JPH05321632A - Exhaust emission control device - Google Patents
Exhaust emission control deviceInfo
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- JPH05321632A JPH05321632A JP4125071A JP12507192A JPH05321632A JP H05321632 A JPH05321632 A JP H05321632A JP 4125071 A JP4125071 A JP 4125071A JP 12507192 A JP12507192 A JP 12507192A JP H05321632 A JPH05321632 A JP H05321632A
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- Japan
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- exhaust gas
- ceramic fiber
- fiber filter
- honeycomb
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はディ−ゼルエンジン等の
内燃機関の排気経路に配設される排気ガス浄化装置に関
し、特にガス流の圧力損失の少ない排気ガス浄化装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying device arranged in an exhaust path of an internal combustion engine such as a diesel engine, and more particularly to an exhaust gas purifying device having a small gas flow pressure loss.
【0002】[0002]
【従来の技術】ディ−ゼルエンジン等の内燃機関の排ガ
スの浄化装置については種々検討されており、例えば特
開昭56−129020号公報には多孔質コ−ジュライ
ト焼結体によってハニカム状に形成されたフィルタを有
する排気ガス浄化装置が開示されている。2. Description of the Related Art Various purifiers for exhaust gas from internal combustion engines such as diesel engines have been studied. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-129020 discloses a honeycomb formed of a porous cordierite sintered body. An exhaust gas purifying device having the above described filter is disclosed.
【0003】この種のフィルタは、ハニカムを構成する
各ガス通気孔(セル)のガス供給側又はガス排出側の何
れか一方の端面を市松模様状となるように封止したもの
で、ガス流はガス供給側に開口されているガス通過孔内
に導入され、排出側に開口しているガス通過孔に隔壁を
透過して排出されるのでガス通過孔の隔壁が濾過膜とし
て作用し、排気ガス中のスス等は隔壁内で捕集され、浄
化された排気ガスが排出側に開口しているガス通過孔よ
り排出される。In this type of filter, one end face of each gas vent hole (cell) forming a honeycomb is provided in a checkered pattern so that either the gas supply side or the gas discharge side is sealed. Is introduced into the gas passage hole opened on the gas supply side and is discharged through the gas passage hole opened on the discharge side through the partition wall, so that the partition wall of the gas passage hole acts as a filtration membrane, and the exhaust gas is discharged. Soot and the like in the gas are collected in the partition wall, and the purified exhaust gas is discharged through the gas passage hole that is open to the discharge side.
【0004】しかしながらこのような多孔質ハニカム構
造体よりなるフィルタは次のような欠点がある。 (1)スス等のパティキュレ−トは粒径が1μm以下の
微粒子であるため、ガス通過孔の隔壁は、この微粒子を
通過しない大きさで構成されていなければならず、した
がって排ガスが通過するときの圧力損失が大きい。 (2)浄化装置として使用するにしたがって排ガス中の
隔壁を通過できない微粒子が捕集されて隔壁の表面がパ
ティキュライトで覆われ、その結果、排ガスが流れにく
くなる。 (3)ハニカム状のセル数は、例えば都市ガス用の場
合、1セット1万個前後もあるので、これの両方の端面
を封止することは手数がかかり、且つ費用が膨大とな
る。 (4)隔壁に付着したパティキュレ−トを燃焼除去して
再生する際、パティキュレ−トの発熱のために隔壁が局
部的に温度上昇するため隔壁に亀裂を生じたり、或は溶
損したりする。However, the filter made of such a porous honeycomb structure has the following drawbacks. (1) Since the particulates such as soot are fine particles having a particle size of 1 μm or less, the partition walls of the gas passage holes must be formed in a size that does not allow the fine particles to pass therethrough. The pressure loss of is large. (2) As it is used as a purifying device, fine particles in exhaust gas that cannot pass through the partition wall are collected and the surface of the partition wall is covered with particulates, and as a result, exhaust gas becomes difficult to flow. (3) In the case of city gas, for example, the number of cells in the honeycomb is about 10,000 per set, and thus sealing both end faces of both is troublesome and enormous in cost. (4) When the particulates adhering to the partition walls are burned and removed for regeneration, the partition walls locally heat up due to the heat generation of the particulates, so that the partition walls are cracked or melted.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解決するため種々検討した結果、本発明を完成したもの
で、本発明の目的は従来のものに比して排ガス通過の際
の圧力損失を少なくし、高捕集で再生容易な排ガス浄化
装置を提供するにある。The present invention has been completed as a result of various studies for solving the above-mentioned drawbacks, and the present invention has been completed. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus that reduces loss, is highly trapped, and is easily regenerated.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、多孔質
セラミック・ハニカム部材とセラミック・フィルタ−部
材とを積層配設すると共にセラミック・ファイバ・フィ
ルタ部材内に発熱エレメントを内設したことを特徴とす
る排ガス浄化装置である。DISCLOSURE OF THE INVENTION The gist of the present invention is that a porous ceramic honeycomb member and a ceramic filter member are laminated and disposed, and a heating element is internally provided in the ceramic fiber filter member. It is a featured exhaust gas purification device.
【0007】すなわち、本発明においては排ガスが多孔
質セラミックハニカム部材を通過する際に排気ガス中の
パティキュレ−トの一部はセル壁に付着し、続いてセラ
ミック・ファイバ・フィルタ−部材内を通過する際に排
気ガス中のパテキュレ−トはセラミック・ファイバ・フ
ィルタ−に付着捕集される。多孔質セラミック・ハニカ
ム部材とセラミック・ファイバ・フィルタとの積層数を
多くすることによって排ガス中のパティキュレ−トの捕
集効率は高くなり、また多孔質セラミック・ハニカム部
材の厚さとセラミック・ファイバ−・フィルタ部材の厚
さを大きくすることによっても捕集効率は高くなる。That is, in the present invention, when the exhaust gas passes through the porous ceramic honeycomb member, a part of the particulates in the exhaust gas adheres to the cell wall and subsequently passes through the ceramic fiber filter member. During this process, the particulates in the exhaust gas adhere to and collect on the ceramic fiber filter. Increasing the number of layers of the porous ceramic honeycomb member and the ceramic fiber filter increases the collection efficiency of particulates in the exhaust gas, and the thickness of the porous ceramic honeycomb member and the ceramic fiber Increasing the thickness of the filter member also increases the collection efficiency.
【0008】本発明における多孔質セラミック・ハニカ
ム部材はコ−ジュライト質、SiC質等の何れでもよ
く、ハニカム形状としてはセル壁厚は0.1〜0.6m
m程度で好ましくは約0.3mm前後とし、セル数は平
方インチ当り100〜400個程度で好ましくは200
個前後とし、ハニカム部材の厚さは5mm〜50mm程
度、好ましくは15mm前後、気孔率は30%〜70%
程度、好ましくは40%前後とするとよい。The porous ceramic / honeycomb member in the present invention may be any one of cordierite, SiC, etc., and the honeycomb shape has a cell wall thickness of 0.1 to 0.6 m.
m is preferably about 0.3 mm, and the number of cells is about 100 to 400 per square inch, preferably 200.
The thickness of the honeycomb member is about 5 mm to 50 mm, preferably about 15 mm, and the porosity is 30% to 70%.
It is about 40%, preferably about 40%.
【0009】又、セラミック・ファイバ−・フィルタ部
材はシリカ質、ムライト質、アルミナ質等の何れでも良
く、ヒモ状、シ−ト状、ボ−ド状等の何れでも良い。ヒ
モ状とは上記セラミック・ファイバ−の長・短繊維を複
数本束ねて撚ることによって紐状としたものであり、こ
の製造工程においてニクロム線を挿入することにより、
ニクロム線入りの紐ができ、これを渦巻状にしたもので
ある。シ−ト状とはセラミック・ファイバ−を水中に投
入し撹拌して均一に分散し、得られた分散液中より「紙
漉き」と同様の操作により抄造機により製造したもので
ある。また、ボ−ド状とは上述の「シ−ト状」のものよ
りも厚く且つ硬い状態のもので、その製造法は「シ−ト
状」のものと同様の方法もしくはブランケット状のセラ
ミック・ファイバ−に耐熱性のバインダ−を含浸、乾燥
・硬化させたものである。そして、これらのセラミック
・ファイバ−・フィルタ部材は、必要に応じて、耐熱性
接着剤を用いて耐風蝕性を向上させることが出来る。ま
た、これらの嵩密度は0.05〜0.5gr/cm3程
度、好ましくは0.1gr/cm3前後とし、その厚さ
は0.5mm〜10mm程度、好ましくは3mm前後と
することが良い。Further, the ceramic fiber filter member may be made of silica, mullite, alumina or the like, and may be string, sheet or board. The string is a string formed by bundling and twisting a plurality of long and short fibers of the ceramic fiber, and by inserting a nichrome wire in this manufacturing process,
A string with a nichrome wire is made, which is made into a spiral shape. The sheet-like shape means that the ceramic fiber is put into water, stirred and uniformly dispersed, and produced from the obtained dispersion by a paper making machine by the same operation as that of "paper making". Further, the board shape is a thicker and harder state than the above-mentioned "sheet shape", and the manufacturing method thereof is the same as that of the "sheet shape" or a blanket-shaped ceramic. A fiber is impregnated with a heat-resistant binder, dried and cured. Then, these ceramic fiber filter members can be improved in wind erosion resistance by using a heat resistant adhesive as required. These bulk density 0.05~0.5gr / cm 3, preferably about a 0.1gr / cm 3 before and after its thickness is about 0.5 mm to 10 mm, preferably from to front and rear 3mm ..
【0010】このセラミック・ファイバ−・フィルタ−
中に加熱用のニクロム線を封入し、セラミック・ファイ
バ−・フィルタ−中に捕集されたパティキュレ−トを燃
焼させて再生させる。本発明においては、このセラミッ
ク・ファイバ−・フィルタ−とセラミック・ハニカム部
とを積層する。その積層数としては2〜15層程度であ
り、好ましくは3〜5層程度である。This ceramic fiber filter
A nichrome wire for heating is enclosed therein, and the particulates trapped in the ceramic fiber filter are burned and regenerated. In the present invention, the ceramic fiber filter and the ceramic honeycomb portion are laminated. The number of layers is about 2 to 15 layers, preferably about 3 to 5 layers.
【0011】次に図面をもって本発明の排ガス浄化装置
を説明する。図1は本発明願排気ガス浄化装置の断面モ
デル図である。金属ケ−ス1内に多孔質セラミックス・
ハニカム部材2とセラミック・ファイバ−・フィルタ部
材3とが交互に配設されている。ハニカム部材のセル4
の方向はガス流の方向と一致させる。そして、セラミッ
ク・ファイバ−・フィルタ部材3にはニクロム線5を内
設する。セラミック・ファイバ−・フィルタ部材3とハ
ニカム部材との外周に断熱材6を巻き、これを一体とし
て金属ケ−ス内に収納し、固定部材7で固定する。その
際、セラミックス・ハニカム部材は排ガス浄化装置の最
前部と最後部に固定されているようにする。Next, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional model view of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention. Porous ceramics in the metal case 1
The honeycomb members 2 and the ceramic fiber filter members 3 are arranged alternately. Cell 4 of honeycomb member
The direction of is matched with the direction of gas flow. Then, a nichrome wire 5 is provided inside the ceramic fiber filter member 3. A heat insulating material 6 is wound around the outer periphery of the ceramic fiber filter member 3 and the honeycomb member, and the heat insulating material 6 is integrally housed in a metal case and fixed by a fixing member 7. At that time, the ceramics / honeycomb members are fixed to the frontmost part and the rearmost part of the exhaust gas purifying apparatus.
【0012】このような装置において、排ガスはガス流
入口より導入され、セラミックハニカム部材のセル内を
通過し、ファイバ・フィルタ−部材により濾過され、こ
の工程を繰り返してガス排出口より排出される。排ガス
中のパティキュレ−トはセラミックハニカム部材のセル
表面に沈積したり、或いはフィルタ−部材によって捕集
され、捕集されたパティキュレ−トはニクロム線の加熱
によって燃焼させ装置を再生する。次ぎに実施例をもっ
て更に具体的に説明する。In such an apparatus, the exhaust gas is introduced from the gas inlet, passes through the cells of the ceramic honeycomb member, is filtered by the fiber filter member, and is discharged from the gas outlet by repeating this process. The particulates in the exhaust gas are deposited on the cell surface of the ceramic honeycomb member or are collected by the filter member, and the collected particulates are burned by heating the nichrome wire to regenerate the device. Next, a more specific description will be given with reference to examples.
【0013】[0013]
【実施例】図1に示した排ガス装置を用いて排ガスを浄
化する。ガス流入口より導入され、ガス排出口より排出
される。本実施例で使用した多孔質セラミックハニカム
部材を図2に示す。該ハニカム部材は、外径140m
m、厚さ15mm、気孔径15μm、セル壁0.3m
m,セル数200個/平方インチで気孔率45%のSi
C99.5%のハニカムフィルタ−である。他方、セラ
ミック・ファイバ−・フィルタ部材を図3及び図4に示
す。図4のセラミック・ファイバ−・フィルタ部材を排
ガス導入側に2か所、図3のセラミック・ファイバ−・
フィルタ部材を排ガス排出側に1か所配設する。図4の
セラミック・ファイバ−・フィルタ部材は外径5mm,
平均繊維径2.5μmのセラミックのヒモ状物で渦巻き
状にし、そのヒモ状物の中心にニクロム線を包含させ
た。このフィルタ−の嵩密度は0.3g/cm3でAl2
O350%、SiO248%組成のもので構成されてい
る。図4のセラミック・ファイバ−・フィルタ部材は平
均繊維径3μm,外径140mm,厚さ3mmの円盤状
としたもので、その嵩密度は0.1g/cm3であっ
た。そして、このフィルタ−中にニクロム線を埋設し
た。EXAMPLE Exhaust gas is purified by using the exhaust gas device shown in FIG. It is introduced through the gas inlet and discharged through the gas outlet. The porous ceramic honeycomb member used in this example is shown in FIG. The honeycomb member has an outer diameter of 140 m
m, thickness 15 mm, pore diameter 15 μm, cell wall 0.3 m
m, 200 cells / square inch, Si with porosity of 45%
It is a honeycomb filter of C99.5%. On the other hand, a ceramic fiber filter member is shown in FIGS. The ceramic fiber filter member of FIG. 4 is provided at two locations on the exhaust gas introducing side, and the ceramic fiber filter member of FIG.
The filter member is arranged at one place on the exhaust gas discharge side. The ceramic fiber filter member of FIG. 4 has an outer diameter of 5 mm,
A ceramic cord having an average fiber diameter of 2.5 μm was formed into a spiral shape, and a nichrome wire was included in the center of the cord. The bulk density of this filter is 0.3 g / cm 3 and Al 2
It is composed of a composition of 50% O 3 and 48% SiO 2 . The ceramic fiber filter member shown in FIG. 4 was a disc having an average fiber diameter of 3 μm, an outer diameter of 140 mm and a thickness of 3 mm, and its bulk density was 0.1 g / cm 3 . Then, a nichrome wire was embedded in this filter.
【0014】この排ガス浄化装置に排ガスを流すと、ヒ
モ状のセラミック・ファイバ−・フィルタ部材にパティ
キュレ−トが捕集され、その捕集量が多くなり、その限
界に近ずくと空隙部からの排ガスの流れが多くなり、圧
損が上昇することを防止する。最下流側のシ−ト状のセ
ラミック・ファイバ−・フィルタ部材でパティキュレ−
トを完全に行い、そこでの捕集が限界に近ずいた段階で
ニクロム線に100Wで10分間通電するとパティキュ
レ−トを燃焼除去して再生された。なお、再生効率を1
00%近くにするためには温度が700℃以下の場所が
できないようにヒ−タ−をセットし、且つ、空気の流れ
ができるだけ均一に流れるように配慮することが必要で
ある。When exhaust gas is passed through the exhaust gas purifying apparatus, particulates are collected on the string-shaped ceramic fiber filter member, and the amount of the collected particulates increases. It prevents the flow of exhaust gas from increasing and the pressure loss from rising. The most downstream sheet-shaped ceramic fiber filter member
When the nichrome wire was energized at 100 W for 10 minutes at the stage where the collection was approaching the limit, it was regenerated by burning away the particulates. The regeneration efficiency is 1
In order to make the temperature close to 00%, it is necessary to set a heater so that the temperature is not lower than 700 ° C and to make the air flow as uniform as possible.
【0015】[0015]
【発明の効果】上記の構成にしたことにより、低圧損、
高捕集で且つ、再生容易な排気ガス浄化装置を提供する
ことが出来た。なお、従来、再生時にフィルタ部材にク
ラックが発生したり溶損したりすることがあったが、ハ
ニカム部材の厚さを薄くし、且つ、パティキュレ−ト捕
集主体がセラミック・ファイバ−部材とすることにより
完全に解消出来た。更にセラミック・ファイバ−・フィ
ルタ部材がパティキュレ−トを内部分散捕集出来ること
により、低圧損で高捕集量となった。又セラミック・フ
ァイバ−・フィルタ部材は軽量で断熱性能が高いので、
内設された発熱エレメントにわずかな電流を流すことに
よりPMを効率良く燃焼除去出来るという優れた排気ガ
ス浄化装置である。As a result of the above configuration, low pressure loss,
It was possible to provide an exhaust gas purifying device which has high collection and is easily regenerated. Conventionally, cracking or melting damage may occur in the filter member during regeneration, but the thickness of the honeycomb member should be thin, and the particulate collecting body should be the ceramic fiber member. It was completely solved by. Further, since the ceramic fiber filter member can collect and collect the particulates internally, the collection amount is high due to low pressure loss. Also, because the ceramic fiber filter member is lightweight and has high heat insulation performance,
This is an excellent exhaust gas purification device that can efficiently burn and remove PM by passing a small amount of current through the internally-provided heating element.
【0016】[0016]
【図1】本願発明の排気ガス浄化装置の断面図FIG. 1 is a sectional view of an exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
【図2】本発明で使用する多孔質セラミックス・ハニカ
ム部材の平面図FIG. 2 is a plan view of a porous ceramic honeycomb member used in the present invention.
【図3】本発明で使用するセラミック・ファイバ−・フ
ィルタ−の平断面図FIG. 3 is a plan sectional view of a ceramic fiber filter used in the present invention.
【図4】本発明で使用する他のセラッミック・ファイバ
−・フィルタ−の平断面図FIG. 4 is a plan sectional view of another ceramic fiber filter used in the present invention.
1 金属ケ−ス 2 セラミックハニカム 3 セラミックファイバ−フィルタ− 4 通気孔(セル) 5 ニクロム線 6 断熱材 7 固定部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal case 2 Ceramic honeycomb 3 Ceramic fiber-Filter-4 Vent hole (cell) 5 Nichrome wire 6 Thermal insulation 7 Fixing member
Claims (1)
ミック・ファイバ・フィルタ−部材とを積層配設すると
共にセラミック・ファイバ・フィルタ部材内に発熱エレ
メントを内設したことを特徴とする排ガス浄化装置。1. An exhaust gas purifying apparatus characterized in that a porous ceramic honeycomb member and a ceramic fiber filter member are laminated and disposed, and a heating element is internally provided in the ceramic fiber filter member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4125071A JPH05321632A (en) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | Exhaust emission control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4125071A JPH05321632A (en) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | Exhaust emission control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05321632A true JPH05321632A (en) | 1993-12-07 |
Family
ID=14901106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4125071A Pending JPH05321632A (en) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | Exhaust emission control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05321632A (en) |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP4125071A patent/JPH05321632A/en active Pending
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