JPH07127434A - Diesel particulate filter - Google Patents

Diesel particulate filter

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JPH07127434A
JPH07127434A JP5293962A JP29396293A JPH07127434A JP H07127434 A JPH07127434 A JP H07127434A JP 5293962 A JP5293962 A JP 5293962A JP 29396293 A JP29396293 A JP 29396293A JP H07127434 A JPH07127434 A JP H07127434A
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JP
Japan
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filter
plate
diesel particulate
particulate filter
pores
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Application number
JP5293962A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Osumi
和生 大角
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07127434A publication Critical patent/JPH07127434A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a diesel particulate filter regenerated in a short time while improving particulate collecting efficiency and realizing the uniform heating of platelike filters. CONSTITUTION:Cases 1 disposed at an exhaust passage 7 are formed of electrical insulating close SiC ceramics. Plate like filters 3 disposed between the cases 1 are formed of conductive porous SiC ceramics with Fe compound scattered in SiC base phase with open pores formed of large diameter pares 5 and small diameter pores 4, and electrode parts 2 are provided at both end parts of the plate like filters 3. Particulates contained in exhaust gas are collected into the large diameter pores 5, and each plate like filter 3 itself is made function as a heater. The collected particulates are thereby heated and incinerated, and the plate like filter 3 is regenerated.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
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
捕集するディーゼルパティキュレートフィルタに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel particulate filter for collecting particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの排気ガスよ
りカーボン、煤、HC等のパティキュレート即ち粒子状
物質を捕集する排気ガス処理用フィルタの材料として
は、多孔質の壁を通過する時の捕集効果を狙ったウォー
ルタイプ即ちウォールスルー構造の排気ガス処理用フィ
ルタ、又は、三次元に網目状になったハニカム状即ちフ
ォームドセラミックス製多孔体を利用する排気ガス処理
用フィルタ等のディーゼルパティキュレートフィルタが
開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a material for an exhaust gas treatment filter which collects particulates such as carbon, soot, HC, etc. from exhaust gas of a diesel engine, a material for trapping when passing through a porous wall has been used. Diesel particulates such as a wall type filter for exhaust gas treatment aiming at a collection effect, that is, a filter for exhaust gas treatment that uses a three-dimensional meshed honeycomb-shaped or porous ceramics body A filter is disclosed.

【0003】また、実開昭63−105714号公報に
は、排気微粒子処理装置が開示されたものがある。該排
気微粒子処理装置は入口と出口を備えたケース内に、絶
縁多孔体に複数の両端が閉塞し、多孔質の筒状のSiC
発熱体を挿設し、絶縁多孔体をその中央部に位置させた
発熱濾過体を配設し、SiC発熱体を通電可能に構成し
たものである。
Further, Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-105714 discloses an exhaust particulate treatment device. The exhaust particulate treatment apparatus has a porous cylindrical SiC in which a plurality of ends are closed by an insulating porous body in a case having an inlet and an outlet.
A heating element is inserted, and a heat-generating filter body having an insulating porous body positioned in the center thereof is disposed so that the SiC heating element can be energized.

【0004】また、実開平2−31328号公報には、
排気ガス後処理装置が開示されている。該排気ガス後処
理装置は、トラップフィルタが排気ガスの流通方向に並
設される複数の分割体から構成され、排気ガスの流通方
向の下流側に配置されている分割体のフィルタ密度が、
排気ガス流通方向の上流側に配置されている分割体のフ
ィルタ密度より大きくなるように設定されているもので
ある。
Further, Japanese Utility Model Laid-Open No. 31328/1993 discloses that
An exhaust gas aftertreatment device is disclosed. The exhaust gas post-treatment device, the trap filter is composed of a plurality of divided bodies arranged in parallel in the exhaust gas flow direction, the filter density of the divided body arranged on the downstream side in the exhaust gas flow direction,
The filter density is set to be higher than the filter density of the divided body arranged on the upstream side in the exhaust gas flow direction.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ディーゼルパティキュ
レートフィルタは、特に、ディーゼルエンジンの排気ガ
ス中の黒煙を除去する装置としてその効果が確認されて
いる。しかしながら、従来のディーゼルパティキュレー
トフィルタ材料としては、多孔質のコーディエライトが
用いられ、その再生はバーナや電熱によって黒煙捕集
後、その捕集端に着火して行っているため、フィルタに
熱応力による不均一が発生し、クラックが入り易く、フ
ィルタの耐久性に問題が生じる。また、フィルタの再生
方法の欠点を除去するため、排気ガスの流れ方向と逆方
向に間欠的に高圧ガスを流し、洗浄し、捕集した黒煙を
落下させる方法も検討されている。
The effect of the diesel particulate filter has been confirmed especially as a device for removing black smoke in the exhaust gas of a diesel engine. However, as a conventional diesel particulate filter material, porous cordierite is used, and its regeneration is carried out by collecting black smoke with a burner or electric heat and then igniting its collecting end. Non-uniformity occurs due to thermal stress, cracks easily occur, and a problem occurs in the durability of the filter. In order to eliminate the drawbacks of the filter regeneration method, a method of intermittently flowing a high-pressure gas in a direction opposite to the exhaust gas flow direction, cleaning it, and dropping the collected black smoke has also been studied.

【0006】排気ガス中の粒子状物質のパティキュレー
トを捕集したディーゼルパティキュレートフィルタを再
生するには、大きく分けて2つの方法が行われている。
1つの方法は、バーナで堆積した黒煙、カーボン、煤、
HC等の粒子状物質即ちパティキュレートを燃焼焼却す
るものである。別の方法は、電気式ヒータによって加熱
し、堆積した粒子状物質に着火させるものであり、着火
装置は何れも堆積した粒子状物質に着火させることで、
燃焼を伝播させ、再生させるものである。従って、排気
ガス処理用フィルタが時には高温になり過ぎ、また熱応
力により、フィルタの溶損、破損等が発生することがあ
る。また、燃焼の伝播が不均一になり、フィルタの目詰
まりの原因になり、徐々に圧力損失が大きくなり、エン
ジンの排圧が上昇し、性能劣化を起こすことがある。
In order to regenerate a diesel particulate filter that collects particulate matter in exhaust gas, there are roughly two methods.
One method is to burn black smoke, carbon, soot,
Particulate matter such as HC, that is, particulates, is burned and incinerated. Another method is to heat an electric heater to ignite the deposited particulate matter, and the ignition device ignites the deposited particulate matter,
It propagates combustion and regenerates it. Therefore, the exhaust gas treatment filter sometimes becomes too hot, and thermal stress may cause the filter to melt or break. In addition, the propagation of combustion becomes non-uniform, which causes clogging of the filter, the pressure loss gradually increases, the exhaust pressure of the engine increases, and the performance may deteriorate.

【0007】通常、ディーゼルエンジンから排気される
排気ガスに含まれているカーボン、HC等のパティキュ
レート或いはスモークは、直径が200Å程度と言われ
ているが、それらは次第に凝集して10μm〜20μm
の直径を持つ煤に成長する。これらの煤は、通常、60
0℃〜700℃の温度で酸素が存在すれば燃焼して炭酸
ガスになる。
[0007] Usually, the particulates or smoke such as carbon and HC contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine are said to have a diameter of about 200Å, but they are gradually aggregated to 10 µm to 20 µm.
Grows into soot with a diameter of. These soots are usually 60
If oxygen is present at a temperature of 0 ° C to 700 ° C, it burns into carbon dioxide.

【0008】排気ガス中のパティキュレートを除去する
フィルタとして、フィルタ自身が発熱する上記公報に開
示されたようなディーゼルパティキュレートフィルタ
は、再生時にフィルタが酸化して抵抗が変化したり、腐
食が生じたりする。また、フィルタをハニカム形状や筒
形状とした場合には、フィルタ全体を均一に加熱するこ
とは困難であり、フィルタ体積が大きくなり熱応力によ
るクラックや割れが発生する。
As a filter for removing particulates in exhaust gas, a diesel particulate filter such as that disclosed in the above publication, in which the filter itself generates heat, the filter oxidizes during regeneration to change resistance or cause corrosion. Or Further, when the filter has a honeycomb shape or a tubular shape, it is difficult to uniformly heat the entire filter, and the volume of the filter becomes large, and cracks or breaks due to thermal stress occur.

【0009】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、ディーゼルエンジンから排出され
る排気ガスを浄化処理するため排気系に組み込まれて使
用され、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスに
含まれるカーボン、煤、HC等の粒子状物質即ちパティ
キュレートを捕集するものであり、電気絶縁性の緻密質
SiCセラミックスから成るケース内に、大径気孔と小
径気孔から構成される開気孔を有する導電性多孔質Si
Cセラミックスから成る板状フィルタを配置し、板状フ
ィルタをヒータとして機能させ、板状フィルタを均一に
加熱することを実現し、捕集されたパティキュレートを
均一に燃焼させて板状フィルタを短時間に再生処理した
ディーゼルパティキュレートフィルタを提供することで
ある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and is used by being incorporated in an exhaust system to purify exhaust gas discharged from a diesel engine, and exhausted from the diesel engine. It collects particulate matter such as carbon, soot, and HC contained in the gas, that is, particulates, and has an opening made up of large pores and small pores in a case made of electrically insulating dense SiC ceramics. Conductive porous Si having pores
A plate-shaped filter made of C ceramics is arranged, the plate-shaped filter functions as a heater, the plate-shaped filter is uniformly heated, and the collected particulates are burned uniformly to shorten the plate-shaped filter. An object of the present invention is to provide a diesel particulate filter that is regenerated in time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、排気系に配置されて排気ガス中に含まれる
パティキュレートを捕集して焼却再生されるディーゼル
パティキュレートフィルタにおいて、電気絶縁性の緻密
質SiCセラミックスから成るケース、該ケース内に配
置され且つ大径気孔と小径気孔から構成される開気孔を
有するSiCの母相中にFe化合物が点在している導電
性多孔質SiCセラミックスから成る板状フィルタ、及
び該板状フィルタの両端部にそれぞれ設けられた電極
部、を有することを特徴とするディーゼルパティキュレ
ートフィルタに関する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is,
The present invention relates to a diesel particulate filter which is disposed in an exhaust system and collects particulates contained in exhaust gas to be incinerated and regenerated. A case made of electrically insulating dense SiC ceramics, and the case is disposed in the case. Plate filter made of conductive porous SiC ceramics in which a Fe compound is dispersed in a matrix of SiC having open pores composed of large pores and small pores, and both end portions of the plate filter The present invention relates to a diesel particulate filter, characterized in that it has electrode portions respectively provided on the.

【0011】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタにおいて、前記板状フィルタの前記開気孔におけ
る前記大径気孔は球径に換算して10μm以上であり、
前記小径気孔は前記大径気孔の1/3以下である。
Further, in this diesel particulate filter, the large pores in the open pores of the plate filter are 10 μm or more in terms of spherical diameter,
The small pores are 1/3 or less of the large pores.

【0012】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタにおいて、前記小径気孔中にPdの酸化触媒が担
持されている。
In this diesel particulate filter, the Pd oxidation catalyst is carried in the small pores.

【0013】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタにおいて、前記電極部は導電性緻密質SiCセラ
ミックスから構成されている。
Further, in this diesel particulate filter, the electrode portion is made of conductive dense SiC ceramics.

【0014】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタにおいて、前記板状フィルタは前記ケースの長手
方向に隔置状態に複数配置されている。また、前記ケー
スの下流側に配置されている前記板状フィルタにはP
t,Rhの酸化触媒が担持されているものである。
Further, in this diesel particulate filter, a plurality of the plate-shaped filters are arranged at intervals in the longitudinal direction of the case. In addition, the plate-like filter arranged on the downstream side of the case has P
An oxidation catalyst for t and Rh is supported.

【0015】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタにおいて、前記Fe化合物はFeの酸化物、珪化
物、炭化物、窒化物又はそれらの混合物である。
Further, in this diesel particulate filter, the Fe compound is an oxide, a silicide, a carbide, a nitride of Fe or a mixture thereof.

【0016】[0016]

【作用】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタは、上記のように構成されており、次のような作
用をする。即ち、このディーゼルパティキュレートフィ
ルタは、電気絶縁性の緻密質SiCセラミックスから成
るケース内に板状フィルタを配置し、該板状フィルタが
大径気孔と小径気孔から構成される開気孔を有し、且つ
SiCの母相中にFe化合物が点在している導電性多孔
質SiCセラミックスから構成され、前記板状フィルタ
の両端部に電極部がそれぞれ設けられているので、大径
気孔でパティキュレートを捕集することができ、通電加
熱することによって前記板状フィルタは再生される。即
ち、排気ガス中のカーボン、スモーク等のパティキュレ
ートを捕集した前記板状フィルタの両端に対して均一に
通電することによって前記板状フィルタ自体を加熱する
と、前記板状フィルタに対して均一な加熱が実現でき、
パティキュレートを焼却して前記板状フィルタの再生を
行うことができ、前記板状フィルタの溶損を防止し、熱
応力による前記板状フィルタ溶損の発生を防止でき、耐
久性が向上し、パティキュレートは均一に且つ短時間に
燃焼して焼却され、前記板状フィルタが再生され、前記
板状フィルタには未燃焼パティキュレートが残存しな
い。
The diesel particulate filter according to the present invention is constructed as described above and has the following actions. That is, in this diesel particulate filter, a plate filter is arranged in a case made of electrically insulating dense SiC ceramics, and the plate filter has open pores composed of large pores and small pores. Moreover, since it is composed of conductive porous SiC ceramics in which Fe compound is scattered in the mother phase of SiC, and the electrode portions are provided at both ends of the plate-like filter, respectively, it is possible to obtain particulates with large pores. It can be collected and the plate-shaped filter is regenerated by heating with electricity. That is, when the plate filter itself is heated by uniformly energizing both ends of the plate filter that collects particulates such as carbon in the exhaust gas, smoke, etc., it becomes uniform with respect to the plate filter. Heating can be realized,
It is possible to incinerate the particulates to regenerate the plate filter, prevent the plate filter from melting, and prevent the plate filter from melting due to thermal stress, improving durability, The particulates are burned uniformly and burned in a short time, the plate filter is regenerated, and unburned particulates do not remain in the plate filter.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるディ
ーゼルパティキュレートフィルタの実施例を説明する。
図1はこの発明によるディーゼルパティキュレートフィ
ルタの一実施例を説明する概略図、及び図2は図1のA
部分の断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the diesel particulate filter according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a diesel particulate filter according to the present invention, and FIG. 2 is A of FIG.
It is a sectional view of a part.

【0018】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置に
組み込んで使用でき、排気系に配置されて排気ガス中に
含まれるパティキュレートを捕集して焼却再生されるも
のである。この排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジ
ンからの排気ガスを排気する排気系の排気通路7に配置
されたケース1内に板状フィルタ3が設けられている。
板状フィルタ3は、ケース1内に排気ガス中のカーボ
ン、煤、HC、黒煙等のパティキュレートを捕集し、捕
集されたパティキュレートを加熱焼却するものである。
板状フィルタ3に捕集されたパティキュレートを加熱燃
焼させて焼却するため、板状フィルタ3に通電する手段
として、コントローラ10内に電源に通じる加熱回路が
設けられている。
This diesel particulate filter can be used, for example, by incorporating it in an exhaust gas purifying device of a diesel engine, and is arranged in an exhaust system to collect particulates contained in exhaust gas and regenerate by incineration. is there. In this exhaust gas purifying apparatus, a plate filter 3 is provided in a case 1 arranged in an exhaust passage 7 of an exhaust system that exhausts exhaust gas from a diesel engine.
The plate-like filter 3 collects particulates such as carbon, soot, HC, and black smoke in the exhaust gas in the case 1, and heats and incinerates the collected particulates.
As the means for energizing the plate filter 3 to heat and burn the particulates collected by the plate filter 3 for incineration, a heating circuit leading to a power source is provided in the controller 10.

【0019】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、主として、電気絶縁性の緻密質SiCセラミックス
から成るケース1、ケース1内に配置され且つ大径気孔
5と小径気孔4から構成される開気孔を有するSiCの
母相6中にFe化合物が点在している導電性多孔質Si
Cセラミックスから成る板状フィルタ3、及び板状フィ
ルタ3の両端部にそれぞれ設けられた電極部2を有する
ものである。ケース1は、中空状ケースに形成してもよ
く、或いは板状フィルタ3の両端側に対向させて配置し
てもよいものである。板状フィルタ3の開気孔における
大径気孔5と小径気孔4とは、母相6中に分散して存在
し、大径気孔5の壁面及び周囲に小径気孔4が形成され
ているものである。また、大径気孔5は、球径に換算し
て10μm以上であり、また、小径気孔4は大径気孔5
の1/3以下のサイズである。
This diesel particulate filter is mainly made of a case 1, which is made of electrically insulating dense SiC ceramics, and is made of SiC which is arranged in the case 1 and has open pores composed of large pores 5 and small pores 4. Conductive porous Si in which Fe compound is scattered in the mother phase 6
The plate-shaped filter 3 is made of C ceramics, and the electrode parts 2 are provided at both ends of the plate-shaped filter 3, respectively. The case 1 may be formed as a hollow case, or may be arranged so as to face both ends of the plate filter 3. The large pores 5 and the small pores 4 in the open pores of the plate-shaped filter 3 are dispersedly present in the matrix phase 6, and the small pores 4 are formed on the wall surface and the periphery of the large pores 5. . Further, the large pores 5 have a diameter of 10 μm or more in terms of spherical diameter, and the small pores 4 have large pores 5.
1/3 or less of the size.

【0020】このディーゼルパティキュレートフィルタ
において、Fe化合物はFeの酸化物、珪化物、炭化
物、窒化物又はそれらの混合物である。また、小径気孔
4中にパラジウムPd等の酸化触媒を担持させることに
よって、COの発生を抑制することができる。また、電
極部2は、導電性緻密質SiCセラミックスから構成さ
れており、コントローラ10における電源を備えた加熱
回路に接続されている。板状フィルタ3に通電するため
の電極部2は、板状フィルタ3とケース1との間に導電
性で緻密質のSiCスペーサ8を介在させて、ケース1
に形成された穴部9に挟み込むようにして固定すること
ができる。このようにして板状フィルタ3をケース1に
固定すると、電極部2は非導電性緻密質SiCセラミッ
クスと導電性緻密質SiCセラミックスとで密封された
状態になり、電極部2が排気ガスに晒されることがない
ので、電極部2が排気ガスの影響で腐蝕するようなこと
は防止される。そして、コントローラ10からの指令に
よって電極部2を通じて板状フィルタ3に通電するよう
に構成されている。
In this diesel particulate filter, the Fe compound is an oxide, a silicide, a carbide, a nitride of Fe or a mixture thereof. Further, by supporting an oxidation catalyst such as palladium Pd in the small pores 4, it is possible to suppress the generation of CO. The electrode part 2 is made of conductive dense SiC ceramics and is connected to a heating circuit provided with a power source in the controller 10. The electrode portion 2 for energizing the plate-shaped filter 3 has a conductive and dense SiC spacer 8 interposed between the plate-shaped filter 3 and the case 1 to form the case 1
It can be fixed so as to be sandwiched in the hole 9 formed in the. When the plate filter 3 is fixed to the case 1 in this way, the electrode portion 2 is sealed with the non-conductive dense SiC ceramics and the conductive dense SiC ceramics, and the electrode portion 2 is exposed to the exhaust gas. Therefore, the electrode portion 2 is prevented from being corroded by the influence of the exhaust gas. Then, the plate filter 3 is energized through the electrode portion 2 according to a command from the controller 10.

【0021】このディーゼルパティキュレートフィルタ
において、板状フィルタ3を中空状ケース1の長手方向
に隔置状態に複数(図では4個)配置し、電気絶縁性の
中空状ケース1でそれぞれ支持することによって、それ
ぞれの板状フィルタ3をコントローラ10で個々に温度
制御することができる。更に、排気通路7の出口側に設
置された板状フィルタ3に、白金Pt、ロジウムRh等
の酸化触媒を担持させておくことによって、排気ガスに
含まれるHC,NO等を浄化することもできる。
In this diesel particulate filter, a plurality of plate-shaped filters 3 (four in the figure) are arranged at intervals in the longitudinal direction of the hollow case 1, and each is supported by the electrically insulating hollow case 1. Thus, the temperature of each plate filter 3 can be individually controlled by the controller 10. Further, by carrying an oxidation catalyst such as platinum Pt or rhodium Rh on the plate-like filter 3 installed on the outlet side of the exhaust passage 7, it is possible to purify HC, NO, etc. contained in the exhaust gas. .

【0022】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、次のようにして作製することができる。このディー
ゼルパティキュレートフィルタの製造方法において、ま
ず、炭化ケイ素SiC、炭素Cの混合粉末に鉄酸化物
(Fe3 4 )を所定量加え、メタノール、バインダと
共に、ボールミルによって約24時間混合した後、スプ
レードライヤによって造粒処理を行って粒状物を作製し
た。この粒状物を原料として、金型内で予備成形した
後、CIPにより約2000kgf/cm2 のプレス圧
で直方体の成形体を得た。この成形体に対して脱脂した
後、脱脂した成形体を20Paの真空中で溶融Siに浸
漬し、1600℃まで加熱焼成して焼結体とした。次い
で、20Paの真空中で1700℃まで加熱し、焼結体
中の残留Siを除去してSiCセラミックスの焼結体を
作製した。
This diesel particulate filter can be manufactured as follows. In this method for producing a diesel particulate filter, first, a predetermined amount of iron oxide (Fe 3 O 4 ) is added to a mixed powder of silicon carbide SiC and carbon C, and the mixture is mixed with methanol and a binder by a ball mill for about 24 hours, and then, Granulation was performed by a spray dryer to produce granules. This granular material was used as a raw material, preliminarily molded in a mold, and then a rectangular parallelepiped molded body was obtained by CIP with a pressing pressure of about 2000 kgf / cm 2 . After degreasing this molded body, the degreased molded body was immersed in molten Si in a vacuum of 20 Pa and heated and fired to 1600 ° C. to obtain a sintered body. Then, it was heated up to 1700 ° C. in a vacuum of 20 Pa to remove residual Si in the sintered body to produce a sintered body of SiC ceramics.

【0023】得られたSiCセラミックスの焼結体から
試験片を切り出し、その表面を観察したところ、図2に
示すように、φ80μm〜φ100μmのマクロ気孔即
ち大径気孔5の壁面及び周囲にφ10μm〜φ20μm
のミクロ気孔即ち小径気孔4が形成されており、大径気
孔5及び小径気孔4の気孔は連続した開気孔を形成して
いることが確認できた。また、このSiCセラミックス
の焼結体の気孔率は、70%であった。更に、このSi
Cセラミックスの焼結体は、導電性であることも確認さ
れた。このSiCセラミックスの焼結体について、XR
D分析の結果では、出発原料→焼結→真空処理と進む間
に、SiCはα→α+β→α+βと変化し、Fe酸化物
はFe3 4 →FeSi→FeSi2 へと変化してい
た。
When a test piece was cut out from the obtained sintered body of SiC ceramics and the surface thereof was observed, as shown in FIG. 2, macro pores of φ80 μm to φ100 μm, that is, φ10 μm to the wall surface and the periphery of the large pores 5, φ20 μm
It was confirmed that the micropores, that is, the small pores 4, were formed, and the large pores 5 and the small pores 4 formed continuous open pores. The porosity of this sintered body of SiC ceramics was 70%. Furthermore, this Si
It was also confirmed that the sintered body of C ceramics was electrically conductive. About this sintered body of SiC ceramics, XR
As a result of D analysis, SiC changed in the order of α → α + β → α + β, and the Fe oxide changed in the order of Fe 3 O 4 → FeSi → FeSi 2 while progressing from the starting material → sintering → vacuum treatment.

【0024】上記の製造方法で作製したSiCセラミッ
クスの焼結体を、150×250×10mmの板体とし
て切り出し、これを板状フィルタ3にしてケース1に組
み込んでディーゼルパティキュレートフィルタを作製し
た。即ち、板状フィルタ3は、大径気孔5と小径気孔4
から構成される開気孔を有し、SiCの母相中にFe化
合物が点在している導電性多孔質SiCセラミックスか
ら構成されているものである。
The sintered body of SiC ceramics produced by the above-described manufacturing method was cut out as a plate of 150 × 250 × 10 mm, which was used as a plate-shaped filter 3 and incorporated in the case 1 to prepare a diesel particulate filter. That is, the plate-shaped filter 3 has the large pores 5 and the small pores 4.
It is composed of a conductive porous SiC ceramics having open pores composed of and Fe compounds interspersed in the SiC mother phase.

【0025】上記のようにして作製したディーゼルパテ
ィキュレートフィルタを使用して、排気ガスを流してパ
ティキュレートの堆積による捕集効率(%)と圧力損失
(KPa)とを測定した。比較例として、かさ体積を同
一にしたハニカムタイプのディーゼルパティキュレート
フィルタを作製し、上記と同様に、その捕集効率(%)
と圧力損失(KPa)を測定した。その結果を図3に示
す。図3では、横軸に捕集時間(分)をとり、縦軸に捕
集効率(%)と圧力損失(KPa)とをとっている。図
3から分かるように、本発明品とハニカムタイプの従来
品は、捕集効率はほぼ同等であるが、ハニカムタイプの
従来品は本発明品に比較して圧力損失が1.5倍と大き
く現れている。言い換えれば、両者の圧力損失を等しく
した場合には、本発明品は、ハニカムタイプの従来品に
比較して1.5倍の捕集効率を示すことが分かる。
Using the diesel particulate filter produced as described above, the exhaust gas was caused to flow and the collection efficiency (%) due to the accumulation of particulates and the pressure loss (KPa) were measured. As a comparative example, a honeycomb-type diesel particulate filter having the same bulk volume was manufactured, and its collection efficiency (%) was measured in the same manner as above.
And the pressure loss (KPa) were measured. The result is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the collection time (minutes), and the vertical axis represents the collection efficiency (%) and the pressure loss (KPa). As can be seen from FIG. 3, the product of the present invention and the conventional product of the honeycomb type have almost the same collection efficiency, but the conventional product of the honeycomb type has a large pressure loss of 1.5 times that of the product of the present invention. Is appearing. In other words, it can be seen that when the pressure losses of both are made equal, the product of the present invention exhibits a collection efficiency of 1.5 times that of the conventional honeycomb type product.

【0026】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタについて、電力フィードバックによる制御によっ
て個々の板状フィルタ3に通電加熱して捕集したパティ
キュレートを加熱焼却したところ、板状フィルタ3を5
分で再生することができた。このディーゼルパティキュ
レートフィルタの捕集試験の結果、板状フィルタ3の気
孔は、大径気孔5のサイズが50μm〜150μmで、
また、小径気孔4のサイズが10μm〜50μmで、し
かも気孔率が50%以上が適正であり好ましいことが分
かった。
Further, in this diesel particulate filter, when the particulates collected by electrically heating the individual particulate filters 3 under the control of electric power feedback are heated and incinerated, the particulate particulate filters 5 are
Could be played in minutes. As a result of the collection test of the diesel particulate filter, the pores of the plate-like filter 3 have large pores 5 of 50 μm to 150 μm in size.
Further, it has been found that the size of the small-diameter pores 4 is 10 μm to 50 μm and the porosity is 50% or more is appropriate and preferable.

【0027】図4は、Fe酸化物の添加量(wt%)に
対する大径気孔5の気孔サイズ(μm)の変化を示すグ
ラフである。また、図5は、Fe酸化物の添加量(wt
%)に対する気孔率(%)の変化を示すグラフである。
図4及び図5から分かるように、上記の条件の板状フィ
ルタ3を構成する材料、即ち導電性多孔質SiCセラミ
ックスを作製するには、Fe酸化物を40〜55wt%
添加して焼成することが、所望の気孔率及び大径気孔5
の気孔サイズを得ることができ、望ましいものである。
また、小径気孔4の気孔サイズは、出発原料のSiC粉
末の粒径調整でもコントロールできるものである。
FIG. 4 is a graph showing changes in the pore size (μm) of the large pores 5 with respect to the amount of Fe oxide added (wt%). Further, FIG. 5 shows the addition amount of Fe oxide (wt.
3 is a graph showing changes in porosity (%) with respect to (%).
As can be seen from FIGS. 4 and 5, 40 to 55 wt% of Fe oxide is used to manufacture the material forming the plate filter 3 under the above conditions, that is, the conductive porous SiC ceramics.
The desired porosity and large pores 5 can be added and fired.
Can be obtained, which is desirable.
The pore size of the small pores 4 can also be controlled by adjusting the particle size of the starting SiC powder.

【0028】[0028]

【発明の効果】この発明によるディーゼルパティキュレ
ートフィルタは、上記のように構成されており、次のよ
うな効果を有する。即ち、このディーゼルパティキュレ
ートフィルタは、電気絶縁性の緻密質SiCセラミック
スから成るケース内に板状フィルタを配置し、該板状フ
ィルタが大径気孔と小径気孔から構成される開気孔を有
し、且つSiCの母相中にFe化合物が点在している導
電性多孔質SiCセラミックスから構成されているの
で、大径気孔即ちマクロ気孔でパティキュレートを確実
に且つ良好に捕集することができる。前記板状フィルタ
自体をヒータとして機能させることができるので、前記
板状フィルタの両端部に設けた電極部を通じて前記板状
フィルタに通電すると、火炎伝播による燃焼とならず、
前記板状フィルタを全領域で均一な加熱が実現できると
共に、短時間で加熱することができ、パティキュレート
は直ちに加熱焼却され、前記板状フィルタは短時間に再
生される。しかも、熱応力による前記板状フィルタの溶
損を防止でき、耐久性を向上させることができる。
The diesel particulate filter according to the present invention is constructed as described above and has the following effects. That is, in this diesel particulate filter, a plate filter is arranged in a case made of electrically insulating dense SiC ceramics, and the plate filter has open pores composed of large pores and small pores. Moreover, since it is composed of the conductive porous SiC ceramics in which Fe compound is scattered in the SiC mother phase, it is possible to reliably and satisfactorily collect the particulates in the large pores, that is, the macropores. Since the plate filter itself can function as a heater, when electricity is applied to the plate filter through the electrode portions provided at both ends of the plate filter, combustion due to flame propagation does not occur,
The plate filter can be uniformly heated in the entire area and can be heated in a short time, the particulates are immediately burned and incinerated, and the plate filter is regenerated in a short time. Moreover, it is possible to prevent the plate-shaped filter from being melted and damaged due to thermal stress, and to improve durability.

【0029】従って、前記板状フィルタに捕集されたパ
ティキュレートを焼却する場合に、パティキュレート
は、均一に燃焼して前記板状フィルタに局部的にパティ
キュレートが未燃焼の状態で残存することがなく、異常
燃焼が発生して局部加熱が発生せず、前記板状フィルタ
の溶損、破損は発生しない。しかも、前記板状フィルタ
の再生では、前記板状フィルタを均一に通電できると共
に、前記板状フィルタに与える熱応力を低減でき、前記
板状フィルタ自体の破損を防止でき、耐久性を向上させ
ることができる。
Therefore, when incinerating the particulates collected by the plate-shaped filter, the particulates should burn uniformly and remain locally in the plate-shaped filter in a state where the particulates are not burned. In addition, abnormal combustion does not occur, local heating does not occur, and melting and damage of the plate filter does not occur. Moreover, in the regeneration of the plate filter, it is possible to uniformly energize the plate filter, reduce the thermal stress applied to the plate filter, prevent damage to the plate filter itself, and improve durability. You can

【0030】また、前記板状フィルタの前記開気孔にお
ける前記大径気孔は、球径に換算して10μm以上であ
り、前記小径気孔は前記大径気孔の1/3以下であるこ
とがパティキュレートの捕集効率のアップ、圧力損失の
低減の点から好ましいものである。
The large pores in the open pores of the plate-like filter are 10 μm or more in terms of spherical diameter, and the small pores are 1/3 or less of the large pores. It is preferable from the viewpoints of increasing the collection efficiency and reducing the pressure loss.

【0031】また、前記板状フィルタの前記小径気孔中
にPdの酸化触媒を担持させることによって、COの発
生を抑制することができ、燃焼温度の低下が可能にな
る。更に、前記ケースの下流側即ち排気ガスの出口側に
配置されている前記板状フィルタの前記小径気孔中にP
t,Rhの酸化触媒を担持させることによって、HC,
NOを浄化させることもできる。
Further, by supporting the Pd oxidation catalyst in the small pores of the plate-like filter, the generation of CO can be suppressed and the combustion temperature can be lowered. Further, P is provided in the small-diameter pores of the plate-like filter arranged on the downstream side of the case, that is, on the exhaust gas outlet side.
By supporting an oxidation catalyst of t, Rh, HC,
It is also possible to purify NO.

【0032】また、前記電極部は導電性緻密質SiCセ
ラミックスから構成することによって、電気接続部が良
好になり、前記板状フィルタの通電加熱処理がスムース
にできる。また、前記板状フィルタを前記ケースの長手
方向に隔置状態に複数配置することによって、前記板状
フィルタを個々に順次通電する制御を行うことができ、
前記板状フィルタに捕集されているパティキュレートを
個々に加熱焼却し、異常燃焼の発生を防止でき、前記板
状フィルタの均一な再生を行うことができる。また、F
e化合物としては、Feの酸化物、珪化物、炭化物、窒
化物又はそれらの混合物を使用することができるもので
ある。
Further, since the electrode portion is made of conductive dense SiC ceramics, the electric connection portion is improved, and the electric heating process of the plate filter can be smoothly performed. Further, by arranging a plurality of the plate-shaped filters in the longitudinal direction of the case in a spaced-apart state, it is possible to perform control to sequentially energize the plate-shaped filters individually,
The particulates collected in the plate filter can be individually heated and incinerated to prevent abnormal combustion, and the plate filter can be uniformly regenerated. Also, F
As the e compound, Fe oxide, silicide, carbide, nitride or a mixture thereof can be used.

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

【図1】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタを組み込んだ排気ガス処理装置の一実施例を示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of an exhaust gas treatment device incorporating a diesel particulate filter according to the present invention.

【図2】図1の板状フィルタのA部分の拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion A of the plate filter shown in FIG.

【図3】本発明品とハニカムタイプの従来品との捕集時
間に対する捕集効率と圧力損失の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the collection efficiency and the pressure loss with respect to the collection time of the product of the present invention and the conventional honeycomb type product.

【図4】Fe酸化物の添加量と大径気孔の気孔サイズと
の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of Fe oxide added and the pore size of large pores.

【図5】Fe酸化物の添加量と気孔率との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the added amount of Fe oxide and the porosity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース 2 電極部 3 板状フィルタ 4 小径気孔 5 大径気孔 6 母相 7 排気通路 8 スペーサ 9 穴部 10 コントローラ 1 Case 2 Electrode Section 3 Plate Filter 4 Small Diameter Pore 5 Large Diameter Pore 6 Mother Phase 7 Exhaust Passage 8 Spacer 9 Hole 10 Controller

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気系に配置されて排気ガス中に含まれ
るパティキュレートを捕集して焼却再生されるディーゼ
ルパティキュレートフィルタにおいて、電気絶縁性の緻
密質SiCセラミックスから成るケース、該ケース間に
配置され且つ大径気孔と小径気孔から構成される開気孔
を有するSiCの母相中にFe化合物が点在している導
電性多孔質SiCセラミックスから成る板状フィルタ、
及び該板状フィルタの両端部にそれぞれ設けられた電極
部、を有する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。
1. A diesel particulate filter which is disposed in an exhaust system and collects particulates contained in exhaust gas to be incinerated and regenerated. In the diesel particulate filter, a case made of electrically insulating dense SiC ceramics and a space between the cases are provided. A plate-like filter made of a conductive porous SiC ceramics in which Fe compounds are dispersed in a matrix of SiC having open pores which are arranged and have large pores and small pores,
A diesel particulate filter, comprising: an electrode portion provided on each end of the plate filter;
【請求項2】 前記板状フィルタの前記開気孔における
前記大径気孔は球径に換算して10μm以上であり、前
記小径気孔は前記大径気孔の1/3以下であることを特
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。
2. The large pores in the open pores of the plate filter are 10 μm or more in terms of spherical diameter, and the small pores are 1/3 or less of the large pores. The diesel particulate filter according to claim 1.
【請求項3】 前記小径気孔中にPdの酸化触媒が担持
されていることを特徴とする請求項2に記載のディーゼ
ルパティキュレートフィルタ。
3. The diesel particulate filter according to claim 2, wherein a Pd oxidation catalyst is carried in the small pores.
【請求項4】 前記電極部は導電性緻密質SiCセラミ
ックスから構成されてい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。
4. The diesel particulate filter according to claim 1, wherein the electrode portion is made of a conductive dense SiC ceramics.
【請求項5】 前記板状フィルタは前記ケースの長手方
向に隔置状態に複数配置されてい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。
5. The diesel particulate filter according to claim 1, wherein a plurality of the plate-shaped filters are arranged at intervals in a longitudinal direction of the case.
【請求項6】 前記ケースの下流側に配置されている前
記板状フィルタにはPt,Rhの酸化触媒が担持されて
いることを特徴とする請求項5に記載のディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ。
6. The diesel particulate filter according to claim 5, wherein the plate-shaped filter disposed on the downstream side of the case carries an oxidation catalyst of Pt and Rh.
【請求項7】 前記Fe化合物はFeの酸化物、珪化
物、炭化物、窒化物又はそれらの混合物であることを特
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。
7. The diesel particulate filter according to claim 1, wherein the Fe compound is an oxide, a silicide, a carbide, a nitride of Fe or a mixture thereof.
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