JPH0621548B2 - デイ−ゼル排ガスフイルタ - Google Patents

デイ−ゼル排ガスフイルタ

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JPH0621548B2
JPH0621548B2 JP16832284A JP16832284A JPH0621548B2 JP H0621548 B2 JPH0621548 B2 JP H0621548B2 JP 16832284 A JP16832284 A JP 16832284A JP 16832284 A JP16832284 A JP 16832284A JP H0621548 B2 JPH0621548 B2 JP H0621548B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ディーゼルエンジンから排出される炭素を主
成分とする微粒子(以下すすと言う)を捕獲し、かつそ
の捕獲したすすを燃焼させることにより排気ガスを浄化
するディーゼルエンジン用排ガスフィルターに関する。
従来例の構成とその問題点 ディーゼルエンジンから排出されるすすを捕獲するため
のフィルターとして、コーディエライトを用いた押し出
し製法によるハニカム形状のセラミックモノリスフィル
ター,アルミナでコーティングした金属ワイヤーメッシ
ュをつめ込んだフィルター,発泡剤を用いて多孔質構造
にしたセラミックフォームフィルターおよびセラミック
ファイバーマット等が考案されている。これらのフィル
ターはすべて、すすが堆積するにしたがってそのフィル
ターによる圧力損失が大きくなりエンジン性能を低下さ
せる。それ故、エンジン性能を保つには、一定のすすが
堆積した時点で、そのすすを燃焼させてフィルタの再生
を行う必要がある。そのためにエンジン負荷を増した
り、バーナーによりガス温度を高める方法等により、排
気ガス温度をすすの着火温度である55〜660℃まで
上げる方法もあるが、装置が繁雑で実用に耐えない。ま
た、バーナの熱量に、すすの燃焼による熱量が加わるた
め、燃焼の伝播に伴なって加速度的にフィルタ内部の温
度が上昇し、その結果、フィルタを溶融してしまうもの
であった。
フィルタの再生を行なわせることに対する問題点を列挙
すると次のようになる。
(1) すすを500〜600℃に加熱して着火させる方
法が繁雑。
(2) すすに着火したのち、燃焼の伝播が不充分で、完
全に再生しきれないこと。
(3) すすが燃焼した際に、フィルタがその熱に耐えな
いこと。
(4) フィルタが、再生の繰返しによる苛酷な熱サイク
ルに耐えないこと。
以上の如く、多くの問題点を有するものであった。
発明の目的 多孔質セラミックからなるハニカム構造体のセル端部を
交互に閉塞してなるディーゼル排ガスフィルタに、電気
抵抗発熱体を設けることにより、捕獲されたすすを容易
に燃焼させフィルターの再生を行えるディーゼル排ガス
フィルタを提供することを目的とする。
発明の構成 多孔質セラミックフィルタに装着した電気抵抗発熱体を
600℃ぐらいに加熱して、その近傍に捕獲されている
すすに着火するだけで燃焼が伝播して広がり残存するす
べてのすすを燃焼させてフィルタの再生を行うことがで
きるディーゼル排ガスフィルタを与える。
実施例の説明 以下に本発明に係る実施例について述べる。
〔実施例1〕 ニクロム系電熱線の表面を脱脂洗浄した後、アルミナや
炭化珪素等の一般の研削粒子を用いサンドブラスト処理
を行った。表面の研削粒子や研削くずを水で洗い100
〜150℃で乾燥した。このようにして前処理された電
熱線を、プラズマ溶射法を用いてアルミナおよびシリカ
混合物の溶射を行い10〜100μの被覆層の形成を行
った。ここで用いたアルミナ以外の耐熱性酸化物とし
て、ジルコニア等の金属酸化物をMgAl24等のスピネ
ル型の複酸化物も使用可能である。このような被覆層を
形成することにより、電熱線が浸炭腐食を行うことを防
ぎ得るのである。一方、耐熱性合金被覆としてNi−C
r−Alの耐熱性合金を同様のプラズマ溶射法により溶
射し5〜30μ程度の被覆層を形成した。ここで用いた
Ni−Cr−Al以外の耐熱性合金として、Ni−Cr
−Ti等も使用可能である。この耐熱性合金による被覆
層を用いることにより、このディーゼル排ガスフィルタ
の過酷な熱サイクルに対しても、あるいは発熱体として
の熱サイクルに対しても長期間安定に使用可能となる。
ところが、これら被覆層には本質的に5〜30%の空孔
を有するので、アルミナゾルとコロイダルシリカの混合
物で電熱線と被覆形成層の界面に封孔処理を行った。こ
のようにして作られた発熱体は、1400℃まで加熱し
ても何らの腐食も起らず電熱線としての機能を失なわな
かった。
一方、裁断したシリカアルミナ繊維30重量部とセラミ
ック原料粉末16重量部の混合スラリを、ポリ酢酸ビニ
ル,ポリアクリル酸エステルの有機バインダを添加した
のち凝集剤で凝集させ、長網式抄紙機で抄造しシートを
作成した。得られたシートを段ボール製造と同様の方法
で波状シートと平板状シートを接着してなるコルゲート
シートを作成し、次にこれを芯の周囲に接着しつつ巻付
けハニカム形状を作成した。このとき、前述した発熱体
をコルゲートシートの一部に接着固定し、発熱体の両端
部がハニカムの外に出るようにコルゲートシートを巻き
上げた。この発熱体は、ディーゼルエンジンの排気ガス
フィルタの排気ガス流入口側端部で流入側に開口したセ
ル内に埋設するように配置した。押し出し製法によるセ
ラミックの成形では、成形体内部にこのような発熱体を
挿入することは不可能であったが、コルゲート法を用い
ることにより全く容易に挿入される。次に1つのハニカ
ムのセルに侵入した流体がセル壁を通過して他のセルに
移行したのち排出されるようにハニカムの出口と入口側
をそれぞれ交互に、シートと同様の材料を用いて閉塞し
た。この成形物を空気中において1250℃で焼成して
セラミック繊維,セラミック原料粉末をセラミック化し
繊維セラミックのハニカム構造の排ガスフィルタとし
た。本実施例で得られた排ガスフィルタを第1図に示
す。1は繊維セラミックにより芯2の周囲に構成された
ハニカム状の排ガスフィルタであって、一端が閉塞され
た多数のハニカムセルの集合体からなり、排ガスフィル
タ1の一端にハニカムセルの閉塞部3と開口部4が交互
に表われるように構成したものであり、埋設した発熱体
5の両端が引出してある。排ガスは矢印の方向に流れる
ものとする。第2図に発熱体5aの埋設箇所を示した部
分断面図を示した。
〔実施例2〕 実施例1と同様のシートを用い、同様の方法でハニカム
に成形し、セル端部を交互に閉塞したのち1250℃に
焼成して得られる排ガスフィルタの排ガス流入側端部に
実施例1で得られる発熱体を深さ約10mmの溝を設けて
埋設させた。発熱体の固定にはコロイダルシリカあるい
はアリミナゾル,ジルコニアゾル等の市販のセラミック
よりなる接着剤を用いた。本実施例で得られる排ガスフ
ィルタの発熱体埋設状態は第2図と同様のものとなる。
〔実施例3〕 実施例2と同様にして得られる排ガスフィルタの、排ガ
ス流入側端面に第3図に示す如く実施例1で得られる発
熱体5bを実施例2で用いた接着剤で付着固定させた。
このようにして得られたフィルタを実際のディーゼルエ
ンジンで64Km/h定速走行させた時の結果を第4図に
示す。初期圧10mmHgであるフィルターが、すすがフィ
ルターに捕獲されるに従い圧力損失が増加し、3時間1
0分で100mmHgに達したところで、発熱体に通電して
加熱した。するとフィルターによる圧力損失は急激に低
下し、ほぼ初期圧と同じ値に低下することが観察され
た。これは排ガスフィルタ内に捕獲されていたすすが燃
焼消滅して排ガスフィルタの再生が良好に行なわれたこ
とを示している。排気ガス流入側に開口するセル内に設
けた発熱体で加熱され、すすに着火し燃焼を始めると、
速やかに燃焼が伝播して排ガスフィルタの再生を完了し
ているのである。本実施例の排ガスフィルタは繊維セラ
ミックからなる気孔率70%以上の材料を用いているの
で、焼結粉体からなる気孔率35〜55%のコーディエ
ライト等の押出成形による排ガスフィルタに較べて熱容
量,熱伝導率ともに小さい。それ故、すすの燃焼部分で
発生する熱は多量の排ガスによって急速に除去され易
く、フィルタ材料の局部的な異常過熱の防止が可能とな
る。一方、燃焼維持に必要な温度は熱伝導率が低いため
に、燃焼部分のごく近傍に限って維持され、それ故、急
速な燃焼あるいは、冷却による消化は生じ得ず、穏やか
で極めて望ましい速度で燃焼を行なうものである。従っ
て、急速な燃焼によって生じる過熱を生じ、排ガスフィ
ルタを溶融して損なうことなく、安定した再生処理を行
なわせることができるものである。
発明の効果 多孔質セラミックよりなるディーゼル排ガスフィルタ
に、電気抵抗発熱体を排ガス流入側端部に装着すること
により、捕獲されたすすに容易に着火させるとともに、
安定した燃焼を行なわせてフィルタの再生処理の繰り返
しに耐え、寿命の長いディーゼル排ガスフィルタとする
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による発熱体を埋設した排ガ
スフィルタの全体構成図、第2図は第1図の発熱体を埋
設した部分の状態を示す部分断面図、第3図は発熱体を
排ガス流入側端部に付着固定した状態を示す部分構成
図、第4図はディーゼルエンジン64Km/h定速走行
における排ガスフィルタの圧力損失の時間変化を示すグ
ラフである。 1……排ガスフィルタ、5,5a,5b……発熱体。
フロントページの続き (72)発明者 三原 敏弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新田 恒治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−106115(JP,A) 特開 昭57−179317(JP,A) 実開 昭58−161116(JP,U) 米国特許 4276066(US,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質セラミックからなるコルゲートハニ
    カム構造体のセル端部を交互に閉塞してなるディーゼル
    排ガスフィルタであって、耐熱性合金と耐熱性酸化物の
    少なくとも一方を被覆した電気抵抗発熱体を、排ガス流
    入側に開口部を有する複数個の巻き上げ方向に沿ったセ
    ルに渡って排ガス流入側端部に埋設しセル端部もしくは
    セル内に堆積したすすに接触可能に設けたディーゼル排
    ガスフィルタ。
  2. 【請求項2】多孔質セラミックが、繊維セラミックより
    なる特許請求の範囲第1項記載のディーゼル排ガスフィ
    ルタ。
JP16832284A 1984-08-10 1984-08-10 デイ−ゼル排ガスフイルタ Expired - Lifetime JPH0621548B2 (ja)

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JPS6146413A JPS6146413A (ja) 1986-03-06
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4276066A (en) 1980-02-25 1981-06-30 General Motors Corporation Monolith diesel exhaust filter with self-regeneration

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US4276066A (en) 1980-02-25 1981-06-30 General Motors Corporation Monolith diesel exhaust filter with self-regeneration

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JPS6146413A (ja) 1986-03-06

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