JPH08100630A - 球状導電体充填型パティキュレート捕集用フィルタ - Google Patents

球状導電体充填型パティキュレート捕集用フィルタ

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JPH08100630A
JPH08100630A JP6259206A JP25920694A JPH08100630A JP H08100630 A JPH08100630 A JP H08100630A JP 6259206 A JP6259206 A JP 6259206A JP 25920694 A JP25920694 A JP 25920694A JP H08100630 A JPH08100630 A JP H08100630A
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JP
Japan
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collector
particulate
spherical
electrodes
particulates
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6259206A
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English (en)
Inventor
Hiroshige Matsuoka
弘芝 松岡
Takumi Kataoka
拓実 片岡
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パティキュレートの量や分布にかかわらず、
その燃焼、除去が容易にでき、再生時の破損、熔損のお
それのないパティキュレート捕集用フィルタを提供する
ものである。 【構成】 絶縁性の容器2内に、球状の導電性セラミッ
クよりなるパティキュレート捕集体3を互いに密接する
ように充填して、これら捕集体3間に形成される連通孔
を排ガス流路となしてある。また、捕集体3は、容器2
内に対向配設された、耐熱性金属よりなる一対の電極
4、5間に挟持されており、これら電極4、5に通電す
ることで、捕集体3表面を加熱し、パティキュレートを
燃焼、除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン等
より排出される排ガス中のパティキュレート捕集用フィ
ルタに関し、特に、再生手段を備えたパティキュレート
捕集用フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】この種のパティキュレート捕集用フィル
タとしては、図4に示すように、コージェライト等より
なるセラミックハニカム構造体9よりなるものが一般的
である。上記ハニカム構造体9の各セル91は、排ガス
導入側または導出側のいずれかの端部が千鳥格子状に閉
鎖されており(閉鎖部を図に92として示す)、導入さ
れた排ガスが、上記ハニカム構造体9の多孔性の隔壁を
介して各セル91間を流通する間にパティキュレートが
捕集されるようになしてある。
【0003】上記構造のフィルタの再生方法としては、
例えば、上記ハニカム構造体9の一方の端面に対向して
ヒータ10を設け、捕集されたパティキュレートを加
熱、着火させて燃焼伝播させる方法が知られている。し
かしながら、この方法は、捕集したパティキュレートの
量や分布に影響されやすく、パティキュレートの量が少
なすぎると、パティキュレートの分布が均一であっても
充分な燃焼熱が得られないため燃焼が伝播せず、燃焼、
再生が円滑に行なわれないおそれがある。また、パティ
キュレートの量が多すぎると、燃焼熱による温度上昇で
フィルタが熔損したり、急激な温度変化によりクラック
が発生するといった問題があり、パティキュレートの捕
集が均一になされ、しかも再生時に量が一定範囲内とな
るように制御する必要があった。なお、燃焼熱不足の対
策としては、フィルタ全体を加熱する方法も検討されて
いるが、消費電力が大きくなるという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかして、本発明は、
パティキュレートの量や分布にかかわらず、その燃焼、
除去が容易にでき、再生時の破損、熔損のおそれのない
パティキュレート捕集用フィルタを提供することを目的
とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の球状導電体充填
型パティキュレート捕集用フィルタは、図1に示すよう
に、絶縁性の容器2内に、球状の導電性セラミックより
なるパティキュレート捕集体3を互いに密接するように
充填して、これら捕集体3間に形成される連通孔を排ガ
ス流路となし、上記捕集体3に通電する手段4、5を設
けたものである(請求項1)。ここで、上記捕集体の具
体例としては、ペロブスカイト、酸化亜鉛、または窒化
チタンよりなる球状導電体を用いることができる(請求
項2)。また、上記通電手段は、上記容器2内に対向し
て配された、耐熱性金属よりなる一対の電極4、5で構
成され、これら一対の電極4、5間に上記捕集体3を挟
持せしめた構成とする(請求項3)。
【0006】
【作用】上記容器2内に排ガスが導入されると、排ガス
中のパティキュレートは上記捕集体3間に形成される排
ガス流路を流通する間に、上記捕集体3表面に衝突し、
捕集される。フィルタ再生時には、上記通電手段4、5
により上記捕集体3に通電加熱することで、捕集体3表
面のパティキュレートが燃焼、除去される。多数の捕集
体3が互いに密接する状態では、各捕集体3の接触部が
最も抵抗が高くなるので、接触部のみを速やかに加熱す
ることが可能となり、パティキュレートに低消費電力で
着火させることができる。また、従来のハニカム型のフ
ィルタのように燃焼伝播によらないので、パティキュレ
ートの量が少なくても燃焼、再生が可能である。パティ
キュレートの量が多い場合でも、球状体を用いているた
め、クラック等の発生するおそれが小さく、導電性ペロ
ブスカイト等、高融点の導電性セラミックスを用いれ
ば、熔損のおそれもない。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1において、ハウジングHは両端開口の円筒
体で、ステンレス鋼(JIS SUS304)よりなる
外筒1内に、絶縁性の容器たる内筒2を嵌合固定した2
層構造となしてある。内筒2は、例えば、アルミナ、コ
ージェライト等の絶縁性セラミックよりなる。上記ハウ
ジングHの両端面には、円板状電極板4、5が配され、
これら電極板4、5間には、球状導電体よりなるパティ
キュレート捕集体3が充填してある。電極板4、5は、
ハウジングHの側面を構成するとともに、上記捕集体3
に通電するための正負電極として機能する。上記ハウジ
ングHは、例えばディーゼルエンジンの排気管等、排ガ
ス流路途中に配設される。
【0008】上記電極板4、5はステンレス鋼(JIS
SUS304)よりなり、上記捕集体3に接する内表
面には、プラチナ、パラジウム等の高耐熱性金属がメッ
キしてある。また、これら電極板4、5は多孔性で、排
ガスの導入路または導出路を兼ね、排ガスがその細孔を
通して自由に流通するようになしてある。例えば、直径
1mm程度の貫通孔を多数形成したパンチングメタルで
メッシュを挟み込み、周囲を溶接して上記電極板4、5
とすればよい。上記電極板4、5の板面中央にはリード
部41、51が溶接してあり、これらリード部41、5
1は外部電源(図略)に接続されている。
【0009】排ガス導入路となる上記電極板4は、外周
縁が外方に屈曲して環状部42を形成しており、該環状
部42内にはスプリング43が配してある。そして、外
周にねじを切った押さえリング45をハウジングHに螺
着することにより、スプリング43力で上記電極板4を
電極板5方向に押圧し、上記捕集体3に所定の圧縮応力
がかかるようにしてある。排ガス導出路となる上記電極
板5は、その外周を、上記外筒1および内筒2の端縁を
内方に屈曲せしめて形成したフランジ11、21に保持
せしめてある。かくして、上記電極板4、5と上記捕集
体3とが電気的に接続され、上記捕集体3への通電が可
能となる。
【0010】これら電極板4、5間に充填される捕集体
3は、例えば、LaSrMnO3 等の導電性ペロブスカ
イトよりなる球状体で、上記したスプリング43力によ
って互いに密接するように配されている。これら捕集体
3間に形成される空間は互いに連通しており、導入され
る排ガスの流路となる。
【0011】上記捕集体3の球径は、通常2〜10m
m、より好ましくは3〜6mmとするのがよい。フィル
タ特性としての圧損は捕集体3およびハウジングH形状
に依存し、捕集体3の径およびハウジングHの内径が小
さくなり、ハウジングH長が長くなるほど初期圧損が大
きくなる。例えば直径100mm、長さ150mmの円
筒状ハウジングHに捕集体3を充填した時の初期圧損は
捕集体3の球径が1.5mmの時に240maq、径2
mmで150maq、径3mmで80maqとなり、初
期圧損として特に好ましい100maqを満たすには径
3mm以上とするのがよい。一方、捕集効率は、パティ
キュレートと捕集体3の接触面積に依存するため、捕集
体3径が大きい場合には、捕集体3の層数を増し、ハウ
ジングH長を長くすることで対応することができ、ま
た、乱流にすることでハウジングHの長さを短くするこ
とができる。例えば、実用的なハウジングH長を100
0mmとすると、捕集体3径は6mm以下とするのが好
ましい。
【0012】上記導電性ペロブスカイトよりなる捕集体
3は、例えば、以下のようにして製造できる。まず、L
2 3 、SrCO3 、Mn2 3 を所定量秤量し、ボ
ールミルにて24時間湿式混合した後、150℃で24
時間乾燥し、900℃で7時間アルミナるつぼ中で仮焼
する。得られた仮焼物粉末に、10%ポリビニルアルコ
ール水溶液を10%添加して造粒したものを乾式プレス
にて球状に成形後、空気中、1300〜1400℃で4
時間焼結させて捕集体3とする。
【0013】このようにして得られた捕集体3を、電極
板5を配したハウジングH内に充填し、電極板4を嵌着
した後、押さえリング7を螺着して上記構造のパティキ
ュレート捕集用フィルタとする。排ガスは、図に矢印で
示す如く、上記電極板4を通過して上記ハウジングH内
に導入され、上記捕集体3間に形成される排ガス流路を
流通する。その間に、排ガス中のパティキュレートやS
OF分(有機溶媒可溶分)が上記捕集体3に衝突し、そ
の表面に捕集される。その後、排ガスは、上記電極板5
を通過して外部に排出される。
【0014】フィルタ再生時には、上記リード部41、
51を介して上記電極板4、5に通電する。上記捕集体
3は互いに密接しており、隣接する球状導電体との接触
点で抵抗が極大となるため、その部分のパティキュレー
トがすぐに燃焼をはじめ捕集体3表面のパティキュレー
トを燃きつくす。このように捕集体3間の接触抵抗を利
用しているため、パティキュレートの量が少なくても着
火、燃焼が可能で、低い消費電力でフィルタを再生する
ことができる。また、パティキュレートの量が多く、燃
焼熱で高温となっても、導電性ペロブスカイト材料は1
600℃以上の高融点材料であるため、熔損、破損のお
それが極めて小さい。
【0015】図2、3は、本発明の他の実施例である。
本実施例ではハウジングHは箱体で、容器体H1に蓋体
H2を覆着してなり、その内部にパティキュレート捕集
体3が多数充填してある。これら容器体H1と蓋体H2
はいずれもアルミナ等の絶縁性セラミックよりなり、排
ガス流路に面する両側面は、ハニカム状の多孔板H3、
H4で形成されている。上記容器体H1と蓋体H2の、
捕集体3に接する内表面には、プラチナ、パラジウム、
二酸化ルテニウム等の耐熱性金属よりなる電極6、7が
それぞれ焼き付けてある。上記電極6、7はカンタル線
等よりなる複数の高耐熱線61、71と、ロー付けによ
り電気的に接続され、これら高耐熱線61、71は途中
で圧着されて一体となり、それぞれ正負リード線62、
72となしてある。
【0016】上記ハウジングHの上下面には押さえ板8
1、82が配され、上下の押さえ板81、82間にはボ
ルト83が挿通されてナット84にて固定してある。下
方の押さえ板81とナット84との間にはスプリング8
5が配設してあり、ばね力により上記捕集体3が電極
6、7に挟持されるようになしてある。
【0017】上記捕集体3を充填する際には、上記容器
体H1および蓋体H2のガス導出側の側面に、上記多孔
板H3、H4をアロンセラミック(東亜合成化学工業株
式会社製、商品名)等の無機高温接着材で固定し、上記
多孔板H3、H4間にゴム等の弾性体を挟み込んだ状態
で押さえ板81、82を取付け、捕集体3を充填する。
次いで、ガス導入側の側面に残る多孔板H3、H4を同
様にして固定し、上記弾性体を取り除いて所定の圧縮荷
重を加える。
【0018】本実施例の構成では、ハウジングHの側面
を構成する多孔板H3、H4が排ガスの導入路または導
出路となり、電極6、7はハウジングHの上下内表面に
形成されて上下方向に圧縮荷重がかかるようにしてあ
る。そして、正負リード線62、72を介して電極6、
7より捕集体3に通電することでパティキュレートを燃
焼、除去することができる。このように、本発明では、
容器形状、通電方向によらず、捕集体が互いに密接し、
正負電極と電気的に接続していれば、パティキュレート
の捕集量、分布にかかわらず低消費電力で燃焼、再生で
き、破損、熔損の心配のないフィルタを実現できる。
【0019】なお、上記第2実施例では、高耐熱線6
1、71を束ねて正負リード線62、72としたが、電
極6、7を例えば5分割してそれぞれ高耐熱線61、7
1に接続し、各高耐熱線61、71に独立に通電可能と
してもよい。このようにすることで、捕集体3を部分的
に通電発熱させることができ、特に捕集量の多い上流側
のみを選択的に再生したり、順番に通電、再生すること
も可能となる。
【0020】上記各実施例では、捕集体として、導電性
ペロブスカイトを用いたが、排ガス雰囲気で絶縁被膜の
形成されない導電性セラミック、例えば酸化亜鉛、窒化
チタン等を使用してもよい。また、捕集体は、触媒作用
を併せ有する導電性酸化物を使用したり、捕集体に酸化
触媒を担持することでパティキュレート以外の、例えば
SOF分等の浄化能力を向上させたフィルタとすること
ができる。
【0021】さらに、捕集体の充填方法としては、上流
側ほど球径の大きいものを配置し、下流側へ向けて傾斜
的に球径が小さくなるように充填してもよく、圧損をよ
り低減することが可能である。また捕集体の形状は、乱
流が発生しやすい形状、例えば中心部に貫通孔を設けた
球状体とすることもでき、捕集効率を高めることができ
る。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明のパティキュレー
ト捕集用フィルタは、パティキュレートの量や分布の影
響を受けることなく、低消費電力でパティキュレートを
燃焼、除去することができる。従って、燃焼熱不足によ
る未燃焼が防止でき、また、捕集体を球状の導電性セラ
ミックとしたので、再生時の燃焼熱による熔損や破損の
おそれが小さく、経済的で実用性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、パティキュレート捕
集用フィルタの全体断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示し、パティキュレート
捕集用フィルタの全体斜視図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す、パティキュレート
捕集用フィルタの全体断面図である。
【図4】従来のパティキュレート捕集用フィルタの構造
を示す断面図である。
【符号の説明】
H ハウジング 1 外筒 2 内筒(絶縁性容器) 3 パティキュレート捕集体 4 電極板(通電手段) 5 電極板(通電手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 39/06 46/42 ZAB B 9441−4D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性の容器内に、球状の導電性セラミ
    ックよりなるパティキュレート捕集体を互いに密接する
    ように充填し、これら捕集体間に形成される連通孔を排
    ガス流路となすとともに、上記捕集体に通電する手段を
    設けて、上記捕集体を通電加熱することにより捕集され
    たパティキュレートを燃焼、除去することを特徴とする
    球状導電体充填型パティキュレート捕集用フィルタ。
  2. 【請求項2】 上記捕集体がペロブスカイト、酸化亜
    鉛、または窒化チタンよりなる球状導電体である請求項
    1記載の球状導電体充填型パティキュレート捕集用フィ
    ルタ。
  3. 【請求項3】 上記容器内に、耐熱性金属よりなる一対
    の電極を対向配設して上記通電手段となし、これら一対
    の電極間に上記捕集体を挟持せしめた請求項1または2
    記載の球状導電体充填型パティキュレート捕集用フィル
    タ。
JP6259206A 1994-09-29 1994-09-29 球状導電体充填型パティキュレート捕集用フィルタ Withdrawn JPH08100630A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100456870B1 (ko) * 2001-09-28 2004-11-10 현대자동차주식회사 입자상 물질 분리장치를 구비한 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템
KR101008722B1 (ko) * 2008-02-25 2011-01-17 제주대학교 산학협력단 디젤 엔진의 입자상 물질 저감장치
KR101008721B1 (ko) * 2008-08-26 2011-01-17 제주대학교 산학협력단 디젤 엔진의 입자상 물질 저감장치
US8747502B2 (en) 2008-02-25 2014-06-10 Industry-Academic Cooperation Foundation, Jeju National University Particulate matter reduction apparatus for diesel engine
RU206834U1 (ru) * 2021-04-07 2021-09-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» Гранулированный фильтр с пористыми гранулами

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RU206834U1 (ru) * 2021-04-07 2021-09-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» Гранулированный фильтр с пористыми гранулами

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