JPH04179816A - 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

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JPH04179816A
JPH04179816A JP2309844A JP30984490A JPH04179816A JP H04179816 A JPH04179816 A JP H04179816A JP 2309844 A JP2309844 A JP 2309844A JP 30984490 A JP30984490 A JP 30984490A JP H04179816 A JPH04179816 A JP H04179816A
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JP
Japan
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cavity
filter
internal combustion
combustion engine
particulates
Prior art date
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Pending
Application number
JP2309844A
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English (en)
Inventor
Masahiro Nitta
昌弘 新田
Tomotaka Nobue
等隆 信江
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH04179816A publication Critical patent/JPH04179816A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • F01N3/028Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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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、内燃機関の排気ガス中の炭素を含む微粒子(
以下パティキュレートという)を除去するための内燃機
関用フィルタ再生装置に関する。
従来の技術 従来より内燃機間(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
、フン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、環境保全のため年々厳しくなる排出ガ
スの規制に従って種々検討がおこなわれている。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えもなされているが実用化には
至っていない。
以下に従来の内燃機関用フィルタについて説明する。(
例えば、特開平1−290910号公報参照)第3図に
示すように、エンジン1には円筒状の空洞共振器2,3
が接続されている。空洞共振器2.3の軸方向のほぼ中
心部に配設されたフィルタ7と空洞共振器2.3の両端
面との間にはそれぞれ空間9.10が設けられている。
空間9.10にマイクロ波放射アンテナ4の先端部が配
設されている。
5は導波管、6はマイクロ波発生装置、8は切換弁であ
る。
以上のよう番こ構成された内燃機関用フィルタ6二つい
て、以下その動作について説明する。
エンジン1の排気ガスは、切換弁8によって空洞共振器
2または空洞共振器3に配分される。
マイクロ波発生装置6が発生するマイクロ波は導波管5
を通って空間9.10内に突出した放射アンテナ4より
空洞共振器2または3に給電される。
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
ると着火し燃焼することによって除去され、フィルタは
再生される。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の構成では、単一のマイクロ波
発生装置から導波管を経由して放射アンテナにより空洞
共振器の2ケ所よりマイクロ波を給電しているので、マ
イクロ波の伝送経路が長くなるだけでなく、インピーダ
ンスの変換部も多くなりマイクロ波を効率良く被加熱物
であるフィルタに供給することが困難であるという問題
点、フィルタのパティキュレートの付着状態によって負
荷インピーダンスが変化することにより、各々のアンテ
ナから供給されるマイクロ波電力が不均一になるという
問題点及び、空洞共振器はマイクロ波が励振できうる直
径長さに条件があり寸法的制約を受けるという問題点を
有していた。
また、放射アンテナの空洞共振器に突出している部位は
エンジンが運転されパティキュレートの流通路にあるた
めパティキュレートが堆積しやすく、再生時にマイクロ
波電力がこの堆積したパティキュレートにより減衰した
り、空洞共振器壁との間で放電現象が生じるという問題
点および、エンジンの排気圧力は高く、排気ガスの流入
するフィルタの前面の排気ガス流は不均一になるためフ
ィルタ内のパティキュレートの付着状態もこれにつれて
不均一になるので、再生時に部分的に燃焼温度が高くな
りフィルタの傷損や溶損が生ずる危険性があるという問
題点を有していた。さらに、フィルタは微粒子物質を濾
過するため多孔質であり、比較的硬度が低いので、不均
一な排気ガス流により前面部が割損するとい°う問題点
を有していた。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、フィルタ
内に堆積したパティキュレートを短時間でかつ確実に燃
焼させる加熱効率の良い内燃機関用フィルタ再生装置を
提供することを第1の目的とする。
また、マイクロ波によるパティキュレートの再生能力を
継続的に維持す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第2の目的とする。
さらに、パティキュレートの捕集能力が高く、耐久性の
良い内燃機関用フィルタ再生装置を提供することを第3
の目的とする。
課題を解決するための手段 第1の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、一端をマイクロ波発振器の出力アンテナ
に接続させ他端をキャビティに突出させた中心導体及び
、一端をマイクロ波発振器の本体に接続させ他端をキャ
ビティの壁に接続させた中心導体と同心的に一定の間隙
をもつ外導体を備えた構成、また、同心的に一定の間隙
をもって中心導体と外導体をT字もしくは十字状に形成
し、一端をマイクロ波発振器に接続させ、他端をキャビ
ティに接続させ、いずれにも接続させない端部は軸上を
摺動可能な栓状物により中心導体と外導体を短絡させた
構成を有している。
第2の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、エアポンプによりキャビティに流入させ
る空気を通過させる多孔質セラミックの給電孔で閉塞栓
を備えた構成を有している。
第3の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、排気ガスの流通方向にたいして、各々異
なった角度成分をもつ複数個のアンテナ素子で形成した
放射アンテナを備えた構成を有している。
作用 これらの構成によって、マグネトロンの特性インピーダ
ンスを暫時、同軸線路の特性インピーダンスに変換でき
、ミスマツチングによる変換ロスを軽減し、終端部を摺
動調整して、負荷インピーダンスとマイクロ波発振器と
のインピーダンスマツチングを容易にすることとなる。
また、マイクロ波発振器等へのパティキュレートの侵入
を阻止し、かつ、パティキュレートの堆積を防止するこ
ととなる。
さらに、排気ガスがフィルタ内を均一に流通することと
なる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面とともに説明する
第1図および第2図に示すように、エンジン11の後部
に接続された排気導入管12がキャビティ13に連結さ
れている。キャビティ13内に設けられ、パティキュレ
ートを捕集するフィルタ14は、ハニカム形状で隣接す
るセルを交互に風上、風下側で閉塞しており、セル壁を
排気ガスが通過する際にパティキュレートがセル壁に堆
積する。またフィルタ14はスペーサ15により断熱お
よび衝撃から緩衝されている。駆動電源17の発生する
高電圧により駆動されるマグネトロン16はパティキュ
レートの加熱源であるマイクロ波発振器である。マグネ
トロン16の出力を取り出す出力アンテナ18には中心
導体19が接続されている。中心導体19は分岐部19
aでT字状に形成されており、一端はキャビティ13に
突出しており、他端は通風孔をもち中心導体上を摺動可
能な短絡栓20により中心導体19と同心的に一定の間
隙をもって設けられた外導体21に接続されている。
マグネトロン16の出力アンテナ18の外導体21は他
の部分より間隙が大きいがこれは同軸線路の特性インピ
ーダンスは各導体の径、及び間隙に充填される物質の比
誘電率によって決定されるため、テーパ一部21aも含
めてマグネトロン16と同軸線路のインピーダンスを整
合させている。同じく、摺動可能な短絡栓20によりマ
グネトロン16と同軸線路のインピーダンスを含めた負
荷インピーダンスの整合を容易にしている。
パティキュレートの燃焼用空気源であるエアーポンプ2
2は、連結されたダクト23により外導体21および短
絡栓20に接続している。コーディエライト製またはム
ライト製等の多孔質セラミックの給電孔閉塞栓25でキ
ャビティ13との間隙を保持されて、キャビティ13に
突出した中心導体19の先端に放射アンテナ24が配設
されている。排気導入管12よりの排気流の方向に対し
である角度成分をもつ複数個のアンテナ素子26で形成
された放射アンテナ24はキャビティ13内のフィルタ
14にマイクロ波を有効に放射させる。
以上のように構成された内燃機関用フィルタ再生装置に
ついて、以下その動作を説明する。
エンジン11が運転されている間は、パティキュレート
を含む排気ガスは矢印Aに示すように排気導入管12よ
りキャビティ13内のフィルタ14に流入し、放射アン
テナ24のアンテナ素子26で偏向されて勢いを弱めら
れ均一にフィルタ14の前面にあたり、矢印Bに示すよ
うにセル壁でパティキュレートが除去され、外部排気管
27より矢印Cに示すようζ工大気中に放出される。一
定時間エンジン11が運転されるとパティキュレートの
堆積によりフィルタ14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
損失を検知してフィルタ14の再生を行う。
パティキュレートの捕集時に給電孔閉塞栓25にパティ
キュレートが堆積するのを防止するため少量の空気をエ
アーポンプ22より矢印りに示すように中心導体】9と
外導体21間の空隙を通してキャビティ13に送ってい
る。
再生サイクルにおいてエンジン11よりの排気ガスを弁
(図示せず)等で排気導入管12への導入は停止され、
駆動tx、soで加勢されたマグネトロン16より発振
されたマイクロ波が中心導体】9と外導体21よりなる
同軸線路、放射アンテナを経てアンテナ素子26よりキ
ャビティ13に放射され、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ゼる。パティキュレート
が着火温度に達するとエアーポンプ22の吐出量を増大
させる。フィルタ前面近傍ではじまったパティキュレー
トの燃焼は空気中の酸素と反応し次第に風下側に広がっ
てゆき、やがて燃焼は終了しフィルタ14は再生される
。マイクロ波の供給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。
このようにして再生が終了すれば再び排気ガスをフィル
タに導入しパティキュレートの捕集を再開させる。
以上のように本実施例によれば、下記の効果を得ること
が出来る。
(1)中心導体と外導体よりなる単一の同軸線路で加熱
源であるマイクロ波発振器よりのマイクロ波電力を負荷
であるパティキュレートの堆積したフィルタに供゛給す
ることにより、伝送ロスや変換ロスを少なくして加熱効
率を良くすることができる。
(2)中心導体と外導体よりなる同軸線路を伝送手段と
して設けることにより、マイクロ波発振器とキャビティ
の配置が導波管などに比べ自由度が多く、装置を簡単か
つ小型にすることができる。
(3)T字もしくは十字状に前記同軸線路を分岐し、摺
動調整できる分岐した終端部を設けることにより、負荷
(フィルタを含むキャビティ)インピーダンスとマイク
ロ波発振器とのインピーダンスマツチングを容品にし加
熱効率を良くすることができる。
(4)キャビティのマイクロ波供給孔に通気性のある多
孔質セラミックの給電孔閉塞栓を設けることにより、エ
ンジンの排気ガスが流入しパティキュレートが堆積し易
い状況下においても微量の空気を流すことにより発振器
等へのパティキュレートの侵入およびマイクロ波供給孔
へのパティキュレートの堆積を防ぎ再生能力の信頼性を
高くすることができる。
(5)アンテナ素子を設けることにより、排気ガスの流
速が緩和されるのでフィルタの摩耗や損傷が低減できフ
ィルタの耐久性を向上させることができる。
また、排気ガス流が均一にフィルタに流入し、フィルタ
に均等にパティキュレートが付着するので捕集効率が良
いばかりでなく、再生時にもフィルタの昇温もバランス
が良く損傷せずに耐久性を向上させることができる。
発明の効果 以上の実施例の説明からも明らかなように本発明は、一
端をマイクロ波発振器の出力アンテナに接続さ廿他端を
キャビティに突出させた中心導体及び一端をマイクロ波
発振器の本体に接続させ他端をキャビティの壁に接続さ
せた中心導体と同心的に一定間隙をもつ外導体を備えた
構成、同心的に一定の間隙をもって中心導体と外導体を
T字もしくは十字状に形成し、マイクロ波発振器やキャ
ビティに接続させない端部は軸上を摺動可能な栓状物で
中心導体と外導体を短絡させた構成、エアポンプにより
キャビティに流入させる空気を通過させる多孔質セラミ
ックの給電孔閉塞栓を備えた構成、並びに異なった角度
成分をもつ複数個のアンテナ素子で形成した放射アンテ
ナを備えた構成により、フィルタ内に堆積したパティキ
ュレートを短時間で確実に燃焼させることができて、信
頼性が高く耐久性の良い優れた内燃機関用フィルタ再生
装置を実現できるものである。
【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
置の構成を示す概念図、第2図は第1図のY−Y’断面
図、第3図は従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成
を示す概念図である。 12・・・・・・排気導入管、13・・・・・・キャビ
ティ、14・・・・・・フィルタ、16・・・・・・マ
グネトロン、18・・・・・・出力アンテナ、19・・
・・・・中心導体、20・・・・・・短絡栓、21・・
・・・・外導体、22・・・・・・エアポンプ、24・
・・・・・放射アンテナ、25・・・・・・給電孔閉塞
栓。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名lE2 
 ド1

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の排気通路に設けたキャビティと、前記
    キャビティに収納保持したフィルタと、誘電加熱用のマ
    イクロ波発振器を備え、一端は前記マイクロ波発振器の
    出力アンテナに接続し他端は前記キャビティに突出した
    中心導体及び一端は前記マイクロ波発振器の本体に接続
    し他端は前記キャビティの壁に接続した前記中心導体と
    同心的に一定の間隙をもつ外導体を備えた内燃機関用フ
    ィルタ再生装置。
  2. (2)同心的に一定の間隙をもって中心導体と外導体を
    T字もしくは十字状に形成し、一端をマイクロ波発振器
    に接続させ、他端をキャビティに接続させ、いずれにも
    接続させない端部は軸上を摺動可能な栓状物により前記
    中心導体と外導体を短絡させた請求項1記載の内燃機関
    用フィルタ再生装置。
  3. (3)内燃機関の排気通路に設けたキャビティと、前記
    キャビティに収納保持したフィルタと、誘電加熱用のマ
    イクロ波発振器と、マイクロ波を前記キャビティに伝送
    する伝送路と、エアポンプを備え、前記エアポンプによ
    りキャビティに流入させる空気を通過させる多孔質セラ
    ミックの給電孔閉塞栓を備えた内燃機関用フィルタ再生
    装置。
  4. (4)内燃機関の排気通路に設けたキャビティと、前記
    キャビティに収納保持したフィルタと、誘電加熱用のマ
    イクロ波発振器と、マイクロ波を前記キャビティに伝送
    する伝送路を備え、排気ガスの流通方向にたいして、各
    々異なった角度成分をもつ複数個のアンテナ素子で形成
    した放射アンテナを備えた内燃機関用フィルタ再生装置
JP2309844A 1990-11-14 1990-11-14 内燃機関用フィルタ再生装置 Pending JPH04179816A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019113331A (ja) * 2017-12-21 2019-07-11 富士通株式会社 粒子状物質検出器及びフィルタ処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019113331A (ja) * 2017-12-21 2019-07-11 富士通株式会社 粒子状物質検出器及びフィルタ処理装置

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