JPH059450Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本考案はパテイキユレート捕集用ハニカムフイ
ルタに関し、特に電気ヒータやバーナ等の外部着
火手段を用いて再生を行うのに好適なパテイキユ
レート捕集用ハニカムフイルタに関する。 〔従来の技術〕 デイーゼルパテイキユレート捕集用フイルタ材
として、従来よりセラミツク質のフオームフイル
タやハニカムフイルタ、更にはセラミツクフアイ
バー、金属フアイバー、メタルメツシユ等種々の
フイルタ材が提案されている。これらのうち、ハ
ニカムフイルタは、優れた耐熱性、耐熱衝撃性を
有すること並びに高い捕集性能が得られることか
ら有望視されている。 ところで、これらのフイルタ材は長期間使用す
ると捕集したパテイキユレートにより目詰まりを
生じる。そこで、定期的にパテイキユレートを燃
焼して除去することによりフイルタ材の再生を行
う必要が生じる。フイルタ材の再生方法として
は、(a)吸気絞りや排気絞りを利用する方法、(b)バ
ーナ、ヒータ等の外部着火手段による方法、(c)燃
料中に銅やマンガン、カルシウム等を添加する方
法等が提案されている。しかしながら、(a)の方法
は、通常の走行領域ではパテイキユレートの自然
温度以上に排気ガスの温度を上昇させることは困
難であり、また(c)の方法では、添加材の添加方法
や添加材の燃焼生成物（灰分）の堆積の問題が未
解決である。一方、(b)の外部着火手段を用いる方
法は、システムが複雑になるという欠点はある
が、他の２つ（(a)，(c)）に比べれば比較的問題は
少ないと考えられる。 従つて、現段階ではパテイキユレート捕集用フ
イルタとして、ハニカムフイルタを用い、再生方
法として外部着火手段を用いる方法が有望と考え
られる。 しかしながら、外部着火手段を用いる再生方法
は、フイルタの上流側端面でパテイキユレートに
着火し、排気ガスの流れを利用してフイルタの下
法側へ燃焼を伝播する方法であるため、良好な燃
焼伝播を確保することが重要な課題となる。しか
るに、従来のハニカムフイルタは、セルの入口側
端面か出口側端面のうちいずれか一方が交互に閉
塞されているため、入口側が開口したセル内に導
入された排気ガスは出口側が詰まつているため、
セル壁を通つて出口側が開口している隣りのセル
へ入り外部へ排出される。このため、外部着火手
段によりフイルタ上流部で発生した燃焼熱は、そ
の大部分がセルの下流側に到達する前に隣接する
セルに流出する。この結果、従来のハニカムフイ
ルタは燃焼伝播性に劣るという問題があつた。 かかる燃焼伝播性を改善するために、ハニカム
フイルタに白金やパラジウム等の白金族系触媒あ
るいは銅、マンガン、バナジウム等の卑金属触媒
が担持される場合があり、比較的良好な結果が得
られている。しかし、この触媒を担持させる方法
でも、まだ十分な再生率は得られず、部分的なパ
テイキユレートの燃え残りによる背圧の上昇や過
度のパテイキユレート燃焼によるフイルタ材の割
れ、溶損等がしばしば発生している。 〔考案が解決しようとする課題〕 ハニカムフイルタの燃焼伝播性をフイルタの構
造面から改善しようとする試みは、従来あまりな
されておらず、僅かに特開昭59−28010号に見ら
れる程度である。この特開昭59−28010号は、ハ
ニカム構造物の排気ガス流入側に位置した閉塞部
と、セルの排気ガス流入側端面との間に空間を設
けたことを特徴としており、この結果、フイルタ
上流部でのパテイキユレート燃焼熱を増加するも
のであり、効果は認められるものの、排気ガスの
流れを改善するまでには至らず、従つて、燃焼伝
播性の改善効果が必ずしも十分とは言えない。 また、実開昭58−72414号は、ハニカムフイル
タの圧力損失を下げるためになされたものである
が、入口側および出口側の両方の栓部材に比較的
大きな貫通孔が設けられたハニカムフイルタが開
示されている。この実開昭58−72414号によるハ
ニカムフイルタは、栓部材に貫通孔を設けたこと
により貫通孔を設けない場合に比べれば燃焼伝播
性が改善されるものの、十分ではなく、また捕集
率の低下が大きいという問題がある。 このため、捕集率をそれ程下げることなく、燃
焼伝播性を大幅に改善する工夫が望まれていた。 〔課題を解決するための手段〕 本考案は上記問題を解決するためになされたも
ので、本考案の目的は、ハニカムフイルタの構造
を工夫することにより、燃焼伝播性を大幅に改善
することにある。 かかる目的は、本考案によれば、次に述べるパ
テイキユレート捕集用ハニカムフイルタによつて
達成される。 即ち、本考案のパテイキユレート捕集用ハニカ
ムフイルタは、柱状をなし、内部に排気ガスの入
口側から出口側に向けて軸方向に多数のセルが形
成され、このセルは排気ガスの入口側から出口側
のうちいずれか一方が栓部材により交互に閉塞さ
れているパテイキユレート捕集用ハニカムフイル
タであつて、 前記排気ガスの入口側に設けられた栓部材は非
通気性のコージエライト等の粘土物質で形成さ
れ、排気ガスの出口側に設けられた栓部材は、20
〜30セル／インチの通気性を有する発泡セラミツ
クで形成されていることを特徴としている。 〔作用〕 本考案のパテイキユレート捕集用ハニカムフイ
ルタによれば、ハニカムフイルタの出口側端面の
栓部材に、20〜30セル／インチの通気性を有する
発泡セラミツクを用いている。この栓部材は、排
気ガスが導入されると、比較的短い時間にパテイ
キユレートが堆積されることにより三次元的に連
通する通気孔が狭くなる。この結果、短時間の内
に、パテイキユレートの捕集率に影響しない程度
の通気性となるため、従来のものに比べ捕集率は
ほぼ同等となる。そして、栓部材に設けた20〜30
セル／インチの三次元的に連通する通気孔によ
り、排気ガスの流れが、セル壁を透過して隣りの
セルに入るものだけでなく、そのまま通気孔を通
つて系外へ排出される流れが生じる。この通気孔
を通る排気ガスの流れにより、ハニカムフイルタ
の入口側端面で得られた燃焼熱はセルの下流側へ
と円滑に伝達される。このため、燃焼伝播性が大
幅に改善され、再生が完全に行われるようにな
る。 〔実施例〕 次に、本考案の実施例を説明する。 市販の直径100mm、長さ100mmでセル数が１平方
インチ当り200個の円筒状コージエライト質ハニ
カム構造体１（第１図参照）を入手し、排気ガス
の入口側端面部のセル２に１セルずつ離して、い
わゆる市松模様状にコージエライトおよび蒸留水
を主成分とする粘土状物を充填し、非通気性の栓
部材３とした。次いで、排気ガスの入口側端面部
が閉塞されていないセル２の出口側端面部に、市
販の13セル／インチのポリウレタンフオームを充
填した。続いて、コージエライト粉末100部、メ
チルセルロース10部および水250部からなるスラ
リーを調整し、ハニカム構造体１の出口側端面部
を10mmこのスラリー中に浸漬し、余分の液滴を除
いた後、120℃で３時間乾燥した。この出口側端
面部のスラリー中への浸漬、乾燥を４回繰り返し
た後、600℃で３時間焼成してポリウレタンフオ
ームを飛散させた。次に、1400℃で４時間焼成す
ることにより、出口側端面部に13セル／インチの
通気性を有する多孔質構造の栓部材４（第２図参
照）が形成された。この結果得られたハニカムフ
イルタ５を、ハニカムフイルタＡとする。また、
上記と同様な操作で出口側端面部に20セル／イン
チの通気性を有する多孔質構造の栓部材が設けら
れたハニカムフイルタＢ、及び、出口側端面部に
30セル／インチの通気性を有する多孔質構造の栓
部材が設けられたハニカムフイルタＣを作製し
た。 次いで、これらのハニカムフイルタＡ，Ｂ，Ｃ
をγ−アルミナ粉末、硝酸アルミニウム溶液、ア
ルミナゾルおよび蒸留水からなるアルミナコート
スラリーに浸漬し、引き上げて余分の液滴を空気
流で吹き払つた後、120℃で３時間乾燥し、続い
て1400℃で４時間焼成して、セル壁面にγ−アル
ミナコート層を形成した。続いて、各ハニカムフ
イルタを塩化パラジウム溶液に浸漬し、上下に揺
動させながら１時間パラジウムを担持し、引き上
げて乾燥後焼成した。この結果、ハニカムフイル
タのフイルタ容積１当り１ｇのパラジウムが担
持され、出口側の栓部材が通気性を有するハニカ
ムフイルタを得た。 （比較例） 市販の直径100mm、長さ100mmでセル数が１平方
インチ当り200個の円筒状コージエライト質ハニ
カム構造体を入手し、排気ガスの入口側端面部と
出口側端面部に、交互にいわゆる市松模様状にコ
ージエライト粉末と蒸留水を主成分とする粘土状
物を充填した。次いで、120℃で３時間乾燥後、
1400℃で４時間焼成して、従来のように出口側端
面と入口側端面の両方に非通気性の栓部材が設け
られたハニカムフイルタＤを得た。そして、この
ハニカムフイルタに、実施例と同様な操作でγ−
アルミナ層を形成し、更に触媒成分としてパラジ
ウムをフイルタ容積１当り１ｇ担持させた。 （試験例） 実施例および比較例で得られたハニカムフイル
タ５を、第３図に示すようにケーシング６内に充
填し、更にそのフイルタ５の上流側端面部に分割
型電気ヒータ装置７を組み付けてパテイキユレー
ト捕集器８とした。このパテイキユレート捕集器
を2.2渦流室式デイーゼルエンジンの排気マニ
ホルドのポートに接続して、2000rpm、トルク３
Kg・ｍの条件下で５時間運転し、１時間毎に直接
サンプリング法でパテイキユレート捕集率を測定
した。その後、エンジン条件をアイドリングに設
定し、電気ヒータに通電しハニカムフイルタの再
生を行つた。このようなパテイキユレートの捕集
および再生を４サイクル繰り返し、その間のパテ
イキユレート捕集器８より上流側における排気ガ
ス圧力を測定した。この結果を第１表および第４
図に示す。

〔考案の効果〕

以上より、本考案のパテイキユレート捕集用ハ
ニカムフイルタによれば、以下の効果を奏する。 (イ) ハニカムフイルタの出口側端面の栓部材が、
20〜30セル／インチの通気性を有する発泡セラ
ミツクで形成されていることにより、パテイキ
ユレートの捕集率をほとんど低下させることが
ないと共に、パテイキユレートの燃焼熱が有効
に利用されるようになり、燃焼伝播性が向上す
る。この結果、より低いヒータ容量で再生が可
能となると共に、燃え残りが少なくなり、再生
率が向上する。更に、再生に要する時間が短縮
される。 (ロ) 出口側の栓部材が20〜30セル／インチの通気
性を有する発泡セラミツクで形成されているた
め、過度の背圧上昇が避けられると共に、この
通気孔を通してパテイキユレートの燃焼残査
（灰分）が排出できるため、背圧上昇に有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係るパテイキユレー
ト捕集用ハニカムフイルタを示す概略構成図、第
２図は本考案の実施例に用いた通気性を有する栓
部材を示す概略構成図、第３図は本考案の実施例
に用いたパテイキユレート捕集器の断面図、第４
図は本考案の実施例と比較例で得られたハニカム
フイルタの背圧の推移を示すグラフである。 １……ハニカム構造体、２……セル、３……栓
部材（非通気性）、４……栓部材（通気性）、５…
…ハニカムフイルタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 柱状をなし、内部に排気ガスの入口側から出口
   側に向けて軸方向に多数のセルが形成され、この
   セルは排気ガスの入口側か出口側のうちいずれか
   一方が栓部材により交互に閉塞されているパテイ
   キユレート捕集用ハニカムフイルタであつて、 前記排気ガスの入口側に設けられた栓部材は非
   通気性のコージエライト等の粘土物質で形成さ
   れ、排気ガスの出口側に設けられた栓部材は、20
   〜30セル／インチの通気性を有する発泡セラミツ
   クで形成されていることを特徴とするパテイキユ
   レート捕集用ハニカムフイルタ。