JP2833270B2 - 内燃機関用フィルタ再生装置 - Google Patents
内燃機関用フィルタ再生装置Info
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- JP2833270B2 JP2833270B2 JP3171023A JP17102391A JP2833270B2 JP 2833270 B2 JP2833270 B2 JP 2833270B2 JP 3171023 A JP3171023 A JP 3171023A JP 17102391 A JP17102391 A JP 17102391A JP 2833270 B2 JP2833270 B2 JP 2833270B2
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- combustion engine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
- F01N3/028—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】欧米および日本などのいわゆる先進国の
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。
しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギーの浪費は地球の大気を汚染してきた。
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。
しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギーの浪費は地球の大気を汚染してきた。
【０００３】地球環境保全に関して、今日では地球温暖
化対策すなわちＣＯ2 低減対策が大きくクローズアップ
されているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視でき
ない。
化対策すなわちＣＯ2 低減対策が大きくクローズアップ
されているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視でき
ない。
【０００４】酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物などの大
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。特に、自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され規制値自体も大幅な削減がなされようとしてい
る。
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。特に、自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され規制値自体も大幅な削減がなされようとしてい
る。
【０００５】自動車の中でもディーゼル車は窒素酸化物
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われ
る。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気
ガス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達
成することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理
装置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキ
ュレートを捕集するフィルタを有するものである。
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われ
る。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気
ガス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達
成することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理
装置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキ
ュレートを捕集するフィルタを有するものである。
【０００６】ところが、パティキュレートが捕集され続
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
【０００７】したがって、現在世界中でフィルタの捕集
能力を再生させるための技術開発がすすめられている
が、今だ実用には至っていない。
能力を再生させるための技術開発がすすめられている
が、今だ実用には至っていない。
【０００８】パティキュレートは６００℃程度から燃焼
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
【０００９】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。
【００１０】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図４に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフールド、３は排
気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタを
収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイク
ロ波発生手段の発生したマイクロ波を加熱室に導く導波
管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、１１は
空気供給路、１２はマイクロ波発生手段の駆動電源、１
３はマフラー、１４は空気切換バルブ、１５は排気ガス
流切換バルブである。
しては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図４に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフールド、３は排
気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタを
収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイク
ロ波発生手段の発生したマイクロ波を加熱室に導く導波
管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、１１は
空気供給路、１２はマイクロ波発生手段の駆動電源、１
３はマフラー、１４は空気切換バルブ、１５は排気ガス
流切換バルブである。
【００１１】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気ガス流切換バルブ１５によってフィルタ５に導
かれたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレ
ート捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導
かれ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ
５に捕集されるが前述したようにフィルタ５の捕集能力
は有限である。捕集能力が限界に達すると排気ガス流切
換バルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断さ
れ排気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出さ
れる。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィ
ルタ再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱する
エネルギはマイクロ波発生手段７からまた燃焼に必要な
空気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時
間を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス流切換バル
ブ１５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれ
る。この捕集と再生のサイクルがくり返される。
スは排気ガス流切換バルブ１５によってフィルタ５に導
かれたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレ
ート捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導
かれ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ
５に捕集されるが前述したようにフィルタ５の捕集能力
は有限である。捕集能力が限界に達すると排気ガス流切
換バルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断さ
れ排気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出さ
れる。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィ
ルタ再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱する
エネルギはマイクロ波発生手段７からまた燃焼に必要な
空気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時
間を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス流切換バル
ブ１５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれ
る。この捕集と再生のサイクルがくり返される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成は、フィルタを収納する加熱室の径が均一な構造
で構成されているのでマイクロ波によって誘電加熱され
るパティキュレート領域はマイクロ波が放射される側の
フィルタ端面近傍に集中する。このようなフィルタの一
端側近傍での誘電加熱領域集中はその領域が燃焼状態に
移行したときにフィルタの他端側との間に大きな温度差
を生じることになる。この結果フィルタにクラックが発
生しフィルタのパティキュレート捕集能力を保証するこ
とが不可能になる課題を有していた。
の構成は、フィルタを収納する加熱室の径が均一な構造
で構成されているのでマイクロ波によって誘電加熱され
るパティキュレート領域はマイクロ波が放射される側の
フィルタ端面近傍に集中する。このようなフィルタの一
端側近傍での誘電加熱領域集中はその領域が燃焼状態に
移行したときにフィルタの他端側との間に大きな温度差
を生じることになる。この結果フィルタにクラックが発
生しフィルタのパティキュレート捕集能力を保証するこ
とが不可能になる課題を有していた。
【００１３】本発明は上記課題を解決するもので、マイ
クロ波によって誘電加熱されるパティキュレート領域の
端面集中を回避する改良された加熱空間を備えた内燃機
関用フィルタ再生装置を提供することを目的としたもの
である。
クロ波によって誘電加熱されるパティキュレート領域の
端面集中を回避する改良された加熱空間を備えた内燃機
関用フィルタ再生装置を提供することを目的としたもの
である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキュ
レートを捕集するフィルタと、前記フィルタが収納支持
されるフィルタ支持管体と、前記フィルタ支持管体の両
端に設けられ前記フィルタ支持管体の径よりも大きな径
からなる加熱管体と、前記加熱管体に連結された排気管
と、前記フィルタ支持管体および加熱管体とで構成され
た加熱空間に給電されるマイクロ波を発生するマイクロ
波発生手段とを備えている。また、給電孔は加熱管体に
設けられている。
するため、内燃機関の排気ガス中に含まれるパティキュ
レートを捕集するフィルタと、前記フィルタが収納支持
されるフィルタ支持管体と、前記フィルタ支持管体の両
端に設けられ前記フィルタ支持管体の径よりも大きな径
からなる加熱管体と、前記加熱管体に連結された排気管
と、前記フィルタ支持管体および加熱管体とで構成され
た加熱空間に給電されるマイクロ波を発生するマイクロ
波発生手段とを備えている。また、給電孔は加熱管体に
設けられている。
【００１５】
【００１６】
【作用】上記した構成により、フィルタ支持管体とその
両端に設けられた加熱管体とがつくる加熱空間に生じる
定在波の腹と腹（節と節）間の距離（以下、腹腹間距離
と称する）はフィルタ支持管体の径を加熱管体の径に比
べて小さくしたことにより、フィルタ支持管体内での腹
腹間距離が加熱管体内のそれに比べて大きくなる。しか
しながら、パティキュレートの捕集に伴ってフィルタの
実効的な誘電率が大きくなりフィルタ支持管体の実効的
な腹腹間距離は圧縮され加熱管体内の腹腹間距離と比べ
て同等程度になる。定在波の腹腹間距離を加熱空間全体
に亘ってほぼ均等に構成することでマイクロ波のフィル
タ内部への侵入を容易にできパティキュレートの誘電加
熱領域を拡げることができる。
両端に設けられた加熱管体とがつくる加熱空間に生じる
定在波の腹と腹（節と節）間の距離（以下、腹腹間距離
と称する）はフィルタ支持管体の径を加熱管体の径に比
べて小さくしたことにより、フィルタ支持管体内での腹
腹間距離が加熱管体内のそれに比べて大きくなる。しか
しながら、パティキュレートの捕集に伴ってフィルタの
実効的な誘電率が大きくなりフィルタ支持管体の実効的
な腹腹間距離は圧縮され加熱管体内の腹腹間距離と比べ
て同等程度になる。定在波の腹腹間距離を加熱空間全体
に亘ってほぼ均等に構成することでマイクロ波のフィル
タ内部への侵入を容易にできパティキュレートの誘電加
熱領域を拡げることができる。
【００１７】また、加熱管体内での腹腹間距離は短い構
成であるからフィルタの軸長さに対して加熱空間全体の
長さをコンパクト化にすることができる。これを裏返せ
ばコンパクトな加熱空間でありながら、フィルタ内部に
生じる定在波の数を多く採れ、その結果フィルタ全体を
より均一に加熱することができる。
成であるからフィルタの軸長さに対して加熱空間全体の
長さをコンパクト化にすることができる。これを裏返せ
ばコンパクトな加熱空間でありながら、フィルタ内部に
生じる定在波の数を多く採れ、その結果フィルタ全体を
より均一に加熱することができる。
【００１８】
【００１９】以上のような種々の現象を活用してフィル
タの再生性能を高めるとともにその耐久性能の保証を実
現することができる。
タの再生性能を高めるとともにその耐久性能の保証を実
現することができる。
【００２０】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。
明する。
【００２１】図１において、１６は内燃機関の排気ガス
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱空間、１８は加熱空間内に収納され排気ガスが通過す
る間に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集す
るハニカム構造からなるフィルタ、１９はパティキュレ
ートを誘電加熱するために加熱空間に給電されるマイク
ロ波を発生させるマイクロ波発生手段、２０はマイクロ
波発生手段の発生したマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管、２１は誘電加熱されたパティキュレートの燃焼を
促進させるために加熱空間に導かれる酸素を含む気体の
導流通路である。この気体の加熱空間内への導流に対し
て制御される開閉バルブ（図示していない）が付設され
る。
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱空間、１８は加熱空間内に収納され排気ガスが通過す
る間に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集す
るハニカム構造からなるフィルタ、１９はパティキュレ
ートを誘電加熱するために加熱空間に給電されるマイク
ロ波を発生させるマイクロ波発生手段、２０はマイクロ
波発生手段の発生したマイクロ波を加熱室に伝送する導
波管、２１は誘電加熱されたパティキュレートの燃焼を
促進させるために加熱空間に導かれる酸素を含む気体の
導流通路である。この気体の加熱空間内への導流に対し
て制御される開閉バルブ（図示していない）が付設され
る。
【００２２】加熱空間１７はフィルタを収納支持するフ
ィルタ支持管体２２とその両端に設けられたフィルタ支
持管体よりも径大な構造体からなる加熱管体２３，２４
およびパンチング穴構成あるいはハニカム構成などから
なるマイクロ波遮蔽手段２５，２６でもってその空間が
限定されている。２７は加熱管体に設けられたマイクロ
波の給電孔、２８はフィルタ１８の外周とフィルタ支持
管体２２との間に設けられた断熱材でありフィルタ支持
をも兼ねている。
ィルタ支持管体２２とその両端に設けられたフィルタ支
持管体よりも径大な構造体からなる加熱管体２３，２４
およびパンチング穴構成あるいはハニカム構成などから
なるマイクロ波遮蔽手段２５，２６でもってその空間が
限定されている。２７は加熱管体に設けられたマイクロ
波の給電孔、２８はフィルタ１８の外周とフィルタ支持
管体２２との間に設けられた断熱材でありフィルタ支持
をも兼ねている。
【００２３】内燃機関から排出される排気ガスは排気管
内を流れてフィルタに流入される。フィルタ１８はウォ
ールフロータイプのハニカム構造体で構成され、排気ガ
スに含まれるパティキュレートを捕集する機能を有して
いる。このフィルタに捕集されたパティキュレートの量
が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機関である
エンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合にはエン
ジン停止に至る。
内を流れてフィルタに流入される。フィルタ１８はウォ
ールフロータイプのハニカム構造体で構成され、排気ガ
スに含まれるパティキュレートを捕集する機能を有して
いる。このフィルタに捕集されたパティキュレートの量
が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機関である
エンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合にはエン
ジン停止に至る。
【００２４】したがって適当な時期にフィルタに捕集さ
れたパティキュレートを除去する必要がある。この適当
な時期の判断手段としては、フィルタの圧損レベル検
出、電気的手段によるパティキュレート捕集量の検出あ
るいはエンジンの動作状態の積算値などによってなされ
る。
れたパティキュレートを除去する必要がある。この適当
な時期の判断手段としては、フィルタの圧損レベル検
出、電気的手段によるパティキュレート捕集量の検出あ
るいはエンジンの動作状態の積算値などによってなされ
る。
【００２５】図２は加熱空間１７内に生じる定在波分布
の一例を示している。加熱空間が共振状態にある場合、
加熱空間内に生じる定在波の腹腹間距離Ｌは管体の径に
よって一義的に決定される。径が小さいほど腹腹間距離
は大きくなる。したがって本発明の加熱空間構成におい
ては、フィルタ支持管体内部の腹腹間距離は加熱管体内
のそれよりも大きい。しかしながら、フィルタがパティ
キュレートを捕集していくにつれてフィルタの実効的な
誘電率が大きくなりその結果波長圧縮を生じてフィルタ
支持管体内での腹腹間距離は短くなる。適当な量のパテ
ィキュレート捕集（このような状態下でフィルタ再生を
実行する）がなされるとフィルタ支持管体内の腹腹間距
離が加熱管体内のそれとほぼ等しくなる。この状態での
定在波分布２９を図２に示している。
の一例を示している。加熱空間が共振状態にある場合、
加熱空間内に生じる定在波の腹腹間距離Ｌは管体の径に
よって一義的に決定される。径が小さいほど腹腹間距離
は大きくなる。したがって本発明の加熱空間構成におい
ては、フィルタ支持管体内部の腹腹間距離は加熱管体内
のそれよりも大きい。しかしながら、フィルタがパティ
キュレートを捕集していくにつれてフィルタの実効的な
誘電率が大きくなりその結果波長圧縮を生じてフィルタ
支持管体内での腹腹間距離は短くなる。適当な量のパテ
ィキュレート捕集（このような状態下でフィルタ再生を
実行する）がなされるとフィルタ支持管体内の腹腹間距
離が加熱管体内のそれとほぼ等しくなる。この状態での
定在波分布２９を図２に示している。
【００２６】このような定在波の腹腹間距離が加熱空間
全体に亘ってほぼ均等になるように加熱空間を構成する
ことにより、マイクロ波のフィルタ内部への侵入を容易
にしパティキュレートの誘電加熱領域を拡げることが可
能になる。
全体に亘ってほぼ均等になるように加熱空間を構成する
ことにより、マイクロ波のフィルタ内部への侵入を容易
にしパティキュレートの誘電加熱領域を拡げることが可
能になる。
【００２７】また、加熱管体内での定在波の腹腹間距離
は短いので加熱管体自体をコンパクトに構成できる。し
たがってフィルタの軸長さに対して加熱空間全体をコン
パクトな構造体とすることができる。これは、換言すれ
ばコンパクトな加熱空間でもってフィルタ内部に生じる
定在波の腹の数を多く採れることであり、その結果フィ
ルタ全体をより均一に加熱させることができる。
は短いので加熱管体自体をコンパクトに構成できる。し
たがってフィルタの軸長さに対して加熱空間全体をコン
パクトな構造体とすることができる。これは、換言すれ
ばコンパクトな加熱空間でもってフィルタ内部に生じる
定在波の腹の数を多く採れることであり、その結果フィ
ルタ全体をより均一に加熱させることができる。
【００２８】つぎに図３に本発明の参考例を示す。図３
において、図２と異なる特徴的な構成は、フィルタ支持
管体の周囲に空気の断熱層３０を設けたことである。こ
の断熱層の存在によりパティキュレートの誘電加熱に伴
って生じるフィルタ内部に生じる発熱量をフィルタ内部
により効果的にとじこめてフィルタ自体を効率よく高温
化させてパティキュレート燃焼をフィルタ全域に拡大さ
せることができる。
において、図２と異なる特徴的な構成は、フィルタ支持
管体の周囲に空気の断熱層３０を設けたことである。こ
の断熱層の存在によりパティキュレートの誘電加熱に伴
って生じるフィルタ内部に生じる発熱量をフィルタ内部
により効果的にとじこめてフィルタ自体を効率よく高温
化させてパティキュレート燃焼をフィルタ全域に拡大さ
せることができる。
【００２９】以上のような種々の作用によりフィルタの
再生性能を高く維持することができるとともにフィルタ
の耐久性能を保証できる装置を提供できる。
再生性能を高く維持することができるとともにフィルタ
の耐久性能を保証できる装置を提供できる。
【００３０】次にフィルタ再生の基本プロセスを説明す
る。フィルタが捕集したパティキュレート捕集量がフィ
ルタ再生を実行すべき捕集量領域に達すると、フィルタ
再生プロセスが開始する。
る。フィルタが捕集したパティキュレート捕集量がフィ
ルタ再生を実行すべき捕集量領域に達すると、フィルタ
再生プロセスが開始する。
【００３１】この再生制御指令は本装置の一構成要素で
ある制御部（図示していない）より発せられる。この制
御部の指令に基づいて、フィルタへ流入していた排気ガ
スが遮断される。内燃機関が動作している時は、排気ガ
スは排気分岐管に導かれる。次に、マイクロ波発生手段
に駆動電力が供給される。マイクロ波発生手段が発生す
るマイクロ波は導波管２０を伝送して給電孔２７より加
熱空間に給電される。これにより、フィルタに捕集され
たパティキュレートが誘電加熱されるが、その加熱領域
はフィルタの内部までの拡がりをもっている。時間経過
に伴って、マイクロ波入射側のフィルタ端面近傍に存在
するパティキュレートから順次燃焼可能温度に到達して
いくが、マイクロ波給電は継続される。燃焼可能温度に
達するとその領域のパティキュレートは赤熱し一部燃焼
状態になるが酸素の欠乏により蒸し焼き状態となって温
度上昇は飽和していく。マイクロ波給電の継続により、
パティキュレートの燃焼可能温度に至った領域はフィル
タの約１／２まで拡がる。この時、フィルタ内の排気ガ
スおよびその他の気体の流れはほぼ完全に遮断されてい
るのでマイクロ波加熱されたパティキュレートはその燃
焼可能温度域に向かって効率よく温度上昇していく。
ある制御部（図示していない）より発せられる。この制
御部の指令に基づいて、フィルタへ流入していた排気ガ
スが遮断される。内燃機関が動作している時は、排気ガ
スは排気分岐管に導かれる。次に、マイクロ波発生手段
に駆動電力が供給される。マイクロ波発生手段が発生す
るマイクロ波は導波管２０を伝送して給電孔２７より加
熱空間に給電される。これにより、フィルタに捕集され
たパティキュレートが誘電加熱されるが、その加熱領域
はフィルタの内部までの拡がりをもっている。時間経過
に伴って、マイクロ波入射側のフィルタ端面近傍に存在
するパティキュレートから順次燃焼可能温度に到達して
いくが、マイクロ波給電は継続される。燃焼可能温度に
達するとその領域のパティキュレートは赤熱し一部燃焼
状態になるが酸素の欠乏により蒸し焼き状態となって温
度上昇は飽和していく。マイクロ波給電の継続により、
パティキュレートの燃焼可能温度に至った領域はフィル
タの約１／２まで拡がる。この時、フィルタ内の排気ガ
スおよびその他の気体の流れはほぼ完全に遮断されてい
るのでマイクロ波加熱されたパティキュレートはその燃
焼可能温度域に向かって効率よく温度上昇していく。
【００３２】なお、フィルタ支持管体の周囲に空気の断
熱層を付加することでパティキュレートの温度上昇はよ
り促進されより広い領域が温度可能領域に至る。
熱層を付加することでパティキュレートの温度上昇はよ
り促進されより広い領域が温度可能領域に至る。
【００３３】この後に、開閉バルブが制御され適当な流
量の酸素を含む気体が加熱空間に導流される。この気体
によってフィルタ内の高温化されたパティキュレートが
燃焼状態に移行する。この燃焼領域は酸素を含む気体の
流通方向に移動しつつフィルタ径方向に拡大していき、
適当な時間を経てフィルタのほぼ全域のパティキュレー
トが燃焼し除去される。
量の酸素を含む気体が加熱空間に導流される。この気体
によってフィルタ内の高温化されたパティキュレートが
燃焼状態に移行する。この燃焼領域は酸素を含む気体の
流通方向に移動しつつフィルタ径方向に拡大していき、
適当な時間を経てフィルタのほぼ全域のパティキュレー
トが燃焼し除去される。
【００３４】なお、マイクロ波発生手段の動作はフィル
タ全域のパティキュレート燃焼が完了するまで継続する
必要はなく、適当な時期に停止させたりマイクロ波パワ
ーを低下させたりすることができる。しかしながら、フ
ィルタへの酸素を含む気体の流通時間はフィルタ全域の
再生が終了するまで継続される。
タ全域のパティキュレート燃焼が完了するまで継続する
必要はなく、適当な時期に停止させたりマイクロ波パワ
ーを低下させたりすることができる。しかしながら、フ
ィルタへの酸素を含む気体の流通時間はフィルタ全域の
再生が終了するまで継続される。
【００３５】フィルタ再生サイクルが終了すると開閉バ
ルブは元の状態に制御される。その後、適当な時期にフ
ィルタ１８に排気ガスを流入しパティキュレートの捕集
を効率的に実行することができる。
ルブは元の状態に制御される。その後、適当な時期にフ
ィルタ１８に排気ガスを流入しパティキュレートの捕集
を効率的に実行することができる。
【００３６】なお、マイクロ波を入射させるフィルタ端
面は排気ガス流に対して下流側のフィルタ端面から実行
することがより好ましい。また、加熱管体に設けた給電
孔は低誘電損失部材で覆う構成を採るとより好ましい。
面は排気ガス流に対して下流側のフィルタ端面から実行
することがより好ましい。また、加熱管体に設けた給電
孔は低誘電損失部材で覆う構成を採るとより好ましい。
【００３７】また、加熱空間はＴＥ01P モードの共振が
より好ましく、この場合給電孔は加熱管体の対向する位
置に２ヶ所設けられる。また、マイクロ波遮蔽手段は排
気管の径によっては不要にすることもできる。
より好ましく、この場合給電孔は加熱管体の対向する位
置に２ヶ所設けられる。また、マイクロ波遮蔽手段は排
気管の径によっては不要にすることもできる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。 （１）加熱空間の構成においてフィルタ支持管体の径を
他と比べて小さくすることにより、フィルタ内部へのマ
イクロ波の侵入を容易にしてパティキュレートの誘電加
熱領域を拡げることができる。 （２）上記した（１）の効果により、パティキュレート
燃焼に伴うフィルタ内部での熱応力を緩和しクラック発
生を抑制できる。したがって、フィルタの耐久性能を保
証することができる。 （３）フィルタ支持管体の径に対してその両端に径大な
加熱管体を配する構成により、加熱管体の排気ガス流方
向の長さをコンパクトに構成でき、その結果加熱空間全
体をコンパクトに構成できる。
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。 （１）加熱空間の構成においてフィルタ支持管体の径を
他と比べて小さくすることにより、フィルタ内部へのマ
イクロ波の侵入を容易にしてパティキュレートの誘電加
熱領域を拡げることができる。 （２）上記した（１）の効果により、パティキュレート
燃焼に伴うフィルタ内部での熱応力を緩和しクラック発
生を抑制できる。したがって、フィルタの耐久性能を保
証することができる。 （３）フィルタ支持管体の径に対してその両端に径大な
加熱管体を配する構成により、加熱管体の排気ガス流方
向の長さをコンパクトに構成でき、その結果加熱空間全
体をコンパクトに構成できる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す内燃機関用フィル
タ再生装置の構成図
タ再生装置の構成図
【図２】本発明の加熱空間の特性例を示す図
【図３】本発明の参考例を示す内燃機関用フィルタ再生
装置の構成図
装置の構成図
【図４】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
１７ 加熱空間 １８ フィルタ １９ マイクロ波発生手段 ２２ フィルタ支持管体 ２３、２４ 加熱管体 ２７ 給電孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−126022（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−290910（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−166712（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の排気ガス中に含まれるパティ
キュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタが収納
支持されるフィルタ支持管体と、前記フィルタ支持管体
の両端に設けられ前記フィルタ支持管体の径よりも大き
な径からなる加熱管体と、前記加熱管体に連結された排
気管と、前記フィルタ支持管体および加熱管体とで構成
された加熱空間に給電されるマイクロ波を発生するマイ
クロ波発生手段とを備えた内燃機関用フィルタ再生装
置。 - 【請求項２】 内燃機関の排気ガス中に含まれるパティ
キュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタが収納
支持されるフィルタ支持管体と、前記フィルタ支持管体
の両端に設けられ前記フィルタ支持管体の径よりも大き
な径からなる加熱管体と、前記加熱管体に連結された排
気管と、前記フィルタ支持管体および加熱管体とで構成
された加熱空間に給電されるマイクロ波を発生するマイ
クロ波発生手段と、前記加熱管体に設けられた給電孔を
備えた内燃機関用フィルタ再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3171023A JP2833270B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3171023A JP2833270B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518226A JPH0518226A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2833270B2 true JP2833270B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=15915659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3171023A Expired - Fee Related JP2833270B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833270B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7174707B2 (en) * | 2000-06-09 | 2007-02-13 | Volvo Lastvagnar Ab | Regeneration of a filter by the use of a tone generator |
| KR100869631B1 (ko) * | 2006-04-07 | 2008-11-21 | 나카가와 산교 가부시키가이샤 | 차량의 배기관 |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP3171023A patent/JP2833270B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518226A (ja) | 1993-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |