JPH11280451A - 排気浄化装置 - Google Patents
排気浄化装置Info
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- JPH11280451A JPH11280451A JP10098293A JP9829398A JPH11280451A JP H11280451 A JPH11280451 A JP H11280451A JP 10098293 A JP10098293 A JP 10098293A JP 9829398 A JP9829398 A JP 9829398A JP H11280451 A JPH11280451 A JP H11280451A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミツクス繊維を用いた排気浄化装置の下
流側に、炭化ケイ素（SiC ）などの導電性セラミツクス
のハニカム構造体を配置することにより、捕集時間を長
くし、捕集効率を高める。 【解決手段】 金網からなる電気加熱部材３１と多数の
通孔３３を有する金属押え板３４との間に、セラミツク
ス繊維からなる積層体３２を挟持して第１のフイルタ１
４を形成する。排気流路の上流側に第１のフイルタ１４
を配置し、第１のフイルタ１４の下流側に導電性を有す
る多孔質のセラミツクス焼成体からなる第２のフイルタ
１７を配置する。第２のフイルタ１７の排気出口通路の
壁面に窒素酸化物除去触媒４５ｂを担持する。第１，第
２のフイルタ１４，１７を加熱するための電源と、第
１，第２のフイルタ１４，１７の温度を制御する制御装
置５０とを備える。
流側に、炭化ケイ素（SiC ）などの導電性セラミツクス
のハニカム構造体を配置することにより、捕集時間を長
くし、捕集効率を高める。 【解決手段】 金網からなる電気加熱部材３１と多数の
通孔３３を有する金属押え板３４との間に、セラミツク
ス繊維からなる積層体３２を挟持して第１のフイルタ１
４を形成する。排気流路の上流側に第１のフイルタ１４
を配置し、第１のフイルタ１４の下流側に導電性を有す
る多孔質のセラミツクス焼成体からなる第２のフイルタ
１７を配置する。第２のフイルタ１７の排気出口通路の
壁面に窒素酸化物除去触媒４５ｂを担持する。第１，第
２のフイルタ１４，１７を加熱するための電源と、第
１，第２のフイルタ１４，１７の温度を制御する制御装
置５０とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデイーゼル機関の排
気中の排気微粒子を捕集する排気浄化装置に関するもの
である。
気中の排気微粒子を捕集する排気浄化装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来の多孔質のセラミツクス材料を用い
たハニカム構造体からなる排気浄化装置は、熱衝撃に弱
く、排気微粒子に含まれる成分との反応によりクラツク
や腐食が生じるので耐久性に劣る。また、図６に示すよ
うに、排気浄化装置の表面で排気微粒子を捕集するので
捕集時間が短い。排気微粒子の燃焼後に生じる灰分が排
気浄化装置の表面に堆積するので、この点でも捕集時間
が短い。一方、従来のセラミツクス繊維の積層体からな
る排気浄化装置は、図５に示すように、多孔質のセラミ
ツクス材料を用いたハニカム構造体からなる排気浄化装
置に比べて捕集効率、特に排気中のＳＯＦ分（soluble
organic fraction 可溶有機成分）の捕集効率が低い。
たハニカム構造体からなる排気浄化装置は、熱衝撃に弱
く、排気微粒子に含まれる成分との反応によりクラツク
や腐食が生じるので耐久性に劣る。また、図６に示すよ
うに、排気浄化装置の表面で排気微粒子を捕集するので
捕集時間が短い。排気微粒子の燃焼後に生じる灰分が排
気浄化装置の表面に堆積するので、この点でも捕集時間
が短い。一方、従来のセラミツクス繊維の積層体からな
る排気浄化装置は、図５に示すように、多孔質のセラミ
ツクス材料を用いたハニカム構造体からなる排気浄化装
置に比べて捕集効率、特に排気中のＳＯＦ分（soluble
organic fraction 可溶有機成分）の捕集効率が低い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
問題に鑑み、セラミツクス繊維を用いたフイルタの下流
側に、炭化ケイ素（SiC ）などの多孔質導電性セラミツ
クスのハニカム構造体を配置することにより、捕集時間
を長くし、捕集効率を高めた排気浄化装置を提供するこ
とにある。
問題に鑑み、セラミツクス繊維を用いたフイルタの下流
側に、炭化ケイ素（SiC ）などの多孔質導電性セラミツ
クスのハニカム構造体を配置することにより、捕集時間
を長くし、捕集効率を高めた排気浄化装置を提供するこ
とにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成は金網からなる電気加熱部材と多数の
通孔を有する金属押え板との間にセラミツクス繊維から
なる積層体を挟持してなる第１のフイルタを排気流路の
上流側に配置し、第１のフイルタの下流側に導電性の多
孔質セラミツクス焼成体からなる第２のフイルタを配置
し、第２のフイルタの排気出口通路の壁面に窒素酸化物
除去触媒を担持し、第１，第２のフイルタを加熱するた
めの電源と第１，第２のフイルタの温度を制御する制御
装置とを備えたことを特徴とする。
に、本発明の構成は金網からなる電気加熱部材と多数の
通孔を有する金属押え板との間にセラミツクス繊維から
なる積層体を挟持してなる第１のフイルタを排気流路の
上流側に配置し、第１のフイルタの下流側に導電性の多
孔質セラミツクス焼成体からなる第２のフイルタを配置
し、第２のフイルタの排気出口通路の壁面に窒素酸化物
除去触媒を担持し、第１，第２のフイルタを加熱するた
めの電源と第１，第２のフイルタの温度を制御する制御
装置とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明では、排気流路の上流側に
セラミツクス繊維の積層体を、金網からなる電気加熱部
材と多数の通孔を有する金属押え板との間に挟持した第
１のフイルタすなわち繊維型フイルタを配置し、繊維型
フイルタの下流側に第２のフイルタすなわち多孔質の炭
化ケイ素（SiC ）の焼成体からなるハニカム構造体を配
置する。ハニカム構造体の排気入口通路の壁面には酸化
触媒を担持し、排気出口通路の壁面には窒素酸化物除去
触媒を担持する。電気加熱部材にステンレス、Fe-Cr-Al
合金、ニツケル（Ni）などの温度が高くなるにつれて抵
抗温度係数が大きくなる金属を用いた繊維型フイルタ
と、温度が高くなるにつれて抵抗温度係数が小さくなる
ハニカム構造体とを電源に対し並列に接続する。
セラミツクス繊維の積層体を、金網からなる電気加熱部
材と多数の通孔を有する金属押え板との間に挟持した第
１のフイルタすなわち繊維型フイルタを配置し、繊維型
フイルタの下流側に第２のフイルタすなわち多孔質の炭
化ケイ素（SiC ）の焼成体からなるハニカム構造体を配
置する。ハニカム構造体の排気入口通路の壁面には酸化
触媒を担持し、排気出口通路の壁面には窒素酸化物除去
触媒を担持する。電気加熱部材にステンレス、Fe-Cr-Al
合金、ニツケル（Ni）などの温度が高くなるにつれて抵
抗温度係数が大きくなる金属を用いた繊維型フイルタ
と、温度が高くなるにつれて抵抗温度係数が小さくなる
ハニカム構造体とを電源に対し並列に接続する。
【０００６】
【実施例】図１に示すように、本発明による排気浄化装
置２は円筒形のケース５の始端に円錐部４を介して排気
入口管３を接続する一方、ケース５の終端壁６の中心開
口６ａに排気出口管７を接続してハウジングが構成され
る。入口管３は機関の排気口に接続され、出口管７には
図示してない消音器が接続される。ケース５の内部には
筒状の第１のフイルタすなわち繊維型フイルタ１４が同
軸に収容される。図２に示すように、繊維型フイルタ１
４は断面花びら型のセラミツクス繊維の積層体からな
る。すなわち、繊維型フイルタ１４の始端（図１の左
端）は花びら型の閉鎖板１２により閉鎖される一方、繊
維型フイルタ１４の終端は終端壁６に結合される。こう
して、繊維型フイルタ１４とケース５との間に環状の空
部１３が、繊維型フイルタ１４の内部に断面花びら型の
内空部１５がそれぞれ形成され、内空部１５は終端壁６
の中心開口６ａを経て出口管７の内部へ連通する。出口
管７の内部にはハニカム構造体からなる第２のフイルタ
１７が収容される。
置２は円筒形のケース５の始端に円錐部４を介して排気
入口管３を接続する一方、ケース５の終端壁６の中心開
口６ａに排気出口管７を接続してハウジングが構成され
る。入口管３は機関の排気口に接続され、出口管７には
図示してない消音器が接続される。ケース５の内部には
筒状の第１のフイルタすなわち繊維型フイルタ１４が同
軸に収容される。図２に示すように、繊維型フイルタ１
４は断面花びら型のセラミツクス繊維の積層体からな
る。すなわち、繊維型フイルタ１４の始端（図１の左
端）は花びら型の閉鎖板１２により閉鎖される一方、繊
維型フイルタ１４の終端は終端壁６に結合される。こう
して、繊維型フイルタ１４とケース５との間に環状の空
部１３が、繊維型フイルタ１４の内部に断面花びら型の
内空部１５がそれぞれ形成され、内空部１５は終端壁６
の中心開口６ａを経て出口管７の内部へ連通する。出口
管７の内部にはハニカム構造体からなる第２のフイルタ
１７が収容される。
【０００７】図３に示すように、繊維型フイルタ１４は
セラミツクス繊維を不規則に重ね合わせたフエルト状の
積層体３２からなり、空部１３に対向する積層体３２の
外面に、金網からなる電気加熱部材３１を重ね合せ、内
空部１５に対向する積層体３２の内面に多数の通孔３３
を有する耐熱性の金属押え板３４を重ね合せ、好ましく
は電気加熱部材３１と金属押え板３４とを、積層体３２
を貫通する針金により捕縛してなる。上述した断面構造
の繊維型フイルタ１４を波形に予め成形したうえ、波形
の成形体を筒状に湾曲する。波形の成形体の両端縁の間
に絶縁板２０（図２）を挟んでボルトなどにより結合
し、かつ各端縁に電極２１，２２を備える。
セラミツクス繊維を不規則に重ね合わせたフエルト状の
積層体３２からなり、空部１３に対向する積層体３２の
外面に、金網からなる電気加熱部材３１を重ね合せ、内
空部１５に対向する積層体３２の内面に多数の通孔３３
を有する耐熱性の金属押え板３４を重ね合せ、好ましく
は電気加熱部材３１と金属押え板３４とを、積層体３２
を貫通する針金により捕縛してなる。上述した断面構造
の繊維型フイルタ１４を波形に予め成形したうえ、波形
の成形体を筒状に湾曲する。波形の成形体の両端縁の間
に絶縁板２０（図２）を挟んでボルトなどにより結合
し、かつ各端縁に電極２１，２２を備える。
【０００８】図１に示すように、排気は入口管３から閉
鎖板１２に当つてケース５の空部１３へ流れ、空部１３
から径内方へ繊維型フイルタ１４を通過して内空部１５
へ流れる内に排気微粒子を除去される。繊維型フイルタ
１４で排気微粒子を除去された排気は、出口管７の内部
の第２のフイルタすなわちハニカム構造体１７を通過す
る内に微細な排気微粒子を除去される。
鎖板１２に当つてケース５の空部１３へ流れ、空部１３
から径内方へ繊維型フイルタ１４を通過して内空部１５
へ流れる内に排気微粒子を除去される。繊維型フイルタ
１４で排気微粒子を除去された排気は、出口管７の内部
の第２のフイルタすなわちハニカム構造体１７を通過す
る内に微細な排気微粒子を除去される。
【０００９】図４に示すように、ハニカム構造体１７は
炭化ケイ素粉末と焼結助剤粉末と有機バインダとを混練
し、その組成の混練物を用いて押出し成形したうえ焼成
した多孔質の円柱状または角柱状のものであり、内部に
多数の軸方向の入口通路４１と出口通路４１ａとを平行
にかつ互いに隣接して配される。入口通路４１は終端を
壁４３により閉鎖され、出口通路４１ａは始端を壁４２
により閉鎖される。したがつて、入口通路４１へ入つた
排気は途中で、多孔質の通路壁４５を通過する時排気微
粒子を除去され、出口通路４１ａから流れ出る。好まし
くは、入口通路４１の壁面には酸化触媒層４５ａが担持
され、出口通路４１ａの壁面には排気中の窒素酸化物
（NOx ）を除去する触媒層４５ｂが担持される。
炭化ケイ素粉末と焼結助剤粉末と有機バインダとを混練
し、その組成の混練物を用いて押出し成形したうえ焼成
した多孔質の円柱状または角柱状のものであり、内部に
多数の軸方向の入口通路４１と出口通路４１ａとを平行
にかつ互いに隣接して配される。入口通路４１は終端を
壁４３により閉鎖され、出口通路４１ａは始端を壁４２
により閉鎖される。したがつて、入口通路４１へ入つた
排気は途中で、多孔質の通路壁４５を通過する時排気微
粒子を除去され、出口通路４１ａから流れ出る。好まし
くは、入口通路４１の壁面には酸化触媒層４５ａが担持
され、出口通路４１ａの壁面には排気中の窒素酸化物
（NOx ）を除去する触媒層４５ｂが担持される。
【００１０】図１に示すように、ハニカム構造体１７の
軸方向端部には電極２３，２４が備えられる。ハニカム
構造体１７は出口管７の内部に配設する代りに、繊維型
フイルタ１４の内空部１５に、繊維型フイルタ１４と同
心にかつ繊維型フイルタ１４との間に隙間を存して配設
してもよい。この場合は、ハニカム構造体１７の終端部
すなわち出口通路４１ａが出口管７に連通される。
軸方向端部には電極２３，２４が備えられる。ハニカム
構造体１７は出口管７の内部に配設する代りに、繊維型
フイルタ１４の内空部１５に、繊維型フイルタ１４と同
心にかつ繊維型フイルタ１４との間に隙間を存して配設
してもよい。この場合は、ハニカム構造体１７の終端部
すなわち出口通路４１ａが出口管７に連通される。
【００１１】繊維型フイルタ１４とハニカム構造体１７
が目詰まりした時、例えば、入口管３の圧力と出口管７
の圧力との差が所定値を超えた時、これを検出するセン
サ４９の信号に基づく、電子制御装置５０の出力により
スイチング装置５１が閉じ、電極２１から繊維型フイル
タ１４の電気加熱部材３１を経て電極２２へ通電され、
同時に電極２３から導電性を有するハニカム構造体１７
を経て電極２４へ通電される。繊維型フイルタ１４とハ
ニカム構造体１７に補集された排気微粒子が燃焼して除
去される。ハニカム構造体１７の入口通路４１の触媒４
５ａにより排気中の未燃焼成分が燃焼され、出口通路４
１ａの触媒４５ｂにより排気中の窒素酸化物が還元され
る。
が目詰まりした時、例えば、入口管３の圧力と出口管７
の圧力との差が所定値を超えた時、これを検出するセン
サ４９の信号に基づく、電子制御装置５０の出力により
スイチング装置５１が閉じ、電極２１から繊維型フイル
タ１４の電気加熱部材３１を経て電極２２へ通電され、
同時に電極２３から導電性を有するハニカム構造体１７
を経て電極２４へ通電される。繊維型フイルタ１４とハ
ニカム構造体１７に補集された排気微粒子が燃焼して除
去される。ハニカム構造体１７の入口通路４１の触媒４
５ａにより排気中の未燃焼成分が燃焼され、出口通路４
１ａの触媒４５ｂにより排気中の窒素酸化物が還元され
る。
【００１２】ハニカム構造体１７を繊維型フイルタ１４
の内空部１５に配置し、ハニカム構造体１７の昇温時の
均熱性が向上する。図１に示す排気浄化装置では繊維型
フイルタ１４の外周側の空部１３と内空部１５との温度
差が２００℃であつたのに対し、ハニカム構造体１７を
繊維型フイルタ１４の内空部１５に配置した排気浄化装
置では、繊維型フイルタ１４の外周側の空部１３と内空
部１５との温度差は５０℃以下になつた。
の内空部１５に配置し、ハニカム構造体１７の昇温時の
均熱性が向上する。図１に示す排気浄化装置では繊維型
フイルタ１４の外周側の空部１３と内空部１５との温度
差が２００℃であつたのに対し、ハニカム構造体１７を
繊維型フイルタ１４の内空部１５に配置した排気浄化装
置では、繊維型フイルタ１４の外周側の空部１３と内空
部１５との温度差は５０℃以下になつた。
【００１３】繊維型フイルタだけの排気浄化装置つまり
繊維型排気浄化装置と、ハニカム構造体だけの排気浄化
装置つまりハニカム型排気浄化装置と、本発明による排
気浄化装置２とについて、排気微粒子の捕集効率と捕集
時間を計測した結果によれば、本発明による排気浄化装
置２は、図５，６に示すように捕集効率が高く、捕集時
間も長いことが分つた。上述の各の排気浄化装置を通過
した排気の成分比は表１のとおりである。
繊維型排気浄化装置と、ハニカム構造体だけの排気浄化
装置つまりハニカム型排気浄化装置と、本発明による排
気浄化装置２とについて、排気微粒子の捕集効率と捕集
時間を計測した結果によれば、本発明による排気浄化装
置２は、図５，６に示すように捕集効率が高く、捕集時
間も長いことが分つた。上述の各の排気浄化装置を通過
した排気の成分比は表１のとおりである。
【００１４】 表１ 排気の成分比（％） carbon soot soluble organic soluble organic その他 （煤） fraction（油） fraction（燃料） 繊維型浄化装置 ６２ １５ １５ ３ ハニカム型浄化装置 ７０ １４ １４ ２ 本発明の浄化装置 ７５ １２ １２ １ 本発明による排気浄化装置２は従来の排気浄化装置２に
比べてＳＨＯＯＴ（煤成分）だけでなく、ＳＯＦ（可溶
有機成分）も多く捕集できることが分かつた。繊維型フ
イルタ１４を通過する前の排気の成分と、繊維型フイル
タ１４を通過した排気の成分との比較試験を行つた結
果、繊維型フイルタ１４を通過した排気中の排気微粒子
の大きさは２０μｍ以下の凝集粒であつた。さらに、繊
維型フイルタ１４を通過する前の排気と、繊維型フイル
タ１４を通過した排気の各排気微粒子を熱分析した結
果、繊維型フイルタ１４を通過する前の排気中の排気微
粒子は、温度約５５０℃から燃焼を開始するのに対し
て、繊維型フイルタ１４を通過した後の排気中の排気微
粒子は温度４５０〜５００℃で燃焼を開始することが分
かつた。この理由は繊維型フイルタ１４を通過した後の
排気に多くの揮発成分が含まれていることによるものと
考えられる。
比べてＳＨＯＯＴ（煤成分）だけでなく、ＳＯＦ（可溶
有機成分）も多く捕集できることが分かつた。繊維型フ
イルタ１４を通過する前の排気の成分と、繊維型フイル
タ１４を通過した排気の成分との比較試験を行つた結
果、繊維型フイルタ１４を通過した排気中の排気微粒子
の大きさは２０μｍ以下の凝集粒であつた。さらに、繊
維型フイルタ１４を通過する前の排気と、繊維型フイル
タ１４を通過した排気の各排気微粒子を熱分析した結
果、繊維型フイルタ１４を通過する前の排気中の排気微
粒子は、温度約５５０℃から燃焼を開始するのに対し
て、繊維型フイルタ１４を通過した後の排気中の排気微
粒子は温度４５０〜５００℃で燃焼を開始することが分
かつた。この理由は繊維型フイルタ１４を通過した後の
排気に多くの揮発成分が含まれていることによるものと
考えられる。
【００１５】繊維型排気浄化装置と、ハニカム型排気浄
化装置と、本発明による排気浄化装置２とについて、長
時間（捕集・再生運転を２０００回）の耐久試験を行つ
た結果、ハニカム型排気浄化装置では１０７２回の捕集
・再生運転でクラツクが生じた。また、灰分の堆積によ
り捕集時間が初期に比べ５０％以上短くなつた。これに
対して、本発明の排気浄化装置２では２０００回を超え
る捕集・再生運転後にも、ハニカム構造体１７に異常は
見られず、捕集時間の低下も２５％程度であつた。
化装置と、本発明による排気浄化装置２とについて、長
時間（捕集・再生運転を２０００回）の耐久試験を行つ
た結果、ハニカム型排気浄化装置では１０７２回の捕集
・再生運転でクラツクが生じた。また、灰分の堆積によ
り捕集時間が初期に比べ５０％以上短くなつた。これに
対して、本発明の排気浄化装置２では２０００回を超え
る捕集・再生運転後にも、ハニカム構造体１７に異常は
見られず、捕集時間の低下も２５％程度であつた。
【００１６】図７に示すように、比較品としての排気浄
化装置のハニカム構造体１７に通電加熱する試験の結果
によれば、温度が上がるにつれてハニカム構造体１７の
電気抵抗が小さくなり、消費電力が増加し、過熱状態に
なつた。そこで、本発明による排気浄化装置２では、繊
維型フイルタ１４とハニカム構造体１７とを並列に接続
し、通電加熱する試験を行つたところ、初めは電気抵抗
の小さい繊維型フイルタ１４が加熱され、次いでハニカ
ム構造体１７が通電加熱され、通電加熱による繊維型フ
イルタ１４とハニカム構造体１７と再生はほぼ同時に終
了した。再生終了時の繊維型フイルタ１４とハニカム構
造体１７との並列回路の電気抵抗は、再生開始時のそれ
よりも僅かに小さくなつた。
化装置のハニカム構造体１７に通電加熱する試験の結果
によれば、温度が上がるにつれてハニカム構造体１７の
電気抵抗が小さくなり、消費電力が増加し、過熱状態に
なつた。そこで、本発明による排気浄化装置２では、繊
維型フイルタ１４とハニカム構造体１７とを並列に接続
し、通電加熱する試験を行つたところ、初めは電気抵抗
の小さい繊維型フイルタ１４が加熱され、次いでハニカ
ム構造体１７が通電加熱され、通電加熱による繊維型フ
イルタ１４とハニカム構造体１７と再生はほぼ同時に終
了した。再生終了時の繊維型フイルタ１４とハニカム構
造体１７との並列回路の電気抵抗は、再生開始時のそれ
よりも僅かに小さくなつた。
【００１７】図８は本発明の排気浄化装置２における繊
維型フイルタ１４の抵抗温度係数Tc1 とハニカム構造体
１７の抵抗温度係数Tc2 の比（lTc1／TC2l）と、維型フ
イルタ１４とハニカム構造体１７の常温時の消費電力Wn
と昇温時の消費電力Whの比（Wh／Wn）との関係を示す。
排気浄化装置２の室温での消費電力Wnとすすの燃焼温度
６００℃での消費電力Whの比（Wh／Wn）を１以下にする
ためには、繊維型フイルタ１４の抵抗温度係数Tc1 とハ
ニカム構造体１７の抵抗温度係数Tc2 の比（lTc1／TC2
l）を０．７３以上にする必要がある。
維型フイルタ１４の抵抗温度係数Tc1 とハニカム構造体
１７の抵抗温度係数Tc2 の比（lTc1／TC2l）と、維型フ
イルタ１４とハニカム構造体１７の常温時の消費電力Wn
と昇温時の消費電力Whの比（Wh／Wn）との関係を示す。
排気浄化装置２の室温での消費電力Wnとすすの燃焼温度
６００℃での消費電力Whの比（Wh／Wn）を１以下にする
ためには、繊維型フイルタ１４の抵抗温度係数Tc1 とハ
ニカム構造体１７の抵抗温度係数Tc2 の比（lTc1／TC2
l）を０．７３以上にする必要がある。
【００１８】図９は繊維型フイルタ１４の電気抵抗R1と
ハニカム構造体１７の電気抵抗R2の比（R1／R2）と、維
型フイルタ１４とハニカム構造体１７の常温時の消費電
力Wnと昇温時の消費電力Whの比（Wh／Wn）との関係を表
す。排気浄化装置２の室温での消費電力Wnとすすの燃焼
温度６００℃での消費電力Whの比（Wh／Wn）を１以下に
するためには、繊維型フイルタ１４の電気抵抗R1とハニ
カム構造体１７の電気抵抗R2の比（R1／R2）を０．６５
以下にする必要がある。
ハニカム構造体１７の電気抵抗R2の比（R1／R2）と、維
型フイルタ１４とハニカム構造体１７の常温時の消費電
力Wnと昇温時の消費電力Whの比（Wh／Wn）との関係を表
す。排気浄化装置２の室温での消費電力Wnとすすの燃焼
温度６００℃での消費電力Whの比（Wh／Wn）を１以下に
するためには、繊維型フイルタ１４の電気抵抗R1とハニ
カム構造体１７の電気抵抗R2の比（R1／R2）を０．６５
以下にする必要がある。
【００１９】本発明による繊維型フイルタ１４と窒素酸
化物除去触媒を担持したハニカム構造体１７とからなる
排気浄化装置２と、比較品として繊維型フイルタ１４を
使用せずハニカム構造体１７だけの排気浄化装置とにつ
いて、窒素酸化物除去触媒の性能試験を行つた。図１０
に示すように、比較品の排気浄化装置は長時間使用する
内に、窒素酸化物除去触媒の表面に排気微粒子が付着
し、窒素酸化物（NOx ）の除去率が低下した。また、排
気中の硫黄分により窒素酸化物除去触媒に劣化が生じ
た。これに対して、本発明による排気浄化装置２は長時
間使用しても窒素酸化物の除去率に大きな低下は見られ
なかつた。
化物除去触媒を担持したハニカム構造体１７とからなる
排気浄化装置２と、比較品として繊維型フイルタ１４を
使用せずハニカム構造体１７だけの排気浄化装置とにつ
いて、窒素酸化物除去触媒の性能試験を行つた。図１０
に示すように、比較品の排気浄化装置は長時間使用する
内に、窒素酸化物除去触媒の表面に排気微粒子が付着
し、窒素酸化物（NOx ）の除去率が低下した。また、排
気中の硫黄分により窒素酸化物除去触媒に劣化が生じ
た。これに対して、本発明による排気浄化装置２は長時
間使用しても窒素酸化物の除去率に大きな低下は見られ
なかつた。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上述のように、金網からなる電
気加熱部材と多数の通孔を有する金属押え板との間にセ
ラミツクス繊維からなる積層体を挟持してなる第１のフ
イルタを排気流路の上流側に配置し、第１のフイルタの
下流側に導電性の多孔質セラミツクス焼成体からなる第
２のフイルタを配置し、第２のフイルタの排気出口通路
の壁面に窒素酸化物除去触媒を担持し、第１，第２のフ
イルタを加熱するための電源と第１，第２のフイルタの
温度を制御する制御装置とを備えたので、次のような効
果が得られる。
気加熱部材と多数の通孔を有する金属押え板との間にセ
ラミツクス繊維からなる積層体を挟持してなる第１のフ
イルタを排気流路の上流側に配置し、第１のフイルタの
下流側に導電性の多孔質セラミツクス焼成体からなる第
２のフイルタを配置し、第２のフイルタの排気出口通路
の壁面に窒素酸化物除去触媒を担持し、第１，第２のフ
イルタを加熱するための電源と第１，第２のフイルタの
温度を制御する制御装置とを備えたので、次のような効
果が得られる。
【００２１】排気流路の上流側に配置した繊維型フイル
タにより、粒径の大きい排気微粒子を捕集するので、排
気流路の下流側に配置した多孔質セラミツクス焼成体か
らなるフイルタにより捕集する排気微粒子の量が少くな
り、捕集時間が長くなる。繊維型フイルタで捕集できな
い数十μｍ以下の微細な排気微粒子が、多孔質セラミツ
クス焼成体からなるフイルタにより捕集されるので捕集
効率が高くなる。繊維型フイルタを通過した排気には微
細なＳＨＯＯＴ（carbon soot ）の表面にＳＯＦ（solu
ble organic fraction）分が付着するので、多孔質セラ
ミツクス焼成体からなるフイルタではより多くのＳＯＦ
分が捕集される。
タにより、粒径の大きい排気微粒子を捕集するので、排
気流路の下流側に配置した多孔質セラミツクス焼成体か
らなるフイルタにより捕集する排気微粒子の量が少くな
り、捕集時間が長くなる。繊維型フイルタで捕集できな
い数十μｍ以下の微細な排気微粒子が、多孔質セラミツ
クス焼成体からなるフイルタにより捕集されるので捕集
効率が高くなる。繊維型フイルタを通過した排気には微
細なＳＨＯＯＴ（carbon soot ）の表面にＳＯＦ（solu
ble organic fraction）分が付着するので、多孔質セラ
ミツクス焼成体からなるフイルタではより多くのＳＯＦ
分が捕集される。
【００２２】多孔質セラミツクス焼成体からなるフイル
タで捕集される排気微粒子には、微細で揮発成分つまり
ＳＯＦ分が多く含まれるので、比較的低温（温度４５０
〜５００℃）で多孔質セラミツクス焼成体からなるフイ
ルタの再生を開始できる。繊維型フイルタの再生時に発
生する熱を利用して、多孔質セラミツクス焼成体からな
るフイルタの再生を低温から開始できるので消費電力が
少ない。
タで捕集される排気微粒子には、微細で揮発成分つまり
ＳＯＦ分が多く含まれるので、比較的低温（温度４５０
〜５００℃）で多孔質セラミツクス焼成体からなるフイ
ルタの再生を開始できる。繊維型フイルタの再生時に発
生する熱を利用して、多孔質セラミツクス焼成体からな
るフイルタの再生を低温から開始できるので消費電力が
少ない。
【００２３】繊維型フイルタの再生時に酸素が消費され
るので、多孔質セラミツクス焼成体からなるフイルタの
燃焼が緩慢になり、暴走燃焼による再生温度の上昇が抑
えられ、多孔質セラミツクス焼成体からなるフイルタの
寿命が長くなる。
るので、多孔質セラミツクス焼成体からなるフイルタの
燃焼が緩慢になり、暴走燃焼による再生温度の上昇が抑
えられ、多孔質セラミツクス焼成体からなるフイルタの
寿命が長くなる。
【００２４】多孔質セラミツクス焼成体からなる第２の
フイルタを多孔質の炭素ケイ素からなるハニカム構造体
とする場合は、ハニカム構造体の排気出口通路の壁面に
窒素酸化物除去触媒を担持することにより、触媒の劣化
を防止できる。またハニカム構造体の再生時の熱で触媒
を活性化できる。
フイルタを多孔質の炭素ケイ素からなるハニカム構造体
とする場合は、ハニカム構造体の排気出口通路の壁面に
窒素酸化物除去触媒を担持することにより、触媒の劣化
を防止できる。またハニカム構造体の再生時の熱で触媒
を活性化できる。
【００２５】多孔質セラミツクス焼成体からなる第２の
フイルタを多孔質の炭素ケイ素からなるハニカム構造体
とする場合は、温度上昇に伴い電気抵抗が大きくなる繊
維型フイルタと、温度上昇に伴い電気抵抗が小さくなる
ハニカム構造体とを並列に接続することにより、再生に
必要な消費電力を節減できる。
フイルタを多孔質の炭素ケイ素からなるハニカム構造体
とする場合は、温度上昇に伴い電気抵抗が大きくなる繊
維型フイルタと、温度上昇に伴い電気抵抗が小さくなる
ハニカム構造体とを並列に接続することにより、再生に
必要な消費電力を節減できる。
【図１】本発明に係る排気浄化装置の側面断面図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る排気浄化装置の正面断面図であ
る。
る。
【図３】繊維型フイルタの要部の側面断面図である。
【図４】ハニカム構造体の要部の側面断面図である。
【図５】本発明に係る排気浄化装置と従来の排気浄化装
置の排気微粒子の補集効率を比較して表す線図である。
置の排気微粒子の補集効率を比較して表す線図である。
【図６】本発明に係る排気浄化装置と従来の排気浄化装
置の排気微粒子の補集時間を比較して表す線図である。
置の排気微粒子の補集時間を比較して表す線図である。
【図７】本発明に係る排気浄化装置と従来の排気浄化装
置の再生加熱温度に対する電気抵抗の特性を表す線図で
ある。
置の再生加熱温度に対する電気抵抗の特性を表す線図で
ある。
【図８】電気加熱部材とハニカム構造体の各抵抗温度係
数と消費電力との関係を表す線図である。
数と消費電力との関係を表す線図である。
【図９】電気加熱部材とハニカム構造体の各電気抵抗と
消費電力との関係を表す線図である。
消費電力との関係を表す線図である。
【図１０】本発明に係る排気浄化装置と従来の排気浄化
装置の運転時間と排気微粒子除去率との関係を表す線図
である。
装置の運転時間と排気微粒子除去率との関係を表す線図
である。
２：排気浄化装置 ３：排気入口管 ４：円錐部 ５：
ケース ６：終端壁 ６ａ：中心開口 ７：排気出口管
１２：閉鎖板 １３：空部 １４：繊維型フイルタ
（第１のフイルタ） １５：内空部 １７：ハニカム構
造体（第２のフイルタ） ２０：絶縁板 ２１：電極
２２：電極 ２３：電極 ２４：電極 ３１：電気加熱
部材 （金網） ３２：積層体 ３３：通孔 ３４：金
属押え板 ４１：入口通路 ４１ａ：出口通路 ４２：
壁 ４３：壁 ４５：通路壁 ４５ａ：酸化触媒層 ４
５ｂ：窒素酸化物除去触媒層 ４９：目詰りセンサ ５
０：電子制御装置 ５１：スイチング装置
ケース ６：終端壁 ６ａ：中心開口 ７：排気出口管
１２：閉鎖板 １３：空部 １４：繊維型フイルタ
（第１のフイルタ） １５：内空部 １７：ハニカム構
造体（第２のフイルタ） ２０：絶縁板 ２１：電極
２２：電極 ２３：電極 ２４：電極 ３１：電気加熱
部材 （金網） ３２：積層体 ３３：通孔 ３４：金
属押え板 ４１：入口通路 ４１ａ：出口通路 ４２：
壁 ４３：壁 ４５：通路壁 ４５ａ：酸化触媒層 ４
５ｂ：窒素酸化物除去触媒層 ４９：目詰りセンサ ５
０：電子制御装置 ５１：スイチング装置
Claims (5)
- 【請求項１】金網または多数の通孔を有する金属板から
なる電気加熱部材と多数の通孔を有する金属押え板との
間にセラミツクス繊維からなる積層体を挟持してなる第
１のフイルタを排気流路の上流側に配置し、第１のフイ
ルタの下流側に導電性の多孔質セラミツクス焼成体から
なる第２のフイルタを配置し、第２のフイルタの排気出
口通路の壁面に窒素酸化物除去触媒を担持し、第１，第
２のフイルタを加熱するための電源と第１，第２のフイ
ルタの温度を制御する制御装置とを備えたことを特徴と
する排気浄化装置。 - 【請求項２】第２のフイルタが多孔質の炭化ケイ素から
なるハニカム構造体であり、第１のフイルタの通電回路
と第２のフイルタの通電回路とを互いに並列に接続し
た、請求項１に記載の排気浄化装置。 - 【請求項３】第１のフイルタの電気加熱部材の電気抵抗
温度係数αｍと、第２のフイルタの電気抵抗温度係数α
ｃが、｜αｍ／αｃ｜≧０．７３の関係にある、請求項
１に記載の排気浄化装置。 - 【請求項４】第１のフイルタの電気加熱部材の室温での
電気抵抗Ｒｍと、第２のフイルタの室温での電気抵抗Ｒ
ｃとが、Ｒｍ／Ｒｃ≦０．６５の関係にある、請求項１
に記載の排気浄化装置。 - 【請求項５】電気加熱部材と金属押え板との間にセラミ
ツクス繊維の積層体を挟持してなる第１のフイルタは、
電極を備えた両端縁を間に絶縁板を挟んで結合した筒状
のものであり、第１のフイルタの内空部に第２のフイル
タを配設した、請求項１に記載の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10098293A JPH11280451A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10098293A JPH11280451A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11280451A true JPH11280451A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=14215888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10098293A Pending JPH11280451A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11280451A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002166115A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-11 | Ngk Insulators Ltd | フィルタエレメントおよびその製造方法 |
| JP2002188435A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-07-05 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化フィルタ |
| CN100343491C (zh) * | 2004-06-02 | 2007-10-17 | 中国科学院金属研究所 | 一种汽车尾气电直热三效净化的装置 |
| KR100804150B1 (ko) | 2006-12-18 | 2008-02-19 | 코리아 니켈 주식회사 | 복합기능을 갖는 머플러 |
| CN100392213C (zh) * | 2005-11-14 | 2008-06-04 | 中国科学院金属研究所 | 一种螺旋式柴油车尾气微粒过滤-再生装置 |
| CN100402806C (zh) * | 2005-11-23 | 2008-07-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种壁流式柴油车尾气微粒过滤-再生装置 |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP10098293A patent/JPH11280451A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002188435A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-07-05 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化フィルタ |
| JP2002166115A (ja) * | 2000-12-04 | 2002-06-11 | Ngk Insulators Ltd | フィルタエレメントおよびその製造方法 |
| CN100343491C (zh) * | 2004-06-02 | 2007-10-17 | 中国科学院金属研究所 | 一种汽车尾气电直热三效净化的装置 |
| CN100392213C (zh) * | 2005-11-14 | 2008-06-04 | 中国科学院金属研究所 | 一种螺旋式柴油车尾气微粒过滤-再生装置 |
| CN100402806C (zh) * | 2005-11-23 | 2008-07-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种壁流式柴油车尾气微粒过滤-再生装置 |
| KR100804150B1 (ko) | 2006-12-18 | 2008-02-19 | 코리아 니켈 주식회사 | 복합기능을 갖는 머플러 |
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