JPH04112912A - 内燃機関用フィルタ再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内！！！機関の排気ガス中の炭素を含も微粒子
（パティキュレート）を除去するためのフィルタの再生
装置に関する。

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
ガス中のパティキュレートを捕集するためのフィルタお
よびフィルタに蓄積したパティキュレートを除去再生す
る装置に間しては、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したがい種々
検討が行なわれており、再生装置の熱源についても石油
バーナ、電気ヒーターに加えマイクロ波を用いる考案も
成されてきている。

以下、特開平１−２９０９１０号公報に示されているよ
うな従来のこの種の燃機関用フィルタ再生装置について
第３図とともに説明する。図において、１はエンジン、
２および３はエンジン１より排気管を介して分岐接続さ
れたＴ　Ｍ　ｏ　Ｉ　Ｆモードが励振される円筒状の空
胴共振器、４は一端部が空胴共振器２，３に接続され、
他端が導波管５に接続したマイクロ波放射アンテナ、６
はこの導波管５にマイクロ波を発振するマイクロ波発生
手段、７は空胴共振器２．３に内蔵されたフィルタ、８
はエンジン１からの排気ガス流の切換弁である。

このような構成要素においてその相互関係と動作を説明
すると、フィルタ７は空胴共振器２，３の管軸方向の略
中心部に配設されたフィルタ７と空胴共振Ｈ２，３の両
端面との間にそれぞれ空間９、】Ｏが作られている。

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。そしてフィル
タフに捕集されている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
燃焼し始めることになる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の構成においては単一の
マイクロ波発生手段６から導波管５を経由して放射アン
テナ４により、空胴発振器２．３に２箇所よりマイクロ
波を給電しているため、フィルタフのパティキュレート
の付着状態によって変化するインピーダンスにより、各
々の放射アンテナ４から供給されるマイクロ波電力が変
動することがあった。また空胴共振器２，３はＴ　Ｍ　
ｏ　ｌ　Ｆモードが励振でき得る直径、長さに限界があ
り、かつ、フィルタ７の外周部は励振モードによりフィ
ルタ７の外周部の電界強度が著しく弱くなるとともに、
フィルム７の中心軸周辺が軸方面に比較的均一な加熱パ
ターンを持ち得るものの反面パティキュレートの燃焼に
必要な温度に達するまでに多大の時間もしくはマイクロ
波電力を必要としていた。

そこで、本発明は上記問題を解決するもので、フィルタ
に蓄積されたパティキュレートを短時間でかつ均一に自
然温度まで昇温でき、再生効率の高い再生装置を提供す
ることを目的としている。

午 課題を解決するための１段 上記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、フィルタを収納したキャビティにマイクロ
波を照射する放射アンテナの位置をフィルタの排気ガス
流方向と燃焼空気流方向が同一にされたキャビティの略
中心軸上の上流側に位置させるとともに、フィルタの前
面に対向するアンテナ素子を設けるものである。さらに
放射アンテナからのマイクロ波放射を均一に高めるため
に放射アンテナのキャビティ内に突出した軸方向成分を
使用するマイクロ波の入／４以下とする。また、放射ア
ンテナのフィルタに対向するアンテナ素子をキャビティ
中心軸より放射状に複数個設ける。また放射アンテナの
フィルタに対向する素子とフィルタ前面の間隔を使用す
るマイクロ波の入７４以下とする。また放射アンテナの
フィルタに対向するアンテナ素子をフィルタの長径より
長（するものである。

作用 本発明のフィルタ用再生装置は上記した構成により、マ
イクロ波をキャビティに照射する放射アンテナをフィル
タの排気ガス流方向と燃焼空気流方向を同一にしたキャ
ビティの略中心軸上の上流側に位置させるとともにフィ
ルタの前面に対向するアンテナ素子を設けることにより
、アンテナ素子からのマイクロ波放射により排気ガス流
が強く最もパティキュレートの蓄積するフィルタ前面部
を局部的に加熱することにより短時間で少ない電力でパ
ティキュレートを自然温度に昇温することができる。ま
た燃焼に必要な空気もフィルタの前面より供給するため
、フィルタの前面部での燃焼が軸方向にかつ下流に伝播
する。パティキュレートの燃焼による熱量はマイクロ波
によって与える熱量に比べて膨大であるため、下流のパ
ティキュレートはすみやかに燃焼を終了する。

また放射アンテナのキャビティ内に突出した軸方向成分
を入７４以下にしているのでこの軸方向成分からのマイ
クロ波の放射量を制限することができる。

また放射アンテナのフィルタに対向するアンテナ素子を
キャビティ中心軸より放射状に複数個設けているので各
アンテナ素子よりの放射領域が拡大されることになり、
フィルタ前面が広範囲にかつ均一に加熱できる。

また、放射アンテナのフィルタに対向するアンテナ素子
とフィルタ前面の間隔を使用するマイクロ波の入／４以
下に位置させているのでアンテナ素子近傍の強電界に加
熱対象物であるフィルタ前面部のパティキュレートが存
在することになり効率が良い。

また放射アンテナのフィルタに対向するアンテナ素子を
フィルタの長径より長くしているのでフィルタの外周部
へもアンテナ素子の放射領域が拡大されフィルタ前面が
さらに広範囲に加熱できる。

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。

第１図において、１１はエンジンであり、エンジン１１
の排気管１２の下流に設けた排気通路にはパティキュレ
ートを捕集するためのフィルタ１３が熱絶縁および緩衝
のためスペーサ１５を介してキャビティ１４に収納保持
されでいる。そして排気管１２の分岐部に設けた弁１６
により排気ガスはキャビイ１４に連通ずる排気導入管１
７とバイパス管Ｉ８に選択的に切換えるようにしている
。キャビティ１４の下部にはパティキュレートの炉焼用
空気を空気導入管２１を介してキャビティ１４内に供給
する。空気源のエアーポンプ２０を有している。またキ
ャビティ１４の排気ガス導入側の壁には導波管２５を備
え、この導波管２５には、パティキュレートの加熱燃焼
の熱源であるマイクロ波を発振させるマグネトロン２５
を有し、マグネトロン２２から発振された電波をキャビ
ティ１４に導波管２５を介して伝送するようにしている
。導波管２５には導波管２５と電磁結合した放射アンテ
ナ２６を有し、先端部にフィルタ１３の前面に対向する
アンテナ素子を配している。２８はキャビティ１４の壁
面にあけられた放射アンテナ２６が貫通する略円形の給
電開口であり、給電開口２８を耐熱性低誘電損失物質よ
りなる封止栓２９で閉塞している。

またコンバータやインバータなどの駆動電源２３はハン
テリーやオルタネターなどの電源２４をマグネトロン２
２が駆動できるように変換するものである。３０および
、３１はそれぞれ排気導入部、排気搬出部の温度もしく
は圧力を検出するセンサである。

また３２はエンジン１１よりの燃量消費量、回転数など
の情報やセンサーからの情報及び内臓するタイヤ（図示
せず）などを比較・演算する演算部、そして３３は演算
部３２の信号を受けて、駆動電源２４や弁１６やエアー
ポンプ２０の動作を制御する制御部である。なお３４は
バイパス管１８とキャビティ１４の排気搬出部からくる
排気ガスを外部に排出する外部排気管である。

上記各構成要素の相互関係と動作を以下に説明する。

エンジン１１が駆動されている時、パティキュレートを
含む排気ガスは排気管１２、排気導入管１７を経由して
キャビティ１４内のフィルタ１３に流入する。

フィルタ１３でパティキュレートを除去され、浄化され
た排気ガスは外部排気管３４を通して外部に排出される
。一定時間エンジン１１が駆動されると、フィルタ１３
にはパティキュレートが蓄積されるため、フィルタ前後
の圧力差が増大する。この情報は直に演算部３２に伝達
され、制御部３３を介して弁１６を動作させて、排気ガ
スとバイパス管１８に流出するようになりフィルタの再
生が開始される。再生サイクルにおいては、駆動電源２
３で加勢されたマグネトロン２２より発振されたマイク
ロ波は導波管２５、放射アンテナ２６を経てアンテナ素
子２７よりキャビティ１４に放射され、対向するフィル
タ１３の前面近傍部のパティキュレートを加熱昇温させ
る。

加熱昇温かパティキュレートの自然温度に達するとエア
ーポンプ２０がキャビティ１４への空気の供給を開始す
る。フィルタ１３の前面近傍部で始まった燃焼は次第に
軸方向に伝播し、やがて燃焼は終了する。マイクロ波の
供給は確実に自然温度にパティキュレートが上昇してい
ることを検知した後はすみやかに停止される。再生が終
了すると再び弁１６は排気ガスをフィルタ１３に流出さ
せる。

第２図は本発明に係わる放射アンテナ２６の要部拡大斜
視図であり、さらに詳細に説明する。キャビティ１４に
は排気ガスが矢印入方向から搬入され、フィルタ１３の
格子状壁を通過しパティキュレートを堆積させる。一方
マイクロ波は導波管２５のＨ面（長片面）に磁界結合さ
れた放射アンテナ２６を経由してキャビティ１４に矢印
Ｃ方向から放射される。

なお、実施例では放射アンテナ２６を磁界結合としたが
、電界結合としても効果が変わることはない 一方パティキュレートの燃焼を継続させる燃焼空気は空
気導入管２１より矢印Ｂ方向から搬入される。すなわち
排気ガス、燃焼空気、マイクロ波の一考が全てフィルタ
１３の流通方向の上流側から供給される。

フィルタ】３の前面近傍部へマイクロ波を均一かつ効率
よく放射させるために放射アンテナ２６のキャビティ１
４への突出寸法Ｌ１を使用するマイクロ波の入７４以下
としており、突出寸法Ｌ１からキャビティの径方向（図
では水平方向）への放射を抑えている。また、アンテナ
素子２７をキャビティ１４の中心軸より放射状に４個等
配列に設けることにより、フィルタ１３前面をより均一
に加熱することができる。さらにフィルタ】３前面とア
ンテナ素子２７の間隔Ｌ２を同しく使用するマイクロ波
の入７４以下にすることで最もマイクロ波電界の強い部
分にフィルタ１３前面を位置させることになり、効率を
高めることができる。またフィルタ１３の直径りに比べ
てアンテナ素子の有効直径Ｄ２を大きくすれば、さらに
アンテナからのマイクロ波放射碩域が拡大されるためフ
ィルタの外周囲部分をもより均一に加熱できる。

発明の効果 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明のフィ
ルタ用再生装置においては、以下の効果が得られる。

（１）　　キャビティ内のフィルタ前面の対向する位置
に放射性の高いアンテナ素子を配しているので、フィル
タに蓄積されたパティキュレートの特定の部分に、マイ
クロ波を集中して照射することになり、自然温度に到達
させるに要する電力、時間が少なくてよい。

（２）共振モードを用いないのでフィルタ寸法およびキ
ャビティ寸法の選択に自由度が増すとともに寸法精度に
左右されない再生器がつくれる。

（３）排気ガス、燃焼空気、マイクロ波の三者を全てフ
ィルタに対して同一方向から供給するので、マイクロ波
で着火させたパティキュレート燃焼が堆積量の多い部分
から始まり、燃焼空気により確実に燃焼が継続し、しか
も再生に要する時間も短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の内燃機関用フィルタ再生装
置のシステム構成図、第２図は同再生装置の放射アンテ
ナの要部分解斜視図、第３図は従来のフィルタ再生装置
の断面図である。 １】・・・・・・エンジン、１２・・・・・・排気管、
】３・旧・・フィルタ、１４・・・・・・キャビティ、
２０・・・・・・エアポンプ、２１・・・・・・空気導
入管、２２・・・・・・マグネトロン（マイクロ波発振
器）、２５・・・・・・導波管、２６・・・・・・放射
アンテナ、２７・・・・・・アンテナ素子。 代理人の氏名　弁理士　小鍜冶　明　はが２名第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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略円筒形のキャビティと、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て燃
   焼させるマイクロ波発振器と、マイクロ波を前記キャビ
   ティに搬送させる導波管と前記導波管と電磁結合をして
   マイクロ波を前記キャビティに照射させる放射アンテナ
   と、パティキュレートの燃焼時に必要となる空気を前記
   キャビティに供給する空気源を有し、前記フィルタの排
   気ガス流の方向と燃焼空気流の方向を同一にするととも
   に前記放射アンテナを排気ガス流と燃焼ガス流の上流側
   でかつ前記キャビティの略中心軸上に位置させ、前記フ
   ィルタの前面に対向するアンテナ素子を備えてなる内燃
   機関用フィルタ再生装置。
2. （２）放射アンテナのキャビティ内に突出した軸方向成
   分の寸法を使用するマイクロ波の入／４以下とした請求
   項１記載の内燃機関用フィルタの再生装置。
3. （３）放射アンテナのフィルタに対向するアンテナ素子
   をキャビティの中心軸より放射状に複数個設けた請求項
   １記載の内燃機関用フィルタ再生装置。
4. （４）放射アンテナのフィルタに対向するアンテナ素子
   と前記フィルタの前面の間隔寸法を、使用するマイクロ
   波の入／４以下とした請求項１記載の内燃機関用フィル
   タ再生装置。
5. （５）放射アンテナのフィルタに対向するアンテナ素子
   を前記フィルタの長径より長くした請求項１記載の内燃
   機関用フィルタ再生装置。