JPH0893447A - デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ - Google Patents

デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ

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JPH0893447A
JPH0893447A JP6257626A JP25762694A JPH0893447A JP H0893447 A JPH0893447 A JP H0893447A JP 6257626 A JP6257626 A JP 6257626A JP 25762694 A JP25762694 A JP 25762694A JP H0893447 A JPH0893447 A JP H0893447A
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Kazuo Osumi
和生 大角
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気微粒子の補集領域が広く、有効使用期間
が長い、デイーゼル機関の排気微粒子フイルタを得る。 【構成】 セラミツク長繊維を不規則な方向に積層しか
つ部分的に織り込んだ不織布からデイーゼル機関の排気
微粒子フイルタ14を作る。排気微粒子フイルタ14に
は、外径の異なるセラミツク長繊維からなる複数の不織
布14A,14Bを積層する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセラミツク長繊維からな
る不織布を用いたデイーゼル機関の排気微粒子フイルタ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】デイーゼル機関の排気微粒子(DPF)
を補集する排気微粒子フイルタには、耐熱合金・セラミ
ツク製多孔体のもの、気孔径が50μm以下で気孔率が
40〜50%の多孔体を用いたハニカム状のもの、無機
長繊維ヤーンを巻き付けたて多層状にしたもの、セラミ
ツクウイスカを固めたものなどが知られている。しか
し、上述した従来の排気微粒子フイルタは、表面または
表面にごく近い部分で排気微粒子を補集するだけで、排
気微粒子フイルタの全空隙ないし全気孔を有効に利用し
て排気微粒子を補集できるものではないので、有効使用
期間が非常に短い。セラミツク長繊維の外径が一定であ
る単一のセラミツク長繊維からなる不織布を用いた排気
微粒子フイルタでは、排気入口側から排気出口側へ向つ
て、通路長さの約2/3の領域で排気微粒子が補集され
ているにすぎない。
【0003】そこで、本発明者はセラミツク長繊維から
なる不織布を用いた排気微粒子フイルタについて種々試
験を行つた結果、図5,6に破線で示すように、外径が
一定である単一のセラミツク長繊維からなる不織布を用
いたものでは、セラミツク長繊維の外径が小さいものほ
ど補集効率が高くなるが、図5,6に実線で示すよう
に、補集時間が短くなり、逆に、セラミツク長繊維の外
径が大きいものでは、補集効率が低くなり、補集時間が
長くなる。要するに、外径が一定である単一のセラミツ
ク長繊維からなる不織布を用いた排気微粒子フイルタで
は、補集効率を高く、補集時間を長くできないことが分
つた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、排気微粒子の補集領域が広く、有効使用期
間が長い、デイーゼル機関の排気微粒子フイルタを提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成はセラミツク長繊維を不規則な方向に
積層しかつ部分的に織り込んだ不織布からなるデイーゼ
ル機関の排気微粒子フイルタにおいて、不織布に外径の
異なるセラミツク長繊維を複合して積層したものであ
る。
【0006】
【作用】排気微粒子フイルタとして、耐熱性に優れるセ
ラミツク長繊維を用いる。特に、外径が異なる複数のセ
ラミツク長繊維からなる不織布を用い、気孔径が異なる
空隙ないし気孔を分散させる。不織布の気孔径は使用す
るセラミツク長繊維の外径により調整する。これによ
り、排気微粒子フイルタの全気孔を有効に利用し、長期
間にわたり排気微粒子を補集できる。
【0007】
【実施例】図1は本発明に係る排気微粒子フイルタが採
用されるデイーゼル機関の排気濾過装置の側面断面図で
ある。デイーゼル機関の排気濾過装置は筒体4の一端に
円錐状の端板2をボルト3により結合し、筒体4の他端
に端板6をボルト5により結合し、筒体4の内部に濾過
筒10を配設してなる。端板2の入口2aは排気管を介
し機関の排気マニホールドに接続され、端板6の出口6
aは排気管を介し消音器へ接続される。
【0008】濾過筒10はセラミツク長繊維を不規則な
方向に積層しかつ部分的に織り込んだ不織布からなる排
気微粒子フイルタ14を用い、排気微粒子フイルタ14
の外面にステンレスなどの金網13を、内面に同様の金
網15をそれぞれ重ね合せたものを円筒状に巻いて構成
される。濾過筒10は両端部内面に断面L形の内筒1
2,17を嵌合し、かつ外面に締付環8,16を巻き付
けて結合される。内筒12は蓋板7をボルト9により結
合される。内筒17は排気微粒子フイルタ14と同様の
遮熱環18を挟んで端板6に結合される。
【0009】排気は入口2aから筒体4の内面と濾過筒
10の外面との間へ流入し、濾過筒10のフイルタ14
を経て濾過筒10の内部へ通過する内に排気微粒子を分
離される。清浄にされた排気は濾過筒10の内部から出
口6aへ流出する。
【0010】本発明では、排気微粒子フイルタ14に使
用する不織布に、セラミツク長繊維の外径が小さいもの
と大きいものとを組み合せる。この場合に、セラミツク
長繊維の外径が大きい不織布を排気微粒子フイルタ14
の排気入口側に使用し、セラミツク長繊維の外径が小さ
い不織布を排気微粒子フイルタ14の排気出口側に使用
する。
【0011】図2に示すように、排気微粒子フイルタ1
4は、セラミツク長繊維を不規則な方向に積層しかつ部
分的に織り込んだ複数の不織布14A,14Bを重ね合
せて構成される。濾過筒10の外側(入口側)の不織布
14Aに用いるセラミツク長繊維の外径は、濾過筒10
の内側(出口側)の不織布14Bに用いるセラミツク長
繊維の外径よりも大きくする。
【0012】図3,4に示す試験結果から、セラミツク
長繊維の外径が小さいものと大きいものとを組み合せる
場合に、排気微粒子フイルタ14に用いる不織布14
A,14Bの補集面積当りの重量は次の基準により決定
する。
【0013】(a) セラミツク長繊維の外径(8.5
μmφ)が小さい不織布14Bの重量を一定(110g
/m)にした場合に、補集時間(実線で示す)と補集
効率(破線で示す)の両方を考慮すると、セラミツク長
繊維の外径が大きな不織布14Aの重量は150〜40
0g/mが適正値である。
【0014】(b) セラミツク長繊維の外径(14μ
mφ)が大きい不織布14Aの重量を一定(200g/
)にした場合に、セラミツク長繊維の外径が小さい
不織布14Bの重量は75〜250g/mが適正値で
ある。
【0015】次に、本発明の具体的実施例を説明する。
セラミツク長繊維(SiCセラミツク長繊維、Al
セラミツク長繊維など)を用いて、次表に示す仕様の
不織布14A,14Bを作製した。これらの不織布14
A,14Bを用いて補集面積0.045mの排気微粒
子フイルタ14を作製し、補集試験を行つた。
【0016】比較材として、同様の補集面積をもつコー
デイライトハニカム型の排気微粒子フイルタと、Ni−
Cr多孔体からなる排気微粒子フイルタとを作製し、同
様の補集試験を行つた。
【0017】本発明による排気微粒子フイルタは、外径
が小さい単一のセラミツク長繊維からなる不織布(気孔
径が小さい不織布)を用いたものに比べて、補集効率は
2倍以上になる。
【0018】なお、コーデイライトハニカム型排気微粒
子フイルタは、補集効率が高いものの、補集時間は圧力
損失が150mmHgになるまで3分と短かつた。Ni
−Cr多孔体からなる排気微粒子フイルタは、補集時間
が長いものの、補集効率は40%以下と低かつた。
【0019】本発明による排気微粒子フイルタは、外径
が異なるセラミツク長繊維を組み合せた不織布を用いる
ので、排気微粒子が排気微粒子フイルタの全領域にわた
つて補集されているのが確認された。補集された排気微
粒子の粒径は、排気微粒子フイルタの排気入口側に粗い
ものが、出口側に細いものが補集されている。排気微粒
子の粒径や凝集度は、機関の回転数や負荷により異なる
ので、排気入口側に気孔径が大きい不織布(外径が大き
いセラミツク長繊維からなる)を使用することは、様々
な粒径の排気微粒子を補集するのに有効である。
【0020】次に、本発明の変更実施例を説明する。排
気微粒子フイルタは作動中または再生中に600〜11
00℃の高温に晒されるので、高い耐熱性が要求され
る。そこで、セラミツク長繊維の表面にSi,Al,T
i,Zrなどを主成分とする酸化物、炭化物または窒化
物のコーテイング処理を行つたうえで、図2に示すもの
と同様に外径が異なるセラミツク長繊維を組み合せた不
織布を用いて排気微粒子フイルタを作製した。
【0021】セラミツク長繊維にコーテイング処理を行
つた不織布を用いた排気微粒子フイは、コーテイング処
理をしなかつたものに比べて、セラミツク繊維の酸化増
量が約15%減少した。
【0022】
【発明の効果】本発明は上述のように、セラミツク長繊
維を不規則な方向に積層しかつ部分的に織り込んだ不織
布からなるデイーゼル機関の排気微粒子フイルタにおい
て、不織布に外径の異なるセラミツク長繊維を複合して
積層したものであるから、排気微粒子フイルタの空隙の
全領域が有効に働き、高補集効率と長補集時間が得られ
る。
【0023】セラミツク長繊維の外径により排気微粒子
フイルタの気孔径を容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排気微粒子フイルタが採用される
デイーゼル機関の排気濾過装置の側面断面図である。
【図2】同排気微粒子フイルタの要部を拡大して示す側
面断面図である。
【図3】同排気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線
図である。
【図4】同排気微粒子フイルタの補集試験結果を表す線
図である。
【図5】セラミツク長繊維の外径が一定である単一のセ
ラミツク長繊維からなる不織布を用いた排気微粒子フイ
ルタの補集試験結果を表す線図である。
【図6】セラミツク長繊維の外径が一定である単一のセ
ラミツク長繊維からなる不織布を用いた排気微粒子フイ
ルタの補集試験結果を表す線図である。
【符号の説明】
14:排気微粒子フイルタ 14A,14B:不織布

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミツク長繊維を不規則な方向に積層し
    かつ部分的に織り込んだ不織布からなるデイーゼル機関
    の排気微粒子フイルタにおいて、不織布に外径の異なる
    セラミツク長繊維を複合して積層したことを特徴とす
    る、デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ。
  2. 【請求項2】前記セラミツク長繊維の外径は5〜40μ
    mであり、排気入口側で大きく、排気出口側で小さくな
    るように順次積層した、デイーゼル機関の排気微粒子フ
    イルタ。
  3. 【請求項3】前記セラミツク長繊維の外面に有機質材料
    またはガラス質材料のコーテイングを施した、デイーゼ
    ル機関の排気微粒子フイルタ。
  4. 【請求項4】前記排気入口側のセラミツク長繊維の外径
    は11〜40μm、前記排気出口側のセラミツク長繊維
    の外径は5〜11μmである、デイーゼル機関の排気微
    粒子フイルタ。
  5. 【請求項5】前記排気入口側のセラミツク長繊維からな
    る不織布は単位補集面積当りの重量が150〜400g
    /m、前記排気出口側のセラミツク長繊維からなる不
    織布は単位補集面積当りの重量が75〜250g/m
    である、デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ。
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