JPS62225221A - パテイキユレ−トトラツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、例えばディーゼルエンジンなどの排気ガス中
に含まれるダストを捕集して清浄化させるパティキュレ
ートトラップに関する。

［従来技術およびその問題点」 ディーゼルエンジンの排気ガス中には、カーボンなどの
多数の微粒子が含まれており、公害の原因となっている
。そこで、排気ガス中に含まれる上記のようなダストを
捕集するため、種々のセラミックス製フィルタが提案さ
れている。

このようなセラミックス製フィルタの一例として、例え
ば第５図および第８図に示すように、全体としてハニカ
ム構造をなし、両端面のセルがそれぞれ千鳥格子状に閉
塞されたものが知られている。このフィルタは、ハニカ
ムのセルが排気ガス流入路ｌと清浄ガス流出路２とに分
れており、排気ガスＡの流入側の端面においては、清浄
ガス流出路２が閉塞され、清浄ガスＢの流出側の端面に
おいては、排気ガス流入路１が閉塞されている。

したがって、排気ガスＡが一方の端面から排気ガス流入
路１内に入ると、通気性の隔壁を通して清浄ガス流出路
２内に導入される。このとさ、隔壁によってダストが捕
集され、カスは清浄化されて清浄ガスＢとなる。そして
、清浄ガスＢは、清浄ガス流出路２を通って他方の端面
から排出される。

しかし、このフィルタでは、排気ガスＡ中のダストが排
気ガス流入路ｌの隔壁に全て捕集されることになり、ダ
ストの堆積により次第に通過圧損が増大する。このため
、隔壁に堆積したダストを定期的に除去しなければなら
ない、ダストを除去する手段としては、電熱やバーナに
よりダストを燃焼させる方法がよく採用される。しかし
、上記のフィルタにおいては、通過圧損を低くするため
に、隔壁の厚さが通常０．２〜３１程度とされており、
ダストを燃焼させたときの熱によって、隔壁が焼損して
しまうという問題点があった。このため、隔壁に酸化触
媒などを担持させてダストを酸化燃焼させることも提案
されているが、ダストを完全に除去することは困難であ
った。

「発明の目的」 本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、通過圧
損を低くおさえることができ、しかもダストを燃焼除去
したときにフィルタが焼損しないようにしたパティキュ
レートラップを提供することにある。

「発明の構成」 本発明によるパティキュレートトラップは、入Δノ ロと出口が開口された複数のほぼ直線的な通気路を有し
、この通気路の隔壁が多孔質ろ過面となっているセラミ
ックス製のフィルタと、このフィルタの前記出口の少な
くとも複数を囲むように形成されたセラミックス製のト
ラップとを備え、かつ、一つまたは二つ以上の前記トラ
ップにより前記出口の全てが囲まれていることを特徴と
する。

このように、本発明によるパティキュレートトラップは
、フィルタとトラップとから構成されている。フィルタ
は複数の通気路を有し、さらにトラップはフィルタの通
気路の出口の少なくとも複数を囲むように形成されてい
るので、フィルタのろ過面積はトラップの内面積に比べ
てきわめて大きくなる。このため、清浄ガスの取出しは
、ろ過面積の大さなフィルタによって主としてなされる
。また、フィルタの通気路がほぼ直線的となっており、
かつ、含塵ガスの通気路の出口も開口されているので、
ダストはフィルタではあまり捕集されず、ダストはその
慣性力等により主としてトラップに捕集される。

このように、清浄ガスの取出しが主としてフィルタによ
ってなされることから１　トラップは清浄ガスを全くま
たは少ししか通す必要がなく、よって、トラップの肉厚
を大きくし、耐熱性に優れた材質とすることが可能であ
る。したがって、トラップに捕集されたダストを電熱や
バーナ等の手段により燃焼除去しても、隔壁が焼損する
ことを防止できる。こうして、通過圧損を増大させるこ
となく、ダストを燃焼除去したときにフィルタが焼損し
ないような構造とすることができる。

本発明において、フィルタは、通気性のある多孔質セラ
ミックスで構成された隔壁を有する。この隔壁は、小型
化・軽量化を図り、通過圧損を低く抑え、カーボン粒子
捕捉性能を高くするため、厚さ０．１〜３■程度、平均
気孔径５〜３０ル■、気孔率３０〜５０％程度であるこ
とが好ましい、材質はコージェライト、ムライト、リチ
ウムアルミニウムシリケート、アルミニウムチタネート
、アルミナ、β−スボジュメン、炭化珪素、窒化珪素な
どが好ましい。

フィルタの好ましい例として、相互に平行に配置された
複数枚の平板状多孔質セラミックスろ過面と、隣りあう
セラミックスろ過面間にこの両セラミックスろ過面に接
続して設けられたリブとを備え、前記リブの走行方向は
セラミックスろ過面間の一段おきに平行であるとともに
一枚のセラミックスろ過面をはさんでは非平行であるも
のが挙げられる。この場合、前記リブの少なくとも一部
として波板を用いてもよい。

このフィルタでは、排気ガスなどの含塵ガスが一方の端
面から平板と平板との間に形成された通気路に導入され
、隔壁をなす平板を通してそれと非平行に走る通気路に
入り、この非平行に走る通気路から清浄ガスとなって横
方向に取出される。

また、含塵ガス中に含まれるダストの大部分は、慣性力
等により最初の通気路に沿ってそのまま直進し、トラッ
プに入る。

フィルタの別の好ましい例としては、多孔質のセラミッ
クス管を複数本平行に配置してろ過面とし、これらのセ
ラミックス管の両端部を管板で気密的に支持したものが
挙げられる。このフィルタでは、セラミックス管内に含
塵ガスが導入され、セラミックス管の壁を通して清浄ガ
スが管外に取出され、含塵ガス中のダストの大部分は、
慣性力等によりセラミックス管内を直進し、そのままト
ラップに入る。

本発明では、−個のトラップにてフィルタの含塵ガス側
の通気路の出口の全てを囲むように形成するのが簡便で
あるが、二つ以上のトラップを併置して、全体として全
ての含塵ガス側通気路ｍ口をいずれかのトラップにて囲
むようにしてもよい。

ところでトラップはダストを捕捉蓄積するものであり、
したがって全くろ過機能を有しないものであってもよい
が、好ましくはこのトラップもろ過機能のある多孔質セ
ラミックスで構成される。

このようにトラップにもろ過機能をもたせることにより
、ダストは通さず、ガスは通して、トラップ内にもガス
の流れを生じさせ、いわゆるブローダウンの作用によっ
て集塵効果を高めることができる。トラップの材質、気
孔径、気孔率は、前述したフィルタと同様なものでよい
が、フィルタよりも肉厚を大きくするなどの手段によっ
てより耐熱性をもたせることが好ましい。

なおフィルタとトラップとはパツキンなど適宜なシール
手段により、ダストタイトにシールされる。

「発明の実施例」 第１図には、本発明によるパティキュレートトラップの
実施例が示されている。

このパティキュレートトラップ１１は、排気ガスＡの入
口１２と清浄ガスＢの出口１３とを有するケーシング１
４を備え、このケーシング１４内にフィルタ１５（ｉｔ
図においては断面外形のみを略示した）とトラップ１８
とがガスの流路方向に沿って順に接続配置されている。

フィルタ１５およびトラップ１Ｂは、放射状に、すなわ
ち、トラップ１８の外側空間の清浄ガスＢの流れをさま
たげないように配置されたスペーサ１７により、ケーシ
ング１４内に支持されている。なお、ケーシング１４の
フィルタ１５に近接した部分には、逆洗ガスＣの入口１
８が設けられている。

フィルタ１５は、例えば第２図に示すような構造をして
いる。すなわち、通気性の多孔質セラミックス板１９を
複数枚平行に配置してろ過面とし、隣りあうセラミック
ス板１９．１９の間隙にはセラミックス製のリブ２０ま
たはリブ２１が設けられてセラミックス板１９．１９を
接続している。

各セラミックス板１９に関してリブ２０はその片側に、
リブ２１は他の片側に設けられている。したがってリブ
２０はセラミックス板１９．１９の間隔の一段おきに交
互に設けられ、リブ２１についても同様である。リブ２
０どうしはいずれも平行であり、リブ２１どうしも平行
である。そしてリブ２０とリブ２１とは非平行（第２図
の例では走行方向が垂直）とされている、かくしてセラ
ミックス板１８とリブ２０．２１とによって段毎に交互
に交差して走る通気路２２．２３が形成されている。

この場合、リブ２０はセラミックス板１９の両側縁部に
形成されているのみであり、このため一方の通気路２２
は内部にリブを有さないものとなっている。また、リブ
２１はセラミックス板１９の間において所定間隔で平行
に多数形成されており、このため他方の通気路２３はハ
ニカム状に仕切られている。このように、一層おきに多
数のリブ２１を設けることにより、フィルタ全体の強度
を高めている。

なお、この実施例では、排気ガスＡが通気路２２の一方
の端面から流入して他方の端面から流出し、セラミック
ス板１８を通過した清浄ガスＢが通気路２３を通ってフ
ィルタ１５の両側の端面から取出されるようになってい
る。また、セラミックス板１９は例えば厚さ１ｍ鳳の通
気性の多孔質セラミックスからなっている。

このフィルタ１５の排気ガスＡが流出する側の端面には
、通気路２２の全部を囲むようにトラップ１６がダスト
タイトに接続されている。トラップ１６もフィルタ１５
と同様な通気性の多孔質セラミックスからなり、その厚
さはセラミックス板１９より厚い、例えば１５ｍｍとさ
れている。また、トラップ１６の壁面には、集塵された
ダストを燃焼除去するための電熱線２４が設けられてい
る。

上記の構成において、ディーゼルエンジンなどの排気ガ
ス流路にこのパティキュレートトラップ１１を配置し、
入口１２から排気ガスＡを導入する。

排気カスＡは、フィルタ１５の通気路２２内に導入され
、その大部分は多孔質のセラミックス板１８を通して隣
接する流路２３に導かれ、フィルタ１５の横方向の端面
から清浄ガスＢとなって流出する。清浄ガスＢは、フィ
ルタ１５、トラップ１６と、ケーシング１４との間を通
って出口１３から排出される。排気ガスＡの一部は、フ
ィルタ１５をそのまま通過してトラップ１６に入り、ト
ラップ１６の隔壁を通して清浄ガスＢとなり、出口１３
から排出される。

排気カスＡ中に含まれるカーボン粒子などのゲストは、
フィルタ１５の通気路２２内面にも捕捉されるが、０通
気路２２の出口においても排気ガスＡがまだ流速をもっ
ていること、■カーボン粒子などのタスト自体に慣性力
があること、■排気ガスＡのガス流はエンジンの排ガス
の場合には脈動をもっていること、■排気ブレーキを有
する車両用ディーゼルエンジンなどの場合には、排気ブ
レーキ開放時に発生する圧力波はエンジンから常時発生
する脈動よりはるかに大きなエネルギーを有しており、
通気路２２の隔壁面に堆積したカーボン粒子を吹飛ばし
、圧損を減らすこと、などの理由からダストは通気路２
２を閉塞するほどには堆積しない。

このため、排気ガスＡ中のダストの大部分はトラップ１
６に捕捉され、電熱線２４により必要な時に燃焼除去さ
れる。この場合、トラップ１６は比較的肉厚の耐熱性に
優れた構造とされているので、ダストの燃焼によって焼
損することはない、また、フィルタ１５内には燃焼除去
を要するほどにはダストが堆積しないので、フィルタ１
５は隔壁を薄くすることができ、フィルタを小型とした
ままでろ過面積を大きくとることができる。なお、フィ
ルタ１５の通気路２２内面およびトラップ１５内面に堆
積したダストの除去は、入口１８から逆洗ガスＣを間欠
的に圧送してろ過面を逆洗することによっても可能であ
る。

なお、上記実施例において、フィルタ１５の通気路２３
に排気ガスＡを流通させ、清浄ガスＢを通気路２２から
取出すようにしてもよい。また、ダストを燃焼除去する
ための電８＆！２４の代りに小バーナなどを用いてもよ
い。

第３図には、上記実施例に適用されるフィルタ１５の他
の例が示されている。このフィルタ１５は。

８２図のフィルタにおけるリブ２１の大部分をセラミッ
クス製の波板２５で置きかえたものであり、第２図のフ
ィルタ１５と同様にａ能する。したがって同一部位には
同一番号を付して説明を省略する。

第４図には、前記実施例に適用されるフィルタ１５のさ
らに他の例が示されている。このフィルタ１５は、多孔
質のセラミックス管２６を複数本平行に配置してろ過面
とし、これらのセラミックス管２６の両端部を管板２７
．２日で気密的に支持したものからなる。このフィルタ
１５では、例えば排気ガスＡを一方の管板２７の端面か
ら流入させることによリ、排気ガスＡの大部分はセラミ
ックス管２Ｇの壁を通過し清浄ガスＢとなって取出され
、排気カスＡの一部はそのままセラミックス管２Ｂ内を
通り過ぎてトラップ１６内に流入することになる。

なお、第１図において、第２図または第３図に示すよう
な外形直方体状のフィルタ１５を用いる場合にはトラッ
プ１６は角筒状筒部と半円筒状底部とを有するものとさ
れ、第４図に示すような外形間円柱状のフィルタ１５を
用いる場合にはトラップ１６は円筒状筒部と半球状底部
とを有するものとされる。ざらにトラップ１６の底部は
平板状であってもよいし、また第２図、第３図のフィル
タ１５の外形を円柱状としてもよい。

本発明によるパティキュレートトラップ１１を実際にテ
ストした結果は次の通りである。フィルタ１５としては
、第４図に示した構造で、外径６ｍｆｆ１、有効長さ５
００＋＋＋＋ａのセラミックス管２６を５２本有するも
のを使用した。また、トラップ１６としては、外径１７
０ｍｍ　、有効長さ４５０■のものを使用した。そして
、１００Ｐｓのトラック用ディーゼルエンジンを用いて
パティキュレートトラップ１１のテストを行なったとこ
ろ、安定してカーボン粒子を捕捉でき、トラップｌＢ内
に設けた電熱線２４により捕捉したカーボン粒子を燃焼
再生することができ１通過圧損を最高７００ｇｍＡｇに
抑えることができた。

「発明の効果Ｊ 以上説明したように、本発明によれば、フィルタとトラ
ップとから構成されており、フィルタは複数の通気路を
有することにより単位長さ当りのろ過面積が大きくなり
、トラップはフィルタの含塵カス側通気路の出口の少な
くとも複数を囲むことにより単位長さ当りのろ過面積が
小さくなる。

このため、清浄ガスの取出しは、ろ過面積の大きなフィ
ルタによって主としてなされる。また、ダストは、フィ
ルタの含塵ガス側通気路がほぼ直線的となっているので
、その慣性力等により主としてトラップに捕集される。

そして、トラップは大きな通気性を要求されないので、
耐熱性に優れた構造とすることが容易であり、捕集され
たダストを燃焼除去しても焼損することを防止できる。

また、本発明をディーゼルエンジンなどの排ガス処理に
適用した場合には、多孔質セラミックスが一般的に有し
ている吸音効果によりマフラーを兼用できるという効果
も得られる。

しかして本発明のバチキュレートトラップは、乗用車を
はじめとして、トラック、ブルドーザ、パワーショベル
、さらには船舶や定置式の発電機などに搭載されたディ
ーゼルエンジンの排気ガス処理にも好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパティキュレートトラップの実施
例を示す断面図、第２図は同パティキュレートトラップ
に適用されるフィルタを示す斜視図、第３図は同パティ
キュレートトラップに適用されるフィルタの他の例を示
す斜視図、第４図は同パティキュレートトラップに適用
されるフィルタのさらに他の例を示す斜視図、第５図は
従来のセラミックスフィルタの一例を示す斜視図、第８
図は同セラミックスフィルタの断面図である。 図中、１１はパティキュレートトラップ、１２は排気ガ
スの入口、　１３は清浄ガスの出口、１４はケーシング
、１５はフィルタ、１８はトラップ、１９はセラミック
ス板、２０．２１はリプ、２２．２３は通気路、２４は
電熱線、２５は波板、２６はセラミックス管、２７．２
８は管板、Ａは排気ガス、Ｂは清浄ガスである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口と出口が開口された複数のほぼ直線的な通気路
   を有し、この通気路の隔壁が多孔質ろ過面となっている
   セラミックス製のフィルタと、前記出口の少なくとも複
   数を囲むように形成されたセラミックス製のトラップと
   を備え、かつ、一つまたは二つ以上の前記トラップによ
   り前記出口の全てが囲まれていることを特徴とするパテ
   ィキュレートトラップ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記フィルタは、
   相互に平行に配置された複数枚の平板状多孔質セラミッ
   クスろ過面と、隣りあうセラミックスろ過面間にこの両
   セラミックスろ過面に接続して設けられたリブとを備え
   、前記リブの走行方向はセラミックスろ過面間の一段お
   きに平行であるとともに一枚のセラミックスろ過面をは
   さんでは非平行であるパティキュレートトラップ。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記リブの少なく
   とも一部として波板が用いられているパティキュレート
   トラップ。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記フィルタは、
   多孔質のセラミックス管を複数本平行に配置してろ過面
   とし、これらのセラミックス管の両端部を管板で気密的
   に支持したものからなるパティキュレートトラップ。 ５、特許請求の範囲１〜４項のいずれかにおいて、前記
   トラップはろ過機能を有するものであるパティキュレー
   トトラップ。