JPH08189335A - ディーゼルパティキュレートフィルタ - Google Patents
ディーゼルパティキュレートフィルタInfo
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Classifications
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Abstract
金網との接触状態を改善し、前記セラミックス繊維積層
部材の局所的な異常過熱を防止する。 【構成】 このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、セラミックス繊維5がアトランダムに積層されたセ
ラミックス繊維積層部材8を重ね合わせ、セラミックス
繊維積層部材8間に通電金網6が配置され、重ね合わせ
た各セラミックス繊維部材8の外面が金網7で挟み込ま
れている。特に、セラミックス繊維積層部材8、通電金
網6及び金網7から成る積層体16は、交差糸9でそれ
ぞれ交差して織り込まれ、セラミックス繊維積層部材8
と通電金網6とが密着状態に固着されている。
Description
の排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集して加
熱焼却するディーゼルパティキュレートフィルタに関す
る。
りカーボン、煤、HC等のパティキュレート即ち粒子状
物質を捕集する排気ガス処理用フィルタの材料として
は、例えば、コーディエライトにより製作されたディー
ゼルパティキュレートフィルタが知られている。また、
フィルタ材料としては、コーディエライトの他、無機繊
維を用いるものが知られている。ディーゼルパティキュ
レートフィルタのフィルタ本体として無機繊維を用いる
ものは、無機繊維材を糸状に撚り、その撚り糸を糸巻状
に積層し、無機繊維材をダイヤ形に織り込んでフェルト
化してフィルタ本体を作製しており、無機繊維材でフィ
ルタ本体を作製したものは、ディーゼルエンジンから排
出される排気ガス中のカーボン、スモーク等のパティキ
ュレートをフィルタ本体の表面と内部で捕捉するので、
コーディエライトで作製したハニカム型フィルタと比較
して小型に構成することができる。
は、無機質長繊維で作製したディーゼルパティキュレー
トフィルタを開発し、特願平6−114131号として
先に出願した。該ディーゼルパティキュレートフィルタ
は、所定長さに切断された耐熱性の無機質長繊維を水平
方向に不規則に配向して積層し、針打ちして無機質長繊
維を上下方向に絡ませてなるフェルト状体の上下両面
に、耐熱性の金属から成る金網を重ね合わせ、耐熱性の
糸により両面から捕縛したものである。また、前記無機
質長繊維は、Si−Ti−C−O,Si−C−O,Si
−N,SiO,金属から選択された繊維の表面に、炭化
ケイ素、アルミニウム、アルミナのうち少なくとも1種
をコーティングしたもの等が用いられる。
維、Si3 N4 繊維、Si−Ti−C−O繊維等のセラ
ミックス繊維を用いて積層してセラミックス繊維積層部
材のフィルタとし、排気ガス中に含まれるカーボン、ス
モーク等のパティキュレートを捕集するディーゼルパテ
ィキュレートフィルタについて、セラミックス繊維積層
部材の両側に耐熱性のある金網を配置し、一方の金網に
通電して加熱して堆積したパティキュレートを加熱焼却
する場合に、金網とセラミックス繊維積層部材とが密着
せずに互いに離れるため、フィルタに捕集されたパティ
キュレート材がフィルタにおいて局部的に焼却されて異
常高温になり、フィルタを破損劣化させることがある。
ことであり、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれ
るパティキュレートを捕集して加熱焼却するディーゼル
パティキュレートフィルタにおいて、フィルタをセラミ
ックス繊維積層部材と通電金網を重ね合わせると共に、
製造上の簡易化を図るためセラミックス繊維積層部材の
両側に金網を配置し、加熱焼却を目的とした金網とセラ
ミックス繊維積層部材と金網とを常に密着して保持し、
パティキュレートの加熱焼却によっても互いに離間する
ことなく、局部的な異常燃焼の発生を防止し、耐久性に
富み、長寿命のディーゼルパティキュレートフィルタを
提供することである。
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれ
るパティキュレートを捕集して加熱焼却するディーゼル
パティキュレートフィルタにおいて、セラミックス長繊
維をアトランダムに積層したセラミックス繊維積層部
材、重ね合わせた前記セラミックス繊維積層部材の間に
配置した通電金網、及び前記セラミックス繊維積層部材
と通電金網とから成る積層体を挟んで不織布の繊維を前
記セラミックス繊維積層部材と前記通電金網に交差して
織り込まれた交差糸、から構成したことを特徴とするデ
ィーゼルパティキュレートフィルタに関する。
ィルタにおいて、前記セラミックス繊維はSiC系セラ
ミックス繊維及び/又はSi3 N4 系セラミックス繊維
から構成され、前記セラミックス繊維の繊維径が5〜1
5μm程度、長さが30〜150mm程度である。ま
た、前記セラミックス繊維積層部材の厚さは3〜5mm
程度である。
において、SiC系セラミックス繊維で作製した前記セ
ラミックス繊維積層部材に含浸させたポリチタノカルボ
シラン溶液を焼成によってSiCに転化させて前記セラ
ミックス繊維積層部材の繊維同志を一部固着させたもの
である。
において、Si3 N4 系セラミックス繊維で作製した前
記セラミックス繊維積層部材に含浸させたポリマープレ
カーサ溶液を焼成によってSi3 N4 に転化させて前記
セラミックス繊維積層部材の繊維同志を一部固着させた
ものである。また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタは、前記セラミックス繊維積層部材の両面に前記
金網を配設し、前記金網と前記セラミックス繊維積層部
材とを一体的にスティープラ等の係止具で係止したもの
である。
ィルタは、セラミックス繊維をアトランダムに積層した
セラミックス繊維積層部材を重ね合わせ、前記セラミッ
クス繊維積層部材の間に通電金網を配置し、重ね合わせ
た前記各セラミックス繊維部材の外面に金網を配置し、
前記セラミックス繊維積層部材を前記通電金網を挟んで
両側に配設し、前記通電金網を交差して交差糸をそれぞ
れ交差して織り込んだので、前記セラミックス繊維積層
部材と前記通電金網とは常に密着しているためパティキ
ュレートの加熱焼却を繰り返しても密着状態を維持する
ことができ、前記セラミックス繊維積層部材に局所的な
異常高温が発生することがなく、耐久性を向上できる。
ーゼルパティキュレートフィルタの実施例を説明する。
図1はディーゼルパティキュレートフィルタの一実施例
を示す概略断面図、図2は図1のディーゼルパティキュ
レートフィルタに組み込まれるフィルタ本体を示す断面
図、及び図3は図2のフィルタ本体の一部を示す断面図
である。
フィルタは、例えば、ディーゼルエンジンの排気管中に
組み込まれたケース3内に収容して構成され、ディーゼ
ルエンジンから排出される排気ガスがフィルタ本体1を
矢印Gで示す方向に横断して流れることによって、排気
ガス中に含まれる黒煙、カーボン、煤、HC等のパティ
キュレートがフィルタ本体1で捕集され、捕集されたパ
ティキュレートは加熱焼却してフィルタ本体1が再生さ
れる。フィルタ本体1は、後述のセラミックス繊維で図
2に示すように筒状で襞状に折り曲げられて形成されて
いる。フィルタ本体1の再生については、従来のものと
同様に通電金網6に通電してフィルタ本体1を加熱し、
フィルタ本体1に捕集されているパティキュレートを加
熱焼却して達成できる。フィルタ本体1の形状は、図2
では順次コルゲート状に折り曲げられた形状に構成され
ているが、円筒形等の筒状、平板状、波状、襞状等の形
状に構成することもできる。
で遮熱構造に構成した排気ガス通路13内に入口14か
ら出口15に延びるように配置されている。ケース3と
フィルタ本体1との間に配置された遮熱材2は、ケース
3を通じて外部に熱が放熱されるのを防止するため配置
されている。フィルタ本体1は、止め金12によってケ
ース3に固定されている。フィルタ本体1内には通電金
網6が組み込まれている。フィルタ本体1にディーゼル
エンジンから排出される排気ガスを流すと、排気ガス中
に含まれているカーボン、スモーク、HC、SOX 等の
パティキュレートがフィルタ本体1に捕集される。フィ
ルタ本体1に捕集されたパティキュレートは、コントロ
ーラ10の指令で通電金網6に端子4を通じて通電する
と、パティキュレートは加熱焼却され、CO2 ,H2 O
等のガスとなって出口15から放出される。
れ、入口14側では中空部18が開放されて他の領域が
遮蔽プレート16で閉鎖され、出口15側では中空部1
8が遮蔽プレート17で閉鎖されて他の領域が開放され
ている。従って、排気ガス通路13の入口14側から流
れ込んだ排気ガスは、中空部18からフィルタ本体1を
横断して外側へ流れ、排気ガス中のパティキュレートは
フィルタ本体1で捕集され、次いで出口15側へと排気
される。また、フィルタ本体1の再生は、例えば、排気
ガス圧を圧力センサー11で検出してフィルタ本体1の
パティキュレートの捕集量を検出し、該捕集量が所定量
以上であれば、コントローラ10の指令で通電金網6を
通電制御してフィルタ本体1に捕集されているパティキ
ュレートを加熱焼却してフィルタ本体1を再生する。通
電金網6は、例えば、Ni系金属によって金網構造に作
製されており、フィルタ本体1を均一に加熱できるよう
に構成されている。
トフィルタにおけるフィルタ本体1は、図3に示すよう
に、フェルト状のセラミックス繊維積層部材8、重ね合
わせたセラミックス繊維積層部材8間に配置された通電
金網6、重ね合わせのセラミックス繊維部材8の外面に
配置した耐熱性の金網7、及びサンドイッチ状に積層し
たこれら部材から成る積層体16に交差して織り込まれ
た不織布の長繊維材から成る交差糸9から構成されてい
る。交差糸9は、長繊維材を交互に押し出して絡めるこ
とによって交差させることができる。また、セラミック
ス繊維積層部材8の両面に金網7を配設し、金網7とセ
ラミックス繊維積層部材8とを一体的にスティープラ等
の係止具で係止することができる。セラミックス繊維積
層部材8は、SiC系セラミックス繊維、Si3 N4 系
セラミックス繊維等の単繊維のセラミックス繊維5をア
トランダムにフェルト状に積層して作製される。セラミ
ックス繊維5の繊維径は、5〜15μm程度であり、長
さは30〜150mm程度である。また、フェルト状に
積層したセラミックス繊維積層部材8は、その厚さが3
〜5mm程度に形成されている。耐熱性の金網7は、セ
ラミックス繊維積層部材8を保持し、セラミックス繊維
積層部材8を曲げ加工する場合、滑りを良くするため取
り付けているので、金網7を取り外すこともできる。
ミックス長繊維5で作製した場合には、セラミックス長
繊維5同志の一部を接合して繊維の飛散等を防止してフ
ェルト形状を強固に保持することができる。このとき、
セラミックス長繊維5がSiC系セラミックス繊維で作
製されている場合には、SiC系セラミックス繊維の一
部を接合するには、セラミックス繊維積層部材8にポリ
チタノカルボシラン溶液を含浸させ、次いで1000〜
1400℃で焼成することによってポリチタノカルボシ
ランをSiCに転化させることによってセラミックス繊
維積層部材8の繊維同志を一部固着させることができ
る。或いは、セラミックス繊維5がSi3N4 系セラミ
ックス繊維で作製されている場合には、Si3 N4 系セ
ラミックス繊維の一部を接合するには、セラミックス繊
維積層部材8にポリマープレカーサ溶液を含浸させ、次
いで1000〜1400℃で焼成することによってポリ
マープレカーサをSi3 N4 に転化させることによって
セラミックス繊維積層部材8の繊維同志を一部固着させ
ることができる。
ックス繊維積層部材8、通電金網6及び金網7から成る
積層体を長繊維材の交差糸9で織りあげる場合には、例
えば、鉤針等を使用し、鉤針の先端に長繊維材を引っか
けて積層体に押し込むか、積層体を貫通して引き上げる
ことによって、積層体16に長繊維材を横断して交差し
て交差糸9を織りあげることができる。また、フィルタ
本体1の作製について、積層したセラミックス繊維積層
部材8の両面に、目の粗い金網7を重ね合わせておくこ
とによって、この積層体16を蛇腹状等の所望の形状に
折り曲げることができ(図2参照)、高強度の保形性に
富んだフィルタ本体1を形成することができると共に、
セラミックス繊維積層部材8の間に配置された通電金網
6はセラミックス繊維積層部材8に密着して保持される
ことになる。
するSiC系セラミックス繊維としては、Si−C−
O,Si−Ti−C−O,Si−Cがある。セラミック
ス繊維5としては、SiC系セラミックス及びSi3 N
4 系セラミックスの他に、アルミナ(Al2 O3 )又は
ジルコニア(ZrO2 )を含んでいてもよい。
は、上記のように構成され、例えば、ケース3内には排
気ガス圧又はパティキュレート捕集量を検出するセンサ
ー11が設けられ、該センサー11によって検出された
排気ガス圧又は捕集量の情報はコントローラ10に入力
されるように構成されている。更に、コントローラ10
には、エンジン作動状態、即ち、エンジン回転数を検出
する回転センサー、エンジン負荷を検出する負荷センサ
ー、排気ガス温度を検出する温度センサー等が設けられ
ている。コントローラ10は、エンジン作動状態のこれ
らの検出信号を受けて、エンジン作動状態に対応して予
め決定されている排気ガス圧又は捕集量の検出値に対応
して通電金網6への通電を制御し、フィルタ本体1の再
生タイミングを制御するように構成されている。
は、上記のように構成されており、次のように作動す
る。ディーゼルエンジンが駆動され、排気ガスが排気管
を通じて排気ガス通路13に送り込まれる。排気ガスは
入口14から排気ガス通路13に送り込まれ、排気ガス
通路13からフィルタ本体1を通過し、フィルタ本体1
で排気ガス中に含まれるすす、カーボン、スモーク等の
パティキュレートが捕集され、クリーンな排気ガスは出
口15へと排出されている。捕集されたパティキュレー
トはフィルタ本体1に堆積する。一方、コントローラ1
0は、圧力センサー11等の各センサーからの検出信号
を受け、それらの検出値からエンジン作動状態を判断
し、予め設定されているパティキュレートの捕集量にな
ると、コントローラ10の指令で電極端子4を通じて通
電金網6に電流を流し、通電金網6は加熱されてフィル
タ本体1が加熱され、捕集されているパティキュレート
が加熱焼却される。即ち、パティキュレートは、ディー
ゼルエンジンにおける空気過剰率の原理を活かしてフィ
ルタ本体1を通過する微量の排気ガスに含まれる空気を
利用して加熱燃焼され、パティキュレートをCO2 、H
2 Oに変化させて焼却し、ガスになって出口15から放
出される。
ュレートフィルタの一実施例について説明したが、この
発明は、上記実施例に限らず、例えば、バイパス通路を
備えたディーゼルパティキュレートフィルタにも適用す
ることができる。例えば、上記フィルタ本体を主フィル
タに構成し、該主フィルタの中央部にバイパス通路を構
成するサブフィルタを配置する。主フィルタの再生時に
バイパス通路を開放し、排気ガスをサブフィルタに流し
て排気ガス中のパティキュレートを捕集すると共に、主
フィルタの通路金網に電流を流して主フィルタに捕集さ
れているパティキュレートを加熱焼却する。主フィルタ
の再生が完了すると、バイパス通路を閉鎖し、排気ガス
を主フィルタに流して通常の排気ガスを浄化する工程に
復帰するように作動を繰り返す。また、筒状フィルタの
外側から排気ガスを流入させ、内側へ抜けるように構成
することもできる。
ートフィルタは、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、このディーゼルパティキュレ
ートフィルタでは、フィルタ本体を構成するセラミック
ス繊維積層部材が金網で包み込まれ、しかも通電金網が
前記セラミックス繊維積層部材間に挟み込まれ、これら
の積層体が交差糸で密着して固着されているので、前記
フィルタ本体によるパティキュレートの捕集と前記フィ
ルタ本体を再生するためのパティキュレートの加熱焼却
を繰り返し行ったとしても、前記セラミックス繊維積層
部材と前記通電金網とが離間して変形することがなく、
前記セラミックス繊維積層部材がパティキュレートの加
熱焼却時に局所的に異常過熱されず、前記フィルタ本体
自体では騒音が発生せず、前記セラミックス繊維積層部
材の耐久性を向上させることができる。また、前記セラ
ミックス繊維積層部材は、両側が前記金網3で挟み込ま
れているので、前記セラミックス繊維積層部材自体の成
形が極めて容易に行うことができ、成形作業性を向上さ
せる。更に、前記セラミックス繊維積層材は、その外側
が前記金網で覆われているので、セラミックス繊維の分
離飛散を防止することもできる。
ートフィルタの一実施例を示す断面図である。
組み込まれたフィルタ本体の断面図である。
組み込まれたフィルタ本体の一部の拡大断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気ガス中に含ま
れるパティキュレートを捕集して加熱焼却するディーゼ
ルパティキュレートフィルタにおいて、セラミックス長
繊維をアトランダムに積層したセラミックス繊維積層部
材、重ね合わせた前記セラミックス繊維積層部材の間に
配置した通電金網、及び前記セラミックス繊維積層部材
と通電金網とから成る積層体を挟んで不織布の繊維を前
記セラミックス繊維積層部材と前記通電金網に交差して
織り込まれた交差糸、から構成したことを特徴とするデ
ィーゼルパティキュレートフィルタ。 - 【請求項2】 前記セラミックス長繊維はSiC系セラ
ミックス繊維及び/又はSi3 N4 系セラミックス繊維
から構成され、前記セラミックス長繊維の繊維径が5〜
15μm程度、長さが30〜150mm程度であること
を特徴とする請求項1に記載のディーゼルパティキュレ
ートフィルタ。 - 【請求項3】 前記セラミックス繊維積層部材の厚さは
3〜5mm程度であることを特徴とする請求項1に記載
のディーゼルパティキュレートフィルタ。 - 【請求項4】 SiC系セラミックス繊維で作製した前
記セラミックス繊維積層部材に含浸させたポリチタノカ
ルボシラン溶液を焼成によってSiCに転化させて前記
セラミックス繊維積層部材の繊維同志を一部固着させた
ことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルパティキ
ュレートフィルタ。 - 【請求項5】 Si3 N4 系セラミックス繊維で作製し
た前記セラミックス繊維積層部材に含浸させたポリマー
プレカーサ溶液を焼成によってSi3 N4 に転化させて
前記セラミックス繊維積層部材の繊維同志を一部固着さ
せたことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ。 - 【請求項6】 前記セラミックス繊維積層部材の両面に
金網を配設し、前記金網と前記セラミックス繊維積層部
材とを一体的にスティープラ等の係止具で係止したこと
を特徴とする請求項1に記載のディーゼルパティキュレ
ートフィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7013292A JPH08189335A (ja) | 1995-01-04 | 1995-01-04 | ディーゼルパティキュレートフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7013292A JPH08189335A (ja) | 1995-01-04 | 1995-01-04 | ディーゼルパティキュレートフィルタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08189335A true JPH08189335A (ja) | 1996-07-23 |
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JP7013292A Pending JPH08189335A (ja) | 1995-01-04 | 1995-01-04 | ディーゼルパティキュレートフィルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH08189335A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998042963A1 (fr) * | 1997-03-25 | 1998-10-01 | Nippon Oil Co., Ltd. | Catalyseur pour lutter contre les emissions polluantes, son procede de fabrication, filtre de reduction des emissions polluantes et son procede de fabrication, et appareil de reduction des emissions polluantes |
-
1995
- 1995-01-04 JP JP7013292A patent/JPH08189335A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998042963A1 (fr) * | 1997-03-25 | 1998-10-01 | Nippon Oil Co., Ltd. | Catalyseur pour lutter contre les emissions polluantes, son procede de fabrication, filtre de reduction des emissions polluantes et son procede de fabrication, et appareil de reduction des emissions polluantes |
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