (material specifications of the filter part were the same as those in Example 1. The size of the assembled ceramic filter was , A cylinder having a diameter of 240 mm and a length of 150 mm), a "heat expanding agent" such as vermiculite or vermiculite between the divided surfaces of the adjacent filter parts, and an "alumina" such as alumina or silica. A "heat-expandable ceramic material" consisting of "silica fiber" and "organic binder" is interposed, and a wire mesh is filled between the casing and the ceramic filter. Example 1
An exhaust gas purification operation and a regeneration operation of the ceramic filter were performed in the same manner as described above. The detailed specifications of the heat-expandable ceramic material are as follows. (1) thickness: 2 mm (2) density: 0.6 g / cm 3 (3) coefficient of thermal expansion: 150% (4) thermal conductivity: 0.007 cal / cm · sec · ° C.

【0044】1回目の操作で、フィルタ・パ−ツの中心
部にクラックが生じた。また中心部と外周部との温度差
は、350℃と極めて大きいものであった。
In the first operation, cracks occurred in the center of the filter part. The temperature difference between the central part and the outer peripheral part was as large as 350 ° C.

【0045】[0045]

【発明の効果】上述の通り、本発明の装置によれば、繰
り返しパ−ティキュレ−トの捕集と再生を繰り返しても
熱衝撃にてセラミック・フィルタが破損することがない
ので移動式の内燃機関、例えば、ディ−ゼル車両の排ガ
ス浄化装置として実用性に富むものである。
As described above, according to the apparatus of the present invention, the ceramic filter is not damaged by thermal shock even if the collection and regeneration of the particulates are repeated, so that the mobile type internal combustion engine can be used. The present invention is highly practical as an exhaust gas purifying apparatus for an engine, for example, a diesel vehicle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の装置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。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view illustrating one embodiment of the device of the present invention together with a system using the same.

【図2】本発明のセラミック・フィルタのフィルタ・パ
−ツの集合態様を摸式的に例示する断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a mode of collecting filter parts of the ceramic filter of the present invention.

【図3】本発明のセラミック・フィルタの別のフィルタ
・パ−ツの集合態様を摸式的に例示する断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating another filter part assembly mode of the ceramic filter of the present invention.

【図4】本発明のセラミック・フィルタの更に別のフィ
ルタ・パ−ツの集合態様を摸式的に例示する断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating still another filter part of the ceramic filter of the present invention.

【図5】本発明のセラミック・フィルタの上記のものと
は異なるフィルタ・パ−ツの集合態様を摸式的に例示す
る断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically exemplifying a mode of assembling filter parts of the ceramic filter of the present invention different from those described above.

【図6】補助フィルタを排気ガス流入側に配設した本発
明の装置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。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating one embodiment of the device of the present invention in which an auxiliary filter is disposed on the exhaust gas inflow side together with a system using the same.

【図7】補助フィルタの一態様を例示する拡大断面図。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view illustrating one embodiment of an auxiliary filter.

【図8】図7に示す補助フィルタのC−C断面図8 is a sectional view of the auxiliary filter shown in FIG. 7 taken along the line CC.

【図9】図7に示す補助フィルタのD−D断面図9 is a cross-sectional view of the auxiliary filter shown in FIG. 7 taken along the line DD.

【図10】図2に示すフィルタ・パ−ツ集合体の丸マ−
ク部の拡大断面図(図1のA−A線で切断)
FIG. 10 is a circle mark of the filter part assembly shown in FIG. 2;
Enlarged sectional view (cut along the line AA in FIG. 1)

【図11】図2に示すフィルタ・パ−ツ集合体の丸マ−
ク部の拡大断面図(図1のB−B線で切断)
FIG. 11 is a circle map of the filter / part assembly shown in FIG. 2;
Enlarged sectional view (cut along the line BB in FIG. 1)

【図12】セラミック・フィルタのセル構造を説明する
ための断面図
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a cell structure of a ceramic filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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、4・・・・・・フィルタ・パ−
ツ、5・・・・・・パ−ツ支持材、6・・・・・・弾性支持材7a・・
・・・・軽油バ−ナ、8・・・・・・補助フィルタ、10・・・・・・セ
ル、11・・・・・・間壁部、11a,11b・・・・・・壁面、1
2・・・・・・封止部
1 ... Exhaust gas purifier, 2 ... Casing, 3 ...
..... ceramic filter, 4 ... filter par
, 5 ... part support material, 6 ... elastic support material 7a ...
·········································································································· 1
2 Sealing part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−197511(JP,A) 特開 平2−61313(JP,A) 特開 平3−121213(JP,A) 特開 平4−12113(JP,A) 特開 平6−146849(JP,A) 実開 平1−63715(JP,U) 実開 平6−47620(JP,U) 実公 昭63−31690(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-197511 (JP, A) JP-A-2-61313 (JP, A) JP-A-3-121213 (JP, A) JP-A-4- JP-A-6-146849 (JP, A) JP-A-1-63715 (JP, U) JP-A-6-47620 (JP, U) JP-A-63-31690 (JP, Y2) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F01N 3/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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(1)において、該フィルタが、ガスの
流れ方向に平行に伸びる軸線を有する複数の角柱状のフ
ィルタ・パ−ツ(4)の集合体からなり、各フィルタ・
パ−ツの周面の少なくとも前後両端面近傍領域にパ−ツ
支持材(5)を、該フィルタ・パ−ツの集合体の周面の
少なくとも前後両端面近傍領域にアルミナ−シリカ・フ
ァイバと発ガス成分からなる弾性支持材(6)を、夫々
被着してなることを特徴とする装置。
An exhaust gas purifying device (1) comprising: a casing (2) communicating with the exhaust side of an internal combustion engine (E); and a porous ceramic filter (3) having a honeycomb structure disposed in the casing. 5), the filter comprises an aggregate of a plurality of prismatic filter parts (4) having an axis extending in parallel with the gas flow direction.
Part support members (5) are provided at least in the vicinity of the front and rear end faces of the part, and alumina-silica fibers are provided at least in the vicinity of the front and rear end faces of the filter part assembly. An apparatus characterized in that elastic supports (6) made of a gas generating component are respectively applied.
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