JPH05312018A - 排ガス浄化用フィルター - Google Patents

排ガス浄化用フィルター

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Publication number
JPH05312018A
JPH05312018A JP4120539A JP12053992A JPH05312018A JP H05312018 A JPH05312018 A JP H05312018A JP 4120539 A JP4120539 A JP 4120539A JP 12053992 A JP12053992 A JP 12053992A JP H05312018 A JPH05312018 A JP H05312018A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
porous body
exhaust gas
porous
fine particles
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Pending
Application number
JP4120539A
Other languages
English (en)
Inventor
Norihiro Murakawa
紀博 村川
Kunimitsu Fukumura
国光 福村
Tadashi Kojima
忠 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication of JPH05312018A publication Critical patent/JPH05312018A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、耐久性が高く、フィルター加熱に要
する電気容量が少なくてすむディーゼルエンジン等の排
ガスに含まれるスス状の炭素質微粒子を捕集するフィル
ターを提供することを目的とする。 【構成】一つ以上の開口部を設けた多孔体を直列に配置
して構成される。スス状の微粒子は多孔体の前後の面の
差圧により、多段式に捕集される。多孔体に導電性の素
材を用いた場合、それぞれの多孔体に電極を取り付け一
枚毎に通電加熱して、捕集した微粒子を燃焼・除去す
る。 【効果】フィルターの再生に必要な電気容量を過大にす
る必要がない。フィルターが閉塞することへの対策が不
要である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】ディーゼルエンジンを搭載した自
動車等から排出されるガスはスス状の炭素質の微粒子
(以下「微粒子」と略称)を含んでおり、これが大気汚
染の重大な問題の一つとなっている。本発明は、これら
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出されるガスに
含まれる微粒子を除去するためのフィルターに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンを搭載した自
動車から排出されるガス中の微粒子を除去するフィルタ
ーとしてはコージェライト等のセラミックス製のハニカ
ム構造体が主として検討されている(特公昭62−41
054、特開平3−258911)。ここでハニカム構
造体とは、図7、8に示したように隔壁により区分され
た複数の貫通孔を有し、単位容積あたりに濾過面積を多
くとることができる構造体である。ディーゼル車排ガス
の微粒子除去用としては、例えば全体の容積が約1リッ
ターで、セル密度が1平方センチ当たり10〜15セ
ル、総セル数1500〜2500、隔壁厚0.3〜0.
5mmが例示されている。
【0003】微粒子を捕集したフィルターの再生は、ハ
ニカム構造体の全体に600℃以上の高熱を加えて微粒
子を燃焼除去する方式が検討されており、捕集・再生を
繰り返すことにより、継続して排ガスが処理される。即
ちこの方式においては、上記のような隔壁の厚さが極め
て薄く、セル数の多いハニカム構造体の製造と、繰り返
しの温度変化に耐える耐熱衝撃性が必要である。しかし
ながら、耐熱衝撃性を備え、かつ加工精度が高く、ピン
ホールなどの欠陥がなく、しかも容積の大きいハニカム
構造体を製造することは極めて困難であり、更に長期の
使用のなかでハニカム構造体の隔壁に割れが生じ、捕集
効率が格段に低下するといった耐久性に著しく欠ける問
題があった。またハニカム構造体を加熱する方式として
は、その周囲にヒーターを設置して通電加熱する方式が
簡便であるとして提案されているが、電源には2KW程
度の容量を必要とするため、バッテリーの容量が不足す
るといった問題もあった。
【0004】更にフィルターを再生するにおいて、排ガ
スを流通させて微粒子を捕集しながらハニカム構造体を
加熱することは、排ガス温度が約200〜300℃と微
粒子の着火温度よりもかなり低いため、周囲のヒーター
加熱によって着火温度の600℃以上に保つことが不可
能である。このため、フィルターを二系列設け、再生時
には一方のフィルターで捕集するという、交互に捕集と
再生を繰り返す方式とならざるを得ないという問題もあ
った。。更にまた、フィルターが閉塞して排ガスの流路
が遮断されるという異常時の対策も設備の中に取り入れ
ておく必要もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの従来
技術の欠点を解決することを目的として、耐久性が高
く、フィルター加熱に必要な電気容量も少なくてすむ排
ガス浄化用のフィルターを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、一つ以上の開
口部を設けた多孔体を直列に配置してなるフィルターで
あり、多孔体が導電性であるフィルターであり、多孔体
が炭化ケイ素質であるフィルターであり、多孔体のそれ
ぞれに通電加熱用の電極を接合したフィルターであり、
開口部の面積が多孔体の面積の1〜50%であるフィル
ターであり、排ガスを流通させつつ多孔体を通電加熱し
て再生することを特徴とする排ガス処理法である。
【0007】本発明のフィルターは、図1のように一つ
以上の開口部を設けた多孔体を、図2のように外筒内
(排ガス流路)に直列に配置して構成される。ここで多
孔体の形状は円板、三角板、四角板状等より広い範囲で
選定され、またレンズのような球面状であってもよい。
多孔体の面積は処理する排ガス量により選定されるが、
ディーゼル車用においては、排ガスの流路に垂直な片側
面積で、1〜1000cm2 が好ましく、より好ましく
は5〜500cm2 である。多孔体は通気性を有するこ
とが必要で、空隙率は30〜70%が適切であり、また
平均細孔径は0.1〜50μが適切である。
【0008】多孔体には開口部(オリフィス)を設ける
が、この開口部の面積は、多孔体の排ガスの流路に垂直
な面積に対して1〜50%が好ましく、開口部の形状は
円、三角、四角形等より広い範囲で選定される。開口部
の位置は多孔体の中心部であってもよいが、図1(d)
のように中心より外れた位置や図1(f)、(g)のよ
うに外周部を切り欠いた位置であってもよい。また開口
部は図1(e)、(h)のように複数であってもよい。
また多孔体の厚みは空隙率や強度により選定されるが、
0.1〜5mmが好ましい。
【0009】本発明のフィルターはこのような通気性の
ある多孔体に開口部を設けたものをユニットとして、図
2のように間隔を設けて直列に、即ち排ガスの流路に添
って配置する。なお捕集効率の面からは、図1(d)、
(e)、(f)のように開口部を多孔体の中心よりずら
した位置に設けたものを、例えば一枚毎に180度回転
して、開口部を流路の方向に重ならない状態で設置する
ほうが好ましい。また配置の間隔は1〜90mmが好まし
い。このユニットの数を増すことにより微粒子の捕集効
率を上げることができるが、この数は目的とする捕集効
率より選定すればよく通常5〜200である。
【0010】多孔体の材質としては、アルミナ、ムライ
ト、コージエライトなどの耐熱性のセラミックスが使用
可能である。これらの場合、フィルターの再生は外部よ
り加熱して微粒子を燃焼除去することになる。ここで微
粒子を燃焼除去するにおいて、多孔体をヒーターとして
用いて直接通電し、多孔体に付着した微粒子を着火する
といった簡便な方法を行うことも可能である。この場
合、多孔体は導電性であり更に600℃以上の耐熱性を
有することが必要である。このような性質を有する素材
としては、SUS310、インコネル、ハステロイ、二
ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステンなどの耐熱合
金や、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ランタンクロマイトな
どの導電性セラミックスなどがある。導電性の素材を用
いた多孔体は図3のように、通電加熱用の電極を取り付
け、ユニット毎に通電加熱して、微粒子を燃焼除去し再
生することが可能である。この操作は排ガスを処理しな
がら即ち、ディーゼル車を走行しながら行うことも可能
である。
【0011】
【作用】本発明は、一つ以上の開口部(オリフィス)を
設けた多孔体を直列に配置してなるフィルターである。
本発明の捕集機構は、図4のように排ガスの流路をオリ
フィスで絞ることにより、オリフィスの前後で生じた差
圧を利用するものである。この差圧によって、一部の排
ガスを多孔体を通過させて、一枚の多孔体においては一
部の排ガスを処理する方式とし、これを多層式に複数回
重ねる方式である。この方式において例えば、一枚の多
孔体のオリフィスより80%の排ガスが通過し、20%
の排ガスが処理されて多孔体を通過するとした場合、n
枚の多孔体を直列に配置したフィルターにおいて、理想
的には、未処理の排ガスは0.8のn乗となり、nが1
0であれば未処理の排ガスは11%であり、nが20で
あれば1%である。一方でフィルターの差圧は、一枚の
多孔体においてΔPであると理想的にはn×ΔPであ
る。即ち理想的には、多孔体の数を増すことにより、未
処理の排ガスは指数関数的に低下し、フィルターの圧損
は比例的に増加する。従って許容される差圧の範囲にお
いて、多孔体の数を選定するか、あるいは許容される差
圧を増加させた設計の内燃機関として、目的とする捕集
率のフィルターが設計されることになる。
【0012】また複数の多孔体より構成される本発明の
フィルターにおいては、多孔体に導電性の素材を選定
し、それぞれの多孔体に電極を取り付けた構造とするこ
とができ、このため、一枚の多孔体毎あるいは電気容量
に合わせて2〜3枚毎の間欠的な通電加熱、即ちフィル
ター全体に対して熱容量の少ない部分的な加熱・再生が
可能となり、所定の温度に加熱に要する時間あたりの電
気容量を低く抑えることが可能となる。従って電気容量
をさ程増加することなく、排ガスを処理しながら再生す
ることも可能となるのである。
【0013】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例1 多孔体として、図5のように直径12cmで厚さ2mmの円
板状であって、その中心より3cmに直径3cmの開口部を
設けたコージェライト成形体(気孔率50%、平均細孔
径6μ)を用い、この成形体の20枚を図6のように、
2cmの間隔で円菅(外筒)内に設置してフィルターを構
成した。ここで多孔体は開口部を一枚毎に180度回転
し、開口部を流路の方向に重ならない状態に設置した。
【0014】このフィルターに約300℃のディーゼル
エンジン排ガスを100m3 /Hの流量で導き、ガス中
の微粒子を捕集した。捕集開始より10分間までのフィ
ルター差圧は0.8Kg/cm2 であり,捕集効率は9
6%であった。捕集は5時間継続しておこなった。その
間フィルター差圧は徐々に増加し、5時間の経過時には
0.98Kg/cm2 であった。また終了前10分間の
捕集効率は82%であった。またフィルターに付着した
微粒子は前後の重量で21gと測定された。
【0015】次にこのフィルターに1m3 /Hの空気を
流しながら、周囲に設置した2KWの電気ヒーターで2
時間加熱し、多孔体に付着した微粒子を燃焼除去した。
その後、上記と全く同様にして微粒子の捕集と再生を1
0回繰り返したが、初期の捕集効率、差圧の経時変化、
終了までの捕集効率には1回目と比較して有意差はみら
れなかった。
【0016】実施例2 多孔体として、炭化ケイ素成形体(気孔率51%、平均
細孔径8μ)を用いた以外は実施例1と全く同様にし
て、20枚の多孔体よりフィルターを形成した。このフ
ィルターに実施例1と全く同様にして約300℃のディ
ーゼルエンジン排ガスを100m3 /Hの流量で導き、
ガス中の微粒子を捕集した。捕集開始より10分間まで
のフィルター差圧は0.75Kg/cm2 であり,捕集
効率は97%であった。捕集は5時間継続しておこなっ
た。その間フィルター差圧は徐々に増加し、5時間の経
過時には0.92Kg/cm2 であった。また終了前1
0分間の捕集効率は84%であった。またフィルターに
付着した微粒子は前後の重量で23gと測定された。
【0017】次にこのフィルターを実施例1と同様にし
て1m3 /Hの空気を流しながら、周囲に設置した2K
Wの電気ヒーターで2時間加熱し、多孔体に付着した微
粒子を燃焼除去した。その後、上記と全く同様にして微
粒子の捕集と再生を10回繰り返したが、初期の捕集効
率、差圧の経時変化、終了までの捕集効率には1回目と
比較して有意差はみられなかった。
【0018】実施例3 多孔体として、実施例2と同じ炭化ケイ素を用い、この
20枚のそれぞれに図3のように通電加熱用の電極を取
り付けて、実施例1と同様にして円菅内に設置してフィ
ルターを構成した。ここでそれぞれの電極に接続したリ
ード線は菅に穴を開けて菅外のバッテリーに導き、穴の
隙間は絶縁材で封止した。
【0019】このフィルターに実施例1と同様にして、
約300℃のディーゼルエンジン排ガスを100m3
Hの流量で導きながら、多孔体の一枚毎に順次1KWの
電力を10分間供給し、間欠的にフィルターを加熱・再
生しながら排ガスを50時間連続して流し、微粒子を捕
集した。捕集開始より1時間経過後のフィルター差圧
は、0.81Kg/cm2 、捕集効率は95%で、5時
間経過後のフィルター差圧は、0.88Kg/cm2
捕集効率は90%で、その後50時間まではフィルター
差圧は、0.90〜93Kg/cm2 、捕集効率は84
〜88%の範囲に安定していた。
【0020】
【発明の効果】形状が簡単な多孔体よりフィルターが構
成されるため、耐熱衝撃性が高く、従って信頼性の高い
フィルターであり、また製造コストも安い。多孔体に導
電性の素材を用いることにより、多孔体の一枚毎の再生
が可能となった。このためバッテリーの容量が小さくて
よい。更にこのため、排ガスを浄化処理しながら再生す
ることが可能であり、フィルターを一系列でよくするこ
とも可能である。フィルターは多孔体の開口部からの流
路が保証されているため、フィルターが閉塞して排ガス
の流路がなくなるといった異常時の対策が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】オリフィスを設けた多孔体を例示した平明図で
ある。
【図2】オリフィスを直列に配置してなるフィルターの
一部切り欠き断面図である。
【図3】電極を取り付けた多孔体の平面図である。
【図4】オリフィスを設けた多孔体における排ガスの流
れの説明図である。
【図5】実施例で用いた多孔体の平面図である。
【図6】実施例で用いたフィルターの一部切り欠き断面
図である。
【図7】ハニカム構造体の端面図である。
【図8】ハニカム構造体の一部切り欠き断面図である。
【符号の説明】
1 多孔体 2 開口部 3 外筒 4 電極 5 リード線

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つ以上の開口部を設けた多孔体を直列
    に配置してなるフィルター。
  2. 【請求項2】 多孔体が導電性であることを特徴とする
    請求項1記載のフィルター。
  3. 【請求項3】 多孔体が炭化ケイ素質であることを特徴
    とする請求項1記載のフィルター。
  4. 【請求項4】 多孔体のそれぞれに通電加熱用の電極を
    接合したことを特徴とする請求項1、2または3記載の
    フィルター。
  5. 【請求項5】 開口部の面積が多孔体の面積の1〜50
    %であることを特徴とする請求項1、2、3または4記
    載のフィルター。
  6. 【請求項6】 請求項2〜5のいずれかのフィルターに
    より、排ガスを流通させつつ多孔体を通電加熱して再生
    することを特徴とする排ガス処理方法。
JP4120539A 1992-05-13 1992-05-13 排ガス浄化用フィルター Pending JPH05312018A (ja)

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JP4120539A JPH05312018A (ja) 1992-05-13 1992-05-13 排ガス浄化用フィルター

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JP4120539A JPH05312018A (ja) 1992-05-13 1992-05-13 排ガス浄化用フィルター

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JPH05312018A true JPH05312018A (ja) 1993-11-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009161394A (ja) * 2008-01-07 2009-07-23 Nok Corp 多孔質セラミックス膜

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009161394A (ja) * 2008-01-07 2009-07-23 Nok Corp 多孔質セラミックス膜

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