JPH03121213A - 排気ガス浄化装置のハニカムフィルター - Google Patents

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］ この発明はディーゼルエンジン等の内・燃機関から排出
される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に係り、特
にそのハニカムフィルターに関する。

［従来の技術］ 近年、この種のハニカムフィルターを多孔質炭化珪素焼
結体によって製造することが提案されている。このハニ
カムフィルターは筒状に一体形成され、排気ガスの通路
に沿って平行に延びる多数のガス通過孔が形成されると
共に、各ガス通過孔の供給側及び排出側のいずれか一端
が炭化珪素質の小片によって交互に封止されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のフィルターは筒状に一体形成されてい
るため、そのフィルター内に滞留したカーボンを除去す
るための再生処理に際して、フィルターの一端にてカー
ボンに着火した後、その着火位置側から二次エアを供給
した場合に、カーボンの不均一な燃焼により、局部的な
温度上昇が生じてクラックが発生し、そのクラック発生
後には使用不可能になるという問題があった。

又、ハニカムフィルターに捕集されたカーボンを燃焼さ
せて、ハニカムフィルターの再生処理を行う時に、ハニ
カムフィルターは主として三つの要因により加熱される
。すなわち、（１）排気ガス、（２）ヒーター、及び（
３）カーボンの燃焼である。これらの要因によってハニ
カムフィルターが加熱されると、その内部に温度分布が
生じ、ハニカムフィルターに応力（引っ張り又は圧縮）
が作用し、その応力がハニカムフィルターの材料強度を
越えると破損に至る。

更に、前記（３）のカーボン燃焼時に用いる二次エアも
、ハニカムフィルターを急激に冷却するため、応力発生
の原因になる。

しかしながら、本発明者がハニカムフィルターの再生処
理におけるハニカムフィルター内の温度分布を詳細に検
討したところ、温度分布はハニカムフィルターの軸線に
概ね対称であり、しかも同一の軸線に垂直な面内におい
ては、中心部が外周部よりも高温であることが明らかに
なった。更に、ハニカムフィルターを軸線に沿って複数
に分割すると、分割された個々のハニカムフィルター内
の温度分布が極めて小さくなる。

この発明は上記の事情を考慮してなされたものであって
、その目的は再生処理時におけるクラックの発生を未然
に防止し、長期にわたって使用することが可能なハニカ
ムフィルターを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明では、内燃機関
の排気側に連通ずる通路を備えたケーシング内に配置さ
れ、内燃機関の排気ガスを浄化するハニカムフィルター
を、その軸線に沿って複数に分割している。

［作用］ ハニカムフィルターに捕集されたカーボンを燃焼させて
、ハニカムフィルターの再生処理を行う時、局部的な温
度上昇が生じても、ハニカムフィルターは予め分割され
ているため、各分割部分における温度分布は小さ（なり
、発生する応力は低く、クラックの発生が未然に防止さ
れる。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って詳
細に説明する。

第２図に示すように、排気ガス浄化装置１は金属パイプ
製のケーシング２を備え、そのケーシング２の通路２ａ
が内燃機関Ｅの排気管路Ｅａに接続されている。このケ
ーシング２内には排気ガスを浄化するためのハニカムフ
ィルター３が配設され、そのハニカムフィルター３とケ
ーシング２の通路２ａ内壁との間にはセラミックファイ
バー又はウィスカー成形体等からなる断熱材４が充填さ
れている。

ハニカムフィルター３は、第２図及び第３図に示すよう
に、高い融点（〜３０００°Ｃ）を有する多孔質炭化珪
素焼結体によってハニカム状に形成されると共に、全体
として円柱状をなしている。

そして、このハニカムフィルター３には軸線方向に平行
に延びる多数のガス通過孔５が形成され、各ガス通過孔
５の供給側及び排出側のいずれか一端が炭化珪素質の小
片６によって交互に封止されている。更に、ハニカムフ
ィルター３の各ガス通過孔５の内壁面には白金族元素や
その他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が
担持されている。

又、ハニカムフィルター３のガス排出側において、ケー
ジジグ２には再生用のセラミックヒータ−７が装着され
ている。

従って、第１図及び第２図に矢印で示すように、内燃機
関Ｅの排気ガスがケーシング２の供給側からハニカムフ
ィルター３に導入されると、ガス通過孔５の壁部によっ
て、排気ガス中のカーボン（すす）や炭化水素等が濾過
されると共に、酸化触媒により酸化される。そして、浄
化された排気ガスがハニカムフィルター３から排出され
る。

上記のように使用されるハニカムフィルター３の再生処
理を行う場合には、ハニカムフィルター３に所定世のカ
ーボンを滞留させた状態で、セラミックヒータ−７によ
るハニカムフィルター３の加熱を開始する。そして、ヒ
ーター７近傍のハニカムフィルター３の温度が所定温度
（３００〜８００°Ｃ）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する。そして、この処
理を継続することにより、ハニカムフィルター３内のカ
ーボンを燃焼させ、ハニカムフィルター３を再生する。

次に、ハニカムフィルター３の構造について詳細に説明
する。第１図に示すように、本実施例のハニカムフィル
ター３は筒状をなす外周部分８と、その外周部分８の中
空孔８ａに挿入された中心部分９とから分割構成されて
いる。そして、画部分８．９間にはシール材１０が充填
され、そのシール材１０によって画部分８，９が連結さ
れている。

尚、中心部分９及び外周部分８の外径ＤＩ、Ｄ２はそれ
ぞれ１１４ｍｍ及び１４０ｍｍに設定されている。中心
部分９の外径ＤＩは、外周部分８の外径Ｄ２、画部分８
，９の材質、形状、気孔率、及びハニカムフィルターの
再生条件等の諸条件に応じて設定されるが、ＤＩ／Ｄ２
の比率が０．５〜０．９５の範囲であることが望ましい
。

特に、ハニカムフィルター３として、炭化珪素、断熱材
４としてセラミックファイバーを用いる場合には、前記
ＤＩ／Ｄ２の比率が０．７〜０．９２の範囲であること
がより好ましい。

そして、本実施例では、ディーゼルエンジンの排気ガス
中のカーボンをハニカムフィルター３の単位体積ＣＦ＞
当たり、３０ｇ捕集し、前述した再生処理を行った。こ
の再生処理を２０回にわたって繰り返し行ったところ、
ハニカムフィルター３にクラックが生じることはなかっ
た。

尚、ハニカムフィルター３を分割する場合、第４図〜第
９図に示すようにその軸線に沿って分割することも可能
である。即ち、 第４図に示すハニカムフィルター２１は、その中心軸線
を通り、かつ互いに直交する２つの面に沿って４等分割
され、各分割部分２１ａはそれらの間に介在されたシー
ル材１０によって連結されている。この場合、各分割部
分２１ａを同一形状に形成できるので、製造コストの低
減を図ることができる。

第５図に示すハニカムフィルター３１は、前記実施例の
ハニカムフィルター３における中心部分９と同一構成の
中心部分３２を備え、その中心部分３２の外周に、断面
はぼ扇状をなす４個の分割部分３３をシール材１０によ
って連結したものである。

第６図に示すハニカムフィルター４１は、中心部分４２
が四角柱状に形成され、その中心部分４２の外周に断面
はぼ台形状をなす４個の分割部分４３をシール材１０に
よって連結したものである。

第７図に示すハニカムフィルター５１は、断面はぼ二等
辺三角形状をなす４個の分割部分５２を備え、各分割部
分５２をシール材ＩＯによって連結してハニカムフィル
タ−５１全体を四角柱状に構成したものである。

第８図及び第９図に示すハニカムフィルター６１．７１
は複数個の四角柱状の分割部分６１ａ。

７１ａをシール材１０によって互いに連結してハニカム
フィルター６１．７１全体を四角柱状に形成したもので
ある。

上述したいずれのハニカムフィルターにおいても、複数
に分割されているため、再生処理に際してクラックが発
生することはなく、長期にわたって繰り返し使用するこ
とができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明は再生処理時におけるク
ラックの発生を未然に防止し、長期にわたって使用する
ことができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明を具体化した一実施例を示し
、第１図はハニカムフィルターの側面図、第２図は同じ
く正断面図、第３図はハニカムフィルターの取り付は状
態を示す縮小断面図である。 第４図〜第９図はハニカムフィルターの別例を示す側面
図である。 ２・・ケーシング、２ａ・・通路、３，２１゜３１．４
１，５１，６１．７１・・ハニカムフィルター、Ｅ・・
内燃機関。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　内燃機関（Ｅ）の排気側に連通する通路（２ａ）を
   備えたケーシング（２）内に配置され、内燃機関（Ｅ）
   の排気ガスを浄化するハニカムフィルター（３、２１、
   ３１、４１、５１、６１、７１）を、その軸線に沿って
   複数に分割したことを特徴とする排気ガス浄化装置のハ
   ニカムフィルター。