JP3005377B2

JP3005377B2 - 排気ガス処理装置

Info

Publication number: JP3005377B2
Application number: JP4349948A
Authority: JP
Inventors: 英男河村
Original assignee: 株式会社いすゞセラミックス研究所
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH06173644A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジン、燃焼炉、
焼却炉等から排出される排気ガスを浄化処理するため、
排気系に組み込まれるケース内に配置されたフィルタを
有する排気ガス処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼は、高温、高
圧空気中に燃料を噴射する、所謂、ヘトロジニアス混合
によるものである。ヘトロジニアス混合はホモジニアス
混合気と異なって空気と燃料が均一に混合していないの
で、燃料中の炭素成分は、燃焼による高温熱によって
煤、ＨＣ等に変化し、それらが凝集してパテキュレート
となり、空中に放出される。そして、スモークは微粒化
された炭素とその外周に炭化水素が付着してパティキュ
レートになって大気中に浮遊するので、都市環境の汚染
が進み、空気の透明度が極端に悪化する。

【０００３】従来、エンジンの排気ガスを処理する排気
ガス処理装置として、例えば、コーディエライト（２Ｍ
ｇＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃・５ＳｉＯ₂）により作製された気
孔性のハニカム構造のフィルタを排気通路に並列に２組
配置したディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置が開
示されている。該ディーゼルエンジンの排気微粒子浄化
装置は、排気ガスを一方のハニカム構造のフィルタに通
し、該フィルタで排気ガス中のカーボンを濾過し、その
フィルタにカーボンが堆積して目詰まりした場合に、そ
のフィルタに排気ガスを流すのを遮断し、別のフィルタ
に排気ガスを流すように切り換え、目詰まりしたフィル
タの下流側から空気を送り込み、そのフィルタを加熱し
て目詰まりしているカーボンを焼却するものである。こ
のようなディーゼルエンジンの排気微粒子浄化装置とし
て、例えば、実開平１−１４４４２７号公報に開示され
たものがある。

【０００４】また、実開平１−１１１１２３号公報に
は、ディーゼル排気浄化用フィルタの再生装置が開示さ
れている。該ディーゼル排気浄化用フィルタの再生装置
は、排気ガス中のパティキュレートを捕集するハニカム
形フィルタ、該フィルタの上流側に配置されたヒータ、
及び該ヒータに近接して設けたフィルタの内外を連通さ
せるテーパ状貫通孔を形成した栓から成るものである。
同様な装置として、実開昭６３−２２３１５号公報に開
示されたものがある。

【０００５】また、実開平３−１１６７２２号公報に
は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置が開示されて
いる。該ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、長手
方向に伸びる多数のセルが形成された柱状のセラミック
フィルタと、前記フィルタの外周に設けられた電熱部材
とを有し、前記セルのうち複数のものには、熱伝導性の
良い粉末が充填されているものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンから排気される排気ガスには、高負荷時に発生
するカーボンを主成分とする煤と、部分負荷時にフィル
タ壁面にＨＣ等が付着したパティキュレート成分が存在
している。排気ガスに含まれているカーボン、煤、ＨＣ
等のパティキュレート或いはスモークは、直径が２００
Å程度と言われているが、それらは次第に凝集して１０
μｍ〜２０μｍの直径を持つパティキュレートに成長す
る。これらのパティキュレートは、通常、６００℃〜７
００℃の温度で酸素が存在すれば燃焼する。

【０００７】しかしながら、上記のようなカーボン、
煤、ＨＣ等のパティキュレート或いはスモークを除去す
る装置は、従来から多く開発されているが、いずれも欠
点が存在し、実用に供し得ないのが現状である。ディー
ゼルエンジン（Ｄ）から排気される排気ガスに含まれる
カーボン、煤、ＨＣ等のパティキュレート（Ｐ）をフィ
ルタ（Ｆ）で捕集して焼却するＤＰＦ即ち排気ガス処理
装置では、パティキュレートをフィルタで捕集し、パテ
ィキュレートがフィルタに堆積した時、着火用グロープ
ラグ又はヒータによって加熱し、パティキュレートを焼
却させている。

【０００８】ところが、このようなパティキュレートの
焼却方法では、パティキュレート、特に煤の燃焼によっ
て温度が上昇し過ぎて、例えば、コージィエライト等の
セラミックフィルタが割れ、クラック、焼損等が発生し
てフィルタが破損してしまう問題があり、実用上好まし
くないものである。特に、フィルタを耐熱性セラミック
スで作製しても、フィルタに堆積した煤の不均一な燃焼
では局部的に高温部分が多く存在し、セラミックスに亀
裂等が発生する例が多いものである。

【０００９】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、エンジン、燃焼炉、焼却炉等から
排出される排気ガスを浄化処理するため排気系に組み込
まれるケース内に配置されたフィルタを有し、特に、デ
ィーゼルエンジンから排出される排気ガス中のカーボ
ン、煤、ＨＣ等のパティキュレートを焼却処理する排気
ガス処理装置に係わり、導電性金属パイプの内側に繊維
状セラミックスの内側フィルタを配置し、金属パイプの
外側に多孔質セラミックスの外側フィルタを配置し、金
属パイプに常時通電して内側フィルタと外側フィルタを
常時加熱し、カーボン等の煤、ＨＣ等のパティキュレー
トを焼却して排気ガスを浄化し、しかも金属パイプに通
電する電力をエンジンの排気ガスエネルギーで回収した
電力を使用する排気ガス処理装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、排気通路に組み込むケース内に排気ガスの
流れ方向に長手方向に互いに非接触状態に多数配置され
且つ多数のガス通孔を形成した導電性で耐熱性の金属パ
イプ、該金属パイプの内側に配置され且つ耐熱性の繊維
状セラミックスから作製した下流側端部を閉鎖したパイ
プ状内側フィルタ、該金属パイプの外側に配置され且つ
耐熱性の多孔質セラミックスから作製したパイプ状外側
フィルタ、前記金属パイプの端部を電気的にそれぞれ対
にして結線し且つ前記各金属パイプを直列に接続する導
電性接続部材、及び前記内側フィルタから前記外側フィ
ルタへ排気ガスを流して前記内側フィルタと前記外側フ
ィルタで捕集されるパティキュレートを燃焼させるため
前記金属パイプに通電する電力を供給する電力供給源、
を有することを特徴とする排気ガス処理装置に関する。

【００１１】また、この排気ガス処理装置において、前
記電力供給源はエンジンの排気ガスエネルギーで駆動さ
れるターボチャージャの作動によって発電する発電機で
構成したものである。

【００１２】また、この排気ガス処理装置において、前
記外側フィルタを構成する多孔質セラミックスはＡｌ₂
Ｏ₃，Ａｌ₂ＴｉＯ₅，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＳｉＣから選ばれ
るセラミックスである。

【００１３】また、この排気ガス処理装置において、前
記内側フィルタを構成する繊維状セラミックスはＳｉ₃
Ｎ₄又はＳｉＣである。

【００１４】また、この排気ガス処理装置において、前
記金属パイプはＮｉ，Ｃｒ系の耐熱金属で作製されてい
るものである。

【００１５】また、この排気ガス処理装置は、エンジン
に設けたターボチャージャの後流の排気通路に連通する
排気管に組み込まれるケース内に排気ガスの流れ方向に
長手方向に互いに非接触状態に隔置された多数のパイプ
状内側と外側とのフィルタ、前記各フィルタで捕集され
るパティキュレートを焼却するため前記各フィルタを加
熱する金属パイプに電力を供給する電力供給源、前記排
気通路から分岐した前記各フィルタをバイパスするバイ
パス通路、前記排気管に設置した排気管バルブアクチュ
エータで開閉作動する排気管制御バルブ、前記バイパス
通路に設置したバイパスバルブアクチュエータで開閉作
動するバイパス制御バルブ、エンジン回転数を検出する
回転センサー、及び該回転センサーの検出信号に応答し
て前記排気管バルブアクチュエータと前記バイパスバル
ブアクチュエータを作動して前記排気管制御バルブと前
記バイパス制御バルブの開閉作動を制御するコントロー
ラを有するものである。

【００１６】

【作用】この発明による排気ガス処理装置は、上記のよ
うに構成されており、次のように作用する。即ち、この
排気ガス処理装置は、多数のガス通孔を形成した導電性
金属パイプを排気通路内に互いに非接触状態に配置し、
前記金属パイプの端部を導電性の接続部材で電気的にそ
れぞれ対にして結線し、耐熱性の多孔質セラミックスの
外側フィルタを前記金属パイプの外側に配置し、耐熱性
の繊維状セラミックスの内側フィルタを前記金属パイプ
の内側に配置し、電力供給源からの電力で前記金属パイ
プを通電したので、多数の前記金属パイプは直列に接続
した連続したヒータを構成でき、前記フィルタは常時加
熱される。そこで、排気ガスを前記内側フィルタから送
り込むことによって、排気ガスに含まれる煤は加熱され
た高温の繊維状セラミックス即ち網状体に衝突して焼却
され、粒径の小さくなったカーボンを外側の外側フィル
タによって捕集することができる。外側フィルタに捕集
されたカーボンは高温に加熱された外側フィルタで焼却
され、外側フィルタを通過して炭酸ガスになって外部へ
放出される。

【００１７】また、電力供給源として、エンジンの排気
ガスエネルギーで駆動されるターボチャージャの作動に
よって発電する発電機を利用したので、前記金属パイプ
に通電するため多量の電力が必要であるが、前記金属パ
イプに供給される電力はターボチャージャに設けた発電
機を使用し、排気ガスエネルギーで発電される電力であ
り、電力が不足して浄化機能を低下させることがない。
従って、前記金属パイプには常時電力を供給でき、前記
フィルタを常時加熱しておくことができ、前記内側と外
側フィルタで捕集されたカーボン等の煤、ＨＣ等のパテ
ィキュレートは、通過する排気ガス流量を絞って場合に
直ちに燃焼し、前記内側と外側フィルタ内にカーボンが
過剰に堆積して目詰まりすることがなく、局部的な高温
部分が発生せず、焼損することがない。

【００１８】或いは、この排気ガス処理装置は、ターボ
チャージャの後流の排気通路から分岐する内側と外側の
フィルタをバイパスするバイパス通路を設け、該バイパ
ス通路にバイパスバルブアクチュエータで開閉作動する
バイパス制御バルブを設置し、コントローラの指令で、
エンジン始動時には、排気ガスの流れを排気ガス処理装
置のフィルタに流して排気ガスに含まれるカーボン、
煤、ＨＣ等のパティキュレートをフィルタで捕集するよ
うに制御し、エンジン回転が高速時には、排気ガスの流
れを前記フィルタをバイパスするように制御し、前記フ
ィルタに捕集されたパティキュレートを前記フィルタか
ら常に有効に除去しておく制御を行うことができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による排気
ガス処理装置の実施例を説明する。図１はこの発明によ
る排気ガス処理装置を組み込んだディーゼルエンジンの
排気ガス処理のシステムの一実施例を示す概略説明図、
図２はこの排気ガス処理装置の一実施例を示す断面図、
図３は図２の排気ガス処理装置の要部の一実施例を示す
断面図、及び図４は図２の排気ガス処理装置の端部の一
部を示す断面図である。

【００２０】図１に示すように、この発明による排気ガ
ス処理装置は、符号１で全体的に示されており、ディー
ゼルエンジン３の排気通路２に組み込まれたＤＰＦ（デ
ィーゼル・パティキュレート・フィルタ）であり、特
に、ディーゼルエンジン３から放出される排気ガスを排
気通路２内に配置した内側フィルタ４Ｆと外側フィルタ
４Ｐで濾過して排気ガスに含まれるカーボン等の煤、Ｈ
Ｃ等の付着で発生するパティキュレートを捕集し、捕集
された煤、パティキュレートを赤熱した内側フィルタ４
Ｆと外側フィルタ４Ｐ内で焼却してガスにして放出する
排気ガスを浄化するものである。

【００２１】ディーゼルエンジン３には、ターボチャー
ジャ５が排気マニホルド２３に接続されている。ターボ
チャージャ５は、排気ガスエネルギーで駆動されるター
ビン７、該タービン７にシャフト１１によって連結した
コンプレッサ８、及びシャフト１１上に配置され且つタ
ービン７の駆動によって発電される発電機６（通常、発
電・電動機）を有している。発電機６は、シャフト１１
に固定された永久磁石９及び電磁コイルから構成されて
いる。ターボチャージャ５から排出される排気ガスは、
排気通路２を通じて外部に排気されている。この排気通
路２には、エンジン３から放出される排気ガスを濾過す
る排気ガス処理装置１が組み込まれている。

【００２２】この排気ガス処理装置１は、特に、導電性
の耐熱金属から成る金属パイプ２２の内外に配置した排
気ガスを濾過することができる多孔質セラミックスから
作製した多数のパイプ状外側フィルタ４Ｐと繊維状セラ
ミックスから作製した多数のパイプ状内側フィルタ４Ｆ
から構成されている。各外側フィルタ４Ｐと内側フィル
タ４Ｆの下流側の端部は、閉鎖状態に一体構造に形成す
るか、或いは閉鎖栓１６で密封する。

【００２３】金属パイプ２２は、排気ガスを通過させる
ことができる多数のガス通孔２４を有しており、排気通
路２の一部を構成する排気ガス処理装置１のハウジング
２０内に排気ガスの流れ方向に長手方向に互いに隔置し
て配置されている。即ち、金属パイプ２２は、ハウジン
グ２０内に排気ガスの流れ方向に長手方向に互いに隔置
して非接触状態で電気的に短絡しないように配置されて
いる。金属パイプ２２は、好ましくは、両端部に設けた
非導電性の蓋即ち隔置板２６で位置決めすることができ
る。

【００２４】更に、各金属パイプ２２の端部は、隣接す
る端部同志が導電性の接続部材１５によって電気的に結
線され、従って、各金属パイプ２２は連続して電気的に
直列に接続されている。即ち、一対の金属パイプ２２
は、一端部では接続部材１５によって互いに電気的に結
線され、他端部では別の接続部材１５によってそれぞれ
別の金属パイプ２２に互いに電気的に結線されており、
あたかも各金属パイプ２２は接続部材１５によって両端
部で千鳥掛けに結線されている状態である。

【００２５】この排気ガス処理装置１は、ハウジング２
０の内壁面がアルミナファイバー等の遮熱材１９で遮熱
されており、その内部に金属パイプ２２が長手方向に多
数隔置して配置されている。従って、内側フィルタ４
Ｆ、外側フィルタ４Ｐ及び金属パイプ２２は共に外部に
対して遮熱された構造である。また、ハウジング２０内
の内側フィルタ４Ｆ又は外側フィルタ４Ｐの温度を検出
するため、温度センサー１３が設けられている。金属パ
イプ２２には、発電機６からの電力を供給するため、ス
イッチを設置した導線１４が結線されている。

【００２６】この排気ガス処理装置は、特に、外側フィ
ルタ４Ｐを多孔質セラミックスでパイプ状に構成したこ
とであり、多孔質セラミックスは、酸化アルミニウムＡ
ｌ₂Ｏ₃、チタン酸アルミニウムＡｌ₂ＴｉＯ₅、窒化
ケイ素Ｓｉ₃Ｎ₄、炭化ケイ素ＳｉＣから選ばれるセラ
ミックスであり、気孔率が実質的に４０％〜５０％以上
であり、通孔径が２０μｍ程度であることを特徴とする
気孔質焼結材を適用したものである。また、内側フィル
タ４Ｆは、耐熱強度を有する窒化ケイ素Ｓｉ₃Ｎ₄又は
炭化ケイ素ＳｉＣによって繊維状セラミックスに作製さ
れている。更に、金属パイプ２２は、インコロイ等のＮ
ｉ，Ｃｒ系の耐熱金属で作製されている。

【００２７】この排気ガス処理装置１において、内側フ
ィルタ４Ｆ又は外側フィルタ４Ｐのフィルタに過剰にカ
ーボンが堆積すると、それらが過熱するので、フィルタ
の温度を監視しながら、金属パイプ２２へ電力供給量を
制御することができる。即ち、温度センサー１３からの
検出信号はコントローラ１０に入力され、コントローラ
１０は温度検出信号に応答して金属パイプ２２へ電力供
給量を制御すると共に、送風装置１２の駆動を制御して
排気ガス処理装置１に送り込む空気量を制御することが
できる。例えば、エンジンの負荷の高い時は、排気ガス
中に含まれるカーボン等の煤の量も多く、排気ガスの温
度も高くなる。また、エンジンの高負荷の作動状態で
は、ターボチャージャ５の発電機６が発電する電力も大
きくなるので、その電力の一部を供給すれば、内側フィ
ルタ４Ｆに捕集されたカーボン等の煤、或いは外側フィ
ルタ４Ｐに捕集されたＨＣ等が付着したパティキュレー
トは燃焼して炭酸ガスになり、外部へ排気される。

【００２８】即ち、この排気ガス処理装置では、金属パ
イプ２２を常時通電し、金属パイプ２２によって内側フ
ィルタ４Ｆと外側フィルタ４Ｐを加熱して赤熱させてお
けば、内側フィルタ４Ｆと外側フィルタ４Ｐで捕集され
たカーボン、煤、ＨＣ等のパティキュレートは直ちに焼
却され、炭酸ガス、蒸気等の気体になって内側フィルタ
４Ｆと外側フィルタ４Ｐを通過して外部に放出され、内
側フィルタ４Ｆと外側フィルタ４Ｐ内へのパティキュレ
ートの堆積現象は発生しない。従って、内側フィルタ４
Ｆと外側フィルタ４Ｐ内でのパティキュレートの不均一
な堆積及び不均一な燃焼は発生しないので、内側フィル
タ４Ｆと外側フィルタ４Ｐを構成するセラミックスに亀
裂、クラック焼損等の破損の発生を防止できる。

【００２９】また、金属パイプ２２は内外からセラミッ
クスで覆われているので、加熱によって変形したとして
も、電気的に絶縁が良好に行なわれ、また、燃料、オイ
ルに含まれるＣａ，Ｋ等の灰分が存在しても、それらは
加熱によって更に微細化され、しかも金属パイプ２２に
は多数のガス通孔２４が形成されており、内側フィルタ
４Ｆ及び外側フィルタ４Ｐも十分なガス通孔を有してい
るので、これらのガス通孔を通じて外部に放出され、金
属パイプ２２、内側フィルタ４Ｆ及び外側フィルタ４Ｐ
で詰まるようなことはない。

【００３０】内側フィルタ４Ｆと外側フィルタ４Ｐに捕
集されたカーボン、煤、ＨＣ等のパティキュレートは、
金属パイプ２２に電気を通すと、金属パイプ２２自体は
加熱ヒータとなり、金属パイプ２２の内外に配置された
内側フィルタ４Ｆと外側フィルタ４Ｐは加熱されて赤熱
するので、カーボン、煤、ＨＣ等のパティキュレートは
そこで燃焼して炭酸ガスとなり、該炭酸ガスは、同様
に、内側フィルタ４Ｆの壁面を通過し、金属パイプのガ
ス通孔２４を通過し、更に外側フィルタ４Ｐの壁面を通
過して外側フィルタ４Ｐと外側フィルタ４Ｐとの間の通
路１７を通って排気通路２の出口１８から外部へ放出さ
れる。しかも、金属パイプ２２は、コントローラ１０の
指令でほとんど常時通電されているので、カーボン、
煤、ＨＣ等のパティキュレートは常に直ちに焼却され、
過剰なパティキュレートが内側フィルタ４Ｆと外側フィ
ルタ４Ｐの壁面に堆積されることがなく、フィルタ自体
が局部的に過熱されることはない。

【００３１】また、内側フィルタ４Ｆと外側フィルタ４
Ｐで捕集される排気ガス中のカーボンを燃焼させるた
め、金属パイプ２２に常時通電する電力を供給する電力
供給源を有している。この実施例では、電力供給源は、
ディーゼルエンジン３の排気ガスエネルギーで駆動され
るターボチャージャ５に設けている発電機６を利用して
いる。発電機６は、ターボチャージャ５のタービン７が
排気ガスエネルギーによって駆動されることによって発
電するものである。金属パイプ２２に電力を送るために
は、多量の電力が必要であるが、ターボチャージャ５の
シャフト１１上に永久磁石９から成る発電機６で発電す
れば、例えば、４〜８ｋｗの電力が発生し、しかも、こ
の電力は排気ガスエネルギーから変換されたものである
ので、動力の損失はなく、効率良く金属パイプ２２に利
用できる。

【００３２】更に、ターボチャージャ５を備えたエンジ
ン３では、始動時を除いてスモークの発生レベルは低い
ので、エンジン始動時には、排気ガスの流れを排気ガス
処理装置１のフィルタ４Ｆ，４Ｐに流すように制御し、
エンジン３の回転数が大きい時即ちエンジン回転が高速
時には、排気ガスの流れを排気ガス処理装置１のフィル
タ４Ｆ，４Ｐをバイパスするように制御することができ
る。このように、エンジン３の作動状態に応じて排気ガ
ス処理装置１のフィルタ４Ｆ，４Ｐへの排気ガスの流れ
を制御すれば、フィルタ４Ｆ，４Ｐに捕集されたカーボ
ン、煤、ＨＣ等のパティキュレートは、常に有効に除去
されることになる。場合によっては、エンジン回転数を
検出する代わりに、エンジン作動状態としてエンジン負
荷を検出して、低負荷時には排気ガスの流れを排気ガス
処理装置１のフィルタ４Ｆ，４Ｐをバイパスし、高負荷
時には排気ガスの流れを排気ガス処理装置１のフィルタ
４Ｆ，４Ｐを流れるように制御することができる。

【００３３】上記のように、エンジン３の作動状態に応
じて排気ガスの流れを制御する場合には、図１に示すよ
うに、排気ガス処理装置１に組み込んだ排気系のシステ
ムを構成することができる。即ち、ターボチャージャ５
の後流の排気通路２は、排気ガス処理装置１のフィルタ
４Ｆ，４Ｐへ通じる排気管３５と排気通路２から分岐す
るフィルタ４Ｆ，４Ｐをバイパスするバイパス通路３４
とで構成する。排気管３５にはその通路を開閉するた
め、排気管バルブアクチュエータ３１で作動する排気管
制御バルブ３３を設ける。また、バイパス通路３４には
その通路を開閉するため、バイパスバルブアクチュエー
タ３２で作動するバイパス制御バルブ３０を設ける。更
に、エンジン３には、エンジン回転数を検出する回転セ
ンサー３６を設ける。コントローラ１０は、回転センサ
ー３６の検出信号に応答して、排気管バルブアクチュエ
ータ３１を作動して排気管制御バルブ３３の開閉作動を
制御し、バイパスバルブアクチュエータ３２を作動して
バイパス制御バルブ３０の開閉作動を制御する。

【００３４】この排気ガス処理装置のコントローラ１０
の指令による作動処理の一実施例を説明すると、回転セ
ンサー３６で検出した回転信号即ちエンジン回転数Ｎ
は、コントローラ１０に入力される。そこで、コントロ
ーラ１０は、回転センサー３６からの検出信号即ちエン
ジン回転数Ｎと予め設定した回転数Ｎ₀を比較判断し、
エンジン回転数Ｎが設定回転数Ｎ₀より大きい時には、
スモーク等のパティキュレートの発生は低いので、エン
ジン３からの排気ガスを排気ガス処理装置１のフィルタ
４Ｆ，４Ｐを通してパティキュレートを捕集する必要が
ない。そこで、コントローラ１０の指令で、バイパスバ
ルブアクチュエータ３２を作動してバイパス制御バルブ
３０を開放作動し、排気管バルブアクチュエータ３１を
作動して排気管制御バルブ３３を閉鎖する。そこで、排
気ガスはターボチャージャ５から放出された排気ガスは
バイパス通路３４を流れ、排気ガス処理装置１のフィル
タ４Ｆ，４Ｐをバイパスする。そこで、所定時間だけ発
電機６からの電力を排気ガス処理装置１へ通電すれば、
今までにフィルタ４Ｆ，４Ｐで捕集されているカーボ
ン、煤、ＨＣ等のパティキュレートは迅速に焼却され、
有効に排気除去され、フィルタ４Ｆ，４Ｐは良好なパテ
ィキュレートを捕集できる状態に復原される。

【００３５】コントローラ１０の比較判断で、エンジン
回転数Ｎが設定回転数Ｎ₀より小さい時には、エンジン
始動時等であり、スモーク等のパティキュレートの発生
が多いので、エンジン３からの排気ガスを排気ガス処理
装置１のフィルタ４Ｆ，４Ｐを通してパティキュレート
を捕集する必要がある。そこで、排気管バルブアクチュ
エータ３１を作動して排気管制御バルブ３３を開放し、
バイパスバルブアクチュエータ３２を作動してバイパス
制御バルブ３０を閉鎖作動する。そこで、排気ガスはタ
ーボチャージャ５から放出された排気ガスは排気管３５
を流れ、排気ガス処理装置１のフィルタ４Ｆ，４Ｐへ流
されてフィルタ４Ｆ，４Ｐでパティキュレートが捕集さ
れる。そこで、発電機６からの電力を排気ガス処理装置
１へ通電すると共に、フィルタ４Ｆ，４Ｐを赤熱してフ
ィルタ４Ｆ，４Ｐで捕集されているカーボン、煤、ＨＣ
等のパティキュレートを迅速に焼却して排気する。

【００３６】また、この排気ガス処理装置１は、内側フ
ィルタ４Ｆと外側フィルタ４Ｐに捕集されたカーボン、
煤、ＨＣ等のパティキュレートの燃焼を活発にするた
め、内側フィルタ４Ｆと外側フィルタ４Ｐの設置位置よ
り上流側の排気通路２に内側フィルタ４Ｆの開口へ空気
を送る送風装置１２が設けられている。この送風装置１
２は、ターボチャージャ５に設けた発電機６からの電力
の供給で駆動されるように構成できる。また、この実施
例の図面では、送風装置１２を別途設けた構成が示され
ているが、勿論、送風装置１２を設けることなく、ター
ボチャージャ５のコンプレッサ８から燃焼用空気を導入
するように構成することもできる。

【００３７】

【発明の効果】この発明による排気ガス処理装置は、上
記のように構成されており、次のような効果を有する。
即ち、この排気ガス処理装置は、多数のガス通孔を形成
した導電性で且つ耐熱性の金属パイプを排気通路内に互
いに非接触状態に配置し、耐熱性の多孔質セラミックス
から作製した下流端部を密封したパイプ状外側フィルタ
を前記金属パイプの外側に配置し、繊維状セラミックス
から作製した下流端部を密封したパイプ状内側フィルタ
を前記金属パイプの内側に配置し、前記金属パイプの端
部を導電性の接続部材で電気的にそれぞれ対にして結線
して前記各金属パイプを直列に接続し、電力供給源から
の電力で前記金属パイプを常時通電したので、多数の前
記金属パイプは連続したヒータを構成でき、前記金属パ
イプによって前記内側フィルタと前記外側フィルタは常
時加熱され、前記内側フィルタで捕集されたカーボン，
煤等のパティキュレートと前記外側フィルタで捕集され
たＨＣ等のパティキュレートは直ちに燃焼し、炭酸ガス
になって前記内側フィルタと前記外側フィルタを通過し
て放出される。従って、前記内側フィルタと前記外側フ
ィルタ内にはパティキュレートが過剰に堆積することが
なく、前記内側フィルタと前記外側フィルタには局部的
な高温部分が発生せず、クラック、焼損等が発生するこ
とがなく耐久性を向上できる。

【００３８】また、この排気ガス処理装置において、電
力供給源として、エンジンの排気ガスエネルギーで駆動
されるターボチャージャの作動によって発電する発電機
を利用したので、前記金属パイプに通電するため多量の
電力が必要であるが、前記金属パイプに供給される電力
はターボチャージャに設けた発電機を使用し、排気ガス
エネルギーで発電される電力であり、電力が不足してフ
ィルタの浄化機能を低下させることがなく、エンジンの
動力損失になることはない。しかも、前記金属パイプに
常時電流を流すことができる電力を有しているので、前
記内側フィルタと前記外側フィルタは常時加熱されてお
り、前記内側フィルタと前記外側フィルタに過剰なパテ
ィキュレートが堆積されることがなく、目詰まりするこ
とがなく、局部的に高温部が発生することもなく、セラ
ミックスがクラック、焼損等の発生することがない。

【００３９】また、前記ターボチャージャの後流の排気
通路から分岐するフィルタをバイパスするバイパス通路
を設け、該バイパス通路にバイパス制御バルブを設置
し、エンジン始動時には、排気ガスの流れを排気ガス処
理装置のフィルタに流して排気ガス処理を行うが、高速
時には、排気ガスの流れが前記フィルタをバイパスする
ように制御し、前記フィルタに捕集されたパティキュレ
ートを前記フィルタから常に有効に除去しておく制御を
行うこともできる。

【００４０】また、この排気ガス処理装置において、前
記外側フィルタを構成する前記多孔質セラミックスをＡ
ｌ₂Ｏ₃，Ａｌ₂ＴｉＯ₅，Ｓｉ₃Ｎ₄，ＳｉＣから選
ばれるセラミックスで作製し、前記内側フィルタをＳｉ
₃Ｎ₄又はＳｉＣで作製すると、カーボン等のすす、Ｈ
Ｃ等の付着によって発生するパティキュレートを焼却す
るには十分な高温強度を発揮でき、また、ディーゼルエ
ンジンの排気ガスに含まれる好ましくないカーボン等の
パティキュレートを十分に捕集することができる。ま
た、前記金属パイプをＮｉ，Ｃｒ系の耐熱金属で作製す
ると、前記金属パイプに電気を流すことによってヒータ
としての機能を十分に果たすことができると共に、前記
フィルタを高温において十分に保持しておくことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による排気ガス処理装置を組み込んだ
ディーゼルエンジンの排気ガス処理のシステムの一実施
例を示す概略説明図である。

【図２】この排気ガス処理装置の一実施例を示す断面図
である。

【図３】図２の排気ガス処理装置の要部に一実施例を示
す断面図である。

【図４】図２の排気ガス処理装置の端部の一部を示す断
面図である。

【符号の説明】

１排気ガス処理装置２排気通路３ディーゼルエンジン（エンジン）４Ｆ内側フィルタ４Ｐ外側フィルタ５ターボチャージャ６発電機１４導線１５接続部材１６閉鎖栓１７ガス通路２０ケース２２金属パイプ２４ガス通孔３０バイパス制御バルブ３１バイパスバルブアクチュエータ３２排気管バルブアクチュエータ３３排気管制御バルブ３４バイパス通路３５排気管３６回転センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路に組み込むケース内に排気ガス
の流れ方向に長手方向に互いに非接触状態に多数配置さ
れ且つ多数のガス通孔を形成した導電性で耐熱性の金属
パイプ、該金属パイプの内側に配置され且つ耐熱性の繊
維状セラミックスから作製した下流側端部を閉鎖したパ
イプ状内側フィルタ、該金属パイプの外側に配置され且
つ耐熱性の多孔質セラミックスから作製したパイプ状外
側フィルタ、前記金属パイプの端部を電気的にそれぞれ
対にして結線し且つ前記各金属パイプを直列に接続する
導電性接続部材、及び前記内側フィルタから前記外側フ
ィルタへ排気ガスを流して前記内側フィルタと前記外側
フィルタで捕集されるパティキュレートを燃焼させるた
め前記金属パイプに通電する電力を供給する電力供給
源、を有することを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項２】前記電力供給源はエンジンの排気ガスエ
ネルギーで駆動されるターボチャージャの作動によって
発電する発電機で構成したことを特徴とする請求項１に
記載の排気ガス処理装置。
【請求項３】前記外側フィルタを構成する多孔質セラ
ミックスはＡｌ₂Ｏ₃，Ａｌ₂ＴｉＯ₅，Ｓｉ₃Ｎ₄，
ＳｉＣから選ばれるセラミックスであることを特徴とす
る請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項４】前記内側フィルタを構成する繊維状セラ
ミックスはＳｉＣ又はＳｉ₃Ｎ₄であることを特徴とす
る請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項５】前記金属パイプはＮｉ，Ｃｒ系の耐熱金
属で作製されていることを特徴とする請求項１に記載の
排気ガス処理装置。
【請求項６】エンジンに設けたターボチャージャの後
流の排気通路に連通する排気管に組み込まれるケース内
に排気ガスの流れ方向に長手方向に互いに非接触状態に
隔置された多数のパイプ状内側と外側とのフィルタ、前
記各フィルタで捕集されるパティキュレートを焼却する
ため前記各フィルタを加熱する金属パイプに電力を供給
する電力供給源、前記排気通路から分岐した前記各フィ
ルタをバイパスするバイパス通路、前記排気管に設置し
た排気管バルブアクチュエータで開閉作動する排気管制
御バルブ、前記バイパス通路に設置したバイパスバルブ
アクチュエータで開閉作動するバイパス制御バルブ、エ
ンジン回転数を検出する回転センサー、及び該回転セン
サーの検出信号に応答して前記排気管バルブアクチュエ
ータと前記バイパスバルブアクチュエータを作動して前
記排気管制御バルブと前記バイパス制御バルブの開閉作
動を制御するコントローラ、を有することを特徴とする
請求項１に記載の排気ガス処理装置。