JPH04259618A - 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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- JPH04259618A JPH04259618A JP3018634A JP1863491A JPH04259618A JP H04259618 A JPH04259618 A JP H04259618A JP 3018634 A JP3018634 A JP 3018634A JP 1863491 A JP1863491 A JP 1863491A JP H04259618 A JPH04259618 A JP H04259618A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust 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
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- F01N3/028—Exhaust 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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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Mechanical Engineering (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を補集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を補集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】欧米および日本などのいわゆる先進国の
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。 しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギーの浪費は地球の大気を汚染してきた。
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。 しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギーの浪費は地球の大気を汚染してきた。
【０００３】地球環境保全に関して、今日では地球温暖
化対策すなわちＣＯ２ 低減対策が大きくクローズアッ
プされているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視で
きない。
化対策すなわちＣＯ２ 低減対策が大きくクローズアッ
プされているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視で
きない。
【０００４】酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物などの大
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。特に自動車の排
気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ移
行され規制値自体も大幅な削減となっている。
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。特に自動車の排
気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ移
行され規制値自体も大幅な削減となっている。
【０００５】自動車の中でもディーゼル車は窒素酸化物
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われる
。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気ガ
ス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達成
することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理装
置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキュ
レートを補集するフィルタを有するものである。
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われる
。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気ガ
ス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達成
することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理装
置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキュ
レートを補集するフィルタを有するものである。
【０００６】ところが、パティキュレートが補集され続
けるとフィルタは目詰まりを生じて補集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
けるとフィルタは目詰まりを生じて補集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
【０００７】したがって、現在世界中でフィルタの補集
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
今だ実用には至っていない。
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
今だ実用には至っていない。
【０００８】パティキュレートは６００℃程度から燃焼
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
【０００９】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さおよび再生制御性の良さなどを考慮して
マイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してきた
。
置構成の容易さおよび再生制御性の良さなどを考慮して
マイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してきた
。
【００１０】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図４に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフォールド、３は
排気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタ
を収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイ
クロ波発生手段の発生したマイクロ波を加熱室に導く導
波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、１１
は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段の駆動電源、
１３はマフラ、１４は空気切換バルブ、１５は排気ガス
切換バルブである。
しては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図４に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気マニフォールド、３は
排気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタ
を収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイ
クロ波発生手段の発生したマイクロ波を加熱室に導く導
波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、１１
は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段の駆動電源、
１３はマフラ、１４は空気切換バルブ、１５は排気ガス
切換バルブである。
【００１１】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気ガス切換バルブ１５によってフィルタ５に導か
れたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレー
ト補集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導か
れ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ５
に補集されるが前述したようにフィルタ５の補集能力は
有限である。補集能力が限界に達すると排気ガス切換バ
ルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断され排
気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出される
。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィルタ
再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱するエネ
ルギはマイクロ波発生手段７から、また燃焼に必要な空
気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時間
を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス切換バルブ１
５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれる。 この補集と再生のサイクルがくり返される。
スは排気ガス切換バルブ１５によってフィルタ５に導か
れたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレー
ト補集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導か
れ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ５
に補集されるが前述したようにフィルタ５の補集能力は
有限である。補集能力が限界に達すると排気ガス切換バ
ルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断され排
気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出される
。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィルタ
再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱するエネ
ルギはマイクロ波発生手段７から、また燃焼に必要な空
気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時間
を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス切換バルブ１
５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれる。 この補集と再生のサイクルがくり返される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成において、パティキュレートが燃焼し始める温度
まで昇温させる時間に燃焼用の空気をフィルタに流して
いるためパティキュレートの燃焼温度までの昇温に多く
の時間が必要となり、マイクロ波発生源の駆動電源の供
給を自動車に搭載されている電源から供給することが実
用的に困難である課題があった。
の構成において、パティキュレートが燃焼し始める温度
まで昇温させる時間に燃焼用の空気をフィルタに流して
いるためパティキュレートの燃焼温度までの昇温に多く
の時間が必要となり、マイクロ波発生源の駆動電源の供
給を自動車に搭載されている電源から供給することが実
用的に困難である課題があった。
【００１３】また燃焼用の空気はパティキュレートの昇
温を妨げるように作用しパティキュレートの燃焼が可能
な領域を狭めてしまうためフィルタ全域を効果的に再生
することが困難という課題があった。特に排気ガス流入
側のフィルタ端面部におけるパティキュレートの燃焼が
困難であった。
温を妨げるように作用しパティキュレートの燃焼が可能
な領域を狭めてしまうためフィルタ全域を効果的に再生
することが困難という課題があった。特に排気ガス流入
側のフィルタ端面部におけるパティキュレートの燃焼が
困難であった。
【００１４】さらにパティキュレートの燃焼が可能な領
域を狭めてしまうことによりフィルタ全体の温度差が大
きくなりフィルタ自体にクラックが発生しフィルタの補
集効果が低下するという課題があった。
域を狭めてしまうことによりフィルタ全体の温度差が大
きくなりフィルタ自体にクラックが発生しフィルタの補
集効果が低下するという課題があった。
【００１５】本発明は上記課題を解決するもので、パテ
ィキュレートが燃焼する温度まで昇温する時間を短縮し
マイクロ波発生源の駆動電源を自動車電源から十分に供
給できるとともにフィルタ全域の効果的な再生やフィル
タの損傷を防止できる装置を提供することを目的とした
ものである。
ィキュレートが燃焼する温度まで昇温する時間を短縮し
マイクロ波発生源の駆動電源を自動車電源から十分に供
給できるとともにフィルタ全域の効果的な再生やフィル
タの損傷を防止できる装置を提供することを目的とした
ものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設け
られた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関の
排気ガス中に含まれるパティキュレートを補集するフィ
ルタと、前記加熱室にマイクロ波を発生するマイクロ波
発生手段と、前記加熱室に空気を送風する送風手段とを
備えるとともに、前記フィルタに前記パティキュレート
を低温で分解させる金属塩、金属酸化物の少なくとも１
種からなる触媒を担持した構成、および上記構成に前記
フィルタの排気ガスの流入側の前面にフィルタ機能のな
いハニカム構造を有するセラミック構造体を配置した構
成としてある。
するため、内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設け
られた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関の
排気ガス中に含まれるパティキュレートを補集するフィ
ルタと、前記加熱室にマイクロ波を発生するマイクロ波
発生手段と、前記加熱室に空気を送風する送風手段とを
備えるとともに、前記フィルタに前記パティキュレート
を低温で分解させる金属塩、金属酸化物の少なくとも１
種からなる触媒を担持した構成、および上記構成に前記
フィルタの排気ガスの流入側の前面にフィルタ機能のな
いハニカム構造を有するセラミック構造体を配置した構
成としてある。
【００１７】
【作用】本発明は上記構成によって、フィルタのパティ
キュレートの補集が予め決められた補集量になるとマイ
クロ波が加熱室に給電され、フィルタに補集されたパテ
ィキュレートが加熱される。このときフィルタにはパテ
ィキュレートを低温で分解する触媒が存在するのでパテ
ィキュレートの発火温度を低くすることができ、パティ
キュレートが燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要
なマイクロ波の給電時間を短縮する事ができる。
キュレートの補集が予め決められた補集量になるとマイ
クロ波が加熱室に給電され、フィルタに補集されたパテ
ィキュレートが加熱される。このときフィルタにはパテ
ィキュレートを低温で分解する触媒が存在するのでパテ
ィキュレートの発火温度を低くすることができ、パティ
キュレートが燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要
なマイクロ波の給電時間を短縮する事ができる。
【００１８】また排ガス流入側のフィルタ端面部はパテ
ィキュレートの燃焼に必要な空気を送風しているので冷
却作用により温度が低いが、フィルタの端面部にも前記
触媒が存在しているのでフィルタ端面部に補集されてい
るパティキュレートを低温で燃焼させることができる。
ィキュレートの燃焼に必要な空気を送風しているので冷
却作用により温度が低いが、フィルタの端面部にも前記
触媒が存在しているのでフィルタ端面部に補集されてい
るパティキュレートを低温で燃焼させることができる。
【００１９】さらに未燃焼のパティキュレートはマイク
ロ波によって生じる発熱と燃焼を始めたパティキュレー
トの自己発熱により燃焼可能温度領域まで昇温させるが
前記触媒により燃焼可能温度を低くすることができるの
でフィルタの再生時間が短縮されるとともにフィルタ全
域のパティキュレートを燃焼させることができるのでフ
ィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフィルタの
クラックの発生が防止される。
ロ波によって生じる発熱と燃焼を始めたパティキュレー
トの自己発熱により燃焼可能温度領域まで昇温させるが
前記触媒により燃焼可能温度を低くすることができるの
でフィルタの再生時間が短縮されるとともにフィルタ全
域のパティキュレートを燃焼させることができるのでフ
ィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフィルタの
クラックの発生が防止される。
【００２０】また排気ガス流入側のフィルタの前面にハ
ニカム構造を有するセラミック構造体を配置することで
、パティキュレートの燃焼に必要な空気による冷却が抑
制されるとともにマイクロ波により加熱されたフィルタ
が断熱されるのでパティキュレートを燃焼可能温度領域
まで昇温させるのに必要なマイクロ波の給電時間をさら
に短縮する事ができるとともにフィルタの端面部に存在
するパティキュレートをより効率的に燃焼させることが
できる。
ニカム構造を有するセラミック構造体を配置することで
、パティキュレートの燃焼に必要な空気による冷却が抑
制されるとともにマイクロ波により加熱されたフィルタ
が断熱されるのでパティキュレートを燃焼可能温度領域
まで昇温させるのに必要なマイクロ波の給電時間をさら
に短縮する事ができるとともにフィルタの端面部に存在
するパティキュレートをより効率的に燃焼させることが
できる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。
説明する。
【００２２】図１において、１６は内燃機関の排気ガス
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱室、１８は加熱室内に収納され排気ガスが通過する間
に排気ガス中に含まれるパティキュレートを補集するフ
ィルタであり、ムライトやコージライトなどの多孔質の
セラミック材料のハニカム構造体で構成されている。１
９は加熱室に給電するマイクロ波を発生させるマイクロ
波発生手段、２０はマイクロ波発生手段から発生したマ
イクロ波を加熱室に伝送する導波管、２１は加熱室に空
気を供給する空気供給手段である。この空気供給手段２
１は送風機あるいはポンプからなる空気供給源２２とそ
の空気を加熱室に導く導風パイプ２３と導風パイプ内の
空気の流れを制御する空気供給流量制御バルブ２４とか
ら構成されている。排気ガスは図中矢印で示した方向か
ら排気管内を流れる。２５はフィルタの排気ガス流入側
と流出側との間に設けられたバイパス管、２６は加熱室
を流れる排ガス流量を制御する排気管流量制御バルブ、
２７はバイパス管内を流れる排ガス流量を制御するバイ
パス管流量制御バルブである。２８はフィルタ外周と加
熱室内壁の間に設けられた断熱材であり、フィルタと加
熱室とはほぼ同心状に配置される。
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱室、１８は加熱室内に収納され排気ガスが通過する間
に排気ガス中に含まれるパティキュレートを補集するフ
ィルタであり、ムライトやコージライトなどの多孔質の
セラミック材料のハニカム構造体で構成されている。１
９は加熱室に給電するマイクロ波を発生させるマイクロ
波発生手段、２０はマイクロ波発生手段から発生したマ
イクロ波を加熱室に伝送する導波管、２１は加熱室に空
気を供給する空気供給手段である。この空気供給手段２
１は送風機あるいはポンプからなる空気供給源２２とそ
の空気を加熱室に導く導風パイプ２３と導風パイプ内の
空気の流れを制御する空気供給流量制御バルブ２４とか
ら構成されている。排気ガスは図中矢印で示した方向か
ら排気管内を流れる。２５はフィルタの排気ガス流入側
と流出側との間に設けられたバイパス管、２６は加熱室
を流れる排ガス流量を制御する排気管流量制御バルブ、
２７はバイパス管内を流れる排ガス流量を制御するバイ
パス管流量制御バルブである。２８はフィルタ外周と加
熱室内壁の間に設けられた断熱材であり、フィルタと加
熱室とはほぼ同心状に配置される。
【００２３】図２は本発明の排気ガス中に含まれるパテ
ィキュレートを低温で分解させる触媒をフィルタに担持
させた状態を模式的に表したものである。図２において
２９は前述のパティキュレートを低温で分解させる触媒
であり、この触媒は金属塩、金属酸化物のすくなくとも
１種から構成される。具体的には金属塩としてアルカリ
金属、アルカリ土類金属の少なくとも１種からなる炭酸
塩、金属酸化物としてバナジウム、モリブデン、タング
ステン、銅、マンガン、コバルトの少なくとも１種から
なる酸化物が挙げられる。
ィキュレートを低温で分解させる触媒をフィルタに担持
させた状態を模式的に表したものである。図２において
２９は前述のパティキュレートを低温で分解させる触媒
であり、この触媒は金属塩、金属酸化物のすくなくとも
１種から構成される。具体的には金属塩としてアルカリ
金属、アルカリ土類金属の少なくとも１種からなる炭酸
塩、金属酸化物としてバナジウム、モリブデン、タング
ステン、銅、マンガン、コバルトの少なくとも１種から
なる酸化物が挙げられる。
【００２４】このような構成からなるフィルタ再生装置
において、排気ガスの流れ、パティキュレート補集のプ
ロセスおよび再生プロセスを以下に説明する。
において、排気ガスの流れ、パティキュレート補集のプ
ロセスおよび再生プロセスを以下に説明する。
【００２５】通常、内燃機関から排気される排気ガスは
排気管１６を通りフィルタ１８に流入する。このとき排
気ガス中のパティキュレートはフィルタの壁面に補集さ
れ、パティキュレートを含まない排気ガスが排気管１６
を通り大気へ放出される。
排気管１６を通りフィルタ１８に流入する。このとき排
気ガス中のパティキュレートはフィルタの壁面に補集さ
れ、パティキュレートを含まない排気ガスが排気管１６
を通り大気へ放出される。
【００２６】フィルタはパティキュレートを補集しつづ
けると目詰まりを生じるので適当な時期にフィルタの再
生を行わなければならない。この時期は例えば、加熱室
１７の流入側および流出側の排気管１６に圧力検出手段
を設け、この信号より得られるフィルタの圧力損失があ
らかじめ設定された圧力基準値に到達するタイミングや
内燃機関運転時間で判断される。
けると目詰まりを生じるので適当な時期にフィルタの再
生を行わなければならない。この時期は例えば、加熱室
１７の流入側および流出側の排気管１６に圧力検出手段
を設け、この信号より得られるフィルタの圧力損失があ
らかじめ設定された圧力基準値に到達するタイミングや
内燃機関運転時間で判断される。
【００２７】この適当な時期に至るとバルブ２６、２７
が制御され、排気ガスはバイパス管２５に導かれ大気へ
放出される。その後、フィルタ１８は再生が開始される
。再生開始指示が発せられるとその指示に従いマイクロ
波発生手段１９が動作し始める。このマイクロ波発生手
段が発生するマイクロ波は導波管２０を通ってフィルタ
を収納している加熱室１７内に給電され、このマイクロ
波によりフィルタの壁面に補集されたパティキュレート
が加熱される。
が制御され、排気ガスはバイパス管２５に導かれ大気へ
放出される。その後、フィルタ１８は再生が開始される
。再生開始指示が発せられるとその指示に従いマイクロ
波発生手段１９が動作し始める。このマイクロ波発生手
段が発生するマイクロ波は導波管２０を通ってフィルタ
を収納している加熱室１７内に給電され、このマイクロ
波によりフィルタの壁面に補集されたパティキュレート
が加熱される。
【００２８】パティキュレートが燃焼するには酸素が必
要であるが、空気を加熱室に導く前に５〜１０分間パテ
ィキュレートを蒸し焼き状態にする。その後、空気供給
手段２１を作動させて所定の空気を加熱室へ流入させる
。この空気により高温になっているパティキュレートは
すみやかに燃焼状態へ移る。この燃焼状態はマイクロ波
加熱をともなってフィルタの後方に移動する。
要であるが、空気を加熱室に導く前に５〜１０分間パテ
ィキュレートを蒸し焼き状態にする。その後、空気供給
手段２１を作動させて所定の空気を加熱室へ流入させる
。この空気により高温になっているパティキュレートは
すみやかに燃焼状態へ移る。この燃焼状態はマイクロ波
加熱をともなってフィルタの後方に移動する。
【００２９】再生の完了はあらかじめ決めた時間で決定
する方法やフィルタの圧力損失が所定のレベルになった
ことで決定する方法、あるいはフィルタの後方に設けた
温度検出手段の信号の変化パターン（たとえば排気温度
のピーク時刻）に基づいて決定する方法などによって識
別する。
する方法やフィルタの圧力損失が所定のレベルになった
ことで決定する方法、あるいはフィルタの後方に設けた
温度検出手段の信号の変化パターン（たとえば排気温度
のピーク時刻）に基づいて決定する方法などによって識
別する。
【００３０】上記したような方法に基づいて再生が完了
するとバルブ２６、２７が制御され排気ガスはフィルタ
へ流入し再び排気ガス中のパティキュレートを補集する
動作に移行する。フィルタが補集限界に達すると上記し
た一連の動作が実行される。そしてこのサイクルが繰り
返される。
するとバルブ２６、２７が制御され排気ガスはフィルタ
へ流入し再び排気ガス中のパティキュレートを補集する
動作に移行する。フィルタが補集限界に達すると上記し
た一連の動作が実行される。そしてこのサイクルが繰り
返される。
【００３１】次にフィルタに補集されたパティキュレー
トの再生プロセスにおいて、フィルタに担持されている
触媒２９の作用について説明する。
トの再生プロセスにおいて、フィルタに担持されている
触媒２９の作用について説明する。
【００３２】上記装置構成によって、フィルタのパティ
キュレートの補集が予め決められた補集量になるとマイ
クロ波が加熱室に給電され、フィルタに補集されたパテ
ィキュレートが加熱される。このときフィルタにはパテ
ィキュレートを低温で分解する触媒が存在するのでパテ
ィキュレートの発火温度を低くすることができる。その
結果、パティキュレートが燃焼可能温度領域まで昇温さ
れるのに必要なマイクロ波の給電時間を短縮する事がで
きる。
キュレートの補集が予め決められた補集量になるとマイ
クロ波が加熱室に給電され、フィルタに補集されたパテ
ィキュレートが加熱される。このときフィルタにはパテ
ィキュレートを低温で分解する触媒が存在するのでパテ
ィキュレートの発火温度を低くすることができる。その
結果、パティキュレートが燃焼可能温度領域まで昇温さ
れるのに必要なマイクロ波の給電時間を短縮する事がで
きる。
【００３３】パティキュレートを燃焼させるために所定
の時間が経過した段階で燃焼に必要な空気が送風される
。この空気の送風は空気供給手段２１によって行われる
。このとき排気ガス流入側のフィルタ端面部は空気の送
風により冷却されるのでマイクロ波により加熱されたパ
ティキュレートの温度が低下する。しかし上記したよう
にフィルタの端面部に存在する触媒２９の触媒作用でフ
ィルタ端面部に補集されているパティキュレートも低温
で燃焼させることができる。
の時間が経過した段階で燃焼に必要な空気が送風される
。この空気の送風は空気供給手段２１によって行われる
。このとき排気ガス流入側のフィルタ端面部は空気の送
風により冷却されるのでマイクロ波により加熱されたパ
ティキュレートの温度が低下する。しかし上記したよう
にフィルタの端面部に存在する触媒２９の触媒作用でフ
ィルタ端面部に補集されているパティキュレートも低温
で燃焼させることができる。
【００３４】一方パティキュレートの燃焼はマイクロ波
によって生じる発熱と空気の送風によりフィルタの後方
に向かって進行するがマイクロ波の分布むらによりパテ
ィキュレートの加熱効率が悪い部分は温度が低く、しか
もフィルタ材料はセラミックであることから熱伝導が悪
いのでパティキュレートの燃焼熱の伝導が効率的でなく
一部のパティキュレートは温度が低い状況にある。しか
し触媒２９によってパティキュレートの燃焼可能温度を
低くすることができるのでフィルタに補集された大部分
のパティキュレートを燃焼させることができる。その結
果フィルタの再生完了までの時間が短縮されるとともに
フィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフィルタ
のクラックの発生が防止される。
によって生じる発熱と空気の送風によりフィルタの後方
に向かって進行するがマイクロ波の分布むらによりパテ
ィキュレートの加熱効率が悪い部分は温度が低く、しか
もフィルタ材料はセラミックであることから熱伝導が悪
いのでパティキュレートの燃焼熱の伝導が効率的でなく
一部のパティキュレートは温度が低い状況にある。しか
し触媒２９によってパティキュレートの燃焼可能温度を
低くすることができるのでフィルタに補集された大部分
のパティキュレートを燃焼させることができる。その結
果フィルタの再生完了までの時間が短縮されるとともに
フィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフィルタ
のクラックの発生が防止される。
【００３５】次に触媒２９の具体的効果を実験例に基づ
いて説明する。（表１）は各種触媒材料を用いたときの
パティキュレートの発火温度を比較したものである。こ
の発火温度の測定は示差熱天秤ＴＧＤ−７０００（真空
理工社製）を用い、触媒とパティキュレートの混合状態
（重量比 １：９）全量約３０ｍｇで試験している。
いて説明する。（表１）は各種触媒材料を用いたときの
パティキュレートの発火温度を比較したものである。こ
の発火温度の測定は示差熱天秤ＴＧＤ−７０００（真空
理工社製）を用い、触媒とパティキュレートの混合状態
（重量比 １：９）全量約３０ｍｇで試験している。
【００３６】
【表１】
【００３７】（表１）で明らかなように上記触媒材料を
適用することによりパティキュレートの発火温度を７０
〜１８０ｄｅｇ 低下させることができる。なお、（表
１）以外の材料として他のアルカリ金属、アルカリ土類
金属の炭酸塩化合物およびコバルト、タングステンの金
属酸化物も同様にパティキュレートの発火温度を低下さ
せる効果を有することを確認した。
適用することによりパティキュレートの発火温度を７０
〜１８０ｄｅｇ 低下させることができる。なお、（表
１）以外の材料として他のアルカリ金属、アルカリ土類
金属の炭酸塩化合物およびコバルト、タングステンの金
属酸化物も同様にパティキュレートの発火温度を低下さ
せる効果を有することを確認した。
【００３８】これら触媒はフィルタ材料である多孔質セ
ラミックハニカム構造体の壁面部に担持して適用される
が例えば触媒材料の微粒子を含む溶液を浸漬やスプレー
などの方法で担持させ、乾燥焼成することによって得る
ことができる。なおフィルタへの密着性を向上させるた
めにバインダを用いてもよい。
ラミックハニカム構造体の壁面部に担持して適用される
が例えば触媒材料の微粒子を含む溶液を浸漬やスプレー
などの方法で担持させ、乾燥焼成することによって得る
ことができる。なおフィルタへの密着性を向上させるた
めにバインダを用いてもよい。
【００３９】図３は本発明の他の実施例を示し、前述の
実施例と異なる点は排気ガスの流入側のフィルタ１８の
前面にフィルタ機能（パティキュレートの補集効果）の
ないハニカム構造を有するセラミック構造体３０を配置
したことである。
実施例と異なる点は排気ガスの流入側のフィルタ１８の
前面にフィルタ機能（パティキュレートの補集効果）の
ないハニカム構造を有するセラミック構造体３０を配置
したことである。
【００４０】このセラミック構造体３０を配置すること
によりパティキュレートを燃焼させるために送風する空
気によるフィルタ１８の冷却が抑制され、マイクロ波に
より加熱昇温したパティキュレートの温度低下が防止さ
れる。また断熱作用によりフィルタ１８からの熱放散が
防止され、加熱効率が高くなる。その結果パティキュレ
ートを燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要なマイ
クロ波の給電時間をさらに短縮することができるととも
にフィルタの端面部に存在するパティキュレートをより
効率的に燃焼させ、かつ再生完了までの時間が短縮でき
る。
によりパティキュレートを燃焼させるために送風する空
気によるフィルタ１８の冷却が抑制され、マイクロ波に
より加熱昇温したパティキュレートの温度低下が防止さ
れる。また断熱作用によりフィルタ１８からの熱放散が
防止され、加熱効率が高くなる。その結果パティキュレ
ートを燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要なマイ
クロ波の給電時間をさらに短縮することができるととも
にフィルタの端面部に存在するパティキュレートをより
効率的に燃焼させ、かつ再生完了までの時間が短縮でき
る。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置は、以下の効果が得られる。 （１）フィルタの壁面に補集されたパティキュレートを
低温で分解燃焼させる触媒を担持しているので、マイク
ロ波によりパティキュレートが燃焼可能温度領域まで昇
温させるのに必要なマイクロ波の給電時間を短縮する事
ができ、その結果マイクロ波発生手段を駆動させる電源
を自動車電源によって供給することが容易に実現できる
とともに自動車電源の耐久性を維持することができる。 （２）燃焼させるための空気の送風により排気ガス流入
側のフィルタ端面部が冷却され温度が低下しても触媒作
用によりフィルタ端面部に補集されているパティキュレ
ートを低温で燃焼させることができるので、フィルタの
再生効率が向上し長期の使用に対し常に安定したパティ
キュレートの補集効果が得られる。 （３）触媒によってパティキュレートの燃焼可能温度を
低くすることができるので燃焼可能温度領域まで昇温時
間が短縮されるとともにフィルタ全域のパティキュレー
トを燃焼させることができる。その結果フィルタの再生
完了までの時間が短縮されるとともにフィルタの温度差
が少なくなり熱的要因によるフィルタのクラックの発生
が防止されるので高い再生効率を維持し、かつ耐久性に
優れたフィルタを得ることができる。 （４）フィルタ機能のないハニカム構造を有するセラミ
ック構造体を配置することによりパティキュレートを燃
焼させるために送風する空気によるフィルタの冷却が抑
制され、マイクロ波により加熱昇温したパティキュレー
トの温度低下が防止される。また断熱作用によりフィル
タからの熱放散が防止され、加熱効率が高くなる。その
結果パティキュレートを燃焼可能温度領域まで昇温させ
るのに必要なマイクロ波の給電時間をさらに短縮するこ
とができるとともにフィルタの端面部に存在するパティ
キュレートをより効率的に燃焼させ、かつ再生完了まで
の時間が短縮できる。
フィルタ再生装置は、以下の効果が得られる。 （１）フィルタの壁面に補集されたパティキュレートを
低温で分解燃焼させる触媒を担持しているので、マイク
ロ波によりパティキュレートが燃焼可能温度領域まで昇
温させるのに必要なマイクロ波の給電時間を短縮する事
ができ、その結果マイクロ波発生手段を駆動させる電源
を自動車電源によって供給することが容易に実現できる
とともに自動車電源の耐久性を維持することができる。 （２）燃焼させるための空気の送風により排気ガス流入
側のフィルタ端面部が冷却され温度が低下しても触媒作
用によりフィルタ端面部に補集されているパティキュレ
ートを低温で燃焼させることができるので、フィルタの
再生効率が向上し長期の使用に対し常に安定したパティ
キュレートの補集効果が得られる。 （３）触媒によってパティキュレートの燃焼可能温度を
低くすることができるので燃焼可能温度領域まで昇温時
間が短縮されるとともにフィルタ全域のパティキュレー
トを燃焼させることができる。その結果フィルタの再生
完了までの時間が短縮されるとともにフィルタの温度差
が少なくなり熱的要因によるフィルタのクラックの発生
が防止されるので高い再生効率を維持し、かつ耐久性に
優れたフィルタを得ることができる。 （４）フィルタ機能のないハニカム構造を有するセラミ
ック構造体を配置することによりパティキュレートを燃
焼させるために送風する空気によるフィルタの冷却が抑
制され、マイクロ波により加熱昇温したパティキュレー
トの温度低下が防止される。また断熱作用によりフィル
タからの熱放散が防止され、加熱効率が高くなる。その
結果パティキュレートを燃焼可能温度領域まで昇温させ
るのに必要なマイクロ波の給電時間をさらに短縮するこ
とができるとともにフィルタの端面部に存在するパティ
キュレートをより効率的に燃焼させ、かつ再生完了まで
の時間が短縮できる。
【図１】本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ
再生装置の構成図
再生装置の構成図
【図２】本発明の一実施例におけるフィルタの一部断面
図
図
【図３】本発明の他の実施例における内燃機関用フィル
タ再生装置の構成図
タ再生装置の構成図
【図４】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
１６ 排気管
１７ 加熱室
１８ フィルタ
１９ マイクロ波発生手段
２０ 導波管
２１ 空気供給手段
２２ 空気供給源
２３ 導風パイプ
２４ 空気供給流量制御バルブ
２５ バイパス管
２６ 排気管流量制御バルブ
２７ バイパス管流量制御バルブ
２９ 触媒
Claims (4)
- 【請求項１】内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関
の排気ガス中に含まれるパティキュレートを補集するフ
ィルタと、前記加熱室に給電するマイクロ波を発生する
マイクロ波発生手段と、前記加熱室に空気を供給する送
風手段とを備えるとともに、前記フィルタに前記パティ
キュレートを低温で分解させる金属塩、金属酸化物の少
なくとも１種からなる触媒を担持した内燃機関用フィル
タ再生装置。 - 【請求項２】内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関
の排気ガス中に含まれるパティキュレートを補集するフ
ィルタと、前記フィルタの排気ガスの流入側の前面に配
置されたフィルタ機能のないハニカム構造を有するセラ
ミック構造体と、前記加熱室に給電するマイクロ波を発
生するマイクロ波発生手段と、前記加熱室に空気を供給
する送風手段とを備えるとともに、前記フィルタに前記
パティキュレートを低温で分解させる金属塩、金属酸化
物の少なくとも１種からなる触媒を担持した内燃機関用
フィルタ再生装置。 - 【請求項３】金属塩からなる触媒がアルカリ金属、アル
カリ土類金属の少なくとも１種からなる炭酸塩である請
求項１または請求項２記載の内燃機関用フィルタ再生装
置。 - 【請求項４】金属酸化物よりなる触媒がバナジウム、モ
リブデン、タングステン、銅、マンガン、コバルトの少
なくとも１種からなる酸化物である請求項１または請求
項２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 |
|---|---|---|---|
| JP3018634A JPH04259618A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3018634A JPH04259618A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259618A true JPH04259618A (ja) | 1992-09-16 |
Family
ID=11977048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3018634A Pending JPH04259618A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04259618A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58177118A (ja) * | 1982-04-12 | 1983-10-17 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼルパテイキユレ−トフイルタの製造方法 |
| JPS59112818A (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-29 | Bridgestone Corp | 排ガス中の微粒子の浄化方法 |
| JPS6114418A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | デイ−ゼルエンジン排気ガスフイルタ |
| JPH037007A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-14 | Tohoku Electric Power Co Inc | 無停電バイパス工事方法 |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP3018634A patent/JPH04259618A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58177118A (ja) * | 1982-04-12 | 1983-10-17 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼルパテイキユレ−トフイルタの製造方法 |
| JPS59112818A (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-29 | Bridgestone Corp | 排ガス中の微粒子の浄化方法 |
| JPS6114418A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | デイ−ゼルエンジン排気ガスフイルタ |
| JPH037007A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-14 | Tohoku Electric Power Co Inc | 無停電バイパス工事方法 |
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