JPH1057736A - シ−ル材及びパティキュレ−トトラップ装置 - Google Patents
シ−ル材及びパティキュレ−トトラップ装置Info
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Abstract
のシート材を設けたパティキュレートトラップ装置を提
供する。 【解決手段】無機質マット4、5を金属板の骨格3の両
面に取り付けた中抜き枠形状のシール材2を使用し、一
対のシール材2の間にセラミックスフィルタ6を保持し
て金属ケース12中に組込み、少なくとも金属板の片面
の無機質マットが不可逆的に膨張する成分を含む。
Description
どの排気ガス中に含まれるパティキュレートを除去する
パティキュレートトラップ装置に関する。
炭素を主成分とするパティキュレートがかなりの濃度
(150〜250mg/Nm3 )で含まれ、公害の原因
となっている。そこで、ディーゼルエンジンの排気ガス
中から微粒子を捕捉、除去するためのセラミックスフィ
ルタを備えたパティキュレートトラップ装置が種々提案
されている。シール材は含塵ガス側空間から、清浄ガス
側空間に塵が漏れないようにシールする機能を有する
が、多くの場合シール材は、シール機能とともにセラミ
ックスフィルタを容器中に保持する機能を受け持ち、こ
れらの機能は低温時においては勿論、高温時においても
維持される必要がある。
クスフィルタの再生方法には、セラミックスフィルタで
捕捉したパティキュレートをセラミックスフィルタ中で
焼却する焼却再生法と、濾過された清浄ガスの流出口側
から逆洗ガスを流し、パティキュレートをセラミックス
フィルタから離脱させるとともに、パティキュレートを
セラミックスフィルタ中から逆洗ガスで流し出す逆洗再
生法が知られている。前者の方法では装置の構成が比較
的単純であるが、セラミックスフィルタが高温のパティ
キュレートの焼却熱に晒されて熱損傷する問題と、パテ
ィキュレート中に含まれる不燃成分(灰分)によってセ
ラミックスフィルタが目詰まりする問題を考慮する必要
がある。
パティキュレートの焼却熱の影響を受けないためセラミ
ックスフィルタの加熱温度は排気ガスの温度(500℃
程度)までであり、上記熱損傷の問題を回避できるとい
う利点がある。また、灰分によってセラミックスフィル
タが目詰まりすることもない。しかし、逆洗再生を行う
ため、逆洗ガスによる背圧がセラミックスフィルタに加
わることによって、セラミックスフィルタのシール材に
機械的な応力が繰り返し印加され、ときには高速のガス
流がシール材に当たることによってシール材の劣化が起
きやすいという問題がある。
化が起きないことと、強い逆洗ガス流によってシール材
が損傷しないようにする必要がある。このためのパティ
キュレートトラップ装置のシール材としては、たとえ
ば、図4及び図5に示すシール材が提案されている(特
願平1−306452号)。
ックスフィルタ、8は含塵ガス側空間、12は金属ケー
ス、15は清浄ガス側空間、101はストッパーであ
る。ここでは、含塵ガス側空間8と清浄ガス側空間15
の双方に設けたストッパー101の間にシール材2が配
置してあるので、含塵ガス空間側8と清浄ガス空間側1
5の間の差圧(逆洗時には清浄ガス空間側と含塵ガス空
間側の間に大きい差圧が発生する)によってシール材2
がずれたり吹き飛ばされたりしない。
に溝102が設けてあり、シール材2の大部分がこの溝
102中にあって、図4の場合と同じく、差圧によって
シール材がずれたり吹き飛ばされたりしない。さらに図
4及び図5のシール材2は加熱時に不可逆的に膨張する
成分を含む無機質のマットを石英ガラスファイバーから
なる布で包んだものであるのでシール材が劣化しにく
く、長時間使用してもシール材が飛散しない。
材が柔軟であることによってセラミックスフィルタの装
着に手間がかかり、熱膨脹率の小さいセラミックスフィ
ルタとそれを保持する熱膨脹率の大きい金属ケーシング
の熱膨脹率に差があることによって高温でシール材の保
持力が緩み、逆洗の差圧やディーゼル機関等から伝わる
振動や強い逆洗ガス流によってシール材の劣化が起き、
長時間使用すると遂にはシール材が損傷してパティキュ
レートが漏出する問題が起きた。
は、ハニカム形状を有するセラミックスの触媒担体又は
セラミックスフィルタを保持する、実質的に上記と同じ
構成のシール材が開示されている。しかし、長時間使用
したときのシール材の耐久性については、やはり同様の
問題がある。さらに、パティキュレートをセラミックス
フィルタ中において焼却する再生方法によるパティキュ
レートトラップ装置では、シール材が高温に晒されるた
め、シール材が熱でへたってシール機能と保持機能が失
われるという問題がある。
張率の低いコージライト等のセラミックスフィルタと熱
膨脹率の大きい金属製のケーシングとの間に設けられた
シール材からパティキュレートが清浄ガス側空間に漏出
しないようにする必要があるが、長時間の耐久性には未
だ問題がある。
容易であって、常温と排気ガスの温度の範囲でシール機
能及びセラミックスフィルタの保持力があり、振動や逆
洗ガスの差圧を受ける条件においても長時間使用できる
シール材とこのシール材を備えたパティキュレートトラ
ップ装置を提供するものである。
トトラップ装置は、ろ過壁で区画された含塵ガス流路と
清浄ガス流路とを備えるセラミックスフィルタが金属ケ
ース内の含塵ガス側空間と清浄ガス側空間との境界に設
けられた一対のシール材によって金属ケース内に保持さ
れ、清浄ガス流路側からろ過壁を通過して含塵ガス流路
側へ流れる逆洗ガス流を間欠的に発生する清浄ガスの流
出部に設けられた逆洗手段によってセラミックスフィル
タが再生されるパティキュレートトラップ装置であっ
て、該シール材が中抜き枠形状の金属板からなる骨格の
両面に無機質のマットが取り付けられた中抜き枠形状の
ものであり、少なくとも片面の無機質マットが加熱時に
不可逆的に膨張する成分を含み、金属板の片面にある無
機質マットがセラミックスフィルタの対向する端面の縁
にそれぞれ押し付けられており、金属板の他の片面にあ
る無機質マットが金属ケースの内面に押しつけられてい
る。
使用するシール材では、金属板特には平面上にある金属
板からなる骨格、例えば平板状の金属板を中抜きにした
骨格の両面に無機質マットを取り付けているので、骨格
によって剛性が付与され、パティキュレートトラップ装
置に組み込むときのシール材のハンドリングが容易であ
る。これによって、シール材をワンタッチで金属ケース
中に挿入でき、セラミックスフィルタを簡単な操作で金
属ケース中に組み込むことができる。
熱時に不可逆的に膨張する成分を含む無機質マットとし
てあるので、セラミックスフィルタを金属ケース中に組
み込み後、加熱することによってシール性を確保すると
同時にセラミックスフィルタを所定位置に保持する保持
力を付与することができる。また、シール材を加熱する
と熱が熱伝導性のよい金属板を介して不可逆的に膨張す
る成分を含む層に伝えられるので、不可逆的に膨張する
成分を含む層を熱で膨張させてセラミックスフィルタの
保持力を付与するシール材の熱処理を容易に行える。こ
の熱処理は、組込み後に金属ケースごと熱風炉に入れて
550〜600℃に加熱するか、あるいは550〜60
0℃程度の熱風を装置の導入口から送り込んで加熱する
などにより行うが、ディーゼル機関の排気ガスで加熱し
てもよい。
装置では、両面に取り付けられた無機質マットがいずれ
も加熱時に不可逆的に膨張する成分を含むものとしても
よくこの場合、片面の無機質マットを加熱時に不可逆的
に膨張する成分を含む層と無機質ファイバー層との積層
マットとしてもよい。このようにすると熱膨張率が小さ
いセラミックスフィルタと熱膨張率が大きい金属ケース
との熱膨張差によってセラミックスフィルタと金属ケー
スとの間隔が若干広がることがあってもセラミックスフ
ィルタの保持力が緩まない。
は、金属板の骨格の一部が、セラミックスフィルタの清
浄ガス側空間にある前記無機質マットの表面を覆うガー
ド部としてもよく、これにより逆洗時に発生する強い逆
洗ガス流から、清浄ガス側空間に露出しているシール材
の無機質マットの表面が保護される。従って、シール材
の劣化を防止でき、耐久性があって信頼性の高いパティ
キュレートトラップ装置を提供できる。
は、無機質マットに含まれる加熱時に不可逆的に膨張す
る成分がバーミキュライトであるのが好ましい。バーミ
キュライトは蛭石とも呼ばれる構造水を含む鉱物で、加
熱すると400℃付近で構造水が放出され、層状結晶の
劈開面が剥離して元の容積の10〜30倍に膨れる性質
がある。この膨張は不可逆的に起き、相当の弾力性を有
する膨張体になる。シール材は、このバーミキュライト
の加熱による膨張と、膨張体の有する弾力性による保持
力を利用している。無機質マット中に配合されるバーミ
キュライトの量は、加熱時に不可逆的な膨張があってシ
ール機能と保持機能を付与できるように、5重量%以上
とするのが好ましい。また、余り多過ぎると膨張量が過
多となって使用しにくいので、40重量%以下とするの
が好ましい。
ットは、例えば日本ピラー工業(株)からピラーマット
の商品名で市販されている。このマットは無機質繊維と
バーミキュライトの複合材料であるが、弾力性はあまり
大きくなく、耐熱性がやや低いため、600℃以上の高
温では長時間使用できない。また石英ガラス繊維のクロ
スでピラーマット等の無機質マットを包んだシール材も
あるが、耐久性はある程度向上するが必ずしも充分でな
く、石英ガラスのクロスが比較的高価である。
は、セラミックスフィルタを逆洗再生するので、セラミ
ックスフィルタの使用温度は排気ガスの温度と同じ50
0℃程度である。このため、バーミキュライトを含む無
機質マットを使用しても耐熱性は充たされる。しかし、
金属ケース側と比べて温度が高くなるセラミックスフィ
ルタと接触する側により耐熱性が高い無機質ファイバー
層を重ねた積層マットを使用すれば、パティキュレート
トラップ装置の信頼性がさらに向上する。
ために有機質及び/又は無機質のバインダが添加されて
いるのが好ましく、有機質及び無機質バインダの無機質
マット中の添加量は、多過ぎると弾力性が損なわれるの
で、有機質及び無機質バインダを合わせた量で30重量
%以下とするのが好ましい。
強いステンレス鋼とするのが好ましく、SUS304、
SUS316L等のステンレス鋼板とすることによって
優れた耐久性を確保できる。また、無機質ファイバー層
は、耐熱性があって弾力性が大きいことから石英ガラス
のようなシリカを主成分とするファイバー層、又はアル
ミナとシリカを主成分とし、アルミナを60重量%以上
含むセラミックスファイバー層とするのが好ましい。
は、セラミックスフィルタが直方体形状を有し、含塵ガ
ス流路と清浄ガス流路とが交叉する方向に流路を有する
ものとしてもよい。セラミックスフィルタが直方体形状
を有していると、複数のセラミックスフィルタを並べて
一つの金属ケース中に組み込むことができ、セラミック
スフィルタの有効ろ過面積を自在に増減できる。
叉する方向に流路を有するクロスフロータイプのセラミ
ックスフィルタを使用すると、セラミックスフィルタで
捕捉したパティキュレートを離脱させてセラミックスフ
ィルタから排出するのに、含塵ガスの含塵ガス流路への
流入口と反対側にある開口を使用でき、この側にパティ
キュレートの捕集部を設けることによって、パティキュ
レートのセラミックスフィルタからの排出が容易であ
る。
板からなる骨格の両面に無機質マットが取り付けられた
中抜き枠形状で、少なくとも片面の無機質マットが加熱
時に不可逆的に膨張する成分を含むものであることを特
徴とする。
を有しているため従来のシール材のように柔軟でなく、
ハンドリングが容易で、シール材をワンタッチで金属ケ
ース中の所定の箇所に挿入でき、セラミックスフィルタ
などの金属ケース中への組み込み作業を容易に行える。
また、金属板からなる骨格の熱伝導率が無機質マットの
熱伝導率と比べて顕著に大きいので、加熱時に不可逆的
に膨張する成分を含む無機質マットに熱を伝えやすく、
無機質マットを熱で膨張させてシール性と保持力を付与
する処理が容易であるという効果がある。
れた無機質マットがいずれも加熱時に不可逆的に膨張す
る成分を含み、片面の無機質マットを加熱時に不可逆的
に膨張する成分を含む層と無機質ファイバー層との積層
マットとしてもよい。加熱時に不可逆的に膨張する成分
は、好ましくはバーミキュライトであり、無機質マット
は、使いやすい膨張量が得られるようにバーミキュライ
トを5〜40重量%含むものであるのが好ましい。
る骨格の一部が、金属板の片面に取り付けられれた無機
質マットの表面を覆うガード部としてもよく、これによ
って逆洗ガス流等で損傷しやすい無機質マットがガード
部によって保護される。さらに、骨格の金属板は、耐熱
性と耐食性の優れたにステンレス鋼とするのが好まし
い。
述べるが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるも
のではない。
装置の一例を示す縦断面図である。図1において、1は
パティキュレートトラップ装置、2はシール材、6はセ
ラミックスフィルタ、7は逆洗手段、8は含塵ガス側空
間、9はパティキュレートに着火するためのシースヒー
タを備えたパティキュレート受部、10は含塵ガス(デ
ィーゼル機関排ガス)導入口、11は清浄ガス出口、1
2は金属ケース、13は灰の取出口、14はパティキュ
レートを燃焼させるための空気の導入口、15は清浄ガ
ス側空間、16は逆洗弁、17はボルト、18はパッキ
ンである。このセラミックスフィルタ6は、含塵ガス流
路と清浄ガス流路の間がろ過壁で区画され、含塵ガス流
路が上下の方向に延在し、清浄ガス流路が水平方向に延
在しているクロスフロ−型のフィルタである。
材2の取り付け部の拡大断面図であり、図2において3
は金属板(この例では厚さ0.6mm、無機質マットが
取り付けられている部分の幅が1.4cmのステンレス
板(SUS304))の骨格、3’は骨格と一体のガー
ド部、4は無機質マット(厚さ約2.5mm、重量92
0g/m2 バーミキュライトを約20重量%含む日本ピ
ラー工業(株)製ピラーマット)、5は積層マットから
なる無機質マット(前記ピラーマットの層と、厚さ約7
mm、重量約1500g/m2 のAl2 O3 が70重量
%のアルミナシリカ系セラミックスファイバー層との積
層物)である。図2では、セラミックスフィルタ側が積
層マット5とされ、シリカとアルミナからなるファイバ
ー層5a(バインダを約20重量%含む)がセラミック
スフィルタ6に押し付けられている。
ップ装置の一例の系統図であり、図3の1a、1bはセ
ラミックスフィルタが組み込まれたパティキュレートト
ラップ装置、16a、16bは逆洗弁(電磁弁)、20
はディーゼル機関、21は逆洗用圧縮空気を供給するた
めのコンプレッサー、22はエアタンク、23a、23
bはトラックなどに組み込まれているエキゾーストブレ
ーキ用のバタフライ弁である。このパティキュレートト
ラップ装置では、1a側を逆洗再生するときは、バタフ
ライ弁23aを閉じて逆洗弁16aをごく短時間(例え
ば0.3秒間)開き、次いでバタフライ弁23aを開
く。1a側を逆洗再生している間ディーゼル機関の排ガ
スは1bで浄化されて排気される。1bを逆洗再生する
ときはバタフライ弁23bを閉じ、逆洗弁16bをごく
短時間開いて行う。
個組み込んで図3の構成としたパティキュレートトラッ
プ装置をディーゼル機関に接続し、 ディーゼル機関排気量 6560cc ディーゼル機関出力 120PS/2150rpm ディーゼル機関排気ガス温度 520〜560℃ フィルタ(クロスフロー型) 寸法20cm×10cm×14cm フィルタ有効ろ過面積 2.1m2 (片側で) 圧縮空気タンク容積 35リットル 圧縮空気タンク圧力 7気圧 各フィルタの逆洗間隔 4分 エンジン出口のスス量 ボッシュ濃度2 シール材 金属板をSUS304板とした図2の構 成のシール材、締付圧約5kg/cm2 予熱処理 約500℃のディーゼル機関排気ガス の熱のみ の条件でパティキュレートトラップ装置を運転して以下
の結果を得た。
ュレートトラップ装置の場合には、断続運転した合計の
運転時間が300時間、各セラミックスフィルタの逆洗
回数に換算して4500回を経過した後もシール材の機
能に変化は認められず、また清浄ガス流路の部分パティ
キュレートの濃度を測定したところボッシュ濃度=0
(ほぼ完全にパティキュレートが除去された)であっ
た。またテストの終了後にシール材を観察したが、シー
ル材の表面にはパティキュレートの漏れを示す痕跡は認
められなかった。
6mm、重量約4070g/m2の市販の熱膨張性マッ
トを石英ガラスのクロスで包んだシール材)を使用して
行った。運転開始から60時間後に、清浄ガス流路中の
排ガスのパティキュレートの濃度がボッシュ濃度=1
(明確な漏れがある)となった。また試験の終了後にシ
ール材を観察したところ、シール材の清浄ガス側に露出
していた表面にパティキュレートが付着しているのを認
めた。
可逆的に膨張する成分を含む同じ無機質マット(厚さ約
25mm、重量約920g/m2 のピラーマット)とし
た実施例1と同じ形状のシール材を使用し、実施例1と
同様の試験を行ったところ、比較例のシール材を使用し
たときと比べ、漏れが認められるようになるまでの耐久
性が約2倍であった。
アルミニウム板からなる骨格に代えたシール材を使用し
て同様の試験を行い、比較例の従来のシール材を使用し
たときと比べ、約3倍の耐久性を得た。
mm、重量約920g/m2 のピラーマットとし、金属
板のセラミックスフィルター側を厚さ約7mm、重量約
1500g/m2 の前記アルミナシリカ系セラミックス
ファイバーとするシール材を使用して実施例1と同様の
試験を行ったところ、比較例と比べて約2.5倍の耐久
性があった。
では、金属板からなる中抜き枠形状の骨格の両面に無機
質マットが取り付けられ、少なくとも片面の無機質マッ
トが加熱時に不可逆的に膨張する成分を含む無機質マッ
トとした中抜き枠形状のシール材を使用しているので、
柔軟な無機質マットと石英ガラスクロスからなるシール
材と比べてハンドリングが容易である。このため、シー
ル材を介してのセラミックスフィルタの金属ケース中へ
の組み込みが簡単に行える。また、金属板の熱伝導性が
良好であるので、セラミックスフィルタの組込み後の熱
処理による無機質のマットの膨張処理が容易であり、セ
ラミックスフィルタの保持力が高まり、シール材の耐久
性が延長される。
スフィルタの清浄ガス側空間にある前記無機質マットの
表面を覆うガード部とされていることによって、無機質
マットの表面が強い逆洗ガス流から保護され、シール材
の耐久性をさらに増すことができる。加えて、骨格の金
属板を耐熱性と耐食性の良好なステンレス鋼板とし、金
属板の片側に取り付けた無機質マットを弾力性の良好な
無機質ファイバー層と加熱時に不可逆的に膨張する成分
を含む層との積層マットとすることによって無機質マッ
トの弾力性を増すことができ、セラミックスフィルタの
保持機能とシール機能を長時間維持できる。
一実施例の縦断面図
の系統図
材部分の拡大断面図
材部分の拡大断面図
Claims (7)
- 【請求項1】ろ過壁で区画された含塵ガス流路と清浄ガ
ス流路とを備えるセラミックスフィルタが金属ケース内
の含塵ガス側空間と清浄ガス側空間との境界に設けられ
た一対のシール材によって金属ケース内に保持され、清
浄ガス流路側からろ過壁を通過して含塵ガス流路側へ流
れる逆洗ガス流を間欠的に発生させる、清浄ガスの流出
部に設けられた逆洗手段によってセラミックスフィルタ
が再生するパティキュレートトラップ装置であって、該
シール材が中抜き枠形状の金属板からなる骨格の両面に
無機質のマットが取り付けられた中抜き枠形状のもので
あり、少なくとも片面の無機質マットが加熱時に不可逆
的に膨張する成分を含み、金属板の片面にある無機質マ
ットがセラミックスフィルタの対向する端面の縁にそれ
ぞれ押し付けられており、金属板の他の片面にある無機
質マットが金属ケースの内面に押しつけられていること
を特徴とするパティキュレートトラップ装置。 - 【請求項2】両面に取り付けられた無機質マットがいず
れも加熱時に不可逆的に膨張する成分を含むものであ
り、片面の無機質マットが加熱時に不可逆的に膨張する
成分を含む層と無機質ファイバー層との積層マットとさ
れている請求項1に記載のパティキュレートトラップ装
置。 - 【請求項3】セラミックスフィルタが直方体形状を有
し、含塵ガス流路と清浄ガス流路とが交叉する方向に流
路を有するものである請求項1又は2に記載のパティキ
ュレートトラップ装置。 - 【請求項4】中抜き枠形状の金属板からなる骨格の両面
に無機質マットが取り付けられた中抜き枠形状で、少な
くとも片面の無機質マットが加熱時に不可逆的に膨張す
る成分を含むものであることを特徴とするシール材。 - 【請求項5】両面に取り付けられた無機質マットがいず
れも加熱時に不可逆的に膨張する成分を含むものであ
り、片面の無機質マットが加熱時に不可逆的に膨張する
成分を含む層と無機質ファイバー層との積層マットとさ
れている請求項4に記載のシール材。 - 【請求項6】加熱時に不可逆的に膨張する成分がバーミ
キュライトであり、無機質マットが5〜40重量%のバ
ーミキュライトを含むものである請求項4又は5に記載
のシール材。 - 【請求項7】金属板が、ステンレス鋼板である請求項
4、5又は6に記載のシール材。
Priority Applications (1)
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JP15800297A JP3764977B2 (ja) | 1997-05-31 | 1997-05-31 | シ−ル材及びパティキュレ−トトラップ装置 |
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1997
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