JPH05141221A - 内燃機関用フイルタ再生装置 - Google Patents

内燃機関用フイルタ再生装置

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JPH05141221A
JPH05141221A JP3300062A JP30006291A JPH05141221A JP H05141221 A JPH05141221 A JP H05141221A JP 3300062 A JP3300062 A JP 3300062A JP 30006291 A JP30006291 A JP 30006291A JP H05141221 A JPH05141221 A JP H05141221A
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JP
Japan
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filter
exhaust gas
heating chamber
particulates
blower fan
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Pending
Application number
JP3300062A
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English (en)
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Takahiro Matsumoto
孝広 松本
Tomotaka Nobue
等隆 信江
Yu Fukuda
祐 福田
Nobuhiko Fujiwara
宣彦 藤原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • 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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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はディーゼルエンジンの排気ガス中の
パティキュレートを捕集するフィルタの再生装置に関す
るもので、空気流量制御バルブの数が少なくてすむ再生
装置を提供することを目的としたものである。 【構成】 内燃機関の排気ガスを排出する排気管1に設
けられた加熱室3と、前記加熱室3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捕集す
るフィルタ2と、前記加熱室3に給電するマイクロ波を
発生するマイクロ波発生手段4と、前記加熱室3にフィ
ルタ2の燃焼用の酸素を供給するための気体を供給する
送風ファン6とを備え、前記送風ファン6は、前記パテ
ィキュレートを捕集している間も動作しつづけるように
制御される。

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)を捕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。
【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がなされようとしてい
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
ュレートを捕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捕集され続
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
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捕集
能力を再生させるための技術開発がすすめられている
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。
【0009】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さあるいは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の
一例を図5に示す。1は排気管、2はフィルタ、3はフ
ィルタ2を収納した加熱室、4はマイクロ波発生手段、
5はマイクロ波発生手段4の発生したマイクロ波を加熱
室3に導く導波管、6は空気送風ファン、7は空気供給
路、14はフィルタ2に流れる気体流量を制御するフィ
ルタバルブ、15は排気バイパスバルブ、16は排気の
バイパス管、17は送風ファンバルブ、18は排気ガス
流切換バルブ、19は送風排出バルブである。
【0011】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気バイパスバルブ15によってフィルタ2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
ト捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ2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2
に捕集されるが前述したようにフィルタ2の捕集能力は
有限である。捕集能力が限界に達すると排気バイパスバ
ルブ15が制御されフィルタ2への排気ガスは遮断され
排気ガスのすべては排気バイパス管16を経て大気に排
出される。この間にフィルタ2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4からまた燃焼に必
要な空気が送風ファン6より供給される。所定の時間を
経てフィルタ再生が完了すると排気バイパスバルブ15
が再び制御されてフィルタ2に排気ガスが導かれる。こ
の捕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】排気ガスのパティキュ
レートを捕集している行程と、パティキュレートの加熱
燃焼再生をする行程は、排気ガスの流路が異なるため、
流路制御弁で、流路を変更する必要がある。
【0013】すなわち、捕集行程では、フィルタ2に排
気ガスを流し、再生行程では、バイパス路に排気ガスを
流す必要がある。また、捕集行程では、燃焼用の空気を
送風するためのファンモータの経路に排気ガスが流れな
いようにする必要がある。
【0014】図6に従来例の再生装置の再生工程図を示
す。図6において、パティキュレートの捕集時はバルブ
14とバルブ18が開き、バルブ15、バルブ17、バ
ルブ19が閉じて、排気ガスがフィルタ2を通り、その
際パティキュレートがフィルタ2に捕集される。一方、
フィルタ再生時は、マイクロ波でパティキュレートを加
熱時は、バルブ15が開き、その他のバルブが閉じ、送
風を始めるとバルブ17、バルブ19が開いて、送風フ
ァン6からの空気がフィルタ2に送られ、送風排気口2
0から燃焼空気が出ていく。
【0015】このように、流路を制御するために、流路
切り替えバルブが5個必要になる。しかしながら、内燃
機関の排気ガスのような流路を制御する弁は、非常に高
価になる。したがって、コスト高になり装置の信頼性も
流路制御バルブによるところが大きいため、数が多いと
信頼性を低下させるという課題があった。
【0016】本発明は上記課題を解決するもので、空気
供給用のファンモータ送風口に設けられた送風ファンバ
ルブが不要な内燃機関用フィルタ再生装置を提供するこ
とを目的としたものである。
【0017】
【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、基本構成として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
を捕集するフィルタと、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、前記加熱室に排気
ガス以外の気体を供給する送風ファンを備え、前記マイ
クロ波発生手段により前記加熱室のフィルタにマイクロ
波を所定の時間供給して前記パティキュレートをマイク
ロ波で誘電加熱し、前記送風ファンが前記パティキュレ
ートが燃焼するのに必要な空気を供給することにより前
記パティキュレートを燃焼させ前記フィルタを再生する
装置において、前記送風ファンは、前記パティキュレー
トを捕集している間も、動作しつづけるように制御する
ものである。
【0018】
【作用】本発明は上記構成によって、パティキュレート
をフィルタに捕集する際に送風ファンに流れ込む排気ガ
スを阻止する。すなわち、捕集時に送風ファンを回し続
けることによって、風圧を発生し排気ガスの流れを制御
する。このため、送風ファンに排気ガスが流れ込むのを
阻止する送風ファンバルブが不要になり安価で信頼性の
高いフィルタ再生装置が提供できる。
【0019】排気ガスのパティキュレートがフィルタに
所定時間捕集されると、マイクロ波発生手段により加熱
室のフィルタにマイクロ波を所定の時間供給しフィルタ
のパティキュレートをマイクロ波で誘電加熱して温度上
昇させ、そこに送風ファンによりパティキュレートの燃
焼に必要な空気を供給して燃焼させフィルタを再生す
る。この時、燃焼に必要な空気は前記送風ファンにより
供給される。
【0020】
【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。
【0021】図1において、図5と同等の構成要素は、
同符号を付す。1は内燃機関の排気ガスを排出する排気
管、3は排気管1の途中に設けられた加熱室、2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捕集するフィルタ、4は加熱
室3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、5はマイクロ波発生手段4の発生したマイクロ波
を加熱室3に伝送する導波管、6は加熱室3に排気ガス
以外の気体を供給するための送風ファンである。排気ガ
ス流はバルブで、流路を制御される。
【0022】内燃機関の排気ガスは、図中の矢印から流
入する。14はフィルタ2に流れる気体流量を制御する
フィルタバルブ、16はフィルタ2の排気ガス上流側に
設けられたバイパス管、15はバイパス管内を流れる気
体流量を制御する排気バイパスバルブである。21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2と加熱室3とはほぼ同心状に配設されて
いる。
【0023】図2は本発明の再生工程を示す。フィルタ
2には通常、内燃機関が駆動状態になると排気ガスが流
入する。この状態で、図1のフィルタバルブ14、排気
ガス流切り換えバルブ18が開、排気バイパスバルブ1
5、送風排出バルブ19が閉の状態になっている。この
とき、送風ファン6が動作を続けて、排気ガスが送風フ
ァン6の方に流れて込まないようにしている。フィルタ
2がパティキュレートを所定量捕集したら、マイクロ波
発生手段4に電源が供給され、これによりマイクロ波が
フィルタ2を収納した加熱室3に給電されフィルタ2に
捕集されたパティキュレートが加熱される。この際、バ
ルブ15が開、その他のバルブが閉、送風ファンも停止
する。その後、バルブ19が開となり、送風ファン6か
ら燃焼に必要な空気がフィルタ2に送風され、フィルタ
2が捕集したパティキュレートが燃焼する。
【0024】前述の空気の流れを図3、図4a、図4b
を用いて、説明する。図3は、フィルタ再生時の空気の
流れである。排気ガスはバイパス管16を通り排出され
る。一方、燃焼用空気の流れは、送風ファン6からフィ
ルタ2を通って送風排気口20から排出する。パティキ
ュレートの捕集時の排気ガスの流れを図4に示す。図4
aは、従来例でフィルタ2を通った排気ガスが送風ファ
ン6に流れ込まないように、ファンバルブ17が閉じて
いる。図4bは、本発明の再生装置であり、捕集時に送
風ファン6を動作させることで、ファンバルブ17の代
わりをおこなっている。
【0025】なお、本発明の送風ファンは、送風ポンプ
にしてもかまわない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。 (1)送風ファンをパティキュレートの捕集時に回転さ
せることで、送風ファンバルブが不要になるので、低コ
ストなフィルタ再生装置が実現できる。 (2)空気流路制御用バルブの数が少なくて済むため、
信頼性の高いフィルタ再生装置が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明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
【図2】本発明の一実施例のフィルタ再生工程を示すタ
イミングチャート
【図3】フィルタ再生時の空気の流れを示す説明図
【図4】パティキュレート捕集時の空気の流れを示す説
明図
【図5】従来例の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
【図6】従来例の再生のフィルタ再生工程を示すタイミ
ングチャート
【符号の説明】
2 フィルタ 3 加熱室 4 マイクロ波発生手段 6 送風ファン 16 排気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 宣彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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捕集するフ
    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、前記加熱室に排気ガス以外の気
    体を供給する送風ファンを備え、前記マイクロ波発生手
    段により前記加熱室のフィルタにマイクロ波を所定の時
    間供給して前記パティキュレートをマイクロ波で誘電加
    熱し、前記送風ファンが前記パティキュレートが燃焼す
    るのに必要な空気を供給することにより前記パティキュ
    レートを燃焼させ前記フィルタを再生する装置におい
    て、前記送風ファンは、前記パティキュレートを捕集し
    ている間も動作しつづけるように制御してなる内燃機関
    用フィルタ再生装置。
JP3300062A 1991-11-15 1991-11-15 内燃機関用フイルタ再生装置 Pending JPH05141221A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030012282A (ko) * 2001-07-31 2003-02-12 채재우 마이크로웨이브를 이용한 디젤엔진 pm필터의 착탈형재생장치
KR100451427B1 (ko) * 2001-08-31 2004-10-06 주식회사제4기한국 마이크로웨이브를 이용한 디젤 자동차의 배기가스 정화장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030012282A (ko) * 2001-07-31 2003-02-12 채재우 마이크로웨이브를 이용한 디젤엔진 pm필터의 착탈형재생장치
KR100451427B1 (ko) * 2001-08-31 2004-10-06 주식회사제4기한국 마이크로웨이브를 이용한 디젤 자동차의 배기가스 정화장치

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