JP3219404B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディーゼルエンジン等の内燃機関において、
排気ガスを浄化処理する排気ガス浄化装置に関する。The present invention relates to an internal combustion engine such as a diesel engine,
The present invention relates to an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas.
［従来の技術］ 従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中に混在してい
る煤を除去処理する方法として、ハニカム状に形成され
た多孔質炭化珪素焼結体製フィルターをディーゼルエン
ジンの排気側に接続し、このフィルターによって前記排
気ガス中に混在している煤を捕集し、フィルター内で前
記煤を燃焼させる方法が考えられている。[Related Art] Conventionally, as a method of removing soot mixed in exhaust gas of a diesel engine, a filter made of a porous silicon carbide sintered body formed in a honeycomb shape is connected to the exhaust side of the diesel engine. A method has been considered in which soot mixed in the exhaust gas is collected by the filter and the soot is burned in the filter.
前記フィルター内で捕集された煤を燃焼させるために
は、フィルター内を煤の着火温度以上に加熱する必要が
あり、比較的簡便な手段として例えば電気ヒーターの適
用が試みられている。In order to burn the soot collected in the filter, it is necessary to heat the inside of the filter to a temperature higher than the ignition temperature of the soot. For example, application of an electric heater has been attempted as a relatively simple means.
［発明が解決しようとする課題］ ところで、前記多孔質炭化珪素焼結体製フィルター
は、熱伝導率が高く、しかも熱容量も比較的に大きいた
め、フィルター内を煤の着火温度以上に加熱するために
は、比較的短時間で大きな熱量を発生することのできる
電気ヒーターが必要であった。[Problems to be Solved by the Invention] Meanwhile, since the porous silicon carbide sintered body filter has a high thermal conductivity and a relatively large heat capacity, the inside of the filter is heated to the ignition temperature of soot or higher. Required an electric heater capable of generating a large amount of heat in a relatively short time.
しかしながら、発熱量の大きな電気ヒーターを使用し
ようとすると、発熱量に見合った電力を供給するために
極めて大きなバッテリーを必要とする等の欠点があっ
た。However, using an electric heater that generates a large amount of heat has the drawback that an extremely large battery is required to supply electric power corresponding to the amount of the generated heat.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目
的は、フィルターに捕集された煤を燃焼させるに際し、
電気ヒーターを使用して、短時間でしかも少ない消費電
力で効率的にフィルター内を煤の着火温度以上に加熱す
ることができる排気ガス浄化装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, its purpose is to burn soot trapped in the filter,
It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus that can efficiently heat the inside of a filter to a temperature higher than the ignition temperature of soot using an electric heater in a short time and with low power consumption.
［課題を解決するための手段及び作用］ 上記課題を解決するために本発明においては、内燃機
関の排気側に連通する通路を備えたケーシングと、前記
通路内に排気ガス流通方向に並設された複数のフィルタ
ーと、前記通路内において前記各フィルターの上流側及
び下流側に配設された熱源と、前記各熱源のうち、最上
流側及び最下流側の熱源を挟んでフィルターと反対側
に、前記通路の断面略全域にわたって配設された通気性
を有する断熱材とを備えている。[Means and Actions for Solving the Problems] In order to solve the above problems, according to the present invention, a casing having a passage communicating with an exhaust side of an internal combustion engine, and a casing arranged in the passage in the exhaust gas flow direction. A plurality of filters, a heat source disposed upstream and downstream of each filter in the passage, and, among the heat sources, on the opposite side of the filter with respect to the most upstream and most downstream heat sources. And a heat insulating material having air permeability, which is provided over substantially the entire cross section of the passage.
この構成によれば、断熱材により熱源の放熱が抑制さ
れ、カーボンの酸化処理が効率的に行われる。また、こ
の構成の場合、フィルターが複数設けられているため前
記カーボンの酸化処理を行う能力が向上している。これ
により、大排気量の内燃機関に対応可能となっている。
さらに、各フィルターの上流側及び下流側に熱源が設け
られていることから、フィルター全体としてその長手方
向の温度分布がほぼ均一化される。そのためフィルター
の温度分布が不均一なことに由来するクラックの発生が
未然に防止される。According to this configuration, the heat dissipation of the heat source is suppressed by the heat insulating material, and the carbon is oxidized efficiently. In addition, in the case of this configuration, the ability to oxidize the carbon is improved because a plurality of filters are provided. Thereby, it is possible to cope with a large displacement internal combustion engine.
Furthermore, since the heat sources are provided on the upstream and downstream sides of each filter, the temperature distribution in the longitudinal direction of the entire filter is substantially uniform. Therefore, the occurrence of cracks due to the non-uniform temperature distribution of the filter is prevented.
また、熱源が渦巻き状をなしている場合には、フィル
ターの端面がほぼ全域にわたってムラ無く加熱されるた
め、フィルターがより効率的に加熱され、カーボンの酸
化処理の効率化に寄与する。When the heat source has a spiral shape, the end face of the filter is heated uniformly over substantially the entire area, so that the filter is more efficiently heated and contributes to the efficiency of the carbon oxidation treatment.
更に、熱源による加熱と同時に、断熱材の上流側から
フィルターへ向けて二次エアを供給することにより、そ
の二次エアの流れに乗って熱源からの熱がフィルターに
効率的に供給される。このため、発熱量の大きい熱源を
利用することなく、従来の熱源の利用によって、カーボ
ンの酸化処理が可能な温度にまで短時間でフィルターを
加熱することができ、カーボンの酸化処理時間が非常に
短縮される。更に、発熱量の大きい熱源による急激な加
熱を回避することができるため、フィルターの急激な熱
膨張による破損が防止される。Further, by supplying the secondary air from the upstream side of the heat insulating material to the filter at the same time as the heating by the heat source, the heat from the heat source is efficiently supplied to the filter along with the flow of the secondary air. Therefore, the filter can be heated in a short time to a temperature at which the carbon can be oxidized by using the conventional heat source without using a heat source having a large amount of heat generation. Be shortened. Further, rapid heating by a heat source having a large calorific value can be avoided, so that damage due to rapid thermal expansion of the filter is prevented.
前記フィルターは多孔質炭化珪素焼結体によってハニ
カム状に形成されていることが好ましい。The filter is preferably formed in a honeycomb shape by a porous silicon carbide sintered body.
その理由は、多孔質炭化珪素焼結体は耐熱性及び機械
的強度に優れ、かつ高い気孔率を有しているため、フィ
ルター材料として好適だからである。The reason is that the porous silicon carbide sintered body is excellent in heat resistance and mechanical strength and has a high porosity, so that it is suitable as a filter material.
前記断熱材は通気孔が設けられてなる断熱材であるこ
とが好ましい。The heat insulating material is preferably a heat insulating material provided with a vent.
この構成によれば、通気孔によって排気ガスの流通経
路が確保される。According to this configuration, the circulation path of the exhaust gas is ensured by the ventilation hole.
あるいは、前記断熱材はセラミックス繊維によって網
目状に形成された断熱材であることが好ましい。Alternatively, the heat insulating material is preferably a heat insulating material formed in a mesh shape by ceramic fibers.
この構成によれば、排気ガスの流通経路が確保される
のみならず、排気抵抗が低く抑えられるからである。According to this configuration, not only the flow path of the exhaust gas is ensured, but also the exhaust resistance is kept low.
以下に、実施例１〜３を図面に従って説明する。 Hereinafter, Examples 1 to 3 will be described with reference to the drawings.
［実施例１］ 第１図は排気ガス浄化装置１及びその実験装置を示す
図であり、第２図は排気ガス浄化装置１を拡大して示す
図である。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フィルター３が配設され、
そのフィルター３とケーシング２の通路2a内壁との間に
は断熱材４が設けられている。[Example 1] Fig. 1 is a diagram showing an exhaust gas purification device 1 and an experimental device thereof, and Fig. 2 is an enlarged view showing the exhaust gas purification device 1. The exhaust gas purifying device 1 includes a casing 2 made of a metal pipe, and a passage 2a of the casing 2
Is connected to the exhaust pipe Ea. A filter 3 for purifying exhaust gas is disposed in the casing 2.
A heat insulating material 4 is provided between the filter 3 and the inner wall of the passage 2a of the casing 2.
フィルター３は、第4,5図に示すように、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、全
体として円柱状をなしている。そして、このフィルター
３には軸線方向に平行に延びる多数のガス通過孔５が形
成され、各ガス通過孔５の供給側及び排出側のいずれか
一端が炭化珪素質の小片６によって交互に封止されてい
る。更に、フィルター３の各ガス通過孔５の内壁面に、
アルミナ、シリカ、ムライト等の酸化膜を形成し、その
酸化膜に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を担持させることもできる。As shown in FIGS. 4 and 5, the filter 3 is formed of a porous silicon carbide sintered body in a honeycomb shape, and has a columnar shape as a whole. A large number of gas passage holes 5 extending in parallel to the axial direction are formed in the filter 3, and one end of each of the gas passage holes 5 on the supply side and the discharge side is alternately sealed with small pieces 6 made of silicon carbide. Have been. Furthermore, on the inner wall surface of each gas passage hole 5 of the filter 3,
An oxide film of alumina, silica, mullite, or the like may be formed, and the oxide film may carry an oxidation catalyst composed of a platinum group element, another metal element, an oxide thereof, or the like.
又、前記断熱材４は円筒状をなし、適宜な厚さで形成
されている。The heat insulating material 4 has a cylindrical shape and is formed with an appropriate thickness.
フィルター３の上流側、即ち排気ガス導入側の近傍に
は、ケーシング２の入口側を覆うようにカーボンの酸化
処理用の熱源としての電気ヒーター７が配設されてい
る。また、その電気ヒーター７の上流側には、同じくケ
ーシング２の入口側を覆うように断熱材８が配設されて
いる。An electric heater 7 as a heat source for oxidizing carbon is disposed upstream of the filter 3, that is, in the vicinity of the exhaust gas introduction side, so as to cover the inlet side of the casing 2. Further, a heat insulating material 8 is disposed on the upstream side of the electric heater 7 so as to cover the inlet side of the casing 2.
第2,3図に示すように、断熱材８は円板状をなし、排
気ガスの流通方向へ連通する多数の通気孔としてのガス
通過孔９及び連通孔10が形成されている。通過孔９及び
連通孔10は、流通するガスの圧力損失を極力小さくする
ように設計されることが望ましい。この断熱材８はケー
シング２に対して取付けられている。電気ヒーター７は
渦巻き状をなし、断熱材８の下流側壁面に対して組付け
られている。As shown in FIGS. 2 and 3, the heat insulating material 8 has a disk shape, and is formed with a large number of gas passage holes 9 and communication holes 10 communicating with the exhaust gas in the flow direction. It is desirable that the passage hole 9 and the communication hole 10 are designed to minimize the pressure loss of the flowing gas. This heat insulating material 8 is attached to the casing 2. The electric heater 7 has a spiral shape and is attached to the downstream side wall surface of the heat insulating material 8.
また、この実施例１において、前記両断熱材4,8につ
いては、無機質若しくは有機質の断熱材料によって構成
することができる。無機質の断熱材料としては、アルミ
ナ−シリカセラミックファイバー，アルミナファイバ
ー，ジルコニアファバー，シリカファイバー，ロックウ
ール，石綿等を使用でき、有機質の断熱材料としては、
ナイロン，ケブラー等のファイバーやウレタン等の発泡
体の成形体、又はこれらを組合せて利用することができ
る。好ましくは、無機質ファイバーを一部、又は全体に
利用することである。In the first embodiment, the heat insulating members 4 and 8 can be made of an inorganic or organic heat insulating material. As the inorganic heat insulating material, alumina-silica ceramic fiber, alumina fiber, zirconia fiber, silica fiber, rock wool, asbestos, and the like can be used. As the organic heat insulating material,
Fibers such as nylon and Kevlar, molded articles of foam such as urethane, or a combination thereof can be used. Preferably, the inorganic fiber is partially or wholly used.
内燃機関Ｅに接続された排気管路Ea内には、その圧力
を検出する圧力センサPsが配設され、同センサPsの検出
信号が圧電変換素子Peを介して制御装置Ｃに入力され、
制御装置Ｃによって圧力値が監視されるようになってい
る。又、排気管路Ea内には、ケーシング２の入口側に向
けて二次エアを供給するための供給管Caが接続され、同
供給管CaにはコンプレッサCoからの二次エアが導入され
るようになっている。In the exhaust pipe Ea connected to the internal combustion engine E, a pressure sensor Ps for detecting the pressure is provided, and a detection signal of the sensor Ps is input to the control device C via the piezoelectric conversion element Pe,
The pressure value is monitored by the control device C. Further, a supply pipe Ca for supplying secondary air toward the inlet side of the casing 2 is connected to the inside of the exhaust pipe Ea, and secondary air from the compressor Co is introduced into the supply pipe Ca. It has become.
そして、制御装置Ｃにて監視される圧力が所定値に達
すると、フィルター３にて捕集されたカーボン（煤）等
の量が所定量に達してフィルター３内のカーボンの酸化
処理が必要になったものとして、制御装置Ｃはカーボン
の酸化処理の制御を実行するために、スイッチＳを閉成
させて電気ヒーター７への通電を開始させると共に、コ
ンプレッサCoを動作させてエア供給管Caからケーシング
２の入口側へ二次エアを供給する。When the pressure monitored by the control device C reaches a predetermined value, the amount of carbon (soot) or the like collected by the filter 3 reaches a predetermined amount, and the carbon in the filter 3 needs to be oxidized. It is assumed that the control device C closes the switch S to start energization of the electric heater 7 and activates the compressor Co to operate the compressor Co from the air supply pipe Ca in order to execute the control of the carbon oxidation process. The secondary air is supplied to the inlet side of the casing 2.
従って、この実施例の排気ガス浄化装置１では、多孔
質炭化珪素焼結体の耐熱性を有効に利用して、耐熱性に
優れたフィルター３を形成することができる。そして、
内燃機関Ｅの排気ガスがケーシング２の入口側から断熱
材８のガス通過孔９及び連通孔10を介してフィルター３
に導入されると、フィルター３のガス通過孔５の壁部に
よって、排気ガス中のカーボンが濾過される。前記フィ
ルター３に酸化触媒が担持させてある場合には、酸化触
媒によりCOやHC等が酸化される。そして、浄化された排
気ガスがフィルター３から排出される。Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus 1 of this embodiment, the filter 3 having excellent heat resistance can be formed by effectively utilizing the heat resistance of the porous silicon carbide sintered body. And
Exhaust gas of the internal combustion engine E is supplied from the inlet side of the casing 2 to the filter 3 through the gas passage 9 and the communication hole 10 of the heat insulating material 8.
, Carbon in the exhaust gas is filtered by the wall of the gas passage hole 5 of the filter 3. When an oxidation catalyst is supported on the filter 3, CO, HC, and the like are oxidized by the oxidation catalyst. Then, the purified exhaust gas is discharged from the filter 3.
そして、圧力センサPsにて検出される圧力の値が所定
値に達すると、フィルター３にて捕集されたカーボン量
が酸化処理を要する所定量に達したものとして、制御装
置Ｃはカーボンの酸化処理の制御を実行する。このカー
ボンの酸化処理に際して、フィルター３に所定量のカー
ボンが滞留した状態で、電気ヒーター７によってフィル
ター３の加熱が開始されると共に、コンプレッサCoが動
作して二次エアの供給が開始される。そして、この処理
を継続することにより、フィルター３内のカーボン等を
燃焼させてフィルター３の再生が行われる。When the value of the pressure detected by the pressure sensor Ps reaches a predetermined value, the control device C determines that the amount of carbon collected by the filter 3 has reached a predetermined amount requiring an oxidation treatment, and the control device C oxidizes the carbon. Execute processing control. At the time of this carbon oxidation treatment, in a state where a predetermined amount of carbon is retained in the filter 3, heating of the filter 3 is started by the electric heater 7, and the compressor Co operates to start supplying secondary air. Then, by continuing this process, the carbon and the like in the filter 3 are burned, and the filter 3 is regenerated.
そして、この実施例１の排気ガス浄化装置１では、フ
ィルター３の上流側に電気ヒーター７が配設され、更に
その電気ヒーター７の上流側に断熱材８が配設されてい
るので、電気ヒーター７からその上流側の通路2aの外部
への放熱が断熱材８によって抑えられる。また、電気ヒ
ーター７による加熱と同時に、断熱材８の上流側からフ
ィルター３へ向けて二次エアが供給されるので、その二
次エアの流れに乗って電気ヒーター７からの熱がフィル
ター３へ効率的に供給される。また、この実施例の排気
ガス浄化装置１では、フィルター３とケーシング２の内
壁部との間に断熱材４が設けられているので、フィルタ
ー３の周縁部からの放熱が抑えられる。In the exhaust gas purifying apparatus 1 according to the first embodiment, the electric heater 7 is provided on the upstream side of the filter 3, and the heat insulating material 8 is provided on the upstream side of the electric heater 7. The heat radiation from the outside 7 to the outside of the passage 2 a on the upstream side is suppressed by the heat insulating material 8. At the same time as the heating by the electric heater 7, the secondary air is supplied from the upstream side of the heat insulating material 8 to the filter 3, so that the heat from the electric heater 7 is transferred to the filter 3 by riding the flow of the secondary air. Supplied efficiently. Further, in the exhaust gas purifying apparatus 1 of this embodiment, since the heat insulating material 4 is provided between the filter 3 and the inner wall of the casing 2, heat radiation from the peripheral edge of the filter 3 can be suppressed.
この結果、電気ヒーター７の発熱量を特別に大きくす
ることなく、通常の発熱量によって、フィルター３の温
度をカーボンの酸化処理が十分に可能な温度にまで短時
間で上昇させることができ、カーボンの酸化処理を極め
て短時間で行うことができる。つまり、電気ヒーター７
からの熱エネルギーを有効に利用して、フィルター３の
再生処理を効率良く行うことができる。また、電気ヒー
ター７の省力化によって、バッテリの電力消費量を小さ
くすることができ、同バッテリの耐用寿命の低下を防止
することもできる。As a result, the temperature of the filter 3 can be raised in a short time to a temperature at which the oxidation treatment of carbon can be sufficiently performed by a normal calorific value without particularly increasing the calorific value of the electric heater 7. Can be performed in an extremely short time. That is, the electric heater 7
The regeneration process of the filter 3 can be efficiently performed by effectively using the heat energy from the filter. In addition, the power saving of the electric heater 7 can reduce the power consumption of the battery, and also prevent the useful life of the battery from being shortened.
また、発熱量の大きい電気ヒーターによって急激な加
熱が行われることがないことから、フィルター３の各部
分間における温度差を小さく保つことができ、フィルタ
ー３の急激な熱膨張によりクラック等の発生を抑えて、
フィルター３の破損を未然に防止することができる。In addition, since rapid heating is not performed by the electric heater that generates a large amount of heat, the temperature difference between each part of the filter 3 can be kept small, and the occurrence of cracks and the like due to the rapid thermal expansion of the filter 3 can be prevented. Hold down,
The breakage of the filter 3 can be prevented beforehand.
ここで、フィルター３の再生処理に関する具体的な実
験データ及びその比較実験データについて説明する。Here, specific experimental data relating to the reproduction processing of the filter 3 and comparative experimental data thereof will be described.
実験条件として、フィルター３は、直径140mm,長さ14
0mm,熱伝導率0.029cal/cm.sec.℃，比熱0.34cal/g.℃の
ものを使用した。フィルター３の外周の断熱材４は、セ
ラミックファイバー製，厚さ25mm,熱伝導率0.08kcal/m.
hr.℃のものを使用した。フィルター３の上流側の断熱
材８は、セラミックファイバー製，厚さ15mm,熱伝導率
0.15kcal/m.hr.℃のものを使用した。また、電気ヒータ
ー７は12V−2.5kWのものを使用した。更に、コンプレッ
サCoからの二次エア供給量は50/minとした。As an experimental condition, the filter 3 has a diameter of 140 mm and a length of 14 mm.
A material with a thermal conductivity of 0 mm, a thermal conductivity of 0.029 cal / cm.sec. ° C, and a specific heat of 0.34 cal / g. ° C was used. The heat insulating material 4 on the outer periphery of the filter 3 is made of ceramic fiber, 25 mm thick, and has a thermal conductivity of 0.08 kcal / m.
hr. ° C was used. The heat insulating material 8 on the upstream side of the filter 3 is made of ceramic fiber, 15 mm thick, and has thermal conductivity.
The thing of 0.15 kcal / m.hr. ° C was used. The electric heater 7 used was 12 V-2.5 kW. Further, the secondary air supply from the compressor Co was set at 50 / min.
排気ガス中のカーボン捕集については、圧力センサPs
にて検出される圧力が所定値に到達するまで捕集動作を
継続した。この間のカーボン捕集量の算出については、
フィルター３の容積をガス通過孔５の部分の総量とし、
カーボン捕集量は捕集処理の前後における重量変化に基
づいて求めた。For the collection of carbon in exhaust gas, the pressure sensor Ps
The collecting operation was continued until the pressure detected at reaches a predetermined value. For the calculation of the amount of carbon trapped during this time,
The volume of the filter 3 is defined as the total amount of the gas passage holes 5,
The amount of trapped carbon was determined based on the change in weight before and after the trapping treatment.
フィルター３の再生処理時間については、フィルター
３の上流側側面の中心を計測点Ｐとして、図示しない熱
電対を配置してその温度変化を監視した。計測点Ｐの温
度は、フィルター３に捕集されたカーボンの燃焼終了時
に急激に降下するため、電気ヒーター７への通電開始時
から温度降下時点までの時間を再生処理時間として計測
した。Regarding the regeneration processing time of the filter 3, a thermocouple (not shown) was arranged with the center of the upstream side surface of the filter 3 as a measurement point P, and the temperature change was monitored. Since the temperature at the measurement point P sharply drops at the end of the combustion of the carbon collected by the filter 3, the time from the start of energization to the electric heater 7 to the time of the temperature drop was measured as the regeneration processing time.
その結果、この実施例の実験装置を使用して行った再
生処理時間は７〜８分であった。As a result, the regeneration processing time performed using the experimental apparatus of this example was 7 to 8 minutes.
一方、上記実験の比較実験として、電気ヒーター７の
上流側の断熱材８を省略して電気ヒーター７のみとし、
上記実験と同様の実験条件に基いてカーボン捕集を行
い、前記実験時と同等のカーボン捕集量が得られた後に
カーボンの酸化処理を行って、その再生処理時間を計測
した。On the other hand, as a comparative experiment of the above experiment, the heat insulating material 8 on the upstream side of the electric heater 7 was omitted and only the electric heater 7 was used.
Under the same experimental conditions as in the above experiment, carbon was collected. After the same amount of carbon was collected as in the above experiment, carbon was oxidized, and the regeneration time was measured.
その結果、再生処理時間は18分であった。 As a result, the reproduction processing time was 18 minutes.
以上の結果からも明らかなように、フィルター３の上
流側に断熱材８を設けた実験では、比較実験の断熱材８
を省略したものに比べて約半分の再生処理時間となり、
カーボンが効率的に燃焼していることが分かる。As is clear from the above results, in the experiment in which the heat insulating material 8 was provided on the upstream side of the filter 3, the heat insulating material 8 in the comparative experiment was used.
Approximately half of the playback processing time compared to
It turns out that carbon is burning efficiently.
尚、本実施例１の構成を次のように変更して実施する
こともできる。It should be noted that the configuration of the first embodiment may be modified as follows.
（１）前記構成では、第1,2図に示すように断熱材８に
対して電気ヒーター７を組付けたが、第６図に示すよう
に、熱源としの電気ヒーター11の上流側において断熱材
12をケーシング２の内壁に固着して設けることもでき
る。(1) In the above configuration, the electric heater 7 is attached to the heat insulating material 8 as shown in FIGS. 1 and 2, but as shown in FIG. 6, the heat insulating material 8 is insulated upstream of the electric heater 11 as a heat source. Lumber
12 may be provided fixed to the inner wall of the casing 2.
（２）前記構成では、第1,2図に示すようにフィルター
３の上流側の電気ヒーター７を組付けた断熱材８と、フ
ィルター３の外周の断熱材４とを別々に設けたが、第７
図に示すようにフィルター３の外周及び上流側を囲む断
熱材13を設けると共に、その断熱材13においてフィルタ
ー３の上流側に熱源としての電気ヒーター14を組付ける
こともできる。(2) In the above configuration, as shown in FIGS. 1 and 2, the heat insulating material 8 to which the electric heater 7 on the upstream side of the filter 3 is assembled and the heat insulating material 4 on the outer periphery of the filter 3 are separately provided. Seventh
As shown in the drawing, a heat insulating material 13 surrounding the outer periphery and the upstream side of the filter 3 is provided, and an electric heater 14 as a heat source can be attached to the heat insulating material 13 on the upstream side of the filter 3.
（３）前記構成では、フィルター３の外周に断熱材４を
設けたが、その断熱材４を省略することもできる。(3) In the above configuration, the heat insulating material 4 is provided on the outer periphery of the filter 3, but the heat insulating material 4 may be omitted.
（４）前記構成では、熱源として電気ヒーター７を設け
たが、内燃機関の発熱を利用した加熱器を設けることも
できる。(4) In the above configuration, the electric heater 7 is provided as a heat source, but a heater using heat generated by the internal combustion engine may be provided.
［実施例２］ 第８図に示すように、本実施例２においては、フィル
ター３の上流側に熱源としての電気ヒーター７が配設さ
れると共に、更にその上流側には耐熱性繊維を使用して
網目状に形成された網状断熱材15が配設されている。そ
して、この網状断熱材15の存在により電気ヒーター７か
らの輻射熱がフィルター３と反対方向へ向かうことが抑
制され、フィルター３が効率的に加熱される。Second Embodiment As shown in FIG. 8, in the second embodiment, an electric heater 7 as a heat source is provided on the upstream side of the filter 3, and a heat-resistant fiber is further used on the upstream side. A mesh heat insulating material 15 formed in a mesh shape is provided. The presence of the net-like heat insulating material 15 suppresses the radiant heat from the electric heater 7 from going in the opposite direction to the filter 3, and the filter 3 is efficiently heated.
また、本実施例２の網状断熱材15は、ハニカム状フィ
ルター３の端面の開口率よりも大きな開口率を確保する
ことができるため、前記実施例１において使用したガス
通過孔９を有する断熱材８よりも通気性に優れ、排気抵
抗を増大させることなく、円滑に排気ガスを通過させる
ことができる。Further, since the mesh heat insulating material 15 of the second embodiment can secure an opening ratio larger than the opening ratio of the end face of the honeycomb filter 3, the heat insulating material having the gas passage holes 9 used in the first embodiment is used. 8 is more excellent in air permeability, and allows the exhaust gas to pass smoothly without increasing the exhaust resistance.
ここで、前記耐熱性繊維としては、アルミナ−シリカ
セラミックファイバー、アルミナファイバー、シリカフ
ァイバー等の1000℃以上の耐熱性を有するセラミックス
繊維を使用することができる。Here, as the heat-resistant fibers, ceramic fibers having heat resistance of 1000 ° C. or more, such as alumina-silica ceramic fibers, alumina fibers, and silica fibers, can be used.
また、前記網状断熱材15は、例えば、太さが0.5〜1.0
mmの耐熱性の糸を目開き1.0〜2.0mm、開口率40〜60％の
網目状に形成することが望ましい。この範囲内の目開
き、開口率とすることにより、網状断熱材15は断熱性と
通気性とを高いレベルで兼ね備えることができる。Further, the mesh heat insulating material 15 is, for example, 0.5 to 1.0 in thickness.
It is desirable to form a heat-resistant yarn having a mesh size of 1.0 to 2.0 mm with a mesh ratio of 40 to 60%. By setting the aperture and the opening ratio in this range, the net-like heat insulating material 15 can have both high heat insulation and high air permeability.
尚、前記電気ヒーター７及び網状断熱材15は、ケーシ
ング２の下流側に設けられてもよい。Incidentally, the electric heater 7 and the mesh heat insulating material 15 may be provided on the downstream side of the casing 2.
［実施例３］ 第９図に示すように、本実施例３においては、ケーシ
ング２が前記実施例1,2よりも長く形成され、そのケー
シング２内には３分割されたフィルター部材16a〜16cか
らなるフィルター16が配設されている。第10図に示すよ
うに、これら３つのフィルター部材16a〜16cはハニカム
状に形成され、それぞれが相互に連通するガス通過孔５
を多数有している。そして、上流側に配置されるフィル
ター部材16aに設けられたガス通過孔５の供給側端部、
及び下流側に配置されるフィルター部材16cに設けられ
たガス通過孔５の排出側端部において、３つのフィルタ
ー部材を相互に連通する各ガス通過孔５の供給側又は排
出側のいずれか一方が炭化珪素質の小片６によって封止
されており、これら３つのフィルター部材16a〜16cが一
体となってフィルター16としての機能を発揮する。Third Embodiment As shown in FIG. 9, in the third embodiment, the casing 2 is formed to be longer than the first and second embodiments, and the casing 2 has three divided filter members 16a to 16c. A filter 16 is provided. As shown in FIG. 10, these three filter members 16a to 16c are formed in a honeycomb shape, and each of the three filter members 16a to 16c has a gas passage hole 5 communicating with each other.
Have many. And the supply side end of the gas passage hole 5 provided in the filter member 16a arranged on the upstream side,
At the discharge side end of the gas passage hole 5 provided in the filter member 16c disposed on the downstream side, one of the supply side and the discharge side of each gas passage hole 5 that interconnects the three filter members is provided. The three filter members 16 a to 16 c are sealed by the silicon carbide-based small pieces 6 to function as the filter 16.
また、前記フィルター16の上流側及び下流側、並びに
各フィルター部材16a〜16c間には、それぞれ断面網目状
のセラミックヒーター17が配設され、これらは円筒状の
断熱材４に包まれてケーシング２内に配置されている。
更に、フィルター16の両端に位置するセラミックヒータ
ー17の近傍には、前記実施例２と同様に網状断熱材15が
配設されている。Further, a ceramic heater 17 having a mesh cross section is disposed between the upstream side and the downstream side of the filter 16 and between the filter members 16a to 16c, respectively. Is located within.
Further, in the vicinity of the ceramic heaters 17 located at both ends of the filter 16, a net-like heat insulating material 15 is provided as in the second embodiment.
この構成によれば、排気ガス浄化装置の排気ガスの処
理能力を向上させることができるため、8000cc以上とい
う大排気量のディーゼルエンジンにも使用することがで
きる。また、ケーシング２の断面積を広げることなく、
フィルター16の全長を長くしてフィルター面積を確保し
ているため、スペースの限られる車載用の排気ガス浄化
装置として極めて好適である。According to this configuration, since the exhaust gas processing capacity of the exhaust gas purifying device can be improved, the exhaust gas purifying device can also be used for a diesel engine having a large displacement of 8000 cc or more. Also, without increasing the sectional area of the casing 2,
Since the total length of the filter 16 is increased and the filter area is ensured, the filter 16 is extremely suitable as an on-vehicle exhaust gas purifying device with limited space.
更に、フィルター16を３分割し、各フィルター部材16
a〜16c間にセラミックヒーター17を設けたことにより、
フィルター全体として、その長手方向の温度分布をほぼ
均一化させることができる。そのため、フィルターの温
度分布が不均一なことに由来するクラックの発生を未然
に防止することができる。特に、フィルター16を炭化珪
素焼結材料のような熱膨張率の大きい材料で構成する場
合には、従来以上に信頼性を向上させることができる。Further, the filter 16 is divided into three parts, and each filter member 16
By providing a ceramic heater 17 between a ~ 16c,
The temperature distribution in the longitudinal direction of the entire filter can be made substantially uniform. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to the non-uniform temperature distribution of the filter. In particular, when the filter 16 is made of a material having a high coefficient of thermal expansion such as a silicon carbide sintered material, the reliability can be improved more than before.
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、カーボンの酸化
処理を効率的に行うことができると共に、フィルターを
多数設けることによってその処理能力を向上させながら
フィルター全体の温度分布をほぼ均一にしてクラックの
発生を未然に防止することができる。[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, the oxidation treatment of carbon can be performed efficiently, and the temperature distribution of the entire filter can be improved while improving the processing ability by providing a large number of filters. The cracks can be made substantially uniform to prevent the occurrence of cracks.
【図面の簡単な説明】 第１〜７図は実施例１を示し、第１図は排気ガス浄化装
置及びその実験装置を示す部分断面図、第２図はその排
気ガス浄化装置を拡大して示す断面図、第３図は断熱材
を示す正面図、第４図はフィルターの断面図、第５図は
フィルターの正面図、第６図及び第７図は排気ガス浄化
装置の別例を示す断面図、第８図は実施例２の排気ガス
浄化装置を示す断面図、第9,10図は実施例３を示し、第
９図は排気ガス浄化装置を示す断面図、第10図は分割フ
ィルターの断面図である。 ２……ケーシング、2a……通路、3,16……フィルター、
7,11,14……熱源としての電気ヒーター、8,12,13……断
熱材、９……通気孔としてのガス通過孔、10……通気孔
としての連通孔、15……網状断熱材、17……熱源として
のセラミックヒーター、Ｅ……内燃機関。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 to FIG. 7 show a first embodiment, FIG. 1 is a partial sectional view showing an exhaust gas purifying apparatus and an experimental apparatus thereof, and FIG. 2 is an enlarged view of the exhaust gas purifying apparatus. FIG. 3 is a front view showing a heat insulating material, FIG. 4 is a cross-sectional view of a filter, FIG. 5 is a front view of a filter, and FIGS. 6 and 7 show another example of an exhaust gas purifying apparatus. FIG. 8 is a sectional view showing an exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment, FIGS. 9 and 10 show a third embodiment, FIG. 9 is a sectional view showing an exhaust gas purifying apparatus, and FIG. It is sectional drawing of a filter. 2 ... casing, 2a ... passage, 3, 16 ... filter,
7,11,14 ... electric heater as heat source, 8,12,13 ... insulation material, 9 ... gas passage hole as ventilation hole, 10 ... communication hole as ventilation hole, 15 ... net insulation material , 17: Ceramic heater as heat source, E: Internal combustion engine.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/86 Ｂ０１Ｊ 35/04 ３０１Ｐ Ｂ０１Ｊ 35/04 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｂ (72)発明者 伊藤 淳 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１―１ イビ デン株式会社大垣北工場内 (56)参考文献 実開 平３−17223（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−47413（ＪＰ，Ｕ) 特表 平４−504297（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 341 B01D 39/20 B01D 46/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B01D 53/86 B01J 35/04 301P B01J 35/04 301 B01D 53/36 B (72) Inventor Jun Ito Ibikawa-cho, Ibi-gun, Gifu Prefecture Northern 1-1 Inside the Ogaki North Plant of Ibiden Co., Ltd. (56) References Japanese Utility Model 3-17223 (JP, U) Japanese Utility Model 347413 (JP, U) Special Table 4-504297 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F01N 3/02 341 B01D 39/20 B01D 46/42
Claims (4)
ケーシングと、 前記通路内に排気ガス流通方向に並設された複数のフィ
ルターと、 前記通路内において前記各フィルターの上流側及び下流
側に配設された熱源と、 前記各熱源のうち、最上流側及び最下流側の熱源を挟ん
でフィルターと反対側に、前記通路の断面略全域にわた
って配設された通気性を有する断熱材と を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。A casing provided with a passage communicating with the exhaust side of the internal combustion engine; a plurality of filters arranged in the passage in an exhaust gas flow direction; and an upstream and a downstream of each of the filters in the passage. Heat source disposed on the side, and a heat insulating material having air permeability disposed over substantially the entire cross-section of the passage on the opposite side of the filter with respect to the most upstream side and the most downstream side heat source among the respective heat sources. An exhaust gas purification device comprising:
を特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein said heat source is formed in a spiral shape.
よってハニカム状に形成されていることを特徴とする請
求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the filter is formed in a honeycomb shape by a porous silicon carbide sintered body.
目状に形成された断熱材であることを特徴とする請求項
１に記載の排気ガス浄化装置。4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the heat insulating material is a heat insulating material formed in a mesh shape by ceramic fibers.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP1-249978 | 1989-09-26 | ||
| JP24997889 | 1989-09-26 | ||
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Family Applications (1)
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1990
- 1990-08-07 JP JP20959490A patent/JP3219404B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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