JP2871299B2 - 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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- 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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- 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再生装置に関
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再生装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】欧米及び日本などのいわゆる先進工業国
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
燃料エネルギの浪費は地球の大気を汚染してきた。
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気規制がコ・ジェネレー
ションなどの固定発生源や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
来の濃度制限から総量規制に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気規制がコ・ジェネレー
ションなどの固定発生源や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
来の濃度制限から総量規制に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がなされようとし
ている。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の
排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、現状では排ガスの後処理
装置の付設が不可欠である。ところで、この後処理装置
としてはパティキュレートを捕集するためにフィルタが
用いられているが、このフィルタはパティキュレートが
捕集され続けると目詰まりをおこしてしまいその為圧損
が増加し排ガスの流れが悪くなってエンジンの出力が低
下して、エンジンが停止してしまうという課題があっ
た。
と同時にパティキュレートの排出規制がなされようとし
ている。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の
排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、現状では排ガスの後処理
装置の付設が不可欠である。ところで、この後処理装置
としてはパティキュレートを捕集するためにフィルタが
用いられているが、このフィルタはパティキュレートが
捕集され続けると目詰まりをおこしてしまいその為圧損
が増加し排ガスの流れが悪くなってエンジンの出力が低
下して、エンジンが停止してしまうという課題があっ
た。
【０００６】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進められているが、
未だ実用の域には至っていない。
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
未だ実用の域には至っていない。
【０００７】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させる手段とし
て、バーナ方式、電気ヒータ方式、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させる手段とし
て、バーナ方式、電気ヒータ方式、あるいはマイクロ波
方式などが考えられている。
【０００８】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さなどを考慮して、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。
【０００９】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、例えば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図３に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフォールド、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、
１３はマフラー、１４は空気切り換えバルブ、１５は排
気ガス切り換えバルブである。
しては、例えば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図３に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフォールド、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、
１３はマフラー、１４は空気切り換えバルブ、１５は排
気ガス切り換えバルブである。
【００１０】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気ガス切り換えバルブ１５によってフィルタ５に
導かれた後大気へ排出されるか、直接大気へ排出され
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
気ガス切り換えバルブ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、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
気ガス切り換えバブル１５が再び制御されてフィルタ５
に排気ガスが導かれる。そしてことの捕集と再生のサイ
クルが繰り返される。
スは排気ガス切り換えバルブ１５によってフィルタ５に
導かれた後大気へ排出されるか、直接大気へ排出され
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
気ガス切り換えバルブ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、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
気ガス切り換えバブル１５が再び制御されてフィルタ５
に排気ガスが導かれる。そしてことの捕集と再生のサイ
クルが繰り返される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の内燃機関フィルタ再生装置では、パティキュレートの
燃焼そのものを制御できない。すなわちパティキュレー
トの捕集量が多い場合にはパティキュレートの燃焼温度
が必要以上に上昇し、その為フィルタの内部に大きな温
度勾配が生じ、その熱応力によって機械的な破損を生じ
ることがあった。
の内燃機関フィルタ再生装置では、パティキュレートの
燃焼そのものを制御できない。すなわちパティキュレー
トの捕集量が多い場合にはパティキュレートの燃焼温度
が必要以上に上昇し、その為フィルタの内部に大きな温
度勾配が生じ、その熱応力によって機械的な破損を生じ
ることがあった。
【００１２】本発明は上記課題を解決するもので、加熱
されたパティキュレートの燃焼時の温度が必要以上に上
昇することを防止し、フィルタの機械的な破損を防止す
ることを目的としたものである。
されたパティキュレートの燃焼時の温度が必要以上に上
昇することを防止し、フィルタの機械的な破損を防止す
ることを目的としたものである。
【００１３】
【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、フィルタに捕集されたパテ
ィキュレートを加熱する加熱手段と、加熱されたパティ
キュレートを燃焼させる気体をフィルタに供給する送風
手段と、送風手段が送風する気体をフィルタに供給する
ための気体供給管と、フィルタ通過後の気体を送風手段
に循環するための気体循環管とを備え、送風手段と気体
供給管とフィルタと気体循環管とによって気体循環経路
を形成するとともに、気体循環経路に設けられ大気を導
入するため気体導入管と、気体導入管に設けられ大気の
導入量を制御するバルブと、気体循環経路の温度を検出
する温度検出手段とを備え、温度検出手段の検出温度が
高くなるにしたがい大気導入量を減少させるようにバル
ブを制御するものである。
するため、内燃機関の排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、フィルタに捕集されたパテ
ィキュレートを加熱する加熱手段と、加熱されたパティ
キュレートを燃焼させる気体をフィルタに供給する送風
手段と、送風手段が送風する気体をフィルタに供給する
ための気体供給管と、フィルタ通過後の気体を送風手段
に循環するための気体循環管とを備え、送風手段と気体
供給管とフィルタと気体循環管とによって気体循環経路
を形成するとともに、気体循環経路に設けられ大気を導
入するため気体導入管と、気体導入管に設けられ大気の
導入量を制御するバルブと、気体循環経路の温度を検出
する温度検出手段とを備え、温度検出手段の検出温度が
高くなるにしたがい大気導入量を減少させるようにバル
ブを制御するものである。
【００１４】
【００１５】
【作用】上記した構成により、フィルタに捕集されたパ
ティキュレートは加熱手段によって適当な温度まで加熱
昇温される。この適当な加熱温度（約６００℃）になる
とパティキュレートの燃焼を促進させる気体（自然の空
気でよい）をフィルタに供給する。この気体によりパテ
ィキュレートの燃焼が効果的に進み気体の流れ方向にパ
ティキュレートの燃焼領域が拡大していく。ここで気体
を気体循環経路によって循環させ、気体循環経路の温度
を温度検出手段が検出してパティキュレートの燃焼温度
を検出し、検出温度が高くなるにしたがい酸素を含む大
気の気体循環経路への導入を減少させるようバルブによ
り制御して、燃焼温度の必要以上の高温化を抑制すると
共に酸素不足による燃焼の停止を抑制する。
ティキュレートは加熱手段によって適当な温度まで加熱
昇温される。この適当な加熱温度（約６００℃）になる
とパティキュレートの燃焼を促進させる気体（自然の空
気でよい）をフィルタに供給する。この気体によりパテ
ィキュレートの燃焼が効果的に進み気体の流れ方向にパ
ティキュレートの燃焼領域が拡大していく。ここで気体
を気体循環経路によって循環させ、気体循環経路の温度
を温度検出手段が検出してパティキュレートの燃焼温度
を検出し、検出温度が高くなるにしたがい酸素を含む大
気の気体循環経路への導入を減少させるようバルブによ
り制御して、燃焼温度の必要以上の高温化を抑制すると
共に酸素不足による燃焼の停止を抑制する。
【００１６】
【実施例】以下本発明の実施例を図１を参照しながら説
明する。
明する。
【００１７】図１において、１６は排ガス浄化ケーシン
グであり、２の排ガス浄化ケーシング１６の内部に排ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ１
７が設けられ、このフィルタ１７の外周と排ガス浄化ケ
ーシング１６の間にフィルタ支持を兼ねた断熱材１８が
設けられている。また、排ガス浄化ケーシング１６内に
はパンチング孔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１９及び２０が設けられている。加
熱手段であるマイクロ波発生手段２１の発するマイクロ
波はマイクロ波伝送管２２により排ガス浄化ケーシング
１６の空間内に供給される。そしてフィルタ１７に捕集
されたパティキュレートはマイクロ波発生手段２１の発
するマイクロ波により誘電加熱される。２３はパティキ
ュレートが燃焼する時の温度を検出する温度検出手段で
あり、２４はパティキュレートを燃焼させる気体のフィ
ルタ１７通過後の温度を検出する温度検出手段である。
グであり、２の排ガス浄化ケーシング１６の内部に排ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ１
７が設けられ、このフィルタ１７の外周と排ガス浄化ケ
ーシング１６の間にフィルタ支持を兼ねた断熱材１８が
設けられている。また、排ガス浄化ケーシング１６内に
はパンチング孔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１９及び２０が設けられている。加
熱手段であるマイクロ波発生手段２１の発するマイクロ
波はマイクロ波伝送管２２により排ガス浄化ケーシング
１６の空間内に供給される。そしてフィルタ１７に捕集
されたパティキュレートはマイクロ波発生手段２１の発
するマイクロ波により誘電加熱される。２３はパティキ
ュレートが燃焼する時の温度を検出する温度検出手段で
あり、２４はパティキュレートを燃焼させる気体のフィ
ルタ１７通過後の温度を検出する温度検出手段である。
【００１８】内燃機関の排ガスは排気管２５、２６によ
り排出される。マイクロ波により誘電加熱されたパティ
キュレートを燃焼させる酸素を含む気体（自然の空気で
よい）は外部（大気中）より気体導入管２７を通して導
入され、気体導入管２７内には導入される気体中に含ま
れる異物を取り除くエアーフィルタ２８が設けられてい
る。気体導入管２７より導入された気体は気体供給管２
９を通してフィルタ１７に導かれ、気体供給管２９の中
にフィルタ１７に気体を供給する送風手段３０が設けら
れている（以下コンプレッサと称する）。フィルタ１７
に供給された気体は気体排出管３１を通して外部（大気
中）に排出されるか、送風手段３０により気体循環管３
２を通して循環される。前記した送風手段３０、気体供
給管２９、フィルタ１７、気体循環管３２とによって気
体循環経路を形成させている。
り排出される。マイクロ波により誘電加熱されたパティ
キュレートを燃焼させる酸素を含む気体（自然の空気で
よい）は外部（大気中）より気体導入管２７を通して導
入され、気体導入管２７内には導入される気体中に含ま
れる異物を取り除くエアーフィルタ２８が設けられてい
る。気体導入管２７より導入された気体は気体供給管２
９を通してフィルタ１７に導かれ、気体供給管２９の中
にフィルタ１７に気体を供給する送風手段３０が設けら
れている（以下コンプレッサと称する）。フィルタ１７
に供給された気体は気体排出管３１を通して外部（大気
中）に排出されるか、送風手段３０により気体循環管３
２を通して循環される。前記した送風手段３０、気体供
給管２９、フィルタ１７、気体循環管３２とによって気
体循環経路を形成させている。
【００１９】３３はフィルタ再生時に排ガスをバイパス
させるバイパス管であり、バイパス管３３の途中に排ガ
スのエネルギーによって駆動され連結手段３５を介して
送風手段３０を回転する駆動手段３４が設けられている
（以下タービンと称する）。また、気体供給管２９内の
気体の圧力は圧力伝達管３６によりアクチュエータ３７
に伝達されこの圧力に応じてバルブ３８の開度が変化す
る、中間バイパス管３９に流し込む排ガスの量を調整す
る。
させるバイパス管であり、バイパス管３３の途中に排ガ
スのエネルギーによって駆動され連結手段３５を介して
送風手段３０を回転する駆動手段３４が設けられている
（以下タービンと称する）。また、気体供給管２９内の
気体の圧力は圧力伝達管３６によりアクチュエータ３７
に伝達されこの圧力に応じてバルブ３８の開度が変化す
る、中間バイパス管３９に流し込む排ガスの量を調整す
る。
【００２０】バルブ４０が「閉」の時は排ガスはバイパ
ス管３３側に流れ「開」の時は排ガスをフィルタ１７の
方に流れる。バルブ４１は「閉」の時フィルタ１７に供
給されフィルタ１７通過後の気体を気体循環管３２に流
すとともに「開」の時排ガスをフィルタ１７に流し、ま
たパティキュレート加熱時に気体が排ガス浄化ケーシン
グ１６に流れ込むのを防ぐ。バルブ４２は「閉」の時気
体供給管２９を通してフィルタ１７に気体を供給すると
ともに「開」の時フィルタ１７通過後の排ガスを排気管
２６に流し、またパティキュレート加熱時に気体が排ガ
ス浄化ケーシング１６に流れ込むのを防ぐ。バルブ４３
は「閉」の時バイパス管３３通過後の排ガスを排気管２
６に流すとともに「開」の時フィルタ１７通過後の排ガ
スを排気管２６に流す。バルブ４４は「閉」の時フィル
タ１７に供給されフィルタ１７通過後の気体を気体循環
管３２を通して循環させるとともに「開」の時フィルタ
１７に供給されフィルタ１７通過後の気体を外部に排出
する。バルブ４５は「閉」の時フィルタ１７通過後の気
体を再び送風手段３０に送るとともに「開」の時気体を
外部より気体導入管２７を通して導入する。図１におい
て実線で示されているバルブはすべて「閉」の状態であ
る。また図１において破線で示されているバルブはすべ
て「開」の状態である。
ス管３３側に流れ「開」の時は排ガスをフィルタ１７の
方に流れる。バルブ４１は「閉」の時フィルタ１７に供
給されフィルタ１７通過後の気体を気体循環管３２に流
すとともに「開」の時排ガスをフィルタ１７に流し、ま
たパティキュレート加熱時に気体が排ガス浄化ケーシン
グ１６に流れ込むのを防ぐ。バルブ４２は「閉」の時気
体供給管２９を通してフィルタ１７に気体を供給すると
ともに「開」の時フィルタ１７通過後の排ガスを排気管
２６に流し、またパティキュレート加熱時に気体が排ガ
ス浄化ケーシング１６に流れ込むのを防ぐ。バルブ４３
は「閉」の時バイパス管３３通過後の排ガスを排気管２
６に流すとともに「開」の時フィルタ１７通過後の排ガ
スを排気管２６に流す。バルブ４４は「閉」の時フィル
タ１７に供給されフィルタ１７通過後の気体を気体循環
管３２を通して循環させるとともに「開」の時フィルタ
１７に供給されフィルタ１７通過後の気体を外部に排出
する。バルブ４５は「閉」の時フィルタ１７通過後の気
体を再び送風手段３０に送るとともに「開」の時気体を
外部より気体導入管２７を通して導入する。図１におい
て実線で示されているバルブはすべて「閉」の状態であ
る。また図１において破線で示されているバルブはすべ
て「開」の状態である。
【００２１】内燃機関から排出される排ガスは排出管２
５を流れてフィルタ１７に流入し、排気管２６に流れ
る。フィルタ１７はウォールフロータイプのハニカム構
造で構成され、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加すると、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大するととも
に最悪の場合はエンジンが停止する。
５を流れてフィルタ１７に流入し、排気管２６に流れ
る。フィルタ１７はウォールフロータイプのハニカム構
造で構成され、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加すると、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大するととも
に最悪の場合はエンジンが停止する。
【００２２】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。フィルタに捕集されたパティキュレートは加熱燃焼
させて除去される。このプロセスをフィルタ再生と称し
ている。
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。フィルタに捕集されたパティキュレートは加熱燃焼
させて除去される。このプロセスをフィルタ再生と称し
ている。
【００２３】次にフィルタ再生の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
を再生すべき捕集領域に達すると、フィルタ再生プロセ
スが開始する。
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
を再生すべき捕集領域に達すると、フィルタ再生プロセ
スが開始する。
【００２４】この再生制御指令は制御部（図示せず）よ
り発せられる。この制御部の指令に基づいて、バルブ４
０、バルブ４３、バルブ４４およびバルブ４５が「閉」
に、バルブ４１およびバルブ４２が「開」に制御されて
フィルタへ流入していた排気ガスが遮断される。内燃機
関が動作しているときは、排ガスはバイパス管３３に導
かれ排ガスの流れによってタービン３４が駆動（回転）
させられ連結手段３５によりコンブレッサ３０が駆動
（回転）される。次に、マイクロ波発生手段２１に駆動
電圧が供給される。マイクロ波発生手段２１が発生する
マイクロ波は導波管７を伝送して排ガス浄化ケーシング
１６の空間内に給電される。これにより、フィルタ１７
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。時間経過にともなって、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くが酸素の欠乏により蒸焼き状
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。このとき、排ガ
ス浄化ケーシング１６への排ガスおよびその他の気体の
流入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の向かって効
率よく温度上昇していく。
り発せられる。この制御部の指令に基づいて、バルブ４
０、バルブ４３、バルブ４４およびバルブ４５が「閉」
に、バルブ４１およびバルブ４２が「開」に制御されて
フィルタへ流入していた排気ガスが遮断される。内燃機
関が動作しているときは、排ガスはバイパス管３３に導
かれ排ガスの流れによってタービン３４が駆動（回転）
させられ連結手段３５によりコンブレッサ３０が駆動
（回転）される。次に、マイクロ波発生手段２１に駆動
電圧が供給される。マイクロ波発生手段２１が発生する
マイクロ波は導波管７を伝送して排ガス浄化ケーシング
１６の空間内に給電される。これにより、フィルタ１７
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。時間経過にともなって、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くが酸素の欠乏により蒸焼き状
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。このとき、排ガ
ス浄化ケーシング１６への排ガスおよびその他の気体の
流入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の向かって効
率よく温度上昇していく。
【００２５】この後に、バルブ４１およびバルブ４２が
「閉」の状態に、バルブ４４およびバルブ４５が「開」
の状態に制御され外部より気体導入管２７を通して酸素
を含む気体が導入されフィルタ１７にコンプレッサ３０
により気体が供給され、フィルタ１７を通過した気体は
気体排出管３１を通して外部に排出される（図１のＡの
気体の流れ）。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。
「閉」の状態に、バルブ４４およびバルブ４５が「開」
の状態に制御され外部より気体導入管２７を通して酸素
を含む気体が導入されフィルタ１７にコンプレッサ３０
により気体が供給され、フィルタ１７を通過した気体は
気体排出管３１を通して外部に排出される（図１のＡの
気体の流れ）。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。
【００２６】ところでフィルタ１７に供給される気体の
量が多くなるとパティキュレート燃焼温度が低下するが
パティキュレート再生性能は低下し、少なくなるとパテ
ィキュレート再生性能が高くなるがパティキュレート燃
焼温度は高くなることが種々の実験によりわかってい
る。よってフィルタ１７に供給される気体供給量をある
範囲の適当な量（例えば５０ｌ／分〜１００ｌ／分）で
供給しなければならない。そこで気体供給管２９内の気
体の圧力を一定に保つことにより気体供給量をある範囲
の適当な量に制御する。気体の供給圧力は圧力伝達管３
６によりアクチュエータ３７に伝達されこの圧力によっ
てアクチュエータ３７はバルブ３８の駆動量を調節し、
コンプレッサ３４に流れ込む排ガスの量を中間バイパス
管３９に逃がして調整することにより、気体供給管２９
内の気体の圧力をほぼ一定に保つことができる。
量が多くなるとパティキュレート燃焼温度が低下するが
パティキュレート再生性能は低下し、少なくなるとパテ
ィキュレート再生性能が高くなるがパティキュレート燃
焼温度は高くなることが種々の実験によりわかってい
る。よってフィルタ１７に供給される気体供給量をある
範囲の適当な量（例えば５０ｌ／分〜１００ｌ／分）で
供給しなければならない。そこで気体供給管２９内の気
体の圧力を一定に保つことにより気体供給量をある範囲
の適当な量に制御する。気体の供給圧力は圧力伝達管３
６によりアクチュエータ３７に伝達されこの圧力によっ
てアクチュエータ３７はバルブ３８の駆動量を調節し、
コンプレッサ３４に流れ込む排ガスの量を中間バイパス
管３９に逃がして調整することにより、気体供給管２９
内の気体の圧力をほぼ一定に保つことができる。
【００２７】ここで温度検出手段２３および温度検出手
段２４の検出する信号により制御部がパティキュレート
燃焼初期状態の時にパティキュレート燃焼温度を予測す
る。
段２４の検出する信号により制御部がパティキュレート
燃焼初期状態の時にパティキュレート燃焼温度を予測す
る。
【００２８】パティキュレート燃焼温度が必要以上に高
くならないと制御部が判断した場合、パティキュレート
燃焼終了までバルブ４４およびバルブ４５は「開」の状
態のままであり、酸素を含んだ気体により効果的なパテ
ィキュレート燃焼を行わせる。
くならないと制御部が判断した場合、パティキュレート
燃焼終了までバルブ４４およびバルブ４５は「開」の状
態のままであり、酸素を含んだ気体により効果的なパテ
ィキュレート燃焼を行わせる。
【００２９】パティキュレート燃焼温度が必要以上に高
くなると制御部が判断した場合、バルブ４４およびバル
ブ４５が「閉」の状態に制御され、新たな気体の導入を
中止し、気体をフィルタ１７を通して循環させる（図１
のＢの気体の流れ）。その後温度検出手段２３および温
度検出手段２４の検出する信号によりパティキュレート
燃焼温度が必要以上に低くなったと制御部が判断すれば
（パティキュレート燃焼温度が必要以上に低くなっても
そのまま気体の循環を継続すると、酸素不足によりパテ
ィキュレート燃焼が途中で終了してしまう）、気体の循
環を停止し、バルブ４４およびバルブ４５が「開」の状
態に制御され、外部より新たな気体を導入する。そして
その後温度検出手段２３および温度検出手段２４の検出
する信号によりパティキュレート燃焼温度が高くなった
と制御部が判断すればバルブ４４およびバルブ４５が
「閉」の状態に制御され、新たな気体の導入を中止し、
気体をフィルタ１７を通して循環させる。この制御を所
定の時間繰り返す。
くなると制御部が判断した場合、バルブ４４およびバル
ブ４５が「閉」の状態に制御され、新たな気体の導入を
中止し、気体をフィルタ１７を通して循環させる（図１
のＢの気体の流れ）。その後温度検出手段２３および温
度検出手段２４の検出する信号によりパティキュレート
燃焼温度が必要以上に低くなったと制御部が判断すれば
（パティキュレート燃焼温度が必要以上に低くなっても
そのまま気体の循環を継続すると、酸素不足によりパテ
ィキュレート燃焼が途中で終了してしまう）、気体の循
環を停止し、バルブ４４およびバルブ４５が「開」の状
態に制御され、外部より新たな気体を導入する。そして
その後温度検出手段２３および温度検出手段２４の検出
する信号によりパティキュレート燃焼温度が高くなった
と制御部が判断すればバルブ４４およびバルブ４５が
「閉」の状態に制御され、新たな気体の導入を中止し、
気体をフィルタ１７を通して循環させる。この制御を所
定の時間繰り返す。
【００３０】パティキュレート燃焼領域は気体の流通方
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。そしてマイクロ波発生手段は動作を停
止するとともに適当な時期にバルブ４０、バルブ４１、
バルブ４２およびバルブ４３は「開」の状態に、バルブ
４４およびバルブ４５は「閉」の状態に状態に制御され
フィルタ再生サイクルが終了する。そしてまたフィルタ
１７に排ガスを流入させパティキュレートの捕集を実行
することができる。
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。そしてマイクロ波発生手段は動作を停
止するとともに適当な時期にバルブ４０、バルブ４１、
バルブ４２およびバルブ４３は「開」の状態に、バルブ
４４およびバルブ４５は「閉」の状態に状態に制御され
フィルタ再生サイクルが終了する。そしてまたフィルタ
１７に排ガスを流入させパティキュレートの捕集を実行
することができる。
【００３１】以上のように本発明の第一の実施例によれ
ば、第一の効果としてパティキュレートを燃焼させる気
体を循環させ新たな気体の導入を中止することにより、
パティキュレート燃焼で気体中に含まれる酸素の量を減
少させ、パティキュレートの燃焼温度が必要以上に上昇
することを抑制できるのでフィルタの機械的破損を防止
することができ、フィルタの耐久性性能が向上する。ま
た、気体の循環によりパティキュレート燃焼でパティキ
ュレートを燃焼させる気体の温度を高め（最大５００℃
程度）ることができるのでパティキュレートの燃焼領域
が拡大し、フィルタの再生性能が向上する。
ば、第一の効果としてパティキュレートを燃焼させる気
体を循環させ新たな気体の導入を中止することにより、
パティキュレート燃焼で気体中に含まれる酸素の量を減
少させ、パティキュレートの燃焼温度が必要以上に上昇
することを抑制できるのでフィルタの機械的破損を防止
することができ、フィルタの耐久性性能が向上する。ま
た、気体の循環によりパティキュレート燃焼でパティキ
ュレートを燃焼させる気体の温度を高め（最大５００℃
程度）ることができるのでパティキュレートの燃焼領域
が拡大し、フィルタの再生性能が向上する。
【００３２】また、コンプレッサ３０、タービン３４お
よび連結手段３５は、いわゆるターボチャージャと同じ
構成・材質からなるので、循環する気体の熱（パティキ
ュレート燃焼により最大５００℃程度）および排ガスの
熱（ディーゼルエンジンの場合最大５００℃程度）に十
分耐えることができる。また、内燃機関の排ガスのエネ
ルギでコンプレッサ３０を駆動するので、コンプレッサ
３０を駆動するためのエネルギの消費をなくすことがで
きる。
よび連結手段３５は、いわゆるターボチャージャと同じ
構成・材質からなるので、循環する気体の熱（パティキ
ュレート燃焼により最大５００℃程度）および排ガスの
熱（ディーゼルエンジンの場合最大５００℃程度）に十
分耐えることができる。また、内燃機関の排ガスのエネ
ルギでコンプレッサ３０を駆動するので、コンプレッサ
３０を駆動するためのエネルギの消費をなくすことがで
きる。
【００３３】次に本発明他の実施例を図２を用いて説明
する。図２において前記実施例と相違する点はコンプレ
ッサ３０を駆動力手段（以下モータと称する）４６を用
いて駆動している点である。これによりパティキュレー
ト燃焼に応じたきめ細かい気体供給量制御が可能にな
る。
する。図２において前記実施例と相違する点はコンプレ
ッサ３０を駆動力手段（以下モータと称する）４６を用
いて駆動している点である。これによりパティキュレー
ト燃焼に応じたきめ細かい気体供給量制御が可能にな
る。
【００３４】例えばパティキュレート燃焼初期状態にお
いてパティキュレート燃焼温度が必要以上に高くなると
一実施例と同様の方法で制御部（図示せず）が判断した
場合は、一実施例と同じ方法で新たな気体の導入を中止
し、気体をフィルタ１７を通して循環させ、しかもフィ
ルタ１７に供給される気体供給量を多めにして（例えば
１５０ｌ／分）パティキュレート燃焼温度の必要以上の
高温化を抑制することができるのでフィルタの機械的破
損を防止することができ、フィルタの耐久性能が向上す
る。
いてパティキュレート燃焼温度が必要以上に高くなると
一実施例と同様の方法で制御部（図示せず）が判断した
場合は、一実施例と同じ方法で新たな気体の導入を中止
し、気体をフィルタ１７を通して循環させ、しかもフィ
ルタ１７に供給される気体供給量を多めにして（例えば
１５０ｌ／分）パティキュレート燃焼温度の必要以上の
高温化を抑制することができるのでフィルタの機械的破
損を防止することができ、フィルタの耐久性能が向上す
る。
【００３５】またパティキュレート燃焼温度が必要以上
に高くならないと制御部が判断した場合酸素を含んだ気
体を外部から導入して、しかもフィルタ１７に供給され
る気体供給量を少なめにして（例えば２５ｌ／分）フィ
ルタ再生性能を向上させることができる。
に高くならないと制御部が判断した場合酸素を含んだ気
体を外部から導入して、しかもフィルタ１７に供給され
る気体供給量を少なめにして（例えば２５ｌ／分）フィ
ルタ再生性能を向上させることができる。
【００３６】また、内燃機関が停止していても駆動力発
生手段４６が動作できるのでフィルタ再生が実施でき
る。
生手段４６が動作できるのでフィルタ再生が実施でき
る。
【００３７】なお、マイクロ波を入射させるフィルタ端
面は排ガス流に対して下流側フィルタ端面から実行する
ことがより好ましい。また、加熱管体に設けられた給電
孔低誘電損部材で覆う構成をとるとより好ましい。また
加熱空間はＴＥ01P モードの共振が好ましく、この場合
給電孔は加熱管体の対向する２ケ所設けられる（図示せ
ず）。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。
面は排ガス流に対して下流側フィルタ端面から実行する
ことがより好ましい。また、加熱管体に設けられた給電
孔低誘電損部材で覆う構成をとるとより好ましい。また
加熱空間はＴＥ01P モードの共振が好ましく、この場合
給電孔は加熱管体の対向する２ケ所設けられる（図示せ
ず）。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】なお、パティキュレート加熱手段としてマ
イクロ波発生手段を一例にとして説明したが加熱手段は
例えば、電気ヒータ、バーナなどを用いてもよい。
イクロ波発生手段を一例にとして説明したが加熱手段は
例えば、電気ヒータ、バーナなどを用いてもよい。
【００３９】なお送風手段はコンプレッサでなくてもよ
い。また送風手段駆動手段はタービンでなくてもよい。
また駆動力発生手段はモータでなくてもよい。
い。また送風手段駆動手段はタービンでなくてもよい。
また駆動力発生手段はモータでなくてもよい。
【００４０】
【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、パティキュレートを燃焼さ
せる気体をフィルタを通して循環させる気体循環経路の
温度を検出する温度検出手段によってパティキュレート
の燃焼温度を検出し、検出温度が高くなるにつれ気体循
環経路への酸素を含む大気の導入を減少させるようバル
ブにより制御して、燃焼温度の必要以上の高温化を抑制
するとともに酸素不足による燃焼の停止を抑制すること
ができる。
フィルタ再生装置によれば、パティキュレートを燃焼さ
せる気体をフィルタを通して循環させる気体循環経路の
温度を検出する温度検出手段によってパティキュレート
の燃焼温度を検出し、検出温度が高くなるにつれ気体循
環経路への酸素を含む大気の導入を減少させるようバル
ブにより制御して、燃焼温度の必要以上の高温化を抑制
するとともに酸素不足による燃焼の停止を抑制すること
ができる。
【図１】本発明第一実施例を示す内燃機関用フィルタ再
生装置の構成図
生装置の構成図
【図２】本発明第二実施例を示す内燃機関用フィルタ再
生装置の構成図
生装置の構成図
【図３】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
１７ フィルタ ２１ マイクロ波発生手段（加熱手段） ３０ 送風手段（コンプレッサ） ３４ 駆動手段（タービン） ３５ 連結手段 ４６ 駆動手段（モータ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−112609（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−173515（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−76509（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−43522（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の排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、前記フィルタに捕集され
た前記パティキュレートを加熱する加熱手段と、前記加
熱されたパティキュレートを燃焼させる気体を前記フィ
ルタに供給する送風手段と、前記送風手段が送風する気
体を前記フィルタに供給するための気体供給管と、前記
フィルタ通過後の気体を前記送風手段に循環するための
気体循環管とを備え、前記送風手段と前記気体供給管と
前記フィルタと前記気体循環管とによって気体循環経路
を形成するとともに、前記気体循環経路に設けられ大気
を導入するため気体導入管と、前記気体導入管に設けら
れ大気の導入量を制御するバルブと、前記気体循環経路
の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出
手段の検出温度が高くなるにしたがい大気導入量を減少
させるように前記バルブを制御する内燃機関用フィルタ
再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142333A JP2871299B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142333A JP2871299B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332124A JPH05332124A (ja) | 1993-12-14 |
| JP2871299B2 true JP2871299B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=15312919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4142333A Expired - Fee Related JP2871299B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2871299B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020040430A1 (ko) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 주식회사 칸필터 | 공기정화장치 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5266010B2 (ja) | 2007-09-14 | 2013-08-21 | 富士フイルム株式会社 | ４−カルバモイル−５−ヒドロキシ−イミダゾール誘導体のスルホン酸塩化合物 |
| JP5849178B2 (ja) * | 2009-12-17 | 2016-01-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
| WO2011043046A1 (ja) * | 2009-10-06 | 2011-04-14 | パナソニック株式会社 | 排気ガス浄化装置 |
| KR101799090B1 (ko) | 2015-11-24 | 2017-12-20 | 한대곤 | 공기정화장치 |
| US20230166209A1 (en) * | 2020-04-23 | 2023-06-01 | Khanfilter, Inc. | Air purification apparatus |
| KR102360644B1 (ko) * | 2020-04-23 | 2022-02-09 | 주식회사 칸필터 | 공기 정화 장치 |
| KR102360655B1 (ko) * | 2020-04-23 | 2022-02-10 | 주식회사 칸필터 | 공기 정화 장치 |
| KR102428957B1 (ko) * | 2020-05-12 | 2022-08-03 | 주식회사 칸필터 | 공기정화장치 |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP4142333A patent/JP2871299B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020040430A1 (ko) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 주식회사 칸필터 | 공기정화장치 |
| US11885527B2 (en) | 2018-08-20 | 2024-01-30 | Khanfilter, Inc. | Air purification device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05332124A (ja) | 1993-12-14 |
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| JPH05141223A (ja) | 内燃機関用フイルタ再生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |