JPH03258911A - ディーゼル微粒子用フィルタ - Google Patents
ディーゼル微粒子用フィルタInfo
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- JPH03258911A JPH03258911A JP2055028A JP5502890A JPH03258911A JP H03258911 A JPH03258911 A JP H03258911A JP 2055028 A JP2055028 A JP 2055028A JP 5502890 A JP5502890 A JP 5502890A JP H03258911 A JPH03258911 A JP H03258911A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust 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
- F01N3/022—Exhaust 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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
- F01N3/0222—Exhaust 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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
-
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-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
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。
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、ディーゼル微粒子用フィルタで、ディーゼル
エンジンから排出される排ガス中の炭素を主成分とする
微粒子を捕集するものである。
エンジンから排出される排ガス中の炭素を主成分とする
微粒子を捕集するものである。
(従来技術)
ディーゼル微粒子用フィルタとしては従来、特開昭56
−129020号公報に記載のものかある。これは、ハ
ニカム構造体の薄い壁厚および単位堆積当たりの表面積
の格段に大きい点に着目して、フィルタとしたものであ
る。そしてフィルタ厚さを従来のセラミックフィルタに
比較して非常に薄く、しかもフィルタ有効面積を構造的
に大きくとることによって、微粒子除去を目的として目
の細かいフィルタ材料を用いても、圧力損失の上昇を招
かずしかも構造的にコンパクト化を可能とするためにな
されたものてあって、多数の貫通孔を有するハニカム構
造の多孔質セラミック材料よりなり、所定の貫通孔の一
端面を封するとともに残りの貫通孔の他端面を封じて構
成したセラミックフィルタである。
−129020号公報に記載のものかある。これは、ハ
ニカム構造体の薄い壁厚および単位堆積当たりの表面積
の格段に大きい点に着目して、フィルタとしたものであ
る。そしてフィルタ厚さを従来のセラミックフィルタに
比較して非常に薄く、しかもフィルタ有効面積を構造的
に大きくとることによって、微粒子除去を目的として目
の細かいフィルタ材料を用いても、圧力損失の上昇を招
かずしかも構造的にコンパクト化を可能とするためにな
されたものてあって、多数の貫通孔を有するハニカム構
造の多孔質セラミック材料よりなり、所定の貫通孔の一
端面を封するとともに残りの貫通孔の他端面を封じて構
成したセラミックフィルタである。
ディーゼル微粒子用フィルタとしては、高い耐熱衝撃性
、耐久性、コンパクト設計の容易性等によりセラミック
フィルタか用いられるか、こうしたフィルタであっても
微粒子の堆積が生じることは避けられない。フィルタへ
の微粒子堆積は大きな圧力損失を招き、ディーゼルエン
ジンの性能を低下させてしまう。
、耐久性、コンパクト設計の容易性等によりセラミック
フィルタか用いられるか、こうしたフィルタであっても
微粒子の堆積が生じることは避けられない。フィルタへ
の微粒子堆積は大きな圧力損失を招き、ディーゼルエン
ジンの性能を低下させてしまう。
このための方策としては、フィルタ全体に高熱を加え微
粒子のみを燃焼排除することか行われている。堆積した
ディーゼル微粒子の燃焼によるセラミックフィルタの再
生方法の具体例としては、フィルタの排ガス導入側に電
気ヒータを配設し、堆積微粒子に着火させ伝播させるも
のがある。これは、簡便、低コスト、高信頼性があると
いうことで広〈実施されている。
粒子のみを燃焼排除することか行われている。堆積した
ディーゼル微粒子の燃焼によるセラミックフィルタの再
生方法の具体例としては、フィルタの排ガス導入側に電
気ヒータを配設し、堆積微粒子に着火させ伝播させるも
のがある。これは、簡便、低コスト、高信頼性があると
いうことで広〈実施されている。
このための必要温度は、600°C以上であるため2K
W前後の大容量を要する。しかし、実際には電力供給源
であるバッテリーの消耗か激しいために、電気ヒータ容
量を必要最小限に抑える必要があり、また、ディーゼル
微粒子用フィルタは熱容量が大きく熱伝導が低いため、
前記必要温度の確保かなされていない場合かあった。
W前後の大容量を要する。しかし、実際には電力供給源
であるバッテリーの消耗か激しいために、電気ヒータ容
量を必要最小限に抑える必要があり、また、ディーゼル
微粒子用フィルタは熱容量が大きく熱伝導が低いため、
前記必要温度の確保かなされていない場合かあった。
(発明か解決しようとする課題)
このように、電気ヒータの容量か低いとデイセル微粒子
用フィルタの温度を充分に上げることかできず堆積微粒
子の燃焼か不十分となる。すると堆積微粒子の燃え残り
が生じるため、フィルタの再生効率か悪くなり圧力損失
か高くなる。
用フィルタの温度を充分に上げることかできず堆積微粒
子の燃焼か不十分となる。すると堆積微粒子の燃え残り
が生じるため、フィルタの再生効率か悪くなり圧力損失
か高くなる。
また、不十分なフィルタ再生作業の繰り返しによって多
量の堆積微粒子が生じるが、やかではフィルタ再生時に
燃焼してしまい、その燃焼熱により急激な温度上昇か起
こりフィルタ自体か溶融してしまったり、あるいは熱衝
撃によりクラックか発生してしまうという問題があった
。
量の堆積微粒子が生じるが、やかではフィルタ再生時に
燃焼してしまい、その燃焼熱により急激な温度上昇か起
こりフィルタ自体か溶融してしまったり、あるいは熱衝
撃によりクラックか発生してしまうという問題があった
。
本発明は、熱容量の低い電気ヒータによってでもその都
度十分な堆積微粒子の燃焼を実施することが可能となる
ディーゼル微粒子用フィルタを提供することを目的とし
たものである。
度十分な堆積微粒子の燃焼を実施することが可能となる
ディーゼル微粒子用フィルタを提供することを目的とし
たものである。
(課題を解決するための手段および作用)本発明は、上
記目的を達成するために多数の貫通孔を有するハニカム
構造体と、該ハニカム構造体の開孔端部を交互に閉塞す
る部材とを有し、前記貫通孔を形成する隔壁により排ガ
ス中の微粒子を捕集するように形成して成るディーゼル
微粒子用フィルタにおいて、少なくとも排ガス導入側の
ハニカム構造体端面に設けた開孔端部を交互に閉塞する
部材を、輻射率か0.6以上となる材質で構成したもの
である。
記目的を達成するために多数の貫通孔を有するハニカム
構造体と、該ハニカム構造体の開孔端部を交互に閉塞す
る部材とを有し、前記貫通孔を形成する隔壁により排ガ
ス中の微粒子を捕集するように形成して成るディーゼル
微粒子用フィルタにおいて、少なくとも排ガス導入側の
ハニカム構造体端面に設けた開孔端部を交互に閉塞する
部材を、輻射率か0.6以上となる材質で構成したもの
である。
このようにフィルタの排ガス導入側開孔端部を所要の輻
射率を有する材質のもので閉塞するようにして、フィル
タを構成しているので燃焼用熱源からの放熱を効率よく
吸収するので、堆積微粒子の十分な燃焼を行える。
射率を有する材質のもので閉塞するようにして、フィル
タを構成しているので燃焼用熱源からの放熱を効率よく
吸収するので、堆積微粒子の十分な燃焼を行える。
(実施例)
第1図は、本発明に係るフィルタの断面図である。フィ
ルタは、排ガス流に対し隔壁1により形成される貫通孔
21.22が互いに平行になるように形成されている。
ルタは、排ガス流に対し隔壁1により形成される貫通孔
21.22が互いに平行になるように形成されている。
開孔端部は閉塞部材で交互に閉塞するとともに、一つの
貫通孔においては一端のみを閉塞し、開孔端部を正面か
ら観察すると市松模様あるいは一列とび模様等を形成す
るようになっている。
貫通孔においては一端のみを閉塞し、開孔端部を正面か
ら観察すると市松模様あるいは一列とび模様等を形成す
るようになっている。
この閉塞部材は、各貫通孔21.22の端部に嵌め込む
ように配設され、貫通孔21.22を形成する隔壁l端
部と閉塞部材端面とは、同一面を形成するようにしであ
る。排ガス導入側に設けであるのか導入側閉塞部材3で
あり、排出側に設けであるのか排出側閉塞部材4である
。
ように配設され、貫通孔21.22を形成する隔壁l端
部と閉塞部材端面とは、同一面を形成するようにしであ
る。排ガス導入側に設けであるのか導入側閉塞部材3で
あり、排出側に設けであるのか排出側閉塞部材4である
。
このように構成しであるので、排ガスかフィルタに導入
されると、ガス流は導入側閉塞部材3の隣の貫通孔21
に流入する。貫通孔21の他端側に排出側閉塞部材4か
設けられているので、流入したガス流は、隔壁lを通過
して排出側が開口している隣接貫通孔22に移り、排出
側から排出されてゆくのである。したがって、貫通孔2
1.22を形成している多孔質隔壁かフィルタの機能を
果たし、排ガス中の浮遊微粒子を濾過することかできる
。
されると、ガス流は導入側閉塞部材3の隣の貫通孔21
に流入する。貫通孔21の他端側に排出側閉塞部材4か
設けられているので、流入したガス流は、隔壁lを通過
して排出側が開口している隣接貫通孔22に移り、排出
側から排出されてゆくのである。したがって、貫通孔2
1.22を形成している多孔質隔壁かフィルタの機能を
果たし、排ガス中の浮遊微粒子を濾過することかできる
。
第2図は、本発明の第2実施例を示したもので導入側閉
塞部材3の排ガス導入側に、もう一つの薄板閉塞部材6
を付設したものである。この薄板閉塞部材6は、導入側
閉塞部材3面と隔壁l端面とにかけて設ける。
塞部材3の排ガス導入側に、もう一つの薄板閉塞部材6
を付設したものである。この薄板閉塞部材6は、導入側
閉塞部材3面と隔壁l端面とにかけて設ける。
以上の各実施例における閉塞部材のうち、第1実施例は
導入側閉塞部材3、第2実施例は薄板閉基部材6をそれ
ぞれ熱吸収率を良くするための高輻射率の材質で形成す
る。具体的には、輻射率を0.6以上とする。
導入側閉塞部材3、第2実施例は薄板閉基部材6をそれ
ぞれ熱吸収率を良くするための高輻射率の材質で形成す
る。具体的には、輻射率を0.6以上とする。
以上のごとく構成しているフィルタに堆積微粒子が付着
した場合、フィルタの排ガス導入側近傍に配設した熱供
給源である電気ヒータ5から放射熱を供給する。すると
放射熱は、フィルタの導入側閉塞部材3あるいは薄板閉
塞部材6から効率良く吸収され、フィルタ導入部の温度
が高くなる。
した場合、フィルタの排ガス導入側近傍に配設した熱供
給源である電気ヒータ5から放射熱を供給する。すると
放射熱は、フィルタの導入側閉塞部材3あるいは薄板閉
塞部材6から効率良く吸収され、フィルタ導入部の温度
が高くなる。
そして確実に着火し広範囲に伝播し、広範囲にわたる堆
積微粒子の焼却が可能となる。また堆積微粒子の燃え残
りが少なくなり、フィルタの再生作業を繰り返しても燃
え残りの累積のため、フィルタ自体の溶融、破損を生じ
るということはない。
積微粒子の焼却が可能となる。また堆積微粒子の燃え残
りが少なくなり、フィルタの再生作業を繰り返しても燃
え残りの累積のため、フィルタ自体の溶融、破損を生じ
るということはない。
さらに電気ヒータの発熱を効率よく吸収できるためフィ
ルタ全体の高温化を容易に図れるので、電気ヒータ5の
熱容量を小さくてき、バッテリの消耗を軽減することも
可能となる。
ルタ全体の高温化を容易に図れるので、電気ヒータ5の
熱容量を小さくてき、バッテリの消耗を軽減することも
可能となる。
なお、導入側閉塞部材3、薄板閉塞部材6、ハニカム構
造体はコージエライトで構成する。
造体はコージエライトで構成する。
第1表は、口径144mm 、長さ152mm 、 隔
壁厚0.4mm、セル密度1平方センチ当たりI5セル
のコジュライトから成るハニカム構造体のフィルタの再
生実験例を示したものである。
壁厚0.4mm、セル密度1平方センチ当たりI5セル
のコジュライトから成るハニカム構造体のフィルタの再
生実験例を示したものである。
導入側閉塞部材3、排出側閉塞部材4とも奥行き長を1
0〜15mmとする。そして排出側閉塞部材4は、周知
のコーシュライトを用いて形成した。
0〜15mmとする。そして排出側閉塞部材4は、周知
のコーシュライトを用いて形成した。
一方、排ガス導入側に設けるそれぞれの閉塞部材として
ツージュラ41100部に対しFe2O3、C0CO3
MnL等を所要の割合で添加し、試料No1〜3を作成
し第1実施例に用いた。また、No4はN。
ツージュラ41100部に対しFe2O3、C0CO3
MnL等を所要の割合で添加し、試料No1〜3を作成
し第1実施例に用いた。また、No4はN。
2と同様の組成のものを、第2実施例のものに使用する
ものであり、厚さを1mmに形成した。なお、輻射率は
赤外分光光度計により測定した。
ものであり、厚さを1mmに形成した。なお、輻射率は
赤外分光光度計により測定した。
こうして形成したフィルタを2KWの電気ヒータで加熱
し、2FJ/minの空気を供給して、導入側閉塞部材
3裏面の温度を口径1.0mmのに熱電対て測定した。
し、2FJ/minの空気を供給して、導入側閉塞部材
3裏面の温度を口径1.0mmのに熱電対て測定した。
第3図は、この結果をグラフ表示したものである。
第1表、第1図によると導入側閉塞部材3、薄板閉塞部
材6の輻射率か高い程フィルタ全体の温度が高くなり、
堆積微粒子の着火、伝播に必要な600°C以上の温度
を得るには輻射率0.6以上を要することが判明した。
材6の輻射率か高い程フィルタ全体の温度が高くなり、
堆積微粒子の着火、伝播に必要な600°C以上の温度
を得るには輻射率0.6以上を要することが判明した。
次にこれらのフィルタを2.81のディーゼルエンジン
に装着して、2300回転/分、3/4負荷の条件にお
いてフィルタ差圧3000mmH20まて約20gの微
粒子を堆積させた後、2KWの電気ヒータで加熱し、2
51/minの空気を供給して再生時のフィルタ内最高
温度と、燃焼再生前後の重量から堆積微粒子の燃焼割合
を再生効率とした。また、その時のフィルタ破損の有無
を20倍の実体顕微鏡により観察した。
に装着して、2300回転/分、3/4負荷の条件にお
いてフィルタ差圧3000mmH20まて約20gの微
粒子を堆積させた後、2KWの電気ヒータで加熱し、2
51/minの空気を供給して再生時のフィルタ内最高
温度と、燃焼再生前後の重量から堆積微粒子の燃焼割合
を再生効率とした。また、その時のフィルタ破損の有無
を20倍の実体顕微鏡により観察した。
第4図は、前記再生効率を輻射率との関係において表し
たものである。これによると本発明に係るものと比較し
、従来例のもの、参考例のものは導入側閉塞部材3が輻
射率が低いため、再生効率は約50%と極めて低いこと
が明らかである。また、本発明に係るものであっても輻
射率が0.6以上のもので、しかも高率のものほど再生
効率か高い。
たものである。これによると本発明に係るものと比較し
、従来例のもの、参考例のものは導入側閉塞部材3が輻
射率が低いため、再生効率は約50%と極めて低いこと
が明らかである。また、本発明に係るものであっても輻
射率が0.6以上のもので、しかも高率のものほど再生
効率か高い。
フィルタの破損状況を見ると、第1表に明らかなごとく
初回の再生試験では全部のケースについて破損は認めら
れなかった。その後、ディーゼルエンジンにおいてフィ
ルタ差圧3000mmH20まてディーゼル微粒子を堆
積させ、再生を合計3サイクル繰り返したところ従来例
のもの、参考例のものは再生効率か低いため、フィルタ
差圧か初回と同じ3000mmH20ても堆積スート量
か増加し、再生時のフィルタ内最高温度か高くなりフィ
ルタ破損を生してしまった。一方、本発明に係るものは
いずれも繰り返し再生によっても、フィルタ内最高温度
の上昇は見られず、フィルタ破損も認められなかった。
初回の再生試験では全部のケースについて破損は認めら
れなかった。その後、ディーゼルエンジンにおいてフィ
ルタ差圧3000mmH20まてディーゼル微粒子を堆
積させ、再生を合計3サイクル繰り返したところ従来例
のもの、参考例のものは再生効率か低いため、フィルタ
差圧か初回と同じ3000mmH20ても堆積スート量
か増加し、再生時のフィルタ内最高温度か高くなりフィ
ルタ破損を生してしまった。一方、本発明に係るものは
いずれも繰り返し再生によっても、フィルタ内最高温度
の上昇は見られず、フィルタ破損も認められなかった。
(発明の効果)
以上のごとく、本発明によれば排ガスの導入側に設けた
閉塞部材を輻射率の高い材質で形成しているので、フィ
ルタ再生のため熱源から放射熱を供給して堆積微粒子を
燃焼させる場合、広範囲にわたり効率良く燃焼させるこ
とかできる。したかって、燃焼し切れなかった堆積微粒
子のために繰り返し再生を行ってもフィルタ自体に破損
を生しさせるζいうことを防止できる。さらに、効率良
い熱利用ができるため、熱源容量、バッテリ消耗を抑え
ることができる。
閉塞部材を輻射率の高い材質で形成しているので、フィ
ルタ再生のため熱源から放射熱を供給して堆積微粒子を
燃焼させる場合、広範囲にわたり効率良く燃焼させるこ
とかできる。したかって、燃焼し切れなかった堆積微粒
子のために繰り返し再生を行ってもフィルタ自体に破損
を生しさせるζいうことを防止できる。さらに、効率良
い熱利用ができるため、熱源容量、バッテリ消耗を抑え
ることができる。
第1図は、本発明の第1実施例の断面図、第2図は、第
2実施例の断面図、 第3図は、フィルタ温度の上昇状態を示す説明図、 第4図は、再生効率を比較した説明図である。 1・・・隔壁 2・・・貫通孔3・・・導
入側閉塞部材 4・・・排出側閉塞部材5・・・電気
ヒータ 第1図 第2図 第3y′1 1O&時朋、mtル 第4図 、Jl<村キ2
2実施例の断面図、 第3図は、フィルタ温度の上昇状態を示す説明図、 第4図は、再生効率を比較した説明図である。 1・・・隔壁 2・・・貫通孔3・・・導
入側閉塞部材 4・・・排出側閉塞部材5・・・電気
ヒータ 第1図 第2図 第3y′1 1O&時朋、mtル 第4図 、Jl<村キ2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、多数の貫通孔を有するハニカム構造体と、該ハニカ
ム構造体の開孔端部を交互に閉塞する部材とを有し、前
記貫通孔を形成する隔壁により排ガス中の微粒子を捕集
するように形成して成るディーゼル微粒子用フィルタに
おいて、 少なくとも排ガス導入側のハニカム構造体端面に設けた
開孔端部を交互に閉塞する部材を、輻射率が0.6以上
となる材質で構成したことを特徴とするディーゼル微粒
子用フィルタ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2055028A JPH03258911A (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ディーゼル微粒子用フィルタ |
EP91301894A EP0446046A1 (en) | 1990-03-08 | 1991-03-07 | Filter for fine particulates from diesel engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2055028A JPH03258911A (ja) | 1990-03-08 | 1990-03-08 | ディーゼル微粒子用フィルタ |
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Also Published As
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