JPH0517113U - パテイキユレート除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルタに付着・捕集されたパティキュレー
トの自燃を鎮火することにより、フィルタの溶損を未然
に防止できるパティキュレート除去装置を提供するこ
と。 【構成】 機関２の排気管路３に介設され、排気ガス中
のパティキュレートを捕集するフィルタ５と、該フィル
タ５をバイパスして排気ガスを流すバイパス経路１６
と、該バイパス経路１６の入口部に開閉自在に設けられ
たバイパス弁１７と、上記フィルタ５の前後の排気管路
３にそれぞれ開閉自在に設けられ、その閉弁時にフィル
タ５への酸素の導入を遮断する消火弁１４ａ，１４ｂ
と、上記フィルタ５近傍の排気ガス温度を測定すること
によりフィルタ５に付着したパティキュレートの自燃を
検出する自燃検出手段１５と、通常時、上記消火弁１４
ａ，１４ｂを開にバイパス弁１７を閉に保持すると共
に、上記検出手段１５が自燃を検出したとき、消火弁１
４ａ，１４ｂを閉にバイパス弁１７を開に作動させる制
御部１２とを備えたことを特徴とするパティキュレート
除去装置１。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディーゼルエンジン等の排ガス中に含まれるパティキュレートを捕 集するパティキュレート除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼルエンジンの排ガス中には、燃焼によって生成されたススを主成分と する排気微粒子（パティキュレート）が高濃度で含まれており、これが公害の原 因となっている。このため、ディーゼルエンジンを搭載した車両の排気系には、 排ガス中のパティキュレートをフィルタ（セラミック多孔質材料等）で捕集する パティキュレート除去装置が設けられている。

【０００３】 この種のパティキュレート除去装置では、フィルタにパティキュレートを付着 させて捕集するため、フィルタが目詰まりしてしまう。このフィルタの目詰まり を再生する再生装置として、パティキュレートを捕集したフィルタに直接高熱 を供給し、この熱によってパティキュレートを焼却してフィルタを再生する焼却 タイプのものと、フィルタに通常の排気ガス流と逆方向に圧縮エア（逆洗エア ）を流し、この逆洗エアによってフィルタに付着・捕集されたパティキュレート を剥離・除去してフィルタを再生する逆洗タイプのもの（特開平2-45609 号，実 開昭59-68117号等）とが知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記焼却タイプおよび逆洗タイプのいずれのタイプにあっても 、それらの正規の再生（焼却再生および逆洗再生）とは別に、排気ガス温度がス ス（パティキュレート）の着火温度以上に上昇した場合、フィルタに付着・捕集 されたパティキュレートが自己着火するいわゆる自己再生が起こり得る。ここで 、ススの着火温度は550 〜600 ℃程度であり、排気温度は高速の全負荷時には70 0 ℃以上にも達してしまうことを考慮すると、上記自己再生は比較的頻繁に起き 得る現象といえる。

【０００５】 さて、この自己再生が発生した場合、その後のエンジンの運転条件によっては 、フィルタ内のパティキュレートが急激に燃焼して温度が上昇し、フィルタに溶 損あるいは熱亀裂などが生じる場合がある。具体的には、フィルタ内のパティキ ュレートが着火した直後に、エンジン負荷が減少しエンジン回転数が低下すると 、排気ガス中の酸素濃度が増加し排気ガス流量が減少することとなり、これによ り、フィルタ内のパティキュレートが爆発的に燃焼し、フィルタが1000℃以上に 達して溶損する場合がある。

【０００６】 以上の事情を考慮して創案された本考案の目的は、フィルタに付着・捕集され たパティキュレートの自燃を鎮火することにより、フィルタの溶損を未然に防止 できるパティキュレート除去装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、機関の排気管路に介設され、排気ガス中 のパティキュレートを捕集するフィルタと、該フィルタをバイパスして排気ガス を流すバイパス経路と、該バイパス経路の入口部に開閉自在に設けられたバイパ ス弁と、上記フィルタの前後の排気管路にそれぞれ開閉自在に設けられ、その閉 弁時にフィルタへの酸素の導入を遮断する消火弁と、上記フィルタ近傍の排気ガ ス温度を測定することによりフィルタに付着したパティキュレートの自燃を検出 する自燃検出手段と、通常時、上記消火弁を開にバイパス弁を閉に保持すると共 に、上記検出手段が自燃を検出したとき、消火弁を閉にバイパス弁を開に作動さ せる制御部とを備えて構成されている。

【０００８】

【作用】

上記構成のパティキュレート除去装置によれば、通常時には、制御部が消火弁 を開にバイパス弁を閉に保持する。これにより、排気ガスは排気管路に介設され たフィルタを通って排出され、この際、排気ガス中のパティキュレートがフィル タに付着・捕集される。

【０００９】 他方、自燃検出手段がフィルタ近傍の排気ガス温度を測定することによりフィ ルタに付着したパティキュレートの自燃を検出すると、制御部が消火弁を閉にバ イパス弁を開に作動させる。消火弁を閉じることによりフィルタへの酸素の導入 が遮断されてフィルタの自燃が鎮火する。またこのときバイパス弁を開くことに より排気ガスはバイパス経路を通って排出される。

【００１０】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

【００１１】 図１はディーゼルエンジンの排気ガス中からパティキュレートを取り除くため のパティキュレート除去装置１の概略図である。図示するように、エンジン２か らマフラへ向かう排気管路３の途中が拡径されてパティキュレート除去室４が形 成されている。このパティキュレート除去室４には、排気ガス中のパティキュレ ートを付着・捕集する直方体状のフィルタ５が嵌着されており、このフィルタ５ によってパティキュレート除去室４内が上下に排気導入室６とパティキュレート 収容室７とに仕切られている。

【００１２】 上記フィルタ５は、本出願人が先に提案した実願平2-113087号「パティキュレ ート除去装置」に示されるような構造が用いられている。すなわち、このフィル タ５は、通気性を有するセラミックス多孔質材料からなっており、上記排気導入 室６とパティキュレート収容室７と連通するように上下方向に形成された複数の 排気ガス通路（図示せず）を備えている。そして、フィルタ５の上面が排気導入 室６に臨み、下面が収容室７に臨み、両側面がマフラ側排気管８と連通している 。この構成によれば、エンジン２からの排気ガスは、排気導入室６からフィルタ ５の排気ガス通路内に導かれ、その後、通路内から通路側部を浸透してマフラ側 排気管８へ排出される。この際、排気ガスは、排気ガス中のパティキュレートが フィルタ５の排気ガス通路内周面に付着・捕集され、清浄ガスとなってマフラ側 排気管８へ排出されることになる。

【００１３】 このようにフィルタ５に付着・捕集されたパティキュレートをフィルタ５から 剥離・落下させるために、上記フィルタ５の後流側の排気管路３内には、フィル タ５へ排気ガスの流れと逆方向に高圧エア（以下逆洗エアと呼ぶ）を噴出する逆 洗ノズル９が設けられている。この逆洗ノズル９は、電磁開閉弁１０を介してエ アータンク１１に接続されている。このエアータンク１１にはコンプレッサ（図 示せず）によって加圧された高圧エアが供給されるようになっている。また、上 記電磁開閉弁１０は、ＣＰＵを備えた制御部１２に接続されており、この制御部 １２によって開閉制御されるようになっている。

【００１４】 上記逆洗ノズル９からの逆洗エアの噴出によってフィルタ５から剥離・落下し たパティキュレートは、フィルタ５の下方の収容室７に収容される。この収容室 ７には、室７内のパティキュレートをまとめて外部へ排出するための排出口１３ が設けられている。なお、収容室７内に電気ヒータ（図示せず）を設け、この電 気ヒータによりパティキュレートを焼却処理するようにしてもよい。

【００１５】 図１に示すように、上記フィルタ５の前後の排気管路３内には、それぞれ排気 管路３を開放・閉塞する消火弁１４ａ，１４ｂが設けられている。詳しくは、上 流側消火弁１４ａは排気導入室６の入口部に位置して設けられ、下流側消火弁１ ４ｂは逆洗ノズル９より下流のマフラ側排気管８内に位置して設けられている。 これら消火弁１４ａ，１４ｂは、上記制御部１２に接続されて制御部１２によっ て開閉制御されるようになっており、その閉弁時にフィルタ５への酸素の導入を 遮断すべく排気管路３内面にそれぞれ密着して排気管路３内を完全に閉塞するよ うになっている。

【００１６】 上記上流側消火弁１４ａの上流の排気管路３内には、そこを流れる排気ガス温 度を測定する排気温度センサ１５が設けられている。この排気温度センサ１５は 、上記フィルタ５近傍の排気ガス温度を測定することにより、フィルタ５に付着 したパティキュレートの自燃を検出するものであり、請求の範囲中の自燃検出手 段を構成している。この排気温度センサ１５もまた上記制御部１２に接続されて いる。

【００１７】 上記上流側消火弁１４ａより上流側の排気管路３には、フィルタ５をバイパス して排気ガスを流すバイパス経路１６が分岐して接続されている。このバイパス 経路１６の入口部には、バイパス経路１６を開放閉塞するバイパス弁１７が設け られている。このバイパス弁１７は上記制御部１２に接続されて制御部１２によ って開閉制御されるようになっている。

【００１８】 ここで、上記制御部１２は、通常時には、上記消火弁１４ａ，１４ｂを開にバ イパス弁１７を閉に保持し、上記排気温度センサ１５がフィルタ５に付着したパ ティキュレートの自燃を検出したときには、消火弁１４ａ，１４ｂを閉にバイパ ス弁１７を開に作動させるようになっている。

【００１９】 以上の構成からなる本実施例の作用について述べる。

【００２０】 図１に示すように、上記構成のパティキュレート除去装置１によれば、通常時 には、制御部１２が消火弁１４ａ，１４ｂを開にバイパス弁１７を閉に保持する 。これにより、排気ガスは排気管路３に介設されたフィルタ５を通って排出され 、この際、排気ガス中のパティキュレートがフィルタ５に付着・捕集される。こ のようにしてフィルタ５に付着・捕集されたパティキュレートは以下のようにし てフィルタから取り除かれる。

【００２１】 エンジン２が始動されると、制御部１２が所定時間ごと（例えば５分毎）に電 磁弁１０に開弁指令を与え、これによりフィルタ５の逆洗が行われる。この逆洗 時、フィルタ５の前後に設けられた消火弁１４ａ，１４ｂを閉じることが好まし い。これにより、逆洗エアがマフラ側排気管８に漏洩することなく二個の消火弁 １４ａ，１４ｂで仕切られたパティキュレート除去室４内に効果的に作用するこ とになり、フィルタ５の洗浄度が高まる。この際、バイパス弁１７を開にしてお けば、エンジン２からの排気ガスはバイパス経路１６を通って問題なく排出され る。

【００２２】 上記排気温度センサ１５がフィルタ５近傍の排気ガス温度を測定することによ りフィルタ５に付着したパティキュレートの自燃を検出すると、制御部１２が消 火弁１４ａ，１４ｂを閉にバイパス弁１７を開に作動させる。このように消火弁 １４ａ，１４ｂを閉じることにより、フィルタ５が収納されたパティキュレート 除去室４内への酸素の導入が遮断される。よって、パティキュレート除去室４内 が酸欠状態となってフィルタ５に付着したパティキュレートの自燃が鎮火し、フ ィルタ５の溶損・熱亀裂等が未然に防止される。また、このときバイパス弁１７ を開くことにより、排気ガスはバイパス経路１６を通って問題なく排出される。

【００２３】 上記排気温度センサ１５によるフィルタ５内パティキュレートの自燃か否かの 判断は、排気ガス温度が550 ℃以上で且つその温度が30秒以上継続したとき自燃 であると判断される。そのフローチャートを図２に示す。図示するように、初期 状態（通常時）では消火弁１４ａ，１４ｂが開弁されバイパス弁１７が閉弁され る。このとき、排気ガス中のパティキュレートは上述したようにフィルタ５に捕 集される。他方、排気ガス温度が550 ℃以上で且つその温度が30秒以上継続した ときには、フィルタ５に付着したパティキュレートが自燃し始めると判断して、 消火弁１４ａ，１４ｂが閉弁されバイパス弁１７が開弁される。この弁操作は排 気ガス温度が550 ℃以下に低下するまで保持される。このとき、上述したように フィルタ５への酸素の導入が遮断され、フィルタ５に付着したパティキュレート の自燃が鎮火し、フィルタ５の溶損・熱亀裂等が防止される。また、フィルタ５ の温度の過上昇を防ぐことができ、フィルタ５の耐久性が大幅に向上する。さら に、フィルタ５の温度上昇による周辺部分の熱劣化をも防止することができる。

【００２４】 なお、上記フィルタ５の自燃を鎮火するとき、消火弁１４ａ，１４ｂを閉弁す ると共にフィルタ５に不活性気体または消化剤を吹き込んで、積極的に消火する ようにしてもよい。また、本実施例のように逆洗タイプではなく従来技術で説明 した焼却タイプのものに本考案を適用してもよいことは勿論である。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係るパティキュレート除去装置によれば、フィル タに付着・捕集されたパティキュレートの自燃を自動的に鎮火でき、フィルタの 溶損を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すパティキュレート除去
装置の概略図である。

【図２】図１に示す制御部の流れ図である。

【符号の説明】

１ パティキュレート除去装置 ２ 機関としてのエンジン ３ 排気管路 ５ フィルタ １２ 制御部 １４ａ，１４ｂ 消火弁 １５ 自燃検出手段としての排気温度センサ １６ バイパス経路 １７ バイパス弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の排気管路に介設され、排気ガス中
   のパティキュレートを捕集するフィルタと、該フィルタ
   をバイパスして排気ガスを流すバイパス経路と、該バイ
   パス経路の入口部に開閉自在に設けられたバイパス弁
   と、上記フィルタの前後の排気管路にそれぞれ開閉自在
   に設けられ、その閉弁時にフィルタへの酸素の導入を遮
   断する消火弁と、上記フィルタ近傍の排気ガス温度を測
   定することによりフィルタに付着したパティキュレート
   の自燃を検出する自燃検出手段と、通常時、上記消火弁
   を開にバイパス弁を閉に保持すると共に、上記検出手段
   が自燃を検出したとき、消火弁を閉にバイパス弁を開に
   作動させる制御部とを備えたことを特徴とするパティキ
   ュレート除去装置。