JPH0551424U - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】耐熱性及び耐熱衝撃性に優れており、熱衝撃に
よってフィルタ部材が破損することのない排気ガス浄化
装置を提供する。 【構成】多孔質セラミックス材料によってシート状に形
成された複数の濾過部材４と、耐熱性材料からなる櫛型
のスペーサ５とを交互に積層配置し、前記濾過部材４を
挟んで隣合う二つの櫛型スペーサ５を、その開口側が吸
気側と排気側とに交互に向くように配置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はディーゼルエンジン等の内燃機関の排気経路に配置される排気ガス浄 化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

特開昭５６−１２９０２０号公報には、多孔質コージェ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。 この種のフィルタは、ハニカムを構成する各ガス通過孔のガス供給側又はガス排 出側のいずれか一端部をフィルタ端面から見て市松模様状となるように封止した もので、一体型に形成されている。ガス供給側に開口するガス通過孔とガス排出 側に開口するガス通過孔との隔壁を濾過壁とし、この濾過壁を透過させることに よって排気ガス中に含まれる煤等のパティキュレートを濾別して排気ガスを浄化 している。

【０００３】 かかるハニカムフィルタを再生するために加熱が施されるが、このとき捕集し たパティキュレートの燃焼によって異常温昇することがある。コージェライトの 耐熱性はさほど高くないため、隔壁の肉厚が薄い場合（例えば０．２ｍｍ〜０． ４ｍｍ）、隔壁が溶損するという欠点がコージェライト製ハニカムフィルタには 存在する。これを克服するために、昨今では耐熱性に優れる多孔質炭化珪素等の セラミックスによってハニカムフィルタを構成することも提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ディーゼルエンジンでは、その回転数の変動に伴って排気ガスの温度が変化す る。そのため、排気経路に配置された一体型のハニカムフィルタでは、フィルタ の中心部と周辺部との間あるいは前部（ガス供給側）と後部（ガス排出側）との 間で大きな温度差が生じ、これがフィルタにとって大きな熱衝撃となる。

【０００５】 又、フィルタに付着したパティキュレートを燃焼させてフィルタを再生するた めにフィルタを加熱する場合にも、同様に大きな熱衝撃がフィルタに加わる。 しかしながら、耐熱性に優れた炭化珪素製のフィルタであっても、それが一体 型に成形されている限り熱衝撃が過大な場合には、フィルタにクラックが発生す るという問題がある。

【０００６】 本考案の目的は、耐熱性及び耐熱衝撃性に優れており、熱衝撃によってもフィ ルタ部材が破損することのない排気ガス浄化装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案では、多孔質セラミックス材料によってシー ト状に形成された複数の濾過部材と、耐熱性材料によって櫛型に形成された複数 のスペーサとを設け、前記シート状濾過部材と櫛型スペーサとを交互に積層配置 すると共に、濾過部材を挟んで隣合う二つの櫛型スペーサのうち一方のスペーサ が排気ガスの供給側に開口し、かつ他方のスペーサが排気ガスの排出側に開口す るように各スペーサを配置して、前記濾過部材間にガス吸入経路とガス排出経路 とを区画形成して、排気ガス浄化装置を構成した。

【０００８】

【作用】

排気ガスの供給側に開口した櫛型スペーサとその上下に配置された濾過部材と によってガス吸入経路が区画形成される。又、排気ガスの排出側に開口した櫛型 スペーサとその上下に配置された濾過部材によってガス排出経路が区画形成され る。排気経路の上流から前記ガス吸入経路に流入した排気ガスは、濾過部材を透 過してガス排出経路に放出される。このとき、排気ガス中のパティキュレートが ガス吸入経路内に露出した濾過部材の壁面に付着して排気ガスが浄化される。ガ ス排出経路に放出された排気ガスは、このガス排出経路を通って排気経路の下流 側へ流出する。

【０００９】 本考案によれば、各濾過部材のガス吸入経路内に露出する部位が、濾過部材の のほぼ全体にわたって存在する。従って、ガス吸入経路への排気ガスの流入によ って、ほぼ同時に各濾過部材が全体的に加熱され、局部的に加熱されることがな い。故に、濾過部材の各部位間で過大な温度差を生ずることがなく、熱衝撃が緩 和される。従って、熱衝撃によって濾過部材にクラック等を生じて排気ガス浄化 装置が破損するということがない。

【００１０】 前記濾過部材を構成する多孔質セラミックス材料としては、ムライト質繊維も しくはアルミナ質繊維を成形してなるセラミックファイバーボード、又は、多孔 質炭化珪素焼結体もしくは多孔質コージェライト焼結体があげられる。

【００１１】 前記濾過部材を構成する多孔質セラミックス材料の平均気孔径は５μｍ〜３０ μｍの範囲であることが好ましい。平均気孔径が５μｍ未満では排気ガスの流通 抵抗が大きくなり排気ガスの放出に支障を来す。平均気孔径が３０μｍを超える と排気ガス中に含まれる煤等のパティキュレートの除去が不十分となりフィルタ として好ましくない。

【００１２】 前記濾過部材を構成する多孔質セラミックス材料の平均気孔率は３０％〜９０ ％の範囲であることが好ましい。平均気孔率が３０％未満では排気ガスの流通抵 抗が大きくなり排気ガスの放出に支障を来す。平均気孔率が９０％を超えると濾 過部材の機械的強度が低下し実用に供さない。

【００１３】 前記スペーサを構成する耐熱性材料としては、ムライト、アルミナ、コージェ ライトもしくは炭化珪素から選択されるセラミックスの焼結体、又は耐熱鋼があ げられる。

【００１４】 前記濾過部材及びスペーサの積層方向の厚みは、それぞれ０．５ｍｍ〜５．０ ｍｍの範囲であることが好ましい。これらの厚みが０．５ｍｍ未満では濾過部材 及びスペーサの機械的強度が低下し実用上支障を来す。一方、厚みが５．０ｍｍ を超えると単位体積当たりにおけるガス吸入経路を構成する内壁の表面積が低下 して排気ガスの浄化処理効率が低下する。

【００１５】 特に、濾過部材の厚さは０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度が好ましい。この厚さが ０．５ｍｍ以上であれば、パティキュレートを燃焼させて装置を再生するために 加熱した場合でも、前記多孔質セラミックス材料からなる濾過部材が溶損するこ とはない。一方、厚さが３．０ｍｍ以下であれば排気ガスの流通抵抗が過大とな ることはない。

【００１６】

【実施例】

以下に本考案を具体化した一実施例を図１〜図３に従って説明する。 図１，２に示すように、ディーゼルエンジン等の内燃機関（図示略）の排気管 路１には排気ガス浄化装置２が接続されている。排気ガス浄化装置２の金属製ケ ーシング２ａ内にはフィルタ３が配設されており、フィルタ３は複数の濾過部材 ４と複数のスペーサ５とを備えている。

【００１７】 図２，３に示すように、濾過部材４は多孔質炭化珪素焼結体によってシート状 に形成されており、その厚みｈ₁ は１．０ｍｍに設定されている。該濾過部材４ を構成する多孔質炭化珪素焼結体の平均気孔径は２０μｍであり、気孔率は５０ ％である。

【００１８】 スペーサ５は多孔質炭化珪素焼結体によって櫛型に形成されており、ケーシン グ２ａの幅方向に沿って延びる基部５ａと、この基部５ａからガス流通方向に沿 って延びる櫛歯部５ｂとを備えている。スペーサ５の厚みｈ₂ は２．０ｍｍ、基 部５ａ及び櫛歯部５ｂの幅ｈ₃ は１０ｍｍに、隣合う櫛歯部５ｂ間の間隔ｈ₄ は ２０ｍｍに設定されている。このスペーサ５を構成する多孔質炭化珪素焼結体の 平均気孔径は１０μｍであり、気孔率は４０％である。

【００１９】 前記シート状濾過部材４と櫛型スペーサ５とはケーシング２ａ内において交互 に積層配置されている。このとき、一枚の濾過部材４を挟んで隣合う二つのスペ ーサ５のうち、一方のスペーサ５はその基部５ａが下流側に位置するように配置 され、他方のスペーサ５はその基部５ａが上流側に位置するように配置されてい る。故に、基部５ａが下流側に位置するスペーサ５とその上下に配置された濾過 部材４とによって、排気ガスの供給側に開口するガス供給経路６が区画形成され る。又、基部５ａが上流側に位置するスペーサ５とその上下に配置された濾過部 材４とによって排気ガスの排出側に開口するガス排出経路７が区画形成される。 このようにして、この排気ガス浄化装置２では、濾過部材４を挟んでガス供給経 路６とガス排出経路７とが隣合せに設けられている。

【００２０】 シート状濾過部材４と櫛型スペーサ５とは、熱硬化性接着剤によってそれぞれ 互いに密着固定されている。ケーシング２ａ内にはその内周部に沿って、フィル タ３との間隙を埋めるように耐火断熱材８が配設されている。又、ケーシング２ ａの内部後端には、パンチングメタルからなる支持板９が固定されている。この 支持板９により、ケーシング２ａ内における各濾過部材４及びスペーサ５の後方 へのずれが防止される。

【００２１】 さて、内燃機関からの排気ガスは排気管路１を経て排気ガス浄化装置２に至る 。この排気ガスは各ガス供給経路６に進入し、その上下に配置された各濾過部材 ４を透過する。このとき、煤等のディーゼルパティキュレートがガス供給経路６ 内に露出した濾過部材４の壁面に付着して排気ガスが浄化される。濾過部材４を 透過した排気ガスはガス排出経路７に放出され、排気ガス浄化装置２の下流側へ 流出する。

【００２２】 本実施例では、ガス供給経路６への排気ガスの流入によって、ほぼ同時に各濾 過部材４が全体的に加熱される。そのため、濾過部材４の各部位間で過大な温度 差を生ずることがない。従って、各濾過部材４及びスペーサ５の受ける熱衝撃が 緩和され、熱衝撃による破損が防止される。

【００２３】 従来のセラミックス製ハニカムフィルタでは、各ガス通過孔を封止する必要か らフィルタの製造工程が複雑化し、その結果多大な設備投資を必要とするのみな らず製造コストの上昇をもたらした。例えば、特開平１−１４１７３２号公報に 開示されているように、ガス通過孔を封止する前の炭化珪素製ハニカム成形体に 一次焼成を施した後、ガス通過孔を封止して二次焼成を施す必要があった。しか しながら、本実施例の排気ガス浄化装置２によれば、そのようなガス通過孔を封 止して焼成するという必要がなく、排気ガス浄化装置２を従来よりも安価にかつ 容易に製造することができる。

【００２４】 尚、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、次の態様にて実施されて もよい。即ち、 （１）前記実施例ではガス供給経路６の開口方向とガス排出経路７の開口方向 とが互いに反対向きとなるように各スペーサ５が配置されていたが、ガス供給経 路６の開口方向とガス排出経路７の開口方向とが直交するように各スペーサ５を ９０°ずつずらして積層配置すること。

【００２５】 （２）前記実施例におけるパンチングメタル製の支持板９に代えて、棒状の支 持材をケーシング２ａ内に複数固定すること。

【００２６】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、複数のシート状濾過部材と、複数の櫛型 スペーサとを積層配置することによって濾過部材間にガス吸入経路とガス排出経 路とを区画形成したので、本排気ガス浄化装置は耐熱性及び耐熱衝撃性に優れ、 熱衝撃によっても当該装置を構成する部材が破損しないという優れた効果を奏す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気ガス浄化装置の内部を示す正断面図であ
る。

【図２】図１に示す排気ガス浄化装置を縮小して示す平
断面図である。

【図３】図１に示す排気ガス浄化装置の主要部材を示す
分解斜視図である。

【符号の説明】

２ 排気ガス浄化装置、４ 濾過部材、５ スペーサ、
６ ガス吸入経路、７ガス排出経路。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気経路に配置される排気ガ
   ス浄化装置（２）であって、多孔質セラミックス材料に
   よってシート状に形成された複数の濾過部材（４）と、
   耐熱性材料によって櫛型に形成された複数のスペーサ
   （５）とを備え、前記シート状濾過部材（４）と櫛型ス
   ペーサ（５）とを交互に積層配置すると共に、濾過部材
   （４）を挟んで隣合う二つの櫛型スペーサ（５）のうち
   一方のスペーサが排気ガスの供給側に開口し、かつ他方
   のスペーサが排気ガスの排出側に開口するように各スペ
   ーサ（５）を配置して、前記濾過部材（４）間にガス吸
   入経路（６）とガス排出経路（７）とを区画形成した排
   気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 前記シート状濾過部材（４）を構成する
   多孔質セラミックス材料は、ムライト質繊維もしくはア
   ルミナ質繊維を成形してなるセラミックファイバーボー
   ド、又は、多孔質炭化珪素焼結体もしくは多孔質コージ
   ェライト焼結体から選択されるいずれか一種である請求
   項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 前記櫛型スペーサ（５）を構成する耐熱
   性材料は、ムライト、アルミナ、コージェライトもしく
   は炭化珪素から選択されるセラミックスの焼結体、又
   は、耐熱鋼から選択されるいずれか一種である請求項１
   に記載の排気ガス浄化装置。