JP2002097928A - Diesel particulate filter device - Google Patents

Diesel particulate filter device

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JP2002097928A
JP2002097928A JP2000289122A JP2000289122A JP2002097928A JP 2002097928 A JP2002097928 A JP 2002097928A JP 2000289122 A JP2000289122 A JP 2000289122A JP 2000289122 A JP2000289122 A JP 2000289122A JP 2002097928 A JP2002097928 A JP 2002097928A
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JP
Japan
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exhaust gas
filter
housing
diesel particulate
filter device
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JP2000289122A
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Japanese (ja)
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Hideo Kawamura
英男 河村
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Individual
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a temperature of combustion of particulates by the function of a catalytic layer provided in a filter, by preventing its durability from lowering down due to a temperature when a substance of the particulates is heated to be incinerated, in this diesel particulate filter device. SOLUTION: A filter 3, 4 is constituted by a layered structure successively laminating a heater 32 consisting of a heat resistant metal wire extended substantially in parallel, a first/second ceramics non-woven fabric 33 and 35 laminating a heat resistant ceramics fiber at random, a catalytic layer 34 arranged between these non-woven fabrics to include a catalyst reducing a temperature of combustion, and a wire net 36 weaving a heat resistant metal wire. The filter 2, 3 is arranged so as to extend from one side to the other side to be directed in a direction crossing with a flow of exhaust gas EG in a squared box-shaped housing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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
ト物質を加熱焼却してフィルタを再生するディーゼルパ
ティキュレートフィルタ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel particulate filter for regenerating a filter by collecting particulate matter contained in exhaust gas discharged from a diesel engine with a filter and heating and burning the collected particulate matter. The present invention relates to a curated filter device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,エンジンから排気される排気ガス
中に含まれる浮遊粒子のカーボン,すす,HC,SOX
等から成るパティキュレート物質を除去するディーゼル
パティキュレートフィルタ装置として,セラミックス繊
維を積層した構造のフィルタ,多孔質セラミックスから
成るハニカム構造のフィルタが知られている。この種の
フィルタは,パティキュレート物質が捕集されてフィル
タが目詰まりした時に,熱源を用いてパティキュレート
物質を加熱焼却し,フィルタを再生処理することが一般
的である。
Conventionally, the suspended particles contained in the exhaust gas discharged from the engine carbon, soot, HC, SO X
As a diesel particulate filter device for removing a particulate material composed of a ceramic or the like, a filter having a structure in which ceramic fibers are laminated and a filter having a honeycomb structure made of porous ceramics are known. This type of filter generally regenerates the filter by heating and burning the particulate material using a heat source when the particulate material is collected and the filter is clogged.

【0003】また,特開平8−312329号公報に開
示された再生機能を持つディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置は,パティキュレートの着火温度を低下さ
せ,通電金網への電力の供給を低減できる自己再生機能
を持つものであり,排気系に設けた一対の排気ガス通路
にフィルタを配置する。フィルタに通電金網と酸化反応
温度を低下させる酸化触媒用金網を配置する。排気ガス
通路に設けたシャッタ弁を,所定値以上の排圧に応答し
て排気ガス流量を自動的に絞るように作動させる。酸化
触媒用金網によってパティキュレートの着火温度が低下
し,シャッタ弁は閉鎖すると,パティキュレートは容易
に着火燃焼する。また,フィルタは,フェルト状のセラ
ミックス繊維積層部材を重ね合わせ,その両側に耐熱性
を有するNi,Cr等を含む鉄製金網で押さえ,所定の
形状に成形して作製することができる。フィルタは,セ
ラミックス繊維材で筒状で襞状に折り曲げられて表面積
が大きくなる形状に形成できるが,その他,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。
A diesel particulate filter device having a regenerating function disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-313329 has a self-regenerating function capable of lowering the ignition temperature of particulates and reducing the supply of electric power to a current-carrying wire mesh. The filter is disposed in a pair of exhaust gas passages provided in the exhaust system. An electric wire mesh and an oxidation catalyst wire mesh for lowering the oxidation reaction temperature are arranged on the filter. A shutter valve provided in the exhaust gas passage is operated so as to automatically reduce the flow rate of the exhaust gas in response to an exhaust pressure equal to or higher than a predetermined value. When the ignition temperature of the particulates is lowered by the oxidation catalyst wire mesh and the shutter valve is closed, the particulates easily ignite and burn. Further, the filter can be manufactured by laminating felt-like ceramic fiber laminated members, pressing both sides of the laminated member with a heat-resistant iron wire mesh containing Ni, Cr, or the like, and forming the filter into a predetermined shape. The filter can be formed into a shape having a large surface area by being folded into a pleated shape with a ceramic fiber material, but can also be formed into a cylindrical shape such as a cylindrical shape, a flat plate shape, or a wavy shape.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで,ディーゼル
パティキュレートフィルタ装置においてフィルタを再生
処理するため,フィルタに捕集されたパティキュレート
物質を加熱焼却する場合,フィルタの周りの雰囲気温度
を一定温度まで上昇させなければならない。ディーゼル
エンジンから排出されるパティキュレート物質は未燃炭
化物を含む粒子状物質であり,その構成成分はカーボン
が約50%,HCが約25%及びその他のSOX ,HC
を含んだ有害合成物が約25%である。これらの構成成
分中のカーボンの燃焼温度は約600℃といわれ,この
温度までフィルタ温度及びその雰囲気温度を上昇させな
ければ,カーボンは着火して燃焼しない。
When the particulate matter collected by the filter is heated and incinerated in order to regenerate the filter in the diesel particulate filter device, the ambient temperature around the filter is raised to a certain temperature. I have to do it. Particulate substances emitted from diesel engines is a particulate material containing unburnt products, the constituents of carbon of about 50%, HC is about 25%, and other SO X, HC
About 25% of harmful compounds containing. The combustion temperature of carbon in these constituents is said to be about 600 ° C. Unless the filter temperature and its ambient temperature are raised to this temperature, the carbon will not ignite and burn.

【0005】しかしながら,ディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置では,フィルタに捕集されたパティキュ
レート物質を加熱焼却するために,フィルタ及びその雰
囲気温度をカーボンの燃焼温度まで繰り返し上昇させる
と,フィルタの劣化が早くなり,フィルタの耐久性を低
下させる問題がある。フィルタが,例えば,金属,セラ
ミックス等の材料で構成されている場合は,フィルタ及
びその雰囲気温度が900℃〜1000℃を超えると,
フィルタが急激に劣化し,その耐久性が早急に低下す
る。
[0005] However, in the diesel particulate filter device, if the filter and its ambient temperature are repeatedly raised to the combustion temperature of carbon in order to heat and incinerate the particulate matter collected by the filter, deterioration of the filter is accelerated. There is a problem that the durability of the filter is reduced. If the filter is made of a material such as a metal or ceramic, for example, if the temperature of the filter and its ambient temperature exceeds 900 ° C to 1000 ° C,
The filter deteriorates rapidly, and its durability rapidly decreases.

【0006】また,従来のディーゼルパティキュレート
フィルタ装置に使用されているフィルタは,セラミック
ス繊維材で筒状で襞状に折り曲げられて表面積が大きく
なる形状に形成されているが,パティキュレート物質を
加熱燃焼させる時にフィルタとその雰囲気温度は上昇
し,その上昇温度によって襞状の円筒体が熱変形するの
で,その形状を維持するため,襞状のフィルタの折り曲
げ部を耐熱性セラミックス等で補強しなければならず,
また,フィルタが円筒であるためハウジング内への配設
が複雑になり,フィルタの部品点数が多くなり,製造コ
ストがアップするという問題があった。
[0006] The filter used in the conventional diesel particulate filter device is formed of a ceramic fiber material and is formed into a shape having a large surface area by being folded in a cylindrical and pleated shape. During combustion, the temperature of the filter and its atmosphere rises, and the raised temperature causes thermal deformation of the pleated cylinder. To maintain its shape, the folded part of the pleated filter must be reinforced with heat-resistant ceramics. Must
Further, since the filter is cylindrical, the arrangement in the housing is complicated, the number of parts of the filter is increased, and the manufacturing cost is increased.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の目的は,上記
の課題を解決することであり,排気ガスに含まれるパテ
ィキュレート物質を捕集するフィルタを,セラミックス
不織布,耐熱金属の金網等で構成した場合に,フィルタ
に捕集されたパティキュレート物質の燃焼温度を下げる
ため,フィルタにNi,Co,Pt,Pd等の触媒を含
む層をフィルタに埋設してパティキュレート物質の燃焼
温度を低減させ,フィルタ自体を熱変形がし難く,排気
ガスの通路面積を増大させたシンプルな蛇腹形状に構成
し,しかもフィルタ自体をハウジング内へ容易に配設で
きるように構成したディーゼルパティキュレートフィル
タ装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas is constituted by a ceramic nonwoven fabric, a heat-resistant metal wire mesh or the like. In this case, a layer containing a catalyst such as Ni, Co, Pt or Pd is embedded in the filter to reduce the burning temperature of the particulate matter in order to reduce the burning temperature of the particulate matter collected by the filter. And a diesel particulate filter device in which the filter itself is not easily deformed by heat, has a simple bellows shape with an increased exhaust gas passage area, and is configured so that the filter itself can be easily disposed in the housing. It is to be.

【0008】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排気管に配置さ
れたフィルタで捕集し,前記フィルタに捕集されたパテ
ィキュレート物質を加熱焼却させるディーゼルパティキ
ュレートフィルタ装置において,前記フィルタは,耐熱
性金属線から成るヒータ,耐熱性のセラミックス繊維が
ランダムに積層された第1セラミックス不織布,前記パ
ティキュレート物質の燃焼温度を低減させる触媒を含ん
だ触媒層,耐熱性のセラミックス繊維がランダムに積層
された第2セラミックス不織布及び耐熱金属線を網み込
んだ金網,を順次積層した積層構造に構成されているこ
とを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ装
置に関する。
According to the present invention, a particulate matter contained in exhaust gas discharged from an engine is collected by a filter disposed in an exhaust pipe, and the particulate matter collected by the filter is heated and incinerated. In the filter device, the filter includes a heater made of a heat-resistant metal wire, a first ceramic nonwoven fabric in which heat-resistant ceramic fibers are randomly stacked, a catalyst layer containing a catalyst for reducing the burning temperature of the particulate matter, The present invention relates to a diesel particulate filter device having a laminated structure in which a second ceramic nonwoven fabric in which conductive ceramic fibers are randomly laminated and a wire mesh in which heat-resistant metal wires are braided are sequentially laminated.

【0009】前記積層構造の前記フィルタは,前記排気
ガスの流れに対して上流側に前記ヒータが位置し且つ下
流側に前記金網が位置するように配列されるものであ
る。
The filter having the laminated structure is arranged such that the heater is located upstream of the flow of the exhaust gas and the wire mesh is located downstream.

【0010】前記ヒータを構成する前記耐熱性金属線
は,前記第1セラミックス不織布に接してそれぞれ実質
的に平行に延びている。更に,前記ヒータは,前記耐熱
性金属線がそれぞれ並列に結線されている。
The heat-resistant metal wires constituting the heater extend substantially in parallel with the first ceramic nonwoven fabric, respectively. Further, in the heater, the heat-resistant metal wires are respectively connected in parallel.

【0011】前記第1と第2のセラミックス不織布は,
窒化珪素,炭化珪素,アルミナ等の耐熱性セラミックス
から構成されている。更に,前記第1と第2のセラミッ
クス不織布は,30mm〜100mm程度の長さの繊維
から形成されている。
The first and second ceramic nonwoven fabrics are
It is made of heat-resistant ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, and alumina. Further, the first and second ceramic nonwoven fabrics are formed of fibers having a length of about 30 mm to 100 mm.

【0012】前記触媒層は,Ni,Co,Pt及び/又
はPdから成る金属粉末を,Niをベースにした金網又
は不織布の薄板状層に分散させている。
In the catalyst layer, a metal powder composed of Ni, Co, Pt and / or Pd is dispersed in a thin layer of a wire mesh or nonwoven fabric based on Ni.

【0013】前記フィルタは,前記排気ガスが接触する
通過面積を増大させるため蛇腹状に折り曲げられてい
る。
[0013] The filter is bent in a bellows shape to increase a passage area where the exhaust gas contacts.

【0014】前記フィルタをディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置に組み込む場合には,前記フィルタは,
方形の箱状ハウジングに前記排気ガスの流れ方向に交差
する方向に指向して前記ハウジングの一面から対向した
他面へ延びるように配設されている。
When the filter is incorporated in a diesel particulate filter device, the filter is
A rectangular box-shaped housing is provided so as to extend from one surface of the housing to the opposite surface facing the direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas.

【0015】前記ハウジングは一個から構成され,前記
フィルタの排気ガス流入側は二分された排気ガス入口が
形成され,前記排気ガス入口には開閉シャッターがそれ
ぞれ設けられており,前記開閉シャッターはコントロー
ラによってエンジン作動状態に応答してそれぞれ開閉制
御される。
The housing is composed of one piece, and an exhaust gas inlet side of the filter is formed with a divided exhaust gas inlet, and the exhaust gas inlet is provided with an opening / closing shutter, respectively, and the opening / closing shutter is controlled by a controller. Opening / closing is controlled in response to the operating state of the engine.

【0016】更に,前記フィルタの一端が取り付けられ
た前記ハウジングの前記一面に排気ガス入口が形成さ
れ,前記フィルタは,前記排気ガスを前記フィルタに対
して均等に流入させるため,前記ハウジングの入口側の
通路断面積が大きく,前記ハウジングの奥側の通路断面
積が小さくなるように前記ハウジング内に配置されてい
る。
Further, an exhaust gas inlet is formed on the one surface of the housing to which one end of the filter is attached, and the filter is provided on the inlet side of the housing to allow the exhaust gas to flow evenly into the filter. Are arranged in the housing such that the cross-sectional area of the passage is large and the cross-sectional area of the passage at the back of the housing is small.

【0017】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置において,前記ハウジングは前記排気管に接続され
た切換通路に排気ガス入口が互いに対向してそれぞれ配
置され,前記フィルタは前記ハウジング内にそれぞれ配
置され,前記切換通路には前記フィルタに前記排気ガス
を供給するため前記排気ガス入口の何れか一方を開放し
且つ他方を閉鎖するため切り換えられる排気ガス切換弁
が設けられ,前記ハウジングにそれぞれ形成された排気
ガス出口には出口側排気管が接続されている。更に.こ
のディーゼルパティキュレートフィルタ装置は,前記フ
ィルタに捕集された前記パティキュレート物質の捕集量
に応答して前記排気ガス切換弁の切り換えと前記ヒータ
への通電を制御するコントローラが設けられている。
In this diesel particulate filter device, the housing has exhaust gas inlets disposed opposite to each other in a switching passage connected to the exhaust pipe, and the filters are disposed in the housing, respectively. Is provided with an exhaust gas switching valve which is switched to open one of the exhaust gas inlets and close the other to supply the exhaust gas to the filter, and to an exhaust gas outlet formed respectively in the housing. Is connected to the outlet side exhaust pipe. Further. The diesel particulate filter device includes a controller that controls the switching of the exhaust gas switching valve and the energization of the heater in response to the amount of the particulate matter collected by the filter.

【0018】また,このディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置は,前記ハウジング内の前記フィルタの上流
側にそれぞれ開口して前記排気ガス又は空気を前記ハウ
ジング内に供給するガス供給管,前記フィルタの再生時
に前記ガス供給管を通って何れか一方の前記ハウジング
内に前記排気ガス又は空気を供給するため前記ガス供給
管に設けられたガス切換弁,及び前記ガス供給管を通っ
て前記ハウジング内に前記排気ガス又は前記空気を供給
するため作動される送風ポンプを有している。前記コン
トローラは,前記フィルタの再生に応答して前記送風ポ
ンプの作動及び前記ガス切換弁の切換作動を制御するも
のである。
The diesel particulate filter device may further include a gas supply pipe which is opened to an upstream side of the filter in the housing to supply the exhaust gas or the air into the housing, and a gas supply pipe for regenerating the filter. A gas switching valve provided in the gas supply pipe for supplying the exhaust gas or air into one of the housings through a supply pipe, and the exhaust gas or air in the housing through the gas supply pipe. It has a blower pump operated to supply the air. The controller controls the operation of the blower pump and the switching operation of the gas switching valve in response to regeneration of the filter.

【0019】前記フィルタを構成する前記ヒータと前記
触媒層を形成する金属層は,通電できる形状に構成さ
れ,触媒効果によって前記パティキュレート物質の着火
が容易になるものである。
The heater constituting the filter and the metal layer forming the catalyst layer are formed in such a shape as to be able to conduct electricity, and the particulate matter is easily ignited by a catalytic effect.

【0020】前記フィルタを構成する前記ヒータは,N
i線と,該Ni線上に分散させたCo,Pt及び/又は
Pdから成る金属粉末とから構成されている。
The heater constituting the filter includes N
It is composed of an i-line and a metal powder composed of Co, Pt and / or Pd dispersed on the Ni line.

【0021】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,上記のように構成したので,フィルタに捕集さ
れたパティキュレート物質を加熱焼却するときに,第1
と第2のセラミックス不織布間に燃焼温度低減の触媒層
が存在するので,パティキュレート物質の燃焼温度が約
100℃〜150℃低減し,パティキュレート物質が4
50℃〜500℃で着火し燃焼し,フィルタの耐久性を
著しく増大させることが可能となる。ところで,金属,
セラミックス等の材料は,900℃〜1000℃を超え
ると,急激にその耐久性が低下するが,900℃以下で
使用されると,その耐久時間は著しく長くなり,材料の
劣化がなく寿命が長くなる。このディーゼルパティキュ
レートフィルタ装置では,フィルタの温度を500℃程
度で抑制した状態でパティキュレート物質を燃焼させる
ので,フィルタの耐久限界までの温度幅が400℃(=
900℃−500℃)となり,フィルタの長寿命化を達
成できる。
This diesel particulate filter device is constructed as described above, so that when the particulate matter collected by the filter is heated and incinerated, the first particulate matter is removed.
Since there is a catalyst layer for reducing the burning temperature between the second ceramic nonwoven fabric and the second ceramic nonwoven fabric, the burning temperature of the particulate material is reduced by about 100 ° C. to 150 ° C.
It ignites and burns at 50 ° C to 500 ° C, making it possible to significantly increase the durability of the filter. By the way, metal,
Materials such as ceramics rapidly deteriorate in durability when the temperature exceeds 900 ° C. to 1000 ° C. However, when used at 900 ° C. or less, the durability time becomes extremely long, and there is no deterioration of the material and the life is extended. Become. In this diesel particulate filter device, the particulate matter is burned while the temperature of the filter is suppressed at about 500 ° C., so that the temperature range up to the endurance limit of the filter is 400 ° C. (=
900 ° C.-500 ° C.), and a longer filter life can be achieved.

【0022】また,このディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置に組み込まれたフィルタは,排気ガスが接触
する通過面積を増大させるため,蛇腹状に単に折り曲げ
られたシンプルな形状であるので,熱変形がし難く,蛇
腹形状を保持でき,大きな通路面積を長期間にわたって
維持できる。また,フィルタを組み込むハウジングは,
方形の箱状に形成されているので,フィルタをハウジン
グに組み込む場合に,排気ガスの流れに交差する方向に
指向してハウジングの一面から対向した他面へ延びるよ
うに極めて容易に配設でき,ハウジングへのフィルタの
固定構造がシンプルになり,更に,このディーゼルパテ
ィキュレートフィルタ装置は,部品点数を大幅に低減で
きると共に,従来の襞付き筒状フィルタに比較して製造
コストを大幅に低減できる。
The filter incorporated in the diesel particulate filter device has a simple shape that is simply bent in a bellows shape in order to increase a passage area where exhaust gas contacts, so that it is difficult to be thermally deformed. The bellows shape can be maintained, and a large passage area can be maintained for a long period of time. The housing that incorporates the filter is
Since the filter is formed in a rectangular box shape, when the filter is incorporated in the housing, the filter can be extremely easily arranged so as to extend from one surface of the housing to the other opposite surface in a direction crossing the flow of the exhaust gas. The structure for fixing the filter to the housing is simplified, and further, the diesel particulate filter device can greatly reduce the number of parts and can greatly reduce the manufacturing cost as compared with the conventional pleated cylindrical filter.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】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装置の実施
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装置の一実施例を示し,フィルタを
ハウジングに配設した状態を示す概略斜視図,図2は図
1の符号Aの領域のフィルタを示す概略斜視図,図3は
フィルタの構造を説明する分解斜視図,及び図4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装置の
具体的な実施例を示す概略断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a diesel particulate filter device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a diesel particulate filter device according to the present invention, in which a filter is provided in a housing, FIG. 2 is a schematic perspective view showing a filter in a region A of FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view for explaining the structure of the filter, and FIG. 4 is a schematic sectional view showing a specific embodiment of the diesel particulate filter device according to the present invention.

【0024】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,図1に示すように,エンジンから排出される排
気ガスEGに含まれるカーボン,すす,HC,SOX
から成るパティキュレート物質をフィルタ3,4で捕集
し,フィルタ3,4に捕集されたパティキュレート物質
を加熱焼却し,フィルタ3,4を再生するものである。
フィルタ3,4が配設されたハウジング1,2は,入口
側排気管5と出口側排気管6との間に配置されている。
フィルタ3,4は,排気ガスEGに接する表面積を大き
くするため,全体として,蛇腹状に折り曲げられ,長手
方向に延びてハウジング1,2内に配設されている。
As shown in FIG. 1, this diesel particulate filter device captures particulate matter composed of carbon, soot, HC, SO X and the like contained in exhaust gas EG discharged from the engine by filters 3 and 4. The particulate matter collected by the filters 3 and 4 is heated and incinerated to regenerate the filters 3 and 4.
The housings 1 and 2 in which the filters 3 and 4 are provided are arranged between the inlet-side exhaust pipe 5 and the outlet-side exhaust pipe 6.
In order to increase the surface area in contact with the exhaust gas EG, the filters 3 and 4 are bent in bellows as a whole, extend in the longitudinal direction, and are disposed in the housings 1 and 2.

【0025】フィルタ3,4は,排気ガスEGが接触す
る通過面積を増大させるため,蛇腹状に折り曲げられて
いる。フィルタ3,4は,方形の箱状ハウジング1,2
に排気ガスEGの流れに交差する方向に指向してハウジ
ングの一面から対向した他面へ延びるように配設されて
いる。フィルタ3,4は,蛇腹の襞の山部が排気ガスE
Gの流れに沿って同一方向に向かって平行に指向され,
また,蛇腹の襞の谷部が排気ガスEGの流れに沿って同
一方向に向かって平行に指向されている。また,フィル
タ3,4の一端が取り付けられたハウジング1,2の一
面側に排気ガス入口13,14(図4)が形成され,フ
ィルタ3,4は,排気ガスをフィルタ3,4に対して均
等に流入させるため,ハウジング1,2の入口側13
F,14Fの通路断面積が大きく,ハウジング1,2の
奥側13R,14Rの通路断面積が小さくなるようにハ
ウジング1,2内に配置されている。排気ガスEGは,
入口側排気管5からフィルタ3,4に送り込まれ,フィ
ルタ3,4を通過する際に,排気ガスEGに含まれてい
るパティキュレート物質がフィルタ3,4に捕集され
る。パティキュレート物質が除かれた浄化された排気ガ
スEGは,出口側排気管6から排出される。
The filters 3 and 4 are bent in a bellows shape in order to increase the passage area where the exhaust gas EG contacts. Filters 3, 4 are rectangular box-shaped housings 1, 2,
The housing is arranged so as to extend from one surface of the housing to the opposite surface facing the flow direction of the exhaust gas EG. In the filters 3 and 4, the peak of the bellows fold is the exhaust gas E.
It is directed parallel to the same direction along the flow of G,
Also, the valleys of the bellows folds are directed parallel to the same direction along the flow of the exhaust gas EG. Exhaust gas inlets 13 and 14 (FIG. 4) are formed on one side of the housings 1 and 2 to which one ends of the filters 3 and 4 are attached. In order to make it flow evenly, the inlet side 13 of the housings 1 and 2
F and 14F are arranged in the housings 1 and 2 such that the cross-sectional area of the passage is large, and the cross-sectional areas of the passages 13R and 14R on the rear side of the housings 1 and 2 are small. The exhaust gas EG is
The particulate matter contained in the exhaust gas EG is collected by the filters 3 and 4 when being sent from the inlet side exhaust pipe 5 to the filters 3 and 4 and passing through the filters 3 and 4. The purified exhaust gas EG from which the particulate matter has been removed is discharged from the outlet side exhaust pipe 6.

【0026】フィルタ3,4は,特に,図2及び図3に
示すように,両端に電極端子25,26を備えた耐熱性
金属線から成るヒータ32,耐熱性のセラミックス繊維
がランダムに積層された第1セラミックス不織布33,
パティキュレート物質の燃焼温度を低減させる触媒を含
んだ触媒層34,耐熱性のセラミックス繊維がランダム
に積層された第2セラミックス不織布35,及び耐熱金
属線を網み込んだ金網36を順次積層した積層構造に構
成されている。積層構造のフィルタ3,4は,排気ガス
EGの流れに対して上流側にヒータ32が位置し,下流
側にセラミックス繊維の飛散を防止するため金網36が
位置するようにハウジング内1,2に配列されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the filters 3 and 4 are formed by randomly laminating a heater 32 made of a heat-resistant metal wire having electrode terminals 25 and 26 at both ends and a heat-resistant ceramic fiber. The first ceramic nonwoven fabric 33,
A layered structure in which a catalyst layer 34 containing a catalyst for reducing the burning temperature of particulate matter, a second ceramic nonwoven fabric 35 in which heat-resistant ceramic fibers are randomly stacked, and a wire mesh 36 in which heat-resistant metal wires are woven are sequentially stacked. Structured. The filters 3 and 4 having a laminated structure are arranged in the housings 1 and 2 such that the heater 32 is located on the upstream side with respect to the flow of the exhaust gas EG, and the wire mesh 36 is located on the downstream side to prevent the scattering of the ceramic fibers. Are arranged.

【0027】触媒層34は,コバルト(Co),白金
(Pt)及び/又はパラジウム(Pd)から成る金属粉
末を,ニッケル(Ni)線をベースにした金網又は不織
布の薄板状層に分散させた状態で担持された構造に構成
されている。また,触媒層34の金網又は薄板に電極端
子44(図3)を設け,フィルタ3,4を再生する時に
金網又は薄板をヒータに構成することができる。ヒータ
32,触媒層34及び金網36の金属材は,排気ガスE
Gに接して腐食するような材料である時には,耐腐食性
セラミックス等の材料でコーティングすることができ
る。
The catalyst layer 34 is obtained by dispersing a metal powder composed of cobalt (Co), platinum (Pt) and / or palladium (Pd) in a thin layer of a wire mesh or nonwoven fabric based on a nickel (Ni) wire. It is configured to be carried in a state. Further, an electrode terminal 44 (FIG. 3) may be provided on the wire mesh or thin plate of the catalyst layer 34, and the wire mesh or thin plate may be used as a heater when the filters 3 and 4 are regenerated. The metal material of the heater 32, the catalyst layer 34 and the wire mesh 36 is the exhaust gas E
When the material is such as to corrode in contact with G, it can be coated with a material such as a corrosion-resistant ceramic.

【0028】また,フィルタ3,4を構成するヒータ3
2と触媒層34を形成する金属層は,通電できる形状に
構成され,触媒効果によってパティキュレート物質の着
火が容易になるように構成されている。また,フィルタ
3,4を構成するヒータ32は,Ni線,該Ni線上に
分散させられたコバルト,白金,及び/又はパラジウム
から成る金属粉末とから構成されている。
The heaters 3 constituting the filters 3 and 4
The metal layer that forms the catalyst layer 2 and the catalyst layer 34 is configured to be able to conduct electricity, and is configured to facilitate the ignition of the particulate material by the catalytic effect. The heaters 32 constituting the filters 3 and 4 are composed of a Ni wire and a metal powder made of cobalt, platinum, and / or palladium dispersed on the Ni wire.

【0029】ヒータ32を構成する耐熱性金属線は,図
2及び図3に示すように,第1セラミックス不織布33
に接してそれぞれ実質的に平行に延びている配置が好ま
しいが,必ずしも平行である必要が無く,場合によって
は,接触してもよいものである。ヒータ32は,耐熱性
金属線が電極端子25,26にそれぞれ並列に結線され
ている。ヒータ32の耐熱性金属線は,第1セラミック
ス不織布33の全面に実質的に平行に一端から他端に延
びる状態に積層すればよいものである。場合によって
は,隣接するヒータ32の耐熱性金属線は,互いに接触
したとしても,電極間に電圧を負荷させたときに,トー
タルの抵抗が変わることがないので,必ずしも平行に配
置させることもない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the heat-resistant metal wire constituting the heater 32 is made of a first ceramic nonwoven fabric 33.
However, it is not always necessary that they be parallel, and in some cases, they may be in contact with each other. The heater 32 has a heat-resistant metal wire connected to the electrode terminals 25 and 26 in parallel. The heat-resistant metal wire of the heater 32 may be laminated on the first ceramic nonwoven fabric 33 so as to extend substantially in parallel from one end to the other end. In some cases, even if the heat-resistant metal wires of the adjacent heaters 32 are in contact with each other, the total resistance does not change when a voltage is applied between the electrodes, so that they are not necessarily arranged in parallel. .

【0030】第1と第2のセラミックス不織布33,3
5は,窒化珪素(Si3 4 ),炭化珪素(SiC),
アルミナ(Al2 3 )等の耐熱性セラミックスから構
成されている。また,第1と第2のセラミックス不織布
33,35は,30mm〜100mm程度の長さのセラ
ミックス繊維から形成されている。
First and second ceramic nonwoven fabrics 33, 3
5 is silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC),
It is made of a heat-resistant ceramic such as alumina (Al 2 O 3 ). Further, the first and second ceramic nonwoven fabrics 33 and 35 are formed of ceramic fibers having a length of about 30 mm to 100 mm.

【0031】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,具体的には,図4に示すように構成されてい
る。このディーゼルパティキュレートフィルタ装置は,
入口側排気管5と出口側排気管6がエンジンで発生した
排気ガスEGが排出される排気管に接続されて組み込ま
れている。ハウジング1,2は,入口側排気管5に接続
された切換通路15に排気ガス入口13,14が互いに
対向してそれぞれ配置されている。ハウジング1,2
は,切換通路15を挟んでフレーム29等によって所定
の形状に互いに固定されている。フィルタ3,4は,ハ
ウジング1,2内にそれぞれ配置されている。切換通路
15には,フィルタ3,4に排気ガスEGを供給するた
め排気ガス入口13,14の何れか一方を開放し且つ他
方を閉鎖するためアクチュエータ10で駆動される切り
換えられる排気ガス切換弁12が設けられ,アクチュエ
ータ10と排気ガス切換弁12はフレーム29等に固定
されている。ハウジング1,2にそれぞれ形成された排
気ガス出口16,17には,出口側排気管6が接続され
ている。入口側排気管5と出口側排気管6には,フィル
タ3,4に捕集されたパティキュレート物質の捕集量を
検出するため排気ガスの圧力を検出する圧力センサ3
0,31がそれぞれ設けられている。
This diesel particulate filter device is specifically configured as shown in FIG. This diesel particulate filter device
An inlet-side exhaust pipe 5 and an outlet-side exhaust pipe 6 are connected to and incorporated into an exhaust pipe from which exhaust gas EG generated by the engine is discharged. Exhaust gas inlets 13 and 14 of the housings 1 and 2 are arranged in a switching passage 15 connected to the inlet side exhaust pipe 5 so as to face each other. Housing 1, 2
Are fixed to each other in a predetermined shape by a frame 29 or the like with the switching passage 15 interposed therebetween. The filters 3 and 4 are arranged in the housings 1 and 2, respectively. The switching passage 15 has a switchable exhaust gas switching valve 12 driven by an actuator 10 to open one of the exhaust gas inlets 13 and 14 and supply the exhaust gas EG to the filters 3 and 4 and close the other. The actuator 10 and the exhaust gas switching valve 12 are fixed to the frame 29 and the like. An outlet-side exhaust pipe 6 is connected to exhaust gas outlets 16 and 17 formed in the housings 1 and 2, respectively. A pressure sensor 3 for detecting the pressure of the exhaust gas for detecting the amount of particulate matter collected by the filters 3 and 4 is provided on the inlet side exhaust pipe 5 and the outlet side exhaust pipe 6.
0 and 31 are provided respectively.

【0032】更に,このディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置は,ハウジング1,2内のフィルタ3,4の
上流側にそれぞれ開口するガス供給口27,28を通じ
て排気ガスEG又は空気をハウジング1,2内に供給す
るガス供給管7,8,フィルタ3,4の再生時にガス供
給管7,8を通って何れか一方のハウジング1,2内に
排気ガスEG又は空気を供給するためガス供給管7,8
に設けられたアクチュエータ11A,11Bで駆動され
るガス切換弁21,22,及びガス供給管7,8を通っ
てハウジング1,2内に排気ガスEG又は空気を供給す
るため作動される送風ポンプ9を有する。
Further, in this diesel particulate filter device, exhaust gas EG or air is supplied into the housings 1 and 2 through gas supply ports 27 and 28 opened on the upstream side of the filters 3 and 4 in the housings 1 and 2, respectively. Gas supply pipes 7, 8 for supplying exhaust gas EG or air to one of the housings 1, 2 through the gas supply pipes 7, 8 at the time of regeneration of the gas supply pipes 7, 8, and the filters 3, 4
A blower pump 9 that is operated to supply exhaust gas EG or air into the housings 1 and 2 through the gas switching valves 21 and 22 and the gas supply pipes 7 and 8 that are driven by actuators 11A and 11B provided in the housing 1. Having.

【0033】また,このディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置は,フィルタ3,4の再生時に,フィルタ
3,4の温度を検出するためフィルタ3,4面を縦断す
る方向に延びる温度センサ18,19を備えている。コ
ントローラ20は,フィルタ3,4の過熱を防止するた
め,温度センサ18,19からの検出温度に応答してヒ
ータ32への通電を制御すると共に,送風ポンプ9を駆
動するモータの作動を制御してハウジング1,2内への
排気ガスEG又は空気の供給量を調節する。即ち,コン
トローラ20は,回転センサ23で検出されたエンジン
回転数,負荷センサ24で検出されたエンジン負荷等の
エンジンの作動状態に応答して送風ポンプ9を駆動する
モータの回転速度を制御する。コントローラ20は,フ
ィルタ3,4の再生時に,例えば,エンジンの負荷が高
い時にモータの回転数を上昇させてフィルタ3,4に多
量の排気ガスEG又は空気のガスを送り込み,低い時に
モータの回転数を低減してフィルタ3,4に少量のガス
を送り込む制御をする。
The diesel particulate filter device also includes temperature sensors 18 and 19 extending in the direction perpendicular to the surfaces of the filters 3 and 4 to detect the temperatures of the filters 3 and 4 during regeneration of the filters 3 and 4. I have. The controller 20 controls the energization of the heater 32 in response to the temperature detected by the temperature sensors 18 and 19 and controls the operation of the motor that drives the blower pump 9 in order to prevent the filters 3 and 4 from overheating. Thus, the supply amount of the exhaust gas EG or the air into the housings 1 and 2 is adjusted. That is, the controller 20 controls the rotation speed of the motor that drives the blower pump 9 in response to the operating state of the engine such as the engine speed detected by the rotation sensor 23 and the engine load detected by the load sensor 24. During regeneration of the filters 3 and 4, for example, the controller 20 increases the number of rotations of the motor when the load of the engine is high and sends a large amount of exhaust gas EG or air gas to the filters 3 and 4; Control is performed to reduce the number and feed a small amount of gas to the filters 3 and 4.

【0034】コントローラ20は,圧力センサ30,3
1によって検出された圧力の圧力比を検出し,所定の圧
力比より大きくなれば,フィルタ3,4に捕集されたパ
ティキュレート物質が予め決められた捕集量に達したと
認識し,その圧力比に応答して,排気ガス切換弁12を
切り換える制御をし,次いで,フィルタ3又は4に堆積
されたパティキュレート物質を加熱焼却するため,ヒー
タ32へ通電する制御を行う。また,コントローラ20
は,フィルタ3,4の再生に応答して送風ポンプ9の作
動と,ガス切換弁21,22の切換作動を行うためアク
チュエータ11A,11Bの作動を制御する。更に,コ
ントローラ20は,回転センサ23で検出されたエンジ
ン回転数,負荷センサ24で検出されたエンジン負荷等
のエンジンの作動状態に応答して圧力センサ30,31
によって検出された圧力P1 ,P 2 の圧力比(P2 /P
1 )を演算し,適正なパティキュレート物質の捕集量を
演算し,排気ガス切換弁12の切り換え時を制御し,更
に,ハウジング1,2内へ送り込む排気ガスEG又は空
気の流量を調整するため送風ポンプ9の作動を制御す
る。
The controller 20 includes pressure sensors 30, 3
1 to detect the pressure ratio of the pressure detected by
If the force ratio is larger than the power ratio, the
That the amount of particulate matter reaches a predetermined amount
Recognizes and responds to the pressure ratio to switch the exhaust gas switching valve 12
Control to switch, then deposit on filter 3 or 4
To incinerate the burned particulate matter
Control to energize the heater 32. In addition, the controller 20
Operates the blower pump 9 in response to regeneration of the filters 3 and 4.
Operation and switching operation of the gas switching valves 21 and 22.
The operation of the tutors 11A and 11B is controlled. In addition,
The controller 20 detects the engine detected by the rotation sensor 23.
Engine speed, engine load detected by load sensor 24, etc.
Pressure sensors 30, 31 in response to the operating state of the engine
Pressure P detected by1, P TwoPressure ratio (PTwo/ P
1) To calculate the appropriate amount of particulate matter collected.
Calculation to control when the exhaust gas switching valve 12 is switched,
The exhaust gas EG or empty air sent into the housings 1 and 2
Control the operation of the blower pump 9 to adjust the air flow
You.

【0035】このディーゼルパティキュレートフィルタ
装置は,上記のように構成されており,次のように作動
する。エンジンで発生した排気ガスEGは,入口側排気
管5を通じて切換通路15へ流入する。図4に示すよう
に,切換通路15において,まず,排気ガス切換弁12
が排気ガス入口13を開放し,排気ガス入口14を閉鎖
した状態であるとすると,排気ガスEGは,矢印のよう
に,切換通路15から排気ガス入口13を通じてハウジ
ング1内へ送り込まれる。ハウジング1内にはフィルタ
3が配設されているので,排気ガスEGは,フィルタ3
を通過して浄化され,排気ガス出口16から出口側排気
管6へ排出される。排気ガスEGがフィルタ3を通過す
る際に,排気ガスEGに含まれるパティキュレート物質
はフィルタ3によって捕集される。パティキュレート物
質がフィルタ3に捕集されて堆積すると,入口側排気管
5を流れる排気ガスEGの圧力P2 が上昇し,出口側排
気管6を流れる排気ガスEGの圧力P1 が降下する。出
口側排気管6が大気開放状態であれば,圧力P1 は通常
降下したとしても大気圧である。これらの圧力P1,P
2 は,圧力センサ30,31や電気的手段によって検出
される。これらの圧力P1 ,P2 は,コントローラ20
に入力され,圧力比P2 /P1 が演算される。コントロ
ーラ20は,圧力比P2 /P1 が予め決められた所定値
以上になると,フィルタ3に所定量のパティキュレート
物質が捕集された状態であるとして次のような処理の指
令を発する。
This diesel particulate filter device is configured as described above, and operates as follows. Exhaust gas EG generated by the engine flows into the switching passage 15 through the inlet-side exhaust pipe 5. As shown in FIG. 4, in the switching passage 15, first, the exhaust gas switching valve 12
Assuming that the exhaust gas inlet 13 is opened and the exhaust gas inlet 14 is closed, the exhaust gas EG is sent into the housing 1 from the switching passage 15 through the exhaust gas inlet 13 as shown by an arrow. Since the filter 3 is provided in the housing 1, the exhaust gas EG
, And is discharged from the exhaust gas outlet 16 to the outlet side exhaust pipe 6. When the exhaust gas EG passes through the filter 3, the particulate matter contained in the exhaust gas EG is collected by the filter 3. When particulate material is deposited is trapped in the filter 3, the inlet-side exhaust pipe 5 the pressure P 2 of the exhaust gas EG flowing rises, the pressure P 1 of the exhaust gas EG flowing the outlet side exhaust pipe 6 is lowered. If the outlet side exhaust pipe 6 is in atmospheric release state, the pressure P 1 is also the atmospheric pressure as the normal drop. These pressures P 1 , P
2 is detected by the pressure sensors 30, 31 and electric means. These pressures P 1 and P 2 are controlled by the controller 20.
Is input, the pressure ratio P 2 / P 1 is calculated. When the pressure ratio P 2 / P 1 becomes equal to or more than a predetermined value, the controller 20 issues a command for the following processing assuming that a predetermined amount of particulate matter has been collected in the filter 3.

【0036】コントローラ20は,アクチュエータ10
を駆動して排気ガス切換弁12の切換作動をし,排気ガ
ス入口13を閉鎖し,排気ガス入口14を開放する。そ
こで,入口側排気管5から切換通路15に流入した排気
ガスEGは,排気ガス入口14からハウジング2へと送
り込まれ,ハウジング2内にはフィルタ4が配設されて
いるので,排気ガスEGは,フィルタ4を通過して浄化
され,排気ガス出口17から出口側排気管6へ排出され
る。また,コントローラ20は,フィルタ3に捕集され
たパティキュレート物質を加熱焼却するため,フィルタ
3に組み込んだヒータ32に電極端子25を通じて通電
し,フィルタ3とその雰囲気を加熱する。次いで,コン
トローラ20は,アクチュエータ11A,11Bを作動
し,ガス供給管7のガス切換弁21を開放し,ガス供給
管8のガス切換弁22を閉鎖すると共に,送風ポンプ9
を作動する。送風ポンプ9の作動によって,排気ガスE
G又は空気がガス供給管7を通じてガス供給口27から
ハウジング1内に供給される。送風ポンプ9によってハ
ウジング1へ供給される排気ガスEGは,出口側排気管
6を流れる浄化されたものを利用することが好ましい。
The controller 20 includes the actuator 10
Is driven to switch the exhaust gas switching valve 12, the exhaust gas inlet 13 is closed, and the exhaust gas inlet 14 is opened. Therefore, the exhaust gas EG flowing from the inlet-side exhaust pipe 5 into the switching passage 15 is sent from the exhaust gas inlet 14 to the housing 2, and the filter 4 is provided in the housing 2. The exhaust gas is purified by passing through the filter 4 and discharged from the exhaust gas outlet 17 to the outlet side exhaust pipe 6. Further, the controller 20 energizes the heater 32 incorporated in the filter 3 through the electrode terminal 25 to heat and incinerate the particulate matter collected by the filter 3, thereby heating the filter 3 and its atmosphere. Next, the controller 20 operates the actuators 11A and 11B, opens the gas switching valve 21 of the gas supply pipe 7, closes the gas switching valve 22 of the gas supply pipe 8, and sets the air pump 9
Operate. The operation of the blower pump 9 causes the exhaust gas E
G or air is supplied into the housing 1 from the gas supply port 27 through the gas supply pipe 7. As the exhaust gas EG supplied to the housing 1 by the blower pump 9, it is preferable to use purified exhaust gas flowing through the outlet side exhaust pipe 6.

【0037】フィルタ3に捕集されているパティキュレ
ート物質は,ハウジング1にガス供給管7を通じて酸素
を含む排気ガスEG又は空気を送り込むと.フィルタ3
に設けたヒータ32によって加熱されて着火燃焼し,加
熱焼却される。この時,フィルタ3に設けられた触媒層
34によってパティキュレート物質の燃焼温度は低く抑
制されると共に,フィルタ3及びその雰囲気は,温度セ
ンサ18によって検出され,所定温度以上になると,ヒ
ータ32を切り,ヒータ32による加熱を停止してパテ
ィキュレート物質の燃焼伝播によって加熱焼却する。フ
ィルタ3は,パティキュレート物質が加熱焼却されて再
生され,次のパティキュレート物質の捕集処理の待機状
態になる。一方,排気ガスEGは,フィルタ4によって
浄化されているが,排気ガスEGに含まれるパティキュ
レート物質がフィルタ4に所定量以上堆積することによ
って,フィルタ3と同様の再生処理が行われ,その時に
は排気ガスEGは再生されたフィルタ3で浄化されるこ
とになる。このディーゼルパティキュレートフィルタ装
置は,上記の排気ガス処理工程が繰り返され,エンジン
から排出される排気ガスEGは連続して浄化されること
になる。
When the particulate matter collected in the filter 3 is supplied with exhaust gas EG containing oxygen or air through the gas supply pipe 7 into the housing 1. Filter 3
Is heated by a heater 32 provided in the heater and ignited and burnt, and is incinerated by heating. At this time, the combustion temperature of the particulate matter is suppressed low by the catalyst layer 34 provided on the filter 3, and the filter 3 and its atmosphere are detected by the temperature sensor 18, and when the temperature reaches a predetermined temperature or higher, the heater 32 is turned off. Then, the heating by the heater 32 is stopped, and the incineration is performed by the combustion propagation of the particulate matter. The filter 3 is heated and incinerated to regenerate the particulate matter, and enters a standby state for the next particulate matter collecting process. On the other hand, the exhaust gas EG is purified by the filter 4. However, the particulate matter contained in the exhaust gas EG is deposited on the filter 4 in a predetermined amount or more, so that the same regeneration processing as that of the filter 3 is performed. The exhaust gas EG is purified by the regenerated filter 3. In this diesel particulate filter device, the above exhaust gas treatment process is repeated, and the exhaust gas EG discharged from the engine is continuously purified.

【0038】次に,図5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装置の別の実施例を
説明する。この実施例では,ハウジング1Aは,一個か
ら構成され,入口側排気管5Aと出口側排気管6Aとの
間に配置されている。入口側排気管5Aが接続されたハ
ウジング1A内の排気ガス流入側は二分された排気ガス
入口部39が形成され,排気ガス入口部39には開閉シ
ャッター37,38がそれぞれ設けられている。開閉シ
ャッター37,38はコントローラ20Aによってエン
ジン作動状態に応答してそれぞれ開閉制御される。例え
ば,コントローラ20Aは,エンジン負荷が高負荷で且
つ排気ガス温度が高い時には,両方の開閉シャッター3
7,38をそれぞれ開放し,エンジン負荷が低負荷の時
には,一方の開閉スイッチ40又は41をライン42を
通じてOFFにして開閉シャッター37又は38を開放
状態に維持し,また,他方の開閉スイッチ41又は40
をライン43を通じてOFFにし,開閉シャッター38
又は37を閉鎖する制御を行う。開閉シャッター37,
38は,ハウジング1A及び/又はフィルタ3Aに取り
付けられている。また,フィルタ3Aは,実質的に第1
実施例のフィルタ3,4と同様な構造に構成されてい
る。この実施例は,排気ガスEGの温度や流量に応じて
開閉シャッター38又は37がコントローラ20Aによ
って開閉制御されるので,排気ガスEGを適正に浄化す
ることができる。
Next, another embodiment of the diesel particulate filter device according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the housing 1A is composed of one piece and is disposed between the inlet-side exhaust pipe 5A and the outlet-side exhaust pipe 6A. An exhaust gas inlet 39 is formed on the exhaust gas inlet side of the housing 1A to which the inlet exhaust pipe 5A is connected. The exhaust gas inlet 39 is provided with opening and closing shutters 37 and 38, respectively. The opening and closing shutters 37 and 38 are respectively controlled to open and close by the controller 20A in response to the engine operating state. For example, when the engine load is high and the exhaust gas temperature is high, the controller 20 </ b> A
When the engine load is low, one of the open / close switches 40 or 41 is turned off through the line 42 to keep the open / close shutter 37 or 38 open, and the other open / close switch 41 or 41 is opened. 40
Is turned off through the line 43 and the shutter 38 is opened and closed.
Or, control for closing 37 is performed. Opening and closing shutter 37,
38 is attached to the housing 1A and / or the filter 3A. The filter 3A is substantially the first
The filter has the same structure as the filters 3 and 4 of the embodiment. In this embodiment, the opening / closing shutter 38 or 37 is controlled to be opened and closed by the controller 20A according to the temperature and the flow rate of the exhaust gas EG, so that the exhaust gas EG can be appropriately purified.

【0039】[0039]

【発明の効果】この発明によるディーゼルパティキュレ
ートフィルタ装置は,上記のように,フィルタが配設さ
れたハウジングが方形の形状であって極めてコンパクト
な構造であるので,新車は勿論のこと,既存の車両に対
しても,マフラの取付け構造或いはマフラの代わりに消
音機能を持つものとして容易に取り付けることができ
る。また,フィルタは,セラミックス繊維中に燃焼温度
を抑制する触媒層を有するので,フィルタに捕集された
パティキュレート物質を低い温度で加熱焼却することが
可能となり,高温で加熱することによるフィルタの耐久
性の低下を防止することができ,フィルタの寿命を長く
させることができて耐久性を増大させることが可能であ
る。また,フィルタには,実質的に平行に延びるヒータ
がセラミックス繊維に全面に配設されているので,フィ
ルタに捕集されたパティキュレート物質は局部加熱され
ることなく,均等に加熱焼却される。また,加熱によっ
てヒータの金属線が他のヒータの金属線に接したとして
も,各ヒータは並列に結線されているので,トータルの
抵抗は実質的に変わることがなく,スムースにパティキ
ュレート物質を加熱焼却する機能を果たすことができ
る。
As described above, the diesel particulate filter device according to the present invention has a very compact structure because the housing in which the filter is disposed has a rectangular shape, so that not only new vehicles but also existing vehicles can be used. The muffler mounting structure or the muffler can be easily mounted on the vehicle as a muffler. In addition, since the filter has a catalyst layer that suppresses the combustion temperature in the ceramic fiber, the particulate matter collected by the filter can be heated and incinerated at a low temperature. It is possible to prevent the filter from deteriorating, prolong the life of the filter, and increase the durability. Further, since the filter is provided with a heater extending substantially parallel to the entire surface of the ceramic fiber, the particulate matter collected by the filter is uniformly heated and incinerated without being locally heated. Also, even if the metal wire of a heater comes into contact with the metal wire of another heater due to heating, since the heaters are connected in parallel, the total resistance does not substantially change and the particulate matter can be smoothly removed. It can perform the function of heating and incineration.

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

【図1】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置の一実施例を示し,フィルタをハウジングに
配設した状態を示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of a diesel particulate filter device according to the present invention, showing a state in which a filter is provided in a housing.

【図2】図1の符号Aの領域のフィルタを示す概略斜視
図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a filter in a region indicated by reference numeral A in FIG.

【図3】フィルタの構造を説明する分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a structure of a filter.

【図4】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置の具体的な実施例を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a specific embodiment of a diesel particulate filter device according to the present invention.

【図5】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置の別の実施例を示し,フィルタをハウジング
に配設した状態を示す概略説明図である。
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing another embodiment of the diesel particulate filter device according to the present invention, showing a state in which the filter is disposed in a housing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,1A ハウジング 3,4,3A フィルタ 5,5A 入口側排気管 6,6A 出口側排気管 7,8 ガス供給管 9 送風ポンプ 10,11A,11B アクチュエータ 12 排気ガス切換弁 13,14 排気ガス入口 13F,14F 入口側 13R,14R 奥側 15 切換通路 16,17 排気ガス出口 20,20A コントローラ 21,22 ガス切換弁 30,31 圧力センサ 32 ヒータ 33 第1セラミックス不織布 34 触媒層 35 第2セラミックス不織布 36 金網 37,38 開閉シャッター 39 入口部 1, 2, 1A Housing 3, 4, 3A Filter 5, 5A Inlet-side exhaust pipe 6, 6A Outlet-side exhaust pipe 7, 8 Gas supply pipe 9 Blast pump 10, 11A, 11B Actuator 12 Exhaust gas switching valve 13, 14 Exhaust Gas inlet 13F, 14F Inlet side 13R, 14R Back side 15 Switching passage 16, 17 Exhaust gas outlet 20, 20A Controller 21, 22 Gas switching valve 30, 31, Pressure sensor 32 Heater 33 First ceramic nonwoven fabric 34 Catalyst layer 35 Second ceramic Non-woven fabric 36 Wire mesh 37, 38 Opening / closing shutter 39 Entrance

───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/02 341 F01N 3/02 341H 341J 341R B01D 39/14 B01D 39/14 B 39/20 39/20 D A 53/94 F01N 3/10 A F01N 3/10 3/24 E 3/24 3/32 301B 3/32 301 B01D 53/36 103C Fターム(参考) 3G090 AA02 AA03 BA04 CA01 CA04 CB14 CB18 CB24 DA04 DA13 DA18 DA20 EA01 3G091 AA18 AB02 BA00 CA03 EA00 EA01 EA03 EA18 4D019 AA01 BA02 BA05 BB03 BC07 CA02 CB06 DA02 4D048 AA14 AB01 BA30X BA30Y BA31X BA31Y BA37X BA37Y BA38X BA38Y BB04 BB07 BB08 CA01 CC25 CC38 CC52 CD05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/02 341 F01N 3/02 341H 341J 341R B01D 39/14 B01D 39/14 B 39/20 39/20 DA 53/94 F01N 3/10 A F01N 3/10 3/24 E 3/24 3/32 301B 3/32 301 B01D 53/36 103C F term (reference) 3G090 AA02 AA03 BA04 CA01 CA04 CB14 CB18 CB24 DA04 DA13 DA18 DA20 EA01 3G091 AA18 AB02 BA00 CA03 EA00 EA01 EA03 EA18 4D019 AA01 BA02 BA05 BB03 BC07 CA02 CB06 DA02 4D048 AA14 AB01 BA30X BA30Y BA31X BA31Y BA37X BA37Y BA38X BA38Y BB04 CC05 CC05 CD08

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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排気管に配置されたフィル
タで捕集し,前記フィルタに捕集されたパティキュレー
ト物質を加熱焼却させるディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置において,前記フィルタは,耐熱性金属線か
ら成るヒータ,耐熱性のセラミックス繊維がランダムに
積層された第1セラミックス不織布,前記パティキュレ
ート物質の燃焼温度を低減させる触媒を含んだ触媒層,
耐熱性のセラミックス繊維がランダムに積層された第2
セラミックス不織布,及び耐熱金属線を網み込んだ金
網,を順次積層した積層構造に構成されていることを特
徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
1. A diesel particulate filter device for collecting particulate matter contained in exhaust gas discharged from an engine by a filter arranged in an exhaust pipe and heating and burning the particulate matter collected by the filter. In the above, the filter may include a heater made of a heat-resistant metal wire, a first ceramic nonwoven fabric in which heat-resistant ceramic fibers are randomly laminated, a catalyst layer containing a catalyst for reducing the burning temperature of the particulate matter,
2nd heat-resistant ceramic fibers randomly laminated
A diesel particulate filter device having a laminated structure in which a ceramic non-woven fabric and a wire mesh in which heat-resistant metal wires are woven are sequentially laminated.
【請求項2】 前記フィルタは,前記排気ガスの流れに
対して上流側に前記ヒータが位置し且つ下流側に前記金
網が位置するように配列され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装置。
2. The filter according to claim 1, wherein the filters are arranged such that the heater is located upstream of the flow of the exhaust gas and the wire mesh is located downstream. Diesel particulate filter device.
【請求項3】 前記ヒータを構成する前記耐熱性金属線
は,前記第1セラミックス不織布に接してそれぞれ実質
的に平行に延び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装置。
3. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein the heat-resistant metal wires constituting the heater extend substantially in parallel with the first ceramic non-woven fabric, respectively. .
【請求項4】 前記ヒータは,前記耐熱性金属線がそれ
ぞれ並列に結線されていることを特徴とする請求項3に
記載のディーゼルパティキュレートフィルタ装置。
4. The diesel particulate filter device according to claim 3, wherein the heat-resistant metal wires are connected in parallel to the heater.
【請求項5】 前記第1と第2のセラミックス不織布
は,窒化珪素,炭化珪素,アルミナ等の耐熱性セラミッ
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装置。
5. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein said first and second ceramic nonwoven fabrics are made of heat-resistant ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, and alumina.
【請求項6】 前記第1と第2のセラミックス不織布
は,30mm〜100mm程度の長さの繊維から形成さ
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装置。
6. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein the first and second ceramic nonwoven fabrics are formed from fibers having a length of about 30 mm to 100 mm.
【請求項7】 前記触媒層は,Ni,Co,Pt及び/
又はPdから成る金属粉末を,Niをベースにした金網
又は不織布の薄板状層に分散させ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
タ装置。
7. The catalyst layer comprises Ni, Co, Pt and / or Pt.
2. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein metal powder composed of Pd or Pd is dispersed in a thin layer of a wire mesh or nonwoven fabric based on Ni.
【請求項8】 前記フィルタは,前記排気ガスが接触す
る通過面積を増大させるため蛇腹状に折り曲げられてい
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装置。
8. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein the filter is bent in a bellows shape so as to increase a passage area where the exhaust gas contacts.
【請求項9】 前記フィルタは,方形の箱状ハウジング
に前記排気ガスの流れ方向に交差する方向に指向して前
記ハウジングの一面から対向した他面へ延びるように配
設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装置。
9. The filter is provided on a rectangular box-shaped housing so as to extend from one surface of the housing to the other surface facing the direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas. The diesel particulate filter device according to claim 1, wherein
【請求項10】 前記ハウジングは一個から構成され,
前記フィルタの排気ガス流入側は二分された排気ガス入
口が形成され,前記排気ガス入口には開閉シャッターが
それぞれ設けられており,前記開閉シャッターはコント
ローラによってエンジン作動状態に応答してそれぞれ開
閉制御されることを特徴とする請求項9に記載のディー
ゼルパティキュレートフィルタ装置。
10. The housing comprises one piece,
An exhaust gas inlet side of the filter is formed with a divided exhaust gas inlet, and an open / close shutter is provided at the exhaust gas inlet, and the open / close shutter is respectively controlled by a controller in response to an engine operating state. The diesel particulate filter device according to claim 9, wherein:
【請求項11】 前記フィルタの一端が取り付けられた
前記ハウジングの前記一面に排気ガス入口が形成され,
前記フィルタは,前記排気ガスを前記フィルタに対して
均等に流入させるため,前記ハウジングの入口側の通路
断面積が大きく,前記ハウジングの奥側の通路断面積が
小さくなるように前記ハウジング内に配置されているこ
とを特徴とする請求項9に記載のディーゼルパティキュ
レートフィルタ装置。
11. An exhaust gas inlet is formed in the one surface of the housing to which one end of the filter is attached,
The filter is arranged in the housing such that the passage cross-sectional area on the inlet side of the housing is large and the passage cross-sectional area on the back side of the housing is small in order to allow the exhaust gas to flow evenly into the filter. The diesel particulate filter device according to claim 9, wherein:
【請求項12】 前記ハウジングは前記排気管に接続さ
れた切換通路に排気ガス入口が互いに対向してそれぞれ
配置され,前記フィルタは前記ハウジング内にそれぞれ
配置され,前記切換通路には前記フィルタに前記排気ガ
スを供給するため前記排気ガス入口の何れか一方を開放
し且つ他方を閉鎖するため切り換えられる排気ガス切換
弁が設けられ,前記ハウジングにそれぞれ形成された排
気ガス出口には出口側排気管が接続され,前記フィルタ
に捕集された前記パティキュレート物質の捕集量に応答
して前記排気ガス切換弁の切り換えと前記ヒータへの通
電を制御するコントローラが設けられていることから成
る請求項9に記載のディーゼルパティキュレートフィル
タ装置。
12. The exhaust gas inlet of the housing is disposed in a switching passage connected to the exhaust pipe so as to face each other. The filters are respectively disposed in the housing. An exhaust gas switching valve, which is switched to open one of the exhaust gas inlets and close the other to supply exhaust gas, is provided, and an exhaust gas outlet formed at the housing is provided with an outlet exhaust pipe. 10. A controller which is connected and controls the switching of the exhaust gas switching valve and the energization to the heater in response to the amount of the particulate matter collected by the filter. 2. The diesel particulate filter device according to item 1.
【請求項13】 前記ハウジング内の前記フィルタの上
流側にそれぞれ開口して前記排気ガス又は空気を前記ハ
ウジング内に供給するガス供給管,前記フィルタの再生
時に前記ガス供給管を通って何れか一方の前記ハウジン
グ内に前記排気ガス又は空気を供給するため前記ガス供
給管に設けられたガス切換弁,及び前記ガス供給管を通
って前記ハウジング内に前記排気ガス又は前記空気を供
給するため作動される送風ポンプを有し,前記コントロ
ーラは前記フィルタの再生に応答して前記送風ポンプの
作動及び前記ガス切換弁の切換作動を制御することから
成る請求項12に記載のディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置。
13. A gas supply pipe which opens to an upstream side of the filter in the housing and supplies the exhaust gas or the air into the housing, or passes through the gas supply pipe at the time of regeneration of the filter. A gas switching valve provided on the gas supply pipe to supply the exhaust gas or air into the housing, and an exhaust gas or air supplied to the housing through the gas supply pipe. 13. The diesel particulate filter device according to claim 12, further comprising a blower pump, wherein the controller controls operation of the blower pump and switching operation of the gas switching valve in response to regeneration of the filter.
【請求項14】 前記フィルタを構成する前記ヒータと
前記触媒層を形成する金属層は,通電できる形状に構成
され,触媒効果によって前記パティキュレート物質の着
火が容易にな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装置。
14. The heater according to claim 1, wherein the heater and the metal layer forming the catalyst layer are configured to be energizable, and the particulate matter is easily ignited by a catalytic effect. 2. The diesel particulate filter device according to 1.
【請求項15】 前記フィルタを構成する前記ヒータ
は,Ni線と,該Ni線上に分散させたCo,Pt及び
/又はPdから成る金属粉末と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
ートフィルタ装置。
15. The heater according to claim 1, wherein the heater constituting the filter comprises a Ni wire and a metal powder composed of Co, Pt and / or Pd dispersed on the Ni wire. 2. The diesel particulate filter device according to item 1.
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