JP2547109Y2 - パティキュレート除去装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ディーゼルエンジン等
の排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するパテ
ィキュレート除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガス中には、燃
焼によって生成されたススを主成分とする排気微粒子
（パティキュレート）が高濃度で含まれており、これが
公害の原因となっている。このため、ディーゼルエンジ
ンを搭載した車両の排気系には、排ガス中のパティキュ
レートをフィルタ（セラミック多孔質材料等）で捕集す
るパティキュレート除去装置が設けられている。

【０００３】この種のパティキュレート除去装置では、
フィルタにパティキュレートを付着させて捕集するた
め、フィルタが目詰まりしてしまう。このフィルタの目
詰まりを再生する再生装置として、パティキュレート
を捕集したフィルタに直接高熱を供給し、この熱によっ
てパティキュレートを焼却してフィルタを再生する焼却
タイプのものと、フィルタに通常の排気ガス流と逆方
向に圧縮エア（逆洗エア）を流し、この逆洗エアによっ
てフィルタに付着・捕集されたパティキュレートを剥離
・除去してフィルタを再生する逆洗タイプのもの（特開
平2-45609 号，実開昭59-68117号等）とが知られてい
る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記焼却
タイプおよび逆洗タイプのいずれのタイプにあって
も、それらの正規の再生（焼却再生および逆洗再生）と
は別に、排気ガス温度がスス（パティキュレート）の着
火温度以上に上昇した場合、フィルタに付着・捕集され
たパティキュレートが自己着火するいわゆる自己再生が
起こり得る。ここで、ススの着火温度は550 〜600 ℃程
度であり、排気温度は高速の全負荷時には700 ℃以上に
も達してしまうことを考慮すると、上記自己再生は比較
的頻繁に起き得る現象といえる。

【０００５】さて、この自己再生が発生した場合、その
後のエンジンの運転条件によっては、フィルタ内のパテ
ィキュレートが急激に燃焼して温度が上昇し、フィルタ
に溶損あるいは熱亀裂などが生じる場合がある。具体的
には、フィルタ内のパティキュレートが着火した直後
に、エンジン負荷が減少しエンジン回転数が低下する
と、排気ガス中の酸素濃度が増加し排気ガス流量が減少
することとなり、これにより、フィルタ内のパティキュ
レートが爆発的に燃焼し、フィルタが1000℃以上に達し
て溶損する場合がある。

【０００６】以上の事情を考慮して創案された本考案の
目的は、フィルタに付着・捕集されたパティキュレート
の自燃を鎮火することにより、フィルタの溶損を未然に
防止できるパティキュレート除去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
に本考案は、機関の排気管路に介設され、排気ガス中の
パティキュレートを捕集するフィルタと、該フィルタを
バイパスして排気ガスを流すバイパス経路と、該バイパ
ス経路の入口部に開閉自在に設けられたバイパス弁と、
上記フィルタの前後の排気管路にそれぞれ開閉自在に設
けられ、その閉弁時にフィルタへの酸素の導入を遮断す
る消火弁と、上記フィルタ近傍の排気ガス温度を測定す
ることによりフィルタに付着したパティキュレートの自
燃を検出する自燃検出手段と、通常時、上記消火弁を開
にバイパス弁を閉に保持すると共に、上記検出手段が自
燃を検出したとき、消火弁を閉にバイパス弁を開に作動
させる制御部とを備えて構成されている。

【０００８】

【作用】上記構成のパティキュレート除去装置によれ
ば、通常時には、制御部が消火弁を開にバイパス弁を閉
に保持する。これにより、排気ガスは排気管路に介設さ
れたフィルタを通って排出され、この際、排気ガス中の
パティキュレートがフィルタに付着・捕集される。

【０００９】他方、自燃検出手段がフィルタ近傍の排気
ガス温度を測定することによりフィルタに付着したパテ
ィキュレートの自燃を検出すると、制御部が消火弁を閉
にバイパス弁を開に作動させる。消火弁を閉じることに
よりフィルタへの酸素の導入が遮断されてフィルタの自
燃が鎮火する。またこのときバイパス弁を開くことによ
り排気ガスはバイパス経路を通って排出される。

【００１０】

【実施例】以下に本考案の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１１】図１はディーゼルエンジンの排気ガス中か
らパティキュレートを取り除くためのパティキュレート
除去装置１の概略図である。図示するように、エンジン
２からマフラへ向かう排気管路３の途中が拡径されてパ
ティキュレート除去室４が形成されている。このパティ
キュレート除去室４には、排気ガス中のパティキュレー
トを付着・捕集する直方体状のフィルタ５が嵌着されて
おり、このフィルタ５によってパティキュレート除去室
４内が上下に排気導入室６とパティキュレート収容室７
とに仕切られている。

【００１２】上記フィルタ５は、本出願人が先に提案し
た実願平2-113087号「パティキュレート除去装置」に示
されるような構造が用いられている。すなわち、このフ
ィルタ５は、通気性を有するセラミックス多孔質材料か
らなっており、上記排気導入室６とパティキュレート収
容室７と連通するように上下方向に形成された複数の排
気ガス通路（図示せず）を備えている。そして、フィル
タ５の上面が排気導入室６に臨み、下面が収容室７に臨
み、両側面がマフラ側排気管８と連通している。この構
成によれば、エンジン２からの排気ガスは、排気導入室
６からフィルタ５の排気ガス通路内に導かれ、その後、
通路内から通路側部を浸透してマフラ側排気管８へ排出
される。この際、排気ガスは、排気ガス中のパティキュ
レートがフィルタ５の排気ガス通路内周面に付着・捕集
され、清浄ガスとなってマフラ側排気管８へ排出される
ことになる。

【００１３】このようにフィルタ５に付着・捕集された
パティキュレートをフィルタ５から剥離・落下させるた
めに、上記フィルタ５の後流側の排気管路３内には、フ
ィルタ５へ排気ガスの流れと逆方向に高圧エア（以下逆
洗エアと呼ぶ）を噴出する逆洗ノズル９が設けられてい
る。この逆洗ノズル９は、電磁開閉弁１０を介してエア
ータンク１１に接続されている。このエアータンク１１
にはコンプレッサ（図示せず）によって加圧された高圧
エアが供給されるようになっている。また、上記電磁開
閉弁１０は、ＣＰＵを備えた制御部１２に接続されてお
り、この制御部１２によって開閉制御されるようになっ
ている。

【００１４】上記逆洗ノズル９からの逆洗エアの噴出に
よってフィルタ５から剥離・落下したパティキュレート
は、フィルタ５の下方の収容室７に収容される。この収
容室７には、室７内のパティキュレートをまとめて外部
へ排出するための排出口１３が設けられている。なお、
収容室７内に電気ヒータ（図示せず）を設け、この電気
ヒータによりパティキュレートを焼却処理するようにし
てもよい。

【００１５】図１に示すように、上記フィルタ５の前後
の排気管路３内には、それぞれ排気管路３を開放・閉塞
する消火弁１４ａ，１４ｂが設けられている。詳しく
は、上流側消火弁１４ａは排気導入室６の入口部に位置
して設けられ、下流側消火弁１４ｂは逆洗ノズル９より
下流のマフラ側排気管８内に位置して設けられている。
これら消火弁１４ａ，１４ｂは、上記制御部１２に接続
されて制御部１２によって開閉制御されるようになって
おり、その閉弁時にフィルタ５への酸素の導入を遮断す
べく排気管路３内面にそれぞれ密着して排気管路３内を
完全に閉塞するようになっている。

【００１６】上記上流側消火弁１４ａの上流の排気管路
３内には、そこを流れる排気ガス温度を測定する排気温
度センサ１５が設けられている。この排気温度センサ１
５は、上記フィルタ５近傍の排気ガス温度を測定するこ
とにより、フィルタ５に付着したパティキュレートの自
燃を検出するものであり、請求の範囲中の自燃検出手段
を構成している。この排気温度センサ１５もまた上記制
御部１２に接続されている。

【００１７】上記上流側消火弁１４ａより上流側の排気
管路３には、フィルタ５をバイパスして排気ガスを流す
バイパス経路１６が分岐して接続されている。このバイ
パス経路１６の入口部には、バイパス経路１６を開放閉
塞するバイパス弁１７が設けられている。このバイパス
弁１７は上記制御部１２に接続されて制御部１２によっ
て開閉制御されるようになっている。

【００１８】ここで、上記制御部１２は、通常時には、
上記消火弁１４ａ，１４ｂを開にバイパス弁１７を閉に
保持し、上記排気温度センサ１５がフィルタ５に付着し
たパティキュレートの自燃を検出したときには、消火弁
１４ａ，１４ｂを閉にバイパス弁１７を開に作動させる
ようになっている。

【００１９】以上の構成からなる本実施例の作用につい
て述べる。

【００２０】図１に示すように、上記構成のパティキュ
レート除去装置１によれば、通常時には、制御部１２が
消火弁１４ａ，１４ｂを開にバイパス弁１７を閉に保持
する。これにより、排気ガスは排気管路３に介設された
フィルタ５を通って排出され、この際、排気ガス中のパ
ティキュレートがフィルタ５に付着・捕集される。この
ようにしてフィルタ５に付着・捕集されたパティキュレ
ートは以下のようにしてフィルタから取り除かれる。

【００２１】エンジン２が始動されると、制御部１２が
所定時間ごと（例えば５分毎）に電磁弁１０に開弁指令
を与え、これによりフィルタ５の逆洗が行われる。この
逆洗時、フィルタ５の前後に設けられた消火弁１４ａ，
１４ｂを閉じることが好ましい。これにより、逆洗エア
がマフラ側排気管８に漏洩することなく二個の消火弁１
４ａ，１４ｂで仕切られたパティキュレート除去室４内
に効果的に作用することになり、フィルタ５の洗浄度が
高まる。この際、バイパス弁１７を開にしておけば、エ
ンジン２からの排気ガスはバイパス経路１６を通って問
題なく排出される。

【００２２】上記排気温度センサ１５がフィルタ５近傍
の排気ガス温度を測定することによりフィルタ５に付着
したパティキュレートの自燃を検出すると、制御部１２
が消火弁１４ａ，１４ｂを閉にバイパス弁１７を開に作
動させる。このように消火弁１４ａ，１４ｂを閉じるこ
とにより、フィルタ５が収納されたパティキュレート除
去室４内への酸素の導入が遮断される。よって、パティ
キュレート除去室４内が酸欠状態となってフィルタ５に
付着したパティキュレートの自燃が鎮火し、フィルタ５
の溶損・熱亀裂等が未然に防止される。また、このとき
バイパス弁１７を開くことにより、排気ガスはバイパス
経路１６を通って問題なく排出される。

【００２３】上記排気温度センサ１５によるフィルタ５
内パティキュレートの自燃か否かの判断は、排気ガス温
度が550 ℃以上で且つその温度が30秒以上継続したとき
自燃であると判断される。そのフローチャートを図２に
示す。図示するように、初期状態（通常時）では消火弁
１４ａ，１４ｂが開弁されバイパス弁１７が閉弁され
る。このとき、排気ガス中のパティキュレートは上述し
たようにフィルタ５に捕集される。他方、排気ガス温度
が550 ℃以上で且つその温度が30秒以上継続したときに
は、フィルタ５に付着したパティキュレートが自燃し始
めると判断して、消火弁１４ａ，１４ｂが閉弁されバイ
パス弁１７が開弁される。この弁操作は排気ガス温度が
550 ℃以下に低下するまで保持される。このとき、上述
したようにフィルタ５への酸素の導入が遮断され、フィ
ルタ５に付着したパティキュレートの自燃が鎮火し、フ
ィルタ５の溶損・熱亀裂等が防止される。また、フィル
タ５の温度の過上昇を防ぐことができ、フィルタ５の耐
久性が大幅に向上する。さらに、フィルタ５の温度上昇
による周辺部分の熱劣化をも防止することができる。

【００２４】なお、上記フィルタ５の自燃を鎮火すると
き、消火弁１４ａ，１４ｂを閉弁すると共にフィルタ５
に不活性気体または消化剤を吹き込んで、積極的に消火
するようにしてもよい。また、本実施例のように逆洗タ
イプではなく従来技術で説明した焼却タイプのものに本
考案を適用してもよいことは勿論である。

【００２５】

【考案の効果】以上説明したように本考案に係るパティ
キュレート除去装置によれば、フィルタに付着・捕集さ
れたパティキュレートの自燃を自動的に鎮火でき、フィ
ルタの溶損を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すパティキュレート除去
装置の概略図である。

【図２】図１に示す制御部の流れ図である。

【符号の説明】

１ パティキュレート除去装置 ２ 機関としてのエンジン ３ 排気管路 ５ フィルタ １２ 制御部 １４ａ，１４ｂ 消火弁 １５ 自燃検出手段としての排気温度センサ １６ バイパス経路 １７ バイパス弁

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の排気管路に介設され、排気ガス中
   のパティキュレートを捕集するフィルタと、該フィルタ
   をバイパスして排気ガスを流すバイパス経路と、該バイ
   パス経路の入口部に開閉自在に設けられたバイパス弁
   と、上記フィルタの前後の排気管路にそれぞれ開閉自在
   に設けられ、その閉弁時にフィルタへの酸素の導入を遮
   断する消火弁と、上記フィルタ近傍の排気ガス温度を測
   定することによりフィルタに付着したパティキュレート
   の自燃を検出する自燃検出手段と、通常時、上記消火弁
   を開にバイパス弁を閉に保持すると共に、上記検出手段
   が自燃を検出したとき、消火弁を閉にバイパス弁を開に
   作動させる制御部とを備えたことを特徴とするパティキ
   ュレート除去装置。