JP2004360648A - 排気フィルタの再生装置及び再生補助器具 - Google Patents

Abstract

【課題】排気フィルタを加熱して再生するときに排気フィルタから排出される燃焼ガスの白煙、異臭による環境汚染を防止する。
【解決手段】内燃機関２００の排気通路２１０に設けられ排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタ１１０と、排気フィルタの周辺に設けられた再生用ヒータ１２０とを備え、排気フィルタを再生するときは内燃機関の運転を停止し、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、燃焼ガスを排気フィルタの出口から排気通路を介して外部へ排出するようにした排気フィルタの再生装置を前提とする。そして、排気フィルタ１１０を再生するときは、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するように構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気浄化の技術分野に属し、この粒子状物質を捕集する排気フィルタを再生するときの環境対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気浄化装置として、内燃機関の排気通路に排気フィルタを脱着可能に設け、この排気フィルタにより排気ガスから粒子状物質を捕集するようにしたものが知られている（例えば特許文献１を参照）。この排気フィルタが目詰まりすると排気通路から取り外し、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、排気フィルタの周辺に設けられた再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、捕集した粒子状物質を燃焼させて排気フィルタを再生することが行われる。
【０００３】
このように排気フィルタを排気通路に脱着可能に設けるのではなく、保守点検時、劣化による交換時等には排気フィルタを排気通路から取り外すものの、日常的には排気フィルタを排気通路から取り外さないようにした排気浄化装置がある。この場合は、排気フィルタの周辺に再生用ヒータを設け、内燃機関の運転を停止して排気フィルタを再生するときは、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、捕集した粒子状物質を燃焼させて排気フィルタを再生することが行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−８９２３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように排気フィルタを加熱し、捕集した粒子状物質を燃焼して除去する場合、排気フィルタから白煙、異臭を伴う燃焼ガスが排出され、環境を害する。
【０００６】
本発明はこのような点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、排気フィルタを加熱して再生するときに、燃焼ガスを加熱して白煙、異臭を分解し、環境汚染を防止することができる排気フィルタの再生装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の排気フィルタの再生装置は、内燃機関の排気通路に設けられ排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタと、この排気フィルタの周辺に設けられた再生用ヒータとを備え、排気フィルタを再生するときは内燃機関の運転を停止し、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、燃焼ガスを排気フィルタの出口から排気通路を介して外部へ排出するようにした排気フィルタの再生装置を前提とする。そして、この排気フィルタの再生装置では、排気フィルタを再生するときは、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するように構成している。
【０００８】
排気フィルタを再生するときは内燃機関の運転を停止し、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、燃焼ガスを排気フィルタの出口から排気通路を介して外部へ排出する。その場合、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するので、燃焼ガスが加熱されて白煙、異臭が充分に分解される。そのため、排気通路から外部へ排出される燃焼ガスには白煙、異臭が殆ど含まれず、環境汚染が防止される。
【０００９】
請求項２は、請求項１の排気フィルタの再生装置に用いられる排気フィルタの再生補助器具であって、排気通路の末端に接続される筒体と、この筒体の内部に設けられた補助ヒータとを備えている。
【００１０】
この再生補助器具を排気通路の末端に装着すると、補助ヒータにより排気フィルタの出口側で燃焼ガスが加熱される。これによって請求項１の排気フィルタの再生装置が実現し、その作用が得られる。
【００１１】
請求項３の排気フィルタの再生補助器具は、請求項２の排気フィルタの再生補助器具において、筒体を覆う外筒を設け、筒体から出た燃焼ガスを筒体と外筒との間に導いてから外部へ排出するようにしている。
【００１２】
このようにすれば、燃焼ガスが再生補助器具の内部に滞在する時間が長くなるので、補助ヒータに加熱される時間が長くなり、燃焼ガスの加熱が更に促進され、白煙、異臭の分解が更に進む。
【００１３】
請求項４の排気フィルタの再生装置は、排気に含まれる粒子状物質を捕集して内燃機関の排気通路から取り外された排気フィルタを装着し、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、排気フィルタの周辺に設けられた再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、燃焼ガスを排気フィルタの出口から外部へ排出するようにした排気フィルタの再生装置を前提とする。そして、排気フィルタを再生するときは、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するように構成している。
【００１４】
排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、燃焼ガスを排気フィルタの出口から外部へ排出する。その場合、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するので、燃焼ガスが加熱されて白煙、異臭が充分に分解される。そのため、外部へ排出される燃焼ガスには白煙、異臭が殆ど含まれず、環境汚染が防止される。
【００１５】
請求項５の排気フィルタの再生装置は、請求項４の排気フィルタの再生装置において、排気フィルタの出口側に補助ヒータを設けている。
【００１６】
このようにすれば、補助ヒータにより排気フィルタの出口側で燃焼ガスが加熱される。
【００１７】
請求項６の排気フィルタの再生装置は、請求項４又は請求項５の排気フィルタの再生装置において、排気フィルタを覆う外筒を設け、排気フィルタの出口から出た燃焼ガスを排気フィルタと外筒との間に導いてから外部へ排出するようにしている。
【００１８】
このようにすれば、燃焼ガスが再生装置の内部に滞在する時間が長くなるので、補助ヒータに加熱される時間が長くなり、燃焼ガスの加熱が更に促進され、白煙、異臭の分解が更に進む。また、燃焼ガスにより排気フィルタの周囲に断熱層が形成されるので、排気フィルタで捕集した粒子状物質の燃焼が進み、排気フィルタの再生が促進される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施形態に係る排気フィルタの再生装置１００を示す。２００は内燃機関であって、この内燃機関２００はシリンダ内噴射エンジンであり、ディーゼルエンジンである。内燃機関２００は、燃焼室から排出される排気ガスを通す排気通路２１０を備えている。排気通路２１０は、例えば排気マニフォールド２１１、排気管２１２などの部材の内部通路により一連に構成される。この内燃機関は、自動車のような輸送用機器に搭載した内燃機関であってもよいし、例えば発電装置駆動用の内燃機関のように敷地に定着した内燃機関であってもよい。実施形態の対象となる内燃機関の燃焼方式、気筒数その他の形態により本発明が対象とする内燃機関の形態が限定されるものではない。
【００２０】
この排気フィルタの再生装置１００は、内燃機関２００の排気通路２１０に設けられて排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタ１１０と、この排気フィルタ１１０の周辺に設けられた再生用ヒータ１２０とを備え、排気フィルタ１１０を再生するときは内燃機関２００の運転を停止し、排気フィルタ１１０の入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータ１２０を発熱させて排気フィルタ１１０を加熱し、燃焼ガスを排気フィルタ１１０の出口から排気通路２１０を介して外部へ排出するように構成している。ここでは排気フィルタ１１０を排気管２１２に設けている。
【００２１】
排気フィルタ１１０は、一方の端面から入った排気を他方の端面から出し、この間に排気から粒子状物質を捕集する機能を発揮する。この排気フィルタ１１０としては、例えば目封じタイプ、多孔体タイプ、繊維タイプがある。目封じタイプは、例えばセラミック等の材料で構成され、隔壁で区画された複数のセルを有する、いわゆるハニカム体であって、ハニカムを１セルずつ交互にその端を塞いだものであり、排気が壁を通過するときに粒子状物質を捕集する。例えば、一方の端面で各セルの端面がシール材によって交互に市松模様状に塞がれており、他方の端面では、上記一方の端面で塞がれたセルは開口し、上記一方の端面で開口していたセルはシール材によって塞がれた構造をしている。多孔体タイプ、繊維タイプは、例えば金属等の材料で構成され、排気が多孔体又は繊維の構成体に衝突することで粒子状物質を捕集する。しかし、本発明は排気フィルタの構造をこれらに限定するものではない。
【００２２】
再生用ヒータ１２０は、例えば絶縁体に電熱線を巻き付けてなり、これを例えば排気フィルタ１１０の上流側の排気通路２１０に設ける。排気フィルタ１１０を再生するときは内燃機関２００の運転を停止し、再生用ヒータ１２０に外部電源等から通電することで発熱させ、この熱を伝導、輻射等により排気フィルタ１１０に伝える。
【００２３】
排気フィルタ１１０の入口側へのエア供給は、例えばエアポンプを供給管を介して排気フィルタ１１０の入口側の排気通路２１０に接続し、これによって周囲のエアを排気通路２１０における排気フィルタ１１０の入口側へ供給する。排気フィルタ１１０で発生した燃焼ガスは、排気フィルタ１１０の出口から排気通路２１０を介して排気通路２１０の末端から外部へ排出される。
【００２４】
そして、この排気フィルタの再生装置１００は、排気フィルタ１１０を再生するときは、排気フィルタ１１０の出口側で燃焼ガスを加熱するように構成している。
【００２５】
この実施形態の場合、排気通路２１０の末端に再生補助器具３００を接続している。すなわち、排気管２１２の末端には、再生補助器具３００が接続されている。図１及び図２に示すように、この再生補助器具３００は、排気通路２１０の末端である排気管２１２の末端に接続される筒体３１０と、この筒体３１０の内部に設けられた補助ヒータ３２０とを備えている。補助ヒータ３２０は、例えば筒体３１０のなかに挿入される筒形の絶縁体３２１と、この絶縁体３２１の内璧に沿うように設けられた電熱線３２２とを備え、この電熱線３２２に外部電源等から通電することで発熱する。
【００２６】
さらに、再生補助器具３００は、筒体３１０を覆う外筒３３０を設け、筒体３１０から出た燃焼ガスを筒体３１０と外筒３３０との間に導いてから外部へ排出するようにしている。すなわち、筒体３１０の一端は排気管２１２の末端への接続口となっており、排気管２１２の末端の内側又は外側へ挿入するようになっている（図２では排気管２１２の末端の外側へ挿入）。外筒３３０の一端３３１は閉塞されており、この閉塞端３３１が筒体３１０の接続口とは反対側の端部と間隔をあけて対向している。この構成により、排気管２１２の末端から出た燃焼ガスは、筒体３１０から外筒３３０の閉塞端側に入り、反転して筒体３１０の外側に沿って外筒３３０の排気口３３２へ流れ、この排気口３３２から外部へ排出される。
【００２７】
従って、第１実施形態の排気フィルタの再生装置１００及び再生補助器具３００の場合、排気フィルタ１１０を再生するときは内燃機関２００の運転を停止し、排気フィルタ１１０の入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータ１２０を発熱させて排気フィルタ１１０を加熱し、燃焼ガスを排気フィルタ１１０の出口から排気通路２１０を介して外部へ排出する。その場合、排気フィルタ１１０の出口側で燃焼ガスを加熱するので、燃焼ガスが加熱されて白煙、異臭が充分に分解される。そのため、排気通路２１０から外部へ排出される燃焼ガスには白煙、異臭が殆ど含まれず、環境汚染が防止される。
【００２８】
本発明の排気フィルタの再生装置は、排気フィルタを再生するときに排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するように構成した実施形態を全て含む。そのなかでも、第１実施形態で例示したような再生補助器具を用いたときには、簡単に再生装置を実現することができる。本発明の再生補助器具には、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱する機能を発揮する再生補助器具の実施形態が全て含まれる。しかし、第１実施形態の場合、再生補助器具３００は、排気通路２１０の末端に接続される筒体３１０と、この筒体３１０の内部に設けられた補助ヒータ３２０とを備えている。このような再生補助器具３００は排気通路２１０の末端に簡単に装着でき、補助ヒータ３２０により排気フィルタ１１０の出口側で燃焼ガスが効果的に加熱される。
【００２９】
本発明の再生補助器具には、補助ヒータで加熱したあとの燃焼ガスを筒体から外部に排出するようにした再生補助器具の実施形態を含む。しかし、第１実施形態の場合、筒体３１０を覆う外筒３３０を設け、筒体３１０から出た燃焼ガスを筒体３１０と外筒３３０との間に導いてから外部へ排出するようにしている。このような再生補助器具３００を排気通路２１０の末端に装着すると、燃焼ガスが再生補助器具３００の内部に滞在する時間が長くなるので、補助ヒータ３２０に加熱される時間が長くなり、燃焼ガスの加熱が更に促進され、白煙、異臭の分解が更に進む。
【００３０】
次に、他の実施形態を説明する。図３及び図４は第２実施形態の排気フィルタの再生装置４００を示す。ここで再生される排気フィルタ１１０は、図５に示すように、内燃機関２００の排気通路２１０に脱着可能に設けられている。すなわち、例えば内部が排気通路２１０の一部を構成するケーシングを設け、このケーシングの一端を上流側の排気通路２１０に接続し、他端を蓋で開け閉めできるようにし、蓋を開けたときにケーシングの内部に排気フィルタ１１０を装着し又はケーシングの内部から排気フィルタ１１０を取り外せるように構成している。この場合、排気フィルタ１１０の再生は内燃機関２００に再生装置を設けることでは行わず、外部に設置した第２実施形態の排気フィルタの再生装置４００を用いて行う。この排気フィルタの再生装置４００は、内燃機関２００の排気通路２１０から取り外された排気フィルタ１１０を装着し、排気フィルタ１１０の入口側にエアを供給すると共に、排気フィルタ１１０の周辺に設けられた再生用ヒータ４２０を発熱させて排気フィルタ１１０を加熱し、燃焼ガスを排気フィルタ１１０の出口から外部へ排出するように構成している。
【００３１】
排気フィルタ１１０は、第１実施形態のものと同様の構成であるが、これに限定されるものではない。
【００３２】
図３及び図４において、４１０は排気フィルタの再生装置４００の収納筒である。この収納筒４１０は筒形に形成され、その中に排気フィルタ１１０が挿入される。収納筒４１０の一方にはエア供給口４１１が開口し、このエア供給口４１１の付近には再生用ヒータ４２０が設けられている。再生用ヒータ４２０は、例えば電熱線を渦巻き形又は同心円形に配置して設けられ、これを排気フィルタの再生装置４００に排気フィルタ１１０が装着されたときに排気フィルタ１１０の端面に対向するように配置している。排気フィルタ１１０を再生するときは、再生用ヒータ４２０に通電することで発熱させ、この熱を伝導、輻射等により排気フィルタ１１０に伝える。４３０はエア供給口４１１にエアを供給するエア通路であって、例えばエアポンプにより周囲のエアをエア供給口４１１へ供給するようにしている。排気フィルタ１１０で発生した燃焼ガスは、排気フィルタ１１０の出口から外部へ排出される。
【００３３】
そして、この排気フィルタの再生装置４００は、排気フィルタ１１０を再生するときは、排気フィルタ１１０の出口側で燃焼ガスを加熱するように構成している。
【００３４】
すなわち、排気フィルタ１１０の出口側に補助ヒータ４５０を設けている。補助ヒータ４５０は、例えば電熱線により形成され、これに電源等から通電することで発熱する。ここでは排気フィルタ１１０の出口側に台４４０を設け、この台４４０の上に補助ヒータ４５０を設けている。台４４０には、排気フィルタ１１０の出口からの燃焼ガスの流れを妨げないように、多数の開口又は貫通孔が設けられている。
【００３５】
さらに、排気フィルタ１１０を覆う外筒４６０を設け、排気フィルタ１１０の出口から出た燃焼ガスを排気フィルタ１１０と外筒４６０との間に導いてから外部へ排出するようにしている。すなわち、外筒４６０の一端４６１は閉塞されており、この閉塞端４６１が排気フィルタ１１０の出口側の端面と間隔をあけて対向している。そして、外筒４６０には排気口４６２が開口している。この構成により、排気フィルタ１１０から出た燃焼ガスは、外筒４６０の閉塞端側に入り、反転して排気フィルタ１１０の外側に沿って外筒４６０の排気口４６２へ流れ、この排気口４６２から外部へ排出される
【００３６】
従って、第２実施形態の排気フィルタの再生装置４００の場合、排気フィルタ１１０の入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータ４２０を発熱させて排気フィルタ１１０を加熱し、燃焼ガスを排気フィルタ１１０の出口から外部へ排出する。その場合、排気フィルタ１１０の出口側で燃焼ガスを加熱するので、燃焼ガスが加熱されて白煙、異臭が充分に分解される。そのため、外部へ排出される燃焼ガスには白煙、異臭が殆ど含まれず、環境汚染が防止される。
【００３７】
本発明の排気フィルタの再生装置４００には、排気フィルタ１１０の出口側で燃焼ガスを加熱する機能を発揮する再生装置の実施形態を全て含む。しかし、第２実施形態の場合、排気フィルタの再生装置４００は、排気フィルタ１１０の出口側に補助ヒータ４５０を設けている。このようにすれば、補助ヒータ４５０により排気フィルタ１１０の出口側で燃焼ガスが効果的に加熱される。
【００３８】
本発明の排気フィルタの再生装置４００には、補助ヒータで加熱したあとの燃焼ガスを収納筒４１０から外部に排出するようにした再生装置の実施形態を含む。しかし、第２実施形態の場合、排気フィルタ１１０を覆う外筒４６０を設け、排気フィルタ１１０の出口から出た燃焼ガスを排気フィルタ１１０と外筒４６０との間に導いてから外部へ排出するようにしている。このようにすれば、燃焼ガスが排気フィルタの再生装置４００の内部に滞在する時間が長くなるので、補助ヒータ４５０に加熱される時間が長くなり、燃焼ガスの加熱が更に促進され、白煙、異臭の分解が更に進む。また、燃焼ガスにより排気フィルタ１１０の周囲に断熱層が形成されるので、排気フィルタ１１０で捕集した粒子状物質の燃焼が進み、排気フィルタ１１０の再生が促進される。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の排気フィルタの再生装置を用いれば、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するので、燃焼ガスが加熱されて白煙、異臭が充分に分解される。そのため、排気通路から外部へ排出される燃焼ガスには白煙、異臭が殆ど含まれず、環境汚染を防止することができる。
【００４０】
請求項２の排気フィルタの再生補助器具は、排気通路の末端に装着することで補助ヒータにより排気フィルタの出口側で燃焼ガスが加熱されるので、簡単な構造でもって請求項１の排気フィルタの再生装置を実現することができる。
【００４１】
請求項３のようにすれば、燃焼ガスが再生補助器具の内部に滞在する時間が長くなるので、補助ヒータに加熱される時間が長くなり、燃焼ガスの加熱が更に促進され、白煙、異臭の分解が更に進み、環境汚染の防止を進めることができる。
【００４２】
請求項４の排気フィルタの再生装置を用いれば、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するので、燃焼ガスが加熱されて白煙、異臭が充分に分解される。そのため、外部へ排出される燃焼ガスには白煙、異臭が殆ど含まれず、環境汚染を防止することができる。
【００４３】
請求項５のようにすれば、補助ヒータにより排気フィルタの出口側で燃焼ガスが加熱されるので、簡単な構造でもって請求項４の排気フィルタの再生装置を実現することができる。
【００４４】
請求項６のようにすれば、燃焼ガスが再生装置の内部に滞在する時間が長くなるので、補助ヒータに加熱される時間が長くなり、燃焼ガスの加熱が更に促進され、白煙、異臭の分解が更に進み、環境汚染の防止を進めることができる。また、燃焼ガスにより排気フィルタの周囲に断熱層が形成されるので、排気フィルタで捕集した粒子状物質の燃焼が進み、排気フィルタの再生が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の排気フィルタの再生装置を示す一部断面図である。
【図２】第１実施形態の排気フィルタの再生補助器具を示す断面図である。
【図３】第２実施形態の排気フィルタの再生装置を示す断面図である。
【図４】第２実施形態の排気フィルタの再生装置を構成する部材のうち、再生用ヒータを含む部材の平面図である。
【図５】第２実施形態の排気フィルタの再生装置で再生される排気フィルタを備えた内燃機関の一部断面図である。
【符号の説明】
１００ 排気フィルタの再生装置
１１０ 排気フィルタ
１２０ 再生用ヒータ
２００ 内燃機関
２１０ 排気通路
３００ 再生補助器具
３１０ 筒体
３２０ 補助ヒータ
３３０ 外筒
４００ 排気フィルタの再生装置
４２０ 再生用ヒータ
４５０ 補助ヒータ
４６０ 外筒

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ排気に含まれる粒子状物質を捕集する排気フィルタと、この排気フィルタの周辺に設けられた再生用ヒータとを備え、排気フィルタを再生するときは内燃機関の運転を停止し、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、燃焼ガスを排気フィルタの出口から排気通路を介して外部へ排出するようにした排気フィルタの再生装置において、
   排気フィルタを再生するときは、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するように構成したことを特徴とする排気フィルタの再生装置。
2. 請求項１の排気フィルタの再生装置に用いられる排気フィルタの再生補助器具であって、
   排気通路の末端に接続される筒体と、
   この筒体の内部に設けられた補助ヒータとを備えた排気フィルタの再生補助器具。
3. 筒体を覆う外筒を設け、筒体から出た燃焼ガスを筒体と外筒との間に導いてから外部へ排出するようにした請求項２の排気フィルタの再生補助器具。
4. 排気に含まれる粒子状物質を捕集して内燃機関の排気通路から取り外された排気フィルタを装着し、排気フィルタの入口側にエアを供給すると共に、排気フィルタの周辺に設けられた再生用ヒータを発熱させて排気フィルタを加熱し、燃焼ガスを排気フィルタの出口から外部へ排出するようにした排気フィルタの再生装置において、
   排気フィルタを再生するときは、排気フィルタの出口側で燃焼ガスを加熱するように構成したことを特徴とする排気フィルタの再生装置。
5. 排気フィルタの出口側に補助ヒータを設けた請求項４の排気フィルタの再生装置。
6. 排気フィルタを覆う外筒を設け、排気フィルタの出口から出た燃焼ガスを排気フィルタと外筒との間に導いてから外部へ排出するようにした請求項４又は請求項５の排気フィルタの再生装置。

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