JPH06235312A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は内燃機関の排気ガスを浄化する装置
に関するもので、この装置に用いられる排気ガスが通流
するマトリックスの改良された収納支持構造を提供し、
マトリックス内に生じる温度勾配の緩和によりマトリッ
クスの基本性能の向上および耐久性能を保証を図った装
置を提供することを目的としたものである。 【構成】 内燃機関の排ガス中に含まれるをパティキュ
レートを捕集するフィルタ（マトリックス）３０と、フ
ィルタ３０を収納する収納部２９と、フィルタ３０に捕
集されたパティキュレートを加熱するマイクロ波を発生
させるマイクロ波発生手段（加熱手段）３２と、加熱さ
れたパティキュレートの燃焼用の助燃気体を供給する助
燃手段３９と、フィルタ３０の排気ガスの非通流領域を
直接覆う断熱手段１９と、フィルタ３０を収納部２９内
に直接および／または間接的に支持する支持手段２１と
を備え、パティキュレート加熱および燃焼時の発生熱を
フィルタ３０内に閉じ込めてフィルタ再生時の最高温度
を低く抑えながら再生性能の向上を図り、熱応力により
フィルタにクラックが発生するのを未然に防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車などに搭載される
内燃機関の排気ガスを浄化する装置に関し、さらに詳細
に言えば上記装置に使用され排気ガスを通流させるマト
リックスの改良した支持構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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。

【０００４】ガソリンを燃料とする内燃機関より排出さ
れる排気ガス中に含まれる有害成分はいわゆる三元触媒
をマトリックスに担持させて処理してきた。上記の大気
汚染物質の排出規制強化に対応し、近年内燃機関の始動
直後に三元触媒の機能を発揮させる装置の開発が望まれ
ている。

【０００５】この手段として、マトリックスをマニフォ
ールド直下に設ける構成がある。三元触媒は約３５０℃
から触媒機能が発揮される。内燃機関からは９００℃近
い高温の排気ガスが排出されるが、マニフォールド直下
に三元触媒を配設しても触媒活性化までには数十秒の時
間を要する。このために排気ガスを加熱する手段を付加
する構成やマトリックスを加熱してその熱でもって触媒
温度を高める構成などが考えられている。

【０００６】加熱手段としては、マトリックスをメタル
で構成しそのメタルに電流を流してマトリックスに担持
された触媒を直接的に加熱する方法やマトリックスをセ
ラミックスで構成しそのセラミックスに担持させた発熱
体をマイクロ波エネルギを利用して加熱しそのマトリッ
クスを通流する排ガスを加熱する方法などが考えられて
いる。

【０００７】一方、軽油を燃料とする内燃機関にあって
は、その内燃機関より排出される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。この規制
強化への対応としては、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機能を
有するセラミックスからなるマトリックスが必要とされ
る。

【０００８】このセラミックスフィルタは、パティキュ
レートを捕集し続けると目詰まりを生じて排気ガスの流
れが悪くなりエンジン出力の低下あるいはエンジンの停
止に至る。この解決手段として、セラミックスフィルタ
の捕集能力を再生させる技術開発が進められているが、
耐久性能の確保が実用上の大きな課題である。

【０００９】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。

【００１０】ガソリンを燃料とする内燃機関においてマ
イクロ波を利用した装置としては、たとえばＰＣＴ出願
公開９０−１４５０７号明細書がある。この装置によれ
ば三元触媒が担持された担体の前方（内燃機関側）に低
誘電損失材料からなりマイクロ波吸収材料を担持させた
排気ガスの通流が可能なセラミックスからなるマトリッ
クスを設け、このマトリックスが収納された空間にマイ
クロ波を給電してマイクロ波吸収材料を選択的に加熱し
その発生熱によって加熱された排気ガスを後方の三元触
媒が担持された担体に通流させて短時間に触媒を活性化
させる構成からなる。なお、この公報にはセラミックス
担体の排気管内での支持構造についての具体的開示はさ
れてない。三元触媒担持のセラミックス担体は通常耐火
性の緩衝材にて排気管内に収納支持されているのでこの
技術を利用することはできる。

【００１１】一方、軽油を燃料とする内燃機関において
マイクロ波を利用したマトリックスのフィルタ機能再生
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１５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はマトリックス
であるセラミックスフィルタ（以下フィルタと記す）、
６はフィルタ５を収納支持した収納部である加熱室、７
はマイクロ波発生手段、８はマイクロ波発生手段７の発
生したマイクロ波を加熱室６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、１
２はマイクロ波発生手段７の駆動電源、１３はマフラ
ー、１４は空気切換バルブ、１５は排気ガス流切換バル
ブである。

【００１２】上記した構成において、フィルタ５の外周
は加熱室６の内壁から離して加熱室内に収納支持されて
いる。この加熱室の内壁とフィルタの外周とのつくる空
間は空気層である。また、エンジンの排気ガスは排気ガ
ス流切換バルブ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。パティキュレート捕集サ
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に捕集さ
れるが前述したようにフィルタ５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ガス流切換バルブ１
５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流切換バルブ１５が再
び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれる。この捕
集と再生のサイクルがくり返される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の排ガス浄化装置に用いられているマトリックスは発熱
体あるいは捕集されたパティキュレートを加熱する場合
に以下のような課題を有している。

【００１４】第一の課題は、マトリックスとマトリック
スを収納した収納部との断熱構造の不備に起因する。す
なわち、従来構成において、マトリックスの耐振動性を
確保することを主目的として耐火性の緩衝材にて断熱構
造が構成されていた。この構成ではマトリックス内部に
生じた熱はこの耐火性の緩衝材を経由して収納部に伝熱
されるためにマトリックス内部ではその中央部と最外部
との間に温度勾配を生じることになる。また、空気層で
もって断熱する構成では対流を防止する構造でないため
にマトリックスの最外部からの放熱を防止できず上記と
同様に温度勾配を生じる。

【００１５】この生じた温度勾配によってマトリックス
の最外部を通流する排気ガスの昇温は中央部を通流する
排気ガスの昇温に比べて緩いためにマトリックスを通流
した排気ガスは温度ムラが生じ、後方の三元触媒を効果
的に昇温することが困難である。一方、マトリックスの
最外部に捕集されたパティキュレートはそれが燃焼可能
な温度レベルに到達できず燃え残りを生じ、耐久性能の
確保が困難である。

【００１６】第二の課題は、第一の課題の説明中に記述
したマトリックス内部に生じる温度勾配によって発生し
た熱応力によりマトリックスが機械的な破損を生じるこ
とである。

【００１７】本発明は上記課題を解決するもので、内燃
機関が排出する排気ガスを浄化する装置に用いられる排
気ガスが通流するマトリックスの改良された収納支持構
造を提供し、マトリックス内に生じる温度勾配の緩和に
よりマトリックスの基本性能の向上および耐久性能を保
証を図った装置を提供することを目的としたものであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するための手段は、内燃機関の排出する排気ガスを通流
させるマトリックスと、マトリックスを収納する収納部
と、マトリックスにおける排気ガスの非通流領域に設け
た断熱手段と、断熱手段を含むマトリックスを収納部内
に支持する支持手段とを備えている。

【００１９】また、マトリックスと断熱手段とは一体構
成からなる。また、マトリックスは、排気ガスに含まれ
るパティキュレートを捕集するセラミックスフィルタか
ら構成、また発熱体を含む構成からなる。

【００２０】さらに、収納部に給電するマイクロ波を発
生するマイクロ波発生手段を設けている。

【００２１】さらにまた、内燃機関の排出する排気ガス
を通流させ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、フィルタを収納する収納部と、フィ
ルタに捕集されたパティキュレートを加熱する加熱手段
と、加熱されたパティキュレートを燃焼させる助燃気体
を供給する助燃手段とを備え、フィルタにおける排気ガ
スの非通流領域を直接覆うように設けた断熱手段と、フ
ィルタを収納部内に直接および／または間接的に支持す
る支持手段とを設けた構成からなる。この加熱手段は、
マイクロ波発生手段を含む。

【００２２】また、支持手段は耐火性の緩衝材からなる
構成や収納部の内壁に面した断熱手段の一部または全部
を覆うように設けられた構成、さらには断熱手段と収納
部との間に閉じた空間部を形成するように設けられた構
成からなっている。

【００２３】

【作用】上記した構成において、マトリックスにおける
排気ガスの非通流領域に断熱手段を設けたことによりマ
トリックスを通流する排気ガスの熱をマトリックス内部
に蓄積することができる。また、支持手段の介在により
マトリックスの排気ガス圧による位置ずれは解消されて
いる。

【００２４】断熱手段をマトリックスと一体構成にする
ことによりマトリックスの収納部への組み立てが容易に
実行できる。

【００２５】また、発熱体を含むマトリックスにおいて
は、発熱体が発する熱の収納部側への放熱を防止しマト
リックス全体を効果的に昇温させることができるととも
にマトリックスを通流する排気ガスを効率よく昇温させ
ることができる。

【００２６】さらには、パティキュレートを捕集するマ
トリックスであるフィルタにおいては、加熱手段によっ
てパティキュレートが適当な温度まで効率よく加熱昇温
される。ここでフィルタの排気ガスの非通流領域に設け
られた断熱手段によりパティキュレートの加熱時の熱は
フィルタ内に閉じ込められるのでフィルタ全体を効率的
に昇温させることができる。この適当な温度がパティキ
ュレートの燃焼可能温度（約６００℃）に達するとパテ
ィキュレートの燃焼を促進させる助燃気体がフィルタに
供給される。この気体によってパティキュレートの燃焼
が効果的に進み気体の流れ方向にパティキュレートの燃
焼領域が拡大していく。このパティキュレートの燃焼時
の発生熱も断熱手段の介在によりフィルタ内に閉じ込め
られ、フィルタの最外部の捕集されたパティキュレート
の温度を高め、その領域のパティキュレートを燃焼可能
温度に昇温させることができる。これにより、フィルタ
全域でのパティキュレート燃焼を実行できるとともにフ
ィルタ内部での温度勾配を緩和できフィルタの機械的破
壊の回避とともに耐久性能を確保することができる。

【００２７】支持手段を耐火性の緩衝材にて構成するこ
とにより内燃機関の振動のマトリックスあるいはフィル
タへの伝動を抑制することができる。

【００２８】さらには支持手段はフィルタを直接および
／または断熱材料の一部または全部を覆うように配設し
た構成によりフィルタの収納部内での支持性能を十二分
に確保させている。

【００２９】さらにまた、断熱材と収納部との間に対流
を生じない程度の空気層からなる空間部を設けることに
より断熱効果をより高めることができる。

【００３０】

【実施例】以下本発明の実施例を図１、図２、図３を参
照して説明する。

【００３１】図３は図１および図２の要部拡大図であ
り、図１および図２の説明に共用して以下に説明する。

【００３２】図１はガソリンを燃料とする内燃機関の排
気ガス浄化装置に関する一実施例である。図１、図３に
おいて、１６は発熱体を含む構成からなるマトリック
ス、１７は三元触媒が担持された担体、１８は排気ガス
の通流させる排気管である。発熱体を含むマトリックス
１６はその外周全体が断熱手段１９で覆われており、断
熱手段１９と排気管の内壁（マトリックス収納管の内
壁）２０との間に耐火性の緩衝材からなる支持手段２１
が設けられている。この支持手段によって断熱手段１９
を含むマトリックス１６が排気管内に支持固定されてい
る。一方、担体１７は排気管の内壁２２との間に耐火性
の緩衝材からなる支持手段２３でもって排気管内に支持
されている。マトリックス１６が収納された空間の排気
管の排気ガス流入側と排出側にはパンチング穴構成ある
いはハニカム構成などからなるマイクロ波遮蔽手段２
４，２５が設けられ排気管内壁２０とマイクロ波遮蔽手
段とでマイクロ波作用空間２６を形成している。２７は
マイクロ波発生手段、２８はマイクロ波発生手段２７が
発生するマイクロ波をマイクロ波作用空間２６に伝送す
る導波管である。

【００３３】上記装置の動作について以下に説明する。
内燃機関が動作すると同時にマイクロ波発生手段２７が
動作を開始し発生したマイクロ波がマトリックス１６が
収納された空間に給電される。このマイクロ波によりマ
トリックス１６に含まれる発熱体（マイクロ波発熱材）
が加熱される。このマトリックス１６を通流する排気ガ
スはこの発熱によって加熱され、後方に配設された三元
触媒が担持された担体に通流される。

【００３４】この加熱された排気ガスによって三元触媒
はその活性化温度（約３５０℃）に短時間に昇温し排気
ガス中に含まれる有害成分を酸化還元する。

【００３５】次に図２について説明する。図２は軽油を
燃料とする内燃機関の排ガス浄化装置に関するものであ
り、特に排気ガス中に含まれるパティキュレートを処理
する装置の一実施例を示す構成である。

【００３６】図２、図３において、２９は排気管の中途
に設けられ排気管の一部を兼用する収納部であり、その
空間内に排ガス中に含まれるパティキュレートを捕集す
るセラミックスフィルタ（マトリックス、以下フィルタ
と記す）３０が設けられ、フィルタ３０の外周部３１に
フィルタ外周部３１全体を覆うように設けられた断熱手
段１９と、収納部２９と断熱材１９との間に設けられた
支持手段２１が設けられている。

【００３７】マイクロ波発生手段３２（パティキュレー
トの加熱手段）の発するマイクロ波は導波管３３により
収納部２９の空間内に供給される。このマイクロ波によ
りフィルタ３０に捕集されたパティキュレートが誘電加
熱される。また収納部２９の排気ガス通流方向の両端に
はパンチング孔構成あるいはハニカム構成などからなる
マイクロ波遮蔽手段３４、３５が設けられ、収納部２９
の壁面とマイクロ波遮断手段３４、３５とでもってマイ
クロ波作用空間３６を形成している。内燃機関の排気ガ
スは排気管３７、３８により排出される。

【００３８】マイクロ波により誘電加熱されたパティキ
ュレートの燃焼を促進させる酸素を含む助燃気体（自然
の空気でよい）は外部（大気中）から助燃手段３９によ
りフィルタ３０に供給される。４０はフィルタ再生時に
排ガスをバイパスさせるバイパス管である。４１、４
２、４３、４４は排気ガスおよびフィルタ３０に供給さ
れる助燃気体の流れを制御するバルブであり、パティキ
ュレート捕集時は図２のように、パティキュレート加熱
時は図４のように、助燃気体供給時には図５のようにそ
れぞれ制御される。

【００３９】このような軽油を燃料とする内燃機関の排
ガス浄化装置の動作を以下に説明する。

【００４０】内燃機関から排出される排気ガスは排出管
３７を流れてフィルタ３０に流入し、排気管３８に流さ
れる。このときバルブ４１、４２、４３、４４は図２の
ように制御されている。フィルタ３０はウォールフロー
タイプのハニカム構造が構成され、排気ガスに含まれる
パティキュレートを捕集する機能を有している。このフ
ィルタ３０に捕集されたパティキュレートの量が増加す
ると、フィルタ３０の圧損が増大し内燃機関であるエン
ジンの負荷が増大するとともに最悪の場合はエンジン停
止に至る。

【００４１】したがって適当な時期にフィルタ３０に捕
集されたパティキュレートを除去する必要がある。この
適当な時期の判断手段としては、フィルタ３０の圧損レ
ベル検出、電気的手段によるパティキュレート捕集量の
検出あるいはエンジンの動作状態の積算値などによって
なされる。フィルタ３０に捕集されたパティキュレート
は加熱燃焼させて除去される。このプロセスをフィルタ
再生と称している。

【００４２】次にフィルタ再生のプロセスを説明する。
フィルタ３０が捕集したパティキュレート捕集量がフィ
ルタ再生すべき捕集領域に達すると、フィルタ再生プロ
セスが開始する。

【００４３】この再生制御指令は制御部（図示せず）よ
り発せられる。この制御部の指令に基づいてバルブ４
１、４２、４３、４４が図４のように制御されてフィル
タ３０へ流入していた排気ガスが遮断される。内燃機関
が動作しているときは、排気ガスはバイパス管４０に導
かれる。またマイクロ波発生手段３２に駆動電圧が供給
される。マイクロ波発生手段３２が発生するマイクロ波
は導波管３３を伝送して収納部２９内のマイクロ波作用
空間３６内に給電される。これにより、フィルタ３０に
捕集されたパティキュレートが誘電加熱されるが、その
加熱領域はフィルタ３０の内部までの拡がりをもってい
る。時間経過にともなって、マイクロ波入射側のフィル
タ端面近傍に存在するパティキュレートから順次燃焼可
能温度に達していくが、マイクロ波給電は継続される。
燃焼可能温度に達するとその領域のパティキュレートは
赤熱し一部燃焼状態になるが酸素の欠乏により蒸焼き状
態となって温度上昇は飽和していく。マイクロ波給電の
継続により、パティキュレートの燃焼可能温度に至った
領域はフィルタの約１／２まで拡がる。このとき、収納
部２９への排気ガスおよびその他の気体の流入はほぼ完
全に遮断されているのでマイクロ波加熱されたパティキ
ュレートはその燃焼可能温度の向かって効率よく温度上
昇していく。

【００４４】この後に、バルブ４１、４２、４３、４４
が図５のように制御され、助燃手段３９の動作が開始さ
れる。これにより外部から酸素を含む助燃気体がフィル
タ３０に供給され、フィルタ３０内の高温化されたパテ
ィキュレートが燃焼状態に移行する。パティキュレート
燃焼領域は気体の流れ方向に移動しつつフィルタ外周方
向に拡大していき、適当な時間を経てフィルタ３０のほ
ぼ全域のパティキュレートが燃焼し除去される。

【００４５】そしてマイクロ波発生手段３２および助燃
手段３９は動作を停止するとともに適当な時期にバルブ
４１、４２、４３、４４が再び図２のように制御されフ
ィルタ再生サイクルが終了する。その後またフィルタ３
０に排気ガスを流入させパティキュレートの捕集を実行
することができる。

【００４６】図６はフィルタ３０に捕集されたパティキ
ュレート捕集量と重量再生率およびパティキュレート再
生時の最高温度との関係を示す図である。重量再生率と
は捕集されたパティキュレートの重量に対する燃焼した
パティキュレートの重量の割合である。パティキュレー
ト捕集量が多くなると重量再生率は高くなるが、最高温
度も高くなってしまう。またパティキュレートの捕集量
が少なくなると最高温度が低くなるが、重量再生率も低
くなる。後者はパティキュレートの加熱時の熱およびパ
ティキュレートの燃焼時の熱がフィルタ３０の外周から
逃げてしまい、このためフィルタ３０周辺部に捕集され
たパティキュレートの温度が燃焼可能な温度に到達でき
ずパティキュレートが燃焼しないためである。

【００４７】このためフィルタ３０の再生にあたっては
高い重量再生率が得られるパティキュレート捕集量が多
い領域で再生せざるを得ず、すると最高温度が必要以上
に高くなりすぎ、フィルタ３０に機械的破損が生ずる。
また最高温度が比較的低いパティキュレート捕集量で再
生を行うと重量再生率が低すぎ、多くのパティキュレー
トが再生されず燃え残ってしまう。これを解決する方法
の一つとして、もともと重量再生率の高い捕集領域にお
いて重量再生率をあまり低下させずに最高温度を大幅に
低下させることが考えられる。もう一つの解決法として
もともと最高温度が低い捕集領域において最高温度をあ
まり上げずに重量再生率を高める対策が考えられる。本
発明は後者に属するものである。

【００４８】フィルタ３０（マトリックス１６も同様）
を排気管内に支持する方法は、金属バネなどを利用した
支持構成と絶縁材を利用した支持方法に大別できる。マ
トリックスがセラミックスなどの材料で構成されている
場合にはマトリックスと金属とが直接接合することは熱
膨脹の大きな違いによりマトリックスの機械的破損を生
じる危険性が高い。このためにフィルタ３０の支持は絶
縁材を利用する方法が適する。本発明が属する利用分野
においてこの絶縁材として加熱膨張性を有するセラミッ
ク系マット（例えばインタラムマット）が用いられてい
る。この加熱膨脹性セラミック系マットは本発明の目的
に対して満足のいく断熱性能を有しておらず、重量再生
率を高めることができなかった。一方通常の非膨脹性断
熱材はそれ自体ではフィルタの支持力が十分でなく安定
なフィルタ支持が得られない。

【００４９】本発明者らではフィルタ３０の外周部３１
にフィルタ外周部３１全体を覆うように設けた非加熱膨
脹性断熱材からなる断熱手段１９と、収納部２９と断熱
手段１９との間に設けた加熱膨脹性セラミック系マット
からなる支持手段２１との構成によりパティキュレート
加熱時の熱およびパティキュレート燃焼時の熱をフィル
タ３０内に閉じこめフィルタ３０周辺部に捕集されたパ
ティキュレートを燃焼可能な温度にまで高めその領域の
パティキュレートを燃焼させ、重量再生率を大幅に高め
ることができた。図６において従来の性能が点Ａ、本発
明による構成の性能が点Ｂである。捕集量が６ｇ／ｌの
場合本発明により６５％から８２％にまで大幅に重量再
生率が向上している。一方最高温度は８００℃から８６
０℃になった。これによりフィルタ３０にクラックが発
生するといわれる温度（９００℃）以下で安定したフィ
ルタの繰り返し再生を行うことができる。さらに支持材
２１を有するためフィルタ３０の安定した支持が得られ
る。

【００５０】次に本発明の他の実施例を図７から図１４
を用いて説明する。図７の図３との相違点はマトリック
ス１６（フィルタ３０）の外周部に断熱構造４５を一体
的に構成した点である。この断熱構造の領域は排気ガス
非通流領域を構成するものであり、マトリックス１６
（フィルタ３０）の排気ガスの流れに面する端面部４６
の所定領域を封止している。他方の端面部４７も同様に
封止することより断熱効果が高まる。

【００５１】次に図８について説明する。図８の図３と
の構成上の相違点は支持手段２１が直接マトリックス１
６（フィルタ３０）を支持している点である。これによ
り断熱手段１９で覆われるフィルタ外周部３１の面積が
減って断熱性能は図３の構成に比べて若干低下するが支
持手段２１が直接マトリックス１６（フィルタ３０）を
支持できるため図３の構成と比べてより高い支持力で支
持できる。なお、図８ではマトリックス１６（フィルタ
３０）の排気ガス通流側両端部の近傍に支持手段を直接
介在させた構成を示したが、いずれか一方だけに介在さ
せても構わない。

【００５２】また、図９、図１０は支持手段２１は断熱
手段１９と収納部２９との間に対流が生じない程度の閉
じた空間部４８ができるように構成した点が他と異なる
ものである。これによりマトリックス１６（フィルタ３
０）の支持力は図３、図７および図８の実施例に比べて
小さくなるが空間部４８が空気断熱層として働き、断熱
性能をさらに高めることができる。

【００５３】さらにまた図９、図１０において空間部４
８の一部あるいは全部にそれぞれ図１１、図１２に示す
ように断熱手段１９を設けてもよい。

【００５４】さらには、図１３に示すように断熱手段１
９を支持手段２１で囲むとともに支持手段２１を収納部
２９の壁面および新たに付設した別部材の押さえ手段４
９にて支持手段２９の断熱手段１９に対面しない面側を
押圧する構成を採ることによりマトリックス１６（フィ
ルタ３０）の支持固定および断熱性能をより高めること
ができる。また、支持手段２１はマトリックス１６（フ
ィルタ３０）の排気ガス通流領域を大きく損なわない程
度の範囲でマトリックス１６（フィルタ３０）の排気ガ
ス通流両端部５０、５１を直接支持させることにより支
持力を向上できる。押さえ手段４９は収納部２９の壁面
を加工処理して構成させてもよい。

【００５５】さらにまた、図１４に示すように図１３に
示した支持手段２１を取り除き収納部２９および押さえ
手段４９でもって断熱手段１９を直接押圧支持してマト
リックス１６（フィルタ３０）を支持させる構成を採る
ことにより、図１３に比べて支持力は幾分か低下するが
この構成でも実用上十分な支持力を有させることができ
組み立て性の容易な構成にすることができる。この場合
でも、押さえ手段（支持手段）４９は収納部（支持手
段）２９を加工処理して構成させることができる。

【００５６】なお、排気管および収納部の壁面に設けら
れたマイクロ波給電孔は低誘電損失材料部材で覆う構成
がより好ましい。また、マイクロ波遮蔽手段は排気管の
径の仕様によっては不用にすることもできる。

【００５７】なお、パティキュレート加熱手段としてマ
イクロ波発生手段を一例として説明したが、加熱手段は
例えば、電気ヒータ、バーナなどを用いてもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の排ガス浄化
装置によれば、以下の効果が得られる。 （１）排気ガスが通流するマトリックスの排気ガスの非
通流領域に断熱手段を設けるとともに断熱手段を含むマ
トリックスを収納部内に支持手段でもって支持させた構
成により、マトリックスを通流する排気ガスの熱をマト
リックス内に閉じ込めることを可能にしマトリックス内
の温度勾配を緩和しマトリックスの機械的な破損を抑制
し耐久性能を維持向上させることができる。 （２）マトリックスと断熱手段とを一体構成とすること
により、マトリックスの収納部への組み立てを容易にす
ることを可能にするとともにマトリックスの排気ガス通
流領域での温度勾配を緩和しマトリックスの機械的破損
を抑制することができる。 （３）マトリックスの収納部にマイクロ波を給電する手
段を付加した場合、収納部の壁面からマトリックスが少
なくとも断熱手段の厚みだけ離れた構成により、マトリ
ックスの最外部近傍にも適度な強さのマイクロ波電磁場
を介在させることができるためにマトリックスのほぼ全
域を効果的にマイクロ波加熱させることができる。 （４）フィルタの排気ガス非通流領域に断熱手段を設け
た構成によりパティキュレート加熱時およびパティキュ
レート燃焼時にフィルタ内部に発生する熱をフィルタ内
に閉じ込めることを可能にし、フィルタ内部に発生する
温度の最高値をフィルタに機械的破壊が生じるといわれ
る温度レベル未満に抑制しながらフィルタ最外周に捕集
されたパティキュレートを燃焼可能温度に昇温させ燃焼
除去させることができ再生性能を大幅に向上させること
を可能にすると同時にフィルタの耐久性能を保証するこ
とができる。 （５）支持手段を耐火性の緩衝材で構成しこの支持手段
によってマトリックスあるいはフィルタを直接支持させ
る構成や断熱手段を含むマトリックスあるいはフィルタ
を支持させることにより、断熱手段を含むマトリックス
あるいはフィルタを従来と同様の支持力でもって収納部
内に支持させることができる。 （６）支持手段は断熱手段と収納部の内壁との間に空間
部を形成するように構成することにより断熱性能を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すガソリンを燃料とした
内燃機関に利用される排ガス浄化装置の構成図

【図２】本発明の一実施例を示す軽油を燃料とした内燃
機関に利用される排ガス浄化装置のパティキュレート捕
集時の構成図

【図３】図１および図２の要部拡大図

【図４】本発明の一実施例を示す軽油を燃料とした内燃
機関に利用される排ガス浄化装置のパティキュレート加
熱時の構成図

【図５】本発明の一実施例を示す軽油を燃料とした内燃
機関に利用される排ガス浄化装置の助燃気体供給時の構
成図

【図６】本発明の一実施例により得られたフィルタ再生
特性図

【図７】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の要
部拡大構成図

【図８】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の要
部拡大構成図

【図９】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の要
部拡大構成図

【図１０】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の
要部拡大構成図

【図１１】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の
要部拡大構成図

【図１２】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の
要部拡大構成図

【図１３】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の
要部拡大構成図

【図１４】本発明の他の実施例を示す排ガス浄化装置の
要部拡大構成図

【図１５】従来の軽油を燃料とした内燃機関に利用され
る排ガス浄化装置の構成図

【符号の説明】

１６ マトリックス １９ 断熱手段 ２０ 排気管の内壁（収納部の内壁） ２１ 耐火性の緩衝材からなる支持手段 ２７，３２ マイクロ波発生手段（加熱手段） ２９ 収納部（支持手段） ３０ フィルタ（マトリックス） ３９ 助燃手段 ４５ マトリックスと一体の断熱手段 ４８ 空間部 ４９ 押さえ手段（支持手段）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排出する排気ガスを通流させる
   マトリックスと、前記マトリックスを収納する収納部
   と、前記マトリックスにおける前記排気ガスの非通流領
   域に設けた断熱手段と、前記断熱手段を含むマトリック
   スを前記収納部内に支持する支持手段とを備えた排ガス
   浄化装置。
2. 【請求項２】マトリックスと断熱手段とを一体構成とし
   た請求項１記載の排ガス浄化装置。
3. 【請求項３】マトリックスは、排気ガスに含まれるパテ
   ィキュレートを捕集するセラミックスフィルタからなる
   請求項１記載の排ガス浄化装置。
4. 【請求項４】マトリックスは、発熱体を含む構成からな
   る請求項１記載の排ガス浄化装置。
5. 【請求項５】収納部に給電するマイクロ波を発生するマ
   イクロ波発生手段を設けた請求項１記載の排ガス浄化装
   置。
6. 【請求項６】内燃機関の排出する排気ガスを通流させ排
   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、前記フィルタを収納する収納部と、前記フィルタ
   に捕集されたパティキュレートを加熱する加熱手段と、
   加熱された前記パティキュレートを燃焼させる助燃気体
   を供給する助燃手段とを備え、前記フィルタにおける前
   記排気ガスの非通流領域を直接覆うように設けた断熱手
   段と、前記フィルタを前記収納部内に直接および／また
   は間接的に支持する支持手段とを設けた排ガス浄化装
   置。
7. 【請求項７】加熱手段は、マイクロ波発生手段を含む請
   求項６記載の排ガス浄化装置。
8. 【請求項８】支持手段は耐火性の緩衝材から構成された
   請求項１または６記載の排ガス浄化装置。
9. 【請求項９】支持手段は収納部の内壁に面した断熱手段
   の一部または全部を覆うように設けられた請求項１また
   は６記載の排ガス浄化装置。
10. 【請求項１０】支持手段は断熱手段と収納部との間に閉
    じた空間部を形成するように設けられた請求項１または
    ６記載の排ガス浄化装置。