JPH06159039A - 排ガスフィルター再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中心が空洞になっている排ガスフィルターの
再生時に、フィルターの中心部分における空気冷却によ
る低温度分布部位の発生を防ぎ、フィルター全体を保温
する排ガスフィルター再生装置を提供する。 【構成】 中心が空洞５になっている排ガスフィルター
１の排ガス入口側に前面電気ヒーター３、外周に外周電
気ヒーター４と断熱材10とを装着し、さらに排ガスフィ
ルター１の空洞５に中央部電気ヒーターを挿入し、この
中央部電気ヒーターを排ガスの流路方向に少なくとも２
以上に分割し、これら各中央部電気ヒーター６、７、８
を出力スイッチの切替手段により作動させた排ガスフィ
ルター再生装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル車のマフラ
ー内部に設置され、ハニカム形状の排ガスフィルターに
捕集された黒鉛微粒子を焼却処理することでフィルター
を再生する排ガスフィルター再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハニカム形状のセラミック排ガスフィル
ターは、ディーゼルエンジンから放出される黒鉛微粒子
を捕集した後、この黒鉛微粒子を焼却処理することで再
生される。従来の排ガスフィルター再生装置の例として
は、電気ヒーター、バーナー、マイクロ波方式等による
ものがあり、近年安全性や耐熱衝撃性が考慮され電気ヒ
ーター方式によるものが主流となってきた。この電気ヒ
ーター方式による排ガスフィルター再生装置の一例を図
３、図４に示す。

【０００３】図３において、11は排ガスフィルターで、
その中心が空洞になっている。12は排ガスフィルターの
中央プラグ、13は前面電気ヒーター、14は無機質繊維の
断熱材、15はケーシング材である。上記排ガスフィルタ
ー11の排ガス入口側に前面電気ヒーター13を設けると共
に排ガスフィルター11の外周に断熱材14を装着して排ガ
スフィルター再生装置を構成している。矢印は排ガスの
流れ方向を示している。

【０００４】上記排ガスフィルター再生装置では、先ず
排ガスフィルター11に一定量の黒鉛微粒子を堆積させた
後、排ガス入口側近傍の黒鉛微粒子を前面電気ヒーター
13の加熱によって着火する。そして、その焼却伝搬が流
路方向を排ガス出口側に向かって進行し、排ガスフィル
ター11の再生が終了する。また、図４は図３に示した構
成に加えて排ガスフィルター11の外周部分に外周電気ヒ
ーター16を配置した排ガスフィルター再生装置である。
この排ガスフィルター再生装置は、排ガスフィルター11
の外周に外周電気ヒーター16を装着することで、黒鉛微
粒子の焼却再生中終始放熱冷却して低温になりがちであ
る排ガスフィルター11の外周近傍部分に保温効果を持た
せている。例えば実開平３−１７２２４号公報には、フ
ィルター外周部分に棒状又は馬蹄状のヒーターを備えた
ものが開示されている他、実開平３−１７２２５号公報
にも、フィルター外周部分に略馬蹄状のヒーターと、排
ガス入口側及び出口側の両面にヒーターを備えた構造を
とったものも開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の排
ガスフィルター再生装置では、排ガスフィルターの中心
が空洞になっているためフィルター再生時に、前記空洞
近傍の部分が冷却されてフィルター全体の温度分布の勾
配を緩和させることができず、部分的な温度差によって
生じた熱応力により排ガスフィルターの耐久性及び再生
効率が悪くなるという問題点があった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決し、排ガスフィ
ルター全体の温度分布の勾配を緩和させることで、フィ
ルターの再生効率を高めると共に再生時間の短縮化を図
り、更に排ガスフィルターの耐久性も向上させることの
できる排ガスフィルター再生装置を提供することを目的
としている。

【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、本発明の第１発明は、中心が空洞になっているハニ
カム形状の排ガスフィルターに、排ガス入口側で前面電
気ヒーターを設け、外周に断熱材を装着すると共に外周
電気ヒーターを設け、前記空洞部に挿入する中央部電気
ヒーターを排ガスの流路方向に少なくとも２以上に分割
し、これら分割された各中央部電気ヒーターが、付着し
た黒鉛微粒子の焼却再生時の温度分布に対応して作動す
るよう出力スイッチの切替手段を設けた排ガスフィルタ
ー再生装置とし、第２発明は、前記各中央部電気ヒータ
ーが排ガスフィルターに付着した黒鉛微粒子の焼却再生
時の温度分布に対応して、ヒーターの出力レベルを段階
的に切替える制御手段を設けた排ガスフィルター再生装
置とした。

【０００８】

【作用】本発明の第１発明は上記のように外周電気ヒー
ター及び前面電気ヒーターに加えて排ガスフィルターの
中心にある空洞に中央部電気ヒーターを挿入したので、
排ガスフィルターの中心近傍を保温し、フィルターの径
方向の温度勾配を緩和させることができる。しかも、こ
の中央部電気ヒーターは排ガスの流路方向に少なくとも
２以上に分割し、これら分割した各中央部電気ヒーター
を作動させる出力スイッチの切替え手段を設けたので、
付着した黒鉛微粒子の焼却再生時に、焼却の前後に位置
する分割された各中央部電気ヒーターは作動させ、焼却
中の部分に位置する中央部電気ヒーターは作動させない
でおくことができる。

【０００９】また第２発明は、上記各中央部電気ヒータ
ーの出力レベルを段階的に切替える制御手段を設けたの
で、付着した黒鉛微粒子の焼却再生時に、焼却の前後に
位置する分割された各中央部電気ヒーターは出力レベル
を上げて作動させ、焼却中の部分に位置する中央部電気
ヒーターは出力レベルを下げて作動させないでおくこと
ができる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例として示した排ガスフィル
ター再生装置について、図面を参照して説明する。図１
において、１はハニカム形状の排ガスフィルターで、デ
ィーゼルエンジン等から放出される黒鉛微粒子を捕集す
る。２はプラグ、３は前面電気ヒーター、４は外周電気
ヒーターである。また排ガスフィルター１の中心は空洞
５になっており、この空洞５に中央部電気ヒーターを挿
入している。前記中央部電気ヒーターは排ガスの流路方
向に３等分して各中央部電気ヒーター６、７、８を構成
している。各中央部電気ヒーター６、７、８は出力スイ
ッチ切替手段（図示せず）により、付着した黒鉛微粒子
の焼却再生時の温度分布に対応して作動するようになっ
ている。この例では中央部電気ヒーターを３等分に分割
したが、少なくとも２以上に分割されていればよい。９
はケーシング、10は断熱材である。本実施例の排ガスフ
ィルター再生装置は、ケーシング９内で排ガスフィルタ
ー１の排ガス入口側に前面電気ヒーター３を設け、排ガ
スフィルター１の外周に断熱材10を装着すると共に外周
電気ヒーター４を設け、更に排ガスフィルター１内の空
洞５に分割した中央部電気ヒーター６、７、８を挿入し
て構成されている。

【００１１】なお、矢印は排ガス流路方向を示し、また
図２は図１に示したＸ−Ｘ’線の断面図である。上記の
ように構成された排ガスフィルター再生装置は排ガスフ
ィルター１に一定量の黒鉛微粒子を堆積させた後、前面
電気ヒーター３による黒鉛微粒子への着火前に外周電気
ヒーター４と、中央部電気ヒーター６、７、８を作動さ
せる。これにより、予め排ガスフィルター１を熱してフ
ィルター内の温度差を小さくした状態にする。そしてこ
の状態になってから黒鉛微粒子への着火を行う。黒鉛微
粒子の焼却伝搬は流路方向に排ガス入口側から出口側へ
の進行と、径方向への進行をほぼ並行に時間をかけてお
こなわれる。

【００１２】上記焼却伝搬の過程において、黒鉛微粒子
着火時には分割されている中央部電気ヒーター７、８の
出力スイッチを入れて作動させ、中央部電気ヒーター６
の出力スイッチは切って作動させない。次に、焼却が排
ガス入口部分から排ガス流路方向の中間部分に移る時に
は中央部電気ヒーター６、８の出力スイッチを入れて作
動させ、中央部電気ヒーター７の出力スイッチを切って
作動させない。さらに排ガス出口側まで焼却伝搬が終了
した後には、中央部電気ヒーター８の出力スイッチを入
れて作動させ、黒鉛微粒子着火前と同じくフィルター内
の温度差を小さくした状態にする。

【００１３】このように中央部電気ヒーター７、８、９
を出力スイッチの切替手段により、排ガスフィルター１
の焼却部分近傍の中央部電気ヒーターを作動させないこ
とで黒鉛微粒子の異常燃焼を防止することができる。本
実施例では、各中央部電気ヒーターを出力スイッチの切
替手段により作動させたが、各中央部電気ヒーターの出
力レベルを段階的に切替える制御手段によっても同様に
黒鉛微粒子の焼却再生時における異常燃焼を防止するこ
とができる。

【００１４】排ガスフィルター内の温度分布について、
本発明の一例として示した図１の再生装置と、従来例と
して示した図３及び図４の再生装置の比較実験を行っ
た。各排ガスフィルター内に設けた温度測定点（Ａ〜
Ｉ）は、排ガスフィルターの流路方向の長さ及び径方向
の長さをそれぞれ４等分してひいた線の交点に熱電対を
設置したもので、同一配置としている。又この実験では
ディーゼルエンジンによって約８ｇの黒鉛微粒子を２．
５Ｌの排ガスフィルターに堆積した。表１は上記測定点
の温度を経時的に示したものである。（イ）（ロ）は従
来例を示し、（ハ）は本発明の実施例を示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１に示されている傾向を以下に述べる。
先ず、従来例の（イ）と（ロ）で示した再生装置におけ
る実験結果を比較すると、（イ）の再生装置では外周部
分に温度差があり、（ロ）の再生装置では、フィルター
再生中終始外周電気ヒーターの保温効果によってフィル
ター外周部近傍の温度勾配が小さくなっていることが示
されている。次に（ロ）と（ハ）に示した再生装置にお
ける実験結果を比較すると、従来例の（ロ）の再生装置
ではフィルターの中心部分に温度差があり、本実施例の
（ハ）の再生装置では、フィルター再生中終始中央部電
気ヒーターの保温効果によってフィルター中心部分の温
度勾配が小さくなっていることが示されている。さら
に、フィルターの再生時間に関しては、右のカラムに移
るに従い、実施例の（ハ）の再生装置の時間が他の再生
装置よりも短縮されていることが示されている。これ
は、フィルター内部の温度分布が前面電気ヒーター、外
周電気ヒーターに加えて中央部電気ヒーターによる保温
効果でフィルター再生中終始、ほぼ均一化していること
により、効率の良い再生が行われているものと考察でき
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上記のように排ガスフィルター
の中心にある空洞に中央部電気ヒーターを挿入し、この
中央部電気ヒーターを排ガスの流路方向に少なくとも２
以上に分割し、これら分割された各中央部電気ヒーター
を第１発明では出力スイッチの切替手段により、又第２
発明ではヒーターの出力レベルを段階的に切替える制御
手段によって作動させたので、黒鉛微粒子の焼却再生時
に異常燃焼を誘発させること無く、フィルター全体をほ
ぼ均一に保温することができるようになった。このため
フィルターの径方向及び流路方向の温度勾配を著しく緩
和させることができ、その結果フィルターの再生時間を
短縮化でき、その再生効率を高めると共にフィルターの
耐久性を向上させた排ガスフィルター再生装置を提供す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す排ガスフィルター再生
装置の断面図

【図２】図１で示したＸ−Ｘ’線による断面図

【図３】従来の排ガスフィルター再生装置の断面図

【図４】従来の排ガスフィルター再生装置の他例を示す
断面図

【符号の説明】

１ 排ガスフィルター ３ 前面電気ヒーター ４ 外周電気ヒーター ５ 空洞 ６、７、８ 中央部電気ヒーター 10 断熱材

フロントページの続き (72)発明者 小川 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 浩一 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心が空洞になっているハニカム形状の
   排ガスフィルターに、排ガス入口側で前面電気ヒーター
   を設け、外周に断熱材を装着すると共に外周電気ヒータ
   ーを設け、前記空洞部に挿入する中央部電気ヒーターを
   排ガスの流路方向に少なくとも２以上に分割し、これら
   分割された各中央部電気ヒーターが、付着した黒鉛微粒
   子の焼却再生時の温度分布に対応して作動するよう出力
   スイッチの切替手段を設けたことを特徴とする排ガスフ
   ィルター再生装置。
2. 【請求項２】 流路方向に少なくとも２以上に分割し、
   これら分割された各中央部電気ヒーターが、付着した黒
   鉛微粒子の焼却再生時の温度分布に対応して、ヒーター
   の出力レベルを段階的に切替える制御手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の排ガスフィルター再生装
   置。