JP2001349211A - 繊維材からなるフィルタを用いたｄｐｆ装置 - Google Patents
繊維材からなるフィルタを用いたｄｐｆ装置Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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- Y02A50/2351—Atmospheric particulate matter [PM], e.g. carbon smoke microparticles, smog, aerosol particles, dust
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 このＤＰＦ装置は，芯部のカーボン繊維と皮
膜のＳｉＣから成る繊維材を高強度に安価に製造し，パ
ティキュレート物質の捕集効率をアップする。 【解決手段】 このＤＰＦ装置は，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物質をフィル
タで捕集し，捕集されたパティキュレート物質を消滅さ
せるものであり，フィルタ３のフィルタ本体５を構成す
る繊維材は，芯材のカーボン繊維５１とカーボン繊維５
１の全表面を凹凸面５３に被覆した皮膜の炭化ケイ素５
２とから成る。繊維材は，カーボン繊維５１をＳｉＨ4
雰囲気の下でプラズマ処理によってカーボン繊維５１の
表面のＣとＳｉＨ4 のＳｉとが反応してカーボン繊維５
１の表面に炭化ケイ素の反応層の皮膜５２が生成され
る。
膜のＳｉＣから成る繊維材を高強度に安価に製造し，パ
ティキュレート物質の捕集効率をアップする。 【解決手段】 このＤＰＦ装置は，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物質をフィル
タで捕集し，捕集されたパティキュレート物質を消滅さ
せるものであり，フィルタ３のフィルタ本体５を構成す
る繊維材は，芯材のカーボン繊維５１とカーボン繊維５
１の全表面を凹凸面５３に被覆した皮膜の炭化ケイ素５
２とから成る。繊維材は，カーボン繊維５１をＳｉＨ4
雰囲気の下でプラズマ処理によってカーボン繊維５１の
表面のＣとＳｉＨ4 のＳｉとが反応してカーボン繊維５
１の表面に炭化ケイ素の反応層の皮膜５２が生成され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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中のパティキュレートを捕
集するフィルタを繊維材で構成して捕集効率をアップさ
せ，捕集したパティキュレート物質を，例えば，プラズ
マエネルギ等を利用して反応消滅させるディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ装置即ちＤＰＦ装置に関する。
ジンから排出される排気ガス中のパティキュレートを捕
集するフィルタを繊維材で構成して捕集効率をアップさ
せ，捕集したパティキュレート物質を，例えば，プラズ
マエネルギ等を利用して反応消滅させるディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ装置即ちＤＰＦ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，エンジンの排気ガスを処理する排
気ガス処理装置は，排気管に配設したフィルタの面積を
大きく形成すると共にフィルタに対して加熱コイルを取
り付け，排気ガスに含まれるカーボン等のパティキュレ
ート物質をフィルタの前面部に堆積させて捕集し，次い
でフィルタに堆積したカーボンを加熱コイルを通電して
加熱してカーボンを加熱燃焼させて焼却し，フィルタを
再生している。
気ガス処理装置は，排気管に配設したフィルタの面積を
大きく形成すると共にフィルタに対して加熱コイルを取
り付け，排気ガスに含まれるカーボン等のパティキュレ
ート物質をフィルタの前面部に堆積させて捕集し，次い
でフィルタに堆積したカーボンを加熱コイルを通電して
加熱してカーボンを加熱燃焼させて焼却し，フィルタを
再生している。
【０００３】例えば，実開平１−１４４４２７号公報に
開示されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置
は，排気ガスをフィルタ本体に通し，該フィルタ本体で
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，フィルタ本体にパティキュレートが堆積して
目詰まりした場合に，フィルタ本体に排気ガスを流すの
を遮断し，別のフィルタ本体に排気ガスを流すように切
り換え，目詰まりしたフィルタ本体の下流側から空気を
送り込み，フィルタ本体を加熱して目詰まりしているパ
ティキュレートを焼却するものである。
開示されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置
は，排気ガスをフィルタ本体に通し，該フィルタ本体で
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，フィルタ本体にパティキュレートが堆積して
目詰まりした場合に，フィルタ本体に排気ガスを流すの
を遮断し，別のフィルタ本体に排気ガスを流すように切
り換え，目詰まりしたフィルタ本体の下流側から空気を
送り込み，フィルタ本体を加熱して目詰まりしているパ
ティキュレートを焼却するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼルエンジンか
ら排出される排気ガス中には，カーボン，未燃燃料，Ｈ
Ｃ，ＳＯX 等のパティキュレート物質即ちＳＰＭが含ま
れているが，ＳＰＭは，カーボン，炭化水素，ＳＯX 等
の合成物であり，その大きさは，極めて大きい粒子から
小さいもの，具体的には，４０μｍ〜０．１μｍの粒径
の範囲であり，２０μｍ程度のものが多く，これらのサ
イズのものが排気ガス中に分散している。特に，ＳＰＭ
のサイズ中で，２．５μｍ以下の小さい粒径のものが，
環境上，喘息等人体に悪影響を与えるということで問題
とされている。
ら排出される排気ガス中には，カーボン，未燃燃料，Ｈ
Ｃ，ＳＯX 等のパティキュレート物質即ちＳＰＭが含ま
れているが，ＳＰＭは，カーボン，炭化水素，ＳＯX 等
の合成物であり，その大きさは，極めて大きい粒子から
小さいもの，具体的には，４０μｍ〜０．１μｍの粒径
の範囲であり，２０μｍ程度のものが多く，これらのサ
イズのものが排気ガス中に分散している。特に，ＳＰＭ
のサイズ中で，２．５μｍ以下の小さい粒径のものが，
環境上，喘息等人体に悪影響を与えるということで問題
とされている。
【０００５】しかしながら，ディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置即ちＤＰＦ装置で微粒子のＳＰＭを捕集
する場合に，フィルタを構成するセラミックス繊維材の
表面は滑らかな形状をしており，微粒子のパティキュレ
ート物質が繊維材に衝突した時に，微粒子が繊維フィル
タの繊維間の交差空間を通り抜けて排出される恐れがあ
り，これらのフィルタによって完全に全ての微粒子を捕
集することが極めて困難である。そこで，これらの粒子
径の小さなＳＰＭをセラミックス繊維材でくまなく捕集
する場合に，繊維材の表面が凹凸状に形成されることは
捕集効率を向上させる上から好ましく，微粒子を確実に
捕集することが大気汚染を防止する上からも大きな課題
になっている。
トフィルタ装置即ちＤＰＦ装置で微粒子のＳＰＭを捕集
する場合に，フィルタを構成するセラミックス繊維材の
表面は滑らかな形状をしており，微粒子のパティキュレ
ート物質が繊維材に衝突した時に，微粒子が繊維フィル
タの繊維間の交差空間を通り抜けて排出される恐れがあ
り，これらのフィルタによって完全に全ての微粒子を捕
集することが極めて困難である。そこで，これらの粒子
径の小さなＳＰＭをセラミックス繊維材でくまなく捕集
する場合に，繊維材の表面が凹凸状に形成されることは
捕集効率を向上させる上から好ましく，微粒子を確実に
捕集することが大気汚染を防止する上からも大きな課題
になっている。
【０００６】また，ＤＰＦ装置で捕集されたＳＰＭは，
酸素が存在して約６００℃以上に加熱されると，酸素と
反応して容易に燃焼して焼却させることができる。そこ
で，ＤＰＦ装置には，フィルタ本体で捕集されたＳＰＭ
を加熱焼却してフィルタ本体を再生できる機能を有する
必要がある。フィルタ本体を再生するため，フィルタ本
体に排気ガスを流しながら金網に通電し，ＳＰＭの燃焼
状態に温度を昇温することが考えられる。しかしなが
ら，排気ガス温度が低い状態でＳＰＭを燃焼状態にする
ことは極めて困難である。また，フィルタをセラミック
ス繊維で作製した場合には，ＳＰＭが繊維間に堆積され
る。セラミック繊維がランダムに積層されたフィルタ用
繊維間に堆積したＳＰＭは三次元的に堆積しているの
で，ＳＰＭ間の隙間に堆積物が形成され易く，繊維材間
を通って排気ガスが通過し易く，排気ガスに含まれてい
る空気によってＳＰＭの堆積物が着火燃焼すると，異常
に高温になり，部分燃焼が発生することになる。
酸素が存在して約６００℃以上に加熱されると，酸素と
反応して容易に燃焼して焼却させることができる。そこ
で，ＤＰＦ装置には，フィルタ本体で捕集されたＳＰＭ
を加熱焼却してフィルタ本体を再生できる機能を有する
必要がある。フィルタ本体を再生するため，フィルタ本
体に排気ガスを流しながら金網に通電し，ＳＰＭの燃焼
状態に温度を昇温することが考えられる。しかしなが
ら，排気ガス温度が低い状態でＳＰＭを燃焼状態にする
ことは極めて困難である。また，フィルタをセラミック
ス繊維で作製した場合には，ＳＰＭが繊維間に堆積され
る。セラミック繊維がランダムに積層されたフィルタ用
繊維間に堆積したＳＰＭは三次元的に堆積しているの
で，ＳＰＭ間の隙間に堆積物が形成され易く，繊維材間
を通って排気ガスが通過し易く，排気ガスに含まれてい
る空気によってＳＰＭの堆積物が着火燃焼すると，異常
に高温になり，部分燃焼が発生することになる。
【０００７】ところで，プラズマは，放電電流であり，
気体間を自由に運動する正，負の荷電粒子群によってで
きる現象である。そこで，ＤＰＦ装置を外側が絶縁材で
内側が通電性を持つセラミックス繊維を積層したフィル
タ本体とその両側に金網製の保持材とで構成し，全体と
して襞状に折り曲げた筒体構造に形成し，更に，フィル
タ本体の両側の金網を電極に構成し，金網に高周波で高
電圧を負荷すると，両電極間にプラズマを発生させるこ
とができることになる。
気体間を自由に運動する正，負の荷電粒子群によってで
きる現象である。そこで，ＤＰＦ装置を外側が絶縁材で
内側が通電性を持つセラミックス繊維を積層したフィル
タ本体とその両側に金網製の保持材とで構成し，全体と
して襞状に折り曲げた筒体構造に形成し，更に，フィル
タ本体の両側の金網を電極に構成し，金網に高周波で高
電圧を負荷すると，両電極間にプラズマを発生させるこ
とができることになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決することであり，フィルタを構成する繊維
材等の材料から構成したフィルタ本体を安価に製造する
と共に引っ張り強度をアップし，耐久性を向上させ，特
に，繊維材の線材の表面を凹凸状に形成し，排気ガス中
の微粒子のパティキュレート物質を繊維の表面凹凸部に
確実に捕集するものであり，繊維材で作製したフィルタ
の両側から金網で挟持し，フィルタ本体の両側の金網を
電極に構成し，電極間に高周波，高電圧を負荷させてプ
ラズマを発生させ，プラズマエネルギを利用してフィル
タに捕集されている微粒子等に正負の電子を衝突させ，
ＳＰＭに励起，解離の現象を起こさせ，ラジカル化さ
せ，酸素との反応を促進させ，パティキュレート物質即
ちＳＰＭを反応酸化させて消滅させるディーゼルパティ
キュレートフィルタ装置即ちＤＰＦ装置を提供すること
である。
の問題を解決することであり，フィルタを構成する繊維
材等の材料から構成したフィルタ本体を安価に製造する
と共に引っ張り強度をアップし，耐久性を向上させ，特
に，繊維材の線材の表面を凹凸状に形成し，排気ガス中
の微粒子のパティキュレート物質を繊維の表面凹凸部に
確実に捕集するものであり，繊維材で作製したフィルタ
の両側から金網で挟持し，フィルタ本体の両側の金網を
電極に構成し，電極間に高周波，高電圧を負荷させてプ
ラズマを発生させ，プラズマエネルギを利用してフィル
タに捕集されている微粒子等に正負の電子を衝突させ，
ＳＰＭに励起，解離の現象を起こさせ，ラジカル化さ
せ，酸素との反応を促進させ，パティキュレート物質即
ちＳＰＭを反応酸化させて消滅させるディーゼルパティ
キュレートフィルタ装置即ちＤＰＦ装置を提供すること
である。
【０００９】この発明は，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物質をフィルタで捕集
し，捕集されたパティキュレート物質を消滅させるＤＰ
Ｆ装置において，前記フィルタを構成するフィルタ本体
は繊維材がランダムに積層された不織布から成り，前記
繊維材は芯材のカーボン繊維と前記カーボン繊維の全表
面を凹凸状に被覆した炭化ケイ素とから構成されている
ことを特徴とするＤＰＦ装置に関する。
ガスに含まれるパティキュレート物質をフィルタで捕集
し，捕集されたパティキュレート物質を消滅させるＤＰ
Ｆ装置において，前記フィルタを構成するフィルタ本体
は繊維材がランダムに積層された不織布から成り，前記
繊維材は芯材のカーボン繊維と前記カーボン繊維の全表
面を凹凸状に被覆した炭化ケイ素とから構成されている
ことを特徴とするＤＰＦ装置に関する。
【００１０】前記繊維材は，前記カーボン繊維をＳｉＨ
4 雰囲気の下でプラズマ処理によって前記カーボン繊維
の表面のＣと前記ＳｉＨ4 のＳｉとが反応して前記カー
ボン繊維の表面に前記炭化ケイ素の反応層が凹凸状に生
成される。
4 雰囲気の下でプラズマ処理によって前記カーボン繊維
の表面のＣと前記ＳｉＨ4 のＳｉとが反応して前記カー
ボン繊維の表面に前記炭化ケイ素の反応層が凹凸状に生
成される。
【００１１】前記カーボン繊維に対する前記プラズマ処
理は，前記カーボン繊維の単一繊維材又はランダムに積
層された前記不織布に対して行われる。
理は，前記カーボン繊維の単一繊維材又はランダムに積
層された前記不織布に対して行われる。
【００１２】高周波電源は，周波数：１〜１５ＭＨZ ，
温度：６００〜９００℃，圧力：１０〜５０ｍｍＨｇ及
び電圧：１００〜３００Ｖ／ｃｍの条件を設定し，前記
プラズマ処理を実施する。
温度：６００〜９００℃，圧力：１０〜５０ｍｍＨｇ及
び電圧：１００〜３００Ｖ／ｃｍの条件を設定し，前記
プラズマ処理を実施する。
【００１３】このＤＰＦ装置は，前記エンジンから排出
される前記排気ガスを流す排気管に組み込まれたケーシ
ング内に前記フィルタが配置され，前記フィルタ本体の
両面にそれぞれ配置された電気的に互いに絶縁された上
流側電極と下流側電極との間に高周波の断続電流を高電
圧で断続的に印加して前記上流側電極と前記下流側電極
との間に高周波プラズマを発生させ，それによって前記
フィルタ本体を構成する前記繊維材の前記カーボン繊維
及び前記パティキュレート物質中のカーボンに誘導電流
が流れて加熱され，前記フィルタに捕集されている前記
パティキュレート物質が前記誘導電流による加熱雰囲気
と前記高周波プラズマの電子の発生，衝突による反応促
進効果により，前記フィルタ本体に捕集された前記パテ
ィキュレート物質を反応消滅させるものである。
される前記排気ガスを流す排気管に組み込まれたケーシ
ング内に前記フィルタが配置され，前記フィルタ本体の
両面にそれぞれ配置された電気的に互いに絶縁された上
流側電極と下流側電極との間に高周波の断続電流を高電
圧で断続的に印加して前記上流側電極と前記下流側電極
との間に高周波プラズマを発生させ，それによって前記
フィルタ本体を構成する前記繊維材の前記カーボン繊維
及び前記パティキュレート物質中のカーボンに誘導電流
が流れて加熱され，前記フィルタに捕集されている前記
パティキュレート物質が前記誘導電流による加熱雰囲気
と前記高周波プラズマの電子の発生，衝突による反応促
進効果により，前記フィルタ本体に捕集された前記パテ
ィキュレート物質を反応消滅させるものである。
【００１４】前記電極を構成する金網は，セラミックス
コーティングやホウロウ処理によって絶縁的に被覆さ
れ，前記フィルタに捕集された前記パティキュレート物
質で通電状態になるのを防止している。
コーティングやホウロウ処理によって絶縁的に被覆さ
れ，前記フィルタに捕集された前記パティキュレート物
質で通電状態になるのを防止している。
【００１５】このＤＰＦ装置は，前記高周波プラズマに
対して前記フィルタ本体に捕集された前記パティキュレ
ート物質のカーボンとＨＣとが連鎖状の導電体となって
誘電現象が発生し，該誘電現象が高周波振動によって前
記カーボンが昇温して燃焼する。
対して前記フィルタ本体に捕集された前記パティキュレ
ート物質のカーボンとＨＣとが連鎖状の導電体となって
誘電現象が発生し，該誘電現象が高周波振動によって前
記カーボンが昇温して燃焼する。
【００１６】このＤＰＦ装置を構成するフィルタは，積
層された繊維フィルタを襞状に折り曲げて全体として箱
状を含む環状フィルタに形成され，前記排気ガスが前記
環状フィルタの外周側から内周側へ送り込まれる。
層された繊維フィルタを襞状に折り曲げて全体として箱
状を含む環状フィルタに形成され，前記排気ガスが前記
環状フィルタの外周側から内周側へ送り込まれる。
【００１７】フィルタを構成する繊維材は，上記のよう
に構成したので，フィルタ繊維材の引っ張り強度をアッ
プできると共に，安価に製造でき，しかも繊維材の表面
が凹凸状に形成されるのでパティキュレート物質が繊維
材に捕集され易く，捕集効率を向上できる。即ち，従来
のＳｉＣ繊維材は，ポリシラザン又はポリカルボシラン
をノズルから噴射し，焼成炉を通して焼結すれば作製で
きるが，極めて高価になる。しかしながら，本発明の繊
維材は，カーボン繊維を芯材にし，その表面にＳｉＣの
皮膜を形成したものであるので，安価に製造できると共
に，プラズマを負荷させた時に，外側がＳｉＣで非導電
体であり，芯部がカーボン繊維で導電体であるので，内
部のカーボン繊維に渦電流，即ち，誘導電流が流れて繊
維材が加熱されることになる。カーボン繊維上にＳｉＣ
皮膜を形成するには，ＳｉＣｌ4又はＳｉＨ4 （モノシ
ラン）のガス体中でプラズマをかければ，カーボン繊維
のグラファイトをターゲットとしてＳｉが反応し，Ｓｉ
Ｃに変化する。なお，ＳｉＨ4 は，Ｓｉn Ｈ2n+2（水素
化ケイ素，シラン）のうちのモノシランである。
に構成したので，フィルタ繊維材の引っ張り強度をアッ
プできると共に，安価に製造でき，しかも繊維材の表面
が凹凸状に形成されるのでパティキュレート物質が繊維
材に捕集され易く，捕集効率を向上できる。即ち，従来
のＳｉＣ繊維材は，ポリシラザン又はポリカルボシラン
をノズルから噴射し，焼成炉を通して焼結すれば作製で
きるが，極めて高価になる。しかしながら，本発明の繊
維材は，カーボン繊維を芯材にし，その表面にＳｉＣの
皮膜を形成したものであるので，安価に製造できると共
に，プラズマを負荷させた時に，外側がＳｉＣで非導電
体であり，芯部がカーボン繊維で導電体であるので，内
部のカーボン繊維に渦電流，即ち，誘導電流が流れて繊
維材が加熱されることになる。カーボン繊維上にＳｉＣ
皮膜を形成するには，ＳｉＣｌ4又はＳｉＨ4 （モノシ
ラン）のガス体中でプラズマをかければ，カーボン繊維
のグラファイトをターゲットとしてＳｉが反応し，Ｓｉ
Ｃに変化する。なお，ＳｉＨ4 は，Ｓｉn Ｈ2n+2（水素
化ケイ素，シラン）のうちのモノシランである。
【００１８】このＤＰＦ装置は，上記のように構成した
ので，フィルタを構成する繊維材の引っ張り強度をアッ
プし，フィルタを安価に製造すると共に，繊維材の表面
を凹凸状に形成でき，パティキュレート物質を繊維間に
確実に捕集して捕集効率を向上させることができる。即
ち，カーボン繊維は，３０００〜５０００ＭＰａの引っ
張り強度を有し，弾性率が３００ＧＰａであるのに対
し，例えば，ＳｉＣ繊維材は，ポリカルボシラン等の合
成樹脂を原料としているので，引っ張り強度が２０００
ＭＰａ程度，弾性率が２００ＧＰａであり，表面が滑ら
かな状態であって価格が高価である。カーボン繊維は，
航空機，スポーツ用品，自動車の部品の補強材料等とし
て広く使用されており，価格が安価であって市場から供
給性も良い材料である。このＤＰＦ装置に用いたフィル
タは，カーボン繊維を芯材とし，その全表面に凹凸状に
ＳｉＣを形成させることによってパティキュレート物質
の確実に捕集して捕集効率を向上させ，ＳｉＣ層によっ
て芯材のカーボン繊維を酸素から遮断してカーボン繊維
の高温酸化の発生を防止し，カーボン繊維の特性を十分
に発揮させ，耐久性を向上させたものである。
ので，フィルタを構成する繊維材の引っ張り強度をアッ
プし，フィルタを安価に製造すると共に，繊維材の表面
を凹凸状に形成でき，パティキュレート物質を繊維間に
確実に捕集して捕集効率を向上させることができる。即
ち，カーボン繊維は，３０００〜５０００ＭＰａの引っ
張り強度を有し，弾性率が３００ＧＰａであるのに対
し，例えば，ＳｉＣ繊維材は，ポリカルボシラン等の合
成樹脂を原料としているので，引っ張り強度が２０００
ＭＰａ程度，弾性率が２００ＧＰａであり，表面が滑ら
かな状態であって価格が高価である。カーボン繊維は，
航空機，スポーツ用品，自動車の部品の補強材料等とし
て広く使用されており，価格が安価であって市場から供
給性も良い材料である。このＤＰＦ装置に用いたフィル
タは，カーボン繊維を芯材とし，その全表面に凹凸状に
ＳｉＣを形成させることによってパティキュレート物質
の確実に捕集して捕集効率を向上させ，ＳｉＣ層によっ
て芯材のカーボン繊維を酸素から遮断してカーボン繊維
の高温酸化の発生を防止し，カーボン繊維の特性を十分
に発揮させ，耐久性を向上させたものである。
【００１９】両側の金網等の電極間に高周波の断続高電
圧を負荷させ，電極間にプラズマ状態が連続して発生さ
せるので，フィルタに捕集された電極間に存在する微粒
子のパティキュレート物質（ＳＰＭ）は，プラズマエネ
ルギによってラジカル（フリーラジカル，遊離基）状態
になり，パティキュレート物質が電子ｅ- ，ｅ+ を励
起，解離し，ＨＣはＨ2 ＯとＣＯ2 に変化し，ＣはＣＯ
2 に反応酸化して変化し，場合によって，パティキュレ
ート物質の一部は着火し燃焼して焼却される。
圧を負荷させ，電極間にプラズマ状態が連続して発生さ
せるので，フィルタに捕集された電極間に存在する微粒
子のパティキュレート物質（ＳＰＭ）は，プラズマエネ
ルギによってラジカル（フリーラジカル，遊離基）状態
になり，パティキュレート物質が電子ｅ- ，ｅ+ を励
起，解離し，ＨＣはＨ2 ＯとＣＯ2 に変化し，ＣはＣＯ
2 に反応酸化して変化し，場合によって，パティキュレ
ート物質の一部は着火し燃焼して焼却される。
【００２０】例えば，金網をヒータに構成した場合に
は，金網での熱が伝播し，ＳＰＭ，ブラックカーボンに
着火し，パティキュレート物質が燃焼するが，本発明の
ように，金網を電極に構成してプラズマを発生させる場
合には，正負イオンの混在による振動がＳＰＭにエネル
ギを与えて反応するので，パティキュレート物質の反応
開始が低温状態でも確実に発生する。パティキュレート
物質が一旦ラジカル状態になると，排気ガス中のＯ2 と
反応するので，Ｃは酸化し，ＨＣも酸化する。この状態
で，Ｃ，ＨＣ，ＮＯX が共存すると，次の反応が発生す
る。 ２ＮＯ＋ＣＨ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ ２ＣＯ＋Ｏ2 →２ＣＯ2 上記のように，条件が整えば，ＮＯX が還元されること
になる。
は，金網での熱が伝播し，ＳＰＭ，ブラックカーボンに
着火し，パティキュレート物質が燃焼するが，本発明の
ように，金網を電極に構成してプラズマを発生させる場
合には，正負イオンの混在による振動がＳＰＭにエネル
ギを与えて反応するので，パティキュレート物質の反応
開始が低温状態でも確実に発生する。パティキュレート
物質が一旦ラジカル状態になると，排気ガス中のＯ2 と
反応するので，Ｃは酸化し，ＨＣも酸化する。この状態
で，Ｃ，ＨＣ，ＮＯX が共存すると，次の反応が発生す
る。 ２ＮＯ＋ＣＨ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ ２ＣＯ＋Ｏ2 →２ＣＯ2 上記のように，条件が整えば，ＮＯX が還元されること
になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるＤＰＦ装置の実施例を説明する。図１はこの発明
によるＤＰＦ装置の一実施例を示す概略説明図，図２は
図１のＤＰＦ装置におけるフィルタの繊維製フィルタ本
体と電極を形成する金網との関係を示す概略説明図，図
３はプラズマ発生装置に印加する電圧の関係であって，
（Ａ）が一方向のパルス電圧を示し，（Ｂ）が交流電源
による交流パルス電圧を示す概略説明図，図４はセラミ
ックス繊維と金網との関係を示す概略説明図，図５は繊
維材を構成するカーボン繊維とその表面のＳｉＣ層を示
す断面図，図６はプラズマ発生装置における高周波発振
器を示す回路図，及び図７はプラズマ発生装置における
断続器を示す回路図である。
によるＤＰＦ装置の実施例を説明する。図１はこの発明
によるＤＰＦ装置の一実施例を示す概略説明図，図２は
図１のＤＰＦ装置におけるフィルタの繊維製フィルタ本
体と電極を形成する金網との関係を示す概略説明図，図
３はプラズマ発生装置に印加する電圧の関係であって，
（Ａ）が一方向のパルス電圧を示し，（Ｂ）が交流電源
による交流パルス電圧を示す概略説明図，図４はセラミ
ックス繊維と金網との関係を示す概略説明図，図５は繊
維材を構成するカーボン繊維とその表面のＳｉＣ層を示
す断面図，図６はプラズマ発生装置における高周波発振
器を示す回路図，及び図７はプラズマ発生装置における
断続器を示す回路図である。
【００２２】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置（以下，ＤＰＦ装置という）は，エンジンを構成す
る燃焼室からの排気ガスを排出する排気管２３に組み込
まれ，排気ガス中に含まれる浮遊微粒子即ちパティキュ
レート物質（ＳＰＭ）をフィルタ３で捕集し，フィルタ
３に捕集されたパティキュレート物質を，プラズマ発生
装置１によって発生したプラズマによって排気ガス中の
Ｏ2 と反応酸化させて消滅させてフィルタ３を再生する
と共に，パティキュレート物質の一部は着火燃焼して焼
却し，排気ガスを浄化する。フィルタ３は，ケーシング
２の入口１２側が支持バー２４によって支持され，出口
１３側がフィルタ端部を閉鎖する中央部に通口２２を備
えた遮蔽プレート１７で支持されている。
装置（以下，ＤＰＦ装置という）は，エンジンを構成す
る燃焼室からの排気ガスを排出する排気管２３に組み込
まれ，排気ガス中に含まれる浮遊微粒子即ちパティキュ
レート物質（ＳＰＭ）をフィルタ３で捕集し，フィルタ
３に捕集されたパティキュレート物質を，プラズマ発生
装置１によって発生したプラズマによって排気ガス中の
Ｏ2 と反応酸化させて消滅させてフィルタ３を再生する
と共に，パティキュレート物質の一部は着火燃焼して焼
却し，排気ガスを浄化する。フィルタ３は，ケーシング
２の入口１２側が支持バー２４によって支持され，出口
１３側がフィルタ端部を閉鎖する中央部に通口２２を備
えた遮蔽プレート１７で支持されている。
【００２３】フィルタ３は，排気管２３に組み込まれた
ケーシング２内に上流側排気ガス通路１４と下流側排気
ガス通路１５を形成するように配置されている。フィル
タ３は，例えば，襞状に折り曲げられた積層された繊維
フィルタを全体として環状フィルタ（箱状フィルタを含
む）に形成され，上流側がフィルタ上流端面が遮蔽プレ
ート１６で閉鎖され，下流側が中央部に形成された下流
側排気ガス通路１５に通口２２が整合した状態でフィル
タ下流端面を遮蔽プレート１７で閉鎖されている。従っ
て，排気管２３を流れる排気ガスは，入口１２から支持
バー２４間の通口とフィルタ３の外周側の上流側排気ガ
ス通路１４を通ってフィルタ３を通過して内周側の下流
側排気ガス通路１５へ排出され，次いで，出口１３から
排気管２３へ排出される。エンジンから排出される排気
ガスは，フィルタ３を通過する際にフィルタ３において
排気ガス中に含まれるカーボン，未燃燃料，ＨＣ，ＳＯ
X等のパティキュレート物質が捕集される。
ケーシング２内に上流側排気ガス通路１４と下流側排気
ガス通路１５を形成するように配置されている。フィル
タ３は，例えば，襞状に折り曲げられた積層された繊維
フィルタを全体として環状フィルタ（箱状フィルタを含
む）に形成され，上流側がフィルタ上流端面が遮蔽プレ
ート１６で閉鎖され，下流側が中央部に形成された下流
側排気ガス通路１５に通口２２が整合した状態でフィル
タ下流端面を遮蔽プレート１７で閉鎖されている。従っ
て，排気管２３を流れる排気ガスは，入口１２から支持
バー２４間の通口とフィルタ３の外周側の上流側排気ガ
ス通路１４を通ってフィルタ３を通過して内周側の下流
側排気ガス通路１５へ排出され，次いで，出口１３から
排気管２３へ排出される。エンジンから排出される排気
ガスは，フィルタ３を通過する際にフィルタ３において
排気ガス中に含まれるカーボン，未燃燃料，ＨＣ，ＳＯ
X等のパティキュレート物質が捕集される。
【００２４】コントローラ１０は，フィルタ３に排気ガ
スを流す際に，フィルタ３の上流側に設けられた圧力セ
ンサ９と下流側に設けられた圧力センサ１１からのパテ
ィキュレート物質の捕集状態，及び回転センサ１８と負
荷センサ１９からのエンジンの運転状態に応答して，プ
ラズマ発生装置によるプラズマの発生状態を調整し，パ
ティキュレート物質を反応酸化させて消滅させ，場合に
よっては着火燃焼させて焼却する制御をする。
スを流す際に，フィルタ３の上流側に設けられた圧力セ
ンサ９と下流側に設けられた圧力センサ１１からのパテ
ィキュレート物質の捕集状態，及び回転センサ１８と負
荷センサ１９からのエンジンの運転状態に応答して，プ
ラズマ発生装置によるプラズマの発生状態を調整し，パ
ティキュレート物質を反応酸化させて消滅させ，場合に
よっては着火燃焼させて焼却する制御をする。
【００２５】このＤＰＦ装置は，フィルタ３を構成する
フィルタ本体５が繊維材がランダムに積層された不織布
から成り，特に，図５に示すように，繊維材が芯材のカ
ーボン繊維５１とカーボン繊維５１の全表面を凹凸状に
被覆した炭化ケイ素（ＳｉＣ）５２の皮膜とから構成さ
れている。フィルタ本体５を構成する繊維材は，カーボ
ン繊維５１をＳｉＨ4 （モノシラン）又はＳｉＣｌ4 の
雰囲気の下でプラズマ処理によってカーボン繊維５１の
表面のＣと，ＳｉＨ4 又はＳｉＣｌ4 のＳｉとが反応し
てカーボン繊維５１の全表面に炭化ケイ素の反応層の皮
膜５２が凹凸面５３に生成される。カーボン繊維は，５
〜１５μｍ程度の繊維長のものを使用することが好まし
い。プラズマ処理は，ＳｉＨ4 にＡｒ等の不活性ガスを
加えた雰囲気で１０〜５０ｍｍＨｇの減圧下で，カーボ
ン繊維としてグラファイト繊維をターゲットとし，高周
波放電下でＳｉをラジカル状態（Ｓｉ* ）にＳＩグラフ
ァイト繊維の表面のＣに反応させると，繊維表面にＳｉ
Ｃが生成される。即ち，この現象は，次式のとおりであ
る。 ＳｉＨ4 →Ｓｉ＋２Ｈ2 ，Ｓｉ* ＋Ｃ→ＳｉＣ＋ｅ
フィルタ本体５が繊維材がランダムに積層された不織布
から成り，特に，図５に示すように，繊維材が芯材のカ
ーボン繊維５１とカーボン繊維５１の全表面を凹凸状に
被覆した炭化ケイ素（ＳｉＣ）５２の皮膜とから構成さ
れている。フィルタ本体５を構成する繊維材は，カーボ
ン繊維５１をＳｉＨ4 （モノシラン）又はＳｉＣｌ4 の
雰囲気の下でプラズマ処理によってカーボン繊維５１の
表面のＣと，ＳｉＨ4 又はＳｉＣｌ4 のＳｉとが反応し
てカーボン繊維５１の全表面に炭化ケイ素の反応層の皮
膜５２が凹凸面５３に生成される。カーボン繊維は，５
〜１５μｍ程度の繊維長のものを使用することが好まし
い。プラズマ処理は，ＳｉＨ4 にＡｒ等の不活性ガスを
加えた雰囲気で１０〜５０ｍｍＨｇの減圧下で，カーボ
ン繊維としてグラファイト繊維をターゲットとし，高周
波放電下でＳｉをラジカル状態（Ｓｉ* ）にＳＩグラフ
ァイト繊維の表面のＣに反応させると，繊維表面にＳｉ
Ｃが生成される。即ち，この現象は，次式のとおりであ
る。 ＳｉＨ4 →Ｓｉ＋２Ｈ2 ，Ｓｉ* ＋Ｃ→ＳｉＣ＋ｅ
【００２６】また，カーボン繊維５１に対するプラズマ
処理は，カーボン繊維５１の単一繊維材又はランダムに
積層された不織布に対して行われる。また，高周波電源
は，周波数：１〜１５ＭＨZ ，温度：６００〜９００
℃，圧力：１０〜５０ｍｍＨｇ及び電圧：１００〜３０
０Ｖ／ｃｍの条件を設定し，プラズマ処理を実施する。
カーボン繊維に対するプラズマ効果により，Ｓｉ分子が
分離してＳｉＣになるが，固体（Ｃ）に対し，気体（Ｓ
ｉＨ4 ）がアッタクし，反応生成するので，図５に示す
ように，カーボン繊維５１の表面は，均一に滑らかにＳ
ｉＣが堆積することはないので，カーボン繊維５１の表
面には凹凸状のＳｉＣの反応層の皮膜５２ができ，Ｓｉ
Ｃの凹凸面５３が排気ガス中のパティキュレート物質を
確実に捕集することになる。
処理は，カーボン繊維５１の単一繊維材又はランダムに
積層された不織布に対して行われる。また，高周波電源
は，周波数：１〜１５ＭＨZ ，温度：６００〜９００
℃，圧力：１０〜５０ｍｍＨｇ及び電圧：１００〜３０
０Ｖ／ｃｍの条件を設定し，プラズマ処理を実施する。
カーボン繊維に対するプラズマ効果により，Ｓｉ分子が
分離してＳｉＣになるが，固体（Ｃ）に対し，気体（Ｓ
ｉＨ4 ）がアッタクし，反応生成するので，図５に示す
ように，カーボン繊維５１の表面は，均一に滑らかにＳ
ｉＣが堆積することはないので，カーボン繊維５１の表
面には凹凸状のＳｉＣの反応層の皮膜５２ができ，Ｓｉ
Ｃの凹凸面５３が排気ガス中のパティキュレート物質を
確実に捕集することになる。
【００２７】フィルタ本体５を形成する繊維材は，マッ
ト状に積層して形成した不織布にプラズマ処理即ちＣＶ
Ｄ処理をしたり，或いは，単一繊維材にプラズマ処理即
ちＣＶＤ処理をした後にマット状に積層して不織布にし
てもよい。また，フィルタ３は，全体として襞付き筒形
状の所定の形状に成形し，表面積が大きくなる形状に形
成されている。フィルタ３は，上記の襞付き筒形状の他
に，円筒形等の筒状，平板状，波状等の形状に構成する
こともできる。
ト状に積層して形成した不織布にプラズマ処理即ちＣＶ
Ｄ処理をしたり，或いは，単一繊維材にプラズマ処理即
ちＣＶＤ処理をした後にマット状に積層して不織布にし
てもよい。また，フィルタ３は，全体として襞付き筒形
状の所定の形状に成形し，表面積が大きくなる形状に形
成されている。フィルタ３は，上記の襞付き筒形状の他
に，円筒形等の筒状，平板状，波状等の形状に構成する
こともできる。
【００２８】芯材のカーボン繊維５１と皮膜５２のＳｉ
Ｃから成る繊維材は，上記の製造方法の他に，例えば，
ＣＶＤによって作動ガスとしてＣＨ4 とＳｉＨ4 を使用
し，ＳｉＣを合成し，カーボン繊維上にＳｉＣを堆積さ
せることも可能である。このようにして作製した繊維材
は，ＳｉＣ繊維に比較して，例えば．１／３程度の価格
で作製することができる。
Ｃから成る繊維材は，上記の製造方法の他に，例えば，
ＣＶＤによって作動ガスとしてＣＨ4 とＳｉＨ4 を使用
し，ＳｉＣを合成し，カーボン繊維上にＳｉＣを堆積さ
せることも可能である。このようにして作製した繊維材
は，ＳｉＣ繊維に比較して，例えば．１／３程度の価格
で作製することができる。
【００２９】このＤＰＦ装置は，上記の繊維材によって
作製されたフィルタ本体５，フィルタ本体５の両面にそ
れぞれ配置された電気的に互いに絶縁された電極の上流
側金網４と電極の下流側金網５，上流側金網４と下流側
金網６との間に電極端子７，８を通じて高周波の断続電
流を高電圧で断続的に印加して電極の金網４，６との間
に高周波プラズマを発生させるプラズマ発生装置，エン
ジン運転状態を検出する回転センサ１８と負荷センサ１
９，及びセンサ１８，１９によって検出されたエンジン
運転状態の情報に応じてプラズマ発生回路１のプラズマ
電力を制御してフィルタ本体４に捕集されたパティキュ
レート物質を反応消滅させるコントローラ１０から構成
されている。電極を構成する金網４，６は，セラミック
スコーティングやホウロウ処理によって絶縁的に被覆さ
れ，フィルタ３に捕集されたパティキュレート物質で通
電状態になるのを防止している。
作製されたフィルタ本体５，フィルタ本体５の両面にそ
れぞれ配置された電気的に互いに絶縁された電極の上流
側金網４と電極の下流側金網５，上流側金網４と下流側
金網６との間に電極端子７，８を通じて高周波の断続電
流を高電圧で断続的に印加して電極の金網４，６との間
に高周波プラズマを発生させるプラズマ発生装置，エン
ジン運転状態を検出する回転センサ１８と負荷センサ１
９，及びセンサ１８，１９によって検出されたエンジン
運転状態の情報に応じてプラズマ発生回路１のプラズマ
電力を制御してフィルタ本体４に捕集されたパティキュ
レート物質を反応消滅させるコントローラ１０から構成
されている。電極を構成する金網４，６は，セラミック
スコーティングやホウロウ処理によって絶縁的に被覆さ
れ，フィルタ３に捕集されたパティキュレート物質で通
電状態になるのを防止している。
【００３０】このＤＰＦ装置は，フィルタ本体５と金網
４，６から成るフィルタ３に排気ガスを通し，排気ガス
中に含まれるパティキュレート物質を捕集し，パティキ
ュレート物質が所定量以上フィルタ３に堆積すると，そ
こで金網４，６に高周波電力を負荷する。フィルタ３へ
の高周波電力の負荷によって繊維材の芯部即ちコア部が
カーボングラファイトが存在し，カーボングラファイト
は導電性があるので繊維材のカーボングラファイト及び
パティキュレート物質中のカーボンが導電体となって誘
導電流が流れ，誘電現象が発生し，該誘電現象が高周波
振動によってカーボン繊維及びパティキュレート物質が
加熱される。繊維材の加熱によりフィルタ３の雰囲気が
活性化し，高周波プラズマの反応促進効果とにより，フ
ィルタ３に捕集されたパティキュレート物質には排気ガ
ス中の酸素による酸化反応が発生すると共に，パティキ
ュレート物質が加熱燃焼し，フィルタ３の再生処理が進
行し，フィルタ３を再生できる。
４，６から成るフィルタ３に排気ガスを通し，排気ガス
中に含まれるパティキュレート物質を捕集し，パティキ
ュレート物質が所定量以上フィルタ３に堆積すると，そ
こで金網４，６に高周波電力を負荷する。フィルタ３へ
の高周波電力の負荷によって繊維材の芯部即ちコア部が
カーボングラファイトが存在し，カーボングラファイト
は導電性があるので繊維材のカーボングラファイト及び
パティキュレート物質中のカーボンが導電体となって誘
導電流が流れ，誘電現象が発生し，該誘電現象が高周波
振動によってカーボン繊維及びパティキュレート物質が
加熱される。繊維材の加熱によりフィルタ３の雰囲気が
活性化し，高周波プラズマの反応促進効果とにより，フ
ィルタ３に捕集されたパティキュレート物質には排気ガ
ス中の酸素による酸化反応が発生すると共に，パティキ
ュレート物質が加熱燃焼し，フィルタ３の再生処理が進
行し，フィルタ３を再生できる。
【００３１】コントローラ１０は，タイマによって予め
決められた所定の時間経過及び／又は前記フィルタに設
けた圧力センサ９，１１によって検出されたパティキュ
レート物質が予め決められた捕集量以上に応答してプラ
ズマ発生装置１で発生するプラズマ電力を制御するもの
である。図３に示すように，金網４，６間にパルス電
圧，即ち，図３の（Ａ）に示す一方向のパルス電圧（＋
Ｖ）又は図３の（Ｂ）に示す交流電源による交流パルス
電圧（＋Ｖ，−Ｖ）を印加し，金網４，６間に高周波プ
ラズマの発生によってフィルタ本体５に捕集されたパテ
ィキュレート物質中のカーボンが導電体となり，導電体
になったカーボンは金網４，６間に高いパルス電圧Ｖ
MAX が印加されて周波数に変化が発生することによって
誘電現象が発生し，誘電現象が高周波振動によってカー
ボンが昇温して反応消滅されるようになる。
決められた所定の時間経過及び／又は前記フィルタに設
けた圧力センサ９，１１によって検出されたパティキュ
レート物質が予め決められた捕集量以上に応答してプラ
ズマ発生装置１で発生するプラズマ電力を制御するもの
である。図３に示すように，金網４，６間にパルス電
圧，即ち，図３の（Ａ）に示す一方向のパルス電圧（＋
Ｖ）又は図３の（Ｂ）に示す交流電源による交流パルス
電圧（＋Ｖ，−Ｖ）を印加し，金網４，６間に高周波プ
ラズマの発生によってフィルタ本体５に捕集されたパテ
ィキュレート物質中のカーボンが導電体となり，導電体
になったカーボンは金網４，６間に高いパルス電圧Ｖ
MAX が印加されて周波数に変化が発生することによって
誘電現象が発生し，誘電現象が高周波振動によってカー
ボンが昇温して反応消滅されるようになる。
【００３２】この排気ガス浄化装置は，フィルタ３に捕
集されたパティキュレート物質がプラズマによって発生
する電子の衝突によって酸素とパティキュレート物質が
ラジカル状態になり，その補助作用によってパティキュ
レート物質が酸化反応して消滅される。また，エンジン
低負荷時には，イオン化してプラズマ電極とその近傍に
吸着された排気ガス中のＨＣが高周波プラズマによる電
子衝突による反応によってＨＣが酸化反応して消滅され
る。
集されたパティキュレート物質がプラズマによって発生
する電子の衝突によって酸素とパティキュレート物質が
ラジカル状態になり，その補助作用によってパティキュ
レート物質が酸化反応して消滅される。また，エンジン
低負荷時には，イオン化してプラズマ電極とその近傍に
吸着された排気ガス中のＨＣが高周波プラズマによる電
子衝突による反応によってＨＣが酸化反応して消滅され
る。
【００３３】このＤＰＦ装置では，電極は金網４，６か
ら形成されている。このＤＰＦ装置は，排気ガス流れの
フィルタ本体５の上流側面に接して電極を構成する上流
側金網４，下流側面に接して電極を構成する下流側金網
６を配置し，上流側金網４と下流側金網６とを電気的に
絶縁すると共に高周波の電流を高電圧で断続的に印加し
て上流側の電極と下流側の電極との間にプラズマを発生
させ，プラズマによってフィルタ３に捕集されたパティ
キュレート物質を反応させると共に着火燃焼させて消滅
させるものである。また，金網４，６は，セラミックス
コーティングやホウロウ処理によって絶縁的に被覆さ
れ，フィルタ３に捕集されたパティキュレート物質で通
電状態になるのを防止している。また，金網４，６は，
縦線と横線とが交差して積層され，縦線と横線との間で
電圧差が発生しないように，縦線と横線との交差部の一
部で交互に接続されている。電極を金網４，６に構成す
ることによって，プラズマ発生領域を増大させ，プラズ
マ発生を促進できる。プラズマの発生により，パティキ
ュレート物質が電子ｅ- ，ｅ+ を放出し，排気ガス中の
ハイドロカーボンＨＣはＨ2 ＯとＣＯ2 に変化し，排気
ガス中のカーボンＣはＣＯ2 に変化すると共に，パティ
キュレート物質の一部は着火し燃焼して焼却される。ま
た，金網４，６でフィルタ本体５が全面が覆われるの
で，プラズマ効果は，パティキュレート物質が多く堆積
した領域から現れ，順次にパティキュレート物質を反応
消滅させて行く。
ら形成されている。このＤＰＦ装置は，排気ガス流れの
フィルタ本体５の上流側面に接して電極を構成する上流
側金網４，下流側面に接して電極を構成する下流側金網
６を配置し，上流側金網４と下流側金網６とを電気的に
絶縁すると共に高周波の電流を高電圧で断続的に印加し
て上流側の電極と下流側の電極との間にプラズマを発生
させ，プラズマによってフィルタ３に捕集されたパティ
キュレート物質を反応させると共に着火燃焼させて消滅
させるものである。また，金網４，６は，セラミックス
コーティングやホウロウ処理によって絶縁的に被覆さ
れ，フィルタ３に捕集されたパティキュレート物質で通
電状態になるのを防止している。また，金網４，６は，
縦線と横線とが交差して積層され，縦線と横線との間で
電圧差が発生しないように，縦線と横線との交差部の一
部で交互に接続されている。電極を金網４，６に構成す
ることによって，プラズマ発生領域を増大させ，プラズ
マ発生を促進できる。プラズマの発生により，パティキ
ュレート物質が電子ｅ- ，ｅ+ を放出し，排気ガス中の
ハイドロカーボンＨＣはＨ2 ＯとＣＯ2 に変化し，排気
ガス中のカーボンＣはＣＯ2 に変化すると共に，パティ
キュレート物質の一部は着火し燃焼して焼却される。ま
た，金網４，６でフィルタ本体５が全面が覆われるの
で，プラズマ効果は，パティキュレート物質が多く堆積
した領域から現れ，順次にパティキュレート物質を反応
消滅させて行く。
【００３４】プラズマ発生装置は，例えば，プラズマ発
生回路１によってプラズマを発生させるものであり，上
流側金網４が電源即ちバッテリを備えた高周波発振器２
０（図６）と断続器２１（図７）によって交流発電機か
ら発電された高電圧が制御されるように，交流発電機に
接続され，また，下流側金網６がアースに接続されてい
る。交流発電機で発電された電圧は，トランスで所定の
高電圧に昇圧され，整流コイルによって整流され，次い
で，高周波発振器２０の出力で断続器２１が制御され，
断続器２１によって制御された高周波で高電圧の電圧が
上流側金網４と下流側金網６との間に印加され，上流側
金網４と下流側金網６との間のフィルタ本体５の領域に
プラズマを発生させる。
生回路１によってプラズマを発生させるものであり，上
流側金網４が電源即ちバッテリを備えた高周波発振器２
０（図６）と断続器２１（図７）によって交流発電機か
ら発電された高電圧が制御されるように，交流発電機に
接続され，また，下流側金網６がアースに接続されてい
る。交流発電機で発電された電圧は，トランスで所定の
高電圧に昇圧され，整流コイルによって整流され，次い
で，高周波発振器２０の出力で断続器２１が制御され，
断続器２１によって制御された高周波で高電圧の電圧が
上流側金網４と下流側金網６との間に印加され，上流側
金網４と下流側金網６との間のフィルタ本体５の領域に
プラズマを発生させる。
【００３５】高周波発振器２０は，例えば，図６に示す
高周波発振回路によって高周波が発振されるものであ
り，バッテリ２８からの電圧が可変抵抗器３５で調整さ
れ，該電圧がＲ−Ｃ回路２９を通じて水晶発振子２７を
通じてベース電圧がトランジスタ２６のベースに入力さ
れる。トランジスタ２６のベースにベース電圧が入力さ
れると，バッテリ２８からの電流はトランジスタ２６を
通ってコンデンサ３３から高周波が端子から出力３４と
して信号が発信される。図６に示す高周波発振回路にお
いて，符号３０，３１，３２はコンデンサであり，符号
３７はダイオード付きコンデンサであり，符号３８，３
９，４０は抵抗である。電源は，高出力発電機から出力
された電力を整流して用いてもよい。
高周波発振回路によって高周波が発振されるものであ
り，バッテリ２８からの電圧が可変抵抗器３５で調整さ
れ，該電圧がＲ−Ｃ回路２９を通じて水晶発振子２７を
通じてベース電圧がトランジスタ２６のベースに入力さ
れる。トランジスタ２６のベースにベース電圧が入力さ
れると，バッテリ２８からの電流はトランジスタ２６を
通ってコンデンサ３３から高周波が端子から出力３４と
して信号が発信される。図６に示す高周波発振回路にお
いて，符号３０，３１，３２はコンデンサであり，符号
３７はダイオード付きコンデンサであり，符号３８，３
９，４０は抵抗である。電源は，高出力発電機から出力
された電力を整流して用いてもよい。
【００３６】高周波発振器２０で発生した高周波を断続
制御する断続器２１は，例えば，図７に示す高周波断続
回路に形成されている。高周波断続回路は，電源即ちバ
ッテリ３６からの電流はトランジスタ４１を通って端子
から出力４４が出される。高周波発振器２０の高周波発
振回路から発信された出力３４の信号は，高周波断続回
路の入力５０に印加され，トランジスタ４２のベース電
圧として入力される。バッテリ３６は，交流発電機，ト
ランス及び整流コイルから構成されている。トランジス
タ４２にベース電圧が入力されると，トランジスタ４１
にベース電圧が入力され，バッテリ３６からの高電圧が
トランジスタ４１を通って高周波で高電圧の断続電流が
端子から出力４４が出される。出力４４を出す端子は，
上流側金網４と下流側金網６とに相当するものである。
図７の高周波断続回路において，符号４３はトランジス
タを示し，符号４５，４６，４７，４９は抵抗である。
即ち，交流発電機から出力された交流の電圧はトランス
と整流コイルで直流の高電圧に調整され，次いで高電圧
は断続器２１で制御された高周波の出力信号によって制
御され，上流側金網４と下流側金網６との間に印加さ
れ，プラズマを発生させる。
制御する断続器２１は，例えば，図７に示す高周波断続
回路に形成されている。高周波断続回路は，電源即ちバ
ッテリ３６からの電流はトランジスタ４１を通って端子
から出力４４が出される。高周波発振器２０の高周波発
振回路から発信された出力３４の信号は，高周波断続回
路の入力５０に印加され，トランジスタ４２のベース電
圧として入力される。バッテリ３６は，交流発電機，ト
ランス及び整流コイルから構成されている。トランジス
タ４２にベース電圧が入力されると，トランジスタ４１
にベース電圧が入力され，バッテリ３６からの高電圧が
トランジスタ４１を通って高周波で高電圧の断続電流が
端子から出力４４が出される。出力４４を出す端子は，
上流側金網４と下流側金網６とに相当するものである。
図７の高周波断続回路において，符号４３はトランジス
タを示し，符号４５，４６，４７，４９は抵抗である。
即ち，交流発電機から出力された交流の電圧はトランス
と整流コイルで直流の高電圧に調整され，次いで高電圧
は断続器２１で制御された高周波の出力信号によって制
御され，上流側金網４と下流側金網６との間に印加さ
れ，プラズマを発生させる。
【００３７】プラズマ発生装置１によって上流側電極４
と下流側電極６とに印加する高周波で高電圧を発生させ
る電源即ちバッテリは，エンジンに設けられた発電機で
発電された電力が使用される。発電機の電力は，プラズ
マ発生装置１におけるトランス３３で高電圧にし，該高
電圧を整流コイルで整流し，そこで，高周発振器２０に
より発信された信号によってオン・オフ作動するパワー
トランジスタ４１，４２，４３を有する断続器２１の出
力により交番電力にされ，高周波で高電圧が端子７，８
を通じて電極の上流側回転４と電極の下流側回転６に印
加され，プラズマが発生する。
と下流側電極６とに印加する高周波で高電圧を発生させ
る電源即ちバッテリは，エンジンに設けられた発電機で
発電された電力が使用される。発電機の電力は，プラズ
マ発生装置１におけるトランス３３で高電圧にし，該高
電圧を整流コイルで整流し，そこで，高周発振器２０に
より発信された信号によってオン・オフ作動するパワー
トランジスタ４１，４２，４３を有する断続器２１の出
力により交番電力にされ，高周波で高電圧が端子７，８
を通じて電極の上流側回転４と電極の下流側回転６に印
加され，プラズマが発生する。
【００３８】コントローラ１０は，フィルタ３に予め決
められた所定量以上のパティキュレートが捕集されたこ
とに応答して上流側金網４と下流側金網６と間でプラズ
マを発生させ，上流側金網４と下流側金網６との間のフ
ィルタ本体５に捕集されたパティキュレート物質を反応
消滅させて，フィルタ本体５を再生するように制御す
る。フィルタ３へのパティキュレートの捕集量は，コン
トローラ１０によって排気ガス圧を検出する圧力センサ
９，１１で検出された圧力の圧力比を演算するか，又
は，フィルタ流動抵抗を検出するセンサ等で検出するこ
とができる。フィルタ本体５を再生する時には，フィル
タ３の下流側から浄化され且つ大気開放された圧力一定
の排気ガスを上流側へポンプによって再循環させ，再生
用の酸素を供給すると共に上流側金網４，６で発生した
プラズマによってフィルタ３に捕集されているパティキ
ュレート物質を加熱焼却することができる。
められた所定量以上のパティキュレートが捕集されたこ
とに応答して上流側金網４と下流側金網６と間でプラズ
マを発生させ，上流側金網４と下流側金網６との間のフ
ィルタ本体５に捕集されたパティキュレート物質を反応
消滅させて，フィルタ本体５を再生するように制御す
る。フィルタ３へのパティキュレートの捕集量は，コン
トローラ１０によって排気ガス圧を検出する圧力センサ
９，１１で検出された圧力の圧力比を演算するか，又
は，フィルタ流動抵抗を検出するセンサ等で検出するこ
とができる。フィルタ本体５を再生する時には，フィル
タ３の下流側から浄化され且つ大気開放された圧力一定
の排気ガスを上流側へポンプによって再循環させ，再生
用の酸素を供給すると共に上流側金網４，６で発生した
プラズマによってフィルタ３に捕集されているパティキ
ュレート物質を加熱焼却することができる。
【００３９】また，コントローラ１０は，回転センサ１
８で検出されたエンジン回転数，及び負荷センサ１９で
検出されたエンジン負荷の運転状態に応じてエンジンで
発生する排気ガス中のパティキュレート物質の発生量が
変化するが，発生したパティキュレート物質の量や，フ
ィルタ３の捕集されたパティキュレート物質の量に応じ
てプラズマ発生装置１を制御し，プラズマの発生状態を
制御し，排気ガス中のパティキュレート物質を常に良好
に消滅させ，フィルタ３を再生する。例えば，プラズマ
発生装置１は，エンジン負荷が部分負荷時及び始動直後
の冷却水温度が低い時に，電極の金網４，６に印加して
プラズマを発生させ，パティキュレート物質の消滅を促
進し，ＨＣの酸化を促進させる。
８で検出されたエンジン回転数，及び負荷センサ１９で
検出されたエンジン負荷の運転状態に応じてエンジンで
発生する排気ガス中のパティキュレート物質の発生量が
変化するが，発生したパティキュレート物質の量や，フ
ィルタ３の捕集されたパティキュレート物質の量に応じ
てプラズマ発生装置１を制御し，プラズマの発生状態を
制御し，排気ガス中のパティキュレート物質を常に良好
に消滅させ，フィルタ３を再生する。例えば，プラズマ
発生装置１は，エンジン負荷が部分負荷時及び始動直後
の冷却水温度が低い時に，電極の金網４，６に印加して
プラズマを発生させ，パティキュレート物質の消滅を促
進し，ＨＣの酸化を促進させる。
【００４０】
【発明の効果】この発明によるＤＰＦ装置は，上記のよ
うに構成されているので，フィルタ本体を形成する繊維
材の引っ張り強度が強くなり，安価に製造できると共
に，表面に凹凸面を形成でき，排気ガス中のパティキュ
レート物質を繊維材間に確実捕集することができ，捕集
効率を向上できる。また，ディーゼルエンジンから排出
される排気ガスに含まれたＳＰＭがフィルタによって捕
集され，捕集されたＳＰＭはプラズマエネルギを利用し
て反応し酸化して消滅させると共に，着火燃焼して焼却
され，フィルタが再生される。プラズマ発生装置は，フ
ィルタ本体を挟み込んだ上流側金網と下流側金網と間に
高周波で高電圧を印加し，フィルタ本体の領域にプラズ
マを発生させる。従って，上流側金網と下流側金網と間
のフィルタ本体の領域に存在するＳＰＭ，特に，問題と
なる０．２５μｍ以下の小さい粒径のＳＰＭをプラズマ
エネルギによって反応消滅や着火燃焼させ，クリーンな
排気ガスに浄化でき，健康を害するような環境汚染等を
引き起こすことがない。
うに構成されているので，フィルタ本体を形成する繊維
材の引っ張り強度が強くなり，安価に製造できると共
に，表面に凹凸面を形成でき，排気ガス中のパティキュ
レート物質を繊維材間に確実捕集することができ，捕集
効率を向上できる。また，ディーゼルエンジンから排出
される排気ガスに含まれたＳＰＭがフィルタによって捕
集され，捕集されたＳＰＭはプラズマエネルギを利用し
て反応し酸化して消滅させると共に，着火燃焼して焼却
され，フィルタが再生される。プラズマ発生装置は，フ
ィルタ本体を挟み込んだ上流側金網と下流側金網と間に
高周波で高電圧を印加し，フィルタ本体の領域にプラズ
マを発生させる。従って，上流側金網と下流側金網と間
のフィルタ本体の領域に存在するＳＰＭ，特に，問題と
なる０．２５μｍ以下の小さい粒径のＳＰＭをプラズマ
エネルギによって反応消滅や着火燃焼させ，クリーンな
排気ガスに浄化でき，健康を害するような環境汚染等を
引き起こすことがない。
【図１】この発明によるＤＰＦ装置の一実施例を示す概
略説明図である。
略説明図である。
【図２】図１のＤＰＦ装置に設けたプラズマ発生装置を
示す概略回路図である。
示す概略回路図である。
【図３】プラズマ発生装置に印加する電圧の関係であっ
て，（Ａ）が一方向のパルス電圧を示し，（Ｂ）が交流
電源による交流パルス電圧を示す概略説明図である。
て，（Ａ）が一方向のパルス電圧を示し，（Ｂ）が交流
電源による交流パルス電圧を示す概略説明図である。
【図４】セラミックス繊維と金網との関係を示す概略説
明図である。
明図である。
【図５】繊維材を構成するカーボン繊維とその表面のＳ
ｉＣ層を示す断面図である。
ｉＣ層を示す断面図である。
【図６】プラズマ発生装置における高周波発振器を示す
回路図である。
回路図である。
【図７】プラズマ発生装置における断続器を示す回路図
である。
である。
１ プラズマ発生回路 ２ ケーシング ３ フィルタ ４ 上流側金網 ５ フィルタ本体 ６ 下流側金網 ９，１１ 圧力センサ １０ コントローラ １４ 上流側排気ガス通路 １５ 下流側排気ガス通路 ５１ カーボン繊維 ５２ 皮膜 ５３ 凹凸面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０６Ｂ 19/00 Ｄ０６Ｂ 19/00 Ｅ ４Ｌ０３１ // Ｄ０６Ｍ 11/77 Ｄ０６Ｍ 101:40 Ｄ０６Ｍ 101:40 11/00 Ｂ Ｆターム(参考） 3B154 AA14 AB22 BA15 BC42 BD17 BE01 DA06 DA28 DA30 3G090 AA02 BA01 DA00 DA04 DA18 DA20 4D019 AA01 BA05 BB03 BB13 BC11 BC12 CA10 CB01 CB04 CB06 CB07 4D058 JA02 JA12 JB04 JB06 JB25 KC52 KC54 MA42 MA52 SA08 4G075 AA24 AA30 AA37 AA62 AA63 BA05 BB03 BC04 BD14 CA05 CA25 CA47 CA57 FA05 FA12 FB03 FB04 FC06 4L031 AA27 AB01 BA06 BA18 CB05 DA00
Claims (8)
- 【請求項１】 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物質をフィルタで捕集し，捕集さ
れたパティキュレート物質を消滅させるＤＰＦ装置にお
いて，前記フィルタを構成するフィルタ本体は繊維材が
ランダムに積層された不織布から成り，前記繊維材は芯
材のカーボン繊維と前記カーボン繊維の全表面を凹凸状
に被覆した炭化ケイ素とから構成されていることを特徴
とするＤＰＦ装置。 - 【請求項２】 前記繊維材は，前記カーボン繊維をＳｉ
Ｈ4 雰囲気の下でプラズマ処理によって前記カーボン繊
維の表面のＣと前記ＳｉＨ4 のＳｉとが反応して前記カ
ーボン繊維の表面に前記炭化ケイ素の反応層が凹凸状に
生成されることを特徴とする請求項１に記載のＤＰＦ装
置。 - 【請求項３】 前記カーボン繊維に対する前記プラズマ
処理は，前記カーボン繊維の単一繊維材又はランダムに
積層された前記不織布に対して行われることを特徴とす
る請求項２に記載のＤＰＦ装置。 - 【請求項４】 高周波電源は，周波数：１〜１５Ｍ
ＨZ ，温度：６００〜９００℃，圧力：１０〜５０ｍｍ
Ｈｇ及び電圧：１００〜３００Ｖ／ｃｍの条件を設定
し，前記プラズマ処理を実施することを特徴とする請求
項２に記載のＤＰＦ装置。 - 【請求項５】 前記フィルタは前記エンジンから排出さ
れる前記排気ガスを流す排気管に組み込まれたケーシン
グ内に配置され，前記フィルタ本体の両面にそれぞれ配
置された電気的に互いに絶縁された上流側電極と下流側
電極との間に高周波の断続電流を高電圧で断続的に印加
して前記上流側電極と前記下流側電極との間に高周波プ
ラズマを発生させ，それによって前記フィルタ本体を構
成する前記繊維材の前記カーボン繊維及び前記パティキ
ュレート物質中のカーボンに誘導電流が流れて加熱さ
れ，前記フィルタに捕集されている前記パティキュレー
ト物質が前記誘導電流による加熱雰囲気と前記高周波プ
ラズマの電子の発生，衝突による反応促進効果により，
前記フィルタ本体に捕集された前記パティキュレート物
質を反応消滅させることを特徴とする請求項１に記載の
ＤＰＦ装置。 - 【請求項６】 前記電極を構成する金網は，セラミック
スコーティングやホウロウ処理によって絶縁的に被覆さ
れ，前記フィルタに捕集された前記パティキュレート物
質で通電状態になるのを防止していることを特徴とする
請求項５に記載のＤＰＦ装置。 - 【請求項７】 前記高周波プラズマに対して前記フィル
タ本体に捕集された前記パティキュレート物質のカーボ
ンとＨＣとが連鎖状の導電体となって誘電現象が発生
し，該誘電現象が高周波振動によって前記カーボンが昇
温して燃焼することを特徴とする請求項１に記載のＤＰ
Ｆ装置。 - 【請求項８】 前記フィルタは，積層された繊維フィル
タを襞状に折り曲げて全体として箱状を含む環状フィル
タに形成され，前記排気ガスが前記環状フィルタの外周
側から内周側へ送り込まれることを特徴とする請求項１
に記載のＤＰＦ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171693A JP2001349211A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 繊維材からなるフィルタを用いたｄｐｆ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171693A JP2001349211A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 繊維材からなるフィルタを用いたｄｐｆ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001349211A true JP2001349211A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18674212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000171693A Pending JP2001349211A (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | 繊維材からなるフィルタを用いたｄｐｆ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001349211A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004059135A1 (ja) | 2002-12-26 | 2004-07-15 | National University Corporation, Tokyo University of Marine Science and Technology | 排ガス中の微粒子除去装置 |
| JP2007332781A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Shigehide Kakei | 連続再生型粒子状物質フィルター |
| KR101349194B1 (ko) * | 2012-05-22 | 2014-01-24 | (주) 엔피홀딩스 | 유연한 실리콘 와이어 제조 장치 |
| KR101399901B1 (ko) | 2012-05-22 | 2014-05-29 | (주) 엔피홀딩스 | 유연한 실리콘 와이어 제조 장치 |
| CN104436869A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-03-25 | 苏州博清高新材料有限公司 | 复合型陶瓷滤芯及其制备工艺 |
| CN105350294A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-02-24 | 燕山大学 | 一种镀碳化硅层的短切碳纤维及其制备方法 |
| CN110394037A (zh) * | 2018-04-25 | 2019-11-01 | 东北林业大学 | 木纤维滤芯多电极等离子体发生器净化尾气装置 |
-
2000
- 2000-06-08 JP JP2000171693A patent/JP2001349211A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004059135A1 (ja) | 2002-12-26 | 2004-07-15 | National University Corporation, Tokyo University of Marine Science and Technology | 排ガス中の微粒子除去装置 |
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