JPH0868312A - ディーゼルパティキュレートフィルタの構造 - Google Patents

ディーゼルパティキュレートフィルタの構造

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JPH0868312A
JPH0868312A JP6226107A JP22610794A JPH0868312A JP H0868312 A JPH0868312 A JP H0868312A JP 6226107 A JP6226107 A JP 6226107A JP 22610794 A JP22610794 A JP 22610794A JP H0868312 A JPH0868312 A JP H0868312A
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JP
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exhaust gas
diesel particulate
main
filter body
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JP6226107A
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English (en)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 コンパクトに、高剛性で耐腐食性に富んだ構
造に構成したディーゼルパティキュレートフィルタの構
造を提供する。 【構成】 ディーゼルエンジンの排気系に配置された主
フィルタ１、その中央にサブフィルタ２及び両者の中間
にバイパス筒体４を配置する。主フィルタを構成するフ
ィルタ本体３をセラミックス長繊維で形成し、フィルタ
本体の表面を金網６，７で包んで固定し、フィルタ本体
の排気ガス流入側の面に耐熱金属コイル５を配置すると
共に、フィルタ本体にセラミックス繊維撚糸８を巻き付
けて固定する。サブフィルタ２の排気ガス流入側にアク
チュエータ１１で開閉するバイパス弁９を配置し、バイ
パス弁でサブフィルタの流入口を開閉する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
から排出される排気ガスをフィルタで捕集して加熱焼却
するディーゼルパティキュレートフィルタの構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼は、高温、高
圧空気中に燃料を噴射するヘトロジニアス混合によるも
のである。ヘトロジニアス混合はホモジニアス混合気と
異なって空気と燃料が均一に混合していないので、燃料
中の炭素成分は、燃焼による高温熱によって煤、ＨＣ等
に変化し、それらが凝集してパティキュレートとなって
外部に放出され、周囲環境を汚染することになる。従
来、エンジンの排気ガスを処理する排気ガス処理装置と
して、フィルタの面積が大きく、そのフィルタの前面部
にカーボンが堆積されて捕集される。その堆積したカー
ボンを焼却するため、パティキュレートフィルタの一部
に加熱ヒータを取り付け、堆積したカーボンを含むパテ
ィキュレートを焼却することによりフィルタを再生して
いる。
【０００３】従来、特開平２−２５６８１２号公報に
は、電気的に再生可能なパティキュレートトラップが開
示されている。該電気的に再生可能なパティキュレート
トラップは、ガス透過性支持体、複数のセラミックスフ
ァイバーからなる繊維層及びヒータから成り、繊維層が
ヒータと共にガス透過性支持体から半径方向に延びる空
間に配置され、該繊維層の隙間に排気ガスを流して排気
ガス中のパティキュレートをヒータの近傍に捕集し、ヒ
ータを通電することによって捕集したパティキュレート
を焼却する。セラミックス繊維は、連続した溶融シリ
カ、ガラス、アルミナシリカ、ジルコニアシリカ、アル
ミナクロミア、チタニア、黒鉛、炭化ケイ素、アルミナ
ボリアシリカから選定されたものである。更に、セラミ
ックス繊維は、ガス透過性支持体又はヒータ上に直接に
編組又は巻き付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
パティキュレートフィルタは、車両等に搭載するため、
できるだけコンパクトに構成し且つカーボン、煤、ＨＣ
等のパティキュレートの捕集が効率的になるように製造
することは必要である。一般に、パティキュレートはデ
ィーゼルエンジンに含まれるカーボンと炭化水素の合成
物であり、その大きさは、数μｍから数十μｍまで分散
している。該パティキュレートは、酸素と反応して容易
に燃焼するが、燃焼には高温度が必要であり、排気ガス
温度のみでは完全に燃焼することができない。
【０００５】従来の再生可能なディーゼルパティキュレ
ートフィルタは、同じサイズのフィルタを排気ガス流れ
に二個並列に配置し、一方のフィルタがパティキュレー
トの捕集によって詰まると、他方のフィルタに排気ガス
を流し、詰まった方のフィルタにパティキュレートの焼
却に必要な空気を送り込んでフィルタを加熱し、捕集さ
れたパティキュレートを焼却してフィルタを再生してい
る。従来の再生可能なディーゼルパティキュレートフィ
ルタは、パティキュレート、スモークを除去する装置が
従来から多く開発されているが、いずれも構造が複雑で
あり、機能が煩雑である等の欠点があり、実用に供し得
ないのが現状である。
【０００６】この発明の目的は、上記の課題を解決する
ことであり、ディーゼルエンジンから排出される排気ガ
ス中に含まれているカーボン、煤、ＨＣ等のパティキュ
レートを捕集するフィルタ本体を設けると共に、フィル
タ本体をセラミックス長繊維材をアトランダムに積層し
て作製し、前記フィルタ本体の内外面を金網で被覆し、
排気ガス流れの上流側の金網を加熱ヒータに構成し、更
に前記フィルタ本体の排気ガス流出側をセラミックス製
の繊維撚糸で補強し、熱容量を小さく保ちながら剛性を
アップしたコンパクトな構造に構成したディーゼルパテ
ィキュレートフィルタの構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、次のように構成されている。即ち、こ
の発明は、ディーゼルエンジンの排気系に配置されたフ
ィルタで排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集
し、前記フィルタで捕集したパティキュレートを加熱焼
却するディーゼルパティキュレートフィルタの構造にお
いて、セラミックス長繊維材を積層して形成した円筒状
のフィルタ本体、前記フィルタ本体の表面に配置し且つ
排気ガス流れの上流側を少なくとも導電性材料で作製し
た金網、前記フィルタ本体の円筒に接して配置したセラ
ミックスコーティングを施した耐熱金属コイル、及び前
記フィルタ本体に巻き付け固定したセラミックス又はセ
ラミックスコーティングされた糸から成る繊維撚糸から
構成したことを特徴とするディーゼルパティキュレート
フィルタの構造に関する。
【０００８】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造において、前記フィルタ本体はＳｉＣ又はＳｉＣ
にＴｉ又はＴａの添加物を添加したセラミックス長繊維
材を積層し局部的に交差させて織り込んだ材料で形成さ
れている。また、前記フィルタ本体は、板状又は蛇腹状
の長繊維材で円筒状に形成されている。更に、蛇腹状の
長繊維材で円筒状に形成された前記フィルタ本体は外側
にセラミックス撚糸且つ内側に耐熱金属コイルが配置さ
れている。また、円筒状の前記フィルタ本体に排気ガス
が内側から外側へ流れる構造では、前記フィルタ本体の
外側に前記繊維撚糸が巻付けられ、前記フィルタ本体の
内側に前記耐熱金属コイルが配置されている。
【０００９】或いは、円筒状の前記フィルタ本体に排気
ガスが外側から内側へ流れる構造では、前記フィルタ本
体の内側に前記繊維撚糸が巻付けられ、前記フィルタ本
体の外側に前記耐熱金属コイルが配置されている。ま
た、前記金網で構成された加熱ヒータは向かい合わせて
配置されている。また、前記耐熱金属コイルの線材の断
面積は前記金網の全断面積の総和の１／３以下に設定さ
れている。また、前記耐熱金属コイルの線材はＮｉ，Ａ
ｌ2 Ｏ3 又はＺｒＯ2 でコーティングされていることが
好ましく、前記耐熱金属コイルは前記金網と直列に接続
されている。
【００１０】或いは、このディーゼルパティキュレート
フィルタの構造において、前記フィルタ本体を主フィル
タと該主フィルタの中央部に配設されたバイパス筒体内
で前記主フィルタに対して排気ガス流れに並列に配置さ
れたサブフィルタとから構成し、前記サブフィルタの排
気ガス流入上流側に前記バイパス筒体を開閉するバイパ
ス弁を配置し、前記バイパス弁を開閉作動するアクチュ
エータを有している。また、前記主フィルタは前記主フ
ィルタが捕集中に、その温度が所定値以上でその排気抵
抗が所定値より高い場合、直ちに前記サブフィルタを開
放し、前記ヒータへの通電動作に入るように構成されて
いる。
【００１１】
【作用】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタの構造は、上記のように構成されており、次のよ
うに作用する。即ち、このディーゼルパティキュレート
フィルタの構造は、フィルタ本体がＳｉＣ又はＳｉＣに
Ｔｉ，Ｔａ等の添加物を添加した長繊維材を積層して形
成され、前記フィルタ本体の内外面には金網を配置する
と共に、前記フィルタ本体の排気ガス流入側にセラミッ
クスコーティングを施した耐熱金属コイルを且つ排気ガ
ス流出側にセラミックス繊維撚糸を巻き付けたので、前
記フィルタ本体の熱容量を小さく構成することができる
と共に、剛性をアップすることができる。従って、前記
フィルタ本体で捕集したパティキュレートを加熱焼却す
る場合に、通電する電力は小さくて済むと共に、迅速に
高温に加熱してパティキュレートを焼却できる。
【００１２】また、前記フィルタ本体を主フィルタとサ
ブフィルタで構成し、排気ガス流入側にヒータを構成す
る耐熱金属コイルを配置したので、前記主フィルタを再
生する時に、バイパス弁を切り換えて前記サブフィルタ
にほとんどの排気ガスを流し、前記主フィルタに少量の
排気ガスを流せば、ディーゼルエンジンの場合には空燃
比が大きいので、前記主フィルタに捕集されているパテ
ィキュレートを燃焼させるＯ2 を供給できることにな
る。即ち、前記サブフィルタの空気通過抵抗を前記主フ
ィルタの空気通過抵抗に比較して小さく設定しておけ
ば、バイパス弁を開放した時に、前記サブフィルタには
多量の排気ガスが流れるが、パティキュレートを捕集し
ている前記主フィルタにも少量の排気ガスが流れること
になり、前記主フィルタのパティキュレートの焼却に必
要なＯ2 を供給することができる。
【００１３】また、前記バイパス弁を閉鎖して前記主フ
ィルタに排気ガスを流す場合には、前記バイパス弁から
漏洩する排気ガスが前記サブフィルタを流れ、前記主フ
ィルタの再生時に前記サブフィルタで捕集したパティキ
ュレートは同様に前記サブフィルタに供給され、しかも
前記サブフィルタは前記主フィルタの内部に配置されて
いるので、フィルタ構造自体をコンパクトに構成でき、
前記サブフィルタは外側に位置する前記主フィルタによ
って冷却されることなく、前記サブフィルタに設けた前
記耐熱金属コイル及び前記金網に通電して前記サブフィ
ルタを加熱でき、前記サブフィルタに捕集されているパ
ティキュレートは排気ガスに含まれるＯ2 で焼却され
る。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明によるディ
ーゼルパティキュレートフィルタの構造の実施例を説明
する。図１はこの発明によるディーゼルパティキュレー
トフィルタの構造の一実施例を示し且つバイパス弁の閉
鎖状態を示す断面図、及び図２は図１のディーゼルパテ
ィキュレートフィルタの外筒の一部分を示す拡大断面図
である。
【００１５】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、ディーゼルエンジンの排気系に配置され、排気ガス
中に含まれるカーボン、すす、スモーク等のパティキュ
レートを捕集し、捕集されたパティキュレートを加熱焼
却できる。このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、ディーゼルエンジンの排気管（図示せず）にフラン
ジ２３を介して連結されるケース２１を有している。ケ
ース２１内に形成される排気ガス通路２２内には、パテ
ィキュレートを捕集できる主フィルタ１とサブフィルタ
２とが排気ガス流れ方向にバイパス筒体４によって分離
されて同心上に排気ガス流れに並列に入口側から出口側
に延びるように配置されている。また、主フィルタ１
は、排気ガス流れに同心上に並列に二重に積層された円
筒体である内筒１９と外筒２０とから構成されている。
主フィルタ１の内筒１９の内側には、バイパス筒体４が
配置され、バイパス筒体４の内側にサブフィルタ２が配
置されている。
【００１６】また、排気ガス通路２２の排気ガス入口側
と排気ガス出口側において、主フィルタ１とサブフィル
タ２との入口１５，１６及び主フィルタ１とサブフィル
タ２との出口１７，１８を除いて、排気ガス通路２２の
入口側と出口側を遮断するため、遮蔽プレート２４を設
ける。サブフィルタ２の排気ガス流入側には支持管１３
が連結され、該支持管１３にはサブフィルタ２の流入口
を開閉するためバイパス弁９が配置されている。バイパ
ス弁９は、コントローラ１０の指令で駆動されるアクチ
ュエータ１１によって開閉作動される。バイパス弁９に
は、サブフィルタ２の再生のため、僅かな排気ガスが漏
洩する通孔を形成してもよく、バイパス弁９自体を漏洩
するようにバイパス通路１４に配設してもよい。また、
サブフィルタ２の出口端部には支持管３６が取り付けら
れ、支持管３６にはスプリング２６のばね力で端部を閉
鎖する圧力弁即ち安全弁２５が配設されている。
【００１７】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造は、特に、主フィルタ１及びサブフィルタ２をフ
ィルタ本体３から構成し、フィルタ本体３の内外面に対
して少なくとも排気ガス流入側を導電性材で作製した金
網６，７を配置し、フィルタ本体３の排気ガス流入側に
セラミックスコーティングを施した耐熱金属コイル５を
配置し、フィルタ本体３の排気ガス流出側にセラミック
ス又はセラミックスコーティングされた糸から成る繊維
撚糸８を巻き付けたことを特徴とするものである。フィ
ルタ本体３は、ＳｉＣ又はＳｉＣにＴｉ又はＴａ等の添
加物を添加したセラミックス長繊維材を積層した板状で
円筒状に形成されているものである。フィルタ本体３に
排気ガスを通すと、排気ガス中のパティキュレートは繊
維と繊維との交差した領域で捕集され、繊維間に順次堆
積し、フィルタ本体３の上流側の排気ガス圧を上昇させ
ることになる。
【００１８】金網６，７は、主フィルタ１の排気ガス流
れの上流側に金網６が配設され、主フィルタ１の排気ガ
ス流れの下流側に金網７が配設されている。金網６，７
は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ等を含有する耐腐食性の耐熱鋼で
作製され、フィルタ本体３の表面に配置して適宜にステ
ィープラ等で係止することで主フィルタ１に固定でき
る。主フィルタ１を２個の円筒状フィルタである内筒１
９と外筒２０で作製した場合に、内筒１９と外筒２０と
の間に排気ガスが流入する排気ガス流入側の主排気ガス
流入通路１２が形成され、内筒１９の内側と外筒２０の
外側に主フィルタ１を通過した排気ガスが流出する排気
ガス流出側の主排気ガス流出通路３５が形成される。例
えば、外筒２０について説明すると、図２に示すよう
に、外筒２０の内外面に金網６，７をスティープラ等で
固定し、外筒２０の外側にはセラミックス長繊維を撚っ
た糸又はセラミックスコーティングされた長繊維を撚っ
た糸から成る繊維撚糸８を粗目に巻き付け、外筒２０の
内側には螺旋で弾力を持った耐熱金属コイル５を金網６
を押さえるように内挿する。この時、外筒２０の内面即
ち排気ガスの流入側に配置した金網６は、導電性を有す
る材料で作製する。外筒２０の外面即ち排気ガスの流出
側に配置した金網７は、必ずしも導電性を有する材料で
作製する必要はない。いずれにしても、金網６，７はフ
ィルタ本体３を保持する機能を有している。
【００１９】耐熱金属製金網６は、主フィルタ１に捕集
されたパティキュレートを加熱燃焼させるために、コン
トローラ１０の指令で通電制御されるように構成されて
いる。また、耐熱金属コイル５と金網６とは、電気的に
直列に接続されてもよい。サブフィルタ２については、
図示していないが、主フィルタ１と同様に金網６と耐熱
金属コイル５を設けてサブフィルタ２に捕集されたパテ
ィキュレートを加熱燃焼させることができる。金網６，
７は、排気ガス通路２２の主フィルタ１の流入上流側の
全面及びバイパス通路２１のサブフィルタ２の流入上流
側の全面にわたって延びており、電極端子９を通じてコ
ントローラ１０に接続されている。また、耐熱金属コイ
ル５は、Ｎｉ系金属で作製することが好ましく、主フィ
ルタ１の表面に対して均一に加熱することができるよう
に構成されている。耐熱金属コイル５は、例えば、図３
に示すように、Ｎｉ−Ｃｒ合金から成る芯部材３１、該
芯部材３１にコーティングされたＮｉ等の抵抗温度係数
の大きい材料から成る中間部材３２、及び該中間部材３
２に被覆された耐腐食性のＡｌ2 Ｏ3 又はＺｒＯ2から
成る被覆部材３３から構成されている。
【００２０】また、このディーゼルパティキュレートフ
ィルタにおいて、ケース２１内の排気ガス通路２２の入
口側には、排気ガス圧を検出する排気ガス圧センサー或
いはパティキュレートの堆積センサー（図示せず）が設
けられており、該センサーによって検出された排気ガス
の情報はコントローラ１０に入力されるように構成され
ている。更に、コントローラ１０にはエンジン作動状
態、即ち、エンジン回転数を検出する回転センサー２
７、エンジン負荷を検出する負荷センサー２８及び排気
ガス温度を検出する温度センサー２９が設けられてい
る。コントローラ１０は、エンジン作動状態のこれらの
検出信号を受けて、エンジン作動状態に対応して予め決
定されている排気ガス圧又はパティキュレート堆積量の
検出値に対応するパティキュレートの捕集状態を判断
し、バイパス弁９の開放タイミング即ち主フィルタ１の
再生タイミングを制御するように構成されている。
【００２１】このディーゼルパティキュレートフィルタ
では、例えば、サブフィルタ２の空気通過抵抗を主フィ
ルタ１の空気通過抵抗に比較して小さく設定したもので
ある。主フィルタ１とサブフィルタ２との空気通過抵抗
は、フィルタを構成する材質、フィルタ密度等を変更す
ることで確保できる。例えば、サブフィルタ２を構成す
る繊維径を主フィルタ１を構成する繊維径より大きくす
ることによって達成できる。主フィルタ１又はサブフィ
ルタ２が耐熱金属コイル５及び金網６に通電して加熱さ
れると、主フィルタ１又はサブフィルタ２に捕集されて
いるパティキュレートが加熱され、排気ガス中のＯ2 を
利用してパティキュレートはＣＯ2 とＨ2 Ｏのガスに変
化して焼却される。主フィルタ１の再生時には、最初は
排気ガスのほとんどがサブフィルタ２を流れ、主フィル
タ１には微量の排気ガスが流れるが、主フィルタ１の再
生処理が進行するに従って、主フィルタ１の空気通過抵
抗値が段々小さくなると共に、サブフィルタ２に排気ガ
ス中のパティキュレートが捕集されてサブフィルタ２の
空気通過抵抗値が段々大きくなる。それ故に、主フィル
タ１の再生処理の進行につれて主フィルタ１とサブフィ
ルタ２との空気通過抵抗のバランスによって主フィルタ
１側へ排気ガスが流れるようになる。この場合、主フィ
ルタ１の再生時には、主フィルタ１側に過度な排気ガス
及び空気が流れないようにする。
【００２２】このディーゼルパティキュレートフィルタ
は、上記のように構成されており、次のように作動す
る。ディーゼルエンジンが駆動され、排気ガスが排気管
を通じて排気ガス通路２２に送り込まれる。この時、バ
イパス弁９は閉鎖状態であり、排気ガスは排気ガス通路
２２の入口１５から主排気ガス通路１２に送り込まれ、
主排気ガス通路１２から主フィルタ１を通過し、主フィ
ルタ１で排気ガス中に含まれるすす、カーボン、スモー
ク、ＨＣ、ＳＯX 等のパティキュレートが捕集され、ク
リーンな排気ガスは出口１７へと排出されている。捕集
されたパティキュレートは主フィルタ１に堆積すること
になり、捕集時間に従って主フィルタ１の空気通過抵抗
が徐々に上昇することになる。一方、コントローラ１０
は、排気ガス圧センサー或いはパティキュレート堆積セ
ンサー等の堆積量を検出できるセンサー（図示せず）、
回転センサー２７、負荷センサー２８及び温度センサー
２９からの検出信号を受け、それらの検出値からエンジ
ン作動状態を判断し、予め設定されている排気ガス圧の
検出値が幾らになるとアクチュエータ１１を作動してバ
イパス弁９を開放するかを決定する。或いは、主フィル
タ１に堆積したパティキュレートの捕集量の検出値から
アクチュエータ１１を作動してバイパス弁９を開放する
かを決定する。
【００２３】そこで、主フィルタ１に所定のパティキュ
レート量が捕集されると、コントローラ１０は、主フィ
ルタ１の再生を行うために、アクチュエータ１１を作動
する指令を発し、アクチュエータ１１の作動によってバ
イパス弁９が開放される。バイパス弁９が開放すると、
排気ガスの大部分はバイパス通路１４を通じてサブフィ
ルタ２を通過し、排気ガスの微量が排気ガス通路２２か
ら主フィルタ１へ送り込まれるようになる。更に、コン
トローラ１０は電極端子３０を通じて金網６又は耐熱金
属コイル５及び金網６に電流を流す指令を発し、金網６
は加熱されて主フィルタ１が加熱される。一方、サブフ
ィルタ２を通過する排気ガスはその中に含まれるパティ
キュレートがサブフィルタ２で捕集され、捕集されたパ
ティキュレートはサブフィルタ２に堆積する。
【００２４】主フィルタ１が加熱されると、主フィルタ
１に捕集されているパティキュレートは主フィルタ１を
通過する微量の排気ガスに含まれる空気を使用してＣＯ
2 、Ｈ2 Ｏに変化して焼却され、ガスになって出口１７
から放出され、主フィルタ１の再生が完了する。主フィ
ルタ１の再生完了は、エンジン作動状態を考慮して予め
設定されている排気ガス圧値、パティキュレートの堆積
量に対する焼却時間等によって、コントローラ１０で判
断される。主フィルタ１の再生が完了すると、コントロ
ーラ１０はアクチュエータ１１を作動してバイパス弁９
を閉鎖する指令を発する。バイパス弁９が閉鎖すると、
排気ガスは排気ガス通路２２から主フィルタ１を通過す
るようになり、通常の排気ガス処理、即ち、主フィルタ
１によるパティキュレートの捕集処理になる。この時、
微量の排気ガスはバイパス弁９に形成した通孔或いは隙
間を通過してバイパス通路１４に送り込まれる。そこ
で、サブフィルタ２に捕集されているパティキュレート
はバイパス通路１４からサブフィルタ２を通過する微量
の排気ガスに含まれる空気を利用して焼却され、サブフ
ィルタ２は再生されることになる。このディーゼルパテ
ィキュレートフィルタは、上記の作動サイクルが繰り返
されて排気ガスが連続して浄化処理されることになる。
【００２５】次に、図４を参照して、この発明によるデ
ィーゼルパティキュレートフィルタの外筒の別の実施例
を説明する。この実施例では、上記実施例と比較してフ
ィルタ本体の構造が相違する以外は、実質的に同一の構
成であるので、同一の部品については同一の符号を付し
て、重複する説明は省略する。この実施例では、フィル
タ本体３４は、長繊維材が半径方向内側と外側との間で
延びる蛇腹状になるように内側と外側とで折り曲げら
れ、該蛇腹が円筒状に形成されているものである。フィ
ルタ本体３４を蛇腹状の円筒形状に構成することによっ
て排気ガス中のパティキュレートを捕集する面積を増大
させることができ、捕集効率をアップできる。蛇腹状の
長繊維材で円筒状に形成されたフィルタ本体３４は外側
にセラミックス繊維撚糸８が、また内側に耐熱金属コイ
ル５が配置されている。この実施例のディーゼルパティ
キュレートフィルタの機能及び作動は、上記実施例と同
様である。
【００２６】
【発明の効果】この発明によるディーゼルパティキュレ
ートフィルタの構造は、上記のように構成されており、
次のような効果を有する。即ち、このディーゼルパティ
キュレートフィルタの構造は、ＳｉＣ又はＳｉＣにＴ
ｉ，Ｔａ等の添加物を添加した長繊維材を積層したフィ
ルタ本体、前記フィルタ本体を包むように配置された金
網、前記フィルタ本体の排気ガス流入側に配置された耐
熱金属コイル、及び前記フィルタ本体の排気ガス流出側
に巻き付けた繊維撚糸から構成したので、前記フィルタ
本体に排気ガスを流すことによって排気ガス中に含まれ
るカーボン、スモーク等のパティキュレートが捕集さ
れ、そこに堆積される。パティキュレートが所定量堆積
されると、前記耐熱金属コイルに通電して前記フィルタ
本体を加熱し、パティキュレートを加熱焼却して前記フ
ィルタ本体を再生する。上記構成によって前記フィルタ
本体の熱容量を小さく構成することができ、前記フィル
タ本体を最小限の電力で直ちに昇温すると共にパティキ
ュレートを加熱焼却できる。
【００２７】このディーゼルパティキュレートフィルタ
の構造では、前記バイパス弁の閉鎖時には排気ガスは前
記主フィルタでスムースに浄化処理され、排気ガス中の
パティキュレートは前記主フィルタに捕集される。ま
た、前記主フィルタを再生する時には、前記バイパス弁
を開放して前記耐熱金属コイルを通電するだけであり、
前記主フィルタに捕集されたパティキュレートを焼却す
るための空気を別置きのポンプ等を利用して送り込む必
要が無く、前記主フィルタには前記主フィルタと前記サ
ブフィルタとの空気通過抵抗のバランスにより微量の排
気ガスが送り込まれることになる。ディーゼルエンジン
の特性である空気過剰率の現象からディーゼルエンジン
の排気ガスには微量の空気が含まれているので、その空
気を利用して前記主フィルタに捕集されているパティキ
ュレートは焼却されることになる。従って、捕集された
パティキュレートの焼却のための空気供給装置を必要と
しないばかりでなく、装置そのものがコンパクトに且つ
簡単な構造に形成され、しかも、ディーゼルエンジンか
ら放出される排気ガスの処理機能が極めて簡潔で且つ連
続して排気ガスを浄化することができ、例えば、車両等
のスペース上、厳しい場所にも良好に搭載することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるディーゼルパティキュレートフ
ィルタの構造の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１のディーゼルパティキュレートフィルタの
主フィルタの外筒の一実施例を示す拡大断面図である。
【図３】図１のディーゼルパティキュレートフィルタの
耐熱金属コイルの一実施例を示す拡大断面図である。
【図４】図１のディーゼルパティキュレートフィルタの
主フィルタの外筒の別の実施例を示す拡大断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 主フィルタ ２ サブフィルタ ３，３４ フィルタ本体 ４ バイパス筒体 ５ 耐熱金属コイル ６ 上流側の金網 ７ 下流側の金網 ８ 繊維撚糸 ９ バイパス弁 １０ コントローラ １１ アクチュエータ １４ バイパス通路 ２２ 排気ガス通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 39/20 ＺＡＢ Ｄ 46/24 Ｃ 9441−4Ｄ 46/42 Ｂ 9441−4Ｄ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気系に配置され
    たフィルタで排気ガス中に含まれるパティキュレートを
    捕集し、前記フィルタで捕集したパティキュレートを加
    熱焼却するディーゼルパティキュレートフィルタの構造
    において、セラミックス長繊維材を積層して形成した円
    筒状のフィルタ本体、前記フィルタ本体の表面に配置し
    且つ排気ガス流れの上流側を少なくとも導電性材料で作
    製した金網、前記フィルタ本体の円筒に接して配置した
    セラミックスコーティングを施した耐熱金属コイル、及
    び前記フィルタ本体に巻き付け固定したセラミックス又
    はセラミックスコーティングされた糸から成る繊維撚糸
    から構成したことを特徴とするディーゼルパティキュレ
    ートフィルタの構造。
  2. 【請求項２】 前記フィルタ本体はＳｉＣ又はＳｉＣに
    Ｔｉ又はＴａの添加物を添加したセラミックス長繊維材
    を積層し局部的に交差させて織り込んだ材料で形成され
    ていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルパ
    ティキュレートフィルタの構造。
  3. 【請求項３】 前記フィルタ本体は、板状又は蛇腹状の
    長繊維材で円筒状に形成されていることを特徴とする請
    求項１又は２に記載のディーゼルパティキュレートフィ
    ルタの構造。
  4. 【請求項４】 前記蛇腹状の長繊維材で円筒状に形成さ
    れた前記フィルタ本体は外側にセラミックス撚糸が且つ
    内側に耐熱金属コイルが配置されていることを特徴とす
    る請求項３に記載のディーゼルパティキュレートフィル
    タの構造。
  5. 【請求項５】 円筒状の前記フィルタ本体に排気ガスが
    内側から外側へ流れる構造では、前記フィルタ本体の外
    側に前記繊維撚糸が巻付けられ、前記フィルタ本体の内
    側に前記耐熱金属コイルが配置されていることを特徴と
    する請求項１〜３のいずれかに記載のディーゼルパティ
    キュレートフィルタの構造。
  6. 【請求項６】 円筒状の前記フィルタ本体に排気ガスが
    外側から内側へ流れる構造では、前記フィルタ本体の内
    側に前記繊維撚糸が巻付けられ、前記フィルタ本体の外
    側に前記耐熱金属コイルが配置されていることを特徴と
    する請求項１〜３のいずれかに記載のディーゼルパティ
    キュレートフィルタの構造。
  7. 【請求項７】 前記金網で構成された加熱ヒータは向か
    い合わせて配置されていることを特徴とする請求項５又
    は６に記載のディーゼルパティキュレートフィルタの構
    造。
  8. 【請求項８】 前記耐熱金属コイルの線材の断面積は前
    記金網の全断面積の総和の１／３以下に設定されている
    ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のディ
    ーゼルパティキュレートフィルタの構造。
  9. 【請求項９】 前記耐熱金属コイルの線材はＮｉ，Ａｌ
    2 Ｏ3 又はＺｒＯ2でコーティングされ、前記耐熱金属
    コイルは前記金網と直列に接続されていることを特徴と
    する請求項１〜８のいずれかに記載のディーゼルパティ
    キュレートフィルタの構造。
  10. 【請求項１０】 前記フィルタ本体を主フィルタと該主
    フィルタの中央部に配設されたバイパス筒体内で前記主
    フィルタに対して排気ガス流れに並列に配置されたサブ
    フィルタとから構成し、前記サブフィルタの排気ガス流
    入上流側に前記バイパス筒体を開閉するバイパス弁を配
    置し、前記バイパス弁を開閉作動するアクチュエータを
    有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに
    記載のディーゼルパティキュレートフィルタの構造。
  11. 【請求項１１】 前記主フィルタは前記主フィルタが捕
    集中に、その温度が所定値以上でその排気抵抗が所定値
    より高い場合、直ちに前記サブフィルタを開放し、前記
    ヒータへの通電動作に入ることを特徴とする請求項１０
    に記載のディーゼルパティキュレートフィルタの構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006503702A (ja) * 2002-10-28 2006-02-02 ジーイーオー２ テクノロジーズ，インク． セラミックディーゼル排気フィルタ

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