JPH03179120A - Exhaust gas purifying apparatus - Google Patents

Exhaust gas purifying apparatus

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JPH03179120A
JPH03179120A JP2209594A JP20959490A JPH03179120A JP H03179120 A JPH03179120 A JP H03179120A JP 2209594 A JP2209594 A JP 2209594A JP 20959490 A JP20959490 A JP 20959490A JP H03179120 A JPH03179120 A JP H03179120A
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filter
exhaust gas
insulating material
casing
heat insulating
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亮 榎本
Hidetoshi Yamauchi
山内 英俊
Yoshimi Ohashi
大橋 義美
Atsushi Ito
淳 伊藤
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To burn up soot captured by a filter quickly and efficiently by disposing a heat source on the upstream side or the like of a filter disposed in a passage of a casing connected to an exhaust passage of an internal combustion engine. CONSTITUTION:An exhaust gas purifying apparatus 1 is constructed so that a passage 2a of a metallic pipe casing 2 is connected to an exhaust pipeline Ea of an internal combustion engine. A filter 3 for purifying exhaust gas is disposed in the interior of the casing 2, and a heat insulation material 4 is interposed between the filter and the casing. An electric heater 7 as a heat source for oxidizing carbon is disposed in such a manner as to cover the inlet side of the casing 2 on the upstream side of the filter 3, that is, in the vicinity of the exhaust gas introduction side. Further, a heat insulation material 8 is disposed similarly in such a manner as to cover the inlet side of the casing 2 on the upstream side of the electric heater 7. By this arrangement, soot captured by the filter 3 can be burnt up quickly and efficiently the using the electric heater 7.

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等の内燃機関において、排
気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas in an internal combustion engine such as a diesel engine.

[従来の技術] 従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中に混在している
煤を除去処理する方法として、ハニカム状に形成された
多孔質炭化珪素焼結体製フィルターをディーゼルエンジ
ンの排気側に接続し、このフィルターによって前記排気
ガス中に混在している煤を捕集し、フィルター内で前記
煤を燃焼させる方法が考えられている。
[Prior Art] Conventionally, as a method for removing soot mixed in the exhaust gas of a diesel engine, a filter made of porous silicon carbide sintered body formed in a honeycomb shape is connected to the exhaust side of the diesel engine. A method has been considered in which the soot mixed in the exhaust gas is collected by this filter and the soot is combusted within the filter.

前記フィルター内で捕集された煤を燃焼させるためには
、フィルター内を煤の着火温度以上に加熱する必要があ
り、比較的簡便な手段として例えば電気ヒーターの適用
が試みられている。
In order to burn the soot collected within the filter, it is necessary to heat the inside of the filter to a temperature higher than the ignition temperature of the soot, and attempts have been made to use, for example, an electric heater as a relatively simple means.

[発明が解決しようとする課題] ところで、前記多孔質炭化珪素焼結体製フィルターは、
熱伝導率が高く、しかも熱容量も比較的大きいため、フ
ィルター内を煤の着火温度以上に加熱するためには、比
較的短時間で大きな熱量を発生することのできる電気ヒ
ーターが必要であった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the filter made of porous silicon carbide sintered body has the following problems:
Because it has high thermal conductivity and a relatively large heat capacity, an electric heater that can generate a large amount of heat in a relatively short period of time was required to heat the inside of the filter above the ignition temperature of soot.

しかしながら、発熱量の大きな電気ヒーターを使用しよ
うとすると、発熱量に見合った電力を供給するために極
めて大きなバッテリーを必要とする等の欠点があった。
However, when attempting to use an electric heater that generates a large amount of heat, there are drawbacks such as the need for an extremely large battery to supply electricity commensurate with the amount of heat generated.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的
は、フィルターに捕集された煤を燃焼させるに際し、電
気ヒーターを使用して、短時間でしかも少ない消費電力
で効率的にフィルター内を煤の着火温度以上に加熱する
ことができる排気ガス浄化装置を提供することにある。
The present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to efficiently burn the inside of the filter in a short time and with low power consumption by using an electric heater when burning the soot collected in the filter. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device capable of heating soot to a temperature higher than its ignition temperature.

[課題を解決するための手段及び作用]上記課題を解決
するために本発明においては、内燃機関の排気側に連通
する通路を備えたケーシングと、前記通路内に配設され
たフィルターと、前記通路内において前記フィルターの
上流側又は下流側の少なくとも一方に配設された熱源と
、前記熱源を挟んで前記フィルターと反対側に配設され
た断熱材とを備えている。
[Means and operations for solving the problems] In order to solve the above problems, the present invention includes: a casing provided with a passage communicating with the exhaust side of an internal combustion engine; a filter disposed in the passage; The device includes a heat source disposed on at least one of the upstream side and downstream side of the filter in the passage, and a heat insulating material disposed on the opposite side of the filter with the heat source in between.

この構成によれば、熱源を挟んでフィルターと反対側に
配設された断熱材によって、熱源の上流側又は下流側の
通路外部への放熱が抑制される。
According to this configuration, heat radiation to the outside of the passage on the upstream side or downstream side of the heat source is suppressed by the heat insulating material disposed on the opposite side of the filter with the heat source in between.

そのため、前記熱源によってフィルターが効率的に加熱
され、カーボンの酸化処理が効率的に行われる。
Therefore, the filter is efficiently heated by the heat source, and the carbon oxidation treatment is efficiently performed.

また、熱源による加熱と同時に、断熱材の上流側からフ
ィルターへ向けて二次エアを供給することにより、その
二次エアの流れに乗って熱源からの熱がフィルターに効
率的に供給される。このため、発熱量の大きい熱源を利
用することなく、従来の熱源の利用によって、カーボン
の酸化処理が可能な温度にまで短時間でフィルターを加
熱することができ、カーボンの酸化処理時間が非常に短
縮される。更に、発熱量の大きい熱源による急激な加熱
を回避することができるため、フィルターの急激な熱膨
張による破損が防止される。
Moreover, by supplying secondary air toward the filter from the upstream side of the heat insulating material at the same time as heating by the heat source, heat from the heat source is efficiently supplied to the filter along with the flow of the secondary air. Therefore, by using a conventional heat source without using a heat source with a large calorific value, the filter can be heated to a temperature that allows carbon oxidation treatment in a short time, and the time required for carbon oxidation treatment is significantly reduced. be shortened. Furthermore, since rapid heating by a heat source with a large calorific value can be avoided, damage to the filter due to rapid thermal expansion can be prevented.

前記フィルターは多孔質炭化珪素焼結体によってハニカ
ム状に形成されていることが好ましい。
It is preferable that the filter is formed into a honeycomb shape using a porous silicon carbide sintered body.

その理由は、多孔質炭化珪素焼結体は耐熱性及び機械的
強度に優れ、かつ高い気孔率を有しているため、フィル
ター材料として好適だからである。
This is because the porous silicon carbide sintered body has excellent heat resistance and mechanical strength, and has a high porosity, so it is suitable as a filter material.

前記断熱材は通気孔が設けられてなる断熱材であること
が好ましい。
The heat insulating material is preferably a heat insulating material provided with ventilation holes.

この構成によれば、通気孔によって排気ガスの流通経路
が確保される。
According to this configuration, the exhaust gas circulation path is ensured by the ventilation hole.

あるいは、前記断熱材はセラミックス繊維によって網目
状に形成された断熱材であることが好ましい。
Alternatively, the heat insulating material is preferably a heat insulating material formed in a mesh shape using ceramic fibers.

この構成によれば、排気ガスの流通経路が確保されるの
みならず、排気抵抗が低く抑えられるからである。
This is because this configuration not only ensures a flow path for exhaust gas but also suppresses exhaust resistance to a low level.

以下に、本発明を具体化した実施例1〜3を図面に従っ
て説明する。
Examples 1 to 3 embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施例1] 第1図は排気ガス浄化装置1及びその実験装置を示す図
であり、第2図は排気ガス浄化装置1を拡大して示す図
である。排気ガス浄化装置l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フィルター3が配設され
、そのフィルター3とケーシング2の通路2a内壁との
間には断熱材4が設けられている。
[Example 1] FIG. 1 is a diagram showing an exhaust gas purification device 1 and its experimental equipment, and FIG. 2 is a diagram showing the exhaust gas purification device 1 in an enlarged manner. The exhaust gas purification device l includes a casing 2 made of a metal pipe, and a passage 2a of the casing 2 is connected to the internal combustion engine E.
is connected to the exhaust pipe Ea. A filter 3 for purifying exhaust gas is disposed within the casing 2, and a heat insulating material 4 is provided between the filter 3 and the inner wall of the passage 2a of the casing 2.

フィルター3は、第4,5図に示すように、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、フィルター3の各ガス通過孔5の内壁面に、
アルミナ、シリカ、ムライト等の酸化膜を形成し、その
酸化膜に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を担持させることもできる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the filter 3 is formed in a honeycomb shape from a porous silicon carbide sintered body, and has a columnar shape as a whole. This filter 3 is formed with a large number of gas passage holes 5 extending in parallel to the axial direction, and either one end of the supply side or the discharge side of each gas passage hole 5 is alternately sealed with small pieces 6 made of silicon carbide. has been done. Furthermore, on the inner wall surface of each gas passage hole 5 of the filter 3,
It is also possible to form an oxide film of alumina, silica, mullite, etc., and to support an oxidation catalyst made of platinum group elements, other metal elements, their oxides, etc.

又、前記断熱材4は円筒状をなし、適宜な厚さで形成さ
れている。
Further, the heat insulating material 4 has a cylindrical shape and is formed with an appropriate thickness.

フィルター3の上流側、即ち排気ガス導入側の近傍には
、ケーシング2の入口側を覆うようにカーボンの酸化処
理用の熱源としての電気ヒーター7が配設されている。
An electric heater 7 serving as a heat source for carbon oxidation treatment is disposed upstream of the filter 3, that is, near the exhaust gas introduction side, so as to cover the inlet side of the casing 2.

また、その電気ヒーター7の上流側には、同じくケーシ
ング2の入口側を覆うように断熱材8が配設されている
Furthermore, a heat insulating material 8 is disposed upstream of the electric heater 7 so as to cover the inlet side of the casing 2 as well.

第2,3図に示すように、断熱材8は円板状をなし、排
気ガスの流通方向へ連通する多数の通気孔としてのガス
通過孔9及び連通孔lOが形成されている。通過孔9及
び連通孔10は、流通するガスの圧力損失を極力小さく
するように設計されることが望ましい。この断熱材8は
ケーシング2に対して取付けられている。電気ヒーター
7は渦巻き状をなし、断熱材8の下流側壁面に対して組
付けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the heat insulating material 8 has a disk shape, and is formed with a large number of gas passage holes 9 and communication holes 10 as ventilation holes communicating in the exhaust gas flow direction. It is desirable that the passage holes 9 and the communication holes 10 are designed to minimize the pressure loss of the flowing gas. This heat insulating material 8 is attached to the casing 2. The electric heater 7 has a spiral shape and is attached to the downstream wall surface of the heat insulating material 8.

また、この実施例1において、前記両断熱材4゜8につ
いては、無機質若しくは有機質の断熱材料によって構成
することができる。無機質の断熱材料としては、アルミ
ナ−シリカセラミックファイバー、アルミナファイバー
、ジルコニアファバーシリカファイバー、ロックウール
、石綿等を使用でき、有機質の断熱材料としては、ナイ
ロン、ケブラー等のファイバーやウレタン等の発泡体の
成形体、又はこれらを組合せて利用することができる。
Further, in this embodiment 1, both of the heat insulating materials 4.8 can be made of an inorganic or organic heat insulating material. As inorganic heat insulating materials, alumina-silica ceramic fiber, alumina fiber, zirconia fiber silica fiber, rock wool, asbestos, etc. can be used, and as organic heat insulating materials, fibers such as nylon and Kevlar, and foams such as urethane can be used. It is possible to use a molded article or a combination of these.

好ましくは、無機質ファイバーを一部、又は全体に利用
することである。
Preferably, inorganic fibers are used in part or in whole.

内燃機関Eに接続された排気管路Ea内には、その圧力
を検出する圧力センサPsが配設され、同センサPsの
検出信号が圧電変換素子Peを介して制御装置Cに入力
され、制御装置Cによって圧力値が監視されるようにな
っている。又、排気管路Ea内には、ケーシング2の入
口側へ向けて二次エアを供給するための供給管Caが接
続され、同供給管CaにはコンプレッサCoからの二次
エアが導入されるようになっている。
A pressure sensor Ps that detects the pressure is disposed in the exhaust pipe Ea connected to the internal combustion engine E, and a detection signal from the sensor Ps is input to the control device C via the piezoelectric transducer Pe, and the control device Device C allows pressure values to be monitored. Furthermore, a supply pipe Ca for supplying secondary air toward the inlet side of the casing 2 is connected to the exhaust pipe Ea, and secondary air from a compressor Co is introduced into the supply pipe Ca. It looks like this.

そして、制御装置Cにて監視される圧力が所定値に達す
ると、フィルター3にて捕集されたカーボン(煤)等の
量が所定量に達してフィルター3内のカーボンの酸化処
理が必要になったものとして、制御装置Cはカーボンの
酸化処理の制御を実行するために、スイッチSを閉成さ
せて電気ヒーター7への通電を開始させると共に、コン
プレッサCoを動作させてエア供給管Caからケーシン
グ2の入口側へ二次エアを供給する。
When the pressure monitored by the control device C reaches a predetermined value, the amount of carbon (soot) etc. collected by the filter 3 reaches a predetermined amount, and the carbon in the filter 3 needs to be oxidized. In order to control the carbon oxidation treatment, the controller C closes the switch S to start energizing the electric heater 7, and also operates the compressor Co to remove air from the air supply pipe Ca. Secondary air is supplied to the inlet side of the casing 2.

従って、この実施例の排気ガス浄化装置1では、多孔質
炭化珪素焼結体の耐熱性を有効に利用して、耐熱性に優
れたフィルター3を形成することができる。そして、内
燃機関Eの排気ガスがケーシング2の入口側から断熱材
8のガス通過孔9及び連通孔10を介してフィルター3
に導入されると、フィルター3のガス通過孔5の壁部に
よって、排気ガス中のカーボンが濾過される。前記フィ
ルター3に酸化触媒が担持させである場合には、酸化触
媒によりCOやHC等が酸化される。そして、浄化され
た排気ガスがフィルター3から排出される。
Therefore, in the exhaust gas purification device 1 of this embodiment, the heat resistance of the porous silicon carbide sintered body can be effectively utilized to form the filter 3 with excellent heat resistance. Then, the exhaust gas from the internal combustion engine E is passed from the inlet side of the casing 2 through the gas passage hole 9 and the communication hole 10 of the heat insulating material 8 to the filter 3.
When introduced into the exhaust gas, carbon in the exhaust gas is filtered by the wall of the gas passage hole 5 of the filter 3. When the filter 3 supports an oxidation catalyst, CO, HC, etc. are oxidized by the oxidation catalyst. The purified exhaust gas is then discharged from the filter 3.

そして、圧力センサPsにて検出される圧力の値が所定
値に達すると、フィルター3にて捕集されたカーボン量
が酸化処理を要する所定量に達したものとして、制御装
置Cはカーボンの酸化処理の制御を実行する。このカー
ボンの酸化処理に際して、フィルター3に所定量のカー
ボンが滞留した状態で、電気ヒーター7によってフィル
ター3の加熱が開始されると共に、コンプレッサCoが
動作して二次エアの供給が開始される。そして、この処
理を継続することにより、フィルター3内のカーボン等
を燃焼させてフィルター3の再生が行われる。
Then, when the pressure value detected by the pressure sensor Ps reaches a predetermined value, it is assumed that the amount of carbon collected by the filter 3 has reached a predetermined amount that requires oxidation treatment, and the control device C oxidizes the carbon. Execute processing control. During this carbon oxidation treatment, with a predetermined amount of carbon remaining in the filter 3, the electric heater 7 starts heating the filter 3, and the compressor Co is operated to start supplying secondary air. Then, by continuing this process, carbon etc. in the filter 3 are burned and the filter 3 is regenerated.

そして、この実施例1の排気ガス浄化装置lでは、フィ
ルター3の上流側に電気ヒーター7が配設され、更にそ
の電気ヒーター7の上流側に断熱材8が配設されている
ので、電気ヒーター7からその上流側の通路2aの外部
への放熱が断熱材8によって抑えられる。また、電気ヒ
ーター7にニる加熱と同時に、断熱材8の上流側からフ
ィルと−3へ向けて二次エアが供給されるので、その二
次エアの流れに乗って電気ヒーター7がらの熱カフイル
ター3へ効率的に供給される。また、こQ実施例の排気
ガス浄化装置lでは、フィルター5とケーシング2の内
壁部との間に断熱材4が設6:られているので、フィル
ター3の周縁部からの光熱が抑えられる。
In the exhaust gas purification device l of this embodiment 1, an electric heater 7 is disposed upstream of the filter 3, and a heat insulating material 8 is further disposed upstream of the electric heater 7. Heat radiation from 7 to the outside of the passage 2a on the upstream side thereof is suppressed by the heat insulating material 8. In addition, at the same time as the electric heater 7 is heated, secondary air is supplied from the upstream side of the insulation material 8 toward the fill and -3, so the heat from the electric heater 7 is carried by the flow of the secondary air. It is efficiently supplied to the filter 3. Furthermore, in the exhaust gas purification device 1 of this Q embodiment, since the heat insulating material 4 is provided between the filter 5 and the inner wall of the casing 2, light heat from the peripheral edge of the filter 3 is suppressed.

この結果、電気ヒーター7の発熱量を特別にメきくする
ことなく、通常の発熱量によって、フィルター3の温度
をカーボンの酸化処理が十分に0能な温度にまで短時間
で上昇させることができ、カーボンの酸化処理を極めて
短時間で行うこと力できる。つまり、電気ヒーター7か
らの熱エネ/Lギーを有効に利用して、フィルター3の
再生処理を効率良く行うことができる。また、電気ヒー
ター7の省力化によって、バッテリの電力消費量を小さ
くすることができ、同バッテリの耐用寿命の低下を防止
することもできる。
As a result, the temperature of the filter 3 can be raised to a temperature at which carbon oxidation treatment is sufficiently effective in a short period of time using the normal amount of heat, without having to specifically increase the amount of heat generated by the electric heater 7. , it is possible to perform carbon oxidation treatment in an extremely short time. In other words, the thermal energy/L energy from the electric heater 7 can be effectively used to efficiently regenerate the filter 3. Further, by saving power in the electric heater 7, the power consumption of the battery can be reduced, and a decrease in the service life of the battery can also be prevented.

また、発熱量の大きい電気ヒーターによって急激な加熱
が行われることがないことから、フィルター3の各部分
間における温度差を小さく保つことができ、フィルター
3の急激な熱膨張によりクラック等の発生を抑えて、フ
ィルター3の破損を未然に防止することができる。
In addition, since rapid heating is not performed by an electric heater that generates a large amount of heat, the temperature difference between each part of the filter 3 can be kept small, and the occurrence of cracks etc. due to rapid thermal expansion of the filter 3 can be kept small. Thus, damage to the filter 3 can be prevented.

ここで、フィルター3の再生処理に関する具体的な実験
データ及びその比較実験データについて説明する。
Here, specific experimental data regarding regeneration processing of the filter 3 and comparative experimental data will be explained.

実験条件として、フィルター3は、直径140mm、長
さ140mm、熱伝導率0.029 cal/cm。
As experimental conditions, the filter 3 has a diameter of 140 mm, a length of 140 mm, and a thermal conductivity of 0.029 cal/cm.

sec、 ℃、比熱0.34 cal/g、 ’Cのも
のを使用した。
sec, °C, specific heat 0.34 cal/g, 'C was used.

フィルター3の外周の断熱材4は、セラミックファイバ
ー製、厚さ25mm、熱伝導率0.08kcal/m、
 hr、 ℃のものを使用した。フィルター3の上流側
の断熱材8は、セラミックファイバー製。
The heat insulating material 4 around the filter 3 is made of ceramic fiber, has a thickness of 25 mm, and has a thermal conductivity of 0.08 kcal/m.
hr, °C was used. The insulating material 8 on the upstream side of the filter 3 is made of ceramic fiber.

厚さ15 m m を熱伝導率0.15 kcal/m
、 hr、 ’Cのものを使用した。また、電気ヒータ
ー7は12V−2,5kWのものを使用した。更に、コ
ンプレッサCoからの二次エア供給量は、501 /m
inとした。
Thickness: 15 mm, thermal conductivity: 0.15 kcal/m
, hr, 'C's were used. Further, the electric heater 7 used was a 12V-2, 5kW electric heater. Furthermore, the amount of secondary air supplied from compressor Co is 501/m
It was set as in.

排気ガス中のカーボン捕集については、圧力センサPs
にて検出される圧力が所定値に到達するまで捕集動作を
継続した。この間のカーボン捕集量の算出については、
フィルター3の容積をガス通過孔5の部分の総量とし、
カーボン捕集量は捕集処理の前後における重量変化に基
づいて求めたフィルター3の再生処理時間については、
フィルター3の上流側側面の中心を計測点Pとして、図
示しない熱電対を配置してその温度変化を監視した。計
測点Pの温度は、フィルター3に捕集されたカーボンの
燃焼終了時に急激に降下するため電気ヒーター7への通
電開始時から温度降下時点までの時間を再生処理時間と
して計測した。
For carbon collection in exhaust gas, pressure sensor Ps
The collection operation was continued until the pressure detected at reached a predetermined value. Regarding the calculation of the amount of carbon captured during this period,
The volume of the filter 3 is the total volume of the gas passage hole 5,
The amount of carbon collected was determined based on the weight change before and after the collection process. Regarding the regeneration process time of the filter 3,
The center of the upstream side surface of the filter 3 was set as a measurement point P, and a thermocouple (not shown) was arranged to monitor temperature changes. Since the temperature at the measurement point P drops rapidly when the combustion of the carbon captured by the filter 3 ends, the time from the start of energization to the electric heater 7 to the time of temperature drop was measured as the regeneration processing time.

その結果、この実施例の実験装置を使用して行った再生
処理時間は7〜8分であった。
As a result, the regeneration processing time performed using the experimental apparatus of this example was 7 to 8 minutes.

一方、上記実験の比較実験として、電気ヒーター7の上
流側の断熱材8を省略して電気ヒーター7のみとし、上
記実験と同様の実験条件に基いてカーボン捕集を行い、
前記実験時と同等のカーボン捕集量が得られた後にカー
ボンの酸化処理を行って、その再生処理時間を計測した
On the other hand, as a comparative experiment to the above experiment, the insulating material 8 on the upstream side of the electric heater 7 was omitted, and only the electric heater 7 was used, and carbon collection was carried out under the same experimental conditions as the above experiment.
After obtaining the same amount of carbon as in the experiment, the carbon was oxidized and the regeneration time was measured.

その結果、再生処理時間は18分であった。As a result, the regeneration processing time was 18 minutes.

以上の結果からも明らかなように、フィルター3の上流
側に断熱材8を設けた実験では、比較実験の断熱材8を
省略したものに比べて約半分の再生処理時間となり、カ
ーボンが効率的に燃焼していることが分かる。
As is clear from the above results, in the experiment in which the heat insulating material 8 was provided upstream of the filter 3, the regeneration processing time was approximately half that of the comparative experiment in which the heat insulating material 8 was omitted, and carbon was efficiently You can see that it is burning.

尚、本実施例1の構成を次のように変更して実施するこ
ともできる。
Note that the configuration of the first embodiment can also be implemented by changing it as follows.

(1)前記構成では、第1,2図に示すように断熱材8
に対して電気ヒーター7を組付けたが、第6図に示すよ
うに、熱源としの電気ヒーター11の上流側において断
熱材12をケーシング2の内壁に固着して設けることも
できる。
(1) In the above configuration, as shown in FIGS. 1 and 2, the heat insulating material 8
As shown in FIG. 6, a heat insulating material 12 may be fixed to the inner wall of the casing 2 on the upstream side of the electric heater 11 as a heat source.

(2)前記構成では、第1,2図に示すようにフィルタ
ー3の上流側の電気ヒーター7を組付けた断熱材8と、
フィルター3の外周の断熱材4とを別々に設けたが、第
7図に示すようにフィルター3の外周及び上流側を囲む
断熱材13を設けると共に、その断熱材13においてフ
ィルター3の上流側に熱源としての電気ヒーター14を
組付けることもできる。
(2) In the above configuration, as shown in FIGS. 1 and 2, a heat insulating material 8 with an electric heater 7 assembled on the upstream side of the filter 3;
Although a heat insulating material 4 around the outer periphery of the filter 3 is provided separately, as shown in FIG. An electric heater 14 can also be installed as a heat source.

(3)前記構成では、フィルター3の外周に断熱材4を
設けたが、その断熱材4を省略することもできる。
(3) In the above configuration, the heat insulating material 4 is provided around the outer periphery of the filter 3, but the heat insulating material 4 may be omitted.

(4)前記構成では、熱源として電気ヒーター7を設け
たが、内燃機関の発熱を利用した加熱器を設けることも
できる。
(4) In the above configuration, the electric heater 7 is provided as a heat source, but a heater that utilizes heat generated by an internal combustion engine may also be provided.

[実施例2コ 第8図に示すように、本実施例2においては、フィルタ
ー3の上流側に熱源としての電気ヒーター7が配設され
ると共に、更にその上流側には耐熱性繊維を使用して網
目状に形成された網状断熱材15が配設されている。そ
して、この網状断熱材15の存在により電気ヒーター7
からの輻射熱がフィルター3と反対方向へ向かうことが
抑制され、フィルター3が効率的に加熱される。
[Example 2] As shown in Fig. 8, in this example 2, an electric heater 7 as a heat source is provided upstream of the filter 3, and further upstream of the electric heater 7, heat-resistant fibers are used. A net-like heat insulating material 15 formed in a mesh shape is provided. Due to the presence of this net-like heat insulating material 15, the electric heater 7
Radiant heat from the filter 3 is suppressed from going in the opposite direction to the filter 3, and the filter 3 is efficiently heated.

また、本実施例2の網状断熱材15は、ハニカム状フィ
ルター3の端面の開口率よりも大きな開口率を確保する
ことができるため、前記実施例1において使用したガス
通過孔9を有する断熱材8よりも通気性に優れ、排気抵
抗を増大させることなく、円滑に排気ガスを通過させる
ことができる。
In addition, since the reticulated heat insulating material 15 of the present Example 2 can secure a larger aperture ratio than the aperture ratio of the end face of the honeycomb-like filter 3, the heat insulating material 15 having the gas passage holes 9 used in the above-mentioned Example 1 can It has better air permeability than No. 8, and allows exhaust gas to pass through it smoothly without increasing exhaust resistance.

ここで、前記耐熱性繊維としては、アルミナ−シリカセ
ラミックファイバー、アルミナファイバー、シリカファ
イバー等の1000℃以上の耐熱性を有するセラミック
ス繊維を使用することができる。
Here, as the heat-resistant fibers, ceramic fibers having heat resistance of 1000° C. or higher, such as alumina-silica ceramic fibers, alumina fibers, and silica fibers, can be used.

また、前記網状断熱材15は、例えば、太さが0.5〜
1.Ommの耐熱性の糸を目開き1. 0〜2.Omm
、開口率40〜60%の網目状に形成することが望まし
い。この範囲内の目開き、開口率とすることにより、網
状断熱材15は断熱性と通気性とを高いレベルで兼ね備
えることができる。
Further, the reticulated heat insulating material 15 has a thickness of, for example, 0.5 to
1. Omm heat-resistant thread with aperture of 1. 0-2. Omm
, it is desirable to form it in a mesh shape with an aperture ratio of 40 to 60%. By setting the mesh opening and opening ratio within this range, the reticulated heat insulating material 15 can have both high levels of heat insulation and air permeability.

尚、前記電気ヒーター7及び網状断熱材15は、ケーシ
ング2の下流側に設けられてもよい。
Note that the electric heater 7 and the mesh heat insulating material 15 may be provided on the downstream side of the casing 2.

[実施例3] 第9図に示すように、本実施例3においては、ケーシン
グ2が前記実施例1.2よりも長く形成され、そのケー
シング2内には3分割されたフィルタ一部材16a−1
6cからなるフィルター16が配設されている。第10
図に示すように、これら3つのフィルタ一部材16a〜
16cはハニカム状に形成され、それぞれが相互に連通
ずるガス通過孔5を多数有している。そして、上流側に
配置されるフィルタ一部材16aに設けられたガス通過
孔5の供給側端部、及び下流側に配置されるフィルタ一
部材16cに設けられたガス通過孔5の排出側端部にお
いて、3つのフィルタ一部材を相互に連通ずる各ガス通
過孔5の供給側又は排出側のいずれか一方が炭化珪素質
の小片6によって封止されており、これら3つのフィル
タ一部材16a−16cが一体となってフィルター16
としての機能を発揮する。
[Embodiment 3] As shown in FIG. 9, in this embodiment 3, the casing 2 is formed longer than in the embodiment 1.2, and inside the casing 2 there is a filter member 16a divided into three parts. 1
A filter 16 consisting of 6c is provided. 10th
As shown in the figure, these three filter members 16a~
16c is formed in a honeycomb shape, and each has a large number of gas passage holes 5 that communicate with each other. The supply end of the gas passage hole 5 provided in the filter member 16a disposed on the upstream side, and the discharge side end of the gas passage hole 5 provided in the filter member 16c disposed on the downstream side. , either the supply side or the discharge side of each gas passage hole 5 that communicates the three filter members with each other is sealed with a small piece 6 made of silicon carbide, and these three filter members 16a-16c are integrated into the filter 16
It functions as a.

また、前記フィルター16の上流側及び下流側、並びに
各フィルタ一部材16a〜16c間には、それぞれ断面
網目状のセラミックヒータ−17が配設され、これらは
円筒状の断熱材4に包まれてケーシング2内に配置され
ている。更に、フィルター16の両端に位置するセラミ
ックヒータ−17の近傍には、前記実施例2と同様に網
状断熱材15が配設されている。
Ceramic heaters 17 each having a mesh cross section are disposed on the upstream and downstream sides of the filter 16 and between each filter member 16a to 16c, and are wrapped in a cylindrical heat insulating material 4. It is arranged within the casing 2. Further, in the vicinity of the ceramic heaters 17 located at both ends of the filter 16, a reticulated heat insulating material 15 is disposed as in the second embodiment.

この構成によれば、排気ガス浄化装置の排気ガスの処理
能力を向上させることができるため、8000cc以上
という大排気量のディーゼルエンジンにも使用すること
ができる。また、ケージジグ2の断面積を広げることな
く、フィルター16の全長を長くしてフィルター面積を
確保しているため、スペースの限られる車載用の排気ガ
ス浄化装置として極めて好適である。
According to this configuration, the exhaust gas processing ability of the exhaust gas purification device can be improved, so that it can also be used in a diesel engine with a large displacement of 8000 cc or more. Further, since the filter area is secured by increasing the overall length of the filter 16 without increasing the cross-sectional area of the cage jig 2, it is extremely suitable as an exhaust gas purification device for use in a vehicle where space is limited.

更に、フィルター16を3分割し、各フィルタ一部材1
6a〜16c間にセラミックヒータ−17を設けたこと
により、フィルター全体として、その長手方向の温度分
布をほぼ均一化させることができる。そのため、フィル
ターの温度分布が不均一なことに由来するクラックの発
生を未然に防止することができる。特に、フィルター1
6を炭化珪素焼結材料のような熱膨張率の大きい材料で
構成する場合には、従来以上に信頼性を向上させること
ができる。
Furthermore, the filter 16 is divided into three parts, and each filter member 1 is divided into three parts.
By providing the ceramic heater 17 between the filters 6a to 16c, the temperature distribution in the longitudinal direction of the entire filter can be made substantially uniform. Therefore, it is possible to prevent cracks from occurring due to non-uniform temperature distribution of the filter. In particular, filter 1
When 6 is made of a material with a large coefficient of thermal expansion, such as a silicon carbide sintered material, reliability can be improved more than before.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、フィルターに捕集
された煤を燃焼させるに際し、電気ヒーターを使用して
、短時間でしかも少ない消費電力で効率的にフィルター
内を煤の着火温度以上に加熱することができるという優
れた効果を発揮する。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, when burning the soot collected in the filter, an electric heater is used to efficiently burn the inside of the filter in a short time and with low power consumption. It has the excellent effect of being able to heat soot above its ignition temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1〜7図は本発明を具体化した実施例1を示し、第1
図は排気ガス浄化装置及びその実験装置を示す部分断面
図、第2図はその排気ガス浄化装置を拡大して示す断面
図、第3図は断熱材を示す正面図、第4図はフィルター
の断面図、第5図はフィルターの正面図、第6図及び第
7図は排気ガス浄化装置の側倒を示す断面図、第8図は
本発明を具体化した実施例2の排気ガス浄化装置を示す
断面図、第9,10図は本発明を具体化した実施例3を
示し、第9図は排気ガス浄化装置を示す断面図、第10
図は分割フィルターの断面図である。 2・・・ケーシング、2a・・・通路、3.16・・・
フィルター 7.11.14・・・熱源としての電気ヒ
ーター、8,12.13・・・断熱材、9・・・通気孔
としてのガス通過孔、lO・・・通気孔としての連通孔
、15・・・網状断熱材、17・・・熱源としてのセラ
ミックヒータ−1E・・・内燃機関。
1 to 7 show a first embodiment embodying the present invention.
Figure 2 is a partial cross-sectional view showing an exhaust gas purification device and its experimental equipment, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the exhaust gas purification device, Figure 3 is a front view showing the heat insulating material, and Figure 4 is a cross-sectional view of the filter. 5 is a front view of the filter, FIGS. 6 and 7 are sectional views showing the exhaust gas purification device turned sideways, and FIG. 8 is an exhaust gas purification device of Example 2 embodying the present invention. FIGS. 9 and 10 are sectional views showing a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a sectional view showing an exhaust gas purification device, and FIG.
The figure is a cross-sectional view of the split filter. 2... Casing, 2a... Passage, 3.16...
Filter 7.11.14...Electric heater as heat source, 8,12.13...Insulating material, 9...Gas passage hole as ventilation hole, lO...Communication hole as ventilation hole, 15 ...Mesh insulation material, 17...Ceramic heater as a heat source-1E...Internal combustion engine.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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)と、 前記通路(2a)内に配設されたフィルター(3、16
)と、 前記通路(2a)内において前記フィルター(3、16
)の上流側又は下流側の少なくとも一方に配設された熱
源(7、11、14、17)と、前記熱源(7、11、
14、17)を挟んで前記フィルター(3、16)と反
対側に配設された断熱材(8、12、13、15)と を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。 2 前記フィルター(3、16)は多孔質炭化珪素焼結
体によってハニカム状に形成されていることを特徴とす
る請求項1に記載の排気ガス浄化装置。 3 前記断熱材は通気孔(9、10)が設けられてなる
断熱材(8、12、13)であることを特徴とする請求
項1又は2に記載の排気ガス浄化装置。 4 前記断熱材はセラミックス繊維によって網目状に形
成された断熱材(15)であることを特徴とする請求項
1又は2に記載の排気ガス浄化装置。
[Claims] 1. A casing (2) equipped with a passage (2a) communicating with the exhaust side of the internal combustion engine (E), and a filter (3, 16) disposed in the passage (2a).
), and the filter (3, 16) in the passageway (2a).
) a heat source (7, 11, 14, 17) disposed on at least one of the upstream side or the downstream side of the heat source (7, 11,
14, 17); and a heat insulating material (8, 12, 13, 15) disposed on the opposite side of the filter (3, 16). 2. The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the filter (3, 16) is formed into a honeycomb shape of a porous silicon carbide sintered body. 3. The exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the heat insulating material is a heat insulating material (8, 12, 13) provided with ventilation holes (9, 10). 4. The exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the heat insulating material is a heat insulating material (15) formed in a mesh shape using ceramic fibers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161730A (en) * 2000-11-29 2002-06-07 Ibiden Co Ltd Exhaust gas cleaning device
JP2009279482A (en) * 2008-05-20 2009-12-03 Gifu Univ Apparatus for treating volatile organic compound

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