JP2548279Y2

JP2548279Y2 - ディーゼルパティキュレートフィルタ

Info

Publication number: JP2548279Y2
Application number: JP7548691U
Authority: JP
Inventors: 幸二島戸; 和也成瀬
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2006-09-19
Also published as: JPH0527215U

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排気ガスに含まれるパティキ
ュレートを除去するためのフィルタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種のディーゼルパティキュレ
ートフィルタを多孔質炭化珪素によって製造することが
提案されている。前記ディーゼルパティキュレートフィ
ルタには、排気ガスの通路に沿って平行に延びる複数の
ガス通過孔が形成されると共に、各ガス通過孔の両端開
口のうちの一方が交互に封止されることにより、排気ガ
ス流入側及び流出側の何れかに開口する複数のセルが形
成されている。このようなフィルタに所定量のパティキ
ュレートが捕捉されると、フィルタの排気ガス流入側端
面がバーナー等により７００℃前後に加熱された後に、
燃焼促進用の二次エアが供給されることで、パティキュ
レートが燃焼除去され、フィルタが元の状態に再生され
る。

【０００３】前記再生処理においてフィルタが局所的に
加熱されると、フィルタ内の各部位間に温度差が生じ、
フィルタに応力（引っ張り応力または圧縮応力）が発生
し易くなる。この応力がフィルタの材料強度を越える
と、クラックが発生し、フィルタが破壊に到ることが知
られている。そのため、例えば特開平３−１２１２１３
に開示される従来のフィルタでは、円筒形状のフィルタ
をその中心軸線を通りかつ互いに直交する２つの面に沿
って４等分割することで、各部位間の温度差の拡大を防
止し、クラックの発生を未然に回避している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところが、従来のフィ
ルタでは、各分割片を互いに連結するために、各分割片
の間にシール材を充填する必要があった。それ故、フィ
ルタの構成が複雑になり、かつ製造も面倒になるという
欠点を有していた。また、シール材の耐熱性に依存し
て、フィルタ全体の耐熱温度が左右され、フィルタ自身
の耐熱性を有効化できないという問題もあった。

【０００５】また、フィルタの分割に依らずに前記温度
差の拡大を防止するため、フィルタの中心軸線を通りか
つ互いに直交する２つの面に沿って、十字状のスリット
をフィルタのほぼ１／２の長さにわたって形成すること
が考えられる。しかし、この方法ではフィルタの全長に
わたってスリットを形成することができないため、フィ
ルタ内における温度差拡大を充分に防止することが困難
である。また、フィルタの外周面におけるスリット内端
部には応力が集中し易く、その部分からクラックが生じ
る虞れがある。

【０００６】応力によるクラックの発生を防止するに
は、スリットの形状を特定すれば、応力がフィルタの特
定部位に集中することがなく、フィルタ内における各部
位間の温度差の拡大も確実に防止できることを知見し
た。そして、この知見に基づき本考案を完成させた。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の課題を解
決するために、本考案では、ディーゼルエンジンの排気
側に連通する通路を備えたケーシング内に配置され、デ
ィーゼルエンジンの排気ガスを浄化するディーゼルパテ
ィキュレートフィルタにおいて、前記フィルタの軸線に
沿い、フィルタ全長にわたって延びる中心孔と、その中
心孔に連通すると共にフィルタの外周面において開口
し、フィルタ全長にわたって延びるスリットとを設けて
いる。

【０００８】これにより、簡単な構造であるにも関わら
ず、フィルタの特定部位に対する応力の集中を確実に回
避できる。よって、フィルタの再生処理を繰り返し行っ
てもフィルタが破損に到ることがなく、従来より長期に
わたって使用することが可能になる。

【０００９】前記スリットの幅は１mm〜５mmであること
が望ましい。この幅が前記範囲内であれば、フィルタの
機械的強度や濾過能力の低下を伴わずに、特定部位に対
する応力の集中を回避できるからである。

【００１０】前記中心孔の内径は３mm〜５mmに設定され
ることが望ましい。この内径が前記範囲内であれば、フ
ィルタの機械的強度や濾過能力を損なうことなく、特定
部位に対する応力の集中を確実に回避することができる
からである。

【００１１】前記少なくともスリット中には断熱材が配
設されることが望ましい。その理由は、フィルタに導入
された排気ガスがスリット及び中心孔を介して漏出する
ことを防止するためである。また、断熱材を配置するこ
とにより、再生時における熱エネルギーのロスを少なく
できる。

【００１２】また、前記スリットは断面螺旋状に形成さ
れることが望ましい。その理由は、スリットを上記の形
状にすることにより、フィルタの外周面から中心孔まで
の間に、より広い対向面を確保できるからである。これ
により、フィルタ内における各部位間の温度差がより小
さくなると共に、フィルタの特定部位への応力集中も一
層確実に回避できる。

【００１３】

【実施例】以下に、本考案をディーゼルエンジンの排気
ガス浄化装置に具体化した一実施例について図面に基づ
き詳しく説明する。

【００１４】図１に示すように、排気ガス浄化装置１は
金属パイプ製のケーシング２を備え、そのケーシング２
の通路２ａは、ディーゼルエンジンＥの排気管路Ｅａに
接続されている。このケーシング２内にはディーゼルエ
ンジンＥから放出される排気ガスを浄化するためのディ
ーゼルパティキュレートフィルタ３が配設されている。
また、前記通路２ａにおけるフィルタ３の排気ガス流入
側には、再生処理用のバーナー４が設けられている。

【００１５】図２及び図３に示すように、本実施例のフ
ィルタ３は多孔質炭化珪素焼結体によってハニカム状に
形成されると共に、長さ１４０mm，直径１５０mmの円柱
形状を呈している。フィルタ３には軸線方向に沿って多
数のガス通過孔５が形成され、各ガス通過孔５の排気ガ
ス流入側及び流出側の何れか一方の端部開口は、多孔質
焼結体からなる封止片６によって交互に封止されてい
る。これにより、排気ガス流入側または流出側の何れか
一方に開口するセル７ａ，７ｂが形成されている。

【００１６】各セル７ａ，７ｂの内壁８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。従って、図３にて矢印Ａで示す
ように、流入側に開口するセル７ａから導入された排気
ガスは、各セル７ａ，７ｂの間に位置する内壁８を介し
て、隣接の流出側に開口するセル７ｂ側に流れ込む。そ
して、排気ガスが内壁８を通過する際にパティキュレー
トのみが内壁８面に捕集され、浄化された排気ガスのみ
がフィルタ３から排出される。

【００１７】フィルタ３に所定量のパティキュレートが
捕捉された場合には、バーナー４の点火によって、フィ
ルタ３の加熱が開始される。フィルタ３が所定温度（約
７００℃）まで加熱されると、フィルタ３内のパティキ
ュレートが燃焼され、フィルタ３はパティキュレートを
捕捉していない元の状態に再生される。

【００１８】次に、前記再生処理の際に、フィルタ３に
作用する応力を緩和するための構造について詳細に説明
する。図２及び図３に示すように、フィルタ３の中心軸
線上には、断面円形状かつ内径４mmの中心孔９が形成さ
れている。この中心孔９はフィルタ３の全長にわたって
延びると共に、フィルタ３の排気ガス流入側及び流出側
端面にて開口している。また、フィルタ３には、前記中
心孔９から半径方向に延びると共に幅が１．５mmのスリ
ット１０がフィルタ３の全長にわたって形成されてい
る。図２及び図３に示すように、前記スリット１０は中
心孔９に連通すると共に、フィルタ３の外周面において
開口している。また、これらの中心孔９及びスリット１
０は、多孔質炭化珪素からなるハニカム状の生成形体を
押し出し成形等により製造する際に同時形成できる。ま
た、成形体の製造後に任意の手段を用いて両者９，１０
を切削形成することも可能である。

【００１９】そして、前記中心孔９及びスリット１０内
には、セラミックスファイバー製の断熱材１１が配設さ
れ、この断熱材１１により、フィルタ３からの排気ガス
漏れが防止されている。

【００２０】また、図４には別のディーゼルパティキュ
レートフィルタ１２が示されている。このフィルタ１２
は、実施例１のフィルタ３と同一の材料によって同一サ
イズに形成されている。但し、縦断面において螺旋状を
なすように、幅１．５mmのスリット１３がフィルタ１２
の全長にわたって形成されている。前記スリット１３は
中心孔１４に連通すると共に、フィルタ１２の外周面に
おいて開口しており、両者１３，１４の内部には、前記
実施例１と同様にセラミックスファイバー製の断熱材１
５が配設されている。そして、このフィルタ１２を用い
て排気ガス浄化装置を製造し、これを実施例２とした。

【００２１】さて、以上のように形成された実施例１及
び２の排気ガス浄化装置の特性を検討するために、バー
ナー４で７００℃に加熱されたフィルタ３，１２に対
し、エアコンプレッサ（図示略）によって、燃焼促進用
の二次エアを毎分１立方メートルの割合で５分間流通し
て、フィルタ３，１２の再生処理を、５００回繰り返し
た。そして、図１に示すように、フィルタ３，１２の排
気ガス流入側端面上における中心付近の位置Ｐa 及び外
周付近の位置Ｐb 、並びに排気ガス流出側端面上におけ
る中心付近の位置Ｐc にて、経時的に温度Ｔa ，Ｔb ，
Ｔc （℃）を測定した。また、この測定値に基づいて、
再生処理時におけるＰa ，Ｐb 間の最大温度差ΔＴab
（℃）とＰa ，Ｐc 間の最大温度差ΔＴac（℃）とを求
めた。更に、フィルタ３，１２を肉眼で観察することに
より、前記処理に起因するクラックの発生状況を調査し
た。その結果を表１に示す。

【００２２】また、前記各実施例と同一材料製かつ同一
サイズであるが、上述のような中心孔９，１４もスリッ
ト１０，１３も備えていないフィルタを製造した。そし
て、このフィルタを排気ガス浄化装置に組付けた。これ
を前記実施例１，２に対する比較例１とした。

【００２３】更に、比較例１のフィルタを出発材料とし
て、その中心軸線を通りかつ互いに直交する２つの面に
沿って、十字状のスリットを形成することでフィルタを
４分割し、各分割部分間に断熱材を配置して排気ガス浄
化装置に組付けた。これを比較例２とした。前記比較例
１，２についても、同様の測定及び調査を行った。その
結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から明らかなように、実施例１のフィ
ルタ３では、再生処理におけるＰa，Ｐb 間の最大温度
差ΔＴab及びＰa ，Ｐc 間の最大温度差ΔＴacは、それ
ぞれ１００℃，３００℃であり、何れもクラックが発生
する温度差（４００〜５００℃）を越えることはなかっ
た。また、実施例２のフィルタ１２における最大温度差
ΔＴab及びΔＴacは、それぞれ１００℃，３００℃とな
り、前記フィルタ３よりも小さい値を示した。従って、
これらのフィルタ３，１２については、半径方向及び周
方向に作用する応力が幾分緩和され、フィルタの特定部
位に対する応力の集中も起こっていないことが示唆され
た。

【００２６】また、再生処理を５００回以上繰り返した
後に観察を行ったところ、何れの実施例のフィルタ３，
１２にもクラックの発生は認められず、従来のフィルタ
より耐久性が格段に優れていることが分かった。

【００２７】一方、比較例１，２のフィルタでは、最大
温度差ΔＴab及びΔＴacは、共に前記実施例１，２の値
よりも大きかった。また、特にΔＴacについてはクラッ
クが発生する温度差（４００〜５００℃）よりも大きい
値を示し、前記実施例１，２に比して大きな応力がフィ
ルタに作用していることが示唆された。その結果、比較
例１では再生処理を４回繰り返した後に、比較例２では
再生処理を８回繰り返した後にクラックが生じ、フィル
タが破損するに到った。

【００２８】

【考案の効果】以上詳述したように、本考案のディーゼ
ルパティキュレートフィルタによれば、簡単な構造であ
るにも関わらず、フィルタの特定部位に対する応力の集
中を確実に回避できる。よって、フィルタの再生処理を
繰り返し行ってもフィルタが破損に到ることがなく、従
来より長期にわたって使用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を排気ガス浄化装置に具体化した一実
施例における部分正断面図である。

【図２】図１の排気ガス浄化装置のディーゼルパティ
キュレートフィルタを示す拡大斜視図である。

【図３】図１のディーゼルパティキュレートフィルタ
の部分拡大断面図である。

【図４】実施例２のディーゼルパティキュレートフィ
ルタを示す拡大斜視図である。

【符号の説明】

２ケーシング、２ａ通路、３，１２（ディーゼル
パティキュレート）フィルタ、９，１４中心孔、１
０，１３スリット、１１，１５断熱材、Ｅディーゼ
ルエンジン。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジン（Ｅ）の排気側に連通
する通路（２ａ）を備えたケーシング（２）内に配置さ
れ、ディーゼルエンジン（Ｅ）の排気ガスを浄化するデ
ィーゼルパティキュレートフィルタ（３，１２）におい
て、前記フィルタ（３，１２）の軸線に沿い、フィルタ
（３，１２）全長にわたって延びる中心孔（９，１４）
と、その中心孔（９，１４）に連通すると共にフィルタ
（３，１２）の外周面において開口し、フィルタ（３，
１２）全長にわたって延びるスリット（１０，１３）と
を設けたことを特徴とするディーゼルパティキュレート
フィルタ。
【請求項２】前記スリット（１０，１３）の幅は１mm〜
５mmであることを特徴とする請求項１に記載のディーゼ
ルパティキュレートフィルタ。
【請求項３】前記中心孔（９，１４）の内径は３mm〜５
mmに設定されることを特徴とする請求項１または２に記
載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項４】少なくとも前記スリット（１０，１３）内
には断熱材（１１，１５）が配設されることを特徴とす
る請求項１乃至３の何れか一項に記載のディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ。
【請求項５】前記スリット（１３）は断面螺旋状に形成
されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に
記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。