JP3173028B2 - 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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- JP3173028B2 JP3173028B2 JP06445691A JP6445691A JP3173028B2 JP 3173028 B2 JP3173028 B2 JP 3173028B2 JP 06445691 A JP06445691 A JP 06445691A JP 6445691 A JP6445691 A JP 6445691A JP 3173028 B2 JP3173028 B2 JP 3173028B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気ガス中
の炭素を含む微粒子(パティキュレート)を除去するた
めのフィルタ再生装置に関するものである。
の炭素を含む微粒子(パティキュレート)を除去するた
めのフィルタ再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より内燃機関(特にディーゼルエン
ジン)の排気ガス内のパティキュレートを捕集するため
のフィルタ及び、フィルタに蓄積したパティキュレート
を除去再生する装置に関しては、大気汚染を防止し環境
保全に努めるために排気ガスの規制が年々厳しくなるに
従って種々検討がおこなわれており、フィルタについて
もその構成によりフォームタイプやモノリシスタイプ等
があり、また再生装置の熱源についても石油バーナー、
電気ヒーターに加え、マイクロ波を用いる考案もなされ
ているが実用化には至っていない。
ジン)の排気ガス内のパティキュレートを捕集するため
のフィルタ及び、フィルタに蓄積したパティキュレート
を除去再生する装置に関しては、大気汚染を防止し環境
保全に努めるために排気ガスの規制が年々厳しくなるに
従って種々検討がおこなわれており、フィルタについて
もその構成によりフォームタイプやモノリシスタイプ等
があり、また再生装置の熱源についても石油バーナー、
電気ヒーターに加え、マイクロ波を用いる考案もなされ
ているが実用化には至っていない。
【0003】以下図3とともに熱源にマイクロ波を用い
た従来例(特開平1−290910号公報)について説
明する。同図において1はエンジン、2,3はTM01p
モードが励振される円筒状の空胴共振器、4はマイクロ
波放射アンテナ、5は導波管、6はマイクロ波発生手
段、7は多孔質セラミック隔壁にパティキュレートを捕
集するフィルタ、8は排気ガス流の切換弁である。この
様な構成においてフィルタは空胴共振器の管軸方向の略
中心部に配設されたフィルタと空胴共振器の両端面との
間にそれぞれ空間9,10が設けられている。
た従来例(特開平1−290910号公報)について説
明する。同図において1はエンジン、2,3はTM01p
モードが励振される円筒状の空胴共振器、4はマイクロ
波放射アンテナ、5は導波管、6はマイクロ波発生手
段、7は多孔質セラミック隔壁にパティキュレートを捕
集するフィルタ、8は排気ガス流の切換弁である。この
様な構成においてフィルタは空胴共振器の管軸方向の略
中心部に配設されたフィルタと空胴共振器の両端面との
間にそれぞれ空間9,10が設けられている。
【0004】マイクロ波発生手段6が発生するマイクロ
波は導波管5を通って上記空間9,10内に突出した放
射アンテナ4より空胴共振器2または3に給電される。
フィルタの多孔質セラミック隔壁に捕集されたパティキ
ュレートは給電されたマイクロ波によって誘電加熱され
600℃程度になると着火し燃焼してフィルタは再生さ
れる。
波は導波管5を通って上記空間9,10内に突出した放
射アンテナ4より空胴共振器2または3に給電される。
フィルタの多孔質セラミック隔壁に捕集されたパティキ
ュレートは給電されたマイクロ波によって誘電加熱され
600℃程度になると着火し燃焼してフィルタは再生さ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成において、エンジン1が運転され排気ガス流がフィル
タ7の隔壁に当り排気ガスに含まれるパティキュレート
が隔壁に堆積する。堆積したパティキュレートの温度は
排気ガスの温度に依存するがエンジン1の排気ガス温度
は運転条件(回転数,負荷)で大きく変化するばかりで
なくパティキュレートの成分も変化し再生時の着火温
度,燃焼温度にも影響をあたえる。したがって再生時に
与えられる昇温のためのエネルギーおよび,酸化,燃焼
のための酸素を含む流体供給手段による最適な再生制御
が必要となる。パティキュレートの温度が低い状態での
再生時には、長時間昇温エネルギーを供給して強制的に
着火温度に昇温させなければならないため、多大なエネ
ルギーが必要になり、自動車に搭載した場合など大容量
のバッテリーやダイナモもしくはオルタネータが必要と
なり経済性が悪いとともに、短時間で再生が終了すれば
再生時間中排気ガスを大気に放出することも可能性であ
るが再生に要する時間が長くなると別個に設けたフィル
タも必要となる。また、加熱熱源によりパティキュレー
トを昇温させておいても燃焼用流体によって冷却されれ
ば当該箇所のパティキュレートに対して昇温および酸素
の拡散がおきず燃焼の成長もないため未再生となる恐れ
があり、再生時のパティキュレート捕集の際、未再生部
分でフィルタの圧力損失が増大し、エンジンの良好運転
の障害になるばかりでなく極まっては目詰まりをおこ
し、まったくフィルタ機能を失ってしまう危険性があっ
た。また、加熱熱源にマイクロ波を用いた場合には空胴
共振器2,3の外へのマイクロ波の漏洩を防ぐためには
マイクロ波を遮蔽するパンチング板等の遮蔽板を排気ガ
スおよび流体通路に設ける必要があり不均一な流体流が
発生したり、パティキュレートの昇温の妨げになってい
た。
成において、エンジン1が運転され排気ガス流がフィル
タ7の隔壁に当り排気ガスに含まれるパティキュレート
が隔壁に堆積する。堆積したパティキュレートの温度は
排気ガスの温度に依存するがエンジン1の排気ガス温度
は運転条件(回転数,負荷)で大きく変化するばかりで
なくパティキュレートの成分も変化し再生時の着火温
度,燃焼温度にも影響をあたえる。したがって再生時に
与えられる昇温のためのエネルギーおよび,酸化,燃焼
のための酸素を含む流体供給手段による最適な再生制御
が必要となる。パティキュレートの温度が低い状態での
再生時には、長時間昇温エネルギーを供給して強制的に
着火温度に昇温させなければならないため、多大なエネ
ルギーが必要になり、自動車に搭載した場合など大容量
のバッテリーやダイナモもしくはオルタネータが必要と
なり経済性が悪いとともに、短時間で再生が終了すれば
再生時間中排気ガスを大気に放出することも可能性であ
るが再生に要する時間が長くなると別個に設けたフィル
タも必要となる。また、加熱熱源によりパティキュレー
トを昇温させておいても燃焼用流体によって冷却されれ
ば当該箇所のパティキュレートに対して昇温および酸素
の拡散がおきず燃焼の成長もないため未再生となる恐れ
があり、再生時のパティキュレート捕集の際、未再生部
分でフィルタの圧力損失が増大し、エンジンの良好運転
の障害になるばかりでなく極まっては目詰まりをおこ
し、まったくフィルタ機能を失ってしまう危険性があっ
た。また、加熱熱源にマイクロ波を用いた場合には空胴
共振器2,3の外へのマイクロ波の漏洩を防ぐためには
マイクロ波を遮蔽するパンチング板等の遮蔽板を排気ガ
スおよび流体通路に設ける必要があり不均一な流体流が
発生したり、パティキュレートの昇温の妨げになってい
た。
【0006】そこで、本発明は、内燃機関の運転条件に
関係なく短時間でかつ確実にパティキュレートを燃焼で
きる加熱効率が良く再生能力を継続的に維持できる信頼
性の高い内燃機関用フィルタ再生装置を提供することを
目的としている。
関係なく短時間でかつ確実にパティキュレートを燃焼で
きる加熱効率が良く再生能力を継続的に維持できる信頼
性の高い内燃機関用フィルタ再生装置を提供することを
目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】 そこで目的を達成するた
めに 、本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は、パティ
キュレートを誘電加熱し燃焼させるマイクロ波発振器
と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要な酸素を含
む流体をキャビティに導入する流体供給手段とを有し、
前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体通路に孔を
有するマイクロ波発熱体を設け、パティキュレートを酸
化燃焼させ前記フィルタを再生する時、前記マイクロ波
発熱体により前記フィルタに供給される流体を加熱する
構成としている。
めに 、本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は、パティ
キュレートを誘電加熱し燃焼させるマイクロ波発振器
と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要な酸素を含
む流体をキャビティに導入する流体供給手段とを有し、
前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体通路に孔を
有するマイクロ波発熱体を設け、パティキュレートを酸
化燃焼させ前記フィルタを再生する時、前記マイクロ波
発熱体により前記フィルタに供給される流体を加熱する
構成としている。
【0008】また、本発明の内燃機関用フィルタ再生装
置は、パティキュレートを誘電加熱し燃焼させるマイク
ロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要
な酸素を含む流体をキャビティに導入する流体供給手段
とを有し、前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体
通路上のキャビティ壁に孔を有するマイクロ波発熱体を
設け、パティキュレートを酸化燃焼させ前記フィルタを
再生する時、前記マイクロ波発熱体により前記フィルタ
に供給される流体を加熱する構成としている。また請求
項3の発明は請求項2の発明に加えて、排気ガスの温度
を検出する温度センサと、フィルタが捕集したパティキ
ュレートの蓄積状態を判別する圧力センサとを有し、前
記フィルタに排気ガス流を導入しパティキュレートを捕
集している期間において、前記圧力センサにより前記フ
ィルタを再生すべき時期と判断した場合には前記フィル
タを通流する排気ガス流を遮断し前記マイクロ波発振器
を動作させて前記フィルタに蓄積したパティキュレート
を加熱しまた前記流体供給手段よりの流体を前記マイク
ロ波発熱体を介して前記フィルタに供給し加熱されたパ
ティキュレートの酸化燃焼を促進する構成としている。
置は、パティキュレートを誘電加熱し燃焼させるマイク
ロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要
な酸素を含む流体をキャビティに導入する流体供給手段
とを有し、前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体
通路上のキャビティ壁に孔を有するマイクロ波発熱体を
設け、パティキュレートを酸化燃焼させ前記フィルタを
再生する時、前記マイクロ波発熱体により前記フィルタ
に供給される流体を加熱する構成としている。また請求
項3の発明は請求項2の発明に加えて、排気ガスの温度
を検出する温度センサと、フィルタが捕集したパティキ
ュレートの蓄積状態を判別する圧力センサとを有し、前
記フィルタに排気ガス流を導入しパティキュレートを捕
集している期間において、前記圧力センサにより前記フ
ィルタを再生すべき時期と判断した場合には前記フィル
タを通流する排気ガス流を遮断し前記マイクロ波発振器
を動作させて前記フィルタに蓄積したパティキュレート
を加熱しまた前記流体供給手段よりの流体を前記マイク
ロ波発熱体を介して前記フィルタに供給し加熱されたパ
ティキュレートの酸化燃焼を促進する構成としている。
【0009】
【作用】 本発 明の内燃機関用フィルタ再生装置は、パテ
ィキュレートを誘電加熱し燃焼させるマイクロ波発振器
と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要な酸素を含
む流体をキャビティに導入する流体供給手段とを有し、
前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体通路に孔を
有するマイクロ波発熱体を設け、パティキュレートを酸
化燃焼させ前記フィルタを再生する時、前記マイクロ波
発熱体により前記フィルタに供給される流体を加熱する
構成であるから、キャビティ内のフィルタに堆積したパ
ティキュレートに与えるマイクロ波エネルギーは流体通
路内にも放射されるので当該箇所に誘電体損失の多い物
質やマイクロ波抵抗体であるフェライト等のマイクロ波
発熱体を設ければマイクロ波発振器の負荷がパティキュ
レートに加えてマイクロ波発熱体となり、余剰のエネル
ギーを消費でき発振効率があがり、さらに再生時あらか
じめ熱せられた酸素をふくむ流体を供給するのでマイク
ロ波で加熱昇温されたパティキュレートを冷やすことな
く酸化燃焼反応を促進しフィルタの再生効率がよくな
る。
ィキュレートを誘電加熱し燃焼させるマイクロ波発振器
と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要な酸素を含
む流体をキャビティに導入する流体供給手段とを有し、
前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体通路に孔を
有するマイクロ波発熱体を設け、パティキュレートを酸
化燃焼させ前記フィルタを再生する時、前記マイクロ波
発熱体により前記フィルタに供給される流体を加熱する
構成であるから、キャビティ内のフィルタに堆積したパ
ティキュレートに与えるマイクロ波エネルギーは流体通
路内にも放射されるので当該箇所に誘電体損失の多い物
質やマイクロ波抵抗体であるフェライト等のマイクロ波
発熱体を設ければマイクロ波発振器の負荷がパティキュ
レートに加えてマイクロ波発熱体となり、余剰のエネル
ギーを消費でき発振効率があがり、さらに再生時あらか
じめ熱せられた酸素をふくむ流体を供給するのでマイク
ロ波で加熱昇温されたパティキュレートを冷やすことな
く酸化燃焼反応を促進しフィルタの再生効率がよくな
る。
【0010】また、本発明の内燃機関用フィルタ再生装
置は、パティキュレートを誘電加熱し燃焼させるマイク
ロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要
な酸素を含む流体をキャビティに導入する流体供給手段
とを有し、前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体
通路上のキャビティ壁に孔を有するマイクロ波発熱体を
設け、パティキュレートを酸化燃焼させ前記フィルタを
再生する時、前記マイクロ波発熱体により前記フィルタ
に供給される流体を加熱する構成であるので、流体通路
へ漏洩するマイクロ波をキャビティ壁に設けたマイクロ
波発熱体で吸収,減衰させキャビティ外への漏洩を阻止
できるだけでなく、マイクロ波発熱体で酸素を含む流体
を加熱するのでマイクロ波で加熱昇温されたパティキュ
レートを冷やすことなく酸化燃焼反応を促進しフィルタ
の再生効率がよくなる。また、請求項3の発明は請求項
2の発明に加えて、フィルタに排気ガス流を導入しパテ
ィキュレートを捕集している期間において、圧力センサ
により前記フィルタを再生すべき時期と判断した場合に
は前記フィルタを通流する排気ガス流を遮断し前記マイ
クロ波発振器を動作させて前記フィルタに残存蓄積して
いるマイクロ波吸収性の高いパティキュレートを誘電加
熱しまた流体供給手段よりの流体を前記マイクロ波発熱
体を介して高温の流体として前記フィルタに供給するこ
とで加熱されたパティキュレートの酸化燃焼反応をより
促進しフィルタの再生効率を向上させることができる。
置は、パティキュレートを誘電加熱し燃焼させるマイク
ロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃焼するに必要
な酸素を含む流体をキャビティに導入する流体供給手段
とを有し、前記流体供給手段と前記フィルタを結ぶ流体
通路上のキャビティ壁に孔を有するマイクロ波発熱体を
設け、パティキュレートを酸化燃焼させ前記フィルタを
再生する時、前記マイクロ波発熱体により前記フィルタ
に供給される流体を加熱する構成であるので、流体通路
へ漏洩するマイクロ波をキャビティ壁に設けたマイクロ
波発熱体で吸収,減衰させキャビティ外への漏洩を阻止
できるだけでなく、マイクロ波発熱体で酸素を含む流体
を加熱するのでマイクロ波で加熱昇温されたパティキュ
レートを冷やすことなく酸化燃焼反応を促進しフィルタ
の再生効率がよくなる。また、請求項3の発明は請求項
2の発明に加えて、フィルタに排気ガス流を導入しパテ
ィキュレートを捕集している期間において、圧力センサ
により前記フィルタを再生すべき時期と判断した場合に
は前記フィルタを通流する排気ガス流を遮断し前記マイ
クロ波発振器を動作させて前記フィルタに残存蓄積して
いるマイクロ波吸収性の高いパティキュレートを誘電加
熱しまた流体供給手段よりの流体を前記マイクロ波発熱
体を介して高温の流体として前記フィルタに供給するこ
とで加熱されたパティキュレートの酸化燃焼反応をより
促進しフィルタの再生効率を向上させることができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例における内燃機関用フ
ィルタ再生装置について、図面とともに説明する。
ィルタ再生装置について、図面とともに説明する。
【0012】図1は本発明の参考例としてのシステム及
び主要部の断面図である。図において、11はエンジ
ン、12は多気筒エンジンの排気を集束するマニホール
ド、13,14はキャビティ15,16内に設けられた
パティキュレートを捕集するためのフィルタであり、ハ
ニカム形状で隣接する貫通孔を交互に風上,風下側で閉
塞しており、隔壁を排気ガスが通過する際にパティキュ
レートが隔壁に堆積する。17,18はフィルタ13,
14を断熱および緩衝するためのスペーサーである。1
9,20はパティキュレートの加熱源である電気ヒータ
ーA、21はパティキュレートの燃焼時に必要な酸素を
含む流体供給手段、22は前記流体供給手段21よりキ
ャビティ15,16に送られる流体を加熱する第二の熱
源である電気ヒーターBである。マニホールド12内お
よびキャビティ15,16の前後には当該箇所の温度あ
るいは圧力を検出するセンサ23,24,25,26,
27が設けてあり、エンジン11よりの燃料消費量,回
転数などを信号として取り出して検出部28に入力する
ようにしている。29はエンジン11の排気ガスをキャ
ビティ15,16のいずれに送るかを選択する制御弁
A、30は流体をキャビティ15,16のいずれに送る
かを選択する制御弁Bであり、互いに連動して動作す
る。31は電気ヒーター19,20,22、流体供給手
段21、制御弁A29や制御弁B30を駆動するバッテ
リーやオルタネータ等の電源であり、32は検出部28
からの情報および内蔵するタイマや記憶部(いずれも図
示せず)に蓄積されているデータ等を比較・演算する演
算部であり、33は演算部32の信号を受けて電源3
1、制御弁A29、制御弁B30、流体供給手段21、
電気ヒーターA19,20、電気ヒーターB22などの
動作を制御する制御部である。
び主要部の断面図である。図において、11はエンジ
ン、12は多気筒エンジンの排気を集束するマニホール
ド、13,14はキャビティ15,16内に設けられた
パティキュレートを捕集するためのフィルタであり、ハ
ニカム形状で隣接する貫通孔を交互に風上,風下側で閉
塞しており、隔壁を排気ガスが通過する際にパティキュ
レートが隔壁に堆積する。17,18はフィルタ13,
14を断熱および緩衝するためのスペーサーである。1
9,20はパティキュレートの加熱源である電気ヒータ
ーA、21はパティキュレートの燃焼時に必要な酸素を
含む流体供給手段、22は前記流体供給手段21よりキ
ャビティ15,16に送られる流体を加熱する第二の熱
源である電気ヒーターBである。マニホールド12内お
よびキャビティ15,16の前後には当該箇所の温度あ
るいは圧力を検出するセンサ23,24,25,26,
27が設けてあり、エンジン11よりの燃料消費量,回
転数などを信号として取り出して検出部28に入力する
ようにしている。29はエンジン11の排気ガスをキャ
ビティ15,16のいずれに送るかを選択する制御弁
A、30は流体をキャビティ15,16のいずれに送る
かを選択する制御弁Bであり、互いに連動して動作す
る。31は電気ヒーター19,20,22、流体供給手
段21、制御弁A29や制御弁B30を駆動するバッテ
リーやオルタネータ等の電源であり、32は検出部28
からの情報および内蔵するタイマや記憶部(いずれも図
示せず)に蓄積されているデータ等を比較・演算する演
算部であり、33は演算部32の信号を受けて電源3
1、制御弁A29、制御弁B30、流体供給手段21、
電気ヒーターA19,20、電気ヒーターB22などの
動作を制御する制御部である。
【0013】上記構成の内燃機関用フィルタ再生装置の
動作を説明すると、エンジン11が運転されている間
は、パティキュレートを含む排気ガスはマニホールド1
2を通り制御弁A29によりキャビティ16内のフィル
タ14に流入し、フィルタ14の隔壁でパティキュレー
トが除去され外部排気管34より大気中に放出される。
動作を説明すると、エンジン11が運転されている間
は、パティキュレートを含む排気ガスはマニホールド1
2を通り制御弁A29によりキャビティ16内のフィル
タ14に流入し、フィルタ14の隔壁でパティキュレー
トが除去され外部排気管34より大気中に放出される。
【0014】エンジン11の運転条件により排気ガスの
温度が変化するのをマニホールド12内に設けられたセ
ンサ23で検出し、あらかじめ定めた温度に達している
か否かまたキャビティ内16のセンサ26,27による
フィルタ14に堆積するパティキュレートの状態を演算
部32で判定し定期的に制御部により電気ヒーターに通
電し、再生開始時のパティキュレートの熱的安定をはか
る。このようにしてエンジン11が一定時間運転されフ
ィルタ14がパティキュレートの堆積によりフィルタ1
4の圧力損失が増大し、エンジン11の良好な運転が維
持できなくなるため、前述の圧力損失を検出してフィル
タ14の再生を行なう。再生サイクルにおいてエンジン
11よりの排気ガスは制御弁A29が切り替わりキャビ
ティ16への導入は遮断され、替わってキャビティ15
へ導入されるためフィルタ13がパティキュレートの捕
集をはじめる。一方キャビティ16内の電気ヒーターA
20はパティキュレートを燃焼させるため連続通電がな
され、対向するフィルタ前面近傍のパティキュレートを
加熱昇温させる。パティキュレートが着火温度に達した
のを検出すると流体供給手段21より燃焼用流体が吐出
し始めるとともに流体を加熱する電気ヒーターB22に
も通電され制御弁B30はキャビティ16に予熱された
流体を供給する。フィルタ14前面近傍ではじまったパ
ティキュレートの燃焼は流体中の酸素と反応し次第に風
下側に拡がってゆき、やがて燃焼は終了しフィルタ14
は再生される。電気ヒーターA20への通電はパティキ
ュレートが着火したことを検出した後速やかに停止させ
ればよい。また電気ヒーターB22への通電もパティキ
ュレートの燃焼の拡大による発熱量が大きくなれば停止
させる。このようにしてフィルタ14の再生が終了すれ
ばフィルタ13のパティキュレートの堆積による圧力損
失が増大すれば再び排気ガスをフィルタ14に導入しパ
ティキュレートの捕集を再開する。このようにフィルタ
13,14を交互に捕集・再生する。
温度が変化するのをマニホールド12内に設けられたセ
ンサ23で検出し、あらかじめ定めた温度に達している
か否かまたキャビティ内16のセンサ26,27による
フィルタ14に堆積するパティキュレートの状態を演算
部32で判定し定期的に制御部により電気ヒーターに通
電し、再生開始時のパティキュレートの熱的安定をはか
る。このようにしてエンジン11が一定時間運転されフ
ィルタ14がパティキュレートの堆積によりフィルタ1
4の圧力損失が増大し、エンジン11の良好な運転が維
持できなくなるため、前述の圧力損失を検出してフィル
タ14の再生を行なう。再生サイクルにおいてエンジン
11よりの排気ガスは制御弁A29が切り替わりキャビ
ティ16への導入は遮断され、替わってキャビティ15
へ導入されるためフィルタ13がパティキュレートの捕
集をはじめる。一方キャビティ16内の電気ヒーターA
20はパティキュレートを燃焼させるため連続通電がな
され、対向するフィルタ前面近傍のパティキュレートを
加熱昇温させる。パティキュレートが着火温度に達した
のを検出すると流体供給手段21より燃焼用流体が吐出
し始めるとともに流体を加熱する電気ヒーターB22に
も通電され制御弁B30はキャビティ16に予熱された
流体を供給する。フィルタ14前面近傍ではじまったパ
ティキュレートの燃焼は流体中の酸素と反応し次第に風
下側に拡がってゆき、やがて燃焼は終了しフィルタ14
は再生される。電気ヒーターA20への通電はパティキ
ュレートが着火したことを検出した後速やかに停止させ
ればよい。また電気ヒーターB22への通電もパティキ
ュレートの燃焼の拡大による発熱量が大きくなれば停止
させる。このようにしてフィルタ14の再生が終了すれ
ばフィルタ13のパティキュレートの堆積による圧力損
失が増大すれば再び排気ガスをフィルタ14に導入しパ
ティキュレートの捕集を再開する。このようにフィルタ
13,14を交互に捕集・再生する。
【0015】図2は本発明の一実施例における内燃機関
用フィルタ再生装置の主要部の断面図である。図2にお
いて34はキャビティ35内に設けられたパティキュレ
ートを捕集するためのフィルタであり、ハニカム形状で
隣接する貫通孔を交互に風上,風下側で閉塞しており、
隔壁を排気ガスが通過する際にパティキュレートが隔壁
に堆積する。36はフィルタ34を断熱および緩衝する
ためのスペーサーである。37はパティキュレートを誘
電加熱する加熱源の発振器であるマグネトロン、38は
前記マグネトロン37より発振されたマイクロ波をキャ
ビティ35に伝送する導波管、39は導波管38が接続
されるキャビティ35の壁面に設けられたマイクロ波を
フィルタ34に放射するため開口であり、キャビティ3
5の周囲に複数個設けてある。40はパティキュレート
の燃焼時に必要な酸素を含む流体供給手段、41は前記
流体供給手段40よりキャビティ35に送られる流体の
通路に設けられた誘電体損失の多い物質やマイクロ波抵
抗体であるフェライト等のマイクロ波発熱体である。エ
ンジン(図示せず)よりの排気ガスは図中X方向よりフ
ィルタ34に導入されパティキュレートを堆積させる。
一定量パティキュレートが堆積すると再生サイクルが開
始される。マグネトロン37が駆動され発振されたマイ
クロ波は導波管38を伝送しキャビティ35周囲に設け
られた開口群39よりフィルタ34に放射される。フィ
ルタ34の材質は一般に多孔質セラミックより形成され
ており、単体では極めて誘電体損失が少ないが一旦パテ
ィキュレートが堆積すると堆積量に対応してマイクロ波
に対する負荷となる。マグネトロン37よりマイクロ波
を照射されるとパティキュレートは次第に昇温しやがて
着火する。一方キャビティ34壁の流体通路に設けられ
たマイクロ波発熱体41はキャビティ35に放射された
マイクロ波電界中に曝されるため発熱し、流体供給手段
40によりキャビティ35に供給される流体はマイクロ
波発熱体41の孔を通過する時に加熱されフィルタ34
に供給されるし、着火によって始まったパティキュレー
トの燃焼は予熱された酸素を含む流体と反応し次第に燃
焼が拡大しやがてフィルタ34は再生される。
用フィルタ再生装置の主要部の断面図である。図2にお
いて34はキャビティ35内に設けられたパティキュレ
ートを捕集するためのフィルタであり、ハニカム形状で
隣接する貫通孔を交互に風上,風下側で閉塞しており、
隔壁を排気ガスが通過する際にパティキュレートが隔壁
に堆積する。36はフィルタ34を断熱および緩衝する
ためのスペーサーである。37はパティキュレートを誘
電加熱する加熱源の発振器であるマグネトロン、38は
前記マグネトロン37より発振されたマイクロ波をキャ
ビティ35に伝送する導波管、39は導波管38が接続
されるキャビティ35の壁面に設けられたマイクロ波を
フィルタ34に放射するため開口であり、キャビティ3
5の周囲に複数個設けてある。40はパティキュレート
の燃焼時に必要な酸素を含む流体供給手段、41は前記
流体供給手段40よりキャビティ35に送られる流体の
通路に設けられた誘電体損失の多い物質やマイクロ波抵
抗体であるフェライト等のマイクロ波発熱体である。エ
ンジン(図示せず)よりの排気ガスは図中X方向よりフ
ィルタ34に導入されパティキュレートを堆積させる。
一定量パティキュレートが堆積すると再生サイクルが開
始される。マグネトロン37が駆動され発振されたマイ
クロ波は導波管38を伝送しキャビティ35周囲に設け
られた開口群39よりフィルタ34に放射される。フィ
ルタ34の材質は一般に多孔質セラミックより形成され
ており、単体では極めて誘電体損失が少ないが一旦パテ
ィキュレートが堆積すると堆積量に対応してマイクロ波
に対する負荷となる。マグネトロン37よりマイクロ波
を照射されるとパティキュレートは次第に昇温しやがて
着火する。一方キャビティ34壁の流体通路に設けられ
たマイクロ波発熱体41はキャビティ35に放射された
マイクロ波電界中に曝されるため発熱し、流体供給手段
40によりキャビティ35に供給される流体はマイクロ
波発熱体41の孔を通過する時に加熱されフィルタ34
に供給されるし、着火によって始まったパティキュレー
トの燃焼は予熱された酸素を含む流体と反応し次第に燃
焼が拡大しやがてフィルタ34は再生される。
【0016】
【発明の効果】以上のように、本発明の内燃機関用フィ
ルタ再生装置によれば、下記の効果を得ることが出来
る。
ルタ再生装置によれば、下記の効果を得ることが出来
る。
【0017】(1)パティキュレートを誘電加熱し燃焼
させるマイクロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃
焼するに必要な酸素を含む流体をキャビティに導入する
流体供給手段とを有し、前記流体供給手段と前記フィル
タを結ぶ流体通路に孔を有するマイクロ波発熱体を設
け、パティキュレートを酸化燃焼させ前記フィルタを再
生する時、前記マイクロ波発熱体により前記フィルタに
供給される流体を加熱する構成であるから、キャビティ
内のフィルタに堆積したパティキュレートに与えるマイ
クロ波エネルギーは流体通路内にも放射されるので当該
箇所に誘電体損失の多い物質やマイクロ波抵抗体である
フェライト等のマイクロ波発熱体を設ければマイクロ波
発振器の負荷がパティキュレートに加えてマイクロ波発
熱体となり余剰のエネルギーを消費でき、発振効率があ
がりさらに再生時あらかじめ熱せられた酸素をふくむ流
体を供給するのでマイクロ波で加熱昇温されたパティキ
ュレートを冷やすことなく酸化燃焼反応を促進しフィル
タの再生効率がよくなる。
させるマイクロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃
焼するに必要な酸素を含む流体をキャビティに導入する
流体供給手段とを有し、前記流体供給手段と前記フィル
タを結ぶ流体通路に孔を有するマイクロ波発熱体を設
け、パティキュレートを酸化燃焼させ前記フィルタを再
生する時、前記マイクロ波発熱体により前記フィルタに
供給される流体を加熱する構成であるから、キャビティ
内のフィルタに堆積したパティキュレートに与えるマイ
クロ波エネルギーは流体通路内にも放射されるので当該
箇所に誘電体損失の多い物質やマイクロ波抵抗体である
フェライト等のマイクロ波発熱体を設ければマイクロ波
発振器の負荷がパティキュレートに加えてマイクロ波発
熱体となり余剰のエネルギーを消費でき、発振効率があ
がりさらに再生時あらかじめ熱せられた酸素をふくむ流
体を供給するのでマイクロ波で加熱昇温されたパティキ
ュレートを冷やすことなく酸化燃焼反応を促進しフィル
タの再生効率がよくなる。
【0018】(2)パティキュレートを誘電加熱し燃焼
させるマイクロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃
焼するに必要な酸素を含む流体をキャビティに導入する
流体供給手段とを有し、前記流体供給手段と前記フィル
タを結ぶ流体通路上のキャビティ壁に孔を有するマイク
ロ波発熱体を設け、パティキュレートを酸化燃焼させ前
記フィルタを再生する時、前記マイクロ波発熱体により
前記フィルタに供給される流体を加熱する構成であるの
で、流体通路へ漏洩するマイクロ波をキャビティ壁に設
けたマイクロ波発熱体で吸収,減衰させるのでキャビテ
ィ外への漏洩を阻止できるだけでなく、マイクロ波発熱
体で酸素を含む流体を加熱するのでマイクロ波で加熱昇
温されたパティキュレートを冷やすことなく酸化燃焼反
応を促進しフィルタの再生効率がよくなる。(3)請求
項2の発明の効果に加えて、フィルタに排気ガス流を導
入しパティキュレートを捕集している期間において、圧
力センサにより前記フィルタを再生すべき時期と判断し
た場合には前記フィルタを通流する排気ガス流を遮断し
前記マイクロ波発振器を動作させて前記フィルタに残存
蓄積しているマイクロ波吸収性が高いパティキュレート
を効率よく誘電加熱し、また前記流体供給手段よりの流
体をマイクロ波発熱体を介して高温の流体として前記フ
ィルタに供給することで加熱されたパティキュレートの
酸化燃焼反応をより促進し、フィルタの再生効率を向上
させることができる。
させるマイクロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃
焼するに必要な酸素を含む流体をキャビティに導入する
流体供給手段とを有し、前記流体供給手段と前記フィル
タを結ぶ流体通路上のキャビティ壁に孔を有するマイク
ロ波発熱体を設け、パティキュレートを酸化燃焼させ前
記フィルタを再生する時、前記マイクロ波発熱体により
前記フィルタに供給される流体を加熱する構成であるの
で、流体通路へ漏洩するマイクロ波をキャビティ壁に設
けたマイクロ波発熱体で吸収,減衰させるのでキャビテ
ィ外への漏洩を阻止できるだけでなく、マイクロ波発熱
体で酸素を含む流体を加熱するのでマイクロ波で加熱昇
温されたパティキュレートを冷やすことなく酸化燃焼反
応を促進しフィルタの再生効率がよくなる。(3)請求
項2の発明の効果に加えて、フィルタに排気ガス流を導
入しパティキュレートを捕集している期間において、圧
力センサにより前記フィルタを再生すべき時期と判断し
た場合には前記フィルタを通流する排気ガス流を遮断し
前記マイクロ波発振器を動作させて前記フィルタに残存
蓄積しているマイクロ波吸収性が高いパティキュレート
を効率よく誘電加熱し、また前記流体供給手段よりの流
体をマイクロ波発熱体を介して高温の流体として前記フ
ィルタに供給することで加熱されたパティキュレートの
酸化燃焼反応をより促進し、フィルタの再生効率を向上
させることができる。
【図1】本発明の参考例としての内燃機関用フィルタ再
生装置のシステム及び要部断面図
生装置のシステム及び要部断面図
【図2】本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ
再生装置の要部断面図
再生装置の要部断面図
【図3】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成を示
す断面図
す断面図
11 エンジン 13,14 フィルタ 15,16 キャビティ 19,20 電気ヒーターA 21 流体供給手段 22 電気ヒーターB 22 制御弁A 29 制御弁B
フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−49014(JP,U) 実開 昭58−8708(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 341
Claims (3)
- 【請求項1】内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス
中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、
前記フィルタを収納保持するキャビティと、前記フィル
タに蓄積されたパティキュレートを誘電加熱し燃焼させ
るマイクロ波発振器と、パティキュレートを酸化燃焼す
るに必要な酸素を含む流体を前記キャビティに導入する
流体供給手段とを有し、前記流体供給手段と前記フィル
タを結ぶ流体通路に孔を有するマイクロ波発熱体を設
け、パティキュレートを酸化燃焼させ前記フィルタを再
生する時、前記マイクロ波発熱体により前記フィルタに
供給される流体を加熱する構成とした内燃機関用フィル
タ再生装置。 - 【請求項2】マイクロ波発熱体を、流体供給手段とフィ
ルタを結ぶ流体通路上のキャビティ壁に設ける構成とし
た請求項1に記載の内燃機関用フィルタ。 - 【請求項3】排気ガスの温度を検出する温度センサと、
フィルタが捕集したパティキュレートの蓄積状態を判別
する圧力センサとを有し、前記フィルタに排気ガス流を
導入しパティキュレートを捕集している期間において、
前記圧力センサにより前記フィルタを再生すべき時期と
判断した場合には前記フィルタを通流する排気ガス流を
遮断し前記マイクロ波発振器を動作させて前記フィルタ
に蓄積したパティキュレートを加熱しまた前記流体供給
手段よりの流体を前記マイクロ波発熱体を介して前記フ
ィルタに供給し加熱されたパティキュレートの酸化燃焼
を促進する構成とした請求項2に記載の内燃機関用フィ
ルタ再生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06445691A JP3173028B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06445691A JP3173028B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04298624A JPH04298624A (ja) | 1992-10-22 |
JP3173028B2 true JP3173028B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=13258764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06445691A Expired - Fee Related JP3173028B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3173028B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP06445691A patent/JP3173028B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04298624A (ja) | 1992-10-22 |
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---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |