JP2590160Y2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ディーゼルエンジン等
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
レー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ーシン
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
ハニカム構造の触媒担体と、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
ルタとの間にバーナー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
ュレートが捕集された後、バーナー等の熱源によって加
熱して捕集されたパティキュレー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、フィルタをバーナー等の熱源に
よって加熱した場合、例えば、バーナーの火炎の位置に
相当する排気ガス流入側端面の中心部の温度は、他の部
位に比べて短時間で上昇する傾向がある。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、それに伴って増加する触
媒担体周方向及び半径方向の応力（引張応力又は圧縮応
力）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、バーナー等の熱源によってフィルタ
をパティキュレートの燃焼温度以上に加熱してパティキ
ュレートを燃焼除去する方法では、パティキュレートが
フィルタに均一に捕集され、且つ、均一に燃焼しない限
りパティキュレートの燃焼発熱量がフィルタの各部位で
異なってくるためにフィルタ各部位に温度差を生ずるこ
ととなる。その結果、フィルタの熱膨張、収縮量に差異
を生じ、フィルタ各部位に圧縮・引張り等の応力が生ず
ることとなる。これが繰り返し行われるとフィルタの劣
化が進行して破壊に至ることとなる。

【０００５】又、フィルタ各部位のパティキュレート捕
集量に差があったり、全体の捕集量が多過ぎるとパティ
キュレート燃焼発熱量が大きくなリフィルタの温度は耐
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。以上のような欠点を解決す
るために、フィルタの再生を頻繁に行うと再生エネルギ
ーが著しく増大してしまい実用化出来ないものとなって
しまう。従って、出来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、パティキュレート
の捕集量が増加するに従い、フィルタの目詰まりが進行
して排ガスの流れが悪化する。その結果エンジンの効率
の悪化することとなる。

【０００６】更に、フィルタが大型になってくると、フ
ィルタ各部位のパティキュレート捕集量が均一で、その
燃焼発熱量が単位容積当り一定の場合でもフィルタ中心
部付近の温度が最も高くなるという傾向が生じる。この
ような問題の解消法としては、Ａ．フィルタ中心部を空
洞にする方法、Ｂ．フィルタセル壁厚さを中心部へ向か
って段階的に厚くする方法、等が提案されて来ている
が、Ａ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なく、中
心部のモール構造に特別の配慮が必要となってくる。Ｂ
法はダイス製作が難しいことおよび押出成形時に材料の
送給が難しくなり成形歩留りが悪くなるだけでなく、乾
燥〜焼成工程での不良発生の増大をきたし、実用化が難
しいという欠点を有していた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】本考案者は、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、本考案の目的は、フィルタに捕集されたパティ
キュレー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することがなく耐久性の
高い排気ガス浄化装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案の要旨は、内燃機
関の排気管内に設けたケーシング内に、軸線方向に平行
な多数のガス通過孔によってハニカム状をした多孔質焼
結体からなるハニカムフィルタを配設した排気ガス浄化
装置において、前記ハニカムフィルタは複数個の並列に
分割された軸線方向に平行な多数のガス通過孔を有する
分割部分により構成されており、ハニカムフィルタの中
心部付近を構成する前記分割部分は、内燃機関側の上流
部と排気ガス排出側の下流部とに分割してあり、上流部
分割部分のガス通過孔はその両端面が封口されておら
ず、下流部分割部分のガス通過孔はその何れか一方の端
面が封口されており、且つ、ハニカムフィルタの周辺部
付近を構成する分割部分は、ガス通過孔の何れか一方の
端面が封口されていることを特徴とする排気ガス浄化装
置である。

【０００９】すなわち、本考案では内燃機関の排気側に
連通するケーシング内に配設するフィルタは複数個に分
割された分割部分より構成されることによって、再生処
理に伴う熱膨張・収縮による応力発生を低減し、且つ、
パティキュレートの燃焼発熱に伴う中心部付近の温度上
昇を緩和するために、複数個に分割された分割部分のう
ち、中心部付近を構成する複数個の分割部分を、上流側
分割部分と下流側分割部分とに更に分割し、上流側分割
部分はガス通過孔の両端面が封じてない無封口体であ
り、下流側分割部分はガス通過孔の何れか一方の端面が
封孔されている封口体とすることにより、バーナー側中
心部付近の異常温度上昇を防止すると共に、下流側分割
部分への熱流が促進されることによりフィルタ全体の昇
温が均一、且つ迅速化されること、および中心部付近の
パティキュレート捕集密度が外周部付近の捕集密度より
も小さくなることにより、パティキュレートの燃焼・発
熱に伴う中心部付近の異常温度上昇によるフィルタ破損
を防止することが出来るものである。

【００１０】なお、フィルタの外周部を構成する複数個
に分割された分割部分は、中心部付近のものよりも単位
容積当りの捕集密度が大きく出来るもの（セル壁厚さが
薄く、セルピッチの小さいフィルタ）を選択することが
好ましい。又、複数個に分割された分割部分のうち、中
心部付近の複数個の分割部分を、上流側と下流側の軸方
向に分割し、上流側は無封口体で下流側を封口体とする
場合の、無封口体の長さ（Ａ）と封口体の長さ（Ｂ）の
比（Ａ）／（Ｂ）は、フィルタ容量が大きくなり、且
つ、捕集密度が大きくなるほど大きくすることが望まし
い。

【００１１】本願考案を図面を用いて説明する。図１は
排気ガス浄化装置の説明図である。図２は本願考案の排
気ガス浄化装置で使用したハニカムフィルタの正面図で
あり、図３はその断面図である。図１において、排気ガ
ス浄化装置１は金属製のケーシング２を備え、そのケー
シング２の通路２ａが内燃機関Ｅの排気管路Ｅａに接続
されている。このケーシング２内には排気ガスを浄化す
るためのハニカムフィルタ３が配設されている。そのハ
ニカムフィルタ３とケーシング２の通路２ａ内壁との間
にはセラミックファイバー又はセラミックファイバー複
合体等からなる断熱支持部材が充填されている。

【００１２】ハニカムフィルター３は、軸線方向に平行
に延びる多数のガス通過孔によって、ハニカム状に形成
された多孔質炭化珪素焼結体によって形成されている。
各ガス通過孔の供給側４及び排出側５の一端が交互に封
口されている。更に、ハニカムフィルター３の各ガス通
過孔の内壁面には白金族元素やその他金属元素及びその
酸化物質からなる酸化触媒が担持されている。従って、
内燃機関Ｅからの排出ガスがケーシング２の供給側から
ハニカムフィルターに導入されると、ガス通過孔の壁部
によって、排ガス中のパティキュレートが濾過されると
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ィルター３の排出側５から排気さ
れる。

【００１３】上記のように使用されるハニカムフィルタ
ー３の再生処理を行う場合には、ハニカムフィルター３
に所定量のパティキュレートを捕集させた状態で、バー
ナー７等の熱源によりハニカムフィルター３の加熱を開
始する。そして、ハニカムフィルター３に捕集されてい
るパティキュレートを燃焼させて再生する。

【００１４】次に、本考案で使用するハニカムフィルタ
ー３の構造について詳細に説明する。図２に示すよう
に、本考案で使用するハニカムフィルター３は複数個の
四角柱状の分割部分８及び９をシール材１０によって互
いに連結して構成されている。分割部分８はハニカムフ
ィルター３の周辺部を構成する分割部分であり、ガス通
過孔の供給側の端面は市松模様状に封口されるように配
置してあり、供給側が封口されていないガス通過孔の排
出側は封口されているように配置する。そして、ハニカ
ムフィルター３の中心部付近の分割部分９は、９個の分
割部分より構成されている。この中心部付近を構成する
分割部分９はガス供給側（上流側）９ａと排出側（下流
側）９ｂとに分割されている。図３に示すように、上流
側分割部分９ａは両端面が封口されていない無封口体で
あり、下流側分割部分９ｂは、周辺部の分割部分と同様
に何れか一方の面が封口されている封口体となってい
る。尚、ハニカムフィルタの中心部を構成する真中の部
分の上流側の無封口体からなる分割部分の長さ（Ａ）
と、下流側の封口体からなる分割部分の長さ（Ｂ）との
比は（Ａ）／（Ｂ）＝４／１となっており、その周囲に
配置されているその他の８本の長さの比は（Ａ）／
（Ｂ）＝２／１となっている。

【００１５】以上のようなフィルタ構造とすることによ
って、中心部付近のパティキュレート捕集密度が外周部
分より小さくなり、且つ、バーナー側の中心部付近のパ
ティキュレート蓄積量が非常に小さくなるため、再生に
よるフィルタ内の温度の異常昇温部分がなくなり、再生
処理時のフィルタ劣化が防止出来るものである。

【００１６】

【考案の効果】以上述べたように、本考案は、排気ガス
浄化装置において、使用するハニカムフィルタを複数個
の分割部分で構成し、更に、中心部付近の分割部分を上
流側と下流側とに分け上流側を無封口体とすることによ
って、従来のものとは異なり、フィルタが極部加熱され
ることは全くなくなり、フィルタの劣化を起すことがな
くなると共に、捕集したパティキュレートの加熱のため
には、非常に小さなエネルギーで容易に行うことが可能
となった。

【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】本考案にかかる排気ガス浄化装置に使用するフ
ィルタの正面図

【図３】本考案にかかる排気ガス浄化装置に使用するフ
ィルタの側面断面図

【符号の説明】

１ 排気ガス浄化装置 ２ ケーシング ３ ハニカム・フィルタ ４ 排気ガス導入側 ５ 排気ガス排出側 ６ 排気管 ７ バーナー ８ フィルタ分割部分 ９ 中心部付近の分割部分 １０ シール材 ９ａ上流側分割部分 ９ｂ下流側分割部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/02 301 F01N 3/02 321

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気管内に設けたケーシング
   内に、軸線方向に平行な多数のガス通過孔によってハニ
   カム状をした多孔質焼結体からなるハニカムフィルタを
   配設した排気ガス浄化装置において、前記ハニカムフィ
   ルタは複数個の並列に分割された軸線方向に平行な多数
   のガス通過孔を有する分割部分により構成されており、
   ハニカムフィルタの中心部付近を構成する前記分割部分
   は、内燃機関側の上流部と排気ガス排出側の下流部とに
   分割してあり、上流部分割部分のガス通過孔はその両端
   面が封口されておらず、下流部分割部分のガス通過孔は
   その何れか一方の端面が封口されており、且つ、ハニカ
   ムフィルタの周辺部付近を構成する分割部分は、ガス通
   過孔の何れか一方の端面が封口されていることを特徴と
   する排気ガス浄化装置。