JPH02259219A - Exhaust gas purifying filter - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ディーゼルエンジンにおける排気中のカーボ
ン等のパティキュレートを除去するための排ガス浄化用
フィルターに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an exhaust gas purifying filter for removing particulates such as carbon from the exhaust gas of a diesel engine.
近年、内燃機関とくにディーゼルエンジン駆動の車両の
排ガス規制は強化される方向にあり１．そのうち排ガス
中のパティキュレートについては、米国において１９９
１年に現在の１／３程度まで定量的に制限しようとする
方向にある。このような厳しい規制に対しては、もはや
従来のエンジンの燃焼方式を変更するやり方では対処出
来ないのが現状である。In recent years, exhaust gas regulations for vehicles driven by internal combustion engines, especially diesel engines, are becoming stricter.1. Regarding particulates in exhaust gas, in the United States, 199
The trend is to quantitatively limit consumption to about 1/3 of the current level per year. Currently, such strict regulations can no longer be met by changing the combustion method of conventional engines.
ところで、排ガス中のパティキュレートを除去するには
、排ガスをセラミック製のフィルターを通過させて付着
したパティキュレートを燃焼させる方式が一般的である
。その燃焼方式としては、■フィルターの表面に触媒を
塗布、焼成して排ガス温度で燃焼させたり、電気ヒータ
、燃焼バーナにより燃焼させる方式、■電気ヒータでフ
ィルターを加熱して燃焼させる方式、■燃料の一部を利
用してバーナによりフィルターを加熱して燃焼させる方
式が挙げられる。しかし、前記■の方式では、フィルタ
ーの製造コストが高くなると共に、ディーゼルエンジン
においては燃料中の硫黄化合物により触媒が被毒される
という問題、さらには排ガスのみを熱源とする場合には
、エンジン状態によっては常にこれが可能ではないとい
う問題があり、また、前記■の方式では、電気ヒータの
消費電力が高くパンテリを電源とする自動車には不向き
であるという問題があり、従ってこのような問題点を解
消するために前記■の方式が注目されている。Incidentally, in order to remove particulates from exhaust gas, a common method is to pass the exhaust gas through a ceramic filter and burn the attached particulates. The combustion methods include: ■ Applying a catalyst to the surface of the filter and firing it to combust it at the exhaust gas temperature, or using an electric heater or combustion burner, ■ Burning the filter by heating it with an electric heater, or ■ Fuel One method is to heat the filter using a burner and burn it using a part of the filter. However, with method (2) above, the manufacturing cost of the filter increases, and in diesel engines, the catalyst is poisoned by sulfur compounds in the fuel.Furthermore, when exhaust gas is used as the only heat source, the engine condition There is a problem that this is not always possible in some cases, and in the method (2) above, there is a problem that the electric heater consumes a lot of power, making it unsuitable for cars that use pantels as a power source. In order to solve this problem, the method mentioned above is attracting attention.
従来、この方式に用いられるフィルターとしては、コー
ジュライト製多孔質ハニカムの貫通孔の入口、出口の一
端において隣接する孔同士を交互に目封止した所謂ウオ
ールフロータイブのフィルターや、ムライト製セラミッ
クファイバーシートを波型としダンボール紙断面形状と
して巻きつけ出来た穴を相互に目封止したウオールフロ
ータイブのフィルターが知られている。Conventionally, filters used in this method include so-called wall-flow type filters in which adjacent holes are alternately plugged at one end of the inlet and outlet of the through-holes of a porous cordierite honeycomb, and mullite ceramic fiber filters. A wall-flow type filter is known in which the sheets are made into a corrugated shape and are wrapped in a cross-sectional shape of corrugated paper, and the holes formed by the sheets are mutually sealed.
（発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来のフィルターにおいては、フィ
ルターの両端の貫通孔の孔同士を交互に目封止するため
に、目封止作業が困難であるという問題を有している。(Problem to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned conventional filter has the problem that the plugging operation is difficult because the through holes at both ends of the filter are plugged alternately. ing.
また、フィルターがリジツドに固定されているため、フ
ィルターの再生時にバーナからは、高温・高圧の燃料が
噴射されるため、フィルター径方向への温度勾配ができ
、軸心部が外径部に比較して異常に高くなり、その温度
差が５００〜６００６Ｃ程度に達し、フィルターの溶融
、ひび割れが生じて破損してしまうという問題がある。Additionally, since the filter is rigidly fixed, high-temperature, high-pressure fuel is injected from the burner when the filter is regenerated, creating a temperature gradient in the radial direction of the filter, with the axial center compared to the outer diameter. There is a problem in that the temperature becomes abnormally high and the temperature difference reaches about 500 to 6006 C, which causes the filter to melt, crack, and break.
これを解消するためには、フィルタの径に対して燃焼経
路の長さを１０〜１５倍程度長く設定すれば、火炎が排
ガスと良く混合され、フィルターでの径方向の温度分布
が均一になるが、例えばフィルタの径を１０ｃ１１とす
れば、燃焼経路の長さは１ｍ〜１．５ｍとなってしまい
、スペースの限定された車両に搭載することができなく
なってしまう。To solve this problem, by setting the length of the combustion path about 10 to 15 times longer than the diameter of the filter, the flame will mix well with the exhaust gas, and the temperature distribution in the radial direction in the filter will be uniform. However, if the diameter of the filter is, for example, 10c11, the length of the combustion path will be 1 m to 1.5 m, making it impossible to mount it in a vehicle with limited space.
本発明の目的は上記問題を解決するものであって、フィ
ルターの再生時におけるフィルターの破損を防止すると
共に、フィルター製造時における目封止作業の簡素化を
図ることである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to prevent damage to the filter during filter regeneration and to simplify the plugging operation during filter manufacture.
そのために本発明の排ガス浄化用フィルターは、１つの
開放端部ＩＣおよび複数の折り返し部１ａ、■ｂを有す
るセラミックファイバーシート１と、該セラミックファ
イバーシート間に配設されるステンレス製材料からなる
スペーサ２とから構成される積層体３を円筒形４に巻回
した排ガス浄化用フィルターであって、前記開放端部１
ｃと折り返し部１ａ、１ｂのうち一つの折り返し部１ｂ
とをを封止することを特徴とする。To this end, the exhaust gas purifying filter of the present invention includes a ceramic fiber sheet 1 having one open end IC and a plurality of folded parts 1a and 1b, and a spacer made of stainless steel disposed between the ceramic fiber sheets. 2 is wound into a cylindrical shape 4 to form an exhaust gas purifying filter, the open end 1
c and one folded part 1b of the folded parts 1a and 1b.
It is characterized by sealing and.
なお、上記構成に付加した番号は図面と対比させるため
のものであり、これにより本発明の構成が何ら限定され
るものではない。Note that the numbers added to the above configurations are for comparison with the drawings, and the configurations of the present invention are not limited thereby.
本発明においては、円筒体４の口封止部９側を排気側に
配設すると、排気は、第２図矢印に示す如く、ウオール
フロータイブの流れとなり、セラミックファイバーとの
濾過面積を増大させると同時に、円筒体４内に均一に存
在するスペーサ２ａまたは２ｂは、排ガスの波路を確保
すると共に、フィルターの再燃焼時に発生する熱を速や
かに円筒体４の外周部に伝導させるため、フィルター中
心部と外周部との温度分布を均一化させ、熱応力を減少
させてフィルターのひび割れを防止する。In the present invention, when the mouth sealing part 9 side of the cylindrical body 4 is disposed on the exhaust side, the exhaust gas becomes a wall flow type flow as shown by the arrow in FIG. 2, increasing the filtration area with the ceramic fiber. At the same time, the spacers 2a or 2b, which are uniformly present in the cylindrical body 4, ensure a wave path for the exhaust gas and also ensure that the heat generated during re-combustion of the filter is quickly conducted to the outer periphery of the cylindrical body 4. It evens out the temperature distribution between the filter and the outer periphery, reduces thermal stress, and prevents cracks in the filter.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の排ガス浄化用フィルターの製造工程の
１例を示し、セラミックファイバーシート１を折り曲げ
、セラミックファイバーシート１とスペーサ２ａまたは
２ｂが交互に重なり合うようにして積層体３を形成する
０次いでこれを巻付けて円筒体４とし、この円筒体４の
一側面のみを自封止剤であるセラミックスラリ中に浸け
た後、乾燥焼成機６内で焼成して製造する。FIG. 1 shows an example of the manufacturing process of the exhaust gas purifying filter of the present invention, in which a ceramic fiber sheet 1 is bent and the ceramic fiber sheet 1 and spacers 2a or 2b are alternately overlapped to form a laminate 3. Next, this is wound to form a cylindrical body 4, and only one side of this cylindrical body 4 is immersed in a ceramic slurry that is a self-sealing agent, and then fired in a drying and firing machine 6 to manufacture the product.
上記セラミックファイバーシート１は、ムライトファイ
バー、アルミナファイバー、シリカ・アルミナファイバ
ー、窒化珪素繊維等の短繊維（径１０μｍ）を０．５鶴
程度の厚さにシート状にしたものであり、上記スペーサ
２ａまたは２ｂは、厚さ２ｗ程度のステンレス製ワイヤ
ーメツシュシー ） ２ ａ、波型状ステンレスシート
２ｂ等のスレンレス製シートが用いられる。The ceramic fiber sheet 1 is a sheet made of short fibers (diameter 10 μm) such as mullite fiber, alumina fiber, silica/alumina fiber, and silicon nitride fiber to a thickness of about 0.5 mm. Alternatively, 2b is a stainless steel wire mesh sheet having a thickness of about 2w.2a, a stainless steel sheet such as a corrugated stainless steel sheet 2b is used.
第２図は上記積層体３を巻付けて形成した円筒体４の一
部断面図を示し、円筒体にしたことにより重なった積層
体３ａ、３ｂ、３ｃを示している。FIG. 2 shows a partial sectional view of a cylindrical body 4 formed by winding the laminate 3, and shows the laminates 3a, 3b, and 3c overlapped due to the cylindrical body.
各積層体は、折り返し部１ａ、１ｂおよび開放端部１ｃ
を有し、この状態では、重なり合う積層体３ａ、３ｂ、
３ｃは、口封止部９で折り返し部１ｂと開放端部１ｃが
接触している。この円筒体４の口封止部９側のみを口封
止剤であるセラミックスラリ中に浸けた後、乾燥焼成機
６内で焼成すると、口封止部９がシールされる。Each laminate has folded parts 1a, 1b and an open end 1c.
In this state, the overlapping laminates 3a, 3b,
3c, the folded portion 1b and the open end portion 1c are in contact with each other at the mouth sealing portion 9. Only the mouth sealing part 9 side of the cylindrical body 4 is immersed in a ceramic slurry which is a mouth sealant, and then fired in the drying and firing machine 6, whereby the mouth sealing part 9 is sealed.
このようにして製造されたフィルターは、円筒体４の口
封止部９側を排気側に配設すると、排気は、第２図矢印
に示す如く、ウオールフロータイブの流れとなり、セラ
ミックファイバーとの濾過面積を増大させると同時に、
円筒体４内に均一に存在するスペーサ２ａまたは２ｂは
、排ガスの流路を確保すると共に、フィルターの再燃焼
時に発生する熱を速やかに円筒体４の外周部に伝導させ
るため、フィルター中心部と外周部との温度分布を均一
化させ、熱応力を減少させてフィルターのひび割れを防
止する。In the filter manufactured in this way, when the mouth sealing part 9 side of the cylindrical body 4 is disposed on the exhaust side, the exhaust gas becomes a wall flow type flow as shown by the arrow in FIG. At the same time as increasing the filtration area,
The spacers 2a or 2b, which are uniformly present in the cylindrical body 4, are spaced from the center of the filter in order to ensure a flow path for exhaust gas and to quickly conduct heat generated during re-combustion of the filter to the outer periphery of the cylindrical body 4. It evens out the temperature distribution with the outer periphery, reduces thermal stress, and prevents cracking of the filter.
以上のように本発明によれば、従来のリジッドなウオー
ルフロータイブのフィルターと相違して、排気の上流端
が口封止剤で固定され、排気の下流端が固定されないフ
リーな構造であるため、フィルタトラップに捕捉された
パティキュレートを除去する再燃焼時に生じる熱により
、フィルターに応力が作用しても溶融、ひび割れが生じ
て破損してしまうという問題を解消できる。As described above, according to the present invention, unlike conventional rigid wall-flow type filters, the upstream end of the exhaust gas is fixed with a sealant, and the downstream end of the exhaust gas is not fixed and has a free structure. This solves the problem of melting, cracking, and damage even when stress is applied to the filter due to heat generated during reburning to remove particulates trapped in the filter trap.
また、従来の目封止工程と比較して、本発明は、フィル
ターの上流端端面のみだけを口封止剤に浸した後、乾燥
、焼成するだけで済むので、目封止工程を簡素化できる
。In addition, compared to the conventional plugging process, the present invention simplifies the plugging process because only the upstream end face of the filter needs to be soaked in the sealant, then dried and fired. can.
さらに、ステンレス製スペーサによりフィルターの再燃
焼時に発生する熱を速やかに円筒体４の外周部に伝導さ
せるため、フィルター中心部と外周部との温度分布を均
一化させ、熱応力を減少させてフィルターのひび割れを
防止することができFurthermore, the stainless steel spacer quickly conducts the heat generated during reburning of the filter to the outer periphery of the cylindrical body 4, which equalizes the temperature distribution between the center and outer periphery of the filter and reduces thermal stress. Can prevent cracking
第１図は本発明の排ガス浄化用フィルターの製造方法の
１実施例を示す図、第２図は本発明の排ガス浄化用フィ
ルターの一部断面図である。
１・・・セラミックファイバーシート、ｌａ、、１ｂ・
・・折り返し部、１ｃ・・・開放端部、２ａ、２ｂ・・
・スペーサ、３・・・積層体、４・・・円筒体、９・・
・口封止部。
第２図
出 願 人 東亜燃料工業株式会社代理人弁理士
白 井 博 樹（外５名）ａFIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the method for manufacturing an exhaust gas purifying filter of the present invention, and FIG. 2 is a partial sectional view of the exhaust gas purifying filter of the present invention. 1... Ceramic fiber sheet, la, 1b.
...Folded part, 1c...Open end part, 2a, 2b...
・Spacer, 3... Laminated body, 4... Cylindrical body, 9...
- Mouth sealing part. Figure 2 Applicant: Patent attorney representing Toa Fuel Industries Co., Ltd.
Hiroki Shirai (5 others)a
Claims (1)
るセラミックファイバーシートと、該セラミックファイ
バーシート間に配設されステンレス製材料からなるスペ
ーサとから構成される積層体を円筒形に巻回した排ガス
浄化用フィルターであって、前記開放端部と複数の折り
返し部のうち一つの折り返し部とを封止することを特徴
とする排ガス浄化用フィルター。(1) Exhaust gas produced by winding a laminated body into a cylindrical shape, which is composed of a ceramic fiber sheet having one open end and multiple folded parts, and a spacer made of stainless steel and placed between the ceramic fiber sheets. 1. A filter for purifying exhaust gas, characterized in that the open end portion and one folded portion of a plurality of folded portions are sealed.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1079715A JPH02259219A (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | Exhaust gas purifying filter |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02259219A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063102A1 (en) * | 2000-02-22 | 2001-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Particulate filter |
| JP2011528078A (en) * | 2008-07-14 | 2011-11-10 | エン・ベー・ベカルト・ソシエテ・アノニム | Filter element |
| US20160059173A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Gas purification device and image forming apparatus |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1079715A patent/JPH02259219A/en active Pending
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