JPH0949420A - ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ - Google Patents
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- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S55/00—Gas separation
- Y10S55/30—Exhaust treatment
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気ガスの圧力によるフィルタ変形とフィル
タ振動を抑制して、捕集性能、圧損、耐久性、再生性能
の総てを満足させたディーゼルエンジン用パティキュレ
ートトラップを提供することである。 【解決手段】 耐熱製金属繊維の不織布で作られる平板
或いは筒状フィルタを用い、各フィルタ間の空間の入口
側と出口側を交互に行き止まりにして長手方向に入り込
む排気ガスの導入空間３を導出空間４を交互に生じさせ
た構造のフィルタエレメント１を作る。そして、このフ
ィルタエレメントの排気ガス導出空間４内に通気性のあ
る補強材２-1を設けて空間３、４間のフィルタが排気ガ
ス通過時に生じる前後の差圧で変形しないようにする。
また、必要に応じ、排気ガスの導入空間３にも通気性の
ある補強材を入れ、場合によってはフィルタエレメント
１の両端部も補強材で受けてフィルタ振動を防止する。
タ振動を抑制して、捕集性能、圧損、耐久性、再生性能
の総てを満足させたディーゼルエンジン用パティキュレ
ートトラップを提供することである。 【解決手段】 耐熱製金属繊維の不織布で作られる平板
或いは筒状フィルタを用い、各フィルタ間の空間の入口
側と出口側を交互に行き止まりにして長手方向に入り込
む排気ガスの導入空間３を導出空間４を交互に生じさせ
た構造のフィルタエレメント１を作る。そして、このフ
ィルタエレメントの排気ガス導出空間４内に通気性のあ
る補強材２-1を設けて空間３、４間のフィルタが排気ガ
ス通過時に生じる前後の差圧で変形しないようにする。
また、必要に応じ、排気ガスの導入空間３にも通気性の
ある補強材を入れ、場合によってはフィルタエレメント
１の両端部も補強材で受けてフィルタ振動を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの排
気ガス中のカーボン等の微粒子（パティキュレート）を
捕集・除去するためのパティキュレートトラップに関す
る。
気ガス中のカーボン等の微粒子（パティキュレート）を
捕集・除去するためのパティキュレートトラップに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車の排気ガスは、大気汚染の大きな
原因の一つで、排気ガスに含まれる有害成分を除去する
技術は極めて重要である。特にディーゼルエンジン車に
おいては、主にＮＯｘとカーボンを主体とするパティキ
ュレートの除去が重要な課題である。
原因の一つで、排気ガスに含まれる有害成分を除去する
技術は極めて重要である。特にディーゼルエンジン車に
おいては、主にＮＯｘとカーボンを主体とするパティキ
ュレートの除去が重要な課題である。
【０００３】これらの有害成分を除去するために、排気
通路に排気トラップを設置し、パティキュレートをトラ
ップによって捕集し、後処理により除去することが提案
されている（特開昭５８−５１２３５号公報等）。ほか
にも、排気再循環（ＥＧＲ）をかけたり、燃料噴射系の
改善を行ったり、エンジン側での努力も行われている
が、抜本的な決め手がなく、現在まで、前述のトラップ
による後処理法が最も実用的であると考えられ、検討が
続けられている。
通路に排気トラップを設置し、パティキュレートをトラ
ップによって捕集し、後処理により除去することが提案
されている（特開昭５８−５１２３５号公報等）。ほか
にも、排気再循環（ＥＧＲ）をかけたり、燃料噴射系の
改善を行ったり、エンジン側での努力も行われている
が、抜本的な決め手がなく、現在まで、前述のトラップ
による後処理法が最も実用的であると考えられ、検討が
続けられている。
【０００４】ところで、ディーゼルエンジン排気に含ま
れるパティキュレートを捕集するためのパティキュレー
トトラップとしては、使用される条件から、次のような
性能を満足する必要がある。
れるパティキュレートを捕集するためのパティキュレー
トトラップとしては、使用される条件から、次のような
性能を満足する必要がある。
【０００５】 捕集性能 先ず第１に排気ガスの清浄度を満足させるだけの、パテ
ィキュレートの捕集効率をもっていることが必要であ
る。パティキュレート排出量は、ディーゼルエンジンの
排気量や負荷等により変化するが、ディーゼルエンジン
からの排出量の平均６０％以上を捕集できることが必要
であると言われている。また、パティキュレートの中で
も粒径２μｍ以下の浮遊性微粒子が人体肺胞に入り易く
肺ガンの原因になるとの報告もあり、この浮遊性微粒子
を十分に捕集できることも必要となっている。
ィキュレートの捕集効率をもっていることが必要であ
る。パティキュレート排出量は、ディーゼルエンジンの
排気量や負荷等により変化するが、ディーゼルエンジン
からの排出量の平均６０％以上を捕集できることが必要
であると言われている。また、パティキュレートの中で
も粒径２μｍ以下の浮遊性微粒子が人体肺胞に入り易く
肺ガンの原因になるとの報告もあり、この浮遊性微粒子
を十分に捕集できることも必要となっている。
【０００６】 圧損 第２には、排気ガスに対する圧力損失が小さいことであ
る。圧力損失が大きいとエンジンに背圧がかかり燃費の
悪化をもたらす。従って、パティキュレートトラップは
初期圧力損失（パティキュレートを捕集していない状態
での圧力損失）が小さくなければならない。また、パテ
ィキュレートが捕集されるに従ってトラップは目詰まり
を起こしていくので圧力損失は大きくなっていく。その
ため、排気ガスを通過させパティキュレートが捕集され
ても圧力損失が上がりにくいことも必要である。
る。圧力損失が大きいとエンジンに背圧がかかり燃費の
悪化をもたらす。従って、パティキュレートトラップは
初期圧力損失（パティキュレートを捕集していない状態
での圧力損失）が小さくなければならない。また、パテ
ィキュレートが捕集されるに従ってトラップは目詰まり
を起こしていくので圧力損失は大きくなっていく。その
ため、排気ガスを通過させパティキュレートが捕集され
ても圧力損失が上がりにくいことも必要である。
【０００７】 再生 第３には、低エネルギーでの再生が可能なことである。
パティキュレートトラップはパティキュレート捕集後、
それを燃焼し再生することによって繰り返し使用する必
要がある。再生方法としては電気ヒータや軽油バーナを
利用した再生方法が検討されている。
パティキュレートトラップはパティキュレート捕集後、
それを燃焼し再生することによって繰り返し使用する必
要がある。再生方法としては電気ヒータや軽油バーナを
利用した再生方法が検討されている。
【０００８】 耐久性 第４には、優れた耐久性を持つことである。高温の排気
ガスに対する高い耐食性と、パティキュレート燃焼再生
時に発生するヒートショックに対する耐久性が要求され
る。
ガスに対する高い耐食性と、パティキュレート燃焼再生
時に発生するヒートショックに対する耐久性が要求され
る。
【０００９】 触媒コンバータとの一体化 第５には、触媒コンバータとの一体化が必要である。現
在排気ガス中の有毒ガス成分を除去するために、有毒ガ
ス除去触媒を担持した触媒コンバータをエンジン排気系
に設置することがある。併せてパティキュレートトラッ
プを設置しようとする場合、エンジン排気系に設置スペ
ースがなかったり、また後処理装置を２種類設置するた
めのコスト増が問題となっている。
在排気ガス中の有毒ガス成分を除去するために、有毒ガ
ス除去触媒を担持した触媒コンバータをエンジン排気系
に設置することがある。併せてパティキュレートトラッ
プを設置しようとする場合、エンジン排気系に設置スペ
ースがなかったり、また後処理装置を２種類設置するた
めのコスト増が問題となっている。
【００１０】従来、上記の要件を満足するフィルタエレ
メント材料として、コーディエライトセラミックスのウ
ォールフロー式のハニカム状多孔体が最も実用に近いと
考えられてきた。
メント材料として、コーディエライトセラミックスのウ
ォールフロー式のハニカム状多孔体が最も実用に近いと
考えられてきた。
【００１１】しかしながら、これは、パティキュレート
が局所にたまりやすく、また、コーディエライトセラミ
ックは熱伝導率が小さいため、再生時にヒートスポット
ができやすく、フィルタが溶損したり、熱応力によって
クラックを生じたりすることがあり、耐久性が確保でき
なかった。また、特開平４−２６５４１１号公報のよう
に再生ヒータ配置方法の適正化によりセラミックフォー
ムフィルタの均一加熱を図る構造でも、フィルタエレメ
ントの保持部分が比較的小さいため、振動や排ガスの圧
力に対しハニカム状多孔体程の耐久性が得られないと考
えられる。さらに、最近注目されているセラミックファ
イバをキャンドル状に形成したセラミックファイバトラ
ップも、高温の排気ガス中で強度劣化を起こし、ファイ
バの破壊が発生するため、耐久性の確保が難しいと言わ
れている。
が局所にたまりやすく、また、コーディエライトセラミ
ックは熱伝導率が小さいため、再生時にヒートスポット
ができやすく、フィルタが溶損したり、熱応力によって
クラックを生じたりすることがあり、耐久性が確保でき
なかった。また、特開平４−２６５４１１号公報のよう
に再生ヒータ配置方法の適正化によりセラミックフォー
ムフィルタの均一加熱を図る構造でも、フィルタエレメ
ントの保持部分が比較的小さいため、振動や排ガスの圧
力に対しハニカム状多孔体程の耐久性が得られないと考
えられる。さらに、最近注目されているセラミックファ
イバをキャンドル状に形成したセラミックファイバトラ
ップも、高温の排気ガス中で強度劣化を起こし、ファイ
バの破壊が発生するため、耐久性の確保が難しいと言わ
れている。
【００１２】そこで、熱伝導率が高く再生時にヒートス
ポット、クラックを生じ難く、また高温排気ガス中でも
優れた耐食性を示す金属製トラップ（特開平６−２５７
４２２、特開平６−２９４３１３、特開平７−７３１、
特開平７−５１５２２）が現在注目されている。
ポット、クラックを生じ難く、また高温排気ガス中でも
優れた耐食性を示す金属製トラップ（特開平６−２５７
４２２、特開平６−２９４３１３、特開平７−７３１、
特開平７−５１５２２）が現在注目されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属製トラップ
の課題を、上記要件〜に関連させて以下に述べる。
従来の金属製トラップは上記要件、を基本的に満足
する。しかし、上記要件の粒径２μｍ以下の浮遊性微
粒子の捕集に関しては、より一層の性能向上を図る必要
がある。
の課題を、上記要件〜に関連させて以下に述べる。
従来の金属製トラップは上記要件、を基本的に満足
する。しかし、上記要件の粒径２μｍ以下の浮遊性微
粒子の捕集に関しては、より一層の性能向上を図る必要
がある。
【００１４】上記要件に関しては、パティキュレート
捕集時の圧力損失が比較的高いという問題があり、エン
ジン背圧を特に低くしたいという場合、その要求性能を
満足できない場合があった。パティキュレート捕集時の
圧力損失を小さくするためには、排気ガスが流入できる
フィルタエレメントの表面積を大きくすることが必要で
あるが、従来の金属製トラップでフィルタエレメントの
表面積（濾過面積）を大きくしようとするとパティキュ
レートトラップは非常に大型なものになってしまう。
捕集時の圧力損失が比較的高いという問題があり、エン
ジン背圧を特に低くしたいという場合、その要求性能を
満足できない場合があった。パティキュレート捕集時の
圧力損失を小さくするためには、排気ガスが流入できる
フィルタエレメントの表面積を大きくすることが必要で
あるが、従来の金属製トラップでフィルタエレメントの
表面積（濾過面積）を大きくしようとするとパティキュ
レートトラップは非常に大型なものになってしまう。
【００１５】また、従来の金属製トラップでは上記要件
に関し、 ・排気ガス導入時に発生する圧力でフィルタエレメント
が微小変形し、その変形に伴う応力によって破壊が起こ
る。 ・トラップは排気系に装着されるので振動にさらされ
る。そのため、フィルタエレメントも振動し破壊が起こ
る。
に関し、 ・排気ガス導入時に発生する圧力でフィルタエレメント
が微小変形し、その変形に伴う応力によって破壊が起こ
る。 ・トラップは排気系に装着されるので振動にさらされ
る。そのため、フィルタエレメントも振動し破壊が起こ
る。
【００１６】という問題が特に過酷な耐久性試験におい
ては発生するという問題がある。
ては発生するという問題がある。
【００１７】また、従来の金属製トラップは上記要件
に関し、触媒コンバータとの一体化が必要な場合があ
る。従来ＤＰＦとして開発されてきたコーディエライト
セラミックのウォールフロー式のハニカム状多孔体は触
媒との一体化が検討されているが、熱容量が大きいため
昇温スピードが遅く、触媒が作用するのに十分な温度上
昇が得られないことがある。
に関し、触媒コンバータとの一体化が必要な場合があ
る。従来ＤＰＦとして開発されてきたコーディエライト
セラミックのウォールフロー式のハニカム状多孔体は触
媒との一体化が検討されているが、熱容量が大きいため
昇温スピードが遅く、触媒が作用するのに十分な温度上
昇が得られないことがある。
【００１８】本発明は以上述べた問題点の全てを解決
し、従来の技術の欄に挙げた要件〜を全て満足する
ディーゼルパティキュレートトラップを得ることを課題
としている。
し、従来の技術の欄に挙げた要件〜を全て満足する
ディーゼルパティキュレートトラップを得ることを課題
としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、長手方向に入り込んだ、出口側
が行き止まりの排気ガス導入空間と入口側が行き止まり
の排気ガス導出空間を、金属繊維の不織布から成るフィ
ルタで両空間の間を仕切って交互に形成してあるフィル
タエレメントを有し、そのフィルタエレメントを排気系
の途中に設置される容器内に装着して構成されるパティ
キュレートトラップにおいて、前記排気ガス導出空間又
はフィルタ端部に排気ガスの透過が可能なフィルタ補強
材を設けたのである。
め、本発明においては、長手方向に入り込んだ、出口側
が行き止まりの排気ガス導入空間と入口側が行き止まり
の排気ガス導出空間を、金属繊維の不織布から成るフィ
ルタで両空間の間を仕切って交互に形成してあるフィル
タエレメントを有し、そのフィルタエレメントを排気系
の途中に設置される容器内に装着して構成されるパティ
キュレートトラップにおいて、前記排気ガス導出空間又
はフィルタ端部に排気ガスの透過が可能なフィルタ補強
材を設けたのである。
【００２０】或は、前記排ガス導入空間にも補強材を設
けたのである。
けたのである。
【００２１】補強材は、排気ガス導出空間の全域、或い
は排気ガス導入空間の全域に挿入してもよいし、フィル
タエレメントの両端部に凹凸嵌合させて設けてもよい。
は排気ガス導入空間の全域に挿入してもよいし、フィル
タエレメントの両端部に凹凸嵌合させて設けてもよい。
【００２２】排気ガス導出空間、導入空間の少なくとも
どちらか一方の補強材とフィルタエレメント両端部の補
強材を組合わせた形にして設けることも勿論可能であ
る。
どちらか一方の補強材とフィルタエレメント両端部の補
強材を組合わせた形にして設けることも勿論可能であ
る。
【００２３】この補強材は、フィルタよりも目の粗いも
のを用いる。また、できるだけ軽量で熱容量も小さなも
のが望ましく、体積に占める材料充填率が３０％以下の
耐熱金属から成る３次元網状構造多孔体、金網、金属繊
維不織布、波板、パンチングメタル等が適している。
のを用いる。また、できるだけ軽量で熱容量も小さなも
のが望ましく、体積に占める材料充填率が３０％以下の
耐熱金属から成る３次元網状構造多孔体、金網、金属繊
維不織布、波板、パンチングメタル等が適している。
【００２４】なお、耐熱性金属は、７００℃の排気ガス
中に１００時間放置しても劣化のないもので、例えば、
Ｆｅ、Ｎｉ或いはＣｏに、ＣｒやＡｌもしくはその両方
を添加したものが適している。また、ディーゼルエンジ
ンの種類や使用条件によっては、さらに過酷な耐熱性が
要求されることも考えられるため、好ましくは８００℃
の排気ガス中放置でも劣化の生じないＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌを使用するのがよい。
中に１００時間放置しても劣化のないもので、例えば、
Ｆｅ、Ｎｉ或いはＣｏに、ＣｒやＡｌもしくはその両方
を添加したものが適している。また、ディーゼルエンジ
ンの種類や使用条件によっては、さらに過酷な耐熱性が
要求されることも考えられるため、好ましくは８００℃
の排気ガス中放置でも劣化の生じないＦｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌを使用するのがよい。
【００２５】フィルタを構成する金属としては、例え
ば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌなど、耐熱性
に優れたものが用いられる。パティキュレート燃焼再生
時に熱膨張差による応力がフィルタエレメントに働かな
いようにするためには、補強材をフィルタと同種の金属
又はそれと熱膨張係数にあまり差のない金属で形成する
のがよく、この点でも、Ｆｅ−Ｃｒ−ＡｌやＮｉ−Ｃｒ
−Ａｌが特に適している。
ば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌなど、耐熱性
に優れたものが用いられる。パティキュレート燃焼再生
時に熱膨張差による応力がフィルタエレメントに働かな
いようにするためには、補強材をフィルタと同種の金属
又はそれと熱膨張係数にあまり差のない金属で形成する
のがよく、この点でも、Ｆｅ−Ｃｒ−ＡｌやＮｉ−Ｃｒ
−Ａｌが特に適している。
【００２６】また、もうひとつの課題解決策として、金
属繊維の不織布で複数個の異径直円筒状もしくは異径テ
ーパ円筒状のフィルタを構成し、その複数個の異径円筒
状フィルタを同心的に組み合わせ、各円筒状フィルタ間
の隙間と最小径円筒状フィルタの一端を交互に閉じて長
手方向に入り込んだ出口側が行き止まりの排気ガス導入
空間と入口側が行き止まりの排気ガス導出空間を同心上
に交互に生じさせた図２、図３の如きフィルタエレメン
トを用いるパティキュレートトラップにおいて、前記フ
ィルタエレメントを構成する円筒状フィルタを円筒半径
の大きい外側のフィルタほど肉厚にしたのである。
属繊維の不織布で複数個の異径直円筒状もしくは異径テ
ーパ円筒状のフィルタを構成し、その複数個の異径円筒
状フィルタを同心的に組み合わせ、各円筒状フィルタ間
の隙間と最小径円筒状フィルタの一端を交互に閉じて長
手方向に入り込んだ出口側が行き止まりの排気ガス導入
空間と入口側が行き止まりの排気ガス導出空間を同心上
に交互に生じさせた図２、図３の如きフィルタエレメン
トを用いるパティキュレートトラップにおいて、前記フ
ィルタエレメントを構成する円筒状フィルタを円筒半径
の大きい外側のフィルタほど肉厚にしたのである。
【００２７】なお、このフィルタエレメントを構成する
円筒状フィルタは、厚みの厚い外側のフィルタほど目孔
を粗くするのが望ましい。
円筒状フィルタは、厚みの厚い外側のフィルタほど目孔
を粗くするのが望ましい。
【００２８】また、好ましくは、 （１）円筒半径が３５ｍｍ未満のフィルタには、排気ガ
ス入口側の繊維直径が４０μｍ出口側の繊維直径が３０
μｍであり、厚さが０．５ｍｍの金属繊維の不織布 （２）円筒半径が３５ｍｍ以上、７０ｍｍ未満のフィル
タには、排気ガス入口側の繊維直径が３０μｍ出口側の
繊維直径が２０μｍであり、厚さが１．０ｍｍの金属繊
維の不織布 （３）円筒半径が７０ｍｍ以上、１０５ｍｍ未満のフィ
ルタには、排気ガス入口側の繊維直径が２０μｍ出口側
の繊維直径が１５μｍであり、厚さが１．５ｍｍの金属
繊維の不織布 を使用するのがよい。
ス入口側の繊維直径が４０μｍ出口側の繊維直径が３０
μｍであり、厚さが０．５ｍｍの金属繊維の不織布 （２）円筒半径が３５ｍｍ以上、７０ｍｍ未満のフィル
タには、排気ガス入口側の繊維直径が３０μｍ出口側の
繊維直径が２０μｍであり、厚さが１．０ｍｍの金属繊
維の不織布 （３）円筒半径が７０ｍｍ以上、１０５ｍｍ未満のフィ
ルタには、排気ガス入口側の繊維直径が２０μｍ出口側
の繊維直径が１５μｍであり、厚さが１．５ｍｍの金属
繊維の不織布 を使用するのがよい。
【００２９】また、上記いずれのフィルタエレメント
も、フィルタを構成する耐熱性金属繊維の骨格表面にア
ルミナウィスカーを生成させてよく、これは、浮遊性微
粒子を捕集するのに有効なことである。
も、フィルタを構成する耐熱性金属繊維の骨格表面にア
ルミナウィスカーを生成させてよく、これは、浮遊性微
粒子を捕集するのに有効なことである。
【００３０】さらに、上記いずれのフィルタエレメント
もフィルタ材に触媒を担持することによってパティキュ
レートトラップと触媒コンバータを一体化させることが
できる。触媒は、フィルタ材である耐熱性金属繊維の不
織布の片面又は両面に担持させる方法、或は前記不織布
の片面又は両面に連続孔を有する耐熱金属骨格からなる
３次元網状構造多孔体を設置してこの多孔体に担持させ
る方法がある。
もフィルタ材に触媒を担持することによってパティキュ
レートトラップと触媒コンバータを一体化させることが
できる。触媒は、フィルタ材である耐熱性金属繊維の不
織布の片面又は両面に担持させる方法、或は前記不織布
の片面又は両面に連続孔を有する耐熱金属骨格からなる
３次元網状構造多孔体を設置してこの多孔体に担持させ
る方法がある。
【００３１】
・請求項１ 本発明のパティキュレートトラップは、長手方向に入り
込んだ、出口側が行き止まりの排気ガス導入空間と入口
側が行き止まりの排気ガス導出空間を、金属繊維の不織
布から成るフィルタで両空間の間を仕切って交互に形成
している。そのため、平板フィルタ間の隙間を小さくす
れば非常に少ない設置スペースで平板フィルタ面積を増
加させることができ、非常に小型でありながらフィルタ
エレメントの表面積を大きく確保し得る。また、排気ガ
ス導出空間又はフィルタ端部に設置するフィルタ補強材
は排気ガスの透過が可能で、その金属充填率がフィルタ
エレメントに対して十分小さい為、排気の通過時に新た
に発生する圧力損失は十分小さい。従って、高い捕集効
率を得るように孔径を小さくしても、表面積の増加によ
る単位面積当たりの捕集量の減少により目詰まりを少な
くして圧力損失を小さくすることができる。
込んだ、出口側が行き止まりの排気ガス導入空間と入口
側が行き止まりの排気ガス導出空間を、金属繊維の不織
布から成るフィルタで両空間の間を仕切って交互に形成
している。そのため、平板フィルタ間の隙間を小さくす
れば非常に少ない設置スペースで平板フィルタ面積を増
加させることができ、非常に小型でありながらフィルタ
エレメントの表面積を大きく確保し得る。また、排気ガ
ス導出空間又はフィルタ端部に設置するフィルタ補強材
は排気ガスの透過が可能で、その金属充填率がフィルタ
エレメントに対して十分小さい為、排気の通過時に新た
に発生する圧力損失は十分小さい。従って、高い捕集効
率を得るように孔径を小さくしても、表面積の増加によ
る単位面積当たりの捕集量の減少により目詰まりを少な
くして圧力損失を小さくすることができる。
【００３２】また、排気ガス通過時の圧力によるフィル
タの微細変形が補強材による補強によって防止される。
そのためフィルタに変形による応力が発生せず、フィル
タエレメントの応力による破壊が減って耐久性が向上す
る。排気ガス通過時のフィルタ前後での圧力差によるフ
ィルタ変形は、排気ガス導入空間が緩やかな曲線を画い
て膨らみ、導出空間が膨らみに対応して凹むように起こ
るので、排気ガス導出空間の全域に補強材を挿入したも
の（請求項３）はフィルタ変形の抑止効果が高い。
タの微細変形が補強材による補強によって防止される。
そのためフィルタに変形による応力が発生せず、フィル
タエレメントの応力による破壊が減って耐久性が向上す
る。排気ガス通過時のフィルタ前後での圧力差によるフ
ィルタ変形は、排気ガス導入空間が緩やかな曲線を画い
て膨らみ、導出空間が膨らみに対応して凹むように起こ
るので、排気ガス導出空間の全域に補強材を挿入したも
の（請求項３）はフィルタ変形の抑止効果が高い。
【００３３】・請求項２ また、排気ガス導入空間及び導出空間の両方に補強材を
設けたものは、フィルタが補強材によりフィルタ面の垂
直方向に拘束されているため、振動によるフィルタのフ
ィルタ面垂直方向の変形が防止される。そのためフィル
タに変形による応力が発生せず、フィルタエレメントの
応力による破壊が減って耐久性が向上する。また、振動
によるフィルタのフィルタ面垂直方向の変形は、排ガス
導入空間の膨らみと凹みが交互に繰返し起こり、導出空
間がそれに対応して凹みと膨らみが交互に繰返し起こる
ので、排気ガス導入空間及び導出空間の全域の補強材を
挿入したもの（請求項４）はフィルタ変形の抑止効果が
高い。
設けたものは、フィルタが補強材によりフィルタ面の垂
直方向に拘束されているため、振動によるフィルタのフ
ィルタ面垂直方向の変形が防止される。そのためフィル
タに変形による応力が発生せず、フィルタエレメントの
応力による破壊が減って耐久性が向上する。また、振動
によるフィルタのフィルタ面垂直方向の変形は、排ガス
導入空間の膨らみと凹みが交互に繰返し起こり、導出空
間がそれに対応して凹みと膨らみが交互に繰返し起こる
ので、排気ガス導入空間及び導出空間の全域の補強材を
挿入したもの（請求項４）はフィルタ変形の抑止効果が
高い。
【００３４】また、フィルタ端部を補強材で支持したも
の（請求項５）は、非支持の自由端がなくなってフィル
タ振動が効果的に防止され、振動による疲労破壊が減少
する。従って、これ等を組合わせ、変形、振動の双方に
対応する構成にしたものは、耐久性向上に関して特に大
きな効果を期待できる。
の（請求項５）は、非支持の自由端がなくなってフィル
タ振動が効果的に防止され、振動による疲労破壊が減少
する。従って、これ等を組合わせ、変形、振動の双方に
対応する構成にしたものは、耐久性向上に関して特に大
きな効果を期待できる。
【００３５】なお、補強材は材料充填率の低い目の粗い
ものを用いれば（請求項６）、補強材の目詰まりによる
圧力損失の大きな上昇は起こらず、捕集性能に与える悪
影響は少ない。また、この補強材の金属充填率が低けれ
ば、パティキュレートの重量増、熱容量増が抑えられる
ので、補強材追設による再生エネルギーの増加等も少な
い。
ものを用いれば（請求項６）、補強材の目詰まりによる
圧力損失の大きな上昇は起こらず、捕集性能に与える悪
影響は少ない。また、この補強材の金属充填率が低けれ
ば、パティキュレートの重量増、熱容量増が抑えられる
ので、補強材追設による再生エネルギーの増加等も少な
い。
【００３６】・請求項７ 通常、薄い円筒殻構造の外圧による発生応力はその円筒
殻の半径に比例して大きく、座屈変形も円筒殻半径の増
大に伴って発生し易くなる（座屈発生圧力は径の１〜３
乗に比例する）。請求項７のパティキュレートトラップ
に用いるフィルタエレメントは、より大きな応力が生
じ、しかもより低い圧力で座屈を生じる外側の円筒状フ
ィルタほど厚みの大きいフィルタ材で形成しているの
で、円筒半径の大きいフィルタに発生する応力を円筒半
径のより小さいフィルタ並みに小さくすることができ、
座屈も抑制できる。発生応力はフィルタの厚みに反比例
し、また、座屈発生圧力はフィルタ厚みの１〜３乗に反
比例するので、フィルタ厚みに差をつければ円筒半径の
違いによる発生応力の差、耐座屈性の差が吸収されて小
さくなり、変形、座屈の生じ易い部分がなくなる。
殻の半径に比例して大きく、座屈変形も円筒殻半径の増
大に伴って発生し易くなる（座屈発生圧力は径の１〜３
乗に比例する）。請求項７のパティキュレートトラップ
に用いるフィルタエレメントは、より大きな応力が生
じ、しかもより低い圧力で座屈を生じる外側の円筒状フ
ィルタほど厚みの大きいフィルタ材で形成しているの
で、円筒半径の大きいフィルタに発生する応力を円筒半
径のより小さいフィルタ並みに小さくすることができ、
座屈も抑制できる。発生応力はフィルタの厚みに反比例
し、また、座屈発生圧力はフィルタ厚みの１〜３乗に反
比例するので、フィルタ厚みに差をつければ円筒半径の
違いによる発生応力の差、耐座屈性の差が吸収されて小
さくなり、変形、座屈の生じ易い部分がなくなる。
【００３７】なお、厚みの厚い外径のフィルタほど目孔
を粗くすれば（請求項８）、フィルタ厚みの増加による
圧力損失の増加を抑制できる。また、フィルタ厚みを円
筒半径に応じたものにすれば、過剰厚みのフィルタが無
くなってトラップ全体の重量増、熱容量増が小さく抑え
られ、均一厚みのフィルタを用いる場合と同程度の再生
エネルギーで、パティキュレートを燃焼させてフィルタ
を再生すると言ったことも可能になる。
を粗くすれば（請求項８）、フィルタ厚みの増加による
圧力損失の増加を抑制できる。また、フィルタ厚みを円
筒半径に応じたものにすれば、過剰厚みのフィルタが無
くなってトラップ全体の重量増、熱容量増が小さく抑え
られ、均一厚みのフィルタを用いる場合と同程度の再生
エネルギーで、パティキュレートを燃焼させてフィルタ
を再生すると言ったことも可能になる。
【００３８】・請求項９ また、フィルタエレメントの孔径を排気ガスの流入側か
ら流出側に向けて徐々に小さくしたものは、フィルタの
厚み方向の全域でパティキュレートが平均的に捕集され
るため、圧力損失の上昇度合いが小さく、差圧寿命がよ
り一層延長される。
ら流出側に向けて徐々に小さくしたものは、フィルタの
厚み方向の全域でパティキュレートが平均的に捕集され
るため、圧力損失の上昇度合いが小さく、差圧寿命がよ
り一層延長される。
【００３９】・請求項１０ 各フィルタ間の隙間寸法について１０ｍｍ以下が好まし
いとしたのは、限られたスペース内でフィルタ表面積を
大きく確保するためには隙間寸法は小さいほどよく、ト
ラップの小型化の効率が高まるからである。
いとしたのは、限られたスペース内でフィルタ表面積を
大きく確保するためには隙間寸法は小さいほどよく、ト
ラップの小型化の効率が高まるからである。
【００４０】また、フィルタ材である耐熱性金属繊維の
不織布の片面あるいは両面に、或いは耐熱性金属繊維の
不織布の片面あるいは両面に連続孔を有する耐熱金属骨
格からなる３次元網状構造多孔体を設置してこの３次元
網状構造多孔体に触媒を担持する（請求項１１及び１
２）ことにより、パティキュレートトラップと触媒コン
バータの一体化が実現できる。そして触媒担体が充填率
の低い金属であるため熱容量が小さく、その結果、排気
ガスによる触媒の昇温スピードが速くなり、触媒が作用
するのに十分な温度を得ることが容易となる。
不織布の片面あるいは両面に、或いは耐熱性金属繊維の
不織布の片面あるいは両面に連続孔を有する耐熱金属骨
格からなる３次元網状構造多孔体を設置してこの３次元
網状構造多孔体に触媒を担持する（請求項１１及び１
２）ことにより、パティキュレートトラップと触媒コン
バータの一体化が実現できる。そして触媒担体が充填率
の低い金属であるため熱容量が小さく、その結果、排気
ガスによる触媒の昇温スピードが速くなり、触媒が作用
するのに十分な温度を得ることが容易となる。
【００４１】・請求項１３ フィルタ材である耐熱性金属繊維の表面にアルミナウィ
スカーを生成させることにより、金属繊維間のフィルタ
孔をより小さくすることができる。その結果パティキュ
レートの中でも粒径２μｍ以下の浮遊性微粒子を捕集す
ることが可能になる。
スカーを生成させることにより、金属繊維間のフィルタ
孔をより小さくすることができる。その結果パティキュ
レートの中でも粒径２μｍ以下の浮遊性微粒子を捕集す
ることが可能になる。
【００４２】なお、前述のアルミナウィスカーは、それ
を生成させた後触媒を担持させると触媒の担持面積を増
大させるのにも役立つ。
を生成させた後触媒を担持させると触媒の担持面積を増
大させるのにも役立つ。
【００４３】
【発明の実施の形態】図４乃至図７に、本発明の請求項
１のパティキュレートトラップに用いるフィルタエレメ
ントの実施例を示す。これ等は、図１乃至図３のフィル
タエレメンント１、１１、２１に補強材を加えたもので
ある。
１のパティキュレートトラップに用いるフィルタエレメ
ントの実施例を示す。これ等は、図１乃至図３のフィル
タエレメンント１、１１、２１に補強材を加えたもので
ある。
【００４４】図１のフィルタエレメント１は、平板フィ
ルタ５を複数枚平行に並べて各平板フィルタ間の空間の
排気ガス入口側と出口側を端板６で交互に行き止まりに
し、さらに、ライナ７（これは６と一体のものでよい）
で空間の両側部を閉じて長手方向に入り込む排気ガスの
導入空間３と導出空間４を交互に生じさせている。
ルタ５を複数枚平行に並べて各平板フィルタ間の空間の
排気ガス入口側と出口側を端板６で交互に行き止まりに
し、さらに、ライナ７（これは６と一体のものでよい）
で空間の両側部を閉じて長手方向に入り込む排気ガスの
導入空間３と導出空間４を交互に生じさせている。
【００４５】また、図２のフィルタエレメント１１は、
断面相似形の異径直筒状（図は円筒状）のフィルタ８を
複数個同心的に配置し、最小径のフィルタの一端と各筒
状フィルタの間の空間を端板６で交互に行き止まりにし
て前述の導入空間３と導出空間４を交互に生じさせてい
る。
断面相似形の異径直筒状（図は円筒状）のフィルタ８を
複数個同心的に配置し、最小径のフィルタの一端と各筒
状フィルタの間の空間を端板６で交互に行き止まりにし
て前述の導入空間３と導出空間４を交互に生じさせてい
る。
【００４６】さらに、図３のフィルタエレメント２１
は、複数個の断面相似形の異径テーパ筒状（図は円錐
筒）フィルタ９をテーパの向きを交互に逆にして同心的
に配置し、断面がジグザグになるように各フィルタ９の
一端と他端をつないで導入空間３と導出空間４を交互に
生じさせている。
は、複数個の断面相似形の異径テーパ筒状（図は円錐
筒）フィルタ９をテーパの向きを交互に逆にして同心的
に配置し、断面がジグザグになるように各フィルタ９の
一端と他端をつないで導入空間３と導出空間４を交互に
生じさせている。
【００４７】各フィルタエレメント１、１１、２１のフ
ィルタは、勿論、金属繊維の不織布で作られている。各
フィルタの間の隙間寸法（空間３、４の厚さ）は、小型
化、ヒータによる再生効率の観点から１０ｍｍ以下が好
ましい。
ィルタは、勿論、金属繊維の不織布で作られている。各
フィルタの間の隙間寸法（空間３、４の厚さ）は、小型
化、ヒータによる再生効率の観点から１０ｍｍ以下が好
ましい。
【００４８】図４のフィルタエレメントは、上述したフ
ィルタエレメント１、１１又は２１（図には代表して符
号１のみを示す）の排気ガス導出空間４内に通気性のあ
る補強材２-1を挿入し、この補強材２-1で空間４を間に
して対向したフィルタを支えている。また、図５のフィ
ルタエレメントは、両端に補強材２-2を凹凸嵌合させて
取付けている。さらに、図６のフィルタエレメントは、
図４、図５の補強材２-1、２-2を組合わせて設けてい
る。
ィルタエレメント１、１１又は２１（図には代表して符
号１のみを示す）の排気ガス導出空間４内に通気性のあ
る補強材２-1を挿入し、この補強材２-1で空間４を間に
して対向したフィルタを支えている。また、図５のフィ
ルタエレメントは、両端に補強材２-2を凹凸嵌合させて
取付けている。さらに、図６のフィルタエレメントは、
図４、図５の補強材２-1、２-2を組合わせて設けてい
る。
【００４９】また、図７のフィルタエレメントは、図３
のフィルタエレメント又は平板フィルタをジグザグに曲
げて断面が図３（ｂ）と同じようになるようにし、空間
の両側部をライナで塞いだエレメントの両側に補強材２
-2を設けている。
のフィルタエレメント又は平板フィルタをジグザグに曲
げて断面が図３（ｂ）と同じようになるようにし、空間
の両側部をライナで塞いだエレメントの両側に補強材２
-2を設けている。
【００５０】なお、図５、図６、図７のフィルタエレメ
ントは、空間３、４の行き止まり点の位置を部分的に変
えて両端に補強材２-2を凹凸嵌合させているが、補強材
２-2の形状を変えれば、このようなことをしなくてもフ
ィルタエレメントの両端に補強材を凹凸嵌合させて各フ
ィルタを安定して支持することができる。
ントは、空間３、４の行き止まり点の位置を部分的に変
えて両端に補強材２-2を凹凸嵌合させているが、補強材
２-2の形状を変えれば、このようなことをしなくてもフ
ィルタエレメントの両端に補強材を凹凸嵌合させて各フ
ィルタを安定して支持することができる。
【００５１】図８のフィルタエレメントは、上述したフ
ィルタエレメント１、１１又は２１（図には代表して符
号１のみを示す）の排気ガス導入空間３内及び導出空間
４内にそれぞれ通気性のある補強材２-1及び２-3を挿入
して、この補強材２-1及び２-3でフィルタエレメントを
支えている。また、図９のフィルタエレメントは、図８
のフィルタエレメントに補強材２-1、２-2及び２-3を組
合わせて設けている。
ィルタエレメント１、１１又は２１（図には代表して符
号１のみを示す）の排気ガス導入空間３内及び導出空間
４内にそれぞれ通気性のある補強材２-1及び２-3を挿入
して、この補強材２-1及び２-3でフィルタエレメントを
支えている。また、図９のフィルタエレメントは、図８
のフィルタエレメントに補強材２-1、２-2及び２-3を組
合わせて設けている。
【００５２】補強材２-1、２-2の構成金属は、７００°
Ｃの排気ガスに１００時間曝しても劣化が生じないもの
がよく、フィルタ材料として用いるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金等が適している。また、フィ
ルタ前後の圧力差を考えると、７００°Ｃの温度下で
０．３ｋｇ／ｃｍ2 の圧力に耐える強度をもたせるのが
よい。そのためには、金属の種類にもよるが金属充填率
を極端に下げないようにする。この補強材としては、充
填率が３０％以下の３次元網状構造多孔体、金網、金属
不織布、パンチングメタル、波板などを用いる。波板に
ついては、それがきっちりと納まる方形空間をその体積
と考える。
Ｃの排気ガスに１００時間曝しても劣化が生じないもの
がよく、フィルタ材料として用いるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金等が適している。また、フィ
ルタ前後の圧力差を考えると、７００°Ｃの温度下で
０．３ｋｇ／ｃｍ2 の圧力に耐える強度をもたせるのが
よい。そのためには、金属の種類にもよるが金属充填率
を極端に下げないようにする。この補強材としては、充
填率が３０％以下の３次元網状構造多孔体、金網、金属
不織布、パンチングメタル、波板などを用いる。波板に
ついては、それがきっちりと納まる方形空間をその体積
と考える。
【００５３】また、補強材２-3についても、上述の理由
から、材料充填率が３０％以下の３次元網状構造多孔
体、金網、金属繊維の不織布、パンチングメタル、波板
などを用い、波板については、それがきっちりと納まる
方形空間をその体積と考える。
から、材料充填率が３０％以下の３次元網状構造多孔
体、金網、金属繊維の不織布、パンチングメタル、波板
などを用い、波板については、それがきっちりと納まる
方形空間をその体積と考える。
【００５４】また、フィルタ材料には、図１０に示すよ
うに、その繊維の骨格ＦＢに、骨格よりも微細なアルミ
ナウィスカー４０１を多数付加することにより、小さな
孔を多数設けることも考えられる。
うに、その繊維の骨格ＦＢに、骨格よりも微細なアルミ
ナウィスカー４０１を多数付加することにより、小さな
孔を多数設けることも考えられる。
【００５５】図１１は、フィルタ１、１１及び２１の拡
大図である。フィルタ１、１１及び２１には、上記のフ
ィルタ材料で作られたパティキュレートを捕集する層３
０１に加えて、触媒を担持する為の層（図では一例とし
て、３０２や３０３で示す。）を複数層設けた材料を使
用することも考えられる。
大図である。フィルタ１、１１及び２１には、上記のフ
ィルタ材料で作られたパティキュレートを捕集する層３
０１に加えて、触媒を担持する為の層（図では一例とし
て、３０２や３０３で示す。）を複数層設けた材料を使
用することも考えられる。
【００５６】以下に、より詳細な実施例について述べ
る。
る。
【００５７】図１２に捕集効率、パティキュレート捕集
時の圧力損失及び耐久性の評価を行う実験装置示す。こ
の装置は、３４００ｃｃ、４気筒の直噴射式のディーゼ
ルエンジン車、シャシダイナモメータ及びダイリューシ
ョントンネルからなる。
時の圧力損失及び耐久性の評価を行う実験装置示す。こ
の装置は、３４００ｃｃ、４気筒の直噴射式のディーゼ
ルエンジン車、シャシダイナモメータ及びダイリューシ
ョントンネルからなる。
【００５８】後述するＮＯの浄化率及びＳＯＦの浄化率
の評価もこの図１２の装置を用いて行った。
の評価もこの図１２の装置を用いて行った。
【００５９】−実施例１− 下記３種の試料を準備した。 Ａ：図１のフィルタエレメントの排気ガス導入空間４に
補強材２-1を入れた図４の構造のフィルタエレメント
（発明品）。 Ｂ：図１の補強材無しのフィルタエレメント（比較
品）。 Ｉ：捕集性能に関しては十分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
補強材２-1を入れた図４の構造のフィルタエレメント
（発明品）。 Ｂ：図１の補強材無しのフィルタエレメント（比較
品）。 Ｉ：捕集性能に関しては十分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
【００６０】これ等の試料の詳細を表１に示す。なお、
試料Ｉについては容積を２．５リットルとして試料Ａ、
Ｂと条件を揃えた。
試料Ｉについては容積を２．５リットルとして試料Ａ、
Ｂと条件を揃えた。
【００６１】試料Ａに用いた補強材は、住友電気工業
（株）製Ｎｉ基３次元網状構造多孔体（商品名：セルメ
ット＃１）をＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ化したものである。
（株）製Ｎｉ基３次元網状構造多孔体（商品名：セルメ
ット＃１）をＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ化したものである。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】これ等の試料を容器に納めてできるパティ
キュレートトラップ１０を図１２の装置に組込み、高温
の排気ガスを長時間流したときのフィルタエレメントの
破壊状況を調べた。その結果を表３に示す。
キュレートトラップ１０を図１２の装置に組込み、高温
の排気ガスを長時間流したときのフィルタエレメントの
破壊状況を調べた。その結果を表３に示す。
【００６５】
【表３】
【００６６】試料ＡとＩは破壊が生じていないが、試料
Ｂではその破壊が起こっている。
Ｂではその破壊が起こっている。
【００６７】次に、再生時の耐久性を評価した。ディー
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を１５ｇ捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、６００°Ｃのガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を５回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表４に示す。
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を１５ｇ捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、６００°Ｃのガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を５回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表４に示す。
【００６８】
【表４】
【００６９】試料Ａ、Ｂは破壊しなかったが、試料Ｉに
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧（圧損）上昇等の捕集性能についても試価したが、
これについては３試料とも差が認められなかった。
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧（圧損）上昇等の捕集性能についても試価したが、
これについては３試料とも差が認められなかった。
【００７０】以上の実験結果から、本発明品Ａは、比較
品Ｂ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性、再生性能のいず
れをも満足することが判る。
品Ｂ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性、再生性能のいず
れをも満足することが判る。
【００７１】−実施例２− 下記の試料Ｃ、Ｄと、実施例１で用いた試料Ｉを準備し
た。
た。
【００７２】Ｃ：図１のフィルタエレメントとほぼ同様
のエレメント（空間行き止まり点の位置を部分的に変え
てある）の排気ガス導出空間４と両端に補強材２-1、２
-2を設けた図６に示す断面構造のフィルタエレメント
（発明品）。 Ｄ：補強材が無く、他は試料Ｃと同じフィルタエレメン
ト（比較品）。
のエレメント（空間行き止まり点の位置を部分的に変え
てある）の排気ガス導出空間４と両端に補強材２-1、２
-2を設けた図６に示す断面構造のフィルタエレメント
（発明品）。 Ｄ：補強材が無く、他は試料Ｃと同じフィルタエレメン
ト（比較品）。
【００７３】表５に各試料の詳細を示す。また、表６
に、試料Ｃに用いた補強材２-1、２-2の詳細を示す。
に、試料Ｃに用いた補強材２-1、２-2の詳細を示す。
【００７４】
【表５】
【００７５】
【表６】
【００７６】実施例１と同様にして行った各試料の耐久
試験結果を表７に示す。
試験結果を表７に示す。
【００７７】
【表７】
【００７８】また、実施例１と同一条件でパティキュレ
ートの燃焼再生を行って再生時の耐久性を調べた結果を
表８に示す。
ートの燃焼再生を行って再生時の耐久性を調べた結果を
表８に示す。
【００７９】
【表８】
【００８０】この表７、８から判るように、試料Ｄは耐
久試験結果が、また、試料Ｉは再生試験結果が悪いが、
発明品（試料Ｃ）は耐久性、再生性能ともに優れてい
る。なお、捕集性能は各試料とも良く、優位差は認めら
れなかった。
久試験結果が、また、試料Ｉは再生試験結果が悪いが、
発明品（試料Ｃ）は耐久性、再生性能ともに優れてい
る。なお、捕集性能は各試料とも良く、優位差は認めら
れなかった。
【００８１】−実施例３− 下記する試料Ｅ、Ｆと、前述の試料Ｉを準備した。
【００８２】Ｅ：図２のように、異径円筒状フィルタを
同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス導出
空間４と両端に、補強材２-1、２-2を設けた図６に示す
断面構造のフィルタエレメント（発明品）。 Ｆ：補強材が無く、他は試料Ｅと同じフィルタエレメン
ト（比較品）。
同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス導出
空間４と両端に、補強材２-1、２-2を設けた図６に示す
断面構造のフィルタエレメント（発明品）。 Ｆ：補強材が無く、他は試料Ｅと同じフィルタエレメン
ト（比較品）。
【００８３】表９にこれ等の試料の詳細を、また、表１
０に試料Ｅに用いた補強材２-1、２-2の詳細を各々示
す。
０に試料Ｅに用いた補強材２-1、２-2の詳細を各々示
す。
【００８４】
【表９】
【００８５】
【表１０】
【００８６】各試料について、実施例１で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表１１、
表１２に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表１１、
表１２に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
【００８７】
【表１１】
【００８８】
【表１２】
【００８９】結果は、実施例１、２と全く同様であり、
捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総て満足するの
は試料Ｅの発明品だけであった。
捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総て満足するの
は試料Ｅの発明品だけであった。
【００９０】−実施例４− 下記の試料Ｇ、Ｈと前記試料Ｉを準備した。
【００９１】Ｇ：図３のフィルタエレメントの両端に補
強材２-2を設けた図７の断面構造のフィルタエレメント
（発明品）。 Ｈ：図３の補強材無しのフィルタエレメント（比較
品）。
強材２-2を設けた図７の断面構造のフィルタエレメント
（発明品）。 Ｈ：図３の補強材無しのフィルタエレメント（比較
品）。
【００９２】これ等の試料の詳細と、試料Ｇに用いた補
強材２-2の詳細を表１３、表１４に示す。
強材２-2の詳細を表１３、表１４に示す。
【００９３】
【表１３】
【００９４】
【表１４】
【００９５】これ等の試料についても、実施例１と同じ
耐久試験、再生試験を行った。その結果を表１５、表１
６に示す。
耐久試験、再生試験を行った。その結果を表１５、表１
６に示す。
【００９６】
【表１５】
【００９７】
【表１６】
【００９８】このように、耐久性、再生性能の評価結果
は、実施例１、２、３と同様である。捕集性能の評価結
果には差がなかった。
は、実施例１、２、３と同様である。捕集性能の評価結
果には差がなかった。
【００９９】なお、以上の各実施例から判るように、本
発明の構造は、図１、図２、図３の形態のフィルタエレ
メントのいずれにおいても、その有効性を発揮する。
発明の構造は、図１、図２、図３の形態のフィルタエレ
メントのいずれにおいても、その有効性を発揮する。
【０１００】次に、請求項７のパティキュレートトラッ
プに用いるフィルタエレメントの具体例を図１３、図１
４に示す。
プに用いるフィルタエレメントの具体例を図１３、図１
４に示す。
【０１０１】図１３のフィルタエレメント３１は、図２
のフィルタエレメントを改善したもの、また、図１４の
フィルタエレメント４１は、図３のフィルタエレメント
を改善したものである。
のフィルタエレメントを改善したもの、また、図１４の
フィルタエレメント４１は、図３のフィルタエレメント
を改善したものである。
【０１０２】これ等のフィルタエレメント３１、４１
は、ここでは、円筒半径の大きい外側の筒状フィルタの
厚みを数個ずつ段階的に厚くしている。全てのフィルタ
が、外側のものほど徐々に厚くなる構成がより好ましい
ことは言うまでもない。
は、ここでは、円筒半径の大きい外側の筒状フィルタの
厚みを数個ずつ段階的に厚くしている。全てのフィルタ
が、外側のものほど徐々に厚くなる構成がより好ましい
ことは言うまでもない。
【０１０３】以下に、図１３、図１４のフィルタエレメ
ントのより詳細な実施例について述べる。
ントのより詳細な実施例について述べる。
【０１０４】−実施例５− 下記３種の試料を準備した。 Ｊ：異径直円筒状の１１個のフィルタを同心的に配置し
て作った図１３に示すような構造の、フィルタ厚みを５
段階に変化させたフィルタエレメント（発明品）。 Ｋ：同心配置した１１個の異径直円筒状フィルタの厚み
を全て等しくしたフィルタエレメント（比較品）。 Ｉ：実施例１〜４で用いたものと同一品（比較品）。
て作った図１３に示すような構造の、フィルタ厚みを５
段階に変化させたフィルタエレメント（発明品）。 Ｋ：同心配置した１１個の異径直円筒状フィルタの厚み
を全て等しくしたフィルタエレメント（比較品）。 Ｉ：実施例１〜４で用いたものと同一品（比較品）。
【０１０５】これ等の試料の詳細を表１７に示す。な
お、試料Ｉについては容積を２．５リットルとして試料
Ｊ、Ｋと条件を揃えた。
お、試料Ｉについては容積を２．５リットルとして試料
Ｊ、Ｋと条件を揃えた。
【０１０６】
【表１７】
【０１０７】上記の試料のうち、Ｊ、Ｋについて排気ガ
スの圧力によってフィルタエレメントの座屈が発生する
時の圧力値を計算解析により求めた。その結果を表１８
に示す。また、排気ガスの初期圧力によって試料Ｊ、Ｋ
の各筒状フィルタに生じる最大応力とフィルタ径との関
係を図１５に示す。
スの圧力によってフィルタエレメントの座屈が発生する
時の圧力値を計算解析により求めた。その結果を表１８
に示す。また、排気ガスの初期圧力によって試料Ｊ、Ｋ
の各筒状フィルタに生じる最大応力とフィルタ径との関
係を図１５に示す。
【０１０８】
【表１８】
【０１０９】試料Ｋは、フィルタの径が大きくなるにつ
れて発生応力が比例して大きくなっているが試料Ｊは、
フィルタ厚みを大きくした外側のフィルタの最大発生応
力が小さく抑えられ、座屈に対する耐性も非常に大きく
なっている。
れて発生応力が比例して大きくなっているが試料Ｊは、
フィルタ厚みを大きくした外側のフィルタの最大発生応
力が小さく抑えられ、座屈に対する耐性も非常に大きく
なっている。
【０１１０】次に、試料Ｊ、Ｋ、Ｉを容器に納めて出来
るパティキュレートトラップ１０を図１２の装置の排気
系に組込み、高温の排気ガスを長時間流したときのフィ
ルタエレメントの破壊状況を調べた。その結果を表１９
に示す。
るパティキュレートトラップ１０を図１２の装置の排気
系に組込み、高温の排気ガスを長時間流したときのフィ
ルタエレメントの破壊状況を調べた。その結果を表１９
に示す。
【０１１１】
【表１９】
【０１１２】試料ＪとＩは破壊が生じていないが、試料
Ｋではその破壊が起こっている。
Ｋではその破壊が起こっている。
【０１１３】次に、再生時の耐久性を評価した。ディー
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を１５ｇ捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、６００℃のガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を５回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表２０に示す。
ゼルエンジンより排出されるガス中のパティキュレート
を１５ｇ捕集した後、エンジンをアイドリング状態に
し、６００℃のガスがトラップに導入されるようにし
て、フィルタの捕集面の全面に対向させて設置した電気
ヒータで捕集パティキュレートを燃焼させた。各試料に
ついてこの再生を５回づつ行い、その後試料の破壊状況
を調べた。結果を表２０に示す。
【０１１４】
【表２０】
【０１１５】試料Ｊ、Ｋは破壊しなかったが、試料Ｉに
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧（圧損）上昇等の捕集性能についても評価したが、
これについては３試料とも差が認められなかった。
はクラックが生じた。このほか、捕集効率、捕集に伴う
差圧（圧損）上昇等の捕集性能についても評価したが、
これについては３試料とも差が認められなかった。
【０１１６】−実施例６− 下記の試料Ｌ、Ｍと、実施例５で用いた試料Ｉを準備し
た。
た。
【０１１７】Ｌ：異径テーパ円筒状のフィルタを８個テ
ーパの向きを交互に逆にして図１４のように組み合わ
せ、かつ、各筒状フィルタの厚みを３段階に変化させた
フィルタエレメント（発明品）。 Ｍ：試料Ｌと同様にして組み合わせた８個の異径テーパ
円筒状フィルタを全て同一厚みにしたもの（比較品）。
ーパの向きを交互に逆にして図１４のように組み合わ
せ、かつ、各筒状フィルタの厚みを３段階に変化させた
フィルタエレメント（発明品）。 Ｍ：試料Ｌと同様にして組み合わせた８個の異径テーパ
円筒状フィルタを全て同一厚みにしたもの（比較品）。
【０１１８】表２１に各試料の詳細を示す。
【０１１９】
【表２１】
【０１２０】試料Ｌ、Ｍの座屈圧力計算結果を表２２に
示す。また、排気ガス初期圧力による各フィルタの最大
発生応力とフィルタ径の関係を図１６に示す。さらに、
これ等の試料Ｌ、Ｍ、Ｉについて実施例５と同様にして
行った耐久性評価試験結果を表２３に、実施例１と同一
条件で行った再生時の耐久性評価試験結果を表２４に各
々示す。
示す。また、排気ガス初期圧力による各フィルタの最大
発生応力とフィルタ径の関係を図１６に示す。さらに、
これ等の試料Ｌ、Ｍ、Ｉについて実施例５と同様にして
行った耐久性評価試験結果を表２３に、実施例１と同一
条件で行った再生時の耐久性評価試験結果を表２４に各
々示す。
【０１２１】
【表２２】
【０１２２】
【表２３】
【０１２３】
【表２４】
【０１２４】この実験でも、実施例５と同様の結果が得
られている。捕集性能は各試料とも良く、優位差がなか
った。
られている。捕集性能は各試料とも良く、優位差がなか
った。
【０１２５】−実施例７− 下記４種の試料を準備した。
【０１２６】Ｎ、Ｏ：図１のフィルタエレメントの排気
ガス導入空間４に補強材２-1を入れた図４の構造のフィ
ルタエレメント（発明品）。 Ｐ：図１の補強材無しのフィルタエレメント（比較
品）。 Ｉ：捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
ガス導入空間４に補強材２-1を入れた図４の構造のフィ
ルタエレメント（発明品）。 Ｐ：図１の補強材無しのフィルタエレメント（比較
品）。 Ｉ：捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
【０１２７】これ等の試料の詳細を表２５に示す。な
お、試料Ｉについては容積を２．５リットルとして試料
Ｎ、Ｏ、Ｐと条件を揃えた。
お、試料Ｉについては容積を２．５リットルとして試料
Ｎ、Ｏ、Ｐと条件を揃えた。
【０１２８】試料Ｎ、Ｏに用いた補強材は、住友電気工
業（株）製Ｎｉ基３次元網状構図多孔体（商品名：セル
メット＃１）をＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ化したものである。
業（株）製Ｎｉ基３次元網状構図多孔体（商品名：セル
メット＃１）をＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ化したものである。
【０１２９】試料Ｎのフィルタエレメント１は、ＮＯｘ
触媒を担持している層（図１１の３０２）、パティキュ
レートを捕集する層（図１１の３０１）及びＮＯｘ触媒
を担持している層（図１１の３０３）の３層で構成され
ている。ＮＯｘ触媒層は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの金属不織
布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布１リ
ットル当り１００ｇコートし、その後触媒としてＣｕを
金属不織布１リットル当り１．０ｇの量で均一に担持さ
せて作製した。
触媒を担持している層（図１１の３０２）、パティキュ
レートを捕集する層（図１１の３０１）及びＮＯｘ触媒
を担持している層（図１１の３０３）の３層で構成され
ている。ＮＯｘ触媒層は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの金属不織
布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布１リ
ットル当り１００ｇコートし、その後触媒としてＣｕを
金属不織布１リットル当り１．０ｇの量で均一に担持さ
せて作製した。
【０１３０】また、試料Ｏについては補強材（図４の２
-1）の骨格にＮＯｘ触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット１リットル当り１００ｇコートし、その後触媒とし
てＣｕを金属不織布１リットル当り１．０ｇの量で均一
に担持させて作製した。
-1）の骨格にＮＯｘ触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット１リットル当り１００ｇコートし、その後触媒とし
てＣｕを金属不織布１リットル当り１．０ｇの量で均一
に担持させて作製した。
【０１３１】
【表２５】
【０１３２】
【表２６】
【０１３３】各試料について、実施例１で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表２７、
表２８に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表２７、
表２８に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
【０１３４】
【表２７】
【０１３５】
【表２８】
【０１３６】捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総
て満足するのは試料Ｎ、Ｏの発明品であった。
て満足するのは試料Ｎ、Ｏの発明品であった。
【０１３７】試料Ｎ、Ｏについては、更に、ＮＯの浄化
率の評価を行った。
率の評価を行った。
【０１３８】還元剤としてＣ2 Ｈ4 を排気ガス中に導入
した。排気ガス条件を表２９に示す。
した。排気ガス条件を表２９に示す。
【０１３９】
【表２９】
【０１４０】また、排気ガス温度を２５０℃に維持した
後、２分間のＮＯ濃度を測定した。その平均値を表３０
に示す。
後、２分間のＮＯ濃度を測定した。その平均値を表３０
に示す。
【０１４１】
【表３０】
【０１４２】このように、試料Ｎ、Ｏの使用時にはＮＯ
濃度が半減している。
濃度が半減している。
【０１４３】以上の実験結果から、本発明品Ｎ及びＯ
は、比較品Ｐ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、ＮＯを低減する機能も有しているため、触媒コ
ンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス
後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化
が実現できる。 −実施例８− 下記する４種の試料を準備した。
は、比較品Ｐ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、ＮＯを低減する機能も有しているため、触媒コ
ンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス
後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化
が実現できる。 −実施例８− 下記する４種の試料を準備した。
【０１４４】Ｑ、Ｒ：図２のように、異径円筒状フィル
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導出空間４と両端に、補強材２-1、２-2を設けた図６に
示す断面構造のフィルタエレメント（発明品）。 Ｓ：補強材が無く、他は試料Ｑ、Ｒと同じフィルタエレ
メント（比較品）。 Ｉ：捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導出空間４と両端に、補強材２-1、２-2を設けた図６に
示す断面構造のフィルタエレメント（発明品）。 Ｓ：補強材が無く、他は試料Ｑ、Ｒと同じフィルタエレ
メント（比較品）。 Ｉ：捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
【０１４５】これ等の試料の詳細を表３１に、また、試
料Ｑ、Ｒに用いた補強材２-1、２-2の詳細を表３２に各
々示す。なお、試料Ｉについては容積を２．５リットル
として試料Ｑ、Ｒ、Ｓと条件を揃えた。
料Ｑ、Ｒに用いた補強材２-1、２-2の詳細を表３２に各
々示す。なお、試料Ｉについては容積を２．５リットル
として試料Ｑ、Ｒ、Ｓと条件を揃えた。
【０１４６】試料Ｑのフィルタエレメント１１は、ＳＯ
Ｆ触媒を担持している層（図１１の３０２）、パティキ
ュレートを捕集する層（図１１の３０１）及びＳＯＦ触
媒を担持している層（図１１の３０３）の３層で構成さ
れている。ＳＯＦ触媒層は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの金属不
織布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布１
リットル当り１５０ｇコートし、その後触媒としてＰｔ
を金属不織布１リットル当り１．５ｇの量で均一に担持
させて作製した。
Ｆ触媒を担持している層（図１１の３０２）、パティキ
ュレートを捕集する層（図１１の３０１）及びＳＯＦ触
媒を担持している層（図１１の３０３）の３層で構成さ
れている。ＳＯＦ触媒層は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌの金属不
織布の骨格に触媒担持用のγ−アルミナを金属不織布１
リットル当り１５０ｇコートし、その後触媒としてＰｔ
を金属不織布１リットル当り１．５ｇの量で均一に担持
させて作製した。
【０１４７】また、試料Ｒについては補強材（図６の２
-1）の骨格にＳＯＦ触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット１リットル当り１５０ｇコートし、その後触媒とし
てＰｔをセルメット１リットル当り１．５ｇの量で均一
に担持させて作製した。
-1）の骨格にＳＯＦ触媒担持用のγ−アルミナをセルメ
ット１リットル当り１５０ｇコートし、その後触媒とし
てＰｔをセルメット１リットル当り１．５ｇの量で均一
に担持させて作製した。
【０１４８】
【表３１】
【０１４９】
【表３２】
【０１５０】各試料について、実施例１で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表３３、
表３４に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表３３、
表３４に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
【０１５１】
【表３３】
【０１５２】
【表３４】
【０１５３】捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総
て満足するのは試料Ｑ、Ｒの発明品であった。
て満足するのは試料Ｑ、Ｒの発明品であった。
【０１５４】試料Ｑ、Ｒについては、更に、ＳＯＦの浄
化率の評価を行った。
化率の評価を行った。
【０１５５】排気ガス温度が２５０℃および３５０℃で
の評価結果を表３５に示す。
の評価結果を表３５に示す。
【０１５６】
【表３５】
【０１５７】このように、Ｐｔを触媒として担持させた
試料Ｑ、ＲではＳＯＦ濃度を４０％或は５０％低減する
ことができた。
試料Ｑ、ＲではＳＯＦ濃度を４０％或は５０％低減する
ことができた。
【０１５８】以上の実験結果から、本発明品Ｑ及びＲ
は、比較品Ｓ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、ＳＯＦを低減する機能も有しているため、触媒
コンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガ
ス後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト
化が実現できる。
は、比較品Ｓ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、ＳＯＦを低減する機能も有しているため、触媒
コンバータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガ
ス後処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト
化が実現できる。
【０１５９】−実施例９− 下記する４種の試料を準備した。
【０１６０】Ｔ、Ｕ：図２のように、異径円筒状フィル
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導入空間３、導出空間４及び両端に、補強材２-3、２-1
及び２-2を設けた図８に示す断面構造のフィルタエレメ
ント（発明品）。 Ｖ：補強材が無く、他は試料Ｔ、Ｕと同じフィルタエレ
メント（比較品）。 Ｉ：捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
タを同心配置して作ったフィルタエレメントの排気ガス
導入空間３、導出空間４及び両端に、補強材２-3、２-1
及び２-2を設けた図８に示す断面構造のフィルタエレメ
ント（発明品）。 Ｖ：補強材が無く、他は試料Ｔ、Ｕと同じフィルタエレ
メント（比較品）。 Ｉ：捕集性能に関しては充分であると云われているハニ
カム構造のフィルタエレメント（材質コーディエライ
ト、日本ガイシ製、ＰＨＣ−２２１）（比較品）。
【０１６１】これ等の試料の詳細を表３６に、また、試
料Ｔ、Ｕに用いた補強材２-1、２-2及び２-3の詳細を表
３７に各々示す。なお、試料Ｉについては容積を２．５
リットルとして試料Ｔ、Ｕ、Ｖと条件を揃えた。
料Ｔ、Ｕに用いた補強材２-1、２-2及び２-3の詳細を表
３７に各々示す。なお、試料Ｉについては容積を２．５
リットルとして試料Ｔ、Ｕ、Ｖと条件を揃えた。
【０１６２】また、試料Ｔの補強材（図８の２-1及び２
-3）は、その骨格にＮＯｘ触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット１リットル当り１００ｇコートし、その後触
媒としてＣｕをセルメット１リットル当り１．０ｇの量
で均一に担持させて作製した。
-3）は、その骨格にＮＯｘ触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット１リットル当り１００ｇコートし、その後触
媒としてＣｕをセルメット１リットル当り１．０ｇの量
で均一に担持させて作製した。
【０１６３】また、試料Ｕの補強材（図８の２-1及び２
-3）は、その骨格にＳＯＦ触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット１リットル当り１５０ｇコートし、その後触
媒としてＰｔをセルメット１リットル当り１．５ｇの量
で均一に担持させて作製した。
-3）は、その骨格にＳＯＦ触媒担持用のγ−アルミナを
セルメット１リットル当り１５０ｇコートし、その後触
媒としてＰｔをセルメット１リットル当り１．５ｇの量
で均一に担持させて作製した。
【０１６４】
【表３６】
【０１６５】
【表３７】
【０１６６】各試料について、実施例１で行ったのと同
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表３８、
表３９に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
様の耐久試験、再生試験を行った。その結果を表３８、
表３９に示す。なお、捕集性能は３者とも差がなかっ
た。
【０１６７】
【表３８】
【０１６８】
【表３９】
【０１６９】捕集性能、耐久性、再生性能の各特性を総
て満足するのは試料Ｔ、Ｕの発明品であった。
て満足するのは試料Ｔ、Ｕの発明品であった。
【０１７０】試料Ｔについては、更に、ＮＯの浄化率の
評価を行った。
評価を行った。
【０１７１】還元剤としてＣ2 Ｈ4 を排気ガス中に導入
した。排気ガス条件を表４０に示す。
した。排気ガス条件を表４０に示す。
【０１７２】
【表４０】
【０１７３】また、排気ガス温度を２５０℃に維持した
後、２分間のＮＯ濃度を測定した。その平均値を表４１
に示す。
後、２分間のＮＯ濃度を測定した。その平均値を表４１
に示す。
【０１７４】
【表４１】
【０１７５】このように、試料Ｔの使用時にはＮＯ濃度
が半減している。
が半減している。
【０１７６】試料Ｕについては、更に、ＳＯＦの浄化率
の評価を行った。
の評価を行った。
【０１７７】排気ガス温度が２５０℃および３５０℃で
の評価結果を表４２に示す。
の評価結果を表４２に示す。
【０１７８】
【表４２】
【０１７９】このように、Ｐｔを触媒として担持させた
試料ＵではＳＯＦ濃度を４０％或は５０％低減すること
ができた。
試料ＵではＳＯＦ濃度を４０％或は５０％低減すること
ができた。
【０１８０】以上の実験結果から、本発明品Ｔ及びＵ
は、比較品Ｖ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、ＮＯｘを低減する機能（発明品Ｔ）やＳＯＦを
低減する機能（発明品Ｕ）も有しているため、触媒コン
バータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス後
処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化が
実現できる。
は、比較品Ｖ、Ｉと異なり、捕集性能、耐久性能、再生
性能のいずれをも満足することが判る。さらに、それに
加えて、ＮＯｘを低減する機能（発明品Ｔ）やＳＯＦを
低減する機能（発明品Ｕ）も有しているため、触媒コン
バータを他に設ける必要がなく、ディーゼル排気ガス後
処理装置のトータル面での省スペース化、低コスト化が
実現できる。
【０１８１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のパティキュ
レートトラップは、耐熱性に優れ、また、小型のもので
捕集面積を広く確保できる反面、ガス圧や振動に弱かっ
たフィルタエレメントに、ガス透過の可能な補強材によ
るフィルタ補強で耐圧性、耐久性を付与したので、ま
た、多重円筒構造のフィルタエレメントに見られる弱
点、即ち、排気ガス圧での変形、座屈が生じ易いと言う
問題点を、円筒半径の大きい外側の円筒状フィルタの肉
圧を増加させることによって解消したので、ディーゼル
エンジン用パティキュレートトラップに対する要求特
性、即ち、捕集性能、圧損、再生性能、耐久性の総てを
満たすものを実現して提供できる。
レートトラップは、耐熱性に優れ、また、小型のもので
捕集面積を広く確保できる反面、ガス圧や振動に弱かっ
たフィルタエレメントに、ガス透過の可能な補強材によ
るフィルタ補強で耐圧性、耐久性を付与したので、ま
た、多重円筒構造のフィルタエレメントに見られる弱
点、即ち、排気ガス圧での変形、座屈が生じ易いと言う
問題点を、円筒半径の大きい外側の円筒状フィルタの肉
圧を増加させることによって解消したので、ディーゼル
エンジン用パティキュレートトラップに対する要求特
性、即ち、捕集性能、圧損、再生性能、耐久性の総てを
満たすものを実現して提供できる。
【０１８２】また、金属繊維の不織布から成るフィルタ
材の骨格表面にアルミナウィスカーを生成させたもの
は、フィルタの目孔がより小さくなり、粒径２μｍ以下
の浮遊性微粒子の捕集が可能となる。
材の骨格表面にアルミナウィスカーを生成させたもの
は、フィルタの目孔がより小さくなり、粒径２μｍ以下
の浮遊性微粒子の捕集が可能となる。
【０１８３】さらに、フィルタ材に、或はそのフィルタ
材の片面又は両面に金属製３次元網状構造多孔体を設け
てその多孔体に触媒を担持させたものは触媒コンバータ
を別に設ける必要がなくなるので、排気ガス後処理装置
の簡素化、低コスト化も図れる。また、フィルタ骨格部
の熱容量が小さいため、触媒の働きも確実になり、環境
浄化に関してより優れた効果を期待できる。
材の片面又は両面に金属製３次元網状構造多孔体を設け
てその多孔体に触媒を担持させたものは触媒コンバータ
を別に設ける必要がなくなるので、排気ガス後処理装置
の簡素化、低コスト化も図れる。また、フィルタ骨格部
の熱容量が小さいため、触媒の働きも確実になり、環境
浄化に関してより優れた効果を期待できる。
【図１】（ａ）：改善対象のフィルタエレメントの一例
を示す斜視図 （ｂ）：同上の縦断断面図
を示す斜視図 （ｂ）：同上の縦断断面図
【図２】（ａ）：改善対象のフィルタエレメントの他の
例を示す斜視図 （ｂ）：同上の縦断断面図
例を示す斜視図 （ｂ）：同上の縦断断面図
【図３】（ａ）：改善対象のフィルタエレメントの更に
他の例を示す斜視図 （ｂ）：同上の縦断断面図
他の例を示す斜視図 （ｂ）：同上の縦断断面図
【図４】本発明のパティキュレートトラップ用フィルタ
エレメントの実施形態の断面図
エレメントの実施形態の断面図
【図５】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図６】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図７】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図８】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図９】フィルタエレメントの他の実施形態の断面図
【図１０】フィルタ骨格にアルミナウィスカーを生成さ
せた状態の模式図
せた状態の模式図
【図１１】フィルタ断面の拡大概念図
【図１２】性能評価用実験装置の概略構成図
【図１３】（ａ）：請求項７のフィルタエレメントの一
例の概略構成図 （ｂ）：請求項７のフィルタエレメントの一例の断面図
例の概略構成図 （ｂ）：請求項７のフィルタエレメントの一例の断面図
【図１４】（ａ）：請求項７のフィルタエレメントの他
の例の概略構成図 （ｂ）：請求項７のフィルタエレメントの他の例の断面
図
の例の概略構成図 （ｂ）：請求項７のフィルタエレメントの他の例の断面
図
【図１５】試料Ｊ、Ｋの最大発生応力とフィルタ半径の
関係を示す図表
関係を示す図表
【図１６】試料Ｌ、Ｍの最大発生応力とフィルタ半径の
関係を示す図表
関係を示す図表
１、１１、２１、３１、４１ フィルタエレメント ２-1、２-2、２-3 補強材 ３ 排気ガス導入空間 ４ 排気ガス導出空間 ５ 平板フィルタ ６ 端板 ７ ライナ ８ 直筒状フィルタ ９ テーパ筒状フィルタ １０ パティキュレートトラップ ３０１ パティキュレートフィルタ部 ３０２、３０３ 触媒担持部 ４０１ アルミナウィスカー ＦＢ フィルタ骨格
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ０１Ｄ 46/10 9441−4Ｄ Ｂ０１Ｄ 46/10 Ｚ (72)発明者 井原 寛彦 伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友電気工 業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 小端 喜代志 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株式 会社内 (72)発明者 柳原 弘道 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株式 会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 長手方向に入り込んだ、出口側が行き止
まりの排気ガス導入空間と入口側が行き止まりの排気ガ
ス導出空間を、金属繊維の不織布から成るフィルタで両
空間の間を仕切って交互に形成してあるフィルタエレメ
ントを有し、そのフィルタエレメントを排気系の途中に
設置される容器内に装着して構成されるパティキュレー
トトラップにおいて、 前記排気ガス導出空間、フィルタ端部もしくは排気ガス
導出空間とフィルタ端部の双方に排気ガスの透過が可能
なフィルタ補強材を設けたことを特徴とするディーゼル
エンジン用パティキュレートトラップ。 - 【請求項２】 前記排気ガス導入空間に排気ガスの透過
が可能なフィルタ補強材を設けたことを特徴とする請求
項１記載のディーゼルエンジン用パティキュレートトラ
ップ。 - 【請求項３】 前記補強材を、前記排出ガス導出空間の
全域に挿入してある請求項１記載のディーゼルエンジン
用パティキュレートトラップ。 - 【請求項４】 前記補強材を、前記排気ガス導入空間の
全域に挿入してある請求項２記載のディーゼルエンジン
用パティキュレートトラップ。 - 【請求項５】 前記補強材を、フィルタエレメントの両
端部に凹凸嵌合させて設けてある請求項１記載のディー
ゼルエンジン用パティキュレートトラップ。 - 【請求項６】 前記補強材を、材料充填率が３０％以下
の耐熱金属から成る３次元網状構造多孔体、金網、金属
繊維不織布、波板、パンチングメタルのいずれかで形成
してある請求項１乃至５のいずれかに記載のディーゼル
エンジン用パティキュレートトラップ。 - 【請求項７】 金属繊維の不織布で複数個の異径直円筒
状もしくは異径テーパ円筒状のフィルタを構成し、その
複数個の異径円筒状フィルタを同心的に組み合わせ、各
円筒状フィルタ間の隙間と最小径円筒状フィルタの一端
を交互に閉じて長手方向に入り込んだ出口側が行き止ま
りの排気ガス導入空間と入口側が行き止まりの排気ガス
導出空間を同心上に交互に生じさせた多重円筒状フィル
タエレメントを有し、そのフィルタエレメントを排気系
の途中に設置される容器内に装着して構成されるパティ
キュレートトラップにおいて、前記フィルタエレメント
を構成する円筒状フィルタを円筒半径の大きい外側のフ
ィルタほど肉厚にしたことを特徴とするディーゼルエン
ジン用パティキュレートトラップ。 - 【請求項８】 厚みの厚い外側の円筒状フィルタほど目
孔を粗くした請求項７記載のディーゼルエンジン用パテ
ィキュレートトラップ。 - 【請求項９】 孔径に差のある少なくとも２種類のフィ
ルタ材を孔径の大きいものほど排気ガス流入側にあるよ
うに組み合せた材料で前記フィルタエレメントを構成し
た請求項１〜８のいずれかに記載のディーゼルエンジン
用パティキュレートトラップ。 - 【請求項１０】 各筒状フィルタ間の排気ガス出入口部
の隙間寸法を１０ｍｍ以下にした請求項１〜９のいずれ
かに記載のディーゼルエンジン用パティキュレートトラ
ップ。 - 【請求項１１】 フィルタエレメントを構成するフィル
タ材の片面もしくは両面に触媒を担持させた請求項１〜
１１のいずれかに記載のディーゼルエンジン用パティキ
ュレートトラップ。 - 【請求項１２】 フィルタエレメントを構成するフィル
タ材の片面もしくは両面に、連続孔を有する耐熱性金属
骨格から成る３次元網状構造多孔体を設置し、この３次
元網状構造多孔体に触媒を担持させた請求項１〜１１の
いずれかに記載のディーゼルエンジン用パティキュレー
トトラップ。 - 【請求項１３】 フィルタエレメントを構成するフィル
タ材の骨格表面にアルミナウィスカーを生成させた請求
項１〜１２のいずれかに記載のディーゼルエンジン用パ
ティキュレートトラップ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09811896A JP3378432B2 (ja) | 1995-05-30 | 1996-04-19 | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ |
| DE69610019T DE69610019T2 (de) | 1995-05-30 | 1996-05-20 | Partikelfall für einen Dieselmotor |
| EP96108020A EP0745759B1 (en) | 1995-05-30 | 1996-05-20 | Particulate trap for diesel engine |
| US08/655,181 US5863311A (en) | 1995-05-30 | 1996-05-30 | Particulate trap for diesel engine |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13181095 | 1995-05-30 | ||
| JP7-131810 | 1995-05-30 | ||
| JP09811896A JP3378432B2 (ja) | 1995-05-30 | 1996-04-19 | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949420A true JPH0949420A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3378432B2 JP3378432B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=26439322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09811896A Expired - Fee Related JP3378432B2 (ja) | 1995-05-30 | 1996-04-19 | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5863311A (ja) |
| EP (1) | EP0745759B1 (ja) |
| JP (1) | JP3378432B2 (ja) |
| DE (1) | DE69610019T2 (ja) |
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