JPH07224632A - Particulate filter - Google Patents
Particulate filterInfo
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- JPH07224632A JPH07224632A JP6014273A JP1427394A JPH07224632A JP H07224632 A JPH07224632 A JP H07224632A JP 6014273 A JP6014273 A JP 6014273A JP 1427394 A JP1427394 A JP 1427394A JP H07224632 A JPH07224632 A JP H07224632A
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- particulate
- particulates
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排ガス中に
含まれる可燃性のパティキュレートを捕集し、燃焼除去
するパティキュレートフィルターに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particulate filter which collects combustible particulates contained in exhaust gas of an internal combustion engine and burns them off.
【０００２】[0002]
【従来技術及びその問題点】ディーゼルエンジンなどの
内燃機関の排ガス中には可燃性のパティキュレートが多
く含まれている。このパティキュレートは大気を汚染し
環境に悪影響を与えるので、その排出量を低減しなけれ
ばならない。このため、パティキュレートを低減する方
法として、パティキュレートフィルターが検討されてい
る。このフィルターはパティキュレートの捕集に伴い目
詰まりが生じるので、捕集したパティキュレートを燃焼
除去し再生しなければならない。パティキュレートフィ
ルターの再生方式は「バイパス方式」と「フルフロー方
式」に分類される。バイパス方式では、再生処理を行う
パティキュレートフィルターの排気ガスをバイパスして
別のパティキュレートフィルターへ送ると共に、再生処
理を行うパティキュレートフィルターをパティキュレー
トの燃焼する温度まで加熱することによりパティキュレ
ートを燃焼除去する。一方、フルフロー方式は、排気ガ
スを通過させながらフィルターを加熱して再生を行うも
のである。2. Description of the Related Art Exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine contains a large amount of combustible particulates. Since this particulate pollutes the air and adversely affects the environment, its emission must be reduced. Therefore, a particulate filter has been studied as a method of reducing the particulates. Since this filter is clogged with the collection of particulates, the collected particulates must be burned and removed for regeneration. The particulate filter regeneration method is classified into a "bypass method" and a "full flow method". In the bypass method, the exhaust gas from the particulate filter that performs regeneration processing is bypassed and sent to another particulate filter, and the particulate filter that performs regeneration processing is heated to the temperature at which the particulates burn, burning the particulates. Remove. On the other hand, the full-flow method is to regenerate the exhaust gas by heating the filter while passing the exhaust gas.
【０００３】バイパス方式のパティキュレートフィルタ
ーでは一方のフィルターで捕集を行い、他のフィルター
で再生を行うので二系統のフィルターが必要であり、装
置が大がかりになる。また、通常フィルターに使用され
るコージエライトが再生処理でパティキュレートが燃焼
した際の発熱により溶損したり、その時の熱応力でクラ
ックが生じたりする問題がある。一方、フルフロー方式
では、排ガス量が多い場合にはパティキュレートフィル
ターをパティキュレートの燃焼温度まで加熱することが
困難である。In the bypass type particulate filter, one filter is used for collecting and the other filter is used for regeneration. Therefore, two systems of filters are required, and the apparatus becomes large in size. Further, there is a problem that cordierite which is usually used in a filter is melted by heat generated when particulates are burned in the regeneration treatment, or cracked due to thermal stress at that time. On the other hand, in the full-flow system, it is difficult to heat the particulate filter to the particulate combustion temperature when the amount of exhaust gas is large.
【０００４】[0004]
【発明の目的】本発明の目的は、前記問題点を解決し、
パティキュレートフィルター自身を発熱させてパティキ
ュレートの捕集と燃焼を同時に行うことにより、省スペ
ースと省エネルギ−のパティキュレートフィルターを提
供するものである。The object of the present invention is to solve the above problems,
A particulate filter that saves space and energy is provided by causing the particulate filter itself to generate heat to simultaneously collect and burn the particulate.
【０００５】[0005]
【問題点を解決するための手段】本発明は、抵抗発熱又
は誘電発熱特性を有する無機質繊維からなり、パティキ
ュレートを捕集すると共に捕集したパティキュレートを
無機質繊維の発熱により燃焼除去することを特徴とする
パティキュレートフィルターに関するものである。本発
明のパティキュレートフィルターは、上記無機質繊維で
作製した二次元又は三次元の織物、もしくはフェルトを
板状、筒状、ハニカム状などの形状に加工したものであ
る。無機質繊維は柔軟で熱応力を緩和するため、従来の
セラミックス製パティキュレートフィルターで発生する
熱応力によるクラックの問題が生じない。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention comprises an inorganic fiber having resistance heat generation or dielectric heat generation characteristics. It collects particulates and burns and removes the collected particulates by heat generation of the inorganic fiber. The present invention relates to a characteristic particulate filter. The particulate filter of the present invention is a two-dimensional or three-dimensional woven fabric made of the above-mentioned inorganic fibers, or a felt processed into a plate shape, a cylinder shape, a honeycomb shape, or the like. Since the inorganic fiber is soft and relaxes thermal stress, the problem of cracking due to thermal stress generated in the conventional ceramic particulate filter does not occur.
【０００６】また、従来のパティキュレートフィルター
は別に設置した電気ヒーターで加熱されるので、パティ
キュレートフィルターの温度は不均一であり、しかもフ
ィルターの加熱効率が悪くエネルギ−ロスが多い問題を
抱えていた。これに対し、本発明のパティキュレートフ
ィルターは抵抗発熱又は誘電発熱によりそれ自身をパテ
ィキュレートの燃焼開始温度である６００℃以上に発熱
させ、パティキュレートを捕集すると同時に燃焼除去す
るのである。このため、パティキュレートフィルターの
温度は均一であり、エネルギ−ロスも少ない利点があ
る。さらに本発明のパティキュレートフィルターは省ス
ペースで衝撃にも強いことから、内燃機関に近接して設
置することができ、排ガスの熱エネルギーを最大限に利
用できる。Further, since the conventional particulate filter is heated by an electric heater installed separately, the temperature of the particulate filter is not uniform, and the heating efficiency of the filter is poor and energy loss is large. . On the other hand, the particulate filter of the present invention heats itself to 600 ° C. or higher, which is the combustion starting temperature of the particulates, by resistance heating or dielectric heating, and collects and removes the particulates at the same time. Therefore, the temperature of the particulate filter is uniform and there is an advantage that the energy loss is small. Further, since the particulate filter of the present invention is space-saving and is resistant to impact, it can be installed close to the internal combustion engine, and the thermal energy of exhaust gas can be utilized to the maximum extent.
【０００７】また、本発明によれば、パティキュレート
フィルターを構成する上記無機質繊維にパティキュレー
ト燃焼触媒を担持することができる。パティキュレート
燃焼触媒としては、Ｐｔ、Ｐｄなどの貴金属及びＮｉ、
Ｃｒ、Ｍｎなどの遷移金属が使用できる。これら触媒成
分は無機質繊維に直接又はウォッシュコートと共に担持
される。パティキュレート燃焼触媒を担持することによ
り、フィルターだけの場合に比較して１００〜２００℃
低い温度でパティキュレートを燃焼除去することができ
る。Further, according to the present invention, the particulate combustion catalyst can be supported on the above-mentioned inorganic fibers constituting the particulate filter. As the particulate combustion catalyst, precious metals such as Pt and Pd and Ni,
Transition metals such as Cr and Mn can be used. These catalyst components are supported on the inorganic fibers directly or with a washcoat. By supporting a particulate combustion catalyst, it is 100 ~ 200 ℃ compared with the case of only the filter.
Particulates can be burned out at a low temperature.
【０００８】本発明のパティキュレートフィルターを構
成する無機質繊維としては、 Ｓｉ、Ｍ、Ｃ及びＯからなる非晶質物質、及び／又
は、 実質的にβ−ＳｉＣ、Ｃ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣと
の固溶体及び／又はＭＣ 1-xからなり、粒径が５００
以下の結晶質超微粒子、並びに非晶質のＳｉＯ2とＭＯ2
とからなる集合体 （上式中、ＭはＴｉ又はＺｒを示し、ｘは０より大きく
１未満の数である。）で構成され、１０-2〜１０2Ω・
ｃｍの比抵抗を有する無機質繊維が好ましく用いられ
る。The particulate filter of the present invention is constructed.
The inorganic fiber formed is an amorphous substance composed of Si, M, C and O, and / or
Is substantially β-SiC, C, MC, β-SiC and MC
Solid solution and / or MC 1-xAnd has a particle size of 500
The following crystalline ultrafine particles and amorphous SiO2And MO2
(Where M is Ti or Zr, and x is greater than 0)
It is a number less than 1. ) Consists of 10-2-102Ω ・
An inorganic fiber having a specific resistance of cm is preferably used.
It
【０００９】前記無機質繊維は、例えば特公昭５８−５
２８６号公報、同６０−２０４８５号公報に記載の方法
に従って調製することができる。これら公報の記載は本
明細書の一部として参照される。これら公報の記載によ
れば、ポリメタロカルボシランを溶融紡糸し、酸素含有
ガス雰囲気下に不融化し、次いで真空中又は不活性ガス
雰囲気下に１２００〜１８００℃、好ましくは１３００
〜１５００℃の範囲の温度で加熱焼成することによって
無機質繊維を調製することができる。この方法におい
て、焼成温度を高めるにつれて得られる繊維の比抵抗が
低下する。この無機質繊維中における各元素の割合は、
重量％で表して、一般にＳｉ：３０〜６０％、Ｍ（Ｔｉ
又はＺｒ）：０．５〜２０％、好ましくは１〜１０％、
Ｃ：２５〜４０％、Ｏ：０．０１〜２０％である。The inorganic fiber is, for example, Japanese Patent Publication No. 58-5.
It can be prepared according to the method described in JP-A No. 286 and JP-A No. 60-20485. The descriptions of these publications are referred to as part of the present specification. According to the descriptions of these publications, polymetallocarbosilane is melt-spun, infusibilized in an oxygen-containing gas atmosphere, and then 1200 to 1800 ° C. in a vacuum or an inert gas atmosphere, preferably 1300.
The inorganic fiber can be prepared by heating and firing at a temperature in the range of ˜1500 ° C. In this method, the specific resistance of the obtained fiber decreases as the firing temperature is increased. The ratio of each element in this inorganic fiber is
Expressed in wt%, generally Si: 30-60%, M (Ti
Or Zr): 0.5 to 20%, preferably 1 to 10%,
C: 25-40%, O: 0.01-20%.
【００１０】[0010]
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。 実施例１ 特公昭５８−５２８６号公報の実施例１に記載の方法に
従って、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃ及びＯからなる無機質長繊維束
を調製した。この繊維の特性を以下に示す。 繊維径 １０μｍ 引張強度 ３０５kg／mm2 引張弾性率 １６ｔ／mm2 比抵抗 ２５Ω・cm 誘電率 １０（１０ＧHz）EXAMPLES The present invention will be described more concretely with reference to the following examples. Example 1 An inorganic long fiber bundle composed of Si, Ti, C and O was prepared according to the method described in Example 1 of JP-B-58-5286. The characteristics of this fiber are shown below. Fiber diameter 10 μm Tensile strength 305 kg / mm 2 Tensile modulus 16 t / mm 2 Specific resistance 25 Ω · cm Dielectric constant 10 (10 GHz)
【００１１】上記繊維束で板状の二次元織物を作製し、
これをパティキュレートフィルターとして図１に示す装
置に組み込んだ。図１において、１はパティキュレート
フィルター、２はパティキュレートフィルターを収納す
るトラップ容器、３は抵抗発熱温度制御器である。パテ
ィキュレートフィルターの温度を７００℃に制御し、排
ガス中のパティキュレートを捕集すると共に捕集したパ
ティキュレートの燃焼除去を連続的に実施した。その結
果、パティキュレートの排出量はほぼ０になった。ま
た、連続的にパティキュレートを除去してもフィルター
の目詰まりによる圧力損出の増大は認められなかった。A plate-shaped two-dimensional woven fabric is produced from the above fiber bundle,
This was incorporated into the device shown in FIG. 1 as a particulate filter. In FIG. 1, 1 is a particulate filter, 2 is a trap container for accommodating the particulate filter, and 3 is a resistance heating temperature controller. The temperature of the particulate filter was controlled at 700 ° C., the particulates in the exhaust gas were collected, and the particulates collected were burned and removed continuously. As a result, the amount of particulates discharged was almost zero. Further, even if the particulates were continuously removed, no increase in pressure loss due to the filter clogging was observed.
【００１２】実施例２ 実施例１で得られた繊維束にＰｔ触媒を担持した後、板
状の二次元織物を作製し、これをパティキュレートフィ
ルターとして図１に示す装置に組み込んだ。パティキュ
レートフィルターの温度を６００℃に制御し、排ガス中
のパティキュレートを捕集すると共に捕集したパティキ
ュレートの燃焼除去を連続的に実施した。その結果、パ
ティキュレートの排出量はほぼ０になった。また、連続
的にパティキュレートを除去してもフィルターの目詰ま
りによる圧力損出の増大は認められなかった。Example 2 After supporting the Pt catalyst on the fiber bundle obtained in Example 1, a plate-shaped two-dimensional woven fabric was prepared, which was incorporated as a particulate filter in the apparatus shown in FIG. The temperature of the particulate filter was controlled to 600 ° C., the particulates in the exhaust gas were collected, and the particulates collected were burned and removed continuously. As a result, the amount of particulates discharged was almost zero. Further, even if the particulates were continuously removed, no increase in pressure loss due to the filter clogging was observed.
【００１３】実施例３ 実施例１で得られた繊維束で筒状の二次元織物を作製
し、これをパティキュレートフィルターとして図２に示
す装置に組み込んだ。図２において、１１はパティキュ
レートフィルター、１２はパティキュレートフィルター
を収納するトラップ容器、１３は誘電発熱温度制御器で
ある。パティキュレートフィルターの温度を７００℃に
制御し、排ガス中のパティキュレートを捕集すると共に
捕集したパティキュレートの燃焼除去を連続的に実施し
た。その結果、パティキュレートの排出量はほぼ０にな
った。また、連続的にパティキュレートを除去してもフ
ィルターの目詰まりによる圧力損出の増大は認められな
かった。Example 3 A tubular two-dimensional woven fabric was produced from the fiber bundle obtained in Example 1 and incorporated into a device shown in FIG. 2 as a particulate filter. In FIG. 2, 11 is a particulate filter, 12 is a trap container that houses the particulate filter, and 13 is a dielectric heating temperature controller. The temperature of the particulate filter was controlled at 700 ° C., the particulates in the exhaust gas were collected, and the particulates collected were burned and removed continuously. As a result, the amount of particulates discharged was almost zero. Further, even if the particulates were continuously removed, no increase in pressure loss due to the filter clogging was observed.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明のパティキュレートフィルター
は、無機質繊維の発熱によりパティキュレートを燃焼除
去できるので、フィルターが目詰まりすることなく連続
的にパティキュレートを捕集することができ、省スペー
ス、省エネルギーが実現できる。The particulate filter of the present invention can burn and remove the particulates by the heat of the inorganic fibers, so that the particulates can be continuously collected without clogging, thus saving space and energy. Can be realized.
【図１】 図１は、本発明の実施例１におけるパティキ
ュレートフィルターを組み込んだ排ガス浄化装置の概略
図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an exhaust gas purifying apparatus incorporating a particulate filter according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図２は、本発明の実施例３におけるパティキ
ュレートフィルターを組み込んだ排ガス浄化装置の概略
図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an exhaust gas purifying apparatus incorporating a particulate filter according to a third embodiment of the present invention.
１ パティキュレートフィルター ２ トラップ容器、 ３ 抵抗発熱温度制御器 １１ パティキュレートフィルター １２ トラップ容器 １３ 誘電発熱温度制御器 1 particulate filter 2 trap container, 3 resistance heating temperature controller 11 particulate filter 12 trap container 13 dielectric heating temperature controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/02 Ｆ Ｂ０１Ｄ 39/20 Ｄ Ｃ０４Ｂ 35/571 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display area F01N 3/02 FB01D 39/20 DC04B 35/571
Claims (2)
質繊維からなり、パティキュレートを捕集すると共に捕
集したパティキュレートを無機質繊維の発熱により燃焼
除去することを特徴とするパティキュレートフィルタ
ー。1. A particulate filter comprising inorganic fibers having resistance heating or dielectric heating characteristics, which collects particulates and burns and removes the collected particulates by the heat of the inorganic fibers.
は、 実質的にβ−ＳｉＣ、Ｃ、ＭＣ、β−ＳｉＣとＭＣと
の固溶体及び／又はＭＣ 1-xからなり、粒径が５００Å
以下の結晶質超微粒子、並びに非晶質のＳｉＯ2とＭＯ2
とからなる集合体（上式中、ＭはＴｉ又はＺｒを示し、
ｘは０より大きく１未満の数である。）で構成され、１
０-2〜１０2Ω・ｃｍの比抵抗を有することを特徴とす
る請求項１記載のパティキュレートフィルター。2. The inorganic fiber is an amorphous substance composed of Si, M, C and O, and / or
Is substantially β-SiC, C, MC, β-SiC and MC
Solid solution and / or MC 1-xAnd has a particle size of 500Å
The following crystalline ultrafine particles and amorphous SiO2And MO2
An aggregate consisting of (in the above formula, M represents Ti or Zr,
x is a number greater than 0 and less than 1. ) Consists of 1
0-2-102Characterized by having a specific resistance of Ω · cm
2. The particulate filter according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6014273A JPH07224632A (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Particulate filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6014273A JPH07224632A (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Particulate filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07224632A true JPH07224632A (en) | 1995-08-22 |
Family
ID=11856486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6014273A Pending JPH07224632A (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Particulate filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07224632A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002371823A (en) * | 2001-06-19 | 2002-12-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Exhaust emission control device for diesel engine |
| US7175681B2 (en) * | 2002-12-26 | 2007-02-13 | National University Corporation, Tokyo University of Marine Science and Technology | Apparatus for removing fine particles in exhaust gas |
| WO2014205094A1 (en) * | 2013-06-18 | 2014-12-24 | Bha Altair, Llc | Filter media and method of forming the same |
-
1994
- 1994-02-08 JP JP6014273A patent/JPH07224632A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002371823A (en) * | 2001-06-19 | 2002-12-26 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Exhaust emission control device for diesel engine |
| US7175681B2 (en) * | 2002-12-26 | 2007-02-13 | National University Corporation, Tokyo University of Marine Science and Technology | Apparatus for removing fine particles in exhaust gas |
| WO2014205094A1 (en) * | 2013-06-18 | 2014-12-24 | Bha Altair, Llc | Filter media and method of forming the same |
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