JP3378432B2 - ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの排
気ガス中のカーボン等の微粒子(パティキュレート)を
捕集・除去するためのパティキュレートトラップに関す
る。
気ガス中のカーボン等の微粒子(パティキュレート)を
捕集・除去するためのパティキュレートトラップに関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車の排気ガスは、大気汚染の大きな
原因の一つで、排気ガスに含まれる有害成分を除去する
技術は極めて重要である。特にディーゼルエンジン車に
おいては、主にNOxとカーボンを主体とするパティキ
ュレートの除去が重要な課題である。
原因の一つで、排気ガスに含まれる有害成分を除去する
技術は極めて重要である。特にディーゼルエンジン車に
おいては、主にNOxとカーボンを主体とするパティキ
ュレートの除去が重要な課題である。
【0003】これらの有害成分を除去するために、排気
通路に排気トラップを設置し、パティキュレートをトラ
ップによって捕集し、後処理により除去することが提案
されている(特開昭58−51235号公報等)。ほか
にも、排気再循環(EGR)をかけたり、燃料噴射系の
改善を行ったり、エンジン側での努力も行われている
が、抜本的な決め手がなく、現在まで、前述のトラップ
による後処理法が最も実用的であると考えられ、検討が
続けられている。
通路に排気トラップを設置し、パティキュレートをトラ
ップによって捕集し、後処理により除去することが提案
されている(特開昭58−51235号公報等)。ほか
にも、排気再循環(EGR)をかけたり、燃料噴射系の
改善を行ったり、エンジン側での努力も行われている
が、抜本的な決め手がなく、現在まで、前述のトラップ
による後処理法が最も実用的であると考えられ、検討が
続けられている。
【0004】ところで、ディーゼルエンジン排気に含ま
れるパティキュレートを捕集するためのパティキュレー
トトラップとしては、使用される条件から、次のような
性能を満足する必要がある。
れるパティキュレートを捕集するためのパティキュレー
トトラップとしては、使用される条件から、次のような
性能を満足する必要がある。
【0005】 捕集性能
先ず第1に排気ガスの清浄度を満足させるだけの、パテ
ィキュレートの捕集効率をもっていることが必要であ
る。パティキュレート排出量は、ディーゼルエンジンの
排気量や負荷等により変化するが、ディーゼルエンジン
からの排出量の平均60%以上を捕集できることが必要
であると言われている。また、パティキュレートの中で
も粒径2μm以下の浮遊性微粒子が人体肺胞に入り易く
肺ガンの原因になるとの報告もあり、この浮遊性微粒子
を十分に捕集できることも必要となっている。
ィキュレートの捕集効率をもっていることが必要であ
る。パティキュレート排出量は、ディーゼルエンジンの
排気量や負荷等により変化するが、ディーゼルエンジン
からの排出量の平均60%以上を捕集できることが必要
であると言われている。また、パティキュレートの中で
も粒径2μm以下の浮遊性微粒子が人体肺胞に入り易く
肺ガンの原因になるとの報告もあり、この浮遊性微粒子
を十分に捕集できることも必要となっている。
【0006】 圧損
第2には、排気ガスに対する圧力損失が小さいことであ
る。圧力損失が大きいとエンジンに背圧がかかり燃費の
悪化をもたらす。従って、パティキュレートトラップは
初期圧力損失(パティキュレートを捕集していない状態
での圧力損失)が小さくなければならない。また、パテ
ィキュレートが捕集されるに従ってトラップは目詰まり
を起こしていくので圧力損失は大きくなっていく。その
ため、排気ガスを通過させパティキュレートが捕集され
ても圧力損失が上がりにくいことも必要である。
る。圧力損失が大きいとエンジンに背圧がかかり燃費の
悪化をもたらす。従って、パティキュレートトラップは
初期圧力損失(パティキュレートを捕集していない状態
での圧力損失)が小さくなければならない。また、パテ
ィキュレートが捕集されるに従ってトラップは目詰まり
を起こしていくので圧力損失は大きくなっていく。その
ため、排気ガスを通過させパティキュレートが捕集され
ても圧力損失が上がりにくいことも必要である。
【0007】 再生
第3には、低エネルギーでの再生が可能なことである。
パティキュレートトラップはパティキュレート捕集後、
それを燃焼し再生することによって繰り返し使用する必
要がある。再生方法としては電気ヒータや軽油バーナを
利用した再生方法が検討されている。
パティキュレートトラップはパティキュレート捕集後、
それを燃焼し再生することによって繰り返し使用する必
要がある。再生方法としては電気ヒータや軽油バーナを
利用した再生方法が検討されている。
【0008】 耐久性
第4には、優れた耐久性を持つことである。高温の排気
ガスに対する高い耐食性と、パティキュレート燃焼再生
時に発生するヒートショックに対する耐久性が要求され
る。
ガスに対する高い耐食性と、パティキュレート燃焼再生
時に発生するヒートショックに対する耐久性が要求され
る。
【0009】 触媒コンバータとの一体化
第5には、触媒コンバータとの一体化が必要である。現
在排気ガス中の有毒ガス成分を除去するために、有毒ガ
ス除去触媒を担持した触媒コンバータをエンジン排気系
に設置することがある。併せてパティキュレートトラッ
プを設置しようとする場合、エンジン排気系に設置スペ
ースがなかったり、また後処理装置を2種類設置するた
めのコスト増が問題となっている。
在排気ガス中の有毒ガス成分を除去するために、有毒ガ
ス除去触媒を担持した触媒コンバータをエンジン排気系
に設置することがある。併せてパティキュレートトラッ
プを設置しようとする場合、エンジン排気系に設置スペ
ースがなかったり、また後処理装置を2種類設置するた
めのコスト増が問題となっている。
【0010】従来、上記の要件を満足するフィルタエレ
メント材料として、コーディエライトセラミックスのウ
ォールフロー式のハニカム状多孔体が最も実用に近いと
考えられてきた。
メント材料として、コーディエライトセラミックスのウ
ォールフロー式のハニカム状多孔体が最も実用に近いと
考えられてきた。
【0011】しかしながら、これは、パティキュレート
が局所にたまりやすく、また、コーディエライトセラミ
ックは熱伝導率が小さいため、再生時にヒートスポット
ができやすく、フィルタが溶損したり、熱応力によって
クラックを生じたりすることがあり、耐久性が確保でき
なかった。また、特開平4−265411号公報のよう
に再生ヒータ配置方法の適正化によりセラミックフォー
ムフィルタの均一加熱を図る構造でも、フィルタエレメ
ントの保持部分が比較的小さいため、振動や排ガスの圧
力に対しハニカム状多孔体程の耐久性が得られないと考
えられる。さらに、最近注目されているセラミックファ
イバをキャンドル状に形成したセラミックファイバトラ
ップも、高温の排気ガス中で強度劣化を起こし、ファイ
バの破壊が発生するため、耐久性の確保が難しいと言わ
れている。
が局所にたまりやすく、また、コーディエライトセラミ
ックは熱伝導率が小さいため、再生時にヒートスポット
ができやすく、フィルタが溶損したり、熱応力によって
クラックを生じたりすることがあり、耐久性が確保でき
なかった。また、特開平4−265411号公報のよう
に再生ヒータ配置方法の適正化によりセラミックフォー
ムフィルタの均一加熱を図る構造でも、フィルタエレメ
ントの保持部分が比較的小さいため、振動や排ガスの圧
力に対しハニカム状多孔体程の耐久性が得られないと考
えられる。さらに、最近注目されているセラミックファ
イバをキャンドル状に形成したセラミックファイバトラ
ップも、高温の排気ガス中で強度劣化を起こし、ファイ
バの破壊が発生するため、耐久性の確保が難しいと言わ
れている。
【0012】そこで、熱伝導率が高く再生時にヒートス
ポット、クラックを生じ難く、また高温排気ガス中でも
優れた耐食性を示す金属製トラップ(特開平6−257
422、特開平6−294313、特開平7−731、
特開平7−51522)が現在注目されている。
ポット、クラックを生じ難く、また高温排気ガス中でも
優れた耐食性を示す金属製トラップ(特開平6−257
422、特開平6−294313、特開平7−731、
特開平7−51522)が現在注目されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属製トラップ
の課題を、上記要件〜に関連させて以下に述べる。
従来の金属製トラップは上記要件、を基本的に満足
する。しかし、上記要件の粒径2μm以下の浮遊性微
粒子の捕集に関しては、より一層の性能向上を図る必要
がある。
の課題を、上記要件〜に関連させて以下に述べる。
従来の金属製トラップは上記要件、を基本的に満足
する。しかし、上記要件の粒径2μm以下の浮遊性微
粒子の捕集に関しては、より一層の性能向上を図る必要
がある。
【0014】上記要件に関しては、パティキュレート
捕集時の圧力損失が比較的高いという問題があり、エン
ジン背圧を特に低くしたいという場合、その要求性能を
満足できない場合があった。パティキュレート捕集時の
圧力損失を小さくするためには、排気ガスが流入できる
フィルタエレメントの表面積を大きくすることが必要で
あるが、特開平6−288221号や、特開平6−29
4313号に示されるような金属製トラップでフィルタ
エレメントの表面積(濾過面積)を大きくしようとする
とパティキュレートトラップは非常に大型なものになっ
てしまう。
捕集時の圧力損失が比較的高いという問題があり、エン
ジン背圧を特に低くしたいという場合、その要求性能を
満足できない場合があった。パティキュレート捕集時の
圧力損失を小さくするためには、排気ガスが流入できる
フィルタエレメントの表面積を大きくすることが必要で
あるが、特開平6−288221号や、特開平6−29
4313号に示されるような金属製トラップでフィルタ
エレメントの表面積(濾過面積)を大きくしようとする
とパティキュレートトラップは非常に大型なものになっ
てしまう。
【0015】また、従来の金属製トラップでは上記要件
に関し、 ・排気ガス導入時に発生する圧力でフィルタエレメント
が微小変形し、その変形に伴う応力によって破壊が起こ
る。 ・トラップは排気系に装着されるので振動にさらされ
る。そのため、フィルタエレメントも振動し破壊が起こ
る。
に関し、 ・排気ガス導入時に発生する圧力でフィルタエレメント
が微小変形し、その変形に伴う応力によって破壊が起こ
る。 ・トラップは排気系に装着されるので振動にさらされ
る。そのため、フィルタエレメントも振動し破壊が起こ
る。
【0016】という問題が特に過酷な耐久性試験におい
ては発生するという問題がある。
ては発生するという問題がある。
【0017】また、従来の金属製トラップは上記要件
に関し、触媒コンバータとの一体化が必要な場合があ
る。従来DPFとして開発されてきたコーディエライト
セラミックのウォールフロー式のハニカム状多孔体は触
媒との一体化が検討されているが、熱容量が大きいため
昇温スピードが遅く、触媒が作用するのに十分な温度上
昇が得られないことがある。
に関し、触媒コンバータとの一体化が必要な場合があ
る。従来DPFとして開発されてきたコーディエライト
セラミックのウォールフロー式のハニカム状多孔体は触
媒との一体化が検討されているが、熱容量が大きいため
昇温スピードが遅く、触媒が作用するのに十分な温度上
昇が得られないことがある。
【0018】
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、長手方向に入り込んだ、出口側
が行き止まりの排気ガス導入空間と入口側が行き止まり
の排気ガス導出空間を、金属繊維の不織布から成るフィ
ルタで両空間の間を仕切って交互に形成してあるフィル
タエレメントを有し、そのフィルタエレメントを排気系
の途中に設置される容器内に装着して構成されるパティ
キュレートトラップにおいて、前記排気ガス導出空間又
はフィルタ端部に排気ガスの透過が可能なフィルタ補強
材を設けたのである。
め、本発明においては、長手方向に入り込んだ、出口側
が行き止まりの排気ガス導入空間と入口側が行き止まり
の排気ガス導出空間を、金属繊維の不織布から成るフィ
ルタで両空間の間を仕切って交互に形成してあるフィル
タエレメントを有し、そのフィルタエレメントを排気系
の途中に設置される容器内に装着して構成されるパティ
キュレートトラップにおいて、前記排気ガス導出空間又
はフィルタ端部に排気ガスの透過が可能なフィルタ補強
材を設けたのである。
【0020】或は、前記排ガス導入空間にも補強材を設
けたのである。
けたのである。
【0021】補強材は、排気ガス導出空間の全域、或い
は排気ガス導入空間の全域に挿入してもよいし、フィル
タエレメントの両端部に凹凸嵌合させて設けてもよい。
は排気ガス導入空間の全域に挿入してもよいし、フィル
タエレメントの両端部に凹凸嵌合させて設けてもよい。
【0022】排気ガス導出空間、導入空間の少なくとも
どちらか一方の補強材とフィルタエレメント両端部の補
強材を組合わせた形にして設けることも勿論可能であ
る。
どちらか一方の補強材とフィルタエレメント両端部の補
強材を組合わせた形にして設けることも勿論可能であ
る。
【0023】この補強材は、フィルタよりも目の粗いも
のを用いる。また、できるだけ軽量で熱容量も小さなも
のが望ましく、体積に占める材料充填率が30%以下の
耐熱金属から成る3次元網状構造多孔体、金網、波板、
パンチングメタルのいずれかが適している。
のを用いる。また、できるだけ軽量で熱容量も小さなも
のが望ましく、体積に占める材料充填率が30%以下の
耐熱金属から成る3次元網状構造多孔体、金網、波板、
パンチングメタルのいずれかが適している。
【0024】なお、耐熱性金属は、700℃の排気ガス
中に100時間放置しても劣化のないもので、例えば、
Fe、Ni或いはCoに、CrやAlもしくはその両方
を添加したものが適している。また、ディーゼルエンジ
ンの種類や使用条件によっては、さらに過酷な耐熱性が
要求されることも考えられるため、好ましくは800℃
の排気ガス中放置でも劣化の生じないFe−Cr−A
l、Ni−Cr−Alを使用するのがよい。
中に100時間放置しても劣化のないもので、例えば、
Fe、Ni或いはCoに、CrやAlもしくはその両方
を添加したものが適している。また、ディーゼルエンジ
ンの種類や使用条件によっては、さらに過酷な耐熱性が
要求されることも考えられるため、好ましくは800℃
の排気ガス中放置でも劣化の生じないFe−Cr−A
l、Ni−Cr−Alを使用するのがよい。
【0025】フィルタを構成する金属としては、例え
ば、Fe−Cr−Al、Ni−Cr−Alなど、耐熱性
に優れたものが用いられる。パティキュレート燃焼再生
時に熱膨張差による応力がフィルタエレメントに働かな
いようにするためには、補強材をフィルタと同種の金属
又はそれと熱膨張係数にあまり差のない金属で形成する
のがよく、この点でも、Fe−Cr−AlやNi−Cr
−Alが特に適している。
ば、Fe−Cr−Al、Ni−Cr−Alなど、耐熱性
に優れたものが用いられる。パティキュレート燃焼再生
時に熱膨張差による応力がフィルタエレメントに働かな
いようにするためには、補強材をフィルタと同種の金属
又はそれと熱膨張係数にあまり差のない金属で形成する
のがよく、この点でも、Fe−Cr−AlやNi−Cr
−Alが特に適している。
【0026】また、もうひとつの課題解決策として、金
属繊維の不織布で複数個の異径直円筒状もしくは異径テ
ーパ円筒状のフィルタを構成し、その複数個の異径円筒
状フィルタを同心的に組み合わせ、各円筒状フィルタ間
の隙間と最小径円筒状フィルタの一端を交互に閉じて長
手方向に入り込んだ出口側が行き止まりの排気ガス導入
空間と入口側が行き止まりの排気ガス導出空間を同心上
に交互に生じさせた図2、図3の如きフィルタエレメン
トを用いるパティキュレートトラップにおいて、前記フ
ィルタエレメントを構成する円筒状フィルタを円筒半径
の大きい外側のフィルタほど肉厚にしたのである。
属繊維の不織布で複数個の異径直円筒状もしくは異径テ
ーパ円筒状のフィルタを構成し、その複数個の異径円筒
状フィルタを同心的に組み合わせ、各円筒状フィルタ間
の隙間と最小径円筒状フィルタの一端を交互に閉じて長
手方向に入り込んだ出口側が行き止まりの排気ガス導入
空間と入口側が行き止まりの排気ガス導出空間を同心上
に交互に生じさせた図2、図3の如きフィルタエレメン
トを用いるパティキュレートトラップにおいて、前記フ
ィルタエレメントを構成する円筒状フィルタを円筒半径
の大きい外側のフィルタほど肉厚にしたのである。
【0027】なお、このフィルタエレメントを構成する
円筒状フィルタは、厚みの厚い外側のフィルタほど目孔
を粗くするのが望ましい。
円筒状フィルタは、厚みの厚い外側のフィルタほど目孔
を粗くするのが望ましい。
【0028】また、好ましくは、
(1)円筒半径が35mm未満のフィルタには、排気ガ
ス入口側の繊維直径が40μm出口側の繊維直径が30
μmであり、厚さが0.5mmの金属繊維の不織布 (2)円筒半径が35mm以上、70mm未満のフィル
タには、排気ガス入口側の繊維直径が30μm出口側の
繊維直径が20μmであり、厚さが1.0mmの金属繊
維の不織布 (3)円筒半径が70mm以上、105mm未満のフィ
ルタには、排気ガス入口側の繊維直径が20μm出口側
の繊維直径が15μmであり、厚さが1.5mmの金属
繊維の不織布 を使用するのがよい。
ス入口側の繊維直径が40μm出口側の繊維直径が30
μmであり、厚さが0.5mmの金属繊維の不織布 (2)円筒半径が35mm以上、70mm未満のフィル
タには、排気ガス入口側の繊維直径が30μm出口側の
繊維直径が20μmであり、厚さが1.0mmの金属繊
維の不織布 (3)円筒半径が70mm以上、105mm未満のフィ
ルタには、排気ガス入口側の繊維直径が20μm出口側
の繊維直径が15μmであり、厚さが1.5mmの金属
繊維の不織布 を使用するのがよい。
【0029】また、上記いずれのフィルタエレメント
も、フィルタを構成する耐熱性金属繊維の骨格表面にア
ルミナウィスカーを生成させてよく、これは、浮遊性微
粒子を捕集するのに有効なことである。
も、フィルタを構成する耐熱性金属繊維の骨格表面にア
ルミナウィスカーを生成させてよく、これは、浮遊性微
粒子を捕集するのに有効なことである。
【0030】さらに、上記いずれのフィルタエレメント
もフィルタ材に触媒を担持することによってパティキュ
レートトラップと触媒コンバータを一体化させることが
できる。触媒は、フィルタ材である耐熱性金属繊維の不
織布の片面又は両面に担持させる方法、或は前記不織布
の片面又は両面に連続孔を有する耐熱金属骨格からなる
3次元網状構造多孔体を設置してこの多孔体に担持させ
る方法がある。
もフィルタ材に触媒を担持することによってパティキュ
レートトラップと触媒コンバータを一体化させることが
できる。触媒は、フィルタ材である耐熱性金属繊維の不
織布の片面又は両面に担持させる方法、或は前記不織布
の片面又は両面に連続孔を有する耐熱金属骨格からなる
3次元網状構造多孔体を設置してこの多孔体に担持させ
る方法がある。
【0031】
・請求項1
本発明のパティキュレートトラップは、長手方向に入り
込んだ、出口側が行き止まりの排気ガス導入空間と入口
側が行き止まりの排気ガス導出空間を、金属繊維の不織
布から成るフィルタで両空間の間を仕切って交互に形成
している。そのため、平板フィルタ間の隙間を小さくす
れば非常に少ない設置スペースで平板フィルタ面積を増
加させることができ、非常に小型でありながらフィルタ
エレメントの表面積を大きく確保し得る。また、排気ガ
ス導出空間又はフィルタ端部に設置するフィルタ補強材
は排気ガスの透過が可能で、その金属充填率がフィルタ
エレメントに対して十分小さい為、排気の通過時に新た
に発生する圧力損失は十分小さい。従って、高い捕集効
率を得るように孔径を小さくしても、表面積の増加によ
る単位面積当たりの捕集量の減少により目詰まりを少な
くして圧力損失を小さくすることができる。
込んだ、出口側が行き止まりの排気ガス導入空間と入口
側が行き止まりの排気ガス導出空間を、金属繊維の不織
布から成るフィルタで両空間の間を仕切って交互に形成
している。そのため、平板フィルタ間の隙間を小さくす
れば非常に少ない設置スペースで平板フィルタ面積を増
加させることができ、非常に小型でありながらフィルタ
エレメントの表面積を大きく確保し得る。また、排気ガ
ス導出空間又はフィルタ端部に設置するフィルタ補強材
は排気ガスの透過が可能で、その金属充填率がフィルタ
エレメントに対して十分小さい為、排気の通過時に新た
に発生する圧力損失は十分小さい。従って、高い捕集効
率を得るように孔径を小さくしても、表面積の増加によ
る単位面積当たりの捕集量の減少により目詰まりを少な
くして圧力損失を小さくすることができる。
【0032】また、排気ガス通過時の圧力によるフィル
タの微細変形が補強材による補強によって防止される。
そのためフィルタに変形による応力が発生せず、フィル
タエレメントの応力による破壊が減って耐久性が向上す
る。排気ガス通過時のフィルタ前後での圧力差によるフ
ィルタ変形は、排気ガス導入空間が緩やかな曲線を画い
て膨らみ、導出空間が膨らみに対応して凹むように起こ
るので、排気ガス導出空間の全域に補強材を挿入したも
の(請求項3)はフィルタ変形の抑止効果が高い。
タの微細変形が補強材による補強によって防止される。
そのためフィルタに変形による応力が発生せず、フィル
タエレメントの応力による破壊が減って耐久性が向上す
る。排気ガス通過時のフィルタ前後での圧力差によるフ
ィルタ変形は、排気ガス導入空間が緩やかな曲線を画い
て膨らみ、導出空間が膨らみに対応して凹むように起こ
るので、排気ガス導出空間の全域に補強材を挿入したも
の(請求項3)はフィルタ変形の抑止効果が高い。
【0033】・請求項2
また、排気ガス導入空間及び導出空間の両方に補強材を
設けたものは、フィルタが補強材によりフィルタ面の垂
直方向に拘束されているため、振動によるフィルタのフ
ィルタ面垂直方向の変形が防止される。そのためフィル
タに変形による応力が発生せず、フィルタエレメントの
応力による破壊が減って耐久性が向上する。また、振動
によるフィルタのフィルタ面垂直方向の変形は、排ガス
導入空間の膨らみと凹みが交互に繰返し起こり、導出空
間がそれに対応して凹みと膨らみが交互に繰返し起こる
ので、排気ガス導入空間及び導出空間の全域に補強材を
挿入したもの(請求項4)はフィルタ変形の抑止効果が
高い。
設けたものは、フィルタが補強材によりフィルタ面の垂
直方向に拘束されているため、振動によるフィルタのフ
ィルタ面垂直方向の変形が防止される。そのためフィル
タに変形による応力が発生せず、フィルタエレメントの
応力による破壊が減って耐久性が向上する。また、振動
によるフィルタのフィルタ面垂直方向の変形は、排ガス
導入空間の膨らみと凹みが交互に繰返し起こり、導出空
間がそれに対応して凹みと膨らみが交互に繰返し起こる
ので、排気ガス導入空間及び導出空間の全域に補強材を
挿入したもの(請求項4)はフィルタ変形の抑止効果が
高い。
【0034】また、フィルタ端部を補強材で支持したも
の(請求項5)は、非支持の自由端がなくなってフィル
タ振動が効果的に防止され、振動による疲労破壊が減少
する。従って、これ等を組合わせ、変形、振動の双方に
対応する構成にしたものは、耐久性向上に関して特に大
きな効果を期待できる。
の(請求項5)は、非支持の自由端がなくなってフィル
タ振動が効果的に防止され、振動による疲労破壊が減少
する。従って、これ等を組合わせ、変形、振動の双方に
対応する構成にしたものは、耐久性向上に関して特に大
きな効果を期待できる。
【0035】なお、補強材は材料充填率の低い目の粗い
ものを用いれば、補強材の目詰まりによる圧力損失の大
きな上昇は起こらず、捕集性能に与える悪影響は少な
い。また、この補強材の金属充填率が低ければ、パティ
キュレートの重量増、熱容量増が抑えられるので、補強
材追設による再生エネルギーの増加等も少ない。
ものを用いれば、補強材の目詰まりによる圧力損失の大
きな上昇は起こらず、捕集性能に与える悪影響は少な
い。また、この補強材の金属充填率が低ければ、パティ
キュレートの重量増、熱容量増が抑えられるので、補強
材追設による再生エネルギーの増加等も少ない。
【0036】・請求項6
通常、薄い円筒殻構造の外圧による発生応力即ち、殻の
内外に生じる差圧が殻を径方向に膨らませ、又は凹ませ
ようとする力はその円筒殻の半径に比例して大きく、座
屈変形も円筒殻半径の増大に伴って発生し易くなる(座
屈発生応力は径の1〜3乗に比例する)。請求項6のパ
ティキュレートトラップに用いるフィルタエレメント
は、外側の円筒状フィルタほど厚みの大きいフィルタ材
で形成しているので、円筒半径の大きいフィルタに発生
する応力を円筒半径のより小さいフィルタ並みに小さく
することができ、座屈も抑制できる。座屈発生応力はフ
ィルタ厚みに反比例し、フィルタ厚みの1〜3乗に反比
例するので、フィルタ厚みに差をつけて外側のフィルタ
の厚みを厚くすれば円筒半径の違いによる発生応力の
差、耐座屈性の差が吸収されて小さくなり、変形、座屈
の生じ易い部分がなくなる。また、フィルタ厚みを円筒
半径に応じたものにすれば、過剰厚みのフィルタが無く
なってトラップ全体の重量増、熱容量増が小さく抑えら
れ、均一厚みのフィルタを用いる場合と同程度の再生エ
ネルギーで、パティキュレートを燃焼させてフィルタを
再生すると言ったことも可能になる。
内外に生じる差圧が殻を径方向に膨らませ、又は凹ませ
ようとする力はその円筒殻の半径に比例して大きく、座
屈変形も円筒殻半径の増大に伴って発生し易くなる(座
屈発生応力は径の1〜3乗に比例する)。請求項6のパ
ティキュレートトラップに用いるフィルタエレメント
は、外側の円筒状フィルタほど厚みの大きいフィルタ材
で形成しているので、円筒半径の大きいフィルタに発生
する応力を円筒半径のより小さいフィルタ並みに小さく
することができ、座屈も抑制できる。座屈発生応力はフ
ィルタ厚みに反比例し、フィルタ厚みの1〜3乗に反比
例するので、フィルタ厚みに差をつけて外側のフィルタ
の厚みを厚くすれば円筒半径の違いによる発生応力の
差、耐座屈性の差が吸収されて小さくなり、変形、座屈
の生じ易い部分がなくなる。また、フィルタ厚みを円筒
半径に応じたものにすれば、過剰厚みのフィルタが無く
なってトラップ全体の重量増、熱容量増が小さく抑えら
れ、均一厚みのフィルタを用いる場合と同程度の再生エ
ネルギーで、パティキュレートを燃焼させてフィルタを
再生すると言ったことも可能になる。
【0037】なお、厚みの厚い外径のフィルタほど目孔
を粗くすれば(請求項7)、フィルタ厚みの増加による
圧力損失の増加を抑制できる。
を粗くすれば(請求項7)、フィルタ厚みの増加による
圧力損失の増加を抑制できる。
【0038】・請求項8
また、フィルタエレメントの孔径を排気ガスの流入側か
ら流出側に向けて徐々に小さくしたものは、フィルタの
厚み方向の全域でパティキュレートが平均的に捕集され
るため、圧力損失の上昇度合いが小さく、差圧寿命がよ
り一層延長される。
ら流出側に向けて徐々に小さくしたものは、フィルタの
厚み方向の全域でパティキュレートが平均的に捕集され
るため、圧力損失の上昇度合いが小さく、差圧寿命がよ
り一層延長される。
【0039】・請求項9
各フィルタ間の隙間寸法は10mm以下が好ましい。限
られたスペース内でフィルタ表面積を大きく確保するた
めには隙間寸法は小さいほどよく、トラップの小型化の
効率が高まるからである。
られたスペース内でフィルタ表面積を大きく確保するた
めには隙間寸法は小さいほどよく、トラップの小型化の
効率が高まるからである。
【0040】また、フィルタ材である耐熱性金属繊維の
不織布の片面あるいは両面に、或いは耐熱性金属繊維の
不織布の片面あるいは両面に連続孔を有する耐熱金属骨
格からなる3次元網状構造多孔体を設置してこの3次元
網状構造多孔体に触媒を担持する(請求項10及び1
1)ことにより、パティキュレートトラップと触媒コン
バータの一体化が実現できる。そして触媒担体が充填率
の低い金属であるため熱容量が小さく、その結果、排気
ガスによる触媒の昇温スピードが速くなり、触媒が作用
するのに十分な温度を得ることが容易となる。
不織布の片面あるいは両面に、或いは耐熱性金属繊維の
不織布の片面あるいは両面に連続孔を有する耐熱金属骨
格からなる3次元網状構造多孔体を設置してこの3次元
網状構造多孔体に触媒を担持する(請求項10及び1
1)ことにより、パティキュレートトラップと触媒コン
バータの一体化が実現できる。そして触媒担体が充填率
の低い金属であるため熱容量が小さく、その結果、排気
ガスによる触媒の昇温スピードが速くなり、触媒が作用
するのに十分な温度を得ることが容易となる。
【0041】・請求項12
フィルタ材である耐熱性金属繊維の表面にアルミナウィ
スカーを生成させることにより、金属繊維間のフィルタ
孔をより小さくすることができる。その結果パティキュ
レートの中でも粒径2μm以下の浮遊性微粒子を捕集す
ることが可能になる。
スカーを生成させることにより、金属繊維間のフィルタ
孔をより小さくすることができる。その結果パティキュ
レートの中でも粒径2μm以下の浮遊性微粒子を捕集す
ることが可能になる。
【0042】なお、前述のアルミナウィスカーは、それ
を生成させた後触媒を担持させると触媒の担持面積を増
大させるのにも役立つ。
を生成させた後触媒を担持させると触媒の担持面積を増
大させるのにも役立つ。
【0043】
【発明の実施の形態】図4乃至図7に、本発明の請求項
1のパティキュレートトラップに用いるフィルタエレメ
ントの実施例を示す。これ等は、図1乃至図3のフィル
タエレメンント1、11、21に補強材を加えたもので
ある。
1のパティキュレートトラップに用いるフィルタエレメ
ントの実施例を示す。これ等は、図1乃至図3のフィル
タエレメンント1、11、21に補強材を加えたもので
ある。
【0044】図1のフィルタエレメント1は、平板フィ
ルタ5を複数枚平行に並べて各平板フィルタ間の空間の
排気ガス入口側と出口側を端板6で交互に行き止まりに
し、さらに、ライナ7(これは6と一体のものでよい)
で空間の両側部を閉じて長手方向に入り込む排気ガスの
導入空間3と導出空間4を交互に生じさせている。
ルタ5を複数枚平行に並べて各平板フィルタ間の空間の
排気ガス入口側と出口側を端板6で交互に行き止まりに
し、さらに、ライナ7(これは6と一体のものでよい)
で空間の両側部を閉じて長手方向に入り込む排気ガスの
導入空間3と導出空間4を交互に生じさせている。
【0045】また、図2のフィルタエレメント11は、
断面相似形の異径直筒状(図は円筒状)のフィルタ8を
複数個同心的に配置し、最小径のフィルタの一端と各筒
状フィルタの間の空間を端板6で交互に行き止まりにし
て前述の導入空間3と導出空間4を交互に生じさせてい
る。
断面相似形の異径直筒状(図は円筒状)のフィルタ8を
複数個同心的に配置し、最小径のフィルタの一端と各筒
状フィルタの間の空間を端板6で交互に行き止まりにし
て前述の導入空間3と導出空間4を交互に生じさせてい
る。
【0046】さらに、図3のフィルタエレメント21
は、複数個の断面相似形の異径テーパ筒状(図は円錐
筒)フィルタ9をテーパの向きを交互に逆にして同心的
に配置し、断面がジグザグになるように各フィルタ9の
一端と他端をつないで導入空間3と導出空間4を交互に
生じさせている。
は、複数個の断面相似形の異径テーパ筒状(図は円錐
筒)フィルタ9をテーパの向きを交互に逆にして同心的
に配置し、断面がジグザグになるように各フィルタ9の
一端と他端をつないで導入空間3と導出空間4を交互に
生じさせている。
【0047】各フィルタエレメント1、11、21のフ
ィルタは、勿論、金属繊維の不織布で作られている。各
フィルタの間の隙間寸法(空間3、4の厚さ)は、小型
化、ヒータによる再生効率の観点から10mm以下が好
ましい。
ィルタは、勿論、金属繊維の不織布で作られている。各
フィルタの間の隙間寸法(空間3、4の厚さ)は、小型
化、ヒータによる再生効率の観点から10mm以下が好
ましい。
【0048】図4のフィルタエレメントは、上述したフ
ィルタエレメント1、11又は21(図には代表して符
号1のみを示す)の排気ガス導出空間4内に通気性のあ
る補強材2-1を挿入し、この補強材2-1で空間4を間に
して対向したフィルタを支えている。また、図5のフィ
ルタエレメントは、両端に補強材2-2を凹凸嵌合させて
取付けている。さらに、図6のフィルタエレメントは、
図4、図5の補強材2-1、2-2を組合わせて設けてい
る。
ィルタエレメント1、11又は21(図には代表して符
号1のみを示す)の排気ガス導出空間4内に通気性のあ
る補強材2-1を挿入し、この補強材2-1で空間4を間に
して対向したフィルタを支えている。また、図5のフィ
ルタエレメントは、両端に補強材2-2を凹凸嵌合させて
取付けている。さらに、図6のフィルタエレメントは、
図4、図5の補強材2-1、2-2を組合わせて設けてい
る。
【0049】また、図7のフィルタエレメントは、図3
のフィルタエレメント又は平板フィルタをジグザグに曲
げて断面が図3(b)と同じようになるようにし、空間
の両側部をライナで塞いだエレメントの両側に補強材2
-2を設けている。
のフィルタエレメント又は平板フィルタをジグザグに曲
げて断面が図3(b)と同じようになるようにし、空間
の両側部をライナで塞いだエレメントの両側に補強材2
-2を設けている。
【0050】なお、図5、図6、図7のフィルタエレメ
ントは、空間3、4の行き止まり点の位置を部分的に変
えて両端に補強材2-2を凹凸嵌合させているが、補強材
2-2の形状を変えれば、このようなことをしなくてもフ
ィルタエレメントの両端に補強材を凹凸嵌合させて各フ
ィルタを安定して支持することができる。
ントは、空間3、4の行き止まり点の位置を部分的に変
えて両端に補強材2-2を凹凸嵌合させているが、補強材
2-2の形状を変えれば、このようなことをしなくてもフ
ィルタエレメントの両端に補強材を凹凸嵌合させて各フ
ィルタを安定して支持することができる。
【0051】図8のフィルタエレメントは、上述したフ
ィルタエレメント1、11又は21(図には代表して符
号1のみを示す)の排気ガス導入空間3内及び導出空間
4内にそれぞれ通気性のある補強材2-1及び2-3を挿入
して、この補強材2-1及び2-3でフィルタエレメントを
支えている。また、図9のフィルタエレメントは、図8
のフィルタエレメントに補強材2-1、2-2及び2-3を組
合わせて設けている。
ィルタエレメント1、11又は21(図には代表して符
号1のみを示す)の排気ガス導入空間3内及び導出空間
4内にそれぞれ通気性のある補強材2-1及び2-3を挿入
して、この補強材2-1及び2-3でフィルタエレメントを
支えている。また、図9のフィルタエレメントは、図8
のフィルタエレメントに補強材2-1、2-2及び2-3を組
合わせて設けている。
【0052】補強材2-1、2-2の構成金属は、700°
Cの排気ガスに100時間曝しても劣化が生じないもの
がよく、フィルタ材料として用いるFe−Cr−Al合
金、Ni−Cr−Al合金等が適している。また、フィ
ルタ前後の圧力差を考えると、700°Cの温度下で
0.3kg/cm2 の圧力に耐える強度をもたせるのが
よい。そのためには、金属の種類にもよるが金属充填率
を極端に下げないようにする。この補強材としては、充
填率が30%以下の3次元網状構造多孔体、金網、金属
不織布、パンチングメタル、波板などを用いる。波板に
ついては、それがきっちりと納まる方形空間をその体積
と考える。
Cの排気ガスに100時間曝しても劣化が生じないもの
がよく、フィルタ材料として用いるFe−Cr−Al合
金、Ni−Cr−Al合金等が適している。また、フィ
ルタ前後の圧力差を考えると、700°Cの温度下で
0.3kg/cm2 の圧力に耐える強度をもたせるのが
よい。そのためには、金属の種類にもよるが金属充填率
を極端に下げないようにする。この補強材としては、充
填率が30%以下の3次元網状構造多孔体、金網、金属
不織布、パンチングメタル、波板などを用いる。波板に
ついては、それがきっちりと納まる方形空間をその体積
と考える。
【0053】また、補強材2-3についても、上述の理由
から、材料充填率が30%以下の3次元網状構造多孔
体、金網、金属繊維の不織布、パンチングメタル、波板
などを用い、波板については、それがきっちりと納まる
方形空間をその体積と考える。
から、材料充填率が30%以下の3次元網状構造多孔
体、金網、金属繊維の不織布、パンチングメタル、波板
などを用い、波板については、それがきっちりと納まる
方形空間をその体積と考える。
【0054】また、フィルタ材料には、図10に示すよ
うに、その繊維の骨格FBに、骨格よりも微細なアルミ
ナウィスカー401を多数付加することにより、小さな
孔を多数設けることも考えられる。
うに、その繊維の骨格FBに、骨格よりも微細なアルミ
ナウィスカー401を多数付加することにより、小さな
孔を多数設けることも考えられる。
【0055】図11は、フィルタ1、11及び21の拡
大図である。フィルタ1、11及び21には、上記のフ
ィルタ材料で作られたパティキュレートを捕集する層3
01に加えて、触媒を担持する為の層(図では一例とし
て、302や303で示す。)を複数層設けた材料を使
用することも考えられる。
大図である。フィルタ1、11及び21には、上記のフ
ィルタ材料で作られたパティキュレートを捕集する層3
01に加えて、触媒を担持する為の層(図では一例とし
て、302や303で示す。)を複数層設けた材料を使
用することも考えられる。
【0056】以下に、より詳細な実施例について述べ
る。
る。
【0057】図12に捕集効率、パティキュレート捕集
時の圧力損失及び耐久性の評価を行う実験装置示す。こ
の装置は、3400cc、4気筒の直噴射式のディーゼ
ルエンジン車、シャシダイナモメータ及びダイリューシ
ョントンネルからなる。
時の圧力損失及び耐久性の評価を行う実験装置示す。こ
の装置は、3400cc、4気筒の直噴射式のディーゼ
ルエンジン車、シャシダイナモメータ及びダイリューシ
ョントンネルからなる。
【0058】後述するNOの浄化率及びSOFの浄化率
の評価もこの図12の装置を用いて行った。
の評価もこの図12の装置を用いて行った。
【0059】−実施例1−
下記3種の試料を準備した。
A:図1のフィルタエレメントの排気ガス導出空間4に
補強材2-1を入れた図4の構造のフィルタエレメント
(発明品)。 B:図1の補強材無しのフィルタエレメント(比較
品)。 I:捕集性能に関しては十分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
補強材2-1を入れた図4の構造のフィルタエレメント
(発明品)。 B:図1の補強材無しのフィルタエレメント(比較
品)。 I:捕集性能に関しては十分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
【0060】これ等の試料の詳細を表1に示す。なお、
試料Iについては容積を2.5リットルとして試料A、
Bと条件を揃えた。
試料Iについては容積を2.5リットルとして試料A、
Bと条件を揃えた。
【0061】試料Aに用いた補強材は、住友電気工業
(株)製Ni基3次元網状構造多孔体(商品名:セルメ
ット#1)をNi−Cr−Al化したものである。
(株)製Ni基3次元網状構造多孔体(商品名:セルメ
ット#1)をNi−Cr−Al化したものである。
【0062】
【表1】
【0063】
【表2】
【0064】これ等の試料を容器に納めてできるパティ
キュレートトラップ10を図12の装置に組込み、高温
の排気ガスを長時間流したときのフィルタエレメントの
破壊状況を調べた。その結果を表3に示す。
キュレートトラップ10を図12の装置に組込み、高温
の排気ガスを長時間流したときのフィルタエレメントの
破壊状況を調べた。その結果を表3に示す。
【0065】
【表3】
【0066】試料AとIは破壊が生じていないが、試料
Bではその破壊が起こっている。
Bではその破壊が起こっている。
【0067】次に、再生時の耐久性を評価した。ディー
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を15g捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、600°Cのガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を5回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表4に示す。
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を15g捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、600°Cのガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を5回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表4に示す。
【0068】
【表4】
【0069】試料A、Bは破壊しなかったが、試料Iに
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧(圧損)上昇等の捕集性能についても試価したが、
これについては3試料とも差が認められなかった。
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧(圧損)上昇等の捕集性能についても試価したが、
これについては3試料とも差が認められなかった。
【0070】以上の実験結果から、本発明品Aは、比較
品B、Iと異なり、捕集性能、耐久性、再生性能のいず
れをも満足することが判る。
品B、Iと異なり、捕集性能、耐久性、再生性能のいず
れをも満足することが判る。
【0071】−実施例2−
下記の試料C、Dと、実施例1で用いた試料Iを準備し
た。
た。
【0072】C:図1のフィルタエレメントとほぼ同様
のエレメント(空間行き止まり点の位置を部分的に変え
てある)の排気ガス導出空間4と両端に補強材2-1、2
-2を設けた図6に示す断面構造のフィルタエレメント
(発明品)。 D:補強材が無く、他は試料Cと同じフィルタエレメン
ト(比較品)。
のエレメント(空間行き止まり点の位置を部分的に変え
てある)の排気ガス導出空間4と両端に補強材2-1、2
-2を設けた図6に示す断面構造のフィルタエレメント
(発明品)。 D:補強材が無く、他は試料Cと同じフィルタエレメン
ト(比較品)。
【0073】表5に各試料の詳細を示す。また、表6
に、試料Cに用いた補強材2-1、2-2の詳細を示す。
に、試料Cに用いた補強材2-1、2-2の詳細を示す。
【0074】
【表5】
【0075】
【表6】
【0076】実施例1と同様にして行った各試料の耐久
試験結果を表7に示す。
試験結果を表7に示す。
【0077】
【表7】
【0078】また、実施例1と同一条件でパティキュレ
ートの燃焼再生を行って再生時の耐久性を調べた結果を
表8に示す。
ートの燃焼再生を行って再生時の耐久性を調べた結果を
表8に示す。
【0079】
【表8】
【0080】この表7、8から判るように、試料Dは耐
久試験結果が、また、試料Iは再生試験結果が悪いが、
発明品(試料C)は耐久性、再生性能ともに優れてい
る。なお、捕集性能は各試料とも良く、優位差は認めら
れなかった。
久試験結果が、また、試料Iは再生試験結果が悪いが、
発明品(試料C)は耐久性、再生性能ともに優れてい
る。なお、捕集性能は各試料とも良く、優位差は認めら
れなかった。
【0081】−実施例3−
下記する試料E、Fと、前述の試料Iを準備した。
【0082】E:図2のように、異径円筒状フィルタを
同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス導出
空間4と両端に、補強材2-1、2-2を設けた図6に示す
断面構造のフィルタエレメント(発明品)。 F:補強材が無く、他は試料Eと同じフィルタエレメン
ト(比較品)。
同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス導出
空間4と両端に、補強材2-1、2-2を設けた図6に示す
断面構造のフィルタエレメント(発明品)。 F:補強材が無く、他は試料Eと同じフィルタエレメン
ト(比較品)。
【0083】表9にこれ等の試料の詳細を、また、表1
0に試料Eに用いた補強材2-1、2-2の詳細を各々示
す。
0に試料Eに用いた補強材2-1、2-2の詳細を各々示
す。
【0084】
【表9】
【0085】
【表10】
【0086】各試料について、実施例1で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表11、
表12に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表11、
表12に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
【0087】
【表11】
【0088】
【表12】
【0089】結果は、実施例1、2と全く同様であり、
捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総て満足するの
は試料Eの発明品だけであった。
捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総て満足するの
は試料Eの発明品だけであった。
【0090】−実施例4−
下記の試料G、Hと前記試料Iを準備した。
【0091】G:図3のフィルタエレメントの両端に補
強材2-2を設けた図7の断面構造のフィルタエレメント
(発明品)。 H:図3の補強材無しのフィルタエレメント(比較
品)。
強材2-2を設けた図7の断面構造のフィルタエレメント
(発明品)。 H:図3の補強材無しのフィルタエレメント(比較
品)。
【0092】これ等の試料の詳細と、試料Gに用いた補
強材2-2の詳細を表13、表14に示す。
強材2-2の詳細を表13、表14に示す。
【0093】
【表13】
【0094】
【表14】
【0095】これ等の試料についても、実施例1と同じ
耐久試験、再生試験を行った。その結果を表15、表1
6に示す。
耐久試験、再生試験を行った。その結果を表15、表1
6に示す。
【0096】
【表15】
【0097】
【表16】
【0098】このように、耐久性、再生性能の評価結果
は、実施例1、2、3と同様である。捕集性能の評価結
果には差がなかった。
は、実施例1、2、3と同様である。捕集性能の評価結
果には差がなかった。
【0099】なお、以上の各実施例から判るように、本
発明の構造は、図1、図2、図3の形態のフィルタエレ
メントのいずれにおいても、その有効性を発揮する。
発明の構造は、図1、図2、図3の形態のフィルタエレ
メントのいずれにおいても、その有効性を発揮する。
【0100】次に、請求項6のパティキュレートトラッ
プに用いるフィルタエレメントの具体例を図13、図1
4に示す。
プに用いるフィルタエレメントの具体例を図13、図1
4に示す。
【0101】図13のフィルタエレメント31は、図2
のフィルタエレメントを改善したもの、また、図14の
フィルタエレメント41は、図3のフィルタエレメント
を改善したものである。
のフィルタエレメントを改善したもの、また、図14の
フィルタエレメント41は、図3のフィルタエレメント
を改善したものである。
【0102】これ等のフィルタエレメント31、41
は、ここでは、円筒半径の大きい外側の筒状フィルタの
厚みを数個ずつ段階的に厚くしている。全てのフィルタ
が、外側のものほど徐々に厚くなる構成がより好ましい
ことは言うまでもない。
は、ここでは、円筒半径の大きい外側の筒状フィルタの
厚みを数個ずつ段階的に厚くしている。全てのフィルタ
が、外側のものほど徐々に厚くなる構成がより好ましい
ことは言うまでもない。
【0103】以下に、図13、図14のフィルタエレメ
ントのより詳細な実施例について述べる。
ントのより詳細な実施例について述べる。
【0104】−実施例5−
下記3種の試料を準備した。
J:異径直円筒状の11個のフィルタを同心的に配置し
て作った図13に示すような構造の、フィルタ厚みを5
段階に変化させたフィルタエレメント(発明品)。 K:同心配置した11個の異径直円筒状フィルタの厚み
を全て等しくしたフィルタエレメント(比較品)。 I:実施例1〜4で用いたものと同一品(比較品)。
て作った図13に示すような構造の、フィルタ厚みを5
段階に変化させたフィルタエレメント(発明品)。 K:同心配置した11個の異径直円筒状フィルタの厚み
を全て等しくしたフィルタエレメント(比較品)。 I:実施例1〜4で用いたものと同一品(比較品)。
【0105】これ等の試料の詳細を表17に示す。な
お、試料Iについては容積を2.5リットルとして試料
J、Kと条件を揃えた。
お、試料Iについては容積を2.5リットルとして試料
J、Kと条件を揃えた。
【0106】
【表17】
【0107】上記の試料のうち、J、Kについて排気ガ
スの圧力によってフィルタエレメントの座屈が発生する
時の圧力値を計算解析により求めた。その結果を表18
に示す。また、排気ガスの初期圧力によって試料J、K
の各筒状フィルタに生じる最大応力とフィルタ径との関
係を図15に示す。
スの圧力によってフィルタエレメントの座屈が発生する
時の圧力値を計算解析により求めた。その結果を表18
に示す。また、排気ガスの初期圧力によって試料J、K
の各筒状フィルタに生じる最大応力とフィルタ径との関
係を図15に示す。
【0108】
【表18】
【0109】試料Kは、フィルタの径が大きくなるにつ
れて発生応力が比例して大きくなっているが試料Jは、
フィルタ厚みを大きくした外側のフィルタの最大発生応
力が小さく抑えられ、座屈に対する耐性も非常に大きく
なっている。
れて発生応力が比例して大きくなっているが試料Jは、
フィルタ厚みを大きくした外側のフィルタの最大発生応
力が小さく抑えられ、座屈に対する耐性も非常に大きく
なっている。
【0110】次に、試料J、K、Iを容器に納めて出来
るパティキュレートトラップ10を図12の装置の排気
系に組込み、高温の排気ガスを長時間流したときのフィ
ルタエレメントの破壊状況を調べた。その結果を表19
に示す。
るパティキュレートトラップ10を図12の装置の排気
系に組込み、高温の排気ガスを長時間流したときのフィ
ルタエレメントの破壊状況を調べた。その結果を表19
に示す。
【0111】
【表19】
【0112】試料JとIは破壊が生じていないが、試料
Kではその破壊が起こっている。
Kではその破壊が起こっている。
【0113】次に、再生時の耐久性を評価した。ディー
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を15g捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、600℃のガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を5回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表20に示す。
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を15g捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、600℃のガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を5回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表20に示す。
【0114】
【表20】
【0115】試料J、Kは破壊しなかったが、試料Iに
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧(圧損)上昇等の捕集性能についても評価したが、
これについては3試料とも差が認められなかった。
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧(圧損)上昇等の捕集性能についても評価したが、
これについては3試料とも差が認められなかった。
【0116】−実施例6−
下記の試料L、Mと、実施例5で用いた試料Iを準備し
た。
た。
【0117】L:異径テーパ円筒状のフィルタを8個テ
ーパの向きを交互に逆にして図14のように組み合わ
せ、かつ、各筒状フィルタの厚みを3段階に変化させた
フィルタエレメント(発明品)。 M:試料Lと同様にして組み合わせた8個の異径テーパ
円筒状フィルタを全て同一厚みにしたもの(比較品)。
ーパの向きを交互に逆にして図14のように組み合わ
せ、かつ、各筒状フィルタの厚みを3段階に変化させた
フィルタエレメント(発明品)。 M:試料Lと同様にして組み合わせた8個の異径テーパ
円筒状フィルタを全て同一厚みにしたもの(比較品)。
【0118】表21に各試料の詳細を示す。
【0119】
【表21】
【0120】試料L、Mの座屈圧力計算結果を表22に
示す。また、排気ガス初期圧力による各フィルタの最大
発生応力とフィルタ径の関係を図16に示す。さらに、
これ等の試料L、M、Iについて実施例5と同様にして
行った耐久性評価試験結果を表23に、実施例1と同一
条件で行った再生時の耐久性評価試験結果を表24に各
々示す。
示す。また、排気ガス初期圧力による各フィルタの最大
発生応力とフィルタ径の関係を図16に示す。さらに、
これ等の試料L、M、Iについて実施例5と同様にして
行った耐久性評価試験結果を表23に、実施例1と同一
条件で行った再生時の耐久性評価試験結果を表24に各
々示す。
【0121】
【表22】
【0122】
【表23】
【0123】
【表24】
【0124】この実験でも、実施例5と同様の結果が得
られている。捕集性能は各試料とも良く、優位差がなか
った。
られている。捕集性能は各試料とも良く、優位差がなか
った。
【0125】−実施例7−
下記4種の試料を準備した。
【0126】N、O:図1のフィルタエレメントの排気
ガス導出空間4に補強材2-1を入れた図4の構造のフィ
ルタエレメント(発明品)。 P:図1の補強材無しのフィルタエレメント(比較
品)。 I:捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
ガス導出空間4に補強材2-1を入れた図4の構造のフィ
ルタエレメント(発明品)。 P:図1の補強材無しのフィルタエレメント(比較
品)。 I:捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
【0127】これ等の試料の詳細を表25に示す。な
お、試料Iについては容積を2.5リットルとして試料
N、O、Pと条件を揃えた。
お、試料Iについては容積を2.5リットルとして試料
N、O、Pと条件を揃えた。
【0128】試料N、Oに用いた補強材は、住友電気工
業(株)製Ni基3次元網状構図多孔体(商品名:セル
メット#1)をNi−Cr−Al化したものである。
業(株)製Ni基3次元網状構図多孔体(商品名:セル
メット#1)をNi−Cr−Al化したものである。
【0129】試料Nのフィルタエレメント1は、NOx
触媒を担持している層(図11の302)、パティキュ
レートを捕集する層(図11の301)及びNOx触媒
を担持している層(図11の303)の3層で構成され
ている。NOx触媒層は、Fe−Cr−Alの金属不織
布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布1リ
ットル当り100gコートし、その後触媒としてCuを
金属不織布1リットル当り1.0gの量で均一に担持さ
せて作製した。
触媒を担持している層(図11の302)、パティキュ
レートを捕集する層(図11の301)及びNOx触媒
を担持している層(図11の303)の3層で構成され
ている。NOx触媒層は、Fe−Cr−Alの金属不織
布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布1リ
ットル当り100gコートし、その後触媒としてCuを
金属不織布1リットル当り1.0gの量で均一に担持さ
せて作製した。
【0130】また、試料Oについては補強材(図4の2
-1)の骨格にNOx触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット1リットル当り100gコートし、その後触媒とし
てCuを金属不織布1リットル当り1.0gの量で均一
に担持させて作製した。
-1)の骨格にNOx触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット1リットル当り100gコートし、その後触媒とし
てCuを金属不織布1リットル当り1.0gの量で均一
に担持させて作製した。
【0131】
【表25】
【0132】
【表26】
【0133】各試料について、実施例1で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表27、
表28に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表27、
表28に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
【0134】
【表27】
【0135】
【表28】
【0136】捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総
て満足するのは試料N、Oの発明品であった。
て満足するのは試料N、Oの発明品であった。
【0137】試料N、Oについては、更に、NOの浄化
率の評価を行った。
率の評価を行った。
【0138】還元剤としてC2 H4 を排気ガス中に導入
した。排気ガス条件を表29に示す。
した。排気ガス条件を表29に示す。
【0139】
【表29】
【0140】また、排気ガス温度を250℃に維持した
後、2分間のNO濃度を測定した。その平均値を表30
に示す。
後、2分間のNO濃度を測定した。その平均値を表30
に示す。
【0141】
【表30】
【0142】このように、試料N、Oの使用時にはNO
濃度が半減している。
濃度が半減している。
【0143】以上の実験結果から、本発明品N及びO
は、比較品P、Iと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、NOを低減する機能も有しているため、触媒コ
ンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス
後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化
が実現できる。 −実施例8− 下記する4種の試料を準備した。
は、比較品P、Iと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、NOを低減する機能も有しているため、触媒コ
ンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス
後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化
が実現できる。 −実施例8− 下記する4種の試料を準備した。
【0144】Q、R:図2のように、異径円筒状フィル
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導出空間4と両端に、補強材2-1、2-2を設けた図6に
示す断面構造のフィルタエレメント(発明品)。 S:補強材が無く、他は試料Q、Rと同じフィルタエレ
メント(比較品)。 I:捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導出空間4と両端に、補強材2-1、2-2を設けた図6に
示す断面構造のフィルタエレメント(発明品)。 S:補強材が無く、他は試料Q、Rと同じフィルタエレ
メント(比較品)。 I:捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
【0145】これ等の試料の詳細を表31に、また、試
料Q、Rに用いた補強材2-1、2-2の詳細を表32に各
々示す。なお、試料Iについては容積を2.5リットル
として試料Q、R、Sと条件を揃えた。
料Q、Rに用いた補強材2-1、2-2の詳細を表32に各
々示す。なお、試料Iについては容積を2.5リットル
として試料Q、R、Sと条件を揃えた。
【0146】試料Qのフィルタエレメント11は、SO
F触媒を担持している層(図11の302)、パティキ
ュレートを捕集する層(図11の301)及びSOF触
媒を担持している層(図11の303)の3層で構成さ
れている。SOF触媒層は、Fe−Cr−Alの金属不
織布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布1
リットル当り150gコートし、その後触媒としてPt
を金属不織布1リットル当り1.5gの量で均一に担持
させて作製した。
F触媒を担持している層(図11の302)、パティキ
ュレートを捕集する層(図11の301)及びSOF触
媒を担持している層(図11の303)の3層で構成さ
れている。SOF触媒層は、Fe−Cr−Alの金属不
織布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布1
リットル当り150gコートし、その後触媒としてPt
を金属不織布1リットル当り1.5gの量で均一に担持
させて作製した。
【0147】また、試料Rについては補強材(図6の2
-1)の骨格にSOF触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット1リットル当り150gコートし、その後触媒とし
てPtをセルメット1リットル当り1.5gの量で均一
に担持させて作製した。
-1)の骨格にSOF触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット1リットル当り150gコートし、その後触媒とし
てPtをセルメット1リットル当り1.5gの量で均一
に担持させて作製した。
【0148】
【表31】
【0149】
【表32】
【0150】各試料について、実施例1で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表33、
表34に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表33、
表34に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
【0151】
【表33】
【0152】
【表34】
【0153】捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総
て満足するのは試料Q、Rの発明品であった。
て満足するのは試料Q、Rの発明品であった。
【0154】試料Q、Rについては、更に、SOFの浄
化率の評価を行った。
化率の評価を行った。
【0155】排気ガス温度が250℃および350℃で
の評価結果を表35に示す。
の評価結果を表35に示す。
【0156】
【表35】
【0157】このように、Ptを触媒として担持させた
試料Q、RではSOF濃度を40%或は50%低減する
ことができた。
試料Q、RではSOF濃度を40%或は50%低減する
ことができた。
【0158】以上の実験結果から、本発明品Q及びR
は、比較品S、Iと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、SOFを低減する機能も有しているため、触媒
コンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガ
ス後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト
化が実現できる。
は、比較品S、Iと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、SOFを低減する機能も有しているため、触媒
コンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガ
ス後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト
化が実現できる。
【0159】−実施例9−
下記する4種の試料を準備した。
【0160】T、U:図2のように、異径円筒状フィル
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導入空間3、導出空間4及び両端に、補強材2-3、2-1
及び2-2を設けた図8に示す断面構造のフィルタエレメ
ント(発明品)。 V:補強材が無く、他は試料T、Uと同じフィルタエレ
メント(比較品)。 I:捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導入空間3、導出空間4及び両端に、補強材2-3、2-1
及び2-2を設けた図8に示す断面構造のフィルタエレメ
ント(発明品)。 V:補強材が無く、他は試料T、Uと同じフィルタエレ
メント(比較品)。 I:捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント(材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、PHC−221)(比較品)。
【0161】これ等の試料の詳細を表36に、また、試
料T、Uに用いた補強材2-1、2-2及び2-3の詳細を表
37に各々示す。なお、試料Iについては容積を2.5
リットルとして試料T、U、Vと条件を揃えた。
料T、Uに用いた補強材2-1、2-2及び2-3の詳細を表
37に各々示す。なお、試料Iについては容積を2.5
リットルとして試料T、U、Vと条件を揃えた。
【0162】また、試料Tの補強材(図8の2-1及び2
-3)は、その骨格にNOx触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット1リットル当り100gコートし、その後触
媒としてCuをセルメット1リットル当り1.0gの量
で均一に担持させて作製した。
-3)は、その骨格にNOx触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット1リットル当り100gコートし、その後触
媒としてCuをセルメット1リットル当り1.0gの量
で均一に担持させて作製した。
【0163】また、試料Uの補強材(図8の2-1及び2
-3)は、その骨格にSOF触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット1リットル当り150gコートし、その後触
媒としてPtをセルメット1リットル当り1.5gの量
で均一に担持させて作製した。
-3)は、その骨格にSOF触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット1リットル当り150gコートし、その後触
媒としてPtをセルメット1リットル当り1.5gの量
で均一に担持させて作製した。
【0164】
【表36】
【0165】
【表37】
【0166】各試料について、実施例1で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表38、
表39に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表38、
表39に示す。なお、捕集性能は3者とも差がなかっ
た。
【0167】
【表38】
【0168】
【表39】
【0169】捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総
て満足するのは試料T、Uの発明品であった。
て満足するのは試料T、Uの発明品であった。
【0170】試料Tについては、更に、NOの浄化率の
評価を行った。
評価を行った。
【0171】還元剤としてC2 H4 を排気ガス中に導入
した。排気ガス条件を表40に示す。
した。排気ガス条件を表40に示す。
【0172】
【表40】
【0173】また、排気ガス温度を250℃に維持した
後、2分間のNO濃度を測定した。その平均値を表41
に示す。
後、2分間のNO濃度を測定した。その平均値を表41
に示す。
【0174】
【表41】
【0175】このように、試料Tの使用時にはNO濃度
が半減している。
が半減している。
【0176】試料Uについては、更に、SOFの浄化率
の評価を行った。
の評価を行った。
【0177】排気ガス温度が250℃および350℃で
の評価結果を表42に示す。
の評価結果を表42に示す。
【0178】
【表42】
【0179】このように、Ptを触媒として担持させた
試料UではSOF濃度を40%或は50%低減すること
ができた。
試料UではSOF濃度を40%或は50%低減すること
ができた。
【0180】以上の実験結果から、本発明品T及びU
は、比較品V、Iと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、NOxを低減する機能(発明品T)やSOFを
低減する機能(発明品U)も有しているため、触媒コン
バータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス後
処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化が
実現できる。
は、比較品V、Iと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、NOxを低減する機能(発明品T)やSOFを
低減する機能(発明品U)も有しているため、触媒コン
バータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス後
処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化が
実現できる。
【0181】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のパティキュ
レートトラップは、耐熱性に優れ、また、小型のもので
捕集面積を広く確保できる反面、ガス圧や振動に弱かっ
たフィルタエレメントに、ガス透過の可能な補強材によ
るフィルタ補強で耐圧性、耐久性を付与したので、ま
た、多重円筒構造のフィルタエレメントに見られる弱
点、即ち、排気ガス圧での変形、座屈が生じ易いと言う
問題点を、円筒半径の大きい外側の円筒状フィルタの肉
圧を増加させることによって解消したので、ディーゼル
エンジン用パティキュレートトラップに対する要求特
性、即ち、捕集性能、圧損、再生性能、耐久性の総てを
満たすものを実現して提供できる。
レートトラップは、耐熱性に優れ、また、小型のもので
捕集面積を広く確保できる反面、ガス圧や振動に弱かっ
たフィルタエレメントに、ガス透過の可能な補強材によ
るフィルタ補強で耐圧性、耐久性を付与したので、ま
た、多重円筒構造のフィルタエレメントに見られる弱
点、即ち、排気ガス圧での変形、座屈が生じ易いと言う
問題点を、円筒半径の大きい外側の円筒状フィルタの肉
圧を増加させることによって解消したので、ディーゼル
エンジン用パティキュレートトラップに対する要求特
性、即ち、捕集性能、圧損、再生性能、耐久性の総てを
満たすものを実現して提供できる。
【0182】また、金属繊維の不織布から成るフィルタ
材の骨格表面にアルミナウィスカーを生成させたもの
は、フィルタの目孔がより小さくなり、粒径2μm以下
の浮遊性微粒子の捕集が可能となる。
材の骨格表面にアルミナウィスカーを生成させたもの
は、フィルタの目孔がより小さくなり、粒径2μm以下
の浮遊性微粒子の捕集が可能となる。
【0183】さらに、フィルタ材に、或はそのフィルタ
材の片面又は両面に金属製3次元網状構造多孔体を設け
てその多孔体に触媒を担持させたものは触媒コンバータ
を別に設ける必要がなくなるので、排気ガス後処理装置
の簡素化、低コスト化も図れる。また、フィルタ骨格部
の熱容量が小さいため、触媒の働きも確実になり、環境
浄化に関してより優れた効果を期待できる。
材の片面又は両面に金属製3次元網状構造多孔体を設け
てその多孔体に触媒を担持させたものは触媒コンバータ
を別に設ける必要がなくなるので、排気ガス後処理装置
の簡素化、低コスト化も図れる。また、フィルタ骨格部
の熱容量が小さいため、触媒の働きも確実になり、環境
浄化に関してより優れた効果を期待できる。
【図1】(a):改善対象のフィルタエレメントの一例
を示す斜視図 (b):同上の縦断断面図
を示す斜視図 (b):同上の縦断断面図
【図2】(a):改善対象のフィルタエレメントの他の
例を示す斜視図 (b):同上の縦断断面図
例を示す斜視図 (b):同上の縦断断面図
【図3】(a):改善対象のフィルタエレメントの更に
他の例を示す斜視図 (b):同上の縦断断面図
他の例を示す斜視図 (b):同上の縦断断面図
【図4】本発明のパティキュレートトラップ用フィルタ
エレメントの実施形態の断面図
エレメントの実施形態の断面図
【図5】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図6】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図7】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図8】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図9】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図10】フィルタ骨格にアルミナウィスカーを生成さ
せた状態の模式図
せた状態の模式図
【図11】フィルタ断面の拡大概念図
【図12】性能評価用実験装置の概略構成図
【図13】(a):請求項6のフィルタエレメントの一
例の概略構成図 (b):請求項6のフィルタエレメントの一例の断面図
例の概略構成図 (b):請求項6のフィルタエレメントの一例の断面図
【図14】(a):請求項6のフィルタエレメントの他
の例の概略構成図 (b):請求項6のフィルタエレメントの他の例の断面
図
の例の概略構成図 (b):請求項6のフィルタエレメントの他の例の断面
図
【図15】試料J、Kの最大発生応力とフィルタ半径の
関係を示す図表
関係を示す図表
【図16】試料L、Mの最大発生応力とフィルタ半径の
関係を示す図表
関係を示す図表
1、11、21、31、41 フィルタエレメント
2-1、2-2、2-3 補強材
3 排気ガス導入空間
4 排気ガス導出空間
5 平板フィルタ
6 端板
7 ライナ
8 直筒状フィルタ
9 テーパ筒状フィルタ
10 パティキュレートトラップ
301 パティキュレートフィルタ部
302、303 触媒担持部
401 アルミナウィスカー
FB フィルタ骨格
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI
B01D 46/10 B01D 46/10 Z
(72)発明者 井原 寛彦
伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友電気
工業株式会社伊丹製作所内
(72)発明者 小端 喜代志
豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株
式会社内
(72)発明者 柳原 弘道
豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株
式会社内
(56)参考文献 特開 昭57−53218(JP,A)
特開 平6−257422(JP,A)
特開 平6−288221(JP,A)
特開 平6−294313(JP,A)
特開 平7−731(JP,A)
特開 平7−51522(JP,A)
特開 平7−54635(JP,A)
特開 平4−339118(JP,A)
特開 平6−33734(JP,A)
実開 昭60−133117(JP,U)
実開 昭58−132520(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F01N 3/02
Claims (12)
- 【請求項1】 長手方向に入り込んだ、出口側が行き止
まりの排気ガス導入空間と入口側が行き止まりの排気ガ
ス導出空間を、金属繊維の不織布から成る平板状又は同
心的に配置される異径円筒状フィルタで両空間の間を仕
切って交互に形成してあるフィルタエレメントを有し、
そのフィルタエレメントを排気系の途中に設置される容
器内に装着して構成されるパティキュレートトラップに
おいて、 前記排気ガス導出空間に、材料充填率が5%以上、30
%以下の耐熱金属から成る3次元網状構造多孔体、金
網、波板、パンチングメタルのいずれかで形成された排
気ガスの透過が可能なフィルタ補強材を設けたことを特
徴とするディーゼルエンジン用パティキュレートトラッ
プ。 - 【請求項2】 前記排気ガス導入空間に排気ガスの透過
が可能なフィルタ補強材を設けたことを特徴とする請求
項1記載のディーゼルエンジン用パティキュレートトラ
ップ。 - 【請求項3】 前記補強材を、前記排出ガス導出空間の
全域に挿入してある請求項1記載のディーゼルエンジン
用パティキュレートトラップ。 - 【請求項4】 前記補強材を、前記排気ガス導入空間の
全域に挿入してある請求項2記載のディーゼルエンジン
用パティキュレートトラップ。 - 【請求項5】 前記補強材を、フィルタエレメントの両
端部に凹凸嵌合させて設けてある請求項1記載のディー
ゼルエンジン用パティキュレートトラップ。 - 【請求項6】 金属繊維の不織布で複数個の異径直円筒
状もしくは異径テーパ円筒状のフィルタを構成し、その
複数個の異径円筒状フィルタを同心的に組み合わせ、各
円筒状フィルタ間の隙間と最小径円筒状フィルタの一端
を交互に閉じて長手方向に入り込んだ出口側が行き止ま
りの排気ガス導入空間と入口側が行き止まりの排気ガス
導出空間を同心上に交互に生じさせた多重円筒状フィル
タエレメントを有し、そのフィルタエレメントを排気系
の途中に設置される容器内に装着して構成されるパティ
キュレートトラップにおいて、前記フィルタエレメント
を構成する円筒状フィルタを円筒半径の大きい外側のフ
ィルタほど肉厚にしたことを特徴とするディーゼルエン
ジン用パティキュレートトラップ。 - 【請求項7】 厚みの厚い外側の円筒状フィルタほど目
孔を粗くした請求項6記載のディーゼルエンジン用パテ
ィキュレートトラップ。 - 【請求項8】 孔径に差のある少なくとも2種類のフィ
ルタ材を孔径の大きいものほど排気ガス流入側にあるよ
うに組み合せた材料で前記フィルタエレメントを構成し
た請求項1〜7のいずれかに記載のディーゼルエンジン
用パティキュレートトラップ。 - 【請求項9】 各筒状フィルタ間の排気ガス出入口部の
隙間寸法を10mm以下にした請求項1〜8のいずれか
に記載のディーゼルエンジン用パティキュレートトラッ
プ。 - 【請求項10】 フィルタエレメントを構成するフィル
タ材の片面もしくは両面に触媒を担持させた請求項1〜
9のいずれかに記載のディーゼルエンジン用パティキュ
レートトラップ。 - 【請求項11】 フィルタエレメントを構成するフィル
タ材の片面もしくは両面に、連続孔を有する耐熱性金属
骨格から成る3次元網状構造多孔体を設置し、この3次
元網状構造多孔体に触媒を担持させた請求項1〜10の
いずれかに記載のディーゼルエンジン用パティキュレー
トトラップ。 - 【請求項12】 フィルタエレメントを構成するフィル
タ材の骨格表面にアルミナウィスカーを生成させた請求
項1〜11のいずれかに記載のディーゼルエンジン用パ
ティキュレートトラップ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09811896A JP3378432B2 (ja) | 1995-05-30 | 1996-04-19 | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ |
EP96108020A EP0745759B1 (en) | 1995-05-30 | 1996-05-20 | Particulate trap for diesel engine |
DE69610019T DE69610019T2 (de) | 1995-05-30 | 1996-05-20 | Partikelfall für einen Dieselmotor |
US08/655,181 US5863311A (en) | 1995-05-30 | 1996-05-30 | Particulate trap for diesel engine |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13181095 | 1995-05-30 | ||
JP7-131810 | 1995-05-30 | ||
JP09811896A JP3378432B2 (ja) | 1995-05-30 | 1996-04-19 | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0949420A JPH0949420A (ja) | 1997-02-18 |
JP3378432B2 true JP3378432B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=26439322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09811896A Expired - Fee Related JP3378432B2 (ja) | 1995-05-30 | 1996-04-19 | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5863311A (ja) |
EP (1) | EP0745759B1 (ja) |
JP (1) | JP3378432B2 (ja) |
DE (1) | DE69610019T2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
US20030135971A1 (en) * | 1997-11-12 | 2003-07-24 | Michael Liberman | Bundle draw based processing of nanofibers and method of making |
US6056796A (en) * | 1998-02-09 | 2000-05-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Rigid porous filter |
US6776814B2 (en) | 2000-03-09 | 2004-08-17 | Fleetguard, Inc. | Dual section exhaust aftertreatment filter and method |
US7052532B1 (en) | 2000-03-09 | 2006-05-30 | 3M Innovative Properties Company | High temperature nanofilter, system and method |
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