JPH04118117U - ハニカムフイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱衝撃性に優れた排気ガス浄化装置用ハニ
カムフィルタを提供する。 【構成】 多孔質焼結体からなる内燃機関の排気ガス浄
化装置用ハニカムフィルタの外周部に補強部材を設けて
機械的強度を向上させることにより、耐熱衝撃性を向上
させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関の排気ガス浄化装置に使用されるハニカムフィルタに関する ものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ハニカム状に形成された多孔質焼結体製のフィルタは、内燃機関の排 気ガス中に混在する煤の除去装置に用いられる。この種のフィルタはエンジンの 排気側に接続されることで排気ガス中に含まれる煤を捕集する。フィルタ内に捕 集された煤はバーナーやヒーターにより加熱することで燃焼され、フィルタが元 の状態に再生される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記のハニカムフィルタの再生の際には、一般にフィルタの一部分のみがが局 部的に加熱されることが多い。よってフィルタ各部分の温度分布は不均一になり 易く、この温度差に起因してフィルタには軸線方向或いは円周方向に応力が発生 する。また、この応力はフィルタの大型化に伴って増加することが知られており 、応力がフィルタの機械的強度を上回る場合にはフィルタにクラックが発生して 、フィルタが破損してしまう。

【０００４】 ところが、ハニカムフィルタの材料は比較的小さな応力に耐え得るだけの機械 的強度しか有していない多孔質焼結体であるため、長期間使用可能することがで きず、またクラックが容易に発生しない大型のフィルタを形成することが困難で ある。 本考案は上記の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、フィルタの 機械的強度を改善することで、従来よりフィルタを大型化でき、かつクラック発 生に起因する破損が防止されて長期にわたって使用できるハニカムフィルタを提 供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、内燃機関の排気側に連通するケーシング 内に配置されるハニカムフィルタにおいて、前記ハニカムフィルタは多孔質焼結 体によって形成され、その外周部には補強部材が設けられている。

【０００６】

【作用】

多孔質焼結体のみで形成されたフィルタを外周から補強することで、従来以上 の機械的強度がフィルタに付与される。従って、加熱処理によってフィルタ各部 分の温度分布が不均一になって、長手方向または円周方向の応力が増大したとし ても、フィルタはその応力に耐えて、クラックが発生し難くなる。

【０００７】 前記補強部材としては、例えば高密度であり、かつ気孔のない充実焼結体であ ることが望ましい。その理由は、多孔質焼結体に比べて強度が高いからである。 また、補強部材はハニカムフィルタの本体部分と同一組成であることが望ましい 。それは一体成形できるからである。 前記補強部材がハニカムフィルタの長手方向に沿って配設される場合、その幅 は５〜２０mm、高さは２〜１０mmであることが望ましい。その理由は、幅及び高 さがこれらの値より大きいと温度差が生じやすく、耐熱衝撃性が低下するからで あり、これらの値より小さいと充分な補強効果が得られないからである。尚、前 記幅が１０mm、高さが５mmであることが特に有利であり、この値であれば、補強 部材がフィルタ流入側と流出側との温度差に起因する応力に対抗して、円周方向 のクラック発生を効果的に防止できる。

【０００８】 また、この補強部材がハニカムフィルタの円周方向に沿って配設される場合、 その幅は１０〜２５mm、高さは２〜１０mmであることが望ましい。その理由は、 幅及び高さがこれらの値より大きいと温度差が生じやすく、耐熱衝撃性が低下す るからであり、これらの値より小さいと充分な補強効果が得られないからである 。尚、前記幅が１５mm、高さが５mmであることが特に有利であり、この値であれ ば、補強部材がフィルタ中心部と外周部との温度差に起因する応力に対抗して、 半径方向のクラック発生を効果的に防止できる。

【０００９】

【実施例】

以下に本考案のハニカムフィルタをディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置に 具体化した第１実施例について、図面を参照しながら説明する。 図１に示すように、第１実施例では排気ガス浄化装置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内には内燃機関Ｅから放出される排気ガスを浄 化するためのハニカムフィルタ３が配設されている。また、ハニカムフィルタ３ のガス流入側には再生処理用のバーナー４が設けられている。

【００１０】 図２に示すように、第１実施例のハニカムフィルタ３は多孔質焼結体として例 えば、炭化珪素焼結体によってハニカム状に形成され、通常サイズのフィルタよ り大きな円柱状の形状（長さ２５０mm、直径１４０mm）を呈している。フィルタ ３の軸線方向には複数の連通孔５が形成されている。各連通孔５の排気ガス流入 側及び流出側の何れかの端部には、多孔質焼結体からなる厚さ５mmの封止片６が 配置されている。この封止片６によって、流入側または流出側の何れかに開口す るセル７ａ，７ｂが形成されている。また、このフィルタ３ではセル７ａ，７ｂ 数は１７０個／インチ² であり、セル７ａ，７ｂ間の幅である壁厚は０．４３mm に、最外層部分のセル７ａ，７ｂの外壁厚は０．５mmになっている。

【００１１】 ハニカムフィルタ３のセル７ａ，７ｂの内壁８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。従って、図２に示 すように流入側に開口するセル７ａ側に導入された排気ガスは、各セル７ａ，７ ｂ間に位置する内壁８を介して、流出側に開口する隣接のセル７ｂ側に排出され る。この時、煤のみがセル７ａ，７ｂの内壁８面にトラップされることで、排気 ガスの浄化が行われる。フィルタ３に所定量の煤がトラップされるとバーナー４ が点火され、ハニカムフィルタ３の加熱が開始される。そして、ハニカムフィル タ３内の煤が燃焼され、ハニカムフィルタ３が元の状態に再生される。

【００１２】 図３（ａ）に示すように、ハニカムフィルタ３外周面の長手方向には、複数（ 第１実施例では１６個）の補強部材９が等間隔に接着されている。これらの補強 部材９には充実した炭化珪素焼結体が使用されている。また、図３（ｂ）に示す ように、これらの補強部材９の幅Ｗ1 は１０mmに、高さＬ1 は５mmになるよう設 定されており、補強部材９側面とフィルタ３外周面との境界部分には半径２mmの アール加工部Ｒが設けられている。尚、補強部材９は押出し成形によってフィル タ３と一体に形成することが可能である。

【００１３】 第２実施例のハニカムフィルタ１０は、第１実施例と同様に炭化珪素焼結体に よってハニカム状に形成され、長さ２５０mm、直径１４０mmの円柱状形状を呈し ている。フィルタ１０の軸線方向には、同じく複数のセル７ａ，７ｂが形成され ており、セル７ａ，７ｂによってトラップされた煤は、前述したバーナー４によ る加熱処理によって再生される。

【００１４】 図４（ａ）に示すように、第２実施例のハニカムフィルタ１０の外周面には、 円周方向に延びる２つの補強部材１１が接着されている。これらの補強部材１１ は、それぞれフィルタ１０の流入側端部から５０mmの位置と、流出側端部から５ ０mmの位置とに接着されている。また、補強部材１１は第１実施例と同様に充実 した炭化珪素焼結体が使用されている。図４（ｂ）に示すように、これらの補強 部材１１の幅Ｗ2 は１５mmに、高さＨ2 は５mmになるよう設定されており、補強 部材１１側面とフィルタ１０外周面との境界部分には半径２mmのアール加工部Ｒ が設けられている。

【００１５】 更に、第３実施例のハニカムフィルタ１２について説明すると、このフィルタ １２も第１実施例及び第２実施例と同材料かつ同サイズであり、同様にセル７ａ ，７ｂが形成されているものである。本実施例のハニカムフィルタ１２の外周面 全体には、図５に示すような厚さ３mmの補強部材１３が接着されている。尚、補 強部材１３は充実した炭化珪素焼結体であり、押出し成形によってフィルタ１２ と一体に形成することが可能である。

【００１６】 そして、以上のように構成された第１〜第３実施例におけるハニカムフィルタ ３，１０，１２、及び前記フィルタ３，１０，１２と同材料かつ同サイズであっ て補強部材を有しない従来のハニカムフィルタ（比較例）に対して加熱処理を行 い、各フィルタの機械的強度を比較した。バーナー４による加熱処理は７００℃ 、１０分間の条件で繰り返し行われ、その度にクラック発生状態の観察を行った 。

【００１７】 その結果、第１〜第３実施例のハニカムフィルタ３，１０，１２では、加熱処 理を１０回繰り返した後でもクラックは全く認められなかった。ところが、比較 例のハニカムフィルタでは軸線方向及び円周方向にクラックが発生して、フィル タが破損しているのが認められた。 以上の結果から明らかなように、各実施例と比較例との間でこのような差が生 じたのは補強部材９，１１，１３の有無に関係している。即ち、多孔質焼結体の みで形成されたフィルタ３，１０，１２が補強部材９，１１，１３によって外側 から補強され、フィルタ３，１０，１２に従来以上の機械的強度が付与されたも のである。従って、加熱処理によって応力が増大したとしても、フィルタ３，１ ０，１２はその応力に耐えることができると共に、クラックを発生することなく 長期間使用することが可能になる。また、これらの補強部材９，１１，１３を設 けることによりフィルタ３，１０，１２全体の大型化が可能であり、その上限は 長さ５００mm、外径５００mmである。

【００１８】 尚、本考案は前記実施例のみに限定されることなく、考案の範囲を逸脱しない 範囲内で以下のような態様に変更することが可能である。例えば、 （ａ） 長手方向のみに補強部材９が形成される第１実施例、或いは円周方向の みに補強部材１１が形成される第２実施例に代えて、図６に示すようにフィルタ １４の両方向に沿って補強部材９，１１を設けてもよい。 （ｂ） 第３実施例の補強部材１３に代えて、図７に示されるフィルタ１５のよ うに補強部材１６を外周部分に対して部分的に断面円弧状に形成してもよい。同 じく図７に示すように、第１，第２実施例の補強部材９，１１に代えて、フィル タ１５外周部分の内側に補強部材１７を形成してもよい。

【００１９】

【考案の効果】

本考案のハニカムフィルタによれば、フィルタの機械的強度を改善したことで 、従来より大型化が可能であり、かつクラック発生に起因する破損が防止されて 長期にわたって使用できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この考案を具体化した第１実施例におけるハ
ニカムフィルタの装着状態を示す部分正断面図である。

【図２】 第１実施例におけるハニカムフィルタの拡大
断面図である。

【図３】 （ａ）は第１実施例におけるハニカムフィル
タの拡大正面図であり、（ｂ）はその補強部材の部分拡
大断面図ある。

【図４】 （ａ）は第２実施例におけるハニカムフィル
タの拡大正面図であり、（ｂ）はその補強部材の部分拡
大断面図ある。

【図５】 第３実施例におけるハニカムフィルタの拡大
正面図である。

【図６】 別の実施例におけるハニカムフィルタの拡大
正面図である。

【図７】 ハニカムフィルタの補強部材を示す拡大側面
図である。

【符号の説明】

２ ケーシング、３，１０，１２ ハニカムフィルタ、
４ バーナー、９，１１，１３ 補強部材、Ｅ 内燃機
関、Ｗ1 , Ｗ2 補強部材の幅、Ｈ1 , Ｈ2補強部材の
高さ。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関（Ｅ）の排気側に連通するケー
   シング（２）内に配置されるハニカムフィルタ（３，１
   ０，１２）において、前記ハニカムフィルタ（３，１
   ０，１２）は多孔質焼結体によって形成され、その外周
   部には補強部材（９，１１，１３）が設けられているこ
   とを特徴とするハニカムフィルタ。
2. 【請求項２】 前記補強部材（９，１１，１３）は充実
   焼結体であることを特徴とする請求項１記載のハニカム
   フィルタ。
3. 【請求項３】 前記補強部材（９）はハニカムフィルタ
   （３）の長手方向に沿って配設され、その幅（Ｗ1 ）が
   ５〜２０mm、高さ（Ｈ1 ）が２〜１０mmであることを特
   徴とする請求項２記載のハニカムフィルタ。
4. 【請求項４】 前記補強部材（１１）はハニカムフィル
   タ（１０）の円周方向に沿って配設され、その幅（Ｗ2
   ）が１０〜２５mm、高さ（Ｈ2 ）が２〜１０mmである
   ことを特徴とする請求項２記載のハニカムフィルタ。