JPH0647620U

JPH0647620U - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0647620U
Application number: JP073813U
Authority: JP
Inventors: 和也成瀬
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-06-28
Anticipated expiration: 2007-10-22
Also published as: JP2590943Y2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ディ−ゼルエンジン等の内燃機関から排出され
るガス中に含まれるパティキュレ−トを除去するための
排気ガス浄化装置に関し、特に耐久性を向上させた排気
ガス浄化装置を提供する。【構成】内燃機関の排気側の連通するケ−シング内に、
貫通孔によってハニカム構造をした多孔質体から成る四
角柱状のフィルタの複数個をシ−ル材９を介して連結し
て形成された四角柱状のフィルタを装着した排気ガス浄
化装置において、シ−ル材として、厚さ１ｍｍ〜５ｍｍ
で嵩密度が０．３ｇｒ／ｃｍ³〜５．０ｇｒ／ｃｍ³を使
用し、また、形成されたフィルタの端面の一辺Ａ、他辺
Ｂ及びフィルタの長さＣの各辺の比が、１．０：０．２
〜０．８：０．３〜５．０となるようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディ−ゼルエンジン等の内燃機関から排出されるガス中に含まれるパティキュレ−トを除去するための排気ガス浄化装置に関し、特に耐久性を向上させた排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の排気ガス浄化装置としては、内燃機関の排気側に連通する通路を備えたケ−シング内に多孔質セラミック焼結体によって一体形成されたハニカム状の触媒担体と、その触媒担体に担持された触媒成分とからなるフィルタを配置し、内燃機関とフィルタとの間にバ−ナ−等の熱源を配設したものが一般に知られている。そして、フィルタ内に所定量のパティキュレ−トを捕集した後、バ −ナ−等によって加熱して捕集されたパティキュレ−トを燃焼して再生処理を行い、再びフィルタとして使用している。

【０００３】ところが、上述のようにフィルタを加熱して再生処理を行う場合、バ−ナ−の位置は内燃機関側の同心円上にあるため、排気ガス流入側端面の中心部の温度が他の部位に比べて短時間で上昇する傾向にある。特に同一の材料によって一体形成されている前記触媒担体の場合では、触媒担体の中心部とその外周部との間、及び、触媒担体の両端面間で温度差を生じ易く、それに伴って触媒担体の周方向及び半径方向の応力（引っ張り応力又は圧縮応力）の増加によって、触媒担体が破壊に至る恐れがあった。そのため、フィルタ全体の耐久性が劣り、再生処理を何回も繰り返して行うことができないという問題があった。

【０００４】更に、バ−ナ−又は／およびヒ−タ−によってフィルタをパティキュレ−トの燃焼温度以上に加熱して、パティキュレ−トを燃焼除去する方法では、パティキュレ−トがフィルタに均一に捕集され、且つ、均一に燃焼しない限り、パティキュレ−トの燃焼発熱量がフィルタの各部位で異なり、そのためフィルタの各部位に温度差を生ずることとなる。その結果、フィルタの各部位の熱膨張・収縮量に差異が生じ、フィルタの各部位の熱膨張・収縮量に差異が生ずるとフィルタの各部位に圧縮・引張り等の応力が生ずることとなり、これが繰返し行われることによりフィルタの劣化が進行して破壊に至ることとなる。

【０００５】又、フィルタ各部分のパティキュレ−ト捕集量に差があったり、全体の捕集量が多過ぎるとパティキュレ−ト燃焼発熱量が大きくなり、フィルタ耐熱温度を超えて上昇してしまい、フィルタが溶損したり破損したりすることとなる。

【０００６】以上のような欠点を解消するために、パティキュレ−ト捕集量が過剰にならないように、フィルタの再生を頻繁に行うと、再生エネルギ−が著しく増大してしまい実用化できないものとなってしまうという結果になる。

【０００７】従って、できるだけ再生回数を減少して再生効率を向上させることが必要であるが、再生回数を減少させるとパティキュレ−トのフィルタに捕集される量が増え、その結果、フィルタが目詰まりをおこし、排ガスの流れが急激に悪化してしまう。これを回避するために排気ガスを高圧でフィルタに送給すると、システム全体の効率を悪化させてしまう。

【０００８】更に、フィルタが大型になると、フィルタ各部位のパティキュレ−トが均一で、その燃焼発熱量が単位容積当たり一定の場合にはフィルタ中心部付近の温度が最も高くなるという傾向が生じる。このような問題の解決法としては、１）フィルタ中心部を空洞にする方法、２）フィルタセル壁厚さを中心部に向かって段階的に厚くする方法、等が提案されてきたが、１の方法では一体成形されたフィルタ中心部を空洞加工することにより素材ロスを発生させるだけではなく、中心部のシ−ル構造に特別の配慮が必要になって来る。２）の方法ではダイス製作が難しいこと及び押出成形時に材料の均一な送給が難しくなり、成形歩留まりが悪くなるだけでなく、乾燥工程から焼成工程に至るまでに不良発生の増大をきたし実用化が困難という欠点を有する。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

本考案者は、上記のような事情に鑑み、この様な欠点を改良すべく種々検討した結果、本考案を完成したもので、その目的は、フィルタに捕集されたパティキュレ−トを燃焼除去することにより触媒担体の特定の部位に対する応力の集中を発生させることなく、耐久性の高い排気ガス浄化装置を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案の要旨は、内燃機関の排気側の連通するケ−シング内に、軸線方向に平行な多数のガス通過孔によってハニカム構造体をした多孔質体から成るフィルタの分割部分の複数個を、前記ガス通過孔が排気ガスの流れ方向と一致するように、シ−ル材で隔てて設置し、フィルタの分割部分の間に設置したシ−ル材は厚さ１ｍｍ〜５ｍｍで嵩密度が０．３ｇｒ／ｃｍ³〜５．０ｇｒ／ｃｍ³であることを特徴とする排気ガス浄化装置であり、また、内燃機関の排気側の連通するケ−シング内に、貫通孔によってハニカム構造をした多孔質体から成る四角柱状のフィルタの複数個をシ−ル材を介して連結して形成された四角柱状のフィルタを設置した排気ガス浄化装置において、形成されたフィルタの端面の一辺Ａ、他辺Ｂ及びフィルタの長さＣの各辺の比が、１．０：０．２〜０．８：０．３〜５．０となることを特徴とする排気ガス浄化装置である。

【００１１】すなわち、本考案においては、従来のように、単一のフィルタによりなるのではなく、シ−ル材で隔てられた分割部分で構成されているため、フィルタに捕集されたパティキュレ−トを燃焼除去する際に生じる熱膨張・収縮量にもとずく応力の影響を極力少なくし、かつ、発熱に伴う温度上昇もシ−ル材の存在により熱容量が大となり、温度上昇を防止することができ、これによって損傷を未然に防止し、再生処理回数を増やし、連続使用可能な排気ガス浄化装置とすることができる。そして、フィルタの断面形状が四角形の場合には、多孔質体から成る四角柱状のフィルタの複数個をシ−ル材を介して連結して形成された四角柱状のフィルタであって、その各辺の比を上記のように規定することによって、再生時のパティキュレ−トの燃焼発熱に伴うハニカムフィルタの局部的な異常温度上昇を防止してハニカムフィルタの特定の部位に対する応力の集中を発生させることがない耐久力の高い排気ガス浄化装置とすることができた。

【００１２】本願考案において、フィルタの分割部分とは、従来、この種のフィルタに使用されている多孔質炭化珪素焼結体よりなり、ガス通過孔によってハニカム構造をなし、ガス通過孔の一方の端面が市松模様状に封孔され、該封孔された貫通孔の他方の端面が開口されており、また、一方の端面が開口された貫通孔の他方の端面が封孔されたフィルタを複数部分に分割したもので、ガスは一方の端面の開口された貫通孔より導入され、隔壁を通過して浄化され他方の面の開口された貫通孔より排出されるものを分割したものである。そして、通常、この種のフィルタの断面の大きさは約４０ｃｍ²〜３００ｃｍ²であり、本考案においては、これを４等分〜５０等分程度に分割したものであるが、必ずしも等分でなくても良い。本考案ではこのフィルタの分割部分をシ−リング材で一体としたものである。そのシ−ル材の厚さが１ｍｍ以下ではシ−ル効果が悪いので好ましくなく、５ｍｍ以上ではスペ−ス・ロスが大きくなり好ましくない。また、シ−ル材の嵩密度については、０．３ｇｒ／ｃｍ³以下ではシ−ル効果が悪いことおよび熱容量が小さくなり過ぎて好ましくなく、５．０ｇｒ／ｃｍ³以上になるとシステム全体の重量が重くなり過ぎて好ましくない。また、シ−ル材の材質としてはセラミック・ファイバ−、耐熱鋼繊維等の繊維状のものと、炭化珪素、窒化タングステン等のセラミックス・パウダ−との混合物からなるシ−ル材を使用することができる。

【００１３】フィルタの断面形状としては四角形、円形等がある。断面形状が四角形の場合、フィルタの分割部分の断面も四角形とし、フィルタの分割部分を組み立てて断面形状が四角形のフィルタとする。その際、断面の一辺Ａを１．０としたとき、他辺Ｂが０．２よりも小さいとバ−ナ−等による熱風でハニカムフィルタを均一に加熱することが難しくなり好ましくなく、辺Ｂが０．８以上にすることは再生時にフィルタの中心部付近に異常温度上昇がしやすくなり好ましくない。辺Ｂは、フィルタの容積が６リットル以上の場合には辺Ａが１に対して０．３前後とすることが好ましい。また、辺Ａが１に対して長さ方向の辺Ｃが０．３よりも小さくなると、両端面の封孔効率が悪くなってしまうのみならず、端面積が大きくなって均一加熱が難しく、５．０以上では軸方向の温度差が大きくなってしまい好ましくない。辺Ｃは、フィルタ容積が６リットル以上の場合には１．０前後とすることが望ましい。

【００１４】本考案において、フィルタを形成する個々の分割部分とは、多孔質炭化珪素焼結体よりなり、また、シ−ル材の材質としてはセラミック・ファイバ−、耐熱鋼繊維等の繊維状のものと、炭化珪素、窒化タングステン等のセラミックス・パウダ−との混合物からなるシ−ル材を使用することができる。そして、個々の分割部分のガス通過孔の一方の端面は封孔された孔と開口のままの孔とが互いに隣接して市松模様状をなし、封孔された孔の他の端面は開口し、開口している孔の他の面は封口してある。したがって、排気ガスは一方の端面の開口されたガス通過孔より導入され、隔壁を通過して浄化され他方の面の開口された貫通孔より排出されるもので、フィルタの分割部分の端面の大きさは約４０ｃｍ²〜３００ｃｍ² であり、これをシ−ル材を介して連結して先に規定した範囲内の大きさのフィルタになるように組立て、内燃機関の排気側に連通するケ−シング内に装着する。

【００１５】本願考案を図面をもって具体的に説明する。図１は本考案にかかる排気ガス浄化装置の説明図、図２は本考案のフィルタの正面図、図３はフィルタの分割部分で組み立てたフィルタの斜視図である。図１において、排気ガス浄化装置１は金属性のケ−シング２を備え、そのケ− シング２の通路２ａが内燃機関Ｅの排気管Ｅａに接続されている。このケ−シング２内には排出ガスを浄化するためのハニカム・フィルタ３が配設され、そのハニカム・フィルタ３とケ−シング２の通路２ａの内壁との間にはセラミックファイバ−またはセラミックファイバ−複合体からなる断熱支持体が充填されている。また、排気ガス浄化装置１の内燃機関側に排気管の同心円上に熱風を供給するバ−ナ−７が設置されている。

【００１６】図２は本考案において使用するハニカム・フィルタ−３の正面図であり、図３は分割部分で組み立てたフィルタの斜視図でフィルタ断面の一方の辺をＡ、他方の辺をＢ、フィルタの長さ、すなわち、ガス通過孔の長さをＣとする。ハニカム・フィルタ−３は多孔質炭化珪素焼結体よりなる複数個の四角柱状の分割部分８をシ−ル材９によって互いに連結して四角柱状に形成されている。それぞれの分割部分８は、軸線方向に平行に延びる多数のガス通過孔によってハニカム構造を呈し、各ガス通過孔の供給側及び排出側の何れか一端が市松模様状に封口されている。そして、ハニカム・フィルタ−３の各ガス通過孔の内面には白金族元素やその他の金属元素及びその酸化物等からなる酸化触媒が担持されている。したがって、内燃機関Ｅの排気ガスがケ−シング２の供給側からハニカム・フルタ−３に導入されると、ガス通過孔の壁部によって排気ガス中のパティキュレ−トが濾過されると共に酸化触媒により酸化される。そして浄化された排気ガスがハニカム・フルタ−３から排出される。

【００１７】

【実施例】

次に実施例をもって具体的に本発明を説明する。実施例１内燃機関の排気側のケ−シング内に装着するハニカム・フルタ−として、セル壁厚が０．３ｍ／ｍ、セル数２００ケ／ｉｎ²で９個の等分割でそれぞれが四角の分割部分を厚さ５ｍｍで嵩密度３ｇ／ｃｍ³のシ−ル材を用いて長さ１５０ｍｍ、断面積１０，０００ｍｍ²のハニカムフルタ−を造り、これをエンジンの排気ガス管中に取付けたところ、排気ガス中のパティキュレ−トはハニカムフィルタ−の単位体積（リットル）当たり２０ｇ捕集され、前記のような再生処理を繰返し２０回行ったところハニカムフイルタ−には全く以上は発生しなかった。

【００１８】実施例２内燃機関の排気側のケ−シング内に装着するハニカムフルタ−として、端面の大きさが３ｃｍ×３ｃｍで長さが２０ｃｍのフィルタの分割部分４０本を一辺に４個、他の辺に１０個をシ−リング材を介して連結して構成した。各辺の比Ａ：Ｂ：Ｃは１：０．４：０．５となる。このようにして構成したフィルタを使用し、再生時パティキュレ−トを燃焼させても、特にフィルタ中心部等の局部的な以上温度上昇がなく、その結果、耐久性の高い排気ガス浄化装置が得られた。

【００１９】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案は、貫通孔によってハニカム構造をした多孔質体から成る四角柱状のフィルタの複数個をシ−ル材を介して連結して端面の大きさ、及び、長さを特定の範囲になるように四角柱状のフィルタを形成することによって、再生時、パティキュレ−トを燃焼除去する際局部的な以上温度上昇を防止することができ、これによって耐久利ょくの高い排気ガス浄化装置を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる排気ガス浄化装置の説明図

【図２】本考案で使用するハニカム・フィルタ−の正面
図

【図３】本考案で使用するハニカム・フィルタ−の斜視
図

【符号の説明】

１排気ガス浄化装置２ケ−シング３ハニカム・フィルタ４フィルタのエンジン側端面５フィルタの排気側端面６排気管７バ−ナ− ８分割部分９シ−ル材

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気側に連通するケ−シング
内に、軸線方向に平行な多数のガス通過孔によってハニ
カム構造体をした多孔質体から成るフィルタの分割部分
の複数個を、前記ガス通過孔が排気ガスの流れ方向と一
致するように、シ−ル材で隔てて設置し、フィルタの分
割部分の間に設置したシ−ル材は厚さ１ｍｍ〜５ｍｍで
嵩密度が０．３ｇｒ／ｃｍ³〜５．０ｇｒ／ｃｍ³である
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】内燃機関の排気側の連通するケ−シング
内に、軸線方向に平行な多数のガス通過孔によってハニ
カム構造体をした多孔質体から成る断面形状が四角柱状
のフィルタの分割部分の複数個をシ−ル材を介して連結
して形成された四角柱状のフィルタを装着した排気ガス
浄化装置において、形成されたフィルタの端面の一辺
Ａ、他辺Ｂ及びフィルタの長さＣの各辺の比が、１．
０：０．２〜０．８：０．３〜５．０となることを特徴
とする排気ガス浄化装置。