JPS6296717A - デイ−ゼルエンジン用の排気内粒子フイルタ要素およびそれを製造する方法 - Google Patents
デイ−ゼルエンジン用の排気内粒子フイルタ要素およびそれを製造する方法Info
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- JPS6296717A JPS6296717A JP61142458A JP14245886A JPS6296717A JP S6296717 A JPS6296717 A JP S6296717A JP 61142458 A JP61142458 A JP 61142458A JP 14245886 A JP14245886 A JP 14245886A JP S6296717 A JPS6296717 A JP S6296717A
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- B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
- B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B38/0006—Honeycomb structures
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はディーゼルエンジンの排気内粒子トラップ、い
っそう詳しくは、一体構造のセラミック製フィルタ要素
を有する排気濾過装置に関する。
っそう詳しくは、一体構造のセラミック製フィルタ要素
を有する排気濾過装置に関する。
ディーゼルその他の内燃機関から排気と共に放出される
粒状物質の量を制限するという問題について、最近、か
なりの関心が集まっている。ディーゼルエンジンの場合
、排気内の大きな炭素系粒子の放出を減らすための実際
的でかつ効果的な装置および方法を開発することにかな
りの努力が費されている。
粒状物質の量を制限するという問題について、最近、か
なりの関心が集まっている。ディーゼルエンジンの場合
、排気内の大きな炭素系粒子の放出を減らすための実際
的でかつ効果的な装置および方法を開発することにかな
りの努力が費されている。
これをなす方法の１つが適当なフィルタその他の形式の
粒子トラップをエンジンあるいは車輛排気系に設けるこ
とであることは認められている。これに留意しながら、
排気を大気に放出する前にディーゼルエンジンから放出
されたすす状の粒子物質を集めて処理するのに最も有効
かつ実用的な方法を見付は出す作業が現在性なわれてい
る。
粒子トラップをエンジンあるいは車輛排気系に設けるこ
とであることは認められている。これに留意しながら、
排気を大気に放出する前にディーゼルエンジンから放出
されたすす状の粒子物質を集めて処理するのに最も有効
かつ実用的な方法を見付は出す作業が現在性なわれてい
る。
本発明は、ディーゼルエンジンの粒子を効果的に捕える
ことのできる新規な構造、形態の一体式多孔壁セラミッ
クフィルタ要素を用いることを目的とする。これらの要
素は、体積の割には非常に大きな濾過面積のコンパクト
で高効率のユニットと々るように配置する。
ことのできる新規な構造、形態の一体式多孔壁セラミッ
クフィルタ要素を用いることを目的とする。これらの要
素は、体積の割には非常に大きな濾過面積のコンパクト
で高効率のユニットと々るように配置する。
これらのフィルタ要素を清掃するには、一体構造または
その一部を捕えられた粒子の灰化温度まで加熱すればよ
い。それにより粒子が燃えてなく々る。一体の多孔壁セ
ラミックフィルタ要素構造の種々の配列およびその製造
方法も本発明に含まれる。
その一部を捕えられた粒子の灰化温度まで加熱すればよ
い。それにより粒子が燃えてなく々る。一体の多孔壁セ
ラミックフィルタ要素構造の種々の配列およびその製造
方法も本発明に含まれる。
以下、添付図面を参照しながら本発明について説明する
。
。
第１図は車輛のシャシ１０を示しており、このシャシは
一対のシリンダ列を有するＶ型ディーゼルエンジン１２
を搭載したフレーム１１を包含する。各シリンダ列には
、排気系に接続する排気マニホルド１４が装置してあり
、図にはその右側のものだけが示しである。
一対のシリンダ列を有するＶ型ディーゼルエンジン１２
を搭載したフレーム１１を包含する。各シリンダ列には
、排気系に接続する排気マニホルド１４が装置してあり
、図にはその右側のものだけが示しである。
各排気マニホルドは排気管１５を通して排気粒子トラッ
プ１６に排接しである。このトラップは図示しない手段
によって車輛フレームに支えてあり、それぞれのシリン
ダ列のシリンダからトラップに送られる排気内の粒子を
集めるようになっている。トラップ１６の出口はＹ字形
パイプ１８を通してマフラー１９に接続してあり、この
マフラーはティルパイプ２０を通して車輛後方に通じ、
排気を大気に流出させるようになっている。
プ１６に排接しである。このトラップは図示しない手段
によって車輛フレームに支えてあり、それぞれのシリン
ダ列のシリンダからトラップに送られる排気内の粒子を
集めるようになっている。トラップ１６の出口はＹ字形
パイプ１８を通してマフラー１９に接続してあり、この
マフラーはティルパイプ２０を通して車輛後方に通じ、
排気を大気に流出させるようになっている。
各粒子トラップ１６はハウジングを包含しており、この
ハウジングは目的に適えば任意の構造、形態をとりうる
。ハウジング内には、高効率の灰化清掃可能なセラミッ
ク製フィルタ要素が配置しである。このフィルタ要素は
任意の形態、たとえば、第２図に示す要素２２のような
形態を取シうる。フィルタ要素２２は、多数の互に組み
合った薄い多孔質内壁２４と内面で連結した円筒状の外
壁２３を有する一体構造の形態にある。互に組み合った
内壁は、その内部に、それぞれ入口通路２６および出口
通路２７を包含する２群の平行通路を構成している。各
通路は要素２２の端から端まで延びている。入口通路２
６は要素の入口端２８で開き、出口端３０で閉じており
、一方、出口通路２７は要素入口端２８で閉じ、出口端
３０で開いている。
ハウジングは目的に適えば任意の構造、形態をとりうる
。ハウジング内には、高効率の灰化清掃可能なセラミッ
ク製フィルタ要素が配置しである。このフィルタ要素は
任意の形態、たとえば、第２図に示す要素２２のような
形態を取シうる。フィルタ要素２２は、多数の互に組み
合った薄い多孔質内壁２４と内面で連結した円筒状の外
壁２３を有する一体構造の形態にある。互に組み合った
内壁は、その内部に、それぞれ入口通路２６および出口
通路２７を包含する２群の平行通路を構成している。各
通路は要素２２の端から端まで延びている。入口通路２
６は要素の入口端２８で開き、出口端３０で閉じており
、一方、出口通路２７は要素入口端２８で閉じ、出口端
３０で開いている。
第２図の実施例において、これらの通路は正方形横断面
であるが、後により詳しく説明するように、その他の種
々の形態を利用しうる。さらに、入口、出口通路は横断
面で見てタテ列、ヨコ列に配列してあり、入口通路が市
松模様を作るように出口通路と交互になっている。こう
して、入口通路と出口通路との間で要素のあらゆる点に
各内壁部が位置している。ただし、通路の角隅のように
内壁部が互に係合するところは除く。こうして、角隅保
合部を除いて、入口通路は間に出口通路をはさんで互に
隔たっており、まだこの逆も考えられる。
であるが、後により詳しく説明するように、その他の種
々の形態を利用しうる。さらに、入口、出口通路は横断
面で見てタテ列、ヨコ列に配列してあり、入口通路が市
松模様を作るように出口通路と交互になっている。こう
して、入口通路と出口通路との間で要素のあらゆる点に
各内壁部が位置している。ただし、通路の角隅のように
内壁部が互に係合するところは除く。こうして、角隅保
合部を除いて、入口通路は間に出口通路をはさんで互に
隔たっており、まだこの逆も考えられる。
このセラーミツク一体構造物では、内壁２４が多孔質で
あってそこを通して入口通路から出口通路に排気が流れ
るようになっている。
あってそこを通して入口通路から出口通路に排気が流れ
るようになっている。
内壁の多孔性はディーゼル排気に存在する粒子のかなり
の部分を阻止するように適当に決める。現在のところ、
試験では、約１０係の平均多孔性、すなわち、０．５ミ
クロン乃至７０ミクロンの気孔寸法範囲のうちの２ミク
ロン乃至１５ミクロンの平均気孔寸法を持つセラミック
壁構造で効果的な濾過を行なえることがわかった。これ
を行なった一体構造物は一側面に平均的０．０６インチ
（１，５２４恒）の正方形通路を有し、通路間の壁厚は
約０，１５インチ（３，８１ｔａｎ ）であった。入口
、出口通路間の全内壁構造が有効瀘過面積であると考え
ると、この構造が一体フィルム構造の毎立方インチ当り
１２９０３．２−より大きいフィルタ壁面積を提供する
ことは明らかである。したがって、非常に小さいパッケ
ージで大きなフィルタ面積を持ち、制限の非常に低いフ
ィルタを得ることができる。最初の試験サンプルの１０
％よりも壁の平均気孔率を高めれば、もちろん、少なく
とも入口、出口通路の面積がガス流に対する制限要因と
なる点までフィルタ要素を通るガス流に対する制限をさ
らに減らすことが考えられる。
の部分を阻止するように適当に決める。現在のところ、
試験では、約１０係の平均多孔性、すなわち、０．５ミ
クロン乃至７０ミクロンの気孔寸法範囲のうちの２ミク
ロン乃至１５ミクロンの平均気孔寸法を持つセラミック
壁構造で効果的な濾過を行なえることがわかった。これ
を行なった一体構造物は一側面に平均的０．０６インチ
（１，５２４恒）の正方形通路を有し、通路間の壁厚は
約０，１５インチ（３，８１ｔａｎ ）であった。入口
、出口通路間の全内壁構造が有効瀘過面積であると考え
ると、この構造が一体フィルム構造の毎立方インチ当り
１２９０３．２−より大きいフィルタ壁面積を提供する
ことは明らかである。したがって、非常に小さいパッケ
ージで大きなフィルタ面積を持ち、制限の非常に低いフ
ィルタを得ることができる。最初の試験サンプルの１０
％よりも壁の平均気孔率を高めれば、もちろん、少なく
とも入口、出口通路の面積がガス流に対する制限要因と
なる点までフィルタ要素を通るガス流に対する制限をさ
らに減らすことが考えられる。
排気系に前述のコンパクトで高効率の排気粒子フィルタ
要素を１つまたはそれ以上設けたエンジンの作動にあた
って、排気はエンジンから粒子トラップ１６に流れ、入
口端２８で入口通路の開放端を通ってフィルタ要素に入
ることになる。侵入したガスはそれぞれの入口通路の全
長にわたって分配され、それぞれの通路を構成している
多孔壁のすべてを通って隣接した出口通路に流れる。
要素を１つまたはそれ以上設けたエンジンの作動にあた
って、排気はエンジンから粒子トラップ１６に流れ、入
口端２８で入口通路の開放端を通ってフィルタ要素に入
ることになる。侵入したガスはそれぞれの入口通路の全
長にわたって分配され、それぞれの通路を構成している
多孔壁のすべてを通って隣接した出口通路に流れる。
排気が通過するしこつれて、その中に含まれた炭素系粒
子の大部分が入口通路壁の内面に捕えられ、集められる
。集められた粒子は壁面上にケーキを形成し、これは最
終的に壁を通るガス流の障害となり始める厚さに達する
まで成長する。壁を通って出口通路に流れたきれいなガ
スはフィルタ要素の出口端の出口通路の開口端まで流れ
、排気系の残りの部分を通って大気中に排出する。
子の大部分が入口通路壁の内面に捕えられ、集められる
。集められた粒子は壁面上にケーキを形成し、これは最
終的に壁を通るガス流の障害となり始める厚さに達する
まで成長する。壁を通って出口通路に流れたきれいなガ
スはフィルタ要素の出口端の出口通路の開口端まで流れ
、排気系の残りの部分を通って大気中に排出する。
上記形式の排気フィルターを持ったエンジンの作動中、
周期的に、集められた粒子はそれ以上ではガス流への制
限が過剰となるレベルに達することになる。この時点で
、あるいはそれより進んだ時点で、フィルタ要素を清掃
または交換して乗り物エンジンの有効な作動を続けさせ
うるようにする必要がある。本発明のコンパクトで高効
率の一体セラミック要素は任意所望の要領で使用するこ
とができるが、この要素を集められた粒子が排気流内の
酸素との反応によって灰化される温度まで加熱すること
によって要素の清掃が最も良く行なわれることになると
考えられる。このような灰化は、もちろん適当な加熱方
法および燃焼温度の制御によって所望の灰化温度までエ
ンジン作動中に排気を加熱することによって生じうる。
周期的に、集められた粒子はそれ以上ではガス流への制
限が過剰となるレベルに達することになる。この時点で
、あるいはそれより進んだ時点で、フィルタ要素を清掃
または交換して乗り物エンジンの有効な作動を続けさせ
うるようにする必要がある。本発明のコンパクトで高効
率の一体セラミック要素は任意所望の要領で使用するこ
とができるが、この要素を集められた粒子が排気流内の
酸素との反応によって灰化される温度まで加熱すること
によって要素の清掃が最も良く行なわれることになると
考えられる。このような灰化は、もちろん適当な加熱方
法および燃焼温度の制御によって所望の灰化温度までエ
ンジン作動中に排気を加熱することによって生じうる。
あるいは、一体構造のセラミックフィルタ要素を排気系
から取外し、それを炉の制御した環境に置き、粒子の灰
化温度まで加熱し、粒子を完全燃焼させることによって
清掃し、再使用するようにしてもよい。
から取外し、それを炉の制御した環境に置き、粒子の灰
化温度まで加熱し、粒子を完全燃焼させることによって
清掃し、再使用するようにしてもよい。
前述の条件の下にセラミックフィルタ要素に及ぶ作動、
灰化温度および応力に耐えるべく、フィルタ要素が適切
なセラミック材料で形成してなければならない。多くの
このような材料が適当であるかもしれないが、現在のと
ころ、本出願人に譲渡されたＳｏｍｅｒｓ 、 Ｂｅｒ
ｇおよび５ｈｕｋｌｅ の米国特許第３．９５４．６
７２号に記載されている。触媒転換器等のだめのセラミ
ック一体物を形成すべく開発された材料および方法をま
ず用いることによってセラミック要素を形成するのが好
ましい。この米国特許は、特に第６欄第１７行乃至第７
欄第４８行において、触媒転換器その他の装置で用いる
端部開放式セラミック一体物を押出成形するための製造
工程における好ましい一連の段階を記載している。
灰化温度および応力に耐えるべく、フィルタ要素が適切
なセラミック材料で形成してなければならない。多くの
このような材料が適当であるかもしれないが、現在のと
ころ、本出願人に譲渡されたＳｏｍｅｒｓ 、 Ｂｅｒ
ｇおよび５ｈｕｋｌｅ の米国特許第３．９５４．６
７２号に記載されている。触媒転換器等のだめのセラミ
ック一体物を形成すべく開発された材料および方法をま
ず用いることによってセラミック要素を形成するのが好
ましい。この米国特許は、特に第６欄第１７行乃至第７
欄第４８行において、触媒転換器その他の装置で用いる
端部開放式セラミック一体物を押出成形するための製造
工程における好ましい一連の段階を記載している。
これらの製造段階の完了時に、端部開放一体構造物を、
先に述べたように、交互に通路の端を閉ざすことによっ
て交互に閉じた通路を有するフィルタ要素に変換する。
先に述べたように、交互に通路の端を閉ざすことによっ
て交互に閉じた通路を有するフィルタ要素に変換する。
これは所望の端部閉鎖壁を形成するように適当なセメン
ト材料を詰め、それを硬化させることによって行なう。
ト材料を詰め、それを硬化させることによって行なう。
このセメントは、好ましくは、研削して１００メツシユ
のスクリーンを通した、一体物を形成しているのと同じ
種類のセラミック材から作ったミルドコージライトをベ
ースとするフィラー７１．５ ％と、コロシアルシリカ
（７０チの水に３０％の固形物）２８、５ ％とから成
る混合物を形成することによって調製する。このセメン
トは任意のやり方で、たとえば皮下注射針状のプランジ
ャで塗ることができ、その後、９０−１０４℃のオーブ
ン内で８乃至１０時間にわたって加熱することによって
硬化させ、続いて３０分間５３８℃に加熱して完全に硬
化させる。ミルドコージライトをベースとするフィラー
は一体物のスクラップを削って得ることができる。
のスクリーンを通した、一体物を形成しているのと同じ
種類のセラミック材から作ったミルドコージライトをベ
ースとするフィラー７１．５ ％と、コロシアルシリカ
（７０チの水に３０％の固形物）２８、５ ％とから成
る混合物を形成することによって調製する。このセメン
トは任意のやり方で、たとえば皮下注射針状のプランジ
ャで塗ることができ、その後、９０−１０４℃のオーブ
ン内で８乃至１０時間にわたって加熱することによって
硬化させ、続いて３０分間５３８℃に加熱して完全に硬
化させる。ミルドコージライトをベースとするフィラー
は一体物のスクラップを削って得ることができる。
コロシアルシリカは、Ｌｕｄｏｘ ＡＳ Ｃｏ１１ｏｄ
ｉａｌＳｉｌｉｃａ （３０％ ５ｏｌｉｄｓ ）の名
の下にプラウエア、ウイルミントン、Ｅ、 １． Ｄｕ
ｐｏｎｔ ｄｅＮｅｍｏｕｒｅｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐ
ａｎｙ ｓ Ｉｎｃ、工業化学部から入手できる。
ｉａｌＳｉｌｉｃａ （３０％ ５ｏｌｉｄｓ ）の名
の下にプラウエア、ウイルミントン、Ｅ、 １． Ｄｕ
ｐｏｎｔ ｄｅＮｅｍｏｕｒｅｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐ
ａｎｙ ｓ Ｉｎｃ、工業化学部から入手できる。
先の記載は好ましい実施例の説明を介して本発明を実施
する、今のところ最善と思われるモードについて述べて
いるが、構造および製造方法について多くの変更が発明
の概念を逸脱することなく可能である。−例として、セ
ラミック製ディーゼル排気フィルタ要素の別の構造およ
び排気系での使用方法が第３．４図に示しである。
する、今のところ最善と思われるモードについて述べて
いるが、構造および製造方法について多くの変更が発明
の概念を逸脱することなく可能である。−例として、セ
ラミック製ディーゼル排気フィルタ要素の別の構造およ
び排気系での使用方法が第３．４図に示しである。
第３図はフレーム３３を有する車輛シャシ３２の一部を
示しており、このフレームにはＶ型ディーゼルエンジン
３４が装着しである。
示しており、このフレームにはＶ型ディーゼルエンジン
３４が装着しである。
このエンジンは複シリンダ列を有し、一対の排気マニホ
ルド３５（右列のシリンダの排気マニホルドだけが示し
てあ；！；）に排気を送るようになっている。エンジン
の右側に隣合って、排気粒子トラップ３７ｐ″−装置し
てあり、このトラップは前後の入口を持った立方体ハウ
ジングを有する。これらの入口は排気管３Ｂ、３９によ
ってそれぞれ左、右の排気マニホルドに接続しである。
ルド３５（右列のシリンダの排気マニホルドだけが示し
てあ；！；）に排気を送るようになっている。エンジン
の右側に隣合って、排気粒子トラップ３７ｐ″−装置し
てあり、このトラップは前後の入口を持った立方体ハウ
ジングを有する。これらの入口は排気管３Ｂ、３９によ
ってそれぞれ左、右の排気マニホルドに接続しである。
ハウジングの底にある排気出口は出口管４１と接続して
いてきれいになった排気をマフラーＣ不図示）に、そし
て大気に送り出すようになっている。
いてきれいになった排気をマフラーＣ不図示）に、そし
て大気に送り出すようになっている。
粒子トラップ３７のハウジング内には、第４図に示す形
態のコンパクトな排気粒子フィルタ要素４４が配置しで
ある。この要素４４は商品名Ｔｈ ｅ ｒｍａ ｃ ｏ
＋７＋ｂの下に３ Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙで作られている
種類のセラミック製クロスフロー型一体物によって形成
されている。この種の一体物の構造では、複数の交互に
重なった屑のタテ通路４６とヨコ通路４８を有し、これ
らの通路が多孔質の内壁４９によって互に隔てられてい
る一体のセラミック体４５が用いられている。
態のコンパクトな排気粒子フィルタ要素４４が配置しで
ある。この要素４４は商品名Ｔｈ ｅ ｒｍａ ｃ ｏ
＋７＋ｂの下に３ Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙで作られている
種類のセラミック製クロスフロー型一体物によって形成
されている。この種の一体物の構造では、複数の交互に
重なった屑のタテ通路４６とヨコ通路４８を有し、これ
らの通路が多孔質の内壁４９によって互に隔てられてい
る一体のセラミック体４５が用いられている。
図示構造においては、タテ通路４６は入口通路として用
いられており、ヨコ通路４８は出口通路として用いられ
ており、粒子トラップ３７内にすえ付けだときに垂直に
なる。第４図を見て明らかなように、タテ、ヨコの通路
４６．４８の層の間にはセパレータ壁４９があり、これ
らが濾過壁となり、その表面が入口通路から出口通路に
これらの濾過壁を通って流れる粒子を集めるようになっ
ている。
いられており、ヨコ通路４８は出口通路として用いられ
ており、粒子トラップ３７内にすえ付けだときに垂直に
なる。第４図を見て明らかなように、タテ、ヨコの通路
４６．４８の層の間にはセパレータ壁４９があり、これ
らが濾過壁となり、その表面が入口通路から出口通路に
これらの濾過壁を通って流れる粒子を集めるようになっ
ている。
しかしながら、各層には支持壁５０が形成してあり、こ
れらの支持壁は単に入口通路を互に、あるいは出口通路
を互に分離しているだけなので、濾過機能は持っていな
い。したがって、この形態のセラミック要素を前述の要
領で濾過要素として用いる場合、内壁のほんの半分はど
が濾過表面として利用、されるだけである。こうして、
同じ濾過面積および多孔壁を通る流れに対する同じ自由
度を与えるためには、第１の実施例の約２倍の大きさに
フィルタ要素を作らなければならない。
れらの支持壁は単に入口通路を互に、あるいは出口通路
を互に分離しているだけなので、濾過機能は持っていな
い。したがって、この形態のセラミック要素を前述の要
領で濾過要素として用いる場合、内壁のほんの半分はど
が濾過表面として利用、されるだけである。こうして、
同じ濾過面積および多孔壁を通る流れに対する同じ自由
度を与えるためには、第１の実施例の約２倍の大きさに
フィルタ要素を作らなければならない。
要素４４が粒子トラップ３７のハウジング内にすえ付け
られたとき、垂直に延びるヨコ出口通路４８の上端にふ
さがれるので、底の開いている端を通して排気管４１に
排気を流さなければならない。左シリンダ列からの排気
管３８および右シリンダ列からの排気管３９を通ってく
る排気流は入口通路にその開いている両端を通って入る
。入口通路の両端から入ってきた排気はセパレータ壁４
９を通って濾過され、出口通路４８に入り、その下方開
口端を通って排気管４１に流出する。明らかなように、
粒子トラップ内でこのフィルタ要素を接続するのに他の
配置も利用することができ、さらに、フィルタ要素その
ものも他の配置とすることができ、すべて本発明の範囲
内のことである。
られたとき、垂直に延びるヨコ出口通路４８の上端にふ
さがれるので、底の開いている端を通して排気管４１に
排気を流さなければならない。左シリンダ列からの排気
管３８および右シリンダ列からの排気管３９を通ってく
る排気流は入口通路にその開いている両端を通って入る
。入口通路の両端から入ってきた排気はセパレータ壁４
９を通って濾過され、出口通路４８に入り、その下方開
口端を通って排気管４１に流出する。明らかなように、
粒子トラップ内でこのフィルタ要素を接続するのに他の
配置も利用することができ、さらに、フィルタ要素その
ものも他の配置とすることができ、すべて本発明の範囲
内のことである。
第２．４図に示すような、一体構造のセラミックフィル
タ要素の通路配置における変更に加えて、挿々の一般的
な形式の要素内で種々の通路形態を利用しうる。たとえ
ば、第５３乃至第５ｎ図は、第２図に示す一般的形式の
セラミック一体構造フィルタに利用する通路形態におい
てなしうる多数の可能な変更を示している。すなわち、
これらの一体構造では、交互に閉鎖した平行な通路が要
素内を端から端まで延びており、はとんどすべての接面
積が、他の壁との係合点を除いて、有効濾過面積となる
。
タ要素の通路配置における変更に加えて、挿々の一般的
な形式の要素内で種々の通路形態を利用しうる。たとえ
ば、第５３乃至第５ｎ図は、第２図に示す一般的形式の
セラミック一体構造フィルタに利用する通路形態におい
てなしうる多数の可能な変更を示している。すなわち、
これらの一体構造では、交互に閉鎖した平行な通路が要
素内を端から端まで延びており、はとんどすべての接面
積が、他の壁との係合点を除いて、有効濾過面積となる
。
たとえば、第５ａ図は第２図のものに類似した要素の一
部を示す概略横断面図であり、壁２４ａが市松模様に配
置しである。入口通路２６ａには陰影が付けてあってそ
れが出口端でふさがっていることを示してあり、一方、
出口通路２７ａは空白となっており、それが出口端で開
いていることを示している。この図はこの配置の利点を
明瞭に示している。すなわち、すべての内壁が、通路の
縁のところで他の壁と接触する点を除いて、入口、出口
通路間に位置しているのである。こうして。
部を示す概略横断面図であり、壁２４ａが市松模様に配
置しである。入口通路２６ａには陰影が付けてあってそ
れが出口端でふさがっていることを示してあり、一方、
出口通路２７ａは空白となっており、それが出口端で開
いていることを示している。この図はこの配置の利点を
明瞭に示している。すなわち、すべての内壁が、通路の
縁のところで他の壁と接触する点を除いて、入口、出口
通路間に位置しているのである。こうして。
接面積のほぼ１００壬が濾過面積となる。
同様の結果を、第５ｂ乃至５ｎ図に示す他の実施例のす
べてで得ることができるが、成る程度の差異があること
は明らかである。第５ｂ乃至５８図は、平行に隣合った
入口、出口通路が均等な横断面となっており、交差する
平らな壁によって形成されているという点で第５ａ図に
類似する。第５ｂ図の通路は矩形横断面のものであるが
、第５ｅ、５ｄ、５ｅ図のものは種々の三角形となって
いる。第５ｆ図はダイアモンド形の通路を示している。
べてで得ることができるが、成る程度の差異があること
は明らかである。第５ｂ乃至５８図は、平行に隣合った
入口、出口通路が均等な横断面となっており、交差する
平らな壁によって形成されているという点で第５ａ図に
類似する。第５ｂ図の通路は矩形横断面のものであるが
、第５ｅ、５ｄ、５ｅ図のものは種々の三角形となって
いる。第５ｆ図はダイアモンド形の通路を示している。
幾分具なった配置が第５ｇ図に示してあり、これでは、
壁をまっすぐあるいは平らではなくて波形に形成して濾
過面積を増やしである。
壁をまっすぐあるいは平らではなくて波形に形成して濾
過面積を増やしである。
この図は正方形市松模様に模して波形壁を設けた結果を
示しているが、平らな壁の代りに波形壁を与えるように
第５ｂ乃至５ｆ図の配置を変更しても同じ結果を得るこ
とができるのは明らかである。
示しているが、平らな壁の代りに波形壁を与えるように
第５ｂ乃至５ｆ図の配置を変更しても同じ結果を得るこ
とができるのは明らかである。
これまで述べてきた配置はすべて次のような共通の利点
を持つ。すなわち、全内壁面積が入口、出口通路間に有
効な濾過面積を形成し、入口、出口通路が同一の横断面
積となっているということである。しかしながら、作動
時に、入口通路側の壁面に粒子が集ってケーキを形成し
、最終的に有効流れ面積を減することになるので、入口
通路の横断面積が隣接の出口通路の横断面積よりも大き
い配置とすれば有利である。次に述べる配置はこの利点
を持っており、しかも、接触点を除いて入口、出口通路
間にすべての内壁が延在し、はぼすべての内壁が有効濾
過面積を提供するのでおる。
を持つ。すなわち、全内壁面積が入口、出口通路間に有
効な濾過面積を形成し、入口、出口通路が同一の横断面
積となっているということである。しかしながら、作動
時に、入口通路側の壁面に粒子が集ってケーキを形成し
、最終的に有効流れ面積を減することになるので、入口
通路の横断面積が隣接の出口通路の横断面積よりも大き
い配置とすれば有利である。次に述べる配置はこの利点
を持っており、しかも、接触点を除いて入口、出口通路
間にすべての内壁が延在し、はぼすべての内壁が有効濾
過面積を提供するのでおる。
これは、まず、第５ｈ−５１ｓ５Ｊ図に示してあり、平
らな内壁が異なった多角形模様を作るように配置しであ
る。第５ｈ図において、入口通路２６ｈは正六角形の横
断面となっており、これらの正六角形が正三角形横断面
の出口通路を構成している。第５１％５２図においては
、不等辺六角形断面の入口通路が不等辺三角形断面の出
口通路を構成するようにしである。
らな内壁が異なった多角形模様を作るように配置しであ
る。第５ｈ図において、入口通路２６ｈは正六角形の横
断面となっており、これらの正六角形が正三角形横断面
の出口通路を構成している。第５１％５２図においては
、不等辺六角形断面の入口通路が不等辺三角形断面の出
口通路を構成するようにしである。
別の変形例では、第５ａ乃至５ｆ図の多角形配置で壁面
を適当に湾曲させ、外向きにふくらんだ入口通路、内向
きにふくらんだ出口通路と呼びうるものを形成すること
によって不等面積の入口、出口通路を形成している。
を適当に湾曲させ、外向きにふくらんだ入口通路、内向
きにふくらんだ出口通路と呼びうるものを形成すること
によって不等面積の入口、出口通路を形成している。
こうして、たとえば、第５に図において、４つの側壁の
うちの２つを湾曲させてふくらんだ市松模様とし、入口
通路２６にの面積が出口通路２７によりもやや大きくな
っている。
うちの２つを湾曲させてふくらんだ市松模様とし、入口
通路２６にの面積が出口通路２７によりもやや大きくな
っている。
第５１図においては、すべての内壁を湾曲させて入口通
路のすべての側面を外向きにふくらませ、出口通路の対
応した側面を内向きにふくらませることによって濾過効
果を高めている。同様の効果は第５ｍ図の配置でも見ら
れ、ここでは、第５ｃ図の正三角形通路がふくらまされ
て入口通路２６ｎの面積を出口通路２７ｎよりも大きく
している。最後に、この、概念は第５ｎ図においてさら
に推し進められ、ここでは、入口通路２６ｐの横断面は
円形となり、出口通路２７ｐは接触する日間の空間に形
成されている。これは、もちろん、外向きにふくらんだ
正方形の変形であるが、円を三角形模様に配置しても同
様の効果を得ることができることは明らかである。
路のすべての側面を外向きにふくらませ、出口通路の対
応した側面を内向きにふくらませることによって濾過効
果を高めている。同様の効果は第５ｍ図の配置でも見ら
れ、ここでは、第５ｃ図の正三角形通路がふくらまされ
て入口通路２６ｎの面積を出口通路２７ｎよりも大きく
している。最後に、この、概念は第５ｎ図においてさら
に推し進められ、ここでは、入口通路２６ｐの横断面は
円形となり、出口通路２７ｐは接触する日間の空間に形
成されている。これは、もちろん、外向きにふくらんだ
正方形の変形であるが、円を三角形模様に配置しても同
様の効果を得ることができることは明らかである。
第５ｈｔ ５ ｉｓ ５ｊｔ ５に、５１．５ｍ５Ｓｎ
図に示し、出口通路の面積よりも入口通路面積の方が太
きいと説明した配置の各々は、なお、はとんどすべての
内壁面積が濾過に有効であるという利点を保有する。こ
れは、入口、出口通路をそれらの接触点を除いてこれら
の内壁が分離しているという基本的な利点を持っている
からである。しかしながら、多角形その他の横断面形状
の通路配置がすべて上述の利点を持つとは限らない。た
とえば、入口、出口通路を交互に配置した場合、２つの
入口通路あるいは２つの出口通路を分離する非接触壁面
積がかなりの部分を占めることになる模様の六角形横断
面の平行な通路を設けることもできる。この接面積は濾
過には有効ではなかろう。これは考えうる限りの多数の
他の模様にも尚てはまるう。それにもかかわらず、上述
の模様は所望の利点を持つものの代表的なものであり、
本発明の範囲に入るような模様のすべてではない。
図に示し、出口通路の面積よりも入口通路面積の方が太
きいと説明した配置の各々は、なお、はとんどすべての
内壁面積が濾過に有効であるという利点を保有する。こ
れは、入口、出口通路をそれらの接触点を除いてこれら
の内壁が分離しているという基本的な利点を持っている
からである。しかしながら、多角形その他の横断面形状
の通路配置がすべて上述の利点を持つとは限らない。た
とえば、入口、出口通路を交互に配置した場合、２つの
入口通路あるいは２つの出口通路を分離する非接触壁面
積がかなりの部分を占めることになる模様の六角形横断
面の平行な通路を設けることもできる。この接面積は濾
過には有効ではなかろう。これは考えうる限りの多数の
他の模様にも尚てはまるう。それにもかかわらず、上述
の模様は所望の利点を持つものの代表的なものであり、
本発明の範囲に入るような模様のすべてではない。
好ましくは、上述のフィルタ要素における通路の横断面
積は平均１２．９０３２ ｍＡ Ｃ０，０２平方インチ
）よりは小さい。入口、出口通路に関して特許請求の範
囲で用いる「小さい」という用語はこの意味である。ま
た、要素の通路の壁厚は、好ましくは、０．７６２ｍｍ
（０，３インチ）またはそれ以下の程度の比較的一定の
厚さである。
積は平均１２．９０３２ ｍＡ Ｃ０，０２平方インチ
）よりは小さい。入口、出口通路に関して特許請求の範
囲で用いる「小さい」という用語はこの意味である。ま
た、要素の通路の壁厚は、好ましくは、０．７６２ｍｍ
（０，３インチ）またはそれ以下の程度の比較的一定の
厚さである。
本発明の成る種の特徴は本出願人の審査中の出願（ＡＤ
Ｈ／１２７８ ） における特許請求の範囲の主題と
なっている。
Ｈ／１２７８ ） における特許請求の範囲の主題と
なっている。
第１図は本発明による一対の排気粒子トラップを備えた
排気系を持つディーゼルエンジンを包含する車輛のシャ
シの一部を示す斜視図、 第２図は第１図の粒子トラップで用いる一体構造セラミ
ックフィルタ要素の構造を示す断面斜視図、 第３図は本発明によるディーゼル粒子トラップの別の実
施例を搭載した車輛のシャシの一部を示す断片斜視図、 第４図は第３図の粒子トラップで用いるセラミックフィ
ルタ要素の構造を示す断片斜視図、 第５ａ図乃至第５ｎ図は第２図に示す一般的形式のセラ
ミック製一体構造フィルタ要素のだめの多数の壁、通路
形態を示す断片概略横断面図である。 １０・・・シャシ、 １１・・・フレーム、 １２・・・ディーゼルエンジン、 １４・・・排気マニホルド、 １５・・・排気管、 １６・・・排気粒子トラップ、 １９・・・マフラー、 ２０・・・テイルパイプ、 ２２・・・フィルタ要素、 ２４・・・内壁、 ２６・・・入口通路、 ２７・・・出口通路、 ２８・・・入口端、 ３０・・・出口端。
排気系を持つディーゼルエンジンを包含する車輛のシャ
シの一部を示す斜視図、 第２図は第１図の粒子トラップで用いる一体構造セラミ
ックフィルタ要素の構造を示す断面斜視図、 第３図は本発明によるディーゼル粒子トラップの別の実
施例を搭載した車輛のシャシの一部を示す断片斜視図、 第４図は第３図の粒子トラップで用いるセラミックフィ
ルタ要素の構造を示す断片斜視図、 第５ａ図乃至第５ｎ図は第２図に示す一般的形式のセラ
ミック製一体構造フィルタ要素のだめの多数の壁、通路
形態を示す断片概略横断面図である。 １０・・・シャシ、 １１・・・フレーム、 １２・・・ディーゼルエンジン、 １４・・・排気マニホルド、 １５・・・排気管、 １６・・・排気粒子トラップ、 １９・・・マフラー、 ２０・・・テイルパイプ、 ２２・・・フィルタ要素、 ２４・・・内壁、 ２６・・・入口通路、 ２７・・・出口通路、 ２８・・・入口端、 ３０・・・出口端。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ディーゼルエンジン用の排気内粒子フィルタ要素に
おいて、該フィルタ要素の両端 へ延びる複数の平行な通路を画成する複数 の薄い組み合わせたガス濾過多孔質内壁 ２４を有するコンパクトで高効率で灰化清 掃可能なセラミック一体構造２２が設けら れ、前記複数の通路は前記フィルタ要素の 一端２８で開き他端３０で閉じられている 入口通路２６を備える第１群と前記フィル タ要素の一端２８で閉鎖され他端３０で開 いている出口通路２７を備える第２群とを 有し、前記一体構造の全ての内壁２４の各 非係合部は入口通路２６と出口通路２７と の間に位置しそれらの間にガス流のための 濾過面を形成するように前記入口及び出口 通路が配置され、前記壁の多孔度が前記入 口通路２６から前記出口通路２７へ前記フ ィルタ要素を通り抜けるディーゼル排気中 に存在する粒子の実質的な部分を濾過して 取り除くように決めてあることを特徴とす るフィルタ要素。 ２、前記内壁構造２４、４９が１０パーセント以上の平
均多孔度を有し、２から１５ミ クロンの間の平均気孔寸法を有し、個々の 気孔寸法が０．５から７０ミクロンの実質的に全域に分
布しており、さらに、前記一体 フィルム構造の毎立方センチメートル当り ５．９０ｃｍ＾２以上の濾過面積を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のデ ィーゼルエンジン用の排気内粒子フィルタ 要素。 ３、ディーゼルエンジン用のコンパクトで高効率で灰化
清掃可能な排気内粒子フィルタ 要素を製造する方法において、貫通して延 びる第１、第２の群の複数の平行な通路 ２６、２７を内方に供する組み合わせた多 孔質壁要素のセラミック一体物を形成し、 内壁要素の各非係合部２４によつて各群の 通路の一部を形成させると共に前記内壁要 素の気孔を通してそれらの間にガス流の流 動を可能とさせ、耐高温材で構造物の一端 ３０に位置する通路の第１群２６の総ての 端部及び構造物の他端２８に位置する通路 の第２群２７の総ての端部を閉じ、第１群 の通路２６に流入するフィルター要素を通 るガス流が第２群の通路２７を通つて排出 させる前に濾過のために多孔質壁要素を通 過しなければならないようにすることを特 徴とする方法。 ４、ガス透過の多孔質セラミック薄壁により画成される
平行な長手方向に延びるチャン ネルを備えるコンパクトで、高効率で灰化 清掃可能なハニカム構造体を有し、ハニカ ム体のいくつかのチャンネル２７の一端面 ２８がシール材で密封され、残りのチャン ネル２６の他端面３０がシール材で密封さ れていることを特徴とするディーゼルエン ジン用の排気内粒子フィルタ要素。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US9993379A | 1979-12-03 | 1979-12-03 | |
| US099933 | 1979-12-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6296717A true JPS6296717A (ja) | 1987-05-06 |
Family
ID=22277296
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16973180A Pending JPS56124417A (en) | 1979-12-03 | 1980-12-03 | Ceramic filter for particle in diesel exhaust and its manufacture |
| JP61142458A Pending JPS6296717A (ja) | 1979-12-03 | 1986-06-18 | デイ−ゼルエンジン用の排気内粒子フイルタ要素およびそれを製造する方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16973180A Pending JPS56124417A (en) | 1979-12-03 | 1980-12-03 | Ceramic filter for particle in diesel exhaust and its manufacture |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS56124417A (ja) |
| DE (1) | DE3043995A1 (ja) |
| FR (1) | FR2473112B1 (ja) |
| GB (1) | GB2064360B (ja) |
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