JP3087397B2

JP3087397B2 - ディーゼル機関用パティキュレートトラップ

Info

Publication number: JP3087397B2
Application number: JP03318462A
Authority: JP
Inventors: 和彦竹佐; 智江波戸; 太郎内山
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1991-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH05133216A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
ガス中に含まれる、炭素を主成分とし、硫化物、酸化
鉄、未燃炭化水素の凝縮物等を含む微粒子（以下、総称
してパティキュレートと呼ぶ）を捕捉して除去するため
のディーゼル機関用パティキュレートトラップに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関から排出される排気ガス
には、炭素を主成分とするパティキュレートが多く含ま
れており、ガソリン機関からの排気ガスに比べて窒素酸
化物（ＮＯｘ）の排出レベルが高いという問題がある。

【０００３】ＮＯｘについては、ディーゼル機関の排気
ガス中の残留酸素濃度が高いため、ガソリン機関の排気
ガス処理に用いられている三元触媒が転用できず、ディ
ーゼル機関独自の排気ガス処理技術が必要とされ、触媒
を開発する努力がなされているが、未だ実用的な目途を
得るまでには至っていない。

【０００４】一方、噴射時期の調整を始めとする比較的
実用性の高いＮＯｘ低減対策を採用する場合には、ＮＯ
ｘを低減できる反面、パティキュレートの排出が増加す
る傾向にある。このため、ＮＯｘ低減対策とパティキュ
レート除去対策とを組合せた総合的な排気ガス処理対策
が検討されている。

【０００５】そして、パティキュレート除去対策とし
て、すでに各種のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップが開発、提案されている。

【０００６】例えば、特開昭57ー35918号には、図６、図
７に示すようなセラミックス製のハニカム型フィルタが
開示されている。

【０００７】このフィルタ１は、隔壁３で区画された互
いに平行な複数のセル５を有するいわゆるハニカム構造
をなし、特に図６に示すように、一方の端面Ａにおいて
は約半分のセル５ａの端面の開口がシール材７によって
市松模様状に交互に塞がれ、他方の端面Ｂにおいては、
端面Ａにおいて塞がれるセル５ａは開口し、端面Ａにお
いて開口しているセル５ｂが同じくシール材９によって
塞がれた構造をなしている。

【０００８】このフィルタ１の一方の端面Ｂからディー
ゼル機関の排気ガスを導入すると、図７に示すように、
排気ガスは含塵ガス流路であるセル５ａ内に導入されて
通気性のある隔壁３を通過し、その際に含塵ガス中に含
まれているパティキュレートがセル５ａの隔壁面に捕捉
され、パティキュレートが除去された清浄な排気ガスと
なって清浄ガス流路であるセル５ｂを通って他方の端面
Ａより流出する。

【０００９】また、特開昭56ー124417 号には、図８に示
すようなセラミックス製のフィルタが開示されている。
このフィルタ１１は、全体として直方体の外形を有し、
相互に平行な複数枚の長方形状の板状体１３、１５と、
リブ１７、２１、スペーサ１９、２３とから構成されて
いる。これらの板状体１３、１５と、リブ１７、２１、
スペーサ１９、２３は、いずれもフィルタ機能を有する
通気性の多孔質セラミックスからなっている。

【００１０】板状体１３はフィルタ１１の上面と下面と
を形成し、板状体１５は上下面の板状体１３の間に複数
枚平行に配置されている。板状体１３、１５の間には、
フィルタ１１の長手方向に走るリブ１７、スペーサ１９
と、上記と直交する方向に走るリブ２１、スペーサ２３
とが交互に配置され、隣接する板状体１３、１５を互い
に連結している。リブ１７は、板状体１３、１５の間の
長手方向に沿った両側面を形成し、スペーサ１９は、リ
ブ１７の間を複数に区画して長手方向に沿ったガス流路
２５を形成している。同様に、リブ２１は、板状体１
３、１５の間の上記と直交する方向に沿った両側面を形
成し、スペーサ２３は、リブ２１の間を複数に区画して
その方向に沿ったガス流路２７を形成している。

【００１１】したがって、フィルタ１１は、長手方向に
沿って走る複数のガス流路２５と、それと直交する方向
に沿って走る複数のガス流路２７とを有し、これらのガ
ス流路２５、２７が板状体１５を介して上下に交互に形
成された構造をなしている。なお、ガス流路２５、２７
の両端は、フィルタ１１の対向する端面でいずれも開口
している。

【００１２】このフィルタ１１においては、ガス流路２
５の開口する２つの端面のうち一方の端面を直接又は間
接的に閉塞しておき、他方の開口している端面からディ
ーゼル機関の排気ガスを導入するか、あるいは、ガス流
路２５の２つの開口する両端面から同時にディーゼル機
関の排気ガスを導入すると、排気ガスが板状体１５を通
過してガス流路２７へ流出する際に、板状体１５がフィ
ルタ面となってパティキュレートがガス流路２５の内面
に捕捉される。パティキュレートが除去された清浄な排
気ガスは、ガス流路２７を経て系外へ排出される。

【００１３】ところが、上記のようなフィルタを用いた
パティキュレートトラップにおいては、捕捉されたパテ
ィキュレートがフィルタの濾過面に堆積し、運転時間の
経過とともにフィルタが目詰まりを起こし、排気ガスの
通気圧損が増大してエンジンの出力が低下する。

【００１４】このため、パティキュレートによって目詰
まりしたフィルタを再生する方法が種々提案されてお
り、例えば実開昭62-35849号には、フィルタの排気ガス
入口上流側にバーナを設け、このバーナからの高温燃焼
ガスによってフィルタの濾過面上に堆積しているパティ
キュレートに着火し、燃焼させて焼却するようにしたパ
ティキュレートトラップが開示されている。

【００１５】また、特開昭56-92318号には、排気ガス流
路を２系統に分割して、それぞれの流路にパティキュレ
ートトラップを配置し、パティキュレートトラップのフ
ィルタの再生を交互に行なう方式が提案されている。こ
の場合、フィルタの再生は上記と同様に、フィルタの濾
過面上で直接パティキュレートに着火し、燃焼させて焼
却する方法が採用されている。

【００１６】しかしながら、上記のように、捕捉された
パティキュレートをフィルタ上で焼却する従来の装置で
は、パティキュレートの燃焼熱によってフィルタが溶損
したり、フィルタ内部の温度分布や熱衝撃に起因する熱
応力によってフィルタに亀裂が発生するという問題点が
あった。

【００１７】また、ディーゼル機関の排気ガス中には、
無視できない量の不燃成分（例えば灰分の他、ディーゼ
ル機関や配管から出る鉄分等）が含有されており、これ
らの不燃成分は、焼却によって除去できないので、フィ
ルタ上に蓄積され、長期間の運転によってフィルタの通
気圧損が増大するという問題もあった。

【００１８】このような問題を解決するために、本出願
人は、更に図９に示すようなディーゼル機関用パティキ
ュレートトラップをすでに提案している。

【００１９】このディーゼル機関用パティキュレートト
ラップ３１は、ディーゼル機関からの排気管３３の途中
に取り付けられており、この排気管３３に導入管５７を
介して連接されたケーシング３５の中には、パティキュ
レートを捕捉するためのフィルタ３７がシール材３８を
介して固定され、収容されている。

【００２０】フィルタ３７は、図１０及び図１１に示す
ように、多孔質材からなるフィルタ素子４３を所定数組
み合わせて構成されている。フィルタ素子４３は全体と
して板状をなしており、上方から下方に貫通する複数の
含塵ガス流路３９が形成されている。フィルタ素子４３
の上方及び下方にはフィルタ素子４３の厚さ方向に延出
するリブ４１が形成されており、このリブ４１が隣接す
るフィルタ素子４３の背面４５に当接するように、複数
枚のフィルタ素子４３が積層されてフィルタ３７が構成
されている。

【００２１】このようにして構成されたフィルタ３７に
は、図１１に示すように、上方から下方に貫通する複数
の含塵ガス流路３９と、側方に開口する複数の清浄ガス
流路４７とが通気性のある多孔質材の隔壁で区画されて
形成されている。

【００２２】一方、図９に示すように、ケーシング３５
の清浄ガス流路が開口する側には、清浄ガスの排出管４
９が接続され、さらに排出管４９には、排気ガスの上流
側に向けて開口する圧縮気体噴射用の逆洗ノズル５１が
設けられている。この逆洗ノズル５１は、圧縮空気容器
６５に配管６７及び電磁弁６３を介して接続されてい
る。また、排出管４９内の逆洗ノズル５１よりも下流側
には、開閉弁６１が配設されている。この開閉弁６１
は、圧縮空気容器６５に配管６７及び電磁弁６３を介し
て接続されたエアシリンダ７０により開閉動作するよう
になっている。

【００２３】ケーシング３５の下部にはパティキュレー
ト受け部５３が配置されており、このパティキュレート
受け部５３に移されたパティキュレートに着火し、焼却
するための電気ヒータ５５が設けられている。

【００２４】ディーゼル機関からの排気ガスは、導入管
５７、ケーシング上部チャンバ５９を経てフィルタ３７
の含塵ガス流路３９内に、その上部開口端から導入され
る。排気ガスの大部分はフィルタの隔壁を通過して清浄
ガス流路４７内に入り、さらに、排出管４９を経て排出
される。このとき、排気ガス中のパティキュレートは、
隔壁を通過できず、含塵ガス流路３９の内壁面に付着し
堆積する。こうした集塵操作を所定時間行なった後、短
時間の逆洗を行う。

【００２５】逆洗操作を行なう場合には、まず開閉弁６
１を閉じ、０〜１秒の後に電磁弁６３を開いて圧縮空気
容器６５に貯めてある圧縮空気を配管６７を経て逆洗ノ
ズル５１から、例えば０．１〜１秒間噴射する。噴射さ
れた圧縮気体は、パルス流となってフィルタ３７の清浄
ガス流路４７から隔壁を通過して含塵ガス流路３９へ
と、パティキュレート捕集操作時とは逆の方向へ流れ
る。

【００２６】圧縮気体を逆方向に噴射して逆洗操作を行
なうと、フィルタ３７の含塵ガス流路３９の内面に付
着、堆積していたパティキュレートがフィルタ３７の濾
壁面から剥離する。剥離したパティキュレートの大部分
は、ケーシング３５の底部に設けられたパティキュレー
ト受け部５３へ落下する。

【００２７】このようにして、集塵操作においてフィル
タ３７の含塵ガス流路３９内に捕捉されたパティキュレ
ートは、逆洗操作によってパティキュレート受け部５３
へ集められ、電気ヒータ５５によって着火、焼却され
る。

【００２８】上記のように、パティキュレートの捕捉、
逆洗操作、パティキュレートの焼却を順次行なうことに
より、ディーゼル機関の排気ガス中のパティキュレート
を長期間連続して捕捉、処理することができる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ディーゼル機関用パティキュレートトラップでは、逆洗
操作によって払い落とされたパティキュレートが、パテ
ィキュレート受け部の底に配置された電気ヒータによっ
て確実に着火、焼却されないという問題があった。即
ち、多量のパティキュレートが電気ヒータの周囲に堆積
した場合、ヒータからの放熱が妨げられてパティキュレ
ートを効率よく焼却することができないばかりでなく、
パティキュレートの燃焼発熱によって局所的に異常加熱
されることがある。

【００３０】このように電気ヒータが局所的に異常加熱
されると、ヒータの耐久性が低下するばかりでなく、短
時間で断線するおそれもある。電気ヒータの断線が起こ
ると、焼却されずにパティキュレート受け部に残留する
パティキュレートの量が異常に増加し、逆洗によるフィ
ルタの再生、すなわちパティキュレートの払い落しがで
きなくなってしまい、最後にはフィルタが完全に目詰ま
りして、ディーゼル機関の運転が継続出来なくなってし
まう。

【００３１】したがって、本発明の目的は、パティキュ
レート受け部においてパティキュレートへの着火及びパ
ティキュレートの焼却を安定的、かつ継続的に行え、電
気ヒータの耐久性を確保することができるディーゼル機
関用パティキュレートトラップを提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のディーゼル機関用パティキュレートトラッ
プは、ディーゼル機関の排気通路に、濾壁で区画された
含塵ガス流路と清浄ガス流路とを有するフィルタと、前
記含塵ガス流路に含塵ガスを導入する導入管と、前記清
浄ガス流路から流出する清浄ガスを排出する排出管と、
前記清浄ガス流路から前記含塵ガス流路へと逆方向に流
れるガス流を間欠的に発生させる逆洗手段と、逆洗によ
って前記フィルタの濾壁から払い落とされるパティキュ
レートを受けるように配置され、底部に電気ヒータを有
するパティキュレート受け部とが設けられ、前記電気ヒ
ータの上方近傍に金網又は多孔板を一枚以上配置したこ
とを特徴とする。

【００３３】本発明のディーゼル機関用パティキュレー
トトラップの好ましい態様においては、前記金網又は多
孔板の面上に円筒ころ状もしくは球状の固体が載置され
る。このような固体を金網又は多孔板の面上に載置した
場合には、車両の加減速による慣性力やカーブを曲がる
ときの遠心力などによって固体が金網又は多孔板の面上
の様々な位置へ移動し、金網等の面上に堆積したパティ
キュレートを攪乱して平均的に電気ヒータの上に落とす
ことができる。

【００３４】また、本発明のディーゼル機関用パティキ
ュレートトラップの別の好ましい態様においては、前記
金網又は多孔板の上方に、前記金網又は多孔板の直上を
振り子様に運動するように懸架された固体が設けられて
いる。この懸架された固体を設けた場合には、前記金網
又は多孔板の直上で重りが振り子様に運動する結果、金
網等の面上に堆積したパティキュレートを攪乱して平均
的に電気ヒータの上に落とすことができる。

【００３５】更に、本発明のディーゼル機関用パティキ
ュレートトラップの更に別の好ましい態様においては、
前記金網又は多孔板の近傍に、前記金網又は多孔板を加
振する空気圧駆動又は電気駆動による加振手段が配置さ
れる。このような手段を配置すれば、車両が停止状態に
ある場合にも金網又は多孔板の面上に堆積したパティキ
ュレートを攪乱して平均的に電気ヒータの上に落下させ
ることができる。

【００３６】

【作用】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップでは、逆洗によってフィルタの濾壁から払い落と
されたパティキュレートが、パティキュレート受け部の
底に設けられた電気ヒータ上に直接落下し堆積するので
はなく、一旦、パティキュレートが金網もしくは多孔板
で受け止められ、その後、金網もしくは多孔板のふるい
作用によって電気ヒータ上に落下するため、パティキュ
レートが金網もしくは多孔板上に不均一に堆積しても、
電気ヒータに対して均一に振り落すことができる。

【００３７】また、金網もしくは多孔板にはバッファー
効果があるので、排気ガス中のパティキュレート量に時
間的な増減があっても、電気ヒータに対しては時間的に
均された量のパティキュレートを供給することができ
る。

【００３８】なお、車載用のパティキュレートトラップ
では最大加速度１０Ｇ程度の振動があるため、特に加振
手段なしでも上記ふるい落し作用を期待できるが、金網
もしくは多孔板上に円筒ころ状もしくは球状の固体を載
せると、これが車両の動きによりランダムに転がるの
で、金網もしくは多孔板上に一時堆積したパティキュレ
ートを攪乱し、上記ふるい落し作用を促進することがで
きる。

【００３９】また、金網又は多孔板の上方に、金網又は
多孔板の直上を振り子様に運動するように懸架された固
体を設け、この懸架された固体の共振周波数を車両振動
の主な周波数域に合致させると固体が激しく運動し、上
記ふるい落し作用をさらに促進することができる。

【００４０】更に、金網又は多孔板を加振する空気圧駆
動又は電気駆動による加振手段を配置すれば、振動のほ
とんどない定置用パティキュレートトラップにおいて
も、金網又は多孔板に適度な振動を加えて上記ふるい落
し作用を確保することができる。

【００４１】

【実施例】図１には、本発明のディーゼル機関用パティ
キュレートトラップの一実施例が示されている。

【００４２】このディーゼル機関用パティキュレートト
ラップ７１は、ディーゼル機関からの排気ガスを排出す
る排気管に取り付けられている。すなわち、排気管に導
入管５７を介して接続されたケーシング３５中には、パ
ティキュレートを捕捉するためのフィルタ３７がシール
材３８を介して収容されており、排気ガスはフィルタ３
７を通過した後、フィルタ３７の清浄ガス流路側に接続
された排出管４９より排出される。

【００４３】排出管４９には、圧縮空気容器６５から配
管６７及び電磁弁６３を経て接続されている逆洗ノズル
５１が排気ガスの上流側に向けて開口するように配置さ
れている。圧縮空気容器６５は、上記とは別の配管６７
を経て図示しないコンプレッサに接続されている。

【００４４】フィルタ３７はコーディエライト製のもの
であり、例えば図１０、１１に示したように、多孔質材
からなるフィルタ素子４３を、リブ４１と背面４５とを
当接させて複数枚積層、接合して構成されており、図中
上方から下方に貫通する複数の含塵ガス流路３９と、側
方に開口する複数の清浄ガス流路４７とが通気性のある
多孔質材の隔壁で区画されて形成されている。フィルタ
素子４３のリブ４１と背面４５との接合は、耐熱性の接
着剤による接合、パッキンなどを挟み込んでの締め付
け、あるいはフィルタ素子を積層した状態で焼成と同時
に一体化させるなどの手段によって行なわれ、気密性が
確保されている。なお、リブ４１を設ける代わりに、接
着剤自身の厚みによって、あるいは、同材質からなる帯
状のスペーサを挟んで隣接するフィルタ素子４３間の間
隔を確保したものでもよい。

【００４５】ケーシング３５の下部にはパティキュレー
ト受け部５３が設けられている。そして、パティキュレ
ート受け部５３の下方には、図１と図２に示すように、
金網７３が設置されている。なお、この実施例では金網
７３を用いているが、金網の代わりに金属、セラミック
ス等の多孔板を用いてもよい。

【００４６】金網７３は、この実施例では、ステンレス
鋼製のものが使用されている。金網７３の目開きは１０
０〜５．５メッシュ、好ましくは７０〜７．５メッシュ
とするのが良く、１００メッシュより目の細かいものを
用いると目づまりを起こし、５．５メッシュより目の粗
いものを用いると、バッファー作用がなくなりパティキ
ュレートの大部分が単に金網７３を通過するだけとな
る。また、金網を複数枚重ねて配置するとさらに効果的
で、とくに上層に目の粗い金網を配置し、下層に目の細
かいものを配置すると非常に効果的である。

【００４７】金網７３は、パティキュレートをより均一
に分散させるため、電気ヒータ５５の上方に１０mm以上
の距離を確保して設置することが望ましい。また、金網
７３を複数枚重ねて設置する場合は、最下層の金網を上
記位置とし、さらにはそれぞれの金網の間隔を５mm以上
確保することが好ましい。

【００４８】金網７３の下方にはパティキュレートに着
火し、焼却するための電気ヒータ５５が配置されてい
る。この実施例では、電気ヒータ５５として、外径６．
５mm、表面電力密度３．０W/cm² 、電源ＤＣ２４V のＵ
字形をしたシーズ型電気ヒータが用いられており、パテ
ィキュレートへの着火を確実にし、かつヒータの耐久性
を確保するために、表面温度が５５０〜７００℃の範囲
となるように設定されている。なお。電気ヒータ５５の
シーズ材質としては、パティキュレート中に含まれる硫
酸酸性成分に対して耐食性を有する耐熱合金、例えばＪ
ＩＳのＮＣＦ６００やＮＣＦ８００を用いるとよい。

【００４９】また、パティキュレート受け部５３内に
は、配管６７により圧縮空気容器６５に接続された燃焼
用空気供給ノズル７５が配置されており、排気ガス中の
残留酸素濃度が低い場合にもパティキュレートの燃焼が
確実に行われるようになっている。なお、エンジンの運
転状況、エンジンの型式等により、排気ガス中の残留酸
素濃度が比較的高い場合には、この燃焼空気供給ノズル
７５からの空気の供給は必ずしも必要ではない。

【００５０】一方、逆洗ノズル５１が設けられている箇
所よりもさらに下流の排出管４９内には、開閉弁６１が
配置されている。開閉弁６１としては、例えばディーゼ
ル機関駆動のトラックで使用されているエキゾーストブ
レーキ用バタフライ弁が好適である。なお、この開閉弁
６１は、圧縮空気容器６５に配管６７、電磁弁６８を介
して接続されたエアシリンダ７０によって作動する。

【００５１】次に、このパティキュレートトラップによ
り排気ガス中のパティキュレートを捕捉、除去する方法
について述べる。

【００５２】ディーゼル機関からの排気ガスは、導入管
５７、ケーシング上部チャンバ５９を経てフィルタ３７
の含塵ガス流路３９内に、その上部開口端から流入す
る。含塵ガス流路３９内に流入した排気ガスはフィルタ
３７の隔壁を通過して清浄ガス流路４７内に入り、排出
管４９を経て排出される。このとき、排気ガス中のパテ
ィキュレートは、フィルタ３７の隔壁を通過できず、含
塵ガス流路３９の内壁面に付着するため、排出管４９か
らはパティキュレートが除かれた清浄ガスが排出され
る。このような集塵操作を所定時間行ない、含塵ガス流
路３９の内壁面に所定量のパティキュレートを付着、堆
積させた後、短時間の逆洗再生を行う。

【００５３】逆洗操作を行なう場合には、まず、開放状
態となっている開閉弁６１を閉じ、それからｔ₁ 秒後
に、電磁弁６３をｔ₂ 秒間開放して、逆洗ノズル５１か
ら圧縮空気をｔ₂ 秒間噴出させる。噴射された圧縮空気
は、パルス流となってフィルタ３７の清浄ガス流路４７
から隔壁を通過して含塵ガス流路３９へと、パティキュ
レート捕集操作時とは逆の方向へ流れ、含塵ガス流路３
９の内壁面に付着、堆積したパティキュレートを剥離す
る。このようにして剥離されたパティキュレートの一部
は含塵ガス流路３９内に浮遊するが、パティキュレート
の大部分はケーシング３５の底部に設けられたパティキ
ュレート受け部５３へ落下する。

【００５４】圧縮空気の噴出が終了した後、ｔ₃ 秒後に
再び開閉弁６１が開放され、ディーゼル機関からの排気
ガスは、フィルタ３７及び排出管４９を経由して系外へ
排出される。

【００５５】なお、通常は図１のようなシステムを排気
管に対して、その排気ガス量に合わせて複数台並列に設
置し、各システムの逆洗時期をずらしておくことによ
り、あるシステムについて逆洗を行なう場合に、エンジ
ンからの排気ガスや吹き込まれた圧縮気体が、逆洗を行
なっていない他のシステムを経由して排出されるように
している。このようにすれば、逆洗時においてもわずか
な背圧上昇しか生ぜず、エンジンに対する負担を少なく
することができる。

【００５６】これら一連の逆洗操作は、ｔ₄ 秒後に再開
され、以後このような逆洗再生サイクルを、ディーゼル
機関の運転期間中継続的に行なう。

【００５７】上記において、ｔ₁ 〜ｔ₄ の時間について
は、フィルタ３７の圧力損失が長期に亙って一定レベル
以下に維持されるように、個々のケースによって調整さ
れるが、一連の逆洗操作は、通気圧損を検知するセンサ
の信号に基づくコンピュータ制御などによって自動的に
行なわれるようにすることが好ましい。なお、通常、ｔ
₁ は0.05〜３秒、好ましくは0.05〜0.5 秒、ｔ₂ は0.02
〜２秒、好ましくは0.02〜0.1 秒、またｔ₃ は0.05〜３
秒、好ましくは0.05〜0.5 秒程度とされる。

【００５８】上記逆洗操作によってパティキュレート受
け部５３へ集められたパティキュレートは、パティキュ
レート受け部５３中に設置された金網７３上に堆積す
る。金網７３上に堆積したパティキュレートは、車両の
振動に伴うふるい落し作用によって金網７３の網目から
適量ずつ落下して、電気ヒータ５５の上に均一に堆積す
る。このように、電気ヒータの上方に金網７３を張設す
ることにより、パティキュレートが金網７３上に不均一
に落下しても、電気ヒータ５５に対して均一に振り落す
ことができる。

【００５９】また、逆洗によって剥離されたパティキュ
レートは、一旦、金網７３上に堆積した後、電気ヒータ
５５上に落下するため、排気ガス中のパティキュレート
の量に時間的な増減があっても、電気ヒータに対しては
時間的に均された量のパティキュレートを供給すること
ができる。

【００６０】次に、パティキュレートを電気ヒータ５５
上に均一に堆積させた状態で、電気ヒータ５５に１００
〜４００W の電力を供給してパティキュレートに着火
し、これを焼却する。このとき、燃焼用空気供給ノズル
７５からは、圧縮空気容器６５に貯めてある加圧空気の
一部を、０．４〜４kg/h、好ましくは０．８〜２kg/hで
パティキュレート焼却部に連続的あるいは断続的に供給
する。

【００６１】このように、本発明では、パティキュレー
トを電気ヒータ５５上に均一に堆積させた状態でパティ
キュレートへの着火及びパティキュレートの焼却を行な
うので、電気ヒータが局所的に異常加熱されるのを防止
してヒータの耐久性を確保することができる。また、不
均一に堆積したパティキュレートによってヒータからの
放熱が妨げられることがなくなり、パティキュレートを
安定して焼却することができる。

【００６２】図３には、本発明のディーゼル機関用パテ
ィキュレートトラップの他の実施例が示されている。

【００６３】この実施例では、パティキュレート受け部
５３の下方に設置された金網７３の上に、直径３〜２０
mmのセラミックスボール７７が複数個、例えば５つ載置
されている。なお、この実施例では、軽量であるととも
に耐食性や耐摩耗性に優れるセラミックスボールを用い
ているが、ボールの材質は金属であってもよい。ただ
し、金属製のボールを用いる場合には、軽量のものであ
ることが好ましい。軽量のボールであれば転がり抵抗が
少なく、より自在に動き回ることができ、金網７３にか
かる強度的負担が少なくなるからである。

【００６４】セラミックスボール７７は、車両の加減速
による慣性力やカーブを曲がるときの遠心力などによっ
て金網７３上の様々な位置へ移動し、その際、金網７３
上に堆積したパティキュレートを攪乱する。これによっ
て、金網７３のふるい作用を促進することができる。

【００６５】図４には、本発明のディーゼル機関用パテ
ィキュレートトラップのさらに他の実施例が示されてい
る。

【００６６】即ち、金網７３の上方に、金網７３上に堆
積したパティキュレートを攪乱するための懸架固体７９
が設けられている。この懸架固体７９は、直径２０mmの
ステンレス鋼製ボール８１をバネ定数３００N/m のコイ
ルバネ８３及び支持金具８５で懸架し、ボール８１が金
網７３の直上に位置するようにしたものである。懸架固
体７９の固有振動数は、パティキュレートトラップ３１
を搭載する車両に生ずる振動の中心的な振動数にあわせ
て設定されており、この実施例では１５Hzとなってい
る。なお、通常は５〜３０Hzに設定するのが好ましい。

【００６７】このようにして懸架固体７９の固有振動数
を設定すると、車両からの加振力によって金網７３の直
上に配置されたボール８１が激しく共振し、金網７３上
に堆積したパティキュレートを攪乱することができる。

【００６８】図５には、本発明のディーゼル機関用パテ
ィキュレートトラップのさらに他の実施例が示されてい
る。

【００６９】金網７３の上方には、モータ９３から延出
する攪拌棒９１が金網７３と平行に設置されている。こ
の攪拌棒９１は、その中央部が凸状に屈曲しており、モ
ータ９３の駆動により図５中矢印で示す方向に回転し、
凸状に屈曲した箇所が金網７３に最接近したときに金網
７３の直上に位置するようになっている。これととも
に、金網７３の斜め下方には、加振手段８７が配置さ
れ、この加振手段８７から延出する連結棒８９の先端部
が金網７３に連結されている。連結棒８９は、加振手段
８７によって図中矢印で示す方向に金網７３を振動させ
る。

【００７０】金網７３上に所定量のパティキュレートを
堆積させた後、モータ９３及び加振手段８７を駆動させ
て、攪拌棒９１を回転させるとともに、５０Ｈｚの振動
数で連結棒８９を振動させる。すると、回転する攪拌棒
９１によってパティキュレートが攪拌されるとともに、
金網７３が振動してふるい落し作用が促進される。な
お、この実施例では、攪拌棒９１と連結棒８９はそれぞ
れ個別の駆動源を有しているが、同一の駆動源によって
駆動するようにしてもよい。

【００７１】電気駆動によるこのような手段を用いれ
ば、定置用のパティキュレートトラップのように外力を
利用することができない場合や、車載用のパティキュレ
ートトラップにおいて車両が停止状態にある場合にも金
網７３上に堆積したパティキュレートを攪乱して平均的
に電気ヒータの上に落とすことができる。なお、この実
施例では、電気駆動による手段が用いられているが、こ
れに限定されることはなく、空気圧駆動による手段を用
いてもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディーゼ
ル機関用パティキュレートトラップにおいては、パティ
キュレート受け部の底部に設けられた電気ヒータの上方
近傍に金網又は多孔板が配置されているので、逆洗によ
ってフィルタの濾壁から一度に払い落とされたパティキ
ュレートが、一旦、金網もしくは多孔板で受け止めら
れ、その後、金網もしくは多孔板のふるい作用によって
電気ヒータ上に落下する。このため、パティキュレート
が金網もしくは多孔板上に不均一に堆積しても、電気ヒ
ータに対して均一に振り落すことができ、パティキュレ
ートが局所的に異常加熱されるのを防止してヒータの耐
久性を確保することができる。また、不均一に堆積した
パティキュレートによってヒータからの放熱が妨げられ
ることがなくなり、パティキュレートを安定して焼却す
ることができる。更に、パティキュレートは、一旦、金
網もしくは多孔板で受け止められ、その後、金網等のふ
るい作用によって電気ヒータ上に落下するので、排気ガ
ス中のパティキュレートの量に時間的な増減があって
も、電気ヒータに対しては時間的に均された量のパティ
キュレートを供給することができる。したがって、パテ
ィキュレートの焼却処理を安定的に継続して行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップの一実施例を示す概略側面図である。

【図２】図１に示す実施例において用いられているパテ
ィキュレート受け部を示す側面図である。

【図３】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップの他の実施例において用いられるパティキュレー
ト受け部を示す側面図である。

【図４】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップのさらに他の実施例において用いられるパティキ
ュレート受け部を示す側面図である。

【図５】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップのさらに他の実施例において用いられるパティキ
ュレート受け部を示す側面図である。

【図６】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップで用い得るフィルタの一例を示す斜視図である。

【図７】図６に示すフィルタの断面図である。

【図８】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップで用い得るフィルタの他の例を示す斜視図であ
る。

【図９】従来のディーゼル機関用パティキュレートトラ
ップの一例を示す側面図である。

【図１０】本発明のディーゼル機関用パティキュレート
トラップに好適なフィルタを構成するフィルタ素子を示
す斜視図である。

【図１１】図１０に示すフィルタ素子によって構成され
たフィルタを示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１１、３７フィルタ３５ケーシング３９含塵ガス流路４７清浄ガス流路４９排出管５１逆洗ノズル５３パティキュレート受け部５５電気ヒータ５７導入管６１開閉弁６３電磁弁６５圧縮空気容器６７配管７１パティキュレートトラップ７３金網７５燃焼用空気供給ノズル７７セラミックスボール７９懸架固体８１ボール８３コイルバネ８５支持金具８７加振手段８９連結棒９１攪拌棒９３モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−56211（ＪＰ，Ａ) 特許2874306（ＪＰ，Ｂ２) 特許2932758（ＪＰ，Ｂ２) 実用新案登録2514606（ＪＰ，Ｙ２) 特公平７−58046（ＪＰ，Ｂ２) 実公平６−31129（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 46/00 - 46/54 F01N 3/02 - 3/038

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼル機関の排気通路に、濾壁で区
画された含塵ガス流路と清浄ガス流路とを有するフィル
タと、前記含塵ガス流路に含塵ガスを導入する導入管
と、前記清浄ガス流路から流出する清浄ガスを排出する
排出管と、前記清浄ガス流路から前記含塵ガス流路へと
逆方向に流れるガス流を間欠的に発生させる逆洗手段
と、逆洗によって前記フィルタの濾壁から払い落とされ
るパティキュレートを受けるように配置され、底部に電
気ヒータを有するパティキュレート受け部とが設けら
れ、前記電気ヒータの上方近傍に金網又は多孔板を一枚
以上配置したことを特徴とするディーゼル機関用パティ
キュレートトラップ。
【請求項２】前記金網又は多孔板の面上に、円筒ころ
状もしくは球状の固体が載置されている請求項１記載の
ディーゼル機関用パティキュレートトラップ。
【請求項３】前記金網又は多孔板の上方に、前記金網
又は多孔板の直上を振り子様に運動するように懸架され
た固体が設けられている請求項１記載のディーゼル機関
用パティキュレートトラップ。
【請求項４】前記金網又は多孔板の近傍に、前記金網
又は多孔板を加振する空気圧駆動又は電気駆動による加
振手段が配置されている請求項１記載のディーゼル機関
用パティキュレートトラップ。