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JPH06307228A - Exhaust gas purification trap - Google Patents

Exhaust gas purification trap

Info

Publication number
JPH06307228A
JPH06307228A JP5095825A JP9582593A JPH06307228A JP H06307228 A JPH06307228 A JP H06307228A JP 5095825 A JP5095825 A JP 5095825A JP 9582593 A JP9582593 A JP 9582593A JP H06307228 A JPH06307228 A JP H06307228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trap
exhaust gas
heater
filter
porous body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5095825A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Honda
正明 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP5095825A priority Critical patent/JPH06307228A/en
Publication of JPH06307228A publication Critical patent/JPH06307228A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼルエンジンから排出される排気ガス
中の有害成分を、高い捕集効率で、短時間で圧損が上昇
せず、低出力で再生可能なトラップにより完全に除去す
る。 【構成】 トラップ容器10内に、円筒状のフィルタエ
レメント11とヒータエレメント12を複数本設ける。
フィルタエレメント11は三次元鋼状構造多孔体を圧縮
成形した円筒状成形体から成り、ヒータエレメント12
がその内周面に挿置され、ヒータエレメント12は複数
本のシースヒータ13を備えている。
(57) [Summary] [Purpose] To remove harmful components in exhaust gas emitted from diesel engines with a high trapping efficiency, a pressure drop that does not rise in a short time, and a renewable trap with low output. . [Structure] A plurality of cylindrical filter elements 11 and heater elements 12 are provided in a trap container 10.
The filter element 11 is composed of a cylindrical molded body obtained by compression molding a three-dimensional steel-like porous body, and the heater element 12
Is placed on the inner peripheral surface thereof, and the heater element 12 includes a plurality of sheath heaters 13.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの排
気ガス中のカーボン等のパティキュレート(微粒子)を
捕集・除去するための排気ガス浄化用トラップに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying trap for collecting and removing particulates (particles) such as carbon in exhaust gas of a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車の排気ガスは、大気汚染の大きな
原因の一つで、排気ガスに含まれる有害成分を除去する
技術は極めて重要である。特に、ディーゼルエンジン車
においては、主にNOxとカーボンを主体とするパティ
キュレート(微粒子)の除去が重要な課題である。
2. Description of the Related Art Exhaust gas from an automobile is one of the major causes of air pollution, and a technique for removing harmful components contained in the exhaust gas is extremely important. Particularly in diesel engine vehicles, the removal of particulates (particulates) mainly composed of NOx and carbon is an important issue.

【0003】これらの有害成分を除去するために、EG
Rをかけたり、燃料噴射系の改善や燃焼室形状の改善を
行ったりといったエンジン側での改善も行われている
が、抜本的な決め手がなく、特開昭58−51235号
公報等では排気通路に設置したフィルタによってパティ
キュレートを捕集除去することが提案されており、この
後処理法が現在では最も実用的であると考えられてい
る。ところで、ディーゼルエンジン排気に含まれるパテ
ィキュレートを捕集するためのトラップとしては、使用
される条件から次のような性能を満足する必要がある。
In order to remove these harmful components, EG
Improvements have been made on the engine side, such as turning R, improving the fuel injection system, and improving the shape of the combustion chamber, but there is no fundamental deciding factor, and the exhaust gas is disclosed in JP-A-58-51235. It has been proposed to remove particulates by a filter installed in the passage, and this post-treatment method is considered to be the most practical at present. By the way, as a trap for collecting the particulates contained in the exhaust gas of a diesel engine, it is necessary to satisfy the following performance from the conditions of use.

【0004】まず第1に捕集性能であるが、通過排気ガ
スの清浄度を満足させるだけのパティキュレートの捕集
効率をもっていることが必要である。パティキュレート
排出量は、ディーゼルエンジンの排気量や負荷等により
変化するが、一般にはディーゼルエンジンからの排出量
の平均60%以上を捕集できることが必要である。
First, regarding the collection performance, it is necessary that the collection efficiency of particulates is sufficient to satisfy the cleanliness of passing exhaust gas. The particulate emission amount changes depending on the exhaust amount and load of the diesel engine, but generally it is necessary to be able to collect an average of 60% or more of the emission amount from the diesel engine.

【0005】第2には、排気ガスに対する圧損が小さい
ことが必要である。パティキュレートが捕集されるに従
って、トラップをエンジン排気が通過するときの圧損が
大きくなって、エンジンに背圧がかかり悪影響をもたら
す。このため、通常捕集後の圧力損失を30KPa以下
に抑える必要があるといわれている。したがって、トラ
ップに一定量以上のパティキュレートが捕集されると、
定期的に捕集物の除去再生を行い、初期の圧損状態まで
回復してやる必要がある。パティキュレート捕集量に対
する圧力損失の上昇割合が大きいと、この除去再生操作
の頻度が多くなり実用的でない。したがって、トラップ
は初期圧力損失が小さいことはもちろん、排気ガスを通
過させパティキュレートが捕集されても圧力損失が上が
りにくいことが必要とされる。
Secondly, it is necessary that the pressure loss with respect to the exhaust gas is small. As the particulates are collected, the pressure loss when the engine exhaust passes through the trap increases, and back pressure is exerted on the engine, which causes an adverse effect. For this reason, it is said that it is usually necessary to suppress the pressure loss after collection to 30 KPa or less. Therefore, if a certain amount of particulates are trapped in the trap,
It is necessary to periodically remove and regenerate the collected matter to recover the initial pressure loss state. If the rate of increase in pressure loss with respect to the amount of collected particulates is large, the frequency of this removal and regeneration operation becomes large, which is not practical. Therefore, it is necessary for the trap not only to have a small initial pressure loss, but also to be hard to increase the pressure loss even when the exhaust gas is passed and the particulates are collected.

【0006】第3には、上述の繰り返し行われる除去再
生処理が簡便に、かつなるべく低エネルギで完全にでき
ることが必要となる。パティキュレートの除去再生方法
としては、軽油バーナーを利用した方法なども検討され
ているが、安全性や制御のしやすさ車への搭載性といっ
た点を考慮すると、電気ヒータを用いた方法が最も有望
であると言われている。しかし電気ヒータ再生の場合、
車に搭載されるバッテリーやオルタネーターなどに過度
の負担をかけないよう、できるだけ低い電力で再生でき
るようにする必要がある。
Thirdly, it is necessary that the above-mentioned repeated removal / regeneration process can be completed easily with low energy. As a particulate removal and regeneration method, a method using a light oil burner is also being considered, but considering safety and ease of control and installation in a car, the method using an electric heater is the most preferable. It is said to be promising. However, in the case of electric heater regeneration,
It is necessary to be able to reproduce with as low a power as possible so as not to place an excessive burden on the battery and alternator installed in the car.

【0007】従来、上記の要件を満足するフィルタエレ
メントとしては、従来コーディエライトセラミックスの
ウォールフロー式のハニカム状多孔体が最も実用に近い
と考えられてきた。この方式では、パティキュレートが
局所にたまりやすく、またコーディエライトセラミック
スは熱伝導率が小さいため、再生時にヒートスポットが
できやすく、フィルタが溶損したり、熱応力によってク
ラックを生じたりすることがあり、信頼性が確保できな
かった。そこで、現在では再生時にクラック等の発生が
なく信頼性の高い金属製フィルタエレメントやセラミッ
クファイバをキャンドル状に形成したフィルタエレメン
トが注目されている。
Conventionally, as a filter element satisfying the above requirements, a wall-flow type honeycomb porous body of cordierite ceramics has been considered to be most practical. In this method, particulates tend to accumulate locally, and because cordierite ceramics have a low thermal conductivity, heat spots are easily formed during regeneration, which may cause the filter to melt or crack due to thermal stress. , Reliability could not be secured. Therefore, at present, a filter element made of a highly reliable metal filter element and a ceramic fiber having a candle-like shape, which is free from cracks and the like at the time of regeneration and has a high reliability, is drawing attention.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た金属製フィルタエレメントやセラミックファイバフィ
ルタエレメントは、その構造上コーディエライトセラミ
ックスのウォールフローフィルタほど排気ガスの流入表
面積を大きくとることができない。そのため、高い捕集
効率を得るようにフィルタ設計を行うと、パティキュレ
ートがフィルタ表面ばかりに捕集されて目詰まりをおこ
し、その結果圧損が急激に上昇しフィルタ再生間隔が短
いという問題があった。
However, the metal filter element and the ceramic fiber filter element described above cannot have a larger exhaust gas inflow surface area than the wall flow filter made of cordierite ceramics due to its structure. Therefore, when a filter is designed to obtain high collection efficiency, particulates are collected only on the filter surface and cause clogging, resulting in a rapid increase in pressure loss and a short filter regeneration interval. .

【0009】また、コーディエライトセラミックスのウ
ォールフローフィルタにおいては、パティキュレートの
燃焼時の自己発熱を利用した燃焼伝播によって少ない電
力量で効率よく再生を行う事ができるのに対し、金属製
フィルタエレメントやセラミックファイバフィルタエレ
メントはコーディエライトセラミックスのウォールフロ
ーフィルタほど多量にパティキュレートを捕集できず、
パティキュレートの燃焼熱が小さいため、電気ヒータか
ら発生される熱のみで再生を行わなければならない。そ
の結果、再生電力量が大きくなりすぎるという問題があ
った。
Further, in the wall flow filter made of cordierite ceramics, while the regeneration can be efficiently performed with a small amount of electric power by the combustion propagation utilizing the self-heating at the time of burning the particulates, the metal filter element is used. And ceramic fiber filter elements cannot collect as much particulate as the cordierite ceramic wall flow filter,
Since the heat of combustion of particulates is small, regeneration must be performed only with the heat generated by the electric heater. As a result, there is a problem that the amount of regenerated electric power becomes too large.

【0010】電気ヒータ再生装置をもったフィルタにお
いては、ヒータエレメントはフィルタエレメント中に埋
め込んで一体化するのが一般的である。その場合、再生
時にヒータに電流を流して加熱すると、それにともなっ
てフィルタエレメントが加熱され、その後孔部に捕集さ
れたパティキュレートに伝熱される。したがって、再生
されるべきパティキュレートへの加熱は、フィルタへの
加熱より時間的な遅れを生じる。また、パティキュレー
トが再生温度まで加熱される前に、パティキュレートが
殆ど堆積していないフィルタ部分も加熱昇温される。加
熱されたフィルタ部分からは、雰囲気ガスやトラップ容
器への熱伝達や熱放射によって放熱があり、パティキュ
レートの燃焼再生という面からみれば、むだなエネルギ
ー消費となる。
In a filter having an electric heater regenerator, the heater element is generally embedded and integrated in the filter element. In that case, when a current is passed through the heater to heat it during regeneration, the filter element is heated accordingly and is then transferred to the particulates trapped in the holes. Therefore, heating the particulates to be regenerated causes a time lag than heating the filter. Further, before the particulates are heated to the regeneration temperature, the filter portion where the particulates are hardly deposited is also heated and heated. Heat is radiated from the heated filter portion due to heat transfer and heat radiation to the atmosphere gas and the trap container, which is wasteful energy consumption from the viewpoint of combustion regeneration of particulates.

【0011】この発明は、上記従来の排気ガス浄化用ト
ラップの種々の問題点に留意して、高い捕集効率と、捕
集にともない短時間で圧損が急激に上昇しない性能を維
持したまま高熱効率で、すなわち低出力で短時間で再生
が可能な、ヒータを組み込んだ金属製フィルタエレメン
トやセラミックファイバフィルタエレメントからなるデ
ィーゼルエンジン用の排気ガス浄化用トラップを提供す
ることを課題とするものである。
In the present invention, while keeping in mind various problems of the above-mentioned conventional exhaust gas purifying trap, high trapping efficiency is maintained while high trapping efficiency is maintained and pressure drop does not sharply rise in a short time. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying trap for a diesel engine, which is composed of a metal filter element and a ceramic fiber filter element incorporating a heater, which can be regenerated efficiently, that is, at a low output in a short time. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
としてこの発明は、筒状フィルタエレメントにヒータエ
レメントを組込んだものを排気系内に設けられるトラッ
プ容器内に装着し、ヒータエレメントはガス通過性の面
状加熱体として形成し、これをフィルタエレメントの内
径側に設置して成る排気ガス浄化用トラップの構成とし
たのである。
According to the present invention, as a means for solving the above problems, a cylindrical filter element having a heater element incorporated therein is mounted in a trap container provided in an exhaust system, and the heater element is a gas. The exhaust gas purifying trap is formed as a permeable sheet-like heating element and is installed on the inner diameter side of the filter element.

【0013】この場合、フィルタエレメントの放熱を減
らすため、前記ヒータエレメントの内径側を面状加熱体
より低熱伝導性の材料で覆うようにするのが好ましい。
In this case, in order to reduce the heat radiation of the filter element, it is preferable to cover the inner diameter side of the heater element with a material having a lower thermal conductivity than the planar heating element.

【0014】ヒータエレメントからの熱伝達及び熱放射
を有効に行なうため、フィルタエレメントを異径の筒状
フィルタに間隙をもって同芯に組み合わせて構成し、ヒ
ータエレメントを各筒状フィルタの間隙に配置したもの
とするのがよい。
In order to effectively carry out heat transfer and heat radiation from the heater element, the filter element is constructed by combining cylindrical filters having different diameters in a concentric manner with a gap, and the heater element is arranged in the gap of each tubular filter. It is good to choose one.

【0015】上記いずれの場合も、面状加熱体が、絶縁
被覆を持つ電気ヒータをガス透過性の金属多孔体で一体
に固定化したものとすることができる。
In any of the above cases, the planar heating element may be one in which an electric heater having an insulating coating is integrally fixed by a gas permeable metallic porous body.

【0016】その場合、電気ヒータを一体固定化する金
属多孔体が耐熱金属からなる三次元網状構造多孔体であ
るようにするとよい。
In that case, it is preferable that the metal porous body for integrally fixing the electric heater is a three-dimensional network structure porous body made of a heat-resistant metal.

【0017】又、上記いずれの場合も、フィルタエレメ
ントが耐熱金属からなる三次元網状構造多孔体であると
するのが好ましい。
In any of the above cases, it is preferable that the filter element is a three-dimensional network structure porous body made of a heat-resistant metal.

【0018】[0018]

【作用】上記の構成とした第一の発明のトラップに備え
たフィルタエレメントにおいては、捕集時には排気ガス
は面状加熱体を通過し、パティキュレートはフィルタに
捕集される。パティキュレートは面状加熱体と相対する
面に最も多く捕集され、この面から遠ざかるにしたがっ
て捕集密度は小さくなる。一方、再生時には、加熱され
た面状加熱体はまず面状加熱体と相対する面に捕集され
たパティキュレートを、熱伝導と熱放射により加熱す
る。
In the filter element provided in the trap of the first aspect of the invention having the above-mentioned structure, the exhaust gas passes through the planar heating element and the particulates are collected by the filter during the collection. Most of the particulates are collected on the surface facing the planar heating element, and the collection density decreases as the distance from this surface increases. On the other hand, during regeneration, the heated sheet heating body first heats the particulates collected on the surface facing the sheet heating body by heat conduction and heat radiation.

【0019】この発明のフィルタでは、ヒータを埋め込
んだ場合と異なり、ヒータエレメントにまず堆積したパ
ティキュレートを加熱し、次いでフィルタ部を加熱する
ので、一般的に再生に許容される5〜10分の間にはフ
ィルタ部の昇温が少なくなり、その結果再生時にむだに
使われるエネルギを減らすことができる。
In the filter of the present invention, unlike the case where the heater is embedded, the particulates deposited on the heater element are first heated, and then the filter portion is heated. In the meantime, the temperature rise in the filter section is reduced, and as a result, the energy used for waste during regeneration can be reduced.

【0020】第二の発明では、上記ガス通過性の面状加
熱体のフィルタエレメントに相面しない側を該面状加熱
体より低熱伝導性材料で覆うことにより、面状加熱体の
フィルタエレメントに総体しない面の温度を低下させる
ことができ、結果としてこの面から雰囲気ガスやトラッ
プ容器への放熱を減らすことができる。
In the second aspect of the present invention, by covering the side of the above-mentioned gas-permeable sheet-like heating element that does not face the filter element with a material having a lower thermal conductivity than that of the sheet-like heating element, a filter element of the sheet-like heating element is provided. It is possible to reduce the temperature of the surface that is not totally covered, and as a result, it is possible to reduce heat radiation from this surface to the atmosphere gas and the trap container.

【0021】第三の発明では、ヒータエレメントの相対
する両面にフィルタエレメントを配置することによっ
て、ヒータエレメントからの熱伝達および熱放射をフィ
ルタエレメントに捕集されたパティキュレートに伝える
ことが可能となる。すなわち、フィルタエレメントが異
径の筒状フィルタを間隙をもって同芯に組み合わせた構
造であり、ヒータエレメントが各筒状フィルタの間隙に
配置された構造もこの発明の有効な形態となる。
According to the third aspect of the invention, the heat transfer and heat radiation from the heater element can be transferred to the particulates trapped in the filter element by disposing the filter element on both surfaces of the heater element facing each other. . That is, the filter element has a structure in which cylindrical filters having different diameters are combined concentrically with a gap, and a structure in which the heater element is arranged in the gap between the cylindrical filters is also an effective form of the present invention.

【0022】第四の発明で用いる面状加熱体としては、
絶縁被覆を持つ電気ヒータをガス透過性の金属多孔体で
一体固定化したものが考えられる。
As the sheet heating body used in the fourth invention,
It is conceivable that an electric heater having an insulating coating is integrally fixed with a gas-permeable metal porous body.

【0023】第五の発明では、その具体的な方法とし
て、絶縁被覆を持つ電気ヒータを耐熱金属からなる三次
元網状構造多孔体で挾み込み固定することが有効であ
る。三次元網状構造多孔体はガス透過性が高く、排気ガ
スの通過をさまたげない。また、三次元網状構造多孔体
でヒータエレメントを挾み込み一体化することで、ヒー
タエレメントと三次元網状構造多孔体界面には塑性変形
で熱抵抗の小さい面が形成できる。
In the fifth invention, as a concrete method, it is effective to fix the electric heater having an insulating coating by sandwiching it with a three-dimensional network structure porous body made of a heat-resistant metal. The three-dimensional network structure porous body has high gas permeability and does not block the passage of exhaust gas. Further, by sandwiching and integrating the heater element with the three-dimensional network structure porous body, a surface having a small thermal resistance can be formed at the interface between the heater element and the three-dimensional network structure porous body by plastic deformation.

【0024】第六の発明で用いる金属多孔体としては、
パティキュレート捕集効率が高く、かつ捕集にともなう
圧損の上昇が小さいものが好ましい。この観点から、連
通気孔を有する耐熱金属からなる三次元網状構造多孔体
は優れた特性を持っている。三次元網状構造多孔体の一
例は、図6に示すように、ポケット状の連通気孔1が骨
格2に囲まれた構造をした多孔体である。三次元網状構
造多孔体の別の例は、図7に示すように、繊維状の骨格
3が三次元的に絡み合って連通気孔4を形成した多孔体
である。
As the metal porous body used in the sixth invention,
It is preferable that the particulate collection efficiency be high and the increase in pressure loss due to the collection be small. From this point of view, the three-dimensional network structure porous body made of a heat-resistant metal having continuous ventilation holes has excellent properties. As shown in FIG. 6, an example of the three-dimensional network structure porous body is a porous body having a structure in which a pocket-shaped continuous ventilation hole 1 is surrounded by a skeleton 2. Another example of the three-dimensional network structure porous body is, as shown in FIG. 7, a porous body in which fibrous skeletons 3 are three-dimensionally intertwined to form continuous ventilation holes 4.

【0025】これらの多孔体は多孔率が高いため、ガス
流動抵抗が極めて小さく、また、骨格が三次元的にネッ
トワークを組んでいるためパティキュレートの捕集性能
が優れている。この三次元網状構造多孔体はかさ密度が
小さく、熱容量が小さいという点でも再生電力を小さく
する上で有利である。また、この三次元網状構造多孔体
は成形加工性に優れているため、圧縮加工等によって孔
径を自由にコントロールできる。
Since these porous bodies have a high porosity, the gas flow resistance is extremely small, and since the skeleton forms a three-dimensional network, the particulate collection performance is excellent. This three-dimensional network structure porous body is also advantageous in reducing the regeneration power in that it has a low bulk density and a small heat capacity. Further, since this three-dimensional network structure porous body has excellent moldability, the pore size can be freely controlled by compression processing or the like.

【0026】[0026]

【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 実施例1 図1は本発明のディーゼルエンジンの排気ガス浄化用ト
ラップの実施例である。円筒状のフィルタエレメント1
1と、各円筒状のフィルタの内面に位置するヒータエレ
メント12がトラップ容器10中に7本装着されてい
る。この実施例の場合、排気ガスは円筒状のフィルタ1
1の内面から供給され、パティキュレートを取り除かれ
た後外面から排出される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1 is an embodiment of an exhaust gas purifying trap for a diesel engine of the present invention. Cylindrical filter element 1
1 and seven heater elements 12 located on the inner surface of each cylindrical filter are mounted in the trap container 10. In the case of this embodiment, the exhaust gas is a cylindrical filter 1.
1 is supplied from the inner surface, the particulates are removed, and then discharged from the outer surface.

【0027】図2の(a)はフィルタエレメント11の
一部断面を含む斜視図を示す。フィルタエレメント11
はNiCrAl製三次元網状構造多孔体(住友電気工業
製、商品名「セルメット」、平均孔径400μm)を板
厚方向に1/3に圧縮成形した外径48mm、内径36
mm、長さ190mmの円筒状成形体からなる。ヒータ
エレメント12は、12V、50WのNiCrヒータを
もつ外径4mm、有効長190mmのシースヒータ13
を平均孔径1mmのNiCrAl製三次元網状構造多孔
体からなる外径34mm、内径24mm、長さ190m
mの円筒成形体中に、円周方向に等間隔で4本組み込み
一体化したものである。
FIG. 2A shows a perspective view including a partial cross section of the filter element 11. Filter element 11
Is a NiCrAl three-dimensional network structure porous body (Sumitomo Electric Industries, Ltd., trade name "Celmet", average pore diameter 400 µm) compression molded to 1/3 in the plate thickness direction, outer diameter 48 mm, inner diameter 36
It is composed of a cylindrical molded body having a length of mm and a length of 190 mm. The heater element 12 has a sheath heater 13 having an outer diameter of 4 mm and an effective length of 190 mm, which has a NiV heater of 12 V and 50 W.
The outer diameter is 34 mm, the inner diameter is 24 mm, and the length is 190 m, which is made of a NiCrAl three-dimensional network structure porous body having an average pore diameter of 1 mm.
In the cylindrical molded body of m, four pieces are built in and integrated at equal intervals in the circumferential direction.

【0028】上記構成のトラップを図3に示した評価装
置に装着し、3/4負荷、1600rpmの定負荷定速
運転で2時間捕集を行った。その後、切替バルブにより
排気ガスの大部分をバイパスに流した状態で、組み込ん
だヒータに通電し再生を行った。
The trap having the above construction was mounted on the evaluation apparatus shown in FIG. 3, and the trap was collected for 2 hours under the constant load constant speed operation of 3/4 load and 1600 rpm. Then, with the switching valve flowing most of the exhaust gas to the bypass, the built-in heater was energized for regeneration.

【0029】図示の評価装置の大略は次の通りである。
3400cc、4気筒の直噴射式のディーゼルエンジン
を持つ車20をシャーシダイナモメータ21に設置し、
排気管にトラップ22を取り付けた。トラップ部にはバ
イパス回路23と切替バルブ24が設けてある。トラッ
プを通過した排気ガスはダイリューショントンネル25
に導かれる。ダイリューショントンネルには、フィルタ
式のパティキュレート濃度測定器26が設置されてお
り、排気中のパティキュレート濃度が計測される。
The outline of the illustrated evaluation apparatus is as follows.
A car 20 having a 3400 cc, 4-cylinder direct-injection diesel engine is installed in the chassis dynamometer 21,
A trap 22 was attached to the exhaust pipe. A bypass circuit 23 and a switching valve 24 are provided in the trap portion. Exhaust gas passing through the trap is a dilution tunnel 25.
Be led to. A filter type particulate concentration measuring device 26 is installed in the dilution tunnel to measure the particulate concentration in the exhaust gas.

【0030】以上のような評価装置でこの実施例1のト
ラップの浄化作用を測定した結果は次の通りであった。
このフィルタの初期圧損は95mmAqであり、2時間
捕集時に圧損は3200mmAqまで上昇した。再生開
始後7分で圧損は95mmAqと初期の値まで回復し
た。なお、再生開始時のフィルタ部の通過排気ガス量は
2l/minであり、再生終了時で35l/minであ
った。
The following is the result of measuring the purifying action of the trap of Example 1 by the evaluation apparatus as described above.
The initial pressure loss of this filter was 95 mmAq, and the pressure loss increased to 3200 mmAq when collected for 2 hours. Seven minutes after the start of regeneration, the pressure loss recovered to an initial value of 95 mmAq. The amount of exhaust gas passing through the filter portion at the start of regeneration was 2 l / min, and at the end of regeneration was 35 l / min.

【0031】図2の(b)に比較に用いたフィルタエレ
メント111の構造を示す。フィルタ112は、実施例
1と同様の平均孔径400μmのNiCrAl製三次元
網状構造多孔体を板厚方向に1/3に圧縮成形した外径
48mm、内径36mm、長さ190mmの円筒状成形
体からなる。ヒータ113は12V、50W、外径4m
mのシースヒータをフィルタ1本当たり4本埋め込んで
用いた。このフィルタエレメントを組み込んだトラップ
を実施例1と同一条件で評価した。
FIG. 2B shows the structure of the filter element 111 used for comparison. The filter 112 is formed from a cylindrical molded body having an outer diameter of 48 mm, an inner diameter of 36 mm, and a length of 190 mm, which is obtained by compression-molding a NiCrAl three-dimensional network structure porous body having an average pore diameter of 400 μm similar to that of Example 1 to 1/3 in the plate thickness direction. Become. Heater 113 is 12V, 50W, outer diameter 4m
Four sheath heaters of m were used for each filter. A trap incorporating this filter element was evaluated under the same conditions as in Example 1.

【0032】このフィルタの初期圧損は98mmAqで
あり、2時間捕集時に圧損は3350mmAqであっ
た。再生開始後7分で圧損は2800mmAqまでしか
回復せず、再生開始後12分でようやく圧損は99mm
Aqとほぼ初期の値まで回復した。
The initial pressure loss of this filter was 98 mmAq, and the pressure loss when collecting for 2 hours was 3350 mmAq. The pressure loss recovers to 2800 mmAq only 7 minutes after the start of regeneration, and finally the pressure loss is 99 mm 12 minutes after the start of regeneration.
It recovered to almost the initial value of Aq.

【0033】実施例2 図4は、本発明のもう1つの実施例に用いたフィルタエ
レメントおよびヒータの構造を示す斜視図である。フィ
ルタエレメント11’は実施例1と同様、平均孔径40
0μmのNiCrAl製三次元網状構造多孔体を板厚方
向に1/3に圧縮成形した外径48mm、内径36m
m、長さ190mmの円筒状成形体からなる。ヒータエ
レメント12’は実施例1と同様12V、50WのNi
Crヒータをもつ外径4mm、有効長190mmのシー
スヒータ13’を、平均孔径1mmのNiCrAl製三
次元網状構造多孔体からなる外径34mm、内径24m
m、長さ190mmの円筒状成形体に、円周方向に等間
隔で4本組み込み一体化した後、三次元網状構造多孔体
の内表面を厚さ0.5mmだけアルミナ−ジルコニア質
セラミックで被覆して断熱層14’を形成したものとし
ている。
Embodiment 2 FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a filter element and a heater used in another embodiment of the present invention. The filter element 11 ′ has an average pore diameter of 40 as in the first embodiment.
An outer diameter of 48 mm and an inner diameter of 36 m obtained by compression-molding a 0 μm NiCrAl three-dimensional network structure porous body into 1/3 in the plate thickness direction.
It is composed of a cylindrical molded body of m and a length of 190 mm. The heater element 12 'is the same as that in the first embodiment, Ni of 12V, 50W.
A sheath heater 13 'having a Cr heater and having an outer diameter of 4 mm and an effective length of 190 mm is formed of a NiCrAl three-dimensional mesh structure porous body having an average pore diameter of 1 mm, and has an outer diameter of 34 mm and an inner diameter of 24 m.
m, 190 mm long cylindrical molded body with 4 circumferentially equidistantly assembled and integrated, and then the inner surface of the three-dimensional network structure porous body was covered with alumina-zirconia ceramic with a thickness of 0.5 mm. Then, the heat insulating layer 14 'is formed.

【0034】このフィルタエレメントを組み込んだトラ
ップも実施例1と同一条件で評価した。このフィルタの
初期圧損は96mmAqであり、2時間捕集時に圧損は
3160mmAqであった。再生開始後6分で圧損は9
8mmAqとほぼ初期値まで回復した。
A trap incorporating this filter element was also evaluated under the same conditions as in Example 1. The initial pressure loss of this filter was 96 mmAq, and the pressure loss was 3160 mmAq when collected for 2 hours. 6 minutes after the start of regeneration, the pressure loss is 9
It recovered to almost the initial value of 8 mmAq.

【0035】実施例3 図5は、本発明の他の実施例に用いたフィルタエレメン
トおよびヒータエレメントの構造を示す斜視図である。
フィルタ11”は同心の2重円筒で構成され、外筒11
A”および内筒11B”はともに実施例1と同様のNi
CrAl製三次元網状構造多孔体(平均孔径400μ
m)を板厚方向に1/3に圧縮成形した円筒状成形体か
らなり、形状は各々外径58mm、内径46mm、長さ
190mmおよび外径32mm、内径20mm、長さ1
90mmである。
Embodiment 3 FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a filter element and a heater element used in another embodiment of the present invention.
The filter 11 ″ is composed of a concentric double cylinder, and the outer cylinder 11
Both A ″ and the inner cylinder 11B ″ are made of the same Ni as in the first embodiment.
CrAl three-dimensional network porous body (average pore size 400μ
m) is formed by compression molding 1/3 in the plate thickness direction, and the shape is 58 mm in outer diameter, 46 mm in inner diameter, 190 mm in length and 32 mm in outer diameter, 20 mm in inner diameter, 1 in length.
It is 90 mm.

【0036】ヒータエレメント12”は、実施例1と同
様12V、50WのNiCrヒータをもつ外径4mm、
有効長190mmのシースヒータ13”を、平均孔径1
mmのNiCrAl製三次元網状構造多孔体からなる外
径44mm、内径34mm、長さ190mmの円筒成形
体中に、円周方向に等間隔で4本組み込み一体化したも
ので、このヒータエレメント12”を2重円筒フィルタ
の間隙に隙間がほぼ等間隔になるよう組み込んだ。
The heater element 12 "has an outer diameter of 4 mm with a NiV heater of 12 V and 50 W as in the first embodiment.
A sheath heater 13 ″ with an effective length of 190 mm is used with an average hole diameter of
4 mm outer diameter 44 mm, inner diameter 34 mm, length 190 mm cylindrical molded body made of NiCrAl three-dimensional net-structure porous body and integrated at equal intervals in the circumferential direction. Was incorporated into the gap of the double cylindrical filter so that the gaps were substantially equal.

【0037】このフィルタエレメントを実施例1と同じ
トラップ容器に4本装着し、実施例1と同一条件で評価
した。このフィルタの初期圧損は92mmAqであり、
2時間捕集時に圧損は2850mmAqであった。再生
開始後7分で圧損は95mmAqまで回復した。
Four filter elements were mounted in the same trap container as in Example 1 and evaluated under the same conditions as in Example 1. The initial pressure loss of this filter is 92 mmAq,
When collected for 2 hours, the pressure loss was 2850 mmAq. Seven minutes after the start of regeneration, the pressure loss recovered to 95 mmAq.

【0038】[0038]

【効果】以上詳細に説明したように、この発明のディー
ゼルエンジン排気ガス浄化用トラップは、電気ヒータに
よる加熱効率が高く燃焼再生に要する電力量も少なくて
済み、したがって排気ガスの浄化処理が厳しく要求され
ており、また、バッテリーの容量も限られているディー
ゼル車に効果的に利用できる。
As described in detail above, the trap for purifying exhaust gas of a diesel engine of the present invention has a high heating efficiency by an electric heater and requires a small amount of electric power for combustion regeneration. Therefore, exhaust gas purification treatment is strictly required. However, it can be effectively used for diesel vehicles with limited battery capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例のトラップの断面図FIG. 1 is a sectional view of a trap according to an embodiment.

【図2】(a)は第一実施例のフィルタエレメントの一
部断面を含む斜視図、(b)は比較例のフィルタエレメ
ントの一部断面を含む斜視図
FIG. 2A is a perspective view including a partial cross section of a filter element of a first embodiment, and FIG. 2B is a perspective view including a partial cross section of a filter element of a comparative example.

【図3】捕集性能評価装置の概念図FIG. 3 is a conceptual diagram of a collection performance evaluation device.

【図4】他の実施例のフィルタエレメントの一部断面を
含む斜視図
FIG. 4 is a perspective view including a partial cross section of a filter element according to another embodiment.

【図5】もう1つの実施例のフィルタエレメントの一部
断面を含む斜視図
FIG. 5 is a perspective view including a partial cross section of a filter element according to another embodiment.

【図6】三次元網状構造多孔体の拡大図FIG. 6 is an enlarged view of a three-dimensional network structure porous body.

【図7】繊維状金属多孔体の拡大図FIG. 7 is an enlarged view of a fibrous porous metal body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 三次元網状構造多孔体の連通気孔 2 三次元網状構造多孔体の骨格 3 繊維状金属多孔体の骨格 4 繊維状金属多孔体の連通気孔 10 トラップ容器 11、11’、11” フィルタエレメント 12、12’、12” ヒータエレメント 13、13’、13” シースヒータ 20 車 21 ダイナモメータ 22 トラップ 23 バイパス回路 24 切替バルブ 25 ダイリューショントンネル 26 パティキュレート濃度測定器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Continuous ventilation hole of three-dimensional network structure porous body 2 Framework of three-dimensional network structure porous body 3 Framework of fibrous metal porous body 4 Continuous ventilation hole of fibrous metal porous body 10 Trap container 11, 11 ', 11 "Filter element 12, 12 ', 12 "heater element 13, 13', 13" sheath heater 20 car 21 dynamometer 22 trap 23 bypass circuit 24 switching valve 25 dilution tunnel 26 particulate concentration measuring instrument

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒状フィルタエレメントにヒータエレメ
ントを組込んだものを排気系内に設けられるトラップ容
器内に装着し、ヒータエレメントはガス通過性の面状加
熱体として形成し、これをフィルタエレメントの内径側
に設置して成る排気ガス浄化用トラップ。
1. A tubular filter element having a heater element incorporated therein is mounted in a trap container provided in an exhaust system, and the heater element is formed as a gas-permeable planar heating element, which is a filter element. An exhaust gas purification trap installed on the inner diameter side of the.
【請求項2】 前記ヒータエレメントの内径側を面状加
熱体より低熱伝導性の材料で覆うようにしたことを特徴
とする請求項1に記載の排気ガス浄化用トラップ。
2. The exhaust gas purifying trap according to claim 1, wherein an inner diameter side of the heater element is covered with a material having a lower thermal conductivity than that of the planar heating element.
【請求項3】 フィルタエレメントを内径の筒状フィル
タに間隙をもって同芯に組み合わせて構成し、ヒータエ
レメントを各筒状フィルタの間隙に配置したことを特徴
とする請求項1に記載の排気ガス浄化用トラップ。
3. The exhaust gas purifying according to claim 1, wherein the filter element is constructed by concentrically combining with a cylindrical filter having an inner diameter with a gap, and the heater element is arranged in the gap between the cylindrical filters. For trap.
【請求項4】 面状加熱体が、絶縁被覆を持つ電気ヒー
タをガス透過性の金属多孔体で一体に固定化したもので
あることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
の排気ガス浄化用トラップ。
4. The planar heating element is one in which an electric heater having an insulating coating is integrally fixed with a gas-permeable metal porous body, according to any one of claims 1 to 3. Exhaust gas purification trap.
【請求項5】 電気ヒータを一体固定化する金属多孔体
が耐熱金属からなる三次元網状構造多孔体であることを
特徴とする請求項4に記載の排気ガス浄化用トラップ。
5. The exhaust gas purifying trap according to claim 4, wherein the metal porous body integrally fixing the electric heater is a three-dimensional network structure porous body made of a heat-resistant metal.
【請求項6】 フィルタエレメントが耐熱金属からなる
三次元網状構造多孔体であることを特徴とする請求項1
乃至5のいずれかに記載の排気ガス浄化用トラップ。
6. The filter element is a three-dimensional network structure porous body made of a refractory metal.
6. The exhaust gas purification trap according to any one of 1 to 5.
JP5095825A 1993-04-22 1993-04-22 Exhaust gas purification trap Pending JPH06307228A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012122353A (en) * 2010-12-06 2012-06-28 Ngk Spark Plug Co Ltd Exhaust gas heating system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012122353A (en) * 2010-12-06 2012-06-28 Ngk Spark Plug Co Ltd Exhaust gas heating system

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