JPH01143618A - ディーゼルエンジンの排気ガス浄化用フィルタおよびその使用方法 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排気ガス浄化用フィルタおよびその使用方法

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JPH01143618A
JPH01143618A JP63292253A JP29225388A JPH01143618A JP H01143618 A JPH01143618 A JP H01143618A JP 63292253 A JP63292253 A JP 63292253A JP 29225388 A JP29225388 A JP 29225388A JP H01143618 A JPH01143618 A JP H01143618A
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ceramic foam
foam cylinder
cylinder element
exhaust gas
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Jean-Pierre Gabathuler
ジャン−ピエール・ガバテューレ
Tiberiu Mizrah
ティベリュー・ミッツラー
Manfred Doll
マンフレート・ドール
Harald Bressler
ハーラルト・ブレッシュラー
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Alcan Holdings Switzerland AG
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SCHWEIZ ALUM AG <ALUSUISSE>
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中′を円筒状の開放孔形セラミック発泡シリ
ンダエレメントとガス不浸透材料製の端板とを！！備し
、排気ガスが有効フィルタ区間を通過して主として円筒
軸線に対し直角に流れるように構成された、フィルタカ
ップ内への挿入体としての、ディーゼルエンジンの排気
ガス浄化用フィルタに関する。
〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕上記種
類のフィルタは＝Ｉ−ロッパ特許出願第０２１６７２９
号により公知である。
ディーゼルエンジンの排気ガスの煤煙成分は基本的には
２つの方法、すなわち、混合気供給およびエンジン内の
燃焼プロセスを最適化する方法と、排気の流れの中にフ
ィルタを設ける方法とによって減少され１１１る。フィ
ルタの構造により、通常、５０〜９０％の程度の煤煙の
沈降が達成される。
しかしながら、フィルタは排気ガスに対し抵抗体として
作用して背圧を生じさせるため、有効フィルタ容積を、
最適な煤煙沈降の達成に必要なだけ増大させることがで
きない、背圧は高過ぎてはならず、さもなくば、エンジ
ンパワーが低下して燃料消費−」が増大することとなる
０例えば、路上用自動車、特に、乗用車に使用されて排
気フィルタに接続されるディーゼルエンジンにおいては
、ずテ圧は０．　２　ｂａｒ以下であるべきである。
トラック用および乗用バス用のディーゼルエンジンの大
きさに応じて、特に大きな排気フィルタが必要とされる
。この場合、必要な寸法精度のために消費が増大して発
泡セラミック使用の経済性が太きく　ｔＪｌなわれるの
で、大きな発泡セラミック部品を要求精度の高い一部品
で作らざるを得ないという問題点と、例えば米国特許第
４２６４３４６号に開示された従来構造（この従来構造
においては、排気ガスが円筒状セラミック発泡部品の端
部に衝突してセラミック発泡部品をその軸線と平行に通
過して流れる）と同程度に背圧が相当増大するという問
題点がある。
上記の状況に鑑み、本発明は、製造が容易で背ｊ１：を
（Ｌ（くすることができる」二記種類のフィルタを提供
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段、作用効果〕本発明によれ
ば、上記目的は、特許請求の範囲の請求項！の記載事項
によって特定されたフィルタ、ずなわら、冒頭で述べた
種類のフィルタにおいて、該フィルタが軸線方向に配列
された２個以上のセラミック発泡シリンダエレメントを
具備し、各セラミック発泡シリンダエレメント間にはガ
ス不浸透材料からなる薄板が配置され、薄板は少なくと
もセラミック発泡シリンダエレメントとほぼ同一の直径
を有すると共に、セラミック発泡シリンダエレメントの
外側聞域において少なくとも１つの開Ｉ」を有すること
を特徴とする、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化用フ
ィルタにより達成される。
本発明に従うフィルタの有益な改良は特許請求の範囲の
請求項２から請求項１５までの構成要件によって特定さ
れている。
本発明に従うフィルタは次の利点を有している。
すなわち、経済的に且つ高い寸法精度で製造可能な複数
個の小さなセラミック発泡シリンダエレメントが使用さ
れると共に、排気ガスが通過して流れる大きなフィルタ
表面によって、ガスの線速度が低くなり、フィルタの濾
過効率が高まる。さらに、分離形薄板またはセラミック
発泡シリンダエレメントの個別設計によって、その開口
断面積を変えることができ、それ故、各フィルタエレメ
ントの排気の流れを調整することができる。したがって
、フィルタ全体にわたる排気ガスの浄化効率の均一化が
達成される。
本発明によるフィルタを用いた場合の排気ガスの線速度
は１０ｍ／ｓ以下であり、また、背圧は０、Ｉｂａｒ以
下であるｏｆ？＃板の開口断面積およびセラミック発泡
シリンダエレメントの孔の大きさをＱｉ！！！ｉ値にし
た場合、排気ガスの線速度が３−／ｓ以下になることが
測定された。
本発明によるフィルタの他の利点、特徴および詳細は添
付図面から明らかである。
〔実施例〕
第１図を参照すると、フィルタＩＯは、軸線方向に配列
された複数個の比較的短寸のセラミック発泡シリンダエ
レメント！■の集合体からなっている。エレメント１１
は主として軸線方向に圧縮保持されている。各ニレメン
１−１１の間には開口Ｉ３を有する薄板（ラメラ）１２
が配置されており、端部には端板Ｉ７が配置されている
。圧縮力は、機械的手段によらず、薄板１２の側面に位
置するパツキン１８によって発生させることができる。
パツキン１８は、好ましくは、例えばフィルタの使用に
よって生じるような高温下で弾力性を有するか或いは膨
張する（それ故、膨張マットと称される）熱抵抗性セラ
ミック材料からなり、これにより、圧縮力が生成される
。しかし、圧縮力を生成するワイヤメツシュ等からなる
パツキン１８もまた適している。開口１３を通ってフィ
ルタ全体に流入する矢印へ方向の排気ガスの流れを作る
ことができる。第１図において中太の線で描かれた矢印
で示すように、排気ガスは個々のセラミック発泡シリン
ダエレメント１１をフィルタの軸線方向と直角な方向に
通過し、エレメント１１とフィルタカップ２０の内壁２
１との間の周辺領域１２１に現れる。この周辺領域１２
１では、薄板１２の少なくとも一部がフィルタカップ２
０の内壁２１に支持され、薄板１２は、濾過された排気
ガスが通過する少な（とも１つの開口１４を備えている
。そして、排気ガスは、同様に周辺＄ｎ域１７１におい
て少なくとも１つの開口１７２を有するように形成され
た端板１７を通過した後、フィルタカップ２０の出口へ
から排出される。
開口１３および薄板１２の断面積は、排気ガスの流れが
各セラミック発泡シリンダエレメント内でほぼ同一とな
るように、変更され得る。この均等化は、開口１４およ
びその断面積Ｆａの調整および／または個々のセラミッ
ク発泡シリンダエレメントの直線長さ当たりの孔数の変
更によっても促進され得る。
個々のセラミック発泡シリンダエレメント１１の中心出
しお、Ｌび支持のために、Ｆ、Ｖ板１２はその１１旧−
１１３の９ｎ域に、該薄板の′１石面に対し直角に配；
６される管状カラー１５を備えており、また、端板■７
は、該端板の平面に対し直角に配置される管状カラー部
材Ｉ６を備えている。薄板は好ましくは金属からなり、
さらに好ましくは特殊鋼からなる。
第３図（第３ａ図、第３ｂ図）は薄板１２の２つの構成
例を示している。端板はこれら薄板と同様に構成されｉ
′トるが、その場合、勿論、開［、Ｊ　ｌ　３は無い。
第２図および第４図（第４ａ図〜第４ｄ図）は、本発明
によるフィルタを用いたフィルタカップ２０の種々の構
成例を示したものである。矢印はそれぞれフィルタカッ
プ２０の排気人口Ｅから排気出口へまでの排気ガスの流
れの方向を示している。
なお、第４ｃ図は第２図の構成に対応しており、第２図
において第１図に示す実施例と同様の構成要素には同一
の参照符号が付されている。これらの図は、フィルタ１
０を通る流れがフィルタの外側からも内側からも可能で
あることを示している。
フィルタの外側からの流れの場合、開口１４の構成は、
個々のセラミック発泡シリンダエレメント１１への衝撃
の均一化を目的とした流れの制御のために非常に重要な
ものとなる。
なお、排気ガスがセラミック発泡シリンダエレメント１
１をその内側から外方に通過して流れる場合、薄板１２
の開口１３の断面積Ｆｉが排気ガスの流れの方向に減少
するように構成することが好ましい。
一方、排気ガスがセラミック発泡シリンダエレメントを
その外側から内方に通過して流れる場合、薄板１２の開
口１４の断面積Ｆａが排気の流れの方向に減少するよう
に構成することが好ましい。
例えば、第２図の構成例では、図中下側の開口１４の断
面積が図中右から左に向かって減少している。
さらに、セラミック発泡シリンダエレメント１１の外径
を一定に保ちつつその内径を排気ガスの流れの方向に減
少させ、或いは、セラミック発泡シリンダエレメント１
１の内径を一定に保うつつその外径を排気ガスの流れの
方向に増大させることができる。
フィルタカップの長さが１００〜ｌ１００ｍ−の場合に
、その直径は１２０〜５００−の範囲内で変更可能であ
り、２個へいし１０個のセラミック発泡シリンダエレメ
ント１１がフィルタ１０として使用される。好ましくは
、Δ２２Ｍ［およびＳｉの酸化物、特に、個別のまたは
混合した：ＩＴ　＋’ｒ石（ｃｏｒｄｉｃｒｉＬｅ）ま
たはムライト（ｍｕ１１ｉｔｅ）　、または、炭化ケイ
素が発泡セラミック材料として用いられる。その場合、
セラミック発泡シリンダニレメン１−１１は、直線長さ
当たりの孔数が少なくとも部分的に異なるように形成す
ることができる。そして、その場合、直線長さ２５．４
ｍ５（１インチ）当たりの孔数が３０〜８０個であるよ
うな孔の大きさが好ましい、セラミック発泡シリンダエ
レメントＩｔの内径は３０〜２５０ｍ５、好ましくは８
０〜１８０−の範囲内で変更可能であり、また、その外
径は９０〜４００ｓｎ＋、好ましくは１５０〜３００−
一の範囲内で変更可能であり、その長さは４０〜３００
■ｌ、好ましくは８０〜２００−一、壁厚は２０〜１０
（１＋ｓ、好ましくは３０〜６０−６である。膨張マッ
ト１８は２〜１５＋ｕ＋、好ましくは４〜８１１−の厚
さである。好ましくは、孔を適度に有するシートメタル
すなわち穿孔シートメタル、特に、特殊鋼が薄板として
使用され、フィルタカップ２０の内壁２１への支持は、
対応する凹所または長大または適切に構成された穿孔シ
ートによって行われる。
本発明によるフィルタは、道路車両または鉄道車両、特
に、トラックおよび乗用バスのディーゼルエンジンに適
用して好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるフィルタを備えたフィルタカップ
の概略縦断面図、 第２図は本発明によるフィルタを備えた他のフィルタカ
ップの概略縦断面図、 第３ａ図および第３ｂ図はそれぞれ薄板の構成例の概略
断面図、 第４ａ図ないし第４ｄ図はそれぞれ本発明によるフィル
タを偏えたフィルタカップの更なる変形例を示す概略縦
断面図である。 図において、１０はフィルタ、１１はセラミック発泡シ
リンダエレメント、１２は薄板、１２１は薄板の１３１
辺領域、１３は中心開口、１４はセラミック発泡シリン
ダエレメントの周囲の薄板の開１−１．１７は端板、＋
７１は端板の周辺領域、１７２はセラミック発泡シリン
ダエレメントの周囲の端板の開口、１８はパツキン、２
０はフィルタカップ、Ｅは排気入口、Δは排気出口をそ
れぞれ示す。 年等４０１−７ 第４ｂ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、中空円筒状の開放孔形セラミック発泡シリンダエレ
    メントとガス不浸透材料製の端板とを具備し、排気ガス
    が有効フィルタ区間を通過して主として円筒軸線に対し
    直角に流れるように構成された、フィルタカップ内への
    挿入体としての、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化用
    フィルタにおいて、 フィルタ（１０）が軸線方向に配列された２個以上のセ
    ラミック発泡シリンダエレメント（１１）を具備し、各
    セラミック発泡シリンダエレメント間にはガス不浸透材
    料からなる薄板（１２）が配置され、薄板（１２）は少
    なくともセラミック発泡シリンダエレメント（１１）と
    ほぼ同一の直径を有すると共に、セラミック発泡シリン
    ダエレメントの外側領域において少なくとも１つの開口
    （１３）を有することを特徴とする、ディーゼルエンジ
    ンの排気ガス浄化用フィルタ。 ２、セラミック発泡シリンダエレメント（１１）の領域
    において、薄板（１２）の側面にパッキン（１８）が設
    けられていることを特徴とする、請求項１に記載のフィ
    ルタ（１０）。 ３、薄板（１２）は、セラミック発泡シリンダエレメン
    ト（１１）の円筒軸線の中心に配置された単一の開口（
    １３）を備えていることを特徴とする、請求項１又は請
    求項２に記載のフィルタ（１０）。 ４、薄板（１２）は少なくとも部分的にフィルタカップ
    （２０）の内壁（２１）に支持され、また、薄板（１２
    ）は、セラミック発泡シリンダエレメント（１１）によ
    って包囲されていない周辺領域（１２１）内に少なくと
    も１つの開口（１４）を備えていることを特徴とする、
    請求項１から請求項３までのいずれかに、記載のフィル
    タ（１０）。 ５、端板（１０）は少なくとも部分的にフィルタカップ
    （２０）の内壁（２１）に支持され、また、端板（１７
    ）は、隣接するセラミック発泡シリンダエレメント（１
    １）によって包囲されていない周辺領域（１７１）内に
    少なくとも１つの開口（１７２）を備えていることを特
    徴とする、請求項１から請求項４までのいずれかに記載
    のフィルタ（１０）。 ６、薄板（１２）は、セラミック発泡シリンダエレメン
    ト（１１）の内径領域内において該薄板の平面に対し直
    角に配置された管状カラー（１５）を備えていることを
    特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれかに記
    載のフィルタ（１０）。 ７、カラー（１５）は、セラミック発泡シリンダエレメ
    ント（１１）の円筒軸線の中心に配置される薄板（１２
    ）の単一の開口（１３）を形成していることを特徴とす
    る、請求項１から請求項６までのいずれかに記載のフィ
    ルタ（１０）。 ８、端板（１７）は、隣接するセラミック発泡シリンダ
    エレメント（１１）の内径領域内において該端板の平面
    に対し直角に配置されたカラー部分（１６）を備えてい
    ることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいず
    れかに記載のフィルタ（１０）。 ９、薄板（１２）は金属からなることを特徴とする、請
    求項１から請求項８までのいずれかに記載のフィルタ（
    １０）。 １０、排気がセラミック発泡シリンダエレメントをその
    内側から外方に通過して流れる請求項１から請求項９ま
    でのいずれかに記載のフィルタ（１０）において、薄板
    （１２）の開口（１３）の断面積Ｆｉが排気の流れの方
    向に減少していることを特徴とするフィルタ（１０）。 １１、排気がセラミック発泡シリンダエレメントをその
    外側から内方に通過して流れる請求項１から請求項１０
    までのいずれかに記載のフィルタ（１０）において、薄
    板（１２）の開口（１４）の断面積Ｆａが排気の流れの
    方向に減少していることを特徴とするフィルタ（１０）
    。 １２、セラミック発泡シリンダエレメント（１１）は、
    直線長さ当たりの孔数が少なくとも部分的に異なってい
    ることを特徴とする、請求項１から請求項１０までのい
    ずれかに記載のフィルタ（１０）。 １３、直線長さ１インチ当たりの孔数が３０個から８０
    個の範囲内であることを特徴とする、請求項１２に記載
    のフィルタ（１０）。 １４、セラミック発泡シリンダエレメント（１１）の内
    径は排気の流れの方向に減少しており、その外径は一定
    に保たれていることを特徴とする、請求項１から請求項
    ９までのいずれかに記載のフィルタ（１０）。 １５、セラミック発泡シリンダエレメント（１１）の外
    径は排気の流れの方向に増大しており、その内径は一定
    に保たれていることを特徴とする、請求項１から請求項
    ９までのいずれかに記載のフィルタ（１０）。 １６、請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の
    フィルタ（１０）を、道路車両または鉄道車両、特に、
    トラックまたは乗用バスのディーゼルエンジンに使用す
    る、フィルタ（１０）の使用方法。
JP63292253A 1987-11-18 1988-11-18 ディーゼルエンジンの排気ガス浄化用フィルタおよびその使用方法 Pending JPH01143618A (ja)

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CH450587 1987-11-18
CH4505/87-5 1987-11-18
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