JP3199965B2 - デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ - Google Patents
デイーゼル機関の排気微粒子フイルタInfo
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化珪素セラミツク繊維
からなる不織布を用いたデイーゼル機関の排気微粒子フ
イルタに関するものである。
からなる不織布を用いたデイーゼル機関の排気微粒子フ
イルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】デイーゼル機関の排気微粒子を補集する
排気微粒子フイルタ（ＤＰＦ）には、耐熱合金・セラミ
ツク製多孔体のもの、気孔径が５０μｍ以下で気孔率が
４０〜５０％の多孔体を用いたハニカム状のもの、無機
長繊維ヤーンを巻き付けて多層状にしたもの、セラミツ
クウイスカを固めたものなどが知られている。しかし、
上述した従来の排気微粒子フイルタは、表面または表面
にごく近い部分で排気微粒子を補集するだけで、排気微
粒子フイルタの全空隙ないし全気孔を有効に利用して排
気微粒子を補集できるものではないので、有効使用期間
が非常に短い。特に、セラミツク繊維の外径が一定であ
る単一のセラミツク繊維からなる不織布を用いた排気微
粒子フイルタでは、排気入口側から排気出口側へ向つ
て、通路長さの約２／３の領域で排気微粒子が補集され
ているにすぎない。
排気微粒子フイルタ（ＤＰＦ）には、耐熱合金・セラミ
ツク製多孔体のもの、気孔径が５０μｍ以下で気孔率が
４０〜５０％の多孔体を用いたハニカム状のもの、無機
長繊維ヤーンを巻き付けて多層状にしたもの、セラミツ
クウイスカを固めたものなどが知られている。しかし、
上述した従来の排気微粒子フイルタは、表面または表面
にごく近い部分で排気微粒子を補集するだけで、排気微
粒子フイルタの全空隙ないし全気孔を有効に利用して排
気微粒子を補集できるものではないので、有効使用期間
が非常に短い。特に、セラミツク繊維の外径が一定であ
る単一のセラミツク繊維からなる不織布を用いた排気微
粒子フイルタでは、排気入口側から排気出口側へ向つ
て、通路長さの約２／３の領域で排気微粒子が補集され
ているにすぎない。
【０００３】そこで、本発明者はセラミツク繊維からな
る不織布を用いた排気微粒子フイルタについて種々試験
を行つた結果、図５，６に破線で示すように、外径が一
定である単一のセラミツク繊維からなる不織布を用いた
ものでは、セラミツク繊維の外径が小さいものほど補集
効率が高くなるが、図５，６に実線で示すように、補集
時間が短くなり、逆に、セラミツク繊維の外径が大きい
ものでは、補集効率が低くなり、補集時間が長くなる。
要するに、外径が一定である単一のセラミツク繊維から
なる不織布を用いた排気微粒子フイルタでは、補集効率
を高く、補集時間を長くできないことが分つた。
る不織布を用いた排気微粒子フイルタについて種々試験
を行つた結果、図５，６に破線で示すように、外径が一
定である単一のセラミツク繊維からなる不織布を用いた
ものでは、セラミツク繊維の外径が小さいものほど補集
効率が高くなるが、図５，６に実線で示すように、補集
時間が短くなり、逆に、セラミツク繊維の外径が大きい
ものでは、補集効率が低くなり、補集時間が長くなる。
要するに、外径が一定である単一のセラミツク繊維から
なる不織布を用いた排気微粒子フイルタでは、補集効率
を高く、補集時間を長くできないことが分つた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、排気微粒子の補集領域が広く、有効使用期
間が長い、デイーゼル機関の排気微粒子フイルタを提供
することにある。
問題に鑑み、排気微粒子の補集領域が広く、有効使用期
間が長い、デイーゼル機関の排気微粒子フイルタを提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成はデイーゼル機関の排気に含まれる排
気微粒子を捕集するデイーゼル機関の排気微粒子フイル
タにおいて、炭化珪素セラミツク繊維の表面にジルコニ
ウムを主成分とする酸化物、炭化物または窒化物をコー
テイング処理し、前記炭化珪素セラミツク繊維の外径が
排気入口側で大きく、排気出口側で小さくなるように不
規則な方向に積層して、気孔径が異なる空隙ないし気孔
を分散させたことを特徴とする。
に、本発明の構成はデイーゼル機関の排気に含まれる排
気微粒子を捕集するデイーゼル機関の排気微粒子フイル
タにおいて、炭化珪素セラミツク繊維の表面にジルコニ
ウムを主成分とする酸化物、炭化物または窒化物をコー
テイング処理し、前記炭化珪素セラミツク繊維の外径が
排気入口側で大きく、排気出口側で小さくなるように不
規則な方向に積層して、気孔径が異なる空隙ないし気孔
を分散させたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明では排気微粒子フイルタとして、耐熱性
に優れる炭化珪素セラミツク繊維を用いる。特に、外径
が異なる複数の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布
を用いて、気孔径が異なる空隙ないし気孔を分散させ
る。不織布の気孔径は使用する炭化珪素セラミツク繊維
の外径により調整する。これにより、排気微粒子フイル
タの全気孔を有効に利用し、長期間にわたり排気微粒子
を補集できるようにする。
に優れる炭化珪素セラミツク繊維を用いる。特に、外径
が異なる複数の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布
を用いて、気孔径が異なる空隙ないし気孔を分散させ
る。不織布の気孔径は使用する炭化珪素セラミツク繊維
の外径により調整する。これにより、排気微粒子フイル
タの全気孔を有効に利用し、長期間にわたり排気微粒子
を補集できるようにする。
【０００７】
【実施例】図１は本発明に係る排気微粒子フイルタが採
用されるデイーゼル機関の排気濾過装置の側面断面図で
ある。デイーゼル機関の排気濾過装置は筒体４の一端に
円錐状の端板２をボルト３により結合し、筒体４の他端
に端板６をボルト５により結合し、筒体４の内部に濾過
筒１０を配設してなる。端板２の入口２ａは排気管を介
し機関の排気マニホールドに接続され、端板６の出口６
ａは排気管を介し消音器へ接続される。
用されるデイーゼル機関の排気濾過装置の側面断面図で
ある。デイーゼル機関の排気濾過装置は筒体４の一端に
円錐状の端板２をボルト３により結合し、筒体４の他端
に端板６をボルト５により結合し、筒体４の内部に濾過
筒１０を配設してなる。端板２の入口２ａは排気管を介
し機関の排気マニホールドに接続され、端板６の出口６
ａは排気管を介し消音器へ接続される。
【０００８】濾過筒１０は炭化珪素セラミツク繊維を不
規則な方向に積層しかつ部分的に織り込んだ不織布から
なる排気微粒子フイルタ１４を用い、排気微粒子フイル
タ１４の外面にステンレスなどの金網１３を、内面に同
様の金網１５をそれぞれ重ね合せたものを円筒状に巻い
て構成される。濾過筒１０は両端部内面に断面Ｌ形の内
筒１２，１７を嵌合し、かつ外面に締付環８，１６を巻
き付けて結合される。内筒１２は蓋板７をボルト９によ
り結合される。内筒１７は排気微粒子フイルタ１４と同
様の遮熱環１８を挟んで端板６に結合される。
規則な方向に積層しかつ部分的に織り込んだ不織布から
なる排気微粒子フイルタ１４を用い、排気微粒子フイル
タ１４の外面にステンレスなどの金網１３を、内面に同
様の金網１５をそれぞれ重ね合せたものを円筒状に巻い
て構成される。濾過筒１０は両端部内面に断面Ｌ形の内
筒１２，１７を嵌合し、かつ外面に締付環８，１６を巻
き付けて結合される。内筒１２は蓋板７をボルト９によ
り結合される。内筒１７は排気微粒子フイルタ１４と同
様の遮熱環１８を挟んで端板６に結合される。
【０００９】排気は入口２ａから筒体４の内面と濾過筒
１０の外面との間へ流入し、濾過筒１０のフイルタ１４
を経て濾過筒１０の内部へ通過する内に排気微粒子を分
離される。清浄にされた排気は濾過筒１０の内部から出
口６ａへ流出する。
１０の外面との間へ流入し、濾過筒１０のフイルタ１４
を経て濾過筒１０の内部へ通過する内に排気微粒子を分
離される。清浄にされた排気は濾過筒１０の内部から出
口６ａへ流出する。
【００１０】本発明では、排気微粒子フイルタ１４に使
用する不織布に、炭化珪素セラミツク繊維の外径が小さ
いものと大きいものとを組み合せる。この場合に、炭化
珪素セラミツク繊維の外径が大きい不織布を排気微粒子
フイルタ１４の排気入口側に使用し、炭化珪素セラミツ
ク繊維の外径が小さい不織布を排気微粒子フイルタ１４
の排気出口側に使用する。
用する不織布に、炭化珪素セラミツク繊維の外径が小さ
いものと大きいものとを組み合せる。この場合に、炭化
珪素セラミツク繊維の外径が大きい不織布を排気微粒子
フイルタ１４の排気入口側に使用し、炭化珪素セラミツ
ク繊維の外径が小さい不織布を排気微粒子フイルタ１４
の排気出口側に使用する。
【００１１】図２に示すように、排気微粒子フイルタ１
４は、炭化珪素セラミツク繊維を不規則な方向に積層し
かつ部分的に織り込んだ複数の不織布１４Ａ，１４Ｂを
重ね合せて構成される。濾過筒１０の外側（入口側）の
不織布１４Ａに用いる炭化珪素セラミツク繊維の外径
は、濾過筒１０の内側（出口側）の不織布１４Ｂに用い
る炭化珪素セラミツク繊維の外径よりも大きくする。
４は、炭化珪素セラミツク繊維を不規則な方向に積層し
かつ部分的に織り込んだ複数の不織布１４Ａ，１４Ｂを
重ね合せて構成される。濾過筒１０の外側（入口側）の
不織布１４Ａに用いる炭化珪素セラミツク繊維の外径
は、濾過筒１０の内側（出口側）の不織布１４Ｂに用い
る炭化珪素セラミツク繊維の外径よりも大きくする。
【００１２】図３，４に示す試験結果から、炭化珪素セ
ラミツク繊維の外径が小さいものと大きいものとを組み
合せる場合に、排気微粒子フイルタ１４に用いる不織布
１４Ａ，１４Ｂの補集面積当りの重量は次の基準により
決定する。
ラミツク繊維の外径が小さいものと大きいものとを組み
合せる場合に、排気微粒子フイルタ１４に用いる不織布
１４Ａ，１４Ｂの補集面積当りの重量は次の基準により
決定する。
【００１３】（ａ） 炭化珪素セラミツク繊維の外径
（８．５μｍφ）が小さい不織布１４Ｂの重量を一定
（１１０ｇ／ｍ２）にした場合に、補集時間（実線で示
す）と補集効率（破線で示す）の両方を考慮すると、炭
化珪素セラミツク繊維の外径が大きい不織布１４Ａの重
量は１５０〜４００ｇ／ｍ２が適正値である。
（８．５μｍφ）が小さい不織布１４Ｂの重量を一定
（１１０ｇ／ｍ２）にした場合に、補集時間（実線で示
す）と補集効率（破線で示す）の両方を考慮すると、炭
化珪素セラミツク繊維の外径が大きい不織布１４Ａの重
量は１５０〜４００ｇ／ｍ２が適正値である。
【００１４】（ｂ） 炭化珪素セラミツク繊維の外径
（１４μｍφ）が大きい不織布１４Ａの重量を一定（２
００ｇ／ｍ２）にした場合に、炭化珪素セラミツク繊維
の外径が小さい不織布１４Ｂの重量は７５〜２５０ｇ／
ｍ２が適正値である。
（１４μｍφ）が大きい不織布１４Ａの重量を一定（２
００ｇ／ｍ２）にした場合に、炭化珪素セラミツク繊維
の外径が小さい不織布１４Ｂの重量は７５〜２５０ｇ／
ｍ２が適正値である。
【００１５】次に、本発明の具体的実施例を説明する。
炭化珪素セラミツク繊維を用いて不織布１４Ａ，１４Ｂ
を作製した。これらの不織布１４Ａ，１４Ｂを用いて補
集面積が０．０４５ｍ２の排気微粒子フイルタ１４を作
製し、補集試験を行つた。
炭化珪素セラミツク繊維を用いて不織布１４Ａ，１４Ｂ
を作製した。これらの不織布１４Ａ，１４Ｂを用いて補
集面積が０．０４５ｍ２の排気微粒子フイルタ１４を作
製し、補集試験を行つた。
【００１６】比較材として、同様の補集面積をもつコー
デイライトハニカム型の排気微粒子フイルタと、Ｎｉ−
Ｃｒ多孔体からなる排気微粒子フイルタとを作製し、同
様の補集試験を行つた。
デイライトハニカム型の排気微粒子フイルタと、Ｎｉ−
Ｃｒ多孔体からなる排気微粒子フイルタとを作製し、同
様の補集試験を行つた。
【００１７】本発明による排気微粒子フイルタは、外径
が小さい単一の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布
（気孔径が小さい不織布）を用いたものに比べて、補集
効率は２倍以上になる。
が小さい単一の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布
（気孔径が小さい不織布）を用いたものに比べて、補集
効率は２倍以上になる。
【００１８】なお、コーデイライトハニカム型排気微粒
子フイルタは、補集効率が高いものの、補集時間は圧力
損失が１５０ｍｍＨｇになるまでに３分と短かつた。Ｎ
ｉ−Ｃｒ多孔体からなる排気微粒子フイルタは、補集時
間が長いものの、補集効率は４０％以下と低かつた。
子フイルタは、補集効率が高いものの、補集時間は圧力
損失が１５０ｍｍＨｇになるまでに３分と短かつた。Ｎ
ｉ−Ｃｒ多孔体からなる排気微粒子フイルタは、補集時
間が長いものの、補集効率は４０％以下と低かつた。
【００１９】本発明による排気微粒子フイルタは、外径
が異なる炭化珪素セラミツク繊維を組み合せた不織布を
用いるので、排気微粒子が排気微粒子フイルタの全領域
にわたつて補集されているのが確認された。補集された
排気微粒子の粒径は、排気入口側に粗いものが、排気出
口側に細いものが補集されている。排気微粒子の粒径や
凝集度は、機関の回転数や負荷により異なるので、排気
入口側に気孔径が大きい不織布（外径が大きい炭化珪素
セラミツク繊維からなる）を使用することは、様々な粒
径の排気微粒子を補集するのに有効である。
が異なる炭化珪素セラミツク繊維を組み合せた不織布を
用いるので、排気微粒子が排気微粒子フイルタの全領域
にわたつて補集されているのが確認された。補集された
排気微粒子の粒径は、排気入口側に粗いものが、排気出
口側に細いものが補集されている。排気微粒子の粒径や
凝集度は、機関の回転数や負荷により異なるので、排気
入口側に気孔径が大きい不織布（外径が大きい炭化珪素
セラミツク繊維からなる）を使用することは、様々な粒
径の排気微粒子を補集するのに有効である。
【００２０】次に、本発明の変更実施例を説明する。排
気微粒子フイルタは作動中または再生中に６００〜１１
００℃の高温に晒されるので、高い耐熱性が要求され
る。そこで、炭化珪素セラミツク繊維の表面にジルコニ
ウムＺｒを主成分とする酸化物、炭化物または窒化物の
コーテイング処理を行つたうえで、図２に示すものと同
様に外径が異なる炭化珪素セラミツク繊維を組み合せた
不織布を用いて排気微粒子フイルタを作製した。
気微粒子フイルタは作動中または再生中に６００〜１１
００℃の高温に晒されるので、高い耐熱性が要求され
る。そこで、炭化珪素セラミツク繊維の表面にジルコニ
ウムＺｒを主成分とする酸化物、炭化物または窒化物の
コーテイング処理を行つたうえで、図２に示すものと同
様に外径が異なる炭化珪素セラミツク繊維を組み合せた
不織布を用いて排気微粒子フイルタを作製した。
【００２１】炭化珪素セラミツク繊維にコーテイング処
理を行つた不織布を用いた排気微粒子フイルタは、コー
テイング処理をしなかつたものに比べて、炭化珪素セラ
ミツク繊維の酸化増量が約１５％減少した。
理を行つた不織布を用いた排気微粒子フイルタは、コー
テイング処理をしなかつたものに比べて、炭化珪素セラ
ミツク繊維の酸化増量が約１５％減少した。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上述のように、デイーゼル機関
の排気に含まれる排気微粒子を捕集するデイーゼル機関
の排気微粒子フイルタにおいて、炭化珪素セラミツク繊
維の表面にジルコニウムを主成分とする酸化物、炭化物
または窒化物をコーテイング処理し、前記炭化珪素セラ
ミツク繊維の外径が排気入口側で大きく、排気出口側で
小さくなるように不規則な方向に積層して、気孔径が異
なる空隙ないし気孔を分散させたものであるから、炭化
珪素セラミツク繊維の外径により排気微粒子フイルタの
気孔径を容易に調整できるうえ、排気微粒子フイルタの
空隙の全領域が有効に働き、高い補集効率と長い補集時
間が得られる。
の排気に含まれる排気微粒子を捕集するデイーゼル機関
の排気微粒子フイルタにおいて、炭化珪素セラミツク繊
維の表面にジルコニウムを主成分とする酸化物、炭化物
または窒化物をコーテイング処理し、前記炭化珪素セラ
ミツク繊維の外径が排気入口側で大きく、排気出口側で
小さくなるように不規則な方向に積層して、気孔径が異
なる空隙ないし気孔を分散させたものであるから、炭化
珪素セラミツク繊維の外径により排気微粒子フイルタの
気孔径を容易に調整できるうえ、排気微粒子フイルタの
空隙の全領域が有効に働き、高い補集効率と長い補集時
間が得られる。
【００２３】炭化珪素セラミツク繊維の表面にジルコニ
ウムを主成分とする酸化物、炭化物または窒化物のコー
テイング処理を施してあるので、炭化珪素セラミツク繊
維の耐熱性と耐久性に優れる。
ウムを主成分とする酸化物、炭化物または窒化物のコー
テイング処理を施してあるので、炭化珪素セラミツク繊
維の耐熱性と耐久性に優れる。
【図１】本発明に係る排気微粒子フイルタが採用される
デイーゼル機関の排気濾過装置の側面断面図である。
デイーゼル機関の排気濾過装置の側面断面図である。
【図２】同排気微粒子フイルタの要部を拡大して示す側
面断面図である。
面断面図である。
【図３】同排気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線
図である。
図である。
【図４】同排気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線
図である。
図である。
【図５】炭化珪素セラミツク繊維の外径が一定である単
一の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布を用いた排
気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線図である。
一の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布を用いた排
気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線図である。
【図６】炭化珪素セラミツク繊維の外径が一定である単
一の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布を用いた排
気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線図である。
一の炭化珪素セラミツク繊維からなる不織布を用いた排
気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線図である。
１４：排気微粒子フイルタ １４Ａ，１４Ｂ：不織布
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 301 B01D 39/20
Claims (1)
- 【請求項１】デイーゼル機関の排気に含まれる排気微粒
子を捕集するデイーゼル機関の排気微粒子フイルタにお
いて、炭化珪素セラミツク繊維の表面にジルコニウムを
主成分とする酸化物、炭化物または窒化物をコーテイン
グ処理し、前記炭化珪素セラミツク繊維の外径が排気入
口側で大きく、排気出口側で小さくなるように不規則な
方向に積層して、気孔径が異なる空隙ないし気孔を分散
させたことを特徴とするデイーゼル機関の排気微粒子フ
イルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25762694A JP3199965B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25762694A JP3199965B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0893447A JPH0893447A (ja) | 1996-04-09 |
| JP3199965B2 true JP3199965B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=17308869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25762694A Expired - Fee Related JP3199965B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3199965B2 (ja) |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP25762694A patent/JP3199965B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0893447A (ja) | 1996-04-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |