JPS636723B2 - - Google Patents

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JPS636723B2
JPS636723B2 JP17481180A JP17481180A JPS636723B2 JP S636723 B2 JPS636723 B2 JP S636723B2 JP 17481180 A JP17481180 A JP 17481180A JP 17481180 A JP17481180 A JP 17481180A JP S636723 B2 JPS636723 B2 JP S636723B2
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ceramic
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジン排気系のための粒
子トラツプ、いつそう詳しくは、一体構造の耐熱
性多孔質セラミツクフイルタ要素の構造に関す
る。
自動車用デイーゼルエンジンの排気と共に大気
に排出される粒状物質の量をいかに減らすかとい
う問題が現在かなりの関心を引いている。これに
ついては、デイーゼルエンジン排気系の排気を大
気に排出する前にかなりの粒子を除去できる効率
の良い、実用的な装置、方法を開発することが望
ましい。
成功するためには、デイーゼルエンジン排気内
粒子トラツプは、或る種の特性を持たねばならな
いことがわかつている。そのいくつかを挙げる
と、 (1)排気系における最高作動温度でも化学的に安
定していること、(2)車輌走行時に排気系に繰り返
して生じる不規則な温度変化に耐えうるように適
切な耐熱衝撃性を持つていること、そして(3)車輌
走行時に生じる振動その他のストレスによつても
破損しないようにまとめることができることであ
る。或る種のセラミツク材料が上記の基準に合致
することが、ガソリンエンジンの排ガス制御で用
いる触媒コンバータに用いられていることから、
わかつている。こうして、デイーゼル排気内粒子
のためのフイルタ要素を作る際に一体構造エンジ
ン排気触媒装置に用いられている種類の多孔質セ
ラミツクを利用することが提案された。
本発明は先の所望の目的を果すのに適した材
質、構造を有する多孔質セラミツクフイルタ要素
を構成する種々のデザイン、方法を提供する。
デイーゼルエンジン排気のための気孔ないし通
路を備え、耐熱材から成るフイルタ要素自体は公
知である（例えば米国特許第4054417号）。
しかし、かかる従来技術においては、微細孔に
排気を通過させることによりフイルタ作用を達成
するため、排気による過剰背圧の発生を防止する
には非常に大きな面積のフイルタ面積を必要とす
る。また、各微細孔を大きくすれば排気による過
剰背圧の発生を防止することができるが、それで
はフイルタ効率が減じられてしまう。
本発明によれば、かかる従来技術の問題点を解
消するデイーゼルエンジン排気用粒子トラツプを
提供することができる。即ち、本発明による排気
用粒子トラツプにおいては、排気通路を形成する
耐高熱性セラミツクフイルタ要素の微細孔内へと
延在する複数の微細セラミツク繊維が前記フイル
タ要素に埋設されており、該微細セラミツク繊維
が排気粒子を捕獲するので、従来技術に比してフ
イルタ効率を高めることができ、上述の従来技術
の問題点を解消することができる。
本発明の一実施例では、セラミツク基体は多孔
壁一体構造物として形成され、ガスが通過できる
壁によつて形成された押出通路を有し、その気孔
内に埋設されたセラミツク繊維がガス流路を横切
つて延びている。
本発明の種々の形態では、エンジン排気系で用
いることができ、かつ効率が良くて堆積容量の大
きいデイーゼル排気内粒子フイルタ要素を与える
ようにセラミツク分野で普通に行なわれている方
法によつて形づくることのできる耐熱性セラミツ
ク基体材料を用いることができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好まし
い実施例について説明する。
第１，２図は本発明の好ましい実施例の１つを
示しており、デイーゼルエンジン排気内粒子トラ
ツプ１０は円筒形のフイルタまたは捕獲要素１２
を有する。
この要素１２は機械的強度および耐熱衝撃性の
比較的高い発泡体状の耐熱性セラミツクから作つ
た剛性体すなわち基体から成る。この要素は相互
に連結するセラミツク壁１４を有し、これらの壁
は微小寸法の相互連絡する気孔１６（かなり拡大
して示してある）のオープンパターンを構成して
いる。これらの気孔は要素を一端１８から他端２
０まで貫いて延びる不規則な通路を形成するよう
に互につながつている。
相互連結した壁１４は充分な強さで作られてお
り、デイーゼルエンジン排気系におけるフイルタ
または捕獲要素として用いた場合、破損しにくい
適度な強さを持つた一体構造要素を提供する。こ
の壁構造によつて形成された気孔は充分な大き
さ、数であり、排気を要素の端１８から端１０ま
で比較的自由に流れさせることができる。
相互連絡した気孔１６によつて形成された通路
内に粒子を捕える表面を形成するために、通路を
横切つて多数のセラミツク製の毛髪状の細い繊維
またはフイラメント２２が配置してある。これら
の繊維は相互連結した壁１４内に固定された部分
と気孔１６内に延びる部分とを有し、排気流路を
横切つて通路内にランダムに突入するからみ合つ
た繊維となる。これらの繊維は、相互連結した壁
１４に加えて、フイルタを通過する排気にあまり
抵抗を与えることなく粒子を集めるベースとな
る。
使用にあたつて、フイルタ要素１２はデイーゼ
ルエンジンの排気系の適当なハウジング内に設置
し、エンジンからの排気を通過させるようにす
る。エンジンの作動時、排気内の粒子は相互連結
壁１４および相互連絡して気孔１６によつて形成
された通路内に延びる繊維１２に衝突する。こう
して、フイルタを通つて排気出口に流れる排気か
ら粒子が除かれる。
フイルタ内の集められた粒子のかたまりがかな
り高いレベルに達すると、大部分、可燃炭素物質
と可溶性物質から成る粒子を、その灰化温度まで
充分な酸素の存在下でセラミツクフイルタ要素を
加熱することによつて燃えつきさせて除去するこ
とができ、エンジン排気系で引き続き濾過を行な
わせるべくフイルタを再生することができる。も
ちろん、他の清掃方法を利用することもできる。
このフイルタ要素はセラミツク分野でよく知ら
れているように所望の目的を達成することのでき
る公知の方法および適当な材料を用いて任意適当
な要領で作ることができる。たとえば、発泡体状
の多孔質壁構造からなるセラミツク基体をコージ
ライト、すなわち2MgO＋2Al2O3＋5SiO2の適当
な比率のマグネシウム、アルミニウム、ケイ素の
酸化物の混合物で作ることができ、一方、セラミ
ツク繊維はアルミナ、アルミナシリケートその他
の均等の耐熱、高強度材料で作ることができる。
このフイルタ要素を作るには、たとえば、耐熱
性セラミツク繊維をウレタン材と混ぜ合わせ、次
に、これを普通の方法で、連絡通路を有し、これ
らを貫いてランダムにセラミツク繊維が配置して
あるスポンジ状の発泡体に形成する。硬化後、こ
の発泡体にセラミツク材、たとえばコージライト
のスラリーをしみ込ませ、最終的に基体構造を形
成する。コージライトをしみ込ませた発泡体を乾
燥させてから加熱し、ウレタン材を焼却し、から
み合つた壁に保持された耐熱性繊維がウレタン材
の焼却によつて残つた気孔内に延びているコージ
ライト基体の剛性構造を得る。
第３図−６図は本発明の別の好ましい実施例を
示しており、高強度のセラミツク基体が先の実施
例とはかなり異なつたやり方で耐熱性の繊維と組
合わせてある。この実施例では、符号３０で全体
的に示す粒子トラツプはほぼ円筒形で入口端３４
および出口端３６を有する一体構造のセラミツク
フイルタまたは捕獲要素３２を包含する。この場
合、一体構造には正方形または同様の横断面を有
する多数の小さい平行な通路が形成してあり、こ
れらの通路はタテヨコ交互に配置した入口通路３
８と出口通路４０とから成る。出口通路はフイル
タ要素の入口端のところで壁４２によつて塞いで
あり、入口通路は同様にフイルタ要素の出口端の
ところで壁４４によつて塞いである。
入口、出口通路は複数の多孔質壁４６によつて
構成してあり、これらの壁はガス流を通過させる
と共にそこを通る排気から粒子を集める表面とな
る。壁の厚さおよび入口、出口通路３８，４０の
寸法は、セラミツク構造の強度およびフイルタ要
素を通る排気の自由な流れを妨げないということ
を考慮して選定する。第４図の横断図面は通路３
８，４０の辺および壁４４の厚さが等しく、たと
えば0.050インチ（1.27mm）である例を示す。こ
の配置は任意特定寸法のフイルタ構造において入
口通路の側面に沿つて最大の濾過面積を得る最も
効率のよいものと考えられる。しかしながら、所
望の目的に合わせて通路およびそれらの支持壁の
寸法を任意適当に選定することができる。
第５，６図は、かなり拡大して壁４４の多孔状
態を示している。これらの壁は多数の微細寸法の
不規則な気孔４８を有し、これらの気孔は壁を貫
いていて排気を通過させうるようになつている。
壁内には、多数の耐熱性繊維５０が保持されてお
り、これらの繊維はガス流路に沿つて延びてお
り、先の第１実施例とまつたく同じ要領で粒子を
集めるための支持ベースとなる。このような繊維
を用いることによつて壁の気孔４８を大きく作る
ことができ、排気流に対する絞り作用を低くする
ことができ、しかも粒子の捕獲効率を低下させる
ことがない。
第３乃至６図のフイルタ要素は任意適当な材料
で作ることができるが、好ましくは第１，２図の
実施例で用いたと同じ基本材料で作る。このフイ
ルタ要素は、適当な気孔形成成分を有するセラミ
ツク、たとえばコージライトと適当な材料、たと
えばアルミナのランダムに分散したセラミツク繊
維との混合物で作ることができる。この混合物
を、たとえば押出成形によつて端部開放の一体構
造物に成形する。乾燥させ火入れをした後、入
口、出口通路のそれぞれの端に栓をして壁４２，
４４を形成する。この栓の材料は公知の手段によ
つて硬化させることができる。
一体構造物の火入れ過程においては、セラミツ
ク構造の気孔形成材料が燃え尽きて図示のように
交差するセラミツク繊維を持つ多孔質壁が残り、
排気の通過時に入口通路壁に粒子を集めるのに用
いるに適した連絡通路を与える。ここに開示した
製造方法はもちろん例示であつて、本発明による
フイルタ要素を製造することのできる方法を限定
する意図はない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるセラミツク発泡体式のフ
イルタ要素の斜視図、第２図は第１図のフイルタ
要素の一部拡大図で、多孔構造および埋設したフ
イラメントを拡大して示す図、第３図は本発明に
よるフイルタ要素の別の実施例を示す部分断面斜
視図で、交互に端を塞いでガス通過壁で形成した
平行な通路を示す図、第４図は第３図に類似した
一体構造物の一部拡大断面図で、通路と壁の相対
寸法を示す図、第５図は第３図の一体構造物の壁
断面の拡大図でガス透過通路形成気孔およびそこ
に延びる繊維を示す図、第６図は第３図の一体構
造物の壁の一部を通る拡大横断面図で、ガス透過
気孔および埋設した繊維を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕、１０……トラツプ、
１２……フイルタ要素、１４……セラミツク壁、
１６……相互連絡気孔、２２……繊維。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 耐高熱性セラミツクの一体構造物から成るフ
    イルタ要素を有し、該フイルタ要素が複数の微細
    孔を有する、デイーゼルエンジン排気用粒子トラ
    ツプにおいて； 前記微細孔１６，４８が、前記一体構造物１
    ４，４６を通つて延在し大量の排気が通過できる
    不規則断面の通路を形成し； 前記通路内に自由に延在する複数の微細セラミ
    ツク繊維が前記一体構造物に埋設されていること
    を特徴とするデイーゼルエンジン排気用粒子トラ
    ツプ。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の粒子トラツプ
    において、前記一体構造物が壁１４を有する発泡
    体状材から成り、該壁が相互に接続し前記微細孔
    １６を画成していることを特徴とする粒子トラツ
    プ。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の粒
    子トラツプにおいて、前記一体構造物がその内部
    に排気用の平行入口通路３８を画成する中間壁４
    ６を有し； 前記平行入口通路３８が小断面を有し； 該平行入口通路３８は前記一体構造物の一端で
    開口し、該平行入口通路に隣接する平行出口通路
    ４０を画成し、該平行出口通路４０が前記一体構
    造物の他端３６で開口していることを特徴とする
    粒子トラツプ。
JP17481180A 1979-12-12 1980-12-12 Trap for particle in diesel engine exhaust Granted JPS5696109A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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JPS5696109A JPS5696109A (en) 1981-08-04
JPS636723B2 true JPS636723B2 (ja) 1988-02-12

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17481180A Granted JPS5696109A (en) 1979-12-12 1980-12-12 Trap for particle in diesel engine exhaust

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US (1) US4264346A (ja)
JP (1) JPS5696109A (ja)
CA (1) CA1140484A (ja)
DE (1) DE3043997A1 (ja)
FR (1) FR2472081B1 (ja)
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