JPH03245809A - 排ガスフィルタとそれを用いた排ガス処理装置 - Google Patents

排ガスフィルタとそれを用いた排ガス処理装置

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JPH03245809A
JPH03245809A JP2043022A JP4302290A JPH03245809A JP H03245809 A JPH03245809 A JP H03245809A JP 2043022 A JP2043022 A JP 2043022A JP 4302290 A JP4302290 A JP 4302290A JP H03245809 A JPH03245809 A JP H03245809A
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JP
Japan
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exhaust gas
gas filter
dielectric constant
honeycomb
fibers
Prior art date
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JP2043022A
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English (en)
Inventor
Masaaki Yonemura
米村 正明
Takao Kusuda
楠田 隆男
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE1991601936 priority patent/DE69101936T2/de
Priority to EP19910102679 priority patent/EP0443625B1/en
Publication of JPH03245809A publication Critical patent/JPH03245809A/ja
Priority to US07/853,899 priority patent/US5194078A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • F01N3/028Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves

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、ディーゼルエンジンなどの排ガス中の微粒子
(パーティキュレート)を除去し、そのままパーティキ
ュレートを焼却し再生(リジェネレーション)すること
のできる排ガスフィルタおよびそれを用いた排ガス処理
装置に関する。
従来の技術 排ガス中のパーティキュレートを、フィルタを用いて除
去する方法が従来よく検討されている。
すなわち、コーディエライトや繊維セラミックからなる
セラミックハニカムフィルタを用いてパーティキュレー
トを捕集し、堆積したパーティキュレートをそのまま焼
却するのであり、その焼却手段には、電気ヒータで着火
させるもの、バーナで加熱して焼却するものなどがある
。一方、マイクロ波を照射してパーティキュレートを焼
却する方法はすてに西ドイツ特許3024539号で知
られている。この方法は、パンチングメタルの周囲にシ
リカ繊維のマットを巻き付けてフィルタを構成し、ディ
ーゼル排ガス中に設置してパーティキュレートを除去し
、さらに、フィルタ容器に設けた導波管を通してマイク
ロ波を照射して堆積したパーティキュレートを焼却する
構成のものである。
一方、特開昭60−137413号公報に見られるもの
は、誘電率の高い材料でフィルタ(例えばハニカムフィ
ルタ)を構成するものであり、フィルタ内に設置した発
振器でマイクロ波を照射してパーティキュレートを焼却
しようとするものである。
発明か解決しようとする課題 西ドイツ特許3024539号では、フィルタ材料にシ
リカ繊維のマットを用いているため、円筒形のパンチン
グメタルが支えとして必要となっている。また、複雑な
形状とすることが難しく、フィルタの装置の容積に較べ
て濾過面積が小さなものとなり、そのため目詰まりしや
すく、そのため、圧力損失も大きく頻繁にパーティキュ
レートの焼却をしなくてはならないものとなっていた。
しかも、シリカ繊維のフィルタは排ガス流によって極め
て容易に吹き飛ばされ損傷するものであった。
特開昭60−137413号公報におけるものは、酸化
チタンでハニカムフィルタを作成するというもので、コ
ーディエライトハニカム同様、熱容量の大きなフィルタ
となっていた。そのため、リジェネレーションの時、パ
ーティキュレートの焼却可能温度に達するまでに時間が
かかり、かつ大きなエネルギ消費が必要であった。
また、ハニカムフィルタの場合、マイクロ波照射により
フィルターの中心部から加熱されるので、フィルター人
口端面付近に堆積しているパーティキュレートは焼却さ
れずに残ることが判明した。
したがって、この状態で再度パーティキュレートを堆積
させた場合、使用可能時間が短くなるとともに、入口付
近では堆積量が増えるため、ついにはハニカムの開口部
を塞いでしまう結果、長期の信頼性に欠けるものであっ
た。
課題を解結するための手段 本発明は、ハニカム構造のハニカムセルの流入側開口部
に充填するプラグ材や、繊維セラミックの流入側の一定
部分に高誘電率とすることを特徴とする排ガスフィルタ
およびそのフィルタをマイクロ波の照射によって再生す
る排ガス処理装置である。
作用 上記構成においては、排ガス中のすすの多く溜るフィル
タ部分の誘電率を太き(しているのですすを焼却して再
生するに際し、すすの多い部分にマイクロ波を集中させ
ることができる。
実施例 以下に本発明の実施例について説明する。
(実施例1) 平均繊維径が約3μmで、0.1〜10)の長さにチョ
ップしたアルミノシリケート繊維20重量部を水1oo
o重量部に十分に分散させて懸濁させた。一方、セラミ
ック原料粉末としてセリサイト粘土15重量部を水50
重量部に懸濁させた。
この繊維懸濁液とセラミック原料粉末の懸濁液を攪拌し
つつ混合した。次に有機質結合剤として酢酸ビニルーア
クリル共重合エマルジョン溶液を1重量部加えて十分に
攪拌混合させたのち、高分子凝集剤を添加してアルミノ
シリケート繊維、セリサイト粘土、有機質結合剤を互い
に凝集させフロック状の懸濁液とした。こうして得られ
た凝集懸’R/&を水で3000重量部に希釈したのち
、通常の長網式抄紙機で抄造してシートを作成した。
一方、粉砕したアルミノンリケード繊維10重量部とセ
リサイト粘土15重量部、炭化珪素ウィスカ12重量部
をポリビニルアルコールでペースト状にしたプラグ原料
A1  アルミノシリケート繊維20重量部、セリサイ
ト粘土15重量部を同様にペースト状にしたプラグ原料
Bを作成した。
上記で得られたシートを1分し、一方を歯車形状の二本
のロールを持つコルゲートマシンでコルゲート状に成形
するとともに、プラグ原料Aを一端に注入しつつ、粉砕
したアルミノシリケート繊維とセリサイト粘土を有機質
糊剤で混練して得られる接着剤をコルゲート頂部に塗布
して他方の平板状シートを貼付ける。ここで得られた段
ボール形状の成形体のコルゲート頂部に上記接着剤を塗
布するとともに、上記プラグ原料Bをもう一方の端部に
注入して円筒状に巻き上げてハニカム形状の成形体を得
た。この成形体はハニカムセルの、排ガス流入側の一端
がプラグ原料Aで封止され他端で開放し、隣接するセル
では流出側となる他端がプラグ原料Bで封止された構造
を持つ。これを電気炉中1250°Cに昇温して2時間
加熱焼成すると有機物は焼失し、アルミノシリケート繊
維、セリサイト粘土は互いに焼結してセラミック化した
繊維セラミックハニカム構造のフィルタが得られた。こ
こで、プラグ原料Aを充填したプラグは、炭化珪素ウィ
スカ表面の、わずかに酸化されてシリカとなった部分で
アルミノシリケート繊維、セリサイト粘土と焼結し結合
しており、複合によって一体化されていることが観察さ
れた。この実施例を第1図に斜視図、第2図に断面の模
式図を示す。1aは排ガスフィルタで、セラミックシー
トをコルゲートハニカム形状としてセル2の一端に炭化
珪素ウィスカを複合した流入側プラグ3、他端に流出側
プラグ4が交互に詰められている。
中心部分は巻き上げ時の芯5の部分で、同様に流入側プ
ラグ材が詰められている。
この排ガスフィルタ1aを第3図に示す再生システムに
装着した。排ガスフィルタ1aは、アルミノシリケート
繊維からなる断熱クツション材6で外周を覆われてケー
ス7に収納されており、ケース7の排ガス流入側にもう
けられた流入室8にはエアポンプ9によって空気を供給
するエアバイブ10が開口し、マイクロ波発信器11と
接続された導波管12が開口しており、さらに排ガスを
遮断してバイパス13へ導くバルブ14を有する排ガス
導入管15が接続されている。他方、流出側にはマイク
ロ波遮蔽板16を有する排出管17が開口している排気
室18が接続されている。バイパス13は排出管17の
途中に接続され開口している。この再生システムでは、
排ガスは通常、排ガス導入管15から流入室8へ入り、
排ガスフィルタ1aでパーティキュレートを除去されて
排気室18かろ排出管17を経て大気に放出される。
排ガスフィルタ1aにパーティキュレートが一定量堆積
すると、バルブ14が作動して排ガスをバイパス13へ
流すと同時に流入室8側を遮断する。
続いてエアポンプ9が作動して流入室8にパーティキュ
レート燃焼用の空気を一定流量で送り込む。
一方、マイクロ波発信器11も作動して導波管12を通
してマイクロ波を排ガスフィルタ1aに照射する。これ
により、フィルタ1a中央付近ではパーティキュレート
自身の発熱で焼却が始まる。
さらに排ガスフィルタ1aの入口では炭化珪素ウィスカ
の複合化で流入側プラグ3が高誘電率となっているため
マイクロ波照射によって発熱する。
この発熱によって従来焼却されないで残っていた流入側
端面およびその周辺のパーティキュレートは焼却され、
完全な排ガスフィルタの再生を行なわせることができた
本実施例では、空気を供給してパーティキュレートを燃
焼させるがこの空気によってフィルタの流入側端部は冷
却されるにもかかわらず、端面および端部に堆積したパ
ーティキュレートを完全に焼却できるものであった。
(実施例2) 実施例1て調整したアルミノシリケート繊維、セリサイ
ト粘土等を配合し凝集させた懸濁液を懸濁液Aとする。
他方、アルミノシリケート繊維20重量部、セリサイト
粘土12重量部、酸化チタン9重量部を配合し、凝集さ
せた懸濁液をBとする。長網式抄紙機にこれら懸濁液A
1 Bを同時にしかしそれぞれ別の供給口から網上に供
給して抄紙することでシートの長手方向に端部から一定
幅で酸化チタンを含んだシートを作成することができる
一方、粉砕したアルミノシリケート繊維14重量部とセ
リサイト粘土9重量部、酸化チタン9重量部を、実施例
1と同様にしてプラグ原料Cとした。
上記で得られたシートを2分して実施例1と同じ方法で
プラグ原料Cを、シートの酸化チタンを含んだ側に、他
方にはプラグ原料Bを充填して第4図に示す排ガスフィ
ルタ1bを得た。第4図において、19は懸濁液Bから
作成された酸化チタンを含む繊維セラミックからなる高
調電率部分である。
この排ガスフィルタ1bを実施例1同様、第3図に示す
再生システムに装着したところ、実施例1に較べ、流入
側端面のみならずセル内部をもより速やかに再生できる
ことが判った。
これは、酸化チタンのき電率が高いことと、プラグのみ
ならず繊維セラミックをも高誘電率としたため、流入側
での発熱量が著しく増加したことによる。すなわち、実
施例1ではプラグで発生した熱が供給される空気を加熱
し、この空気が次に繊維セラミックを加熱しながら堆積
しているパーティキュレートの焼却を助長するというも
のであったのに対し、実施例2では繊維セラミック自身
も発熱するので直接パーティキュレートを焼却すること
か可能となったためである。
酸化チタンを含み高誘電率となった部分は、長さ150
mmの排ガスフィルタで15〜40IIII11が適当
であった。排ガスフィルタの長さ方向に対する酸化チタ
ノの含有量をEDXで分析した結果、抄紙中の懸濁液A
と懸濁液Bの混合は15mm以内に収まっていることが
わかった。したがって、配合割合を段階的に減らした懸
濁液を作成し、それら懸濁液をそれぞれに供給して同時
に抄紙することで酸化チタンの含有量が徐々に減少して
いる排ガスフィルタを作成することができる。
複合する萬誘電率材料は、実施例に示した炭化珪素ウィ
スカ、酸化チタンに限らず、炭化珪素粉末、酸化亜鉛ウ
ィスカ等でもよく、これらの場合炭化珪素ウィスカを複
合した場合と同様の排ガスフィルタ再生効果を示した。
繊維セラミック焼結体は、繊維セラミックが積層した構
造の多孔質セラミックであり60〜80%の気孔率であ
って熱容量が著しく小さいので、高誘電率の材料を複合
することで繊維セラミックの特性を損なうことなく、マ
イクロ波照射によって容易に充分に温度を高めることが
可能である。
したがって、この材料の焼成前のシート成形物を二倍し
、一方をコルゲート加工して他方に接着し、巻き上げて
できる円筒状のコルゲートハニカムの開口部を交互にプ
ラグ材で閉塞した後焼成して得られるコルゲートハニカ
ム構造の排ガスフィルタにおいて、特に流入側のプラグ
材を高誘電率としたり、コルゲートハニカムの流入側の
一定部分を高誘電率とすることで、マイクロ波照射によ
って流入側付近を高温にすることが可能となった。
そのため、マイクロ波照射によるパーティキュレートの
焼却において、流入側端面およびその付近で焼却されず
に残るパーティキュレートをも容易に焼却することがで
きるのである。
発明の効果 本発明によれば、特に流入側部分での焼却が促進させ、
再生をより完全なものとすることができるので、長期間
にわたって信頼性が高(安定した効率のよいパーティキ
ュレート除去性能が保証できるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の排ガスフィルタの要部斜視
図、第2図は同実施例の概略断面図、第3図は本発明の
一実施例の排ガスフィルタ装置の概略構成図、第4図は
本発明の異なる実施例排ガスフィルタの概略断面図であ
る。 1a・・フィルタ、2・・セル、3・・流入側プラグ、
4・・流出側プラグ、5・・芯、6・・断熱クツション
材、7・・ケース、8・・流入室、9・・エアポンプ、
11・・マイクロ波発振器、I2・・導波管、13・・
バイパス、14・・バルブ、15・・排ガス流入管、1
6・・マイクロ波遮断板、17・・排出管。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セラミック製ハニカム構造の隣接するセル端部を
    交互にプラグして構成し、少なくとも入口側のプラグ材
    料の誘電率がハニカム材料より大きい材料で構成された
    排ガスフィルタ。
  2. (2)プラグ材料として、ハニカムと同じ組成の材料と
    、誘電率がハニカム材料より大きな材料を複合して用い
    ることを特徴とする請求項1記載の排ガスフィルタ。
  3. (3)セラミックシートの波板と平板を交互に積層物を
    巻回したコルゲートハニカム構造であって、隣接するセ
    ル端部を交互にプラグし、前記セルのガス流入側から所
    定長さの部分の誘電率を大きくしていることを特徴とす
    る排ガスフィルタ。
  4. (4)セラミックシートの波板と平板を交互に積層物を
    巻回したコルゲートハニカム構造であって、隣接するセ
    ル端部を交互にプラグし、ガス流入側から流出側に向け
    て誘電率を漸減したことを特徴とする排ガスフィルタ。
  5. (5)セラミックシートが耐熱性無機繊維およびセラミ
    ック原料粉末からなることを特徴とする請求項1から4
    のいずれかに記載の排ガスフィルタ。
  6. (6)耐熱性無機繊維がシリカ繊維、アルミノシリケー
    ト繊維、アルミナ繊維、アルミノボロシリケート繊維の
    少なくとも一種から成ることを特徴とする請求項5記載
    の排ガスフィルタ。
  7. (7)炭化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛等の炭化物もし
    くは酸化物を複合することを特徴とする請求項5もしく
    は6記載の排ガスフィルタ。
  8. (8)複合する炭化物、酸化物がウィスカもしくは繊維
    形状であることを特徴とする請求項7記載の排ガスフィ
    ルタ。
  9. (9)請求項1から4のいずれかに記載の排ガスフィル
    タと、前記排ガスフィルタにマイクロ波を照射する手段
    を具備し、前記排ガスフィルタに堆積したパーティキュ
    レートをマイクロ波で焼却し再生することを特徴とする
    排ガス処理装置。
JP2043022A 1990-02-23 1990-02-23 排ガスフィルタとそれを用いた排ガス処理装置 Pending JPH03245809A (ja)

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CA 2036854 CA2036854A1 (en) 1990-02-23 1991-02-21 Exhaust filter element and exhaust gas-treating apparatus
AU71324/91A AU624037B2 (en) 1990-02-23 1991-02-22 Exhaust filter element and exhaust gas-treating apparatus
DE1991601936 DE69101936T2 (de) 1990-02-23 1991-02-23 Filterelement und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen.
EP19910102679 EP0443625B1 (en) 1990-02-23 1991-02-23 Exhaust filter element and exhaust gas-treating apparatus
US07/853,899 US5194078A (en) 1990-02-23 1992-03-19 Exhaust filter element and exhaust gas-treating apparatus

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009240863A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Nippon Spindle Mfg Co Ltd フィルタ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009240863A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Nippon Spindle Mfg Co Ltd フィルタ装置

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