JP3073375B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

Exhaust gas purification device

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JP3073375B2
JP3073375B2 JP05254397A JP25439793A JP3073375B2 JP 3073375 B2 JP3073375 B2 JP 3073375B2 JP 05254397 A JP05254397 A JP 05254397A JP 25439793 A JP25439793 A JP 25439793A JP 3073375 B2 JP3073375 B2 JP 3073375B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
排気中に含まれる微粒子成分(パティキュレ−ト)を捕
集し、再生する排気ガス浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for collecting and regenerating particulate components (particulates) contained in exhaust gas of a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の排気ガス浄化装置において、両端
開口の多数のセルを備えてケースに収容されるパティキ
ュレート補集用のハニカム状のフィルタの上流側端面に
沿ってヒータ(いわゆる端面ヒータ)を配設して、フィ
ルタの上流側にてパティキュレ−トに着火することが知
られている。
2. Description of the Related Art In a conventional exhaust gas purifying apparatus, a heater (a so-called end face heater) is provided along an upstream end face of a particulate filter for collecting and collecting particulates which is provided in a case and has a large number of cells having both ends opened. It is known that a particulate is ignited upstream of a filter.

【0003】この端面ヒータの一例として、フィルタの
上流側端面に近接して裸の電熱線を渦巻き状に形成する
形式(以下、渦巻きヒータという)が提案されている。
また端面ヒータの他例として、実公昭61−40893
号公報は、ハニカム状のセラミックフィルタの各セルへ
挿入される多数のU字状の屈曲部を有するとともにフィ
ルタの端面に沿って配設される電熱線と、各屈曲部が挿
入された各セルに充填されてヒータの各屈曲部を各セル
に固定するセラミックを素材とする盲栓とからなるヒー
タ(以下、埋め込みヒータという)を開示している。
As an example of this end face heater, a type in which a bare heating wire is formed in a spiral shape in the vicinity of an upstream end face of a filter (hereinafter referred to as a spiral heater) has been proposed.
As another example of the end face heater, Japanese Utility Model Publication No. 61-40893 is used.
The publication discloses a heating wire having a large number of U-shaped bent portions inserted into each cell of a honeycomb-shaped ceramic filter and disposed along an end face of the filter, and a cell having each bent portion inserted therein. (Hereinafter referred to as an embedded heater) comprising a blind plug made of a ceramic material, which is filled with a heater and fixes each bent portion of the heater to each cell.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
渦巻きヒータは以下に説明する問題がある。すなわち、
裸の電熱線を渦巻き状に配設するので、電熱線を延長し
てその表面積を増加して両者の間の伝熱抵抗を下げ、加
熱電力を増大しようとすると、電熱線が空気流の障害と
なってその流速を低下させてしまい、それにより、空気
流と電熱線又はフィルタとの伝熱やパティキュレ−トの
燃焼を阻害してしまうことである。
However, the above-mentioned spiral heater has the following problems. That is,
Since the naked heating wire is arranged in a spiral shape, if the heating wire is extended to increase its surface area, lower the heat transfer resistance between the two and increase the heating power, the heating wire will obstruct the air flow. As a result, the flow velocity is reduced, and thereby, the heat transfer between the air flow and the heating wire or the filter or the burning of the particulates is hindered.

【0005】一方、上記した埋め込みヒータでは、電熱
線が盲栓によりフィルタのセルに埋め込まれるので、フ
ィルタにアッシュなどが堆積したり、フィルタが損傷し
たりして交換する場合に、安価では無いこの埋め込みヒ
ータも同時に廃棄せざるを得ないという大きな問題があ
った。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、
流体抵抗の増加を抑止しつつ電熱線からパティキュレ−
トへの熱抵抗を低減するとともに、フィルタ交換におい
て同時廃棄不要な排気ガス浄化装置を提供することにあ
る。
On the other hand, in the above-described embedded heater, the heating wire is embedded in the filter cell by a blind plug, so that when the filter is replaced because ash or the like is deposited on the filter or the filter is damaged, it is not inexpensive. There was a major problem that the embedded heater had to be discarded at the same time. The present invention has been made in view of the above problems,
Particulate from heating wire while suppressing increase in fluid resistance
It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus which reduces the thermal resistance to the exhaust gas and does not require simultaneous disposal when replacing the filter.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、両端開口の多数のセルを備えるとともにディ−ゼ
ルエンジンの排気経路に内設されるパティキュレート補
集用のハニカム状のフィルタと、前記フィルタの端面に
沿って配設されて通電により前記パティキュレ−トを燃
焼させるヒータとを備える排気ガス浄化装置において、
前記ヒータは、前記フィルタと分離可能に配設されると
ともに、前記フィルタの軸方向へU字状に形成された多
数の屈曲部を有する裸の電熱線を備え、更に、前記ヒー
タは、両端開口の多数のセルを備えるとともに前記フィ
ルタの上流側にて前記排気経路に内設されるハニカム状
のホルダを有し、前記電熱線の前記屈曲部は前記ホルダ
のセルに収容される。
SUMMARY OF THE INVENTION An exhaust gas purifying apparatus according to the present invention comprises a plurality of cells having openings at both ends and a honeycomb filter for collecting particulates provided in an exhaust passage of a diesel engine. An exhaust gas purifying apparatus comprising: a heater disposed along an end face of the filter and configured to burn the particulate by energization.
The heater, while being arranged to be separated from the filter, provided with a heating wire naked having multiple bend formed into a U-shape in the axial direction of the filter, further, the heating
The filter has a large number of cells open at both ends and the filter
Honeycomb inside the exhaust path on the upstream side of the filter
Wherein the bent portion of the heating wire is the holder
Of cells.

【0007】 好適な態様において、一部の前記屈曲部
は、一部の前記セルに充填されるセラミック性の充填材
により前記ホルダに固定される。
[0007] In a preferred embodiment, a part of the bent portion
Is a ceramic filler to be filled in some of the cells
Is fixed to the holder.

【0008】好適な態様において、前記各屈曲部の先端
部は、前記フィルタの各セルに着脱可能にそれぞれ挿入
される。
[0008] In a preferred aspect, the distal end of each of the bent portions is detachably inserted into each of the cells of the filter.

【0009】[0009]

【作用及び発明の効果】本発明のヒータは、フィルタと
分離可能に配設される裸の電熱線を備え、この電熱線
は、フィルタの軸方向へU字状に形成された多数の屈曲
部を有しているので、以下の作用効果を奏する。第1
に、各屈曲部がフィルタの軸方向すなわち気流方向へU
字状に延設されているので、気流の抵抗増加を抑止しつ
つ電熱線と気流との接触面積(伝熱面積)を従来の渦巻
きヒータより格段に増加でき、給気流量の減少や電熱線
の温度上昇を回避しつつ加熱電力を増大し、気流全体を
均一に加熱することができる。
The heater according to the present invention includes a bare heating wire disposed separably from the filter, and the heating wire has a large number of bent portions formed in a U-shape in the axial direction of the filter. Therefore, the following effects can be obtained. First
In addition, each bent portion is moved in the axial direction of the filter, that is,
Because it is extended in the shape of a letter, the contact area (heat transfer area) between the heating wire and the airflow can be increased significantly compared to the conventional spiral heater, while suppressing the increase in the resistance of the airflow. Thus, the heating power can be increased while avoiding a rise in temperature, and the entire airflow can be uniformly heated.

【0010】第2に、本発明のヒータは、同様な形状
(すなわちフィルタの軸方向へU字状に形成された多数
の屈曲部)を有する埋め込みヒータに比較して、フィル
タと分離して構成されているので、フィルタ交換に際し
同時に廃棄しなくてもよいという利点を有する。また、
本発明のヒータは裸で気流中に暴露されており、気流は
上記した埋め込みヒータの盲栓などにより阻止されない
ので、電熱線は気流を介してフィルタの上流側端面のパ
ティキュレ−トを全面にわたって速やかかつ均一に加熱
することができる。
Second, the heater of the present invention is configured to be separated from the filter as compared with an embedded heater having a similar shape (ie, a large number of bent portions formed in a U-shape in the axial direction of the filter). Therefore, there is an advantage that it is not necessary to discard the filter at the same time when replacing the filter. Also,
Since the heater of the present invention is exposed to the air stream naked and the air stream is not blocked by the blind plug or the like of the embedded heater, the heating wire quickly spreads the particulate on the upstream end face of the filter through the air stream. And it can be heated uniformly.

【0011】これらの結果として、本発明のヒータは、
気流の流体抵抗の増加を抑止でき、電熱線からパティキ
ュレ−トへの熱抵抗を低減でき、更にフィルタ交換にお
いて同時廃棄しなくてもよいという優れた効果を奏す
る。また、電熱線の各屈曲部は、ホルダの両端開口の多
数のセルに個別に収容されているので、隣接する屈曲部
同士が接触したり、振動したりすることなく、安定に保
持することができる。このホルダのセルは両端開口であ
り、その流体抵抗はフィルタ2のセルよりも格段に小さ
い。更に、上述の理由でホルダのセルにはパティキュレ
−トは堆積しにくいので、パティキュレ−ト燃焼による
高温がホルダや電熱線に影響することが少なく、それら
の寿命を増加することもできる。
As a result, the heater of the present invention has
It is possible to suppress the increase in the fluid resistance of the air flow, to reduce the thermal resistance from the heating wire to the particulates, and to obtain an excellent effect that the filters do not have to be discarded at the same time in replacement. In addition, each bent portion of the heating wire has many openings at both ends of the holder.
Adjacent bends because they are individually housed in a number of cells
Keep them stable without touching each other or vibrating.
You can have. The cells of this holder are open at both ends.
And its fluid resistance is much smaller than the cell of filter 2.
No. In addition, for the reasons described above, the cells in the holder
-It is difficult to accumulate, so particulate combustion
High temperature has little effect on the holder and heating wire.
Can also increase the lifespan.

【0012】[0012]

【実施例】(実施例1) 本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を図1に示す。こ
の排気ガス浄化装置は両端密閉のフィルタ収容ケース1
を有し、フィルタ収容ケース1内にはその上流側から下
流側へ、排気圧検出用の上流側圧力センサ7、温度セン
サ6、ヒータ9、フィルタ2、フィルタ下流圧力検出用
の下流側圧力センサ17が順番に配置されている。フィ
ルタ収容ケース1の上流側の端壁にはディーゼルエンジ
ン20の上流側の排気管3が配設されており、排気管3
の途中から送気管10が分岐されている。送気管10は
電磁弁14を通じて給気用のブロワ13の出口に連結さ
れ、給気用のブロワ13の入口は空気流量センサ15を
通じて外部に開口している。4は下流側の排気管であ
る。
(Embodiment 1) An embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is shown in FIG. This exhaust gas purifying device has a filter housing case 1 sealed at both ends.
And an upstream pressure sensor 7 for detecting exhaust pressure, a temperature sensor 6, a heater 9, a filter 2, and a downstream pressure sensor for detecting pressure downstream of the filter in the filter housing case 1 from the upstream side to the downstream side. 17 are arranged in order. An exhaust pipe 3 on the upstream side of the diesel engine 20 is disposed on an upstream end wall of the filter housing case 1.
The air supply pipe 10 branches off in the middle of the process. The air supply pipe 10 is connected to an outlet of an air supply blower 13 through an electromagnetic valve 14, and an inlet of the air supply blower 13 is opened to the outside through an air flow sensor 15. 4 is a downstream exhaust pipe.
You.

【0013】一方、上記したヒータ9、ブロワ13のモ
ータMはコントローラ8により駆動制御され、また、デ
ィーゼルエンジン20に装着された回転数センサ18の
出力信号はコントローラ8に出力される。コントローラ
8はA/Dコンバータ内蔵マイコン(図示せず)を具備
しており、スイッチ55、56を開閉制御してヒータ
9、ブロワ13を制御するともに、異常発生時に異常
警報ランプ90を点灯する。なお、コントローラ8は、
空気流量センサ15の信号に基づいてブロワ13に印加
する電圧をデューティ比制御(フィードバック制御)に
より、ブロワ13の給気流量を目標レベルに精密制御し
ている。
On the other hand, the drive of the motor M of the heater 9 and the blower 13 is controlled by the controller 8, and the output signal of the rotation speed sensor 18 mounted on the diesel engine 20 is output to the controller 8. The controller 8 is provided with an A / D converter microcomputer (not shown), both the switch 55 and 56 open and close control to control the heater 9, the blower 13 turns on the abnormal alarm lamp 90 when an abnormality occurs . Note that the controller 8
A voltage applied to the blower 13 based on a signal from the air flow sensor 15 is precisely controlled to a target level by a duty ratio control (feedback control) to a supply flow rate of the blower 13.

【0014】5は給電装置であって、商用地上電源(図
示せず)に接続されるプラグ51、降圧トランス52、
全波整流器53からなり、全波整流器53から出力され
る直流電圧が半導体電力スイッチ55、56を通じてヒ
ータ9及びブロワ駆動モータMに供給される。フィルタ
2はハニカムセラミックフィルタ(日本碍子kk製、直
径5.66インチ×長さ6インチ)であって、コ−ジェ
ライトを素材として円柱形状に焼成されている。フィル
タ2はその両端面を貫通する多数の通気孔(本発明でい
うセル)を有し、隣接する通気孔の一方は上流端で封栓
され、その他方は下流端で封栓されている。排気ガスは
隣接する通気孔間の多孔性隔壁を透過し、パティキュレ
−トだけが通気孔内に捕集される。フィルタ2の両端面
はケース1の両端面に所定距離を隔てて対面している。
A power supply device 5 includes a plug 51 connected to a commercial ground power supply (not shown), a step-down transformer 52,
The DC voltage output from the full-wave rectifier 53 is supplied to the heater 9 and the blower driving motor M through the semiconductor power switches 55 and 56. The filter 2 is a honeycomb ceramic filter (manufactured by Nippon Insulator KK, diameter: 5.66 inches × length: 6 inches), which is fired in a cylindrical shape using cordierite as a material. The filter 2 has a large number of air holes (cells in the present invention) penetrating both end surfaces, one of the adjacent air holes is sealed at the upstream end, and the other is sealed at the downstream end. Exhaust gas passes through the porous partition between adjacent vents, and only particulates are trapped in the vents. Both end faces of the filter 2 face both end faces of the case 1 at a predetermined distance.

【0015】ヒータ3は、後述するようにカンタル線を
素材とする電熱抵抗体からなり、フィルタ2の再生時上
流側に当たる端面に近接配置されている。以下、この装
置の動作を説明する。 (パティキュレ−ト捕集動作)ディ−ゼルエンジン20
から排出された排気ガスは排気管3を通じてケース1内
に導入され、排気ガス中のパティキュレ−トはフィルタ
2で捕集され、浄化された排気ガスは尾管4から外部に
排出される。
The heater 3 is made of an electrothermal resistor made of a Kanthal wire as will be described later, and is arranged close to an end face which is on the upstream side during regeneration of the filter 2. Hereinafter, the operation of this device will be described. (Particle collection operation) Diesel engine 20
The exhaust gas discharged from the exhaust pipe is introduced into the case 1 through the exhaust pipe 3, particulates in the exhaust gas are collected by the filter 2, and the purified exhaust gas is discharged from the tail pipe 4 to the outside.

【0016】(フィルタ再生動作)次に、このフィルタ
2の再生動作を図2のフローチャートに従って説明す
る。なお、この装置ではフィルタ再生動作をエンジン停
止期間に外部電源から受電して手動操作による起動によ
り開始するものとする。再生開始直前に電磁弁14は開
かれる。
(Filter Regeneration Operation) Next, the regeneration operation of the filter 2 will be described with reference to the flowchart of FIG. In this device, it is assumed that the filter regeneration operation is started by manual operation after receiving power from an external power supply during the engine stop period. Immediately before the start of regeneration, the solenoid valve 14 is opened.

【0017】まず、エンジン運転中に実施されるフィル
タ再生判別ルーチン(ステップ100〜111)及びエ
ンジン停止中に実施されるフィルタ再生実行ルーチン
(ステップ112〜116)からなるフィルタ再生ルー
チンを図2に示す。まず、エンジン20の起動とともに
フィルタ再生判別ルーチンがスタートされ、ステップ1
00にて、圧力センサ7、17が検出する排気圧力P
1,P2と、回転数センサ18が検出するエンジン回転
数nと、温度センサ6が検出する排気ガス温度Tに基づ
いて、記憶マップに基づいてパティキュレ−ト捕集量を
算出する。
FIG. 2 shows a filter regeneration routine consisting of a filter regeneration determination routine (steps 100 to 111) executed during engine operation and a filter regeneration execution routine (steps 112 to 116) executed while the engine is stopped. . First, a filter regeneration determination routine is started when the engine 20 is started.
At 00, the exhaust pressure P detected by the pressure sensors 7 and 17
1, P2, the engine speed n detected by the speed sensor 18 and the exhaust gas temperature T detected by the temperature sensor 6 are used to calculate a particulate collection amount based on a memory map.

【0018】次に、ステップ108にて、サーチしたパ
ティキュレ−ト捕集量Gが所定のしきい値Gtを超過し
たかどうかを調べ、超過しなければステップ100にリ
ターンし、超過したらステップ111に進む。ステップ
111では、フィルタ再生を指令するランプ91を点灯
して、ルーチンを終了する。
Next, at step 108, it is checked whether or not the collected amount of collected particulate G exceeds a predetermined threshold value Gt. If not, the process returns to step 100, and if it does, the process returns to step 111. move on. In step 111, the lamp 91 for instructing the filter regeneration is turned on, and the routine ends.

【0019】その後、運転者がフィルタ再生を指令する
ランプ91の点灯を視認し、エンジン停止状態にて再生
スイッチ(図示せず)をオンすると、上記フィルタ再生
実行ルーチンが開始される。このルーチンでは、まずス
テップ112にてブロワ13を起動し、次に、内蔵のタ
イマーを起動し(114)、タイマー制御サブルーチン
を実行してモータM及びヒータ9への通電を所定の順序
で行い(116)、再生を終了する(118)。
Thereafter, when the driver visually recognizes the lighting of the lamp 91 for instructing the filter regeneration and turns on the regeneration switch (not shown) while the engine is stopped, the filter regeneration execution routine is started. In this routine, first, the blower 13 is started in step 112, then a built-in timer is started (114), and a timer control subroutine is executed to energize the motor M and the heater 9 in a predetermined order ( 116), and end the reproduction (118).

【0020】ヒータ9の詳細な構造を図3〜図5を参照
して以下説明する。このヒータ9は、ケース90と、ケ
ース90に収容されるハニカム状のホルダ91と、ホル
ダ91に保持される電熱線92(図5参照)とをその主
要構成要素としている。ケース90は、ステンレスから
なる両端開口の円筒901と、円筒901の両端に溶接
された輪板902、903とからなる。輪板902、9
03の周囲には貫通孔904が開口され、これら貫通孔
904は上流側排気管3の貫通孔905と、フィルタ収
容ケース20の貫通孔906とを貫通するスルーボルト
(図示せず)によりこれら上流側排気管3及びフィルタ
収容ケース20の間に介装されている。
The detailed structure of the heater 9 will be described below with reference to FIGS. The heater 9 has a case 90, a honeycomb-shaped holder 91 housed in the case 90, and a heating wire 92 (see FIG. 5) held by the holder 91 as main components. The case 90 includes a cylinder 901 made of stainless steel and having both ends opened, and wheel plates 902 and 903 welded to both ends of the cylinder 901. Wheel plates 902, 9
Through holes 904 are opened around the periphery of the filter 03, and the through holes 904 are formed by through bolts (not shown) penetrating through holes 905 of the upstream exhaust pipe 3 and through holes 906 of the filter housing case 20. It is interposed between the side exhaust pipe 3 and the filter housing case 20.

【0021】ホルダ91は、フィルタ2と同一工程、同
一材料で形成された厚肉円盤状のセラミックハニカムか
らなり、両端開口の多数のセル(孔)を有している。ホ
ルダ91は、膨張性セラミックからなるマット911を
介して円筒901の下流側端部に収容されており、マッ
ト911(及びホルダ91の外周部)の下流側端面は輪
板903に当接している。一方、円筒901には輪板9
07が溶接により固定されており、輪板907は輪板9
とともにマット911及びホルダ91を挟持してい
る。
The holder 91 is made of a thick disk-shaped ceramic honeycomb formed of the same process and the same material as the filter 2, and has a large number of cells (holes) having openings at both ends. The holder 91 is accommodated at the downstream end of the cylinder 901 via a mat 911 made of expandable ceramic, and the downstream end surface of the mat 911 (and the outer peripheral portion of the holder 91) is in contact with the wheel plate 903. . On the other hand, the cylinder 901 has the wheel plate 9
07 is fixed by welding, and the wheel plate 907 is
0 3 sandwiching the mat 911 and the holder 91 together.

【0022】電熱線92は、図5に示すように、フィル
下流側へU字状に延設された多数の屈曲部920を有
する裸のカンタル線からなり、各屈曲部920はそれぞ
れホルダ91の上流側端面から各セル912に個別に挿
入されている。なおもちろん、各屈曲部920をホルダ
91の下流側端面から各セル912に個別に挿入しても
よい。
The heating wire 92, as shown in FIG. 5, full I Le
Consists bare Kanthal wire having a plurality of bent portions 920 which extends in a U-shape to the other downstream, are inserted individually into each cell 912 from the upstream side end face of each of the bent portions 920 holder 91. Of course, each bent portion 920 may be individually inserted into each cell 912 from the downstream end surface of the holder 91.

【0023】図4にホルダ91の上流側端面を示す。電
熱線L1〜L15はホルダ91の上流側端面に沿って図
中、それぞれ横方向に延設されており、各電熱線L1〜
L15は図5に示すようにそれぞれホルダ91の各セル
912に個別に収容されるU字状の屈曲部920を多数
有している。そして、各電熱線L1〜L15を直列接続
して電熱線92が構成されている。
FIG. 4 shows an upstream end surface of the holder 91. The heating wires L1 to L15 extend in the horizontal direction in the figure along the upstream end surface of the holder 91, respectively.
L15 has a large number of U-shaped bent portions 920 which are individually accommodated in the respective cells 912 of the holder 91 as shown in FIG. The heating wires 92 are formed by connecting the heating wires L1 to L15 in series.

【0024】更に図4に黒点で示すように、屈曲部92
0を収容するセル912の内の一部のセル912aには
セラミック耐熱封止材(商品名スミセラム、住友スリー
エム株式会社製)が充填されて、硬化したこのセラミッ
ク耐熱封止材により電熱線92が固定されている。一
方、輪板907から所定距離上流側に位置して保持プレ
ート908が放射方向に配設されており、保持プレート
908の両端は円筒901の内周面に固定されている。
また、円筒901の開口に碍子を含むプレート93が固
定されており、碍子93の一対の螺子孔(図示せず)に
は電極バー94、95の各一端部を個別に固定する雄螺
子形状の電極端子96、96(一方を図示)が個別に螺
入されている。
Further, as shown by a black dot in FIG.
A part of the cells 912a of the cells 912 containing the “0” is filled with a ceramic heat-resistant sealing material (trade name: Sumiceram, manufactured by Sumitomo 3M Limited), and the heating wire 92 is formed by the hardened ceramic heat-resistant sealing material. Fixed. On the other hand, a holding plate 908 is disposed radially upstream of the wheel plate 907 by a predetermined distance, and both ends of the holding plate 908 are fixed to the inner peripheral surface of the cylinder 901.
Further, a plate 93 including an insulator is fixed to the opening of the cylinder 901, and a pair of screw holes (not shown) of the insulator 93 has a male screw shape for individually fixing one end of each of the electrode bars 94 and 95. Electrode terminals 96, 96 (one shown) are individually screwed.

【0025】更に、電極バー94、95の各他端部は碍
管97を介して螺子98により保持プレート908に固
定されており、電極バー94、95と電熱線92の両端
とは電線99、99により個別に接続されている。この
ように構成した本実施例のヒータ9は、以下の効果を奏
する。第一に、ヒータ9は、フィルタ2と分離可能に配
設されるとともに、フィルタ2の軸方向へU字状に形成
された多数の屈曲部920を有する裸の電熱線92を備
える。
Further, the other end of each of the electrode bars 94 and 95 is fixed to a holding plate 908 by screws 98 via an insulator tube 97. The electrode bars 94 and 95 and both ends of the heating wire 92 are connected to electric wires 99 and 99, respectively. Are connected individually. The heater 9 of the present embodiment configured as described above has the following effects. First, the heater 9 is provided so as to be separable from the filter 2 and includes a naked heating wire 92 having a large number of bent portions 920 formed in a U-shape in the axial direction of the filter 2.

【0026】したがって、気流の抵抗増加を抑止しつつ
電熱線と気流との接触面積(伝熱面積)を格段に増加で
き、給気流量の減少や電熱線の温度上昇を回避しつつ加
熱電力を増大し、気流全体を均一に加熱することができ
る。また、ヒータ9はフィルタ2と分離して構成されて
いるので、フィルタ2の交換に際し同時に廃棄しなくて
もよい。
Therefore, the contact area (heat transfer area) between the heating wire and the air flow can be increased remarkably while suppressing the increase in the resistance of the air flow, and the heating power can be reduced while avoiding a decrease in the supply flow rate and a rise in the temperature of the heating wire. It can increase and uniformly heat the entire airflow. Further, since the heater 9 is configured separately from the filter 2, it is not necessary to discard the filter 2 at the same time when the filter 2 is replaced.

【0027】また、電熱線92の各屈曲部920は、ホ
ルダ91の両端開口の多数のセル912に個別に収容さ
れているので、隣接する屈曲部920同士が接触した
り、振動したりすることなく、安定に保持することがで
きる。このホルダ91のセル912は両端開口であり、
その流体抵抗はフィルタ2のセルよりも格段に小さい。
なおこの実施例ではホルダ91を多孔性のコージェライ
トで形成したが密実なセラミックで構成してもよい。
Further, since each bent portion 920 of the heating wire 92 is individually accommodated in a large number of cells 912 at both ends of the holder 91, adjacent bent portions 920 may come into contact with each other or vibrate. And can be stably held. The cells 912 of the holder 91 are open at both ends,
Its fluid resistance is much smaller than that of the filter 2 cell.
Although the holder 91 is made of porous cordierite in this embodiment, it may be made of dense ceramic.

【0028】更に、上述の理由でホルダ91のセル91
2にはパティキュレ−トは堆積しにくいので、パティキ
ュレ−ト燃焼による高温がホルダ91、電熱線92及び
セラミック耐熱封止材に影響することが少なく、それら
の寿命を増加することもできる。図6にこのホルダ91
入りの電熱線92の加熱能力を調べた結果を図示する。
Further, the cell 91 of the holder 91 for the above-described reason.
Since the particulates hardly accumulate in 2, the high temperature due to the particulate combustion hardly affects the holder 91, the heating wire 92 and the ceramic heat-resistant sealing material, and the life thereof can be increased. FIG. 6 shows this holder 91.
The result of examining the heating capability of the contained heating wire 92 is illustrated.

【0029】実験は、電熱線92の下流端とフィルタ2
の上流側端面との間の隙間dを種々変更した場合のフィ
ルタ2の上流側端面の径方向中心部a及び外周部bの最
高温度を示す。なお、給気流量は約60リットル/分、
フィルタ2の直径は143.8mm、加熱電力は2kW
とした。
In the experiment, the downstream end of the heating wire 92 and the filter 2
5 shows the maximum temperatures of the radial center portion a and the outer peripheral portion b of the upstream end surface of the filter 2 when the gap d between the upstream end surface of the filter 2 is variously changed. In addition, the supply air flow rate is about 60 liters / minute,
The diameter of the filter 2 is 143.8 mm and the heating power is 2 kW
And

【0030】この実験から、隙間dは15mm以下、好
ましくは10mm以下とすることが好ましいことがわか
る。ただ、この隙間における円筒901の内周面をセラ
ミックマットで断熱すれば更に隙間dを延長しても温度
低下は少ない。次に図6の実験と同じ条件で、予熱電力
0.8kW、7分、着火電力1.3kW、23分とした
場合のフィルタ2の上流側端面の径方向中心部aにおけ
る温度変化を調べた。その結果を実線にて図示する。ま
た、埋込みヒータを用いた従来例を点線にて図示する。
This experiment shows that the gap d is preferably 15 mm or less, more preferably 10 mm or less. However, if the inner peripheral surface of the cylinder 901 in this gap is insulated by a ceramic mat, the temperature drop is small even if the gap d is further extended. Next, under the same conditions as in the experiment of FIG. 6, a change in temperature at the radial center portion a of the upstream end face of the filter 2 was examined when the preheating power was 0.8 kW, 7 minutes, the ignition power was 1.3 kW, and 23 minutes. . The result is shown by a solid line. Further, a conventional example using an embedded heater is shown by a dotted line.

【0031】この実験から本実施例は温度を速やかに上
昇できることがわかる。 (実施例2)他の実施例を図8に示す。この実施例で
は、電熱線92はホルダ91の上流側端面91aから挿
入され、しかも、各屈曲部920は大幅に長くされてお
り、しかもこれら各屈曲部920は図示しないフィルタ
2の各セル(これらのセルは下流端で封栓されている)
に挿入されている。
From this experiment, it can be seen that this embodiment can raise the temperature quickly. (Embodiment 2) Another embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the heating wire 92 is inserted from the upstream end surface 91a of the holder 91, and each bent portion 920 is greatly elongated. Further, each bent portion 920 is connected to each cell (not shown) of the filter 2 (not shown). Cells are sealed at the downstream end)
Has been inserted.

【0032】このようにすれば、フィルタ2の各セル
(これらのセルは下流端で封栓されている)に捕集され
たパティキュレ−トは電熱線92に直接に接触するの
で、着火性が大幅に向上する。 (実施例3)他の実施例を図9に示す。
In this way, the particulates collected in each cell of the filter 2 (these cells are sealed at the downstream end) come into direct contact with the heating wire 92, so that the ignitability is improved. Significantly improved. (Embodiment 3) FIG. 9 shows another embodiment.

【0033】この実施例では、電熱線92はホルダ91
の下流側端面91bから挿入され、しかも、電熱線92
の両端(一端のみ図示)92aはホルダ91の上流側端
面を貫通している。このようにすれば、電熱線92の両
端(一端のみ図示)92aを固定することにより、電熱
線92をホルダ91に固定することができる。 (実施例4)他の実施例を図10に示す。
In this embodiment, the heating wire 92 is
Is inserted from the downstream end face 91b of the
(Only one end is shown) 92a penetrates the upstream end surface of the holder 91. By doing so, the heating wire 92 can be fixed to the holder 91 by fixing both ends (only one end is shown) 92 a of the heating wire 92. (Embodiment 4) Another embodiment is shown in FIG.

【0034】この実施例では、電熱線92はホルダ91
のセル912に一つおきに挿入されている。更に各屈曲
部920の先端部はホルダ91から突出しており、各各
屈曲部920の先端部にはセラミック棒92bが挿入さ
れて、電熱線92がホルダ91に固定されている。この
ようにすれば電熱線92の固定が簡単となる。 (実施例5)他の実施例を図11に示す。
In this embodiment, the heating wire 92 is
Every other cell 912. Further, the tip of each bent portion 920 projects from the holder 91, and a ceramic rod 92 b is inserted into the tip of each bent portion 920, and the heating wire 92 is fixed to the holder 91. In this way, the fixing of the heating wire 92 is simplified. (Embodiment 5) Another embodiment is shown in FIG.

【0035】この実施例では、電熱線92はホルダ91
の各セル912に一線ずつ挿入されている。このように
すれば、挿入工程は複雑となるが、電熱線92の固定工
程を追加することなく、電熱線92をホルダ91に固定
することができる。なお、上記説明した各実施例におい
て、ホルダ91のセル912の径方向断面積はフィルタ
2の各セルと同一でなくてもよく、要するに給気流の円
滑な流通と、電熱線92の安定保持と、電熱線92から
給気流への伝熱が実現できればよい。
In this embodiment, the heating wire 92 is
Are inserted line by line in each cell 912. By doing so, the insertion step becomes complicated, but the heating wire 92 can be fixed to the holder 91 without adding a step of fixing the heating wire 92. In each of the above-described embodiments, the radial cross-sectional area of the cell 912 of the holder 91 may not be the same as that of each cell of the filter 2. In short, the smooth flow of the supply air flow and the stable holding of the heating wire 92 It is sufficient that heat transfer from the heating wire 92 to the supply air flow can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を示すブ
ロック図、
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of an exhaust gas purification device of the present invention;

【図2】その再生動作を示すフローチャート、FIG. 2 is a flowchart showing the reproducing operation;

【図3】ヒータの一実施例断面図、FIG. 3 is a cross-sectional view of one embodiment of a heater.

【図4】ヒータの一部であるホルダの正面図、FIG. 4 is a front view of a holder that is a part of the heater.

【図5】図3及び図4のヒータの一部拡大断面図、FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of the heater of FIGS. 3 and 4;

【図6】図3のヒータの加熱能力を調べた温度変化図、FIG. 6 is a temperature change diagram obtained by examining the heating capacity of the heater of FIG. 3;

【図7】図3のヒータの加熱能力を調べた温度変化図、FIG. 7 is a temperature change diagram obtained by examining the heating capacity of the heater of FIG. 3;

【図8】ヒータの他の実施例を示す断面図、FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the heater.

【図9】ヒータの他の実施例を示す断面図、FIG. 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of the heater.

【図10】ヒータの他の実施例を示す断面図、FIG. 10 is a cross-sectional view showing another embodiment of the heater.

【図11】ヒータの他の実施例を示す断面図、FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of the heater.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2はフィルタ、6は温度センサ、7、17は圧力セン
サ、8はコントローラ、9はヒータ、13はブロワ、9
1はヒータ9のホルダ、92はヒータ9の電熱線、90
はヒータ9のケースである。
2 is a filter, 6 is a temperature sensor, 7 and 17 are pressure sensors, 8 is a controller, 9 is a heater, 13 is a blower, 9
1 is a holder of the heater 9, 92 is a heating wire of the heater 9, 90
Denotes a case of the heater 9.

フロントページの続き (72)発明者 荒川 健二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 影山 照高 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 実開 平4−105921(JP,U) 実公 昭61−40893(JP,Y2) 実公 昭63−35151(JP,Y2) 実公 平2−18276(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 46/00 - 46/54 F01N 3/02 - 3/038 Continued on the front page (72) Inventor Kenji Arakawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Terutaka Kageyama 1-1-1 Showa Town, Kariya City, Aichi Prefecture Japan Denso Co., Ltd. (56 ) References JP-A 4-105921 (JP, U) JP-A 61-40893 (JP, Y2) JP-A 63-35151 (JP, Y2) JP-A 2-18276 (JP, Y2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01D 46/00-46/54 F01N 3/02-3/038

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】両端開口の多数のセルを備えるとともにデ
ィ−ゼルエンジンの排気経路に内設されるパティキュレ
ート補集用のハニカム状のフィルタと、前記フィルタの
端面に沿って配設されて通電により前記パティキュレ−
トを燃焼させるヒータとを備える排気ガス浄化装置にお
いて、 前記ヒータは、前記フィルタと分離可能に配設されると
ともに前記フィルタの軸方向へU字状に形成された多数
の屈曲部を有する裸の電熱線を備え 前記ヒータは、両端開口の多数のセルを備えるとともに
前記フィルタの上流側にて前記排気経路に内設されるハ
ニカム状のホルダを有し、 前記電熱線の前記屈曲部は前記ホルダのセルに収容され
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
1. A semiconductor device comprising a large number of cells having openings at both ends, and
Particulates installed in the exhaust path of diesel engines
A honeycomb-shaped filter for collecting sheets,
It is arranged along the end face,
Exhaust gas purifier equipped with a heater for burning
Wherein the heater is provided so as to be separable from the filter.
WithBeforeMany U-shaped in the axial direction of the filter
Equipped with a naked heating wire having a bent part,  The heater has a large number of cells with openings at both ends.
C that is provided in the exhaust path on the upstream side of the filter.
It has a honeycomb-shaped holder,  The bent portion of the heating wire is housed in a cell of the holder.
ToCharacterized byExhaust gas purification device.
【請求項2】一部の前記屈曲部は、一部の前記セルに充
填されるセラミック充填材により前記ホルダに固定され
る請求項記載の排気ガス浄化装置。
The bent portion of wherein in part, an exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the ceramic filler is filled in a part of the cell is fixed to the holder.
【請求項3】前記各屈曲部の先端部は、前記フィルタの
各セルに着脱可能にそれぞれ挿入される請求項記載の
排気ガス浄化装置。
Wherein the distal ends of the bent portion, detachably exhaust gas purifying device according to claim 1, wherein are inserted into each cell of the filter.
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