JPH05168834A - 排気ガス微粒子浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再生処理を多数回繰り返しても、微粒子の燃
え残りが殆ど生じないような、排気ガス浄化用フィルタ
を備えた排気ガス浄化装置を提供する。 【構成】 エンジンの排気管２に設けられ、排気ガスを
濾過してその中に含まれる微粒子を捕集する多孔質の耐
熱性フィルタ２０と、フィルタ２０内に捕集されて堆積
した微粒子を燃焼させて除去するための加熱手段２１と
を備えており、フィルタ２０はその外周壁から内側に向
かって１５乃至２５ｍｍの部分を周辺部とし、それより
も内側の部分を中心部として、フィルタ２０の構造によ
り、それぞれの部分におけるフィルタの単位体積当たり
の微粒子の堆積量が、中心部：周辺部＝１：１．５〜
２．５となるように設定し、中心部での燃焼温度を抑え
てフィルタ２０の熱損傷を防止しながら、周辺部では多
量の微粒子の燃焼により発熱量を増やして微粒子の燃焼
温度を高く維持し、微粒子の燃え残りを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関等から排出さ
れる排気ガスの中に含まれているカーボン粒等の可燃性
の微粒子（パティキュレート）を分離捕集して排気ガス
を浄化するフィルタを備えた排気ガス微粒子浄化装置に
係り、特に、微粒子の燃焼によるフィルタの再生処理
を、フィルタに熱損傷を与えることなく良好に行うこと
ができるようにしたこの種の排気ガス微粒子浄化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガスに含ま
れているパティキュレートを分離捕集して排気ガスを浄
化するフィルタを備えた排気ガス微粒子浄化装置の一例
が、実開昭６３−９３４１３号公報に記載されている。
図８はこのような排気ガス微粒子浄化装置に使用される
フィルタ１００の縦断面構造を示したもので、フィルタ
１００は、前後に排気ガスの流入部と排出部を有する筒
形の排気ガス微粒子浄化装置のケーシング１０１内に、
適当な緩衝材或いは断熱材１０２を外周壁の外側に巻き
付けられて収容、固定されている。この例のフィルタ１
００は多孔質の耐熱性セラミック材料からなり、軸線方
向に多数の細孔（これを「セル」という）１０３を有す
るハニカム状のものである。

【０００３】そして各セル１０３は、上流側端部又は下
流側端部のいずれか一方が閉塞された盲管状になってい
る（閉塞する部分を「栓」という）。その結果、上流側
に向かって開口すると共に下流端が栓によって閉塞され
た第１のセル群１０３ａと、その反対に、下流側に向か
って開口すると共に上流端が栓によって閉塞された第２
のセル群１０３ｂとの２種類のセル群が形成され、第１
のセル群１０３ａの一つのセルと、第２のセル群１０３
ｂの一つのセルが隣接している部分では、それらの間は
多孔質のフィルタの材料からなる薄肉のセル壁１０４に
よって遮断されているので、排気ガスのうちの気体部分
はセル壁１０４を通過することができるが、固体粒子で
あるパティキュレートは通過を阻止されて捕集され、第
１のセル群１０３ａの中に堆積する。

【０００４】内燃機関の運転時間に応じてパティキュレ
ートの堆積量が次第に増加すると、フィルタ１００を排
気ガスが通過する際の流れの抵抗が増大するので、機関
の出力低下を招くことになる。そこで、フィルタ１００
の前後の差圧が所定値を越えたとか、機関の運転時間の
累計が所定の時間を上回ったとかいうような目安によっ
て、パティキュレートの堆積量が所定の限界を越えたと
判断されたとき、例えばフィルタ１００に対して並列に
設けられる図示しないバイパス通路を開いて、フィルタ
１００を排気ガスの流路から切り離し、フィルタ１００
の上流端に取り付けられている電気ヒータ１０５に通電
して発熱させると共に、フィルタ１００に空気を供給し
て、堆積したパティキュレートに着火させ且つ燃焼させ
ることにより、パティキュレートを焼却してフィルタを
再生させるという処理を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】パティキュレートを堆
積したフィルタ１００の前述の再生処理において、フィ
ルタ１００内の温度Ｔを測定してみると、フィルタ１０
０の中心部１０６の温度Ａと周辺部１０７の温度Ｂとで
は値が異なっており、例えばフィルタ１００の下流側端
面のように、同一横断面上のそれぞれの領域に属する測
定点の温度Ａ，Ｂは、再生処理即ち燃焼の時間ｔの進行
と共に図６の線図のように変化する。このように、フィ
ルタ１００の中心部１０６と周辺部１０７との間に燃焼
温度の差が生じるのは、フィルタ１００の周囲に断熱材
１０２を設けていても完全な断熱状態ではないから、周
辺部１０７では、ケーシング１０１を通してフィルタ１
００から熱が外部へ逃げることによって燃焼温度が低下
するのに対し、中心部１０６では熱がフィルタ１００の
内部に籠もることによって燃焼温度が上昇するためであ
る。その結果、中心部１０６及び周辺部１０７の温度
Ａ，Ｂのピーク値の間には、図６にΔＴとして示すよう
な温度差が生じ、その実際の値は、条件によっては４０
０℃程度にも達することがある。

【０００６】そのため、再生処理中のフィルタ１００の
中心部１０６の燃焼温度を、フィルタ１００に熱損傷を
生じさせないための限界である９００℃程度の温度に抑
えようとすると、周辺部１０７の燃焼温度が５００℃程
度になってしまうため、周辺部１０７に堆積したパティ
キュレートが燃え残り、再生を繰り返す度に周辺部１０
７の燃え残りのパティキュレートが累積して堆積量が増
加し、図１２に示すように再生率が漸次減少して、最後
にはフィルタ１００が目詰まりの状態になる恐れがあ
る。そこで本発明は、再生処理を多数回繰り返しても、
パティキュレートの燃え残りが殆ど生じないような排気
ガス浄化用フィルタを備えた排気ガス微粒子浄化装置を
提供することを、発明の解決課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者等は実験によっ
て、フィルタに堆積したパティキュレートの量と、再生
時のフィルタの内部温度（燃焼温度）及び再生率（堆積
したパティキュレートの総重量に対して燃焼によって除
去された分の重量を百分率で表したもの）との間には強
い相関関係があり、堆積量が多いほど温度、再生率とも
高くなるという興味ある事実を見出した。図７は直径１
４０ｍｍ、容積２リットル、セル数１５０のフィルタを
用いた実験結果を示すもので、パティキュレートの堆積
量がフィルタの容積１リットル当たり７ｇ程度のとき
に、フィルタ内ピーク温度がフィルタに熱損傷を与えな
い最高の温度（この場合は９００℃）に達し、堆積量が
それよりも多くなると、フィルタに溶損やクラックが発
生することも判った。

【０００８】しかしながら、容積１リットル当たり７ｇ
程度の堆積量では、フィルタ内のピーク温度の温度分布
は図９のようになり、フィルタの周辺部では、前述のよ
うに熱が周囲へ放散することによって冷却されるので、
パティキュレートの燃焼（着火）温度である約６５０℃
を下回る結果、フィルタの周辺部にパティキュレートの
燃え残りを生じてしまう。従って、熱の逃げ易いフィル
タの周辺部における単位体積当たりのパティキュレート
の堆積量を、熱の籠もり易い中心部のそれよりも多くす
ることにより、周辺部における発熱量を増加させて燃焼
温度を上昇させれば、中心部の温度を上昇させることな
しに、周辺部まで再生をすることができるのではないか
という着想に基づき、更に次のように検討を進めた。

【０００９】まず、フィルタの単位体積当たりのパティ
キュレートの堆積量を多くするフィルタの周辺部の範囲
を、フィルタの外周壁からどの程度までとするかを決定
するために、フィルタの長手方向中間点付近の横断面に
おける再生時の径方向の温度分布を調べたところ、図１
０のようになっていることが判った。図１０及び図９か
ら明らかなように、フィルタの中心部ではかなり広い範
囲にわたって殆ど温度差がないのに対し、外周壁から１
５ないし２５ｍｍ程度の点で急激な温度の落ち込みが発
生することが判った。これは、前述のようにフィルタの
周辺部ではケーシングを介して熱が外部へ逃げるため
で、実験に使用したフィルタの外径は１４０ｍｍである
が、フィルタ径が１００〜２００ｍｍ程度の範囲のもの
でも同じ傾向が見られるので、周辺部としてはフィルタ
の外周壁から１５〜２５ｍｍ程度にとるのが適当であ
る。即ち、外径が１００〜２００ｍｍ程度のフィルタで
は、フィルタの外周壁から１５〜２５ｍｍという数値
が、フィルタの外径に対する比率ではなく、絶対値とし
て決まることも判った。

【００１０】次に、再生を行う時期を決めるフィルタの
中心部及び周辺部における単位体積当たりのパティキュ
レートの堆積量を、それぞれどの程度にすればよいかを
調査した結果を図１１に示す。中心部におけるパティキ
ュレートの堆積量を前述のようにフィルタに熱損傷を生
じないフィルタ容積１リットル当たり７ｇに固定し、周
辺部におけるパティキュレートの堆積量の方を変化させ
たもので、再生時のフィルタ中心部の温度が約９００℃
で一定であるのに対し、周辺部ではパティキュレートの
堆積量を増加させると共に温度が上昇し、それに伴って
再生率も高くなることが確認された。この結果より見
て、フィルタの中心部及び外周部の再生時の温度を共に
９００℃を越えない程度に保って再生率を高めるために
は、フィルタの周辺部における単位体積当たりのパティ
キュレートの堆積量を中心部のそれの１．５〜２．５倍
程度にとるのがよいという結論に到達した。

【００１１】このようにして、フィルタの外周壁から１
５〜２５ｍｍ程度内側の周辺部と、それよりも内側の中
心部に対する、フィルタの単位体積当たりのパティキュ
レートの堆積量の比率を、 中心部：周辺部＝１：１．５〜２．５ とすれば、異常高温によるフィルタの熱損傷を起こすこ
となく、フィルタの周辺部まで良好に再生を行うことが
できることを見出した。

【００１２】以上の知見に基づき、本発明は、前記課題
を解決するための手段として、排気ガスの排出経路に設
けられ、排気ガスを濾過してその中に含まれる微粒子を
捕集する多孔質の耐熱性フィルタと、前記フィルタ内に
捕集されて堆積した微粒子を燃焼させて除去するための
加熱手段とを備えており、前記フィルタはその外周壁か
ら内側に向かって１５乃至２５ｍｍの部分を周辺部と
し、それよりも内側の部分を中心部として、それぞれの
部分におけるフィルタの単位体積当たりの微粒子の堆積
量の比率が、 中心部：周辺部＝１：１．５〜２．５ となるように設定された排気ガス微粒子浄化装置を提供
するものである。

【００１３】

【作用】本発明の排気ガス微粒子浄化装置における微粒
子捕集用のフィルタは、中心部における単位体積当たり
の微粒子の堆積量を抑えて、外周壁から内側に向かって
１５乃至２５ｍｍの周辺部におけるフィルタの単位体積
当たりの堆積量を、中心部のそれの１．５〜２．５倍に
なるように設定したので、燃焼熱の籠もり易い中心部で
は異常高温によるフィルタの熱損傷を防ぐことができる
と共に、周辺部では多量の微粒子によって十分な燃焼熱
が得られるために、ケーシングを介して熱が外部に逃げ
て燃え残りを生じ易い周辺部でも、微粒子の着火温度以
上の高温を維持することが可能になり、フィルタ全体に
わたって良好に、且つ熱損傷の恐れなくフィルタの再生
を実施することができる。

【００１４】

【実施例】図１に、本発明の実施例としてのディーゼル
エンジン用の排気ガス微粒子浄化装置、及びそれに関連
する諸装置を含む排気ガス微粒子浄化システム１の全体
構成を示している。図１の左方にある図示しないディー
ゼルエンジンから導出される排気管２は、切換弁３を介
して入口部４を有する排気ガス微粒子浄化装置５に接続
される。排気ガス微粒子浄化装置５の出口部６は、切換
弁７を介して排気管８に接続され、図示しない他の排気
ガス浄化装置や消音器等を経て大気に開放される。

【００１５】排気管２と排気管８との間には、それらを
直接に連通させ得るバイパス通路９が設けられ、切換弁
７が、排気管８へ排気ガス微粒子浄化装置５の出口部６
又はバイパス通路９の一方を接続するように作動する。
切換弁３から分岐して別の排気管１０が大気に開放して
おり、この排気管１０は、切換弁３によって排気管２と
排気ガス微粒子浄化装置５の入口部４との間が遮断され
たときに、入口部４と連通するようになっている。排気
ガス微粒子浄化装置５の出口部６には空気供給管１１に
よって空気ポンプ１２が接続されている。１３は例えば
電子式の制御装置であって、切換弁３を作動させるアク
チュエータ１４、切換弁７を作動させるアクチュエータ
１５、更に、空気ポンプ１２の駆動を制御する空気流量
制御手段１６、その他のものに制御信号を送るものであ
る。

【００１６】排気ガス微粒子浄化装置５の筒状ケーシン
グ内には、排気ガス中に含まれているパティキュレート
（微粒子）を捕集するための多孔質のセラミック材から
なるハニカム構造のフィルタ２０が、適当な緩衝材或い
は断熱材を介して固定されており、その出口部６側の端
面には、パティキュレートを加熱して着火させる加熱手
段としての電気ヒータ２１が取り付けられている。電気
ヒータ２１は制御装置１３によって通電制御される。フ
ィルタ２０に堆積したパティキュレートの量を測定して
再生処理を行う時期を決定するために、この実施例では
フィルタ２０の前後差圧を検出する測定手段２３を設け
て、圧力導入管２４、２５を排気ガス微粒子浄化装置５
の入口部４と出口部６へ接続している。測定手段２３の
検出した差圧信号ΔＰは、導線によって制御装置１３に
入力される。

【００１７】図２にパティキュレート捕集用フィルタ２
０の第１実施例について、その前端面（排気ガス微粒子
浄化装置５の入口部４側の面）の形状を模式的に示す。
この場合のフィルタ２０Ａは、直径が１４０ｍｍの円柱
形で、容量が２リットルの大きさを有し、従来のフィル
タと同様にコーディエライトセラミックスよりなるハニ
カム構造を有するものである。軸線方向にフィルタ２０
Ａを貫通する形の細孔（実際は栓２６によって前端又は
後端が閉塞されて貫通はしていない。）によって多数の
セル２７が均等に配置されているが、この実施例ではセ
ル２７の栓詰めパターンに特徴がある。

【００１８】図２に示す第１実施例のフィルタ２０Ａ
は、その外周壁３０から内側に測って１５〜２５ｍｍの
部分を周辺部２８とし、それよりも内側の部分を中心部
２９として、各部分におけるセル２７に対する栓２６の
配置を異ならせている。即ち、従来技術の項で説明した
図８に示す第１のセル群１０３ａ及び第２のセル群１０
３ｂと同様に、排気ガス微粒子浄化装置５の入口部４の
側にある開口に栓２６がなくて入口部４に開放されてい
ると共に、出口部６の側に本来あるべき開口が栓２６に
よって閉塞されているセル２７を第１のセル群２７ａと
呼び、それとは逆に、入口部４の側に本来あるべき開口
が栓２６によって閉塞されていると共に、出口部６の側
にあるセル２７の開口に栓２６がなくて出口部６の側に
開放されているセル２７を第２のセル群２７ｂと呼ぶこ
とにすれば、周辺部２８においては、第１のセル群２７
ａに属するセル２７と、第２のセル群２７ｂに属するセ
ル２７とが、平面上に１個ずつ互いに隣接するように交
互に配列されているのに対して、中心部２９において
は、第１のセル群２７ａに属するセル２７が９個ずつ、
第２のセル群２７ｂに属するセル２７もやはり９個ず
つ、それぞれ一団に纏められており、それらの集団が、
平面上に１個ずつ互いに隣接するように交互に配列され
ている。

【００１９】従って、周辺部２８においては、第１のセ
ル群２７ａに属するセル２７の隣には必ず第２のセル群
２７ｂに属するセル２７があるので、それらの間にある
多孔質のセル壁３１の全てを排気ガス等の気体が透過す
ることができるのに対し、中心部２９においては、図３
に拡大して示したように、一団となっている第１のセル
群２７ａと、第２のセル群２７ｂとの境にある双方のセ
ル２７の間では、それらの間にある多孔質のセル壁３１
を排気ガス等の気体が透過することができるものの、一
団となっている第１のセル群２７ａ、又は第２のセル群
２７ｂ内においては、それらに属する各セル２７は全
て、排気ガス微粒子浄化装置５の同じ側の入口部４又は
出口部６に開放されているので、それぞれ一団となって
いる各セル２７の間には殆ど圧力差がないから、各セル
２７間のセル壁３１を透過する気体の流れは殆ど生じな
い。これは、周辺部２８に比べて中心部２９においては
気体が透過し得る有効なセル壁３１の面積が少なくなっ
ていることを意味し、それによって、中心部２９におけ
る通気抵抗は周辺部２８における通気抵抗よりも格段に
大きくなる。

【００２０】フィルタ２０Ａ内における部分的なパティ
キュレートの堆積量は、ある部分の通気抵抗が他の部分
に比べて相対的に大きくなるほど、その部分を通る排気
ガスの流量が少なくなることによって、その部分におけ
るパティキュレートの堆積量が相対的に減少するから、
このようにフィルタ２０Ａの周辺部２８と中心部２９と
の間で栓詰めパターンを変え、それらの間に通気抵抗の
差を与えることによって、周辺部２８における単位体積
当たりのパティキュレートの堆積量と、中心部２９にお
けるそれとの間に差を付けることができる。発明者等
は、この方法によって、中心部２９と周辺部２８との単
位体積当たりのパティキュレートの堆積量比率を１：
１．５〜２．５とすることができることを実験によって
確認した。なお、フィルタ２０Ａの周辺部２８と中心部
２９の境界で急激にパターンを変化させないで、境界部
分に帯状に、第１のセル群２７ａと第２のセル群２７ｂ
とを、それぞれ同種のセル４個を一団として構成した中
間領域を設けてもよい。

【００２１】そこで、図１に示した排気ガス微粒子浄化
システム１の排気管２を、図示しないディーゼルエンジ
ンの排気管に接続して通常の運転を行う場合、制御装置
１３によって作動されるアクチュエータ１４が、切換弁
３を図示位置とは異なる位置へ動かし、排気管２と排気
ガス微粒子浄化装置５の入口部４とを連通させる。また
それと同時に、アクチュエータ１５が切換弁７を図示位
置とは異なる位置へ動かし、排気ガス微粒子浄化装置５
の出口部６と排気管８とを連通させ、バイパス通路９を
遮断する。ディーゼルエンジンの排気ガスは、排気管
２、切換弁３、入口部４、フィルタ２０、出口部６、切
換弁７、排気管８の順に流れるが、排気ガスがフィルタ
２０を通過する際に、その中に含まれていたパティキュ
レートはフィルタ２０によって捕捉され、その大部分は
第１のセル群２７ａの内部に堆積する。

【００２２】図１の排気ガス微粒子浄化装置５における
フィルタ２０として、例えば図２及び図３に示した第１
実施例のフィルタ２０Ａを使用すると、その中心部２９
と周辺部２８における、それぞれの単位体積当たりのパ
ティキュレートの堆積量の比率は１：１．５〜２．５と
なり、周辺部２８においてはフィルタの単位体積当たり
多量のパティキュレートが堆積すると共に、中心部２９
においてはフィルタの単位体積当たり少量のパティキュ
レートが堆積する。フィルタ２０としては、その第１実
施例である２０Ａであっても、後述の第２実施例のフィ
ルタ２０Ｂ、或いは第３実施例のフィルタ２０Ｃであっ
ても、実質的に同様な作用をするから、今後はこれらを
総括して単にフィルタ２０と呼ぶことにする。

【００２３】フィルタ２０上に堆積したパティキュレー
トの量が増加すると、通気抵抗が増大する結果、排気ガ
ス微粒子浄化装置５の入口部４と出口部６との圧力差Δ
Ｐの値が大きくなるので、それが所定値を越えたと制御
装置１３において判定されたときは、フィルタ２０の再
生処理が行われる。その場合、まず制御装置１３の信号
によってアクチュエータ１４及びアクチュエータ１５が
作動し、切換弁３と切換弁７を図１に示した位置に切り
換える。もしディーゼルエンジンが運転中であれば、排
気ガスは排気管２からバイパス通路９に入り、フィルタ
２０を通らずに排気管８から外部へ放出される。

【００２４】制御装置１３によって電気ヒータ２１が付
勢され、フィルタ２０を一端面から加熱すると共に、制
御装置１３の信号を受けた空気流量制御手段１６が空気
ポンプ１２を起動して、新鮮な空気をフィルタ２０内へ
送り込む。空気は、図１に白矢印で示したように、空気
ポンプ１２、空気供給管１１、排気ガス微粒子浄化装置
５の出口部６、フィルタ２０、入口部４、切換弁３を通
って排気管１０から外部へ排出されるが、フィルタ２０
では電気ヒータ２１によって加熱されたパティキュレー
トを燃焼させる。

【００２５】第１実施例のフィルタ２０Ａの場合は、フ
ィルタ２０に前述のような特別の構造が与えられている
ことによって、周辺部２８と中心部２９との間に通気抵
抗の差が生じ、ディーゼルエンジンの運転中には、中心
部２９ではパティキュレートの堆積量が比較的少ないの
に対して、周辺部２８では比較的多くのパティキュレー
トが堆積して、それぞれの部分におけるフィルタの単位
体積当たりのパティキュレートの堆積量の比率が１：
１．５〜２．５となっている。従って、再生燃焼が行わ
れると、フィルタの単位体積当たりのパティキュレート
の堆積量を少なくした中心部２９では、燃焼による発熱
量が少ないために温度上昇が比較的少なく、フィルタ２
０に熱損傷を与えるような高温度に達しない。また、フ
ィルタの単位体積当たりの堆積量を多くした周辺部２８
では発熱量が大きいために、外部への放熱が多くてもそ
の分だけ熱の供給が多ければ温度を高く保持することが
できるので、再生処理を行っている間は、常にパティキ
ュレートの燃焼を維持するのに必要な温度が保たれて、
燃焼が十分に行われ、部分的に熱損傷を与えるような異
常な高温を避けながらも、フィルタ２０内の全域にわた
って隈なく再生が進行し、どこにもパティキュレートの
燃え残りが発生しない。

【００２６】図１に示した排気ガス微粒子浄化システム
１では、ディーゼルエンジンの運転中にフィルタ２０の
再生処理を行うときには、バイパス通路９へ排気ガスを
流すと共に、空気ポンプ１２によってフィルタ２０の後
端側から新鮮な空気を前端側に向かって流す構成をとっ
ているが、本発明はこのような構成に限らず、その反対
向きに新鮮な空気を流す構成としたり、或いは、空気ポ
ンプ１２を使用しないで、過剰空気を含むディーゼルエ
ンジンの排気ガスの一部をフィルタ２０内に流しなが
ら、その前端部等に設けた電気ヒータによって加熱し
て、堆積したパティキュレートを燃焼させるように構成
することもできる。

【００２７】図４に、パティキュレート捕集用フィルタ
２０の第２実施例であるフィルタ２０Ｂを一方の端面側
から見た形状を示す。この例は、フィルタの周辺部２８
と中心部２９との間で、フィルタの単位体積当たりのパ
ティキュレートの堆積量を相違させる手段として、それ
ぞれの領域におけるセル壁の厚さを異なる値にすること
によって、領域ごとに通気抵抗を変えるという方法をと
っている。そのため、周辺部２８では従来から従来技術
において採用している程度の厚さｔ₁ のセル壁３１を設
けると共に、中心部２９ではそれよりも厚い、厚さｔ₂
の通気抵抗が大きいセル壁３２を設ける。栓詰めパター
ンについては、いずれの領域も、図２に示した第１実施
例のフィルタ２０Ａにおける周辺部２８と同様に、第１
のセル群２７ａに属するセル２７と、第２のセル群２７
ｂに属するセル２７とが、排気ガス微粒子浄化装置５の
入口部４の側、又は出口部６の側の各端面の平面上で、
それぞれ交互配置になるようにすればよい。この例にお
いても、周辺部２８と中心部２９との境界線において、
急激にセル壁３１とセル壁３２の厚さが変化するのを避
けるため、セル壁の厚さが徐々に変化する境界領域を設
けてもよい。

【００２８】図５に、パティキュレート捕集用フィルタ
２０の第３実施例であるフィルタ２０Ｃを一方の端面側
から見た形状を示す。この例は、フィルタの周辺部２８
と中心部２９との間で、フィルタの単位体積当たりのパ
ティキュレートの堆積量を相違させる手段として、それ
ぞれの領域における単位断面積当たりのセル数を変える
という方法をとっている。セル１個の大きさが大きけれ
ば大きいほど、単位断面積当たりのセル壁の通気面積が
小さくなるため通気抵抗が大きくなる。したがって、フ
ィルタ２０Ｃの周辺部２８では中心部２９よりも小さな
セル数としてある。この場合、周辺部２８のセル２７の
大きさを従来技術におけるものと同程度の大きさにすれ
ば、中心部２９のセル３３の大きさをそれよりも小さく
することになる。

【００２９】図５において、３３ａは第１のセル群を、
また、３３ｂは第２のセル群を示している。栓詰めパタ
ーンについては、いずれの領域も第１実施例のフィルタ
２０Ａにおける周辺部２８と同様に、第１のセル群２７
ａに属するセル２７と、第２のセル群２７ｂに属するセ
ル２７とが、フィルタ２０Ｃの各端面上で交互配置にな
るようにすればよい。この例においても、周辺部２８と
中心部２９との境界線において急激に単位断面積当たり
のセル数が変化するのを避けるため、セル数が徐々に変
化する境界領域を設けてもよい。

【００３０】これら第２実施例のフィルタ２０Ｂ及び第
３実施例のフィルタ２０Ｃでも、周辺部２８と中心部２
９との間に通気抵抗の差を与えることによって、フィル
タの単位体積当たりのパティキュレートの堆積量に差が
生じ、再生時には周辺部２８と中心部２９の発熱量が変
わってきて、適当な温度分布になり、前述の第１実施例
のフィルタ２０Ａと同様な効果が得られることは明らか
である。

【００３１】

【発明の効果】本発明により、微粒子捕集用のフィルタ
について、外周壁から内側に向かって１５乃至２５ｍｍ
の部分を周辺部とすると共に、それよりも内側の部分を
中心部として、それぞれの部分におけるフィルタの単位
体積当たりの微粒子の堆積量の比率が、 中心部：周辺部＝１：１．５〜２．５ となるように設定することによって、燃焼熱の籠もり易
い中心部において異常高温によるフィルタの熱損傷を防
ぎながら、周辺部においても、増量した微粒子の燃焼に
よって、微粒子の着火温度以上の高温を維持することが
可能になり、フィルタ全体にわたって良好に、且つフィ
ルタの熱損傷の恐れなく再生を実施することができる排
気ガス微粒子浄化装置を提供することができる。本発明
によれば、再生を何回繰り返しても、フィルタ内に微粒
子の燃え残りが増加しないので、フィルタの再生率が殆
ど低下せず、再生を行うう度に初期の性能を回復するこ
とができ、一つのフィルタを支障なしに非常に長期間に
わたって使用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ガス微粒子浄化装置を含む排気ガ
ス微粒子浄化システムの実施例の全体構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の排気ガス微粒子浄化装置の要部である
フィルタの第１実施例を示す端面の模式図である。

【図３】図２の一部を拡大して示す端面の模式図であ
る。

【図４】フィルタの第２実施例を示す端面の模式図で、
（ａ）は全体図、（ｂ）は周辺部の拡大図、（ｃ）は中
心部の拡大図である。

【図５】フィルタの第３実施例を示す端面の模式図で、
（ａ）は全体図、（ｂ）は周辺部の拡大図、（ｃ）は中
心部の拡大図である。

【図６】従来技術によるフィルタの再生時における中心
部と周辺部の燃焼温度の位置的及び時間的変化を示す線
図である。

【図７】パティキュレートの堆積量に対する燃焼時のピ
ーク温度と重量再生率との関係を示す線図である。

【図８】フィルタを有する排気ガス微粒子浄化装置の部
分を拡大して、その中心部と周辺部の位置を示す縦断面
図である。

【図９】特定のパティキュレート堆積量で再生を行った
際のフィルタ内のピーク温度の温度分布を示す等温線図
である。

【図１０】図９と同様な状態におけるフィルタの径方向
の温度分布を示す線図である。

【図１１】堆積量の比率を変えた場合の燃焼温度と再生
率の関係を示す線図である。

【図１２】従来技術におけるフィルタの再生回数と再生
率との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１…排気ガス微粒子浄化システム ２…排気管 ３…切換弁 ４…入口部 ５…排気ガス微粒子浄化装置 ６…出口部 ７…切換弁 ９…バイパス通路 １０…排気管 １２…空気ポンプ １３…制御装置 １４，１５…アクチュエータ １６…空気流量制御手段 ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…フィルタ ２１…電気ヒータ ２３…測定手段 ２６…栓 ２７…セル ２７ａ…第１のセル群 ２７ｂ…第２のセル群 ２８…周辺部 ２９…中心部 ３０…外周壁 ３１，３２…セル壁 １００…フィルタ １０１…ケーシング １０３…セル １０３ａ…第１のセル群 １０３ｂ…第２のセル群 １０４…セル壁 １０５…電気ヒータ １０６…中心部 １０７…周辺部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガスの排出経路に設けられ、排気ガ
   スを濾過してその中に含まれる微粒子を捕集する多孔質
   の耐熱性フィルタと、前記フィルタ内に捕集されて堆積
   した微粒子を燃焼させて除去するための加熱手段とを備
   えており、前記フィルタはその外周壁から内側に向かっ
   て１５乃至２５ｍｍの部分を周辺部とし、それよりも内
   側の部分を中心部として、それぞれの部分におけるフィ
   ルタの単位体積当たりの微粒子の堆積量の比率が、 中心部：周辺部＝１：１．５〜２．５ となるように設定された排気ガス微粒子浄化装置。