JPH0913954A - 排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルターのクラック、及び溶損の発生を完
全に防止することができる非常に信頼性の高い排ガス浄
化方法及び排ガス浄化装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 フィルター全体を加熱し、任意の箇所に於け
るフィルター内平均温度が２００℃〜８００℃の間で、
しかも任意の箇所に於けるフィルター内温度差が２００
℃以内で加熱する。又、酸化触媒を担持している場合、
任意の箇所に於けるフィルター内平均温度が１５０℃〜
５００℃の間で、しかも任意の箇所に於けるフィルター
内温度差が２００℃以内で加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関等から
排出されるパティキュレート（煤等の可燃性微粒子）等
を捕集し、捕集したものを燃焼させる排ガス浄化方法及
び排ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンが排出するパ
ティキュレート（煤）が環境保護、及び健康上の理由か
ら規制され始めている。これを取り除きディーゼルエン
ジンの排ガスを浄化するには、排気管の途中に耐熱性の
セラミックハニカムのフィルターを取り付けパティキュ
レートをろ過する方法がある。そしてこの方法の特徴は
ある程度パティキュレートが堆積した時、これに火をつ
けて燃焼させ、炭酸ガスに変えて大気に放出し、セラミ
ックフィルターをクリーンに再生し、繰り返し使用する
ことである。この作業を燃焼再生（リジェネレーショ
ン）と呼んでいる。一般にディーゼルエンジンの排ガス
はパティキュレートの着火温度より低いので、そのまま
ではパティキュレートは燃焼せず、堆積するのみで排気
圧力が過度に上昇し、エンジン、及びエミッション性能
を著しく低下させる。従って燃焼再生に何らかの方法に
よって排ガス温度を上げるか、又はフィルター温度を上
げる必要がある。近年は、排気系にフィルター２個を備
え、排ガス浄化を交互に行う方式が提案されている。燃
焼再生は排ガスろ過中ではなく、ある程度パティキュレ
ートが堆積した後、排ガス浄化はもう一方のフィルター
で行っているときに、燃焼再生が実施される。昇温手段
としては、電気ヒーター、バーナー、マイクロ波などに
よって、フィルター温度を上げて、パティキュレートを
燃焼させ、再生を実施している。

【０００３】以下、従来例のディーゼル排ガス浄化装置
を図面に基づいて説明する。図８は従来例に於けるディ
ーゼル機関の排ガス浄化装置の概略構成を示す模式図を
示している。８ａ，８ｂはセラミックハニカム製のフィ
ルター、２０ａ，２０ｂはフィルター８ａ，８ｂそれぞ
れを加熱する為の電気ヒーター、６はエンジン排ガス流
路を制御する弁、１１は燃焼再生のための二次空気の導
入弁、１８ａ，１８ｂは燃焼再生の為の二次空気の排気
弁、１３は二次空気供給のためのエアブロア、４，５
ａ，５ｂ，９ａ，９ｂはそれぞれエンジン排ガスの流路
配管、１０ａ，１０ｂ，１９ａ，１９ｂ，１２は燃焼再
生の二次空気、及びその排気の流路排管、１６はエアブ
ロア１３や弁６、導入弁１１、排気弁１８ａ，１８ｂや
電気ヒーター２０ａ，２０ｂを制御するコントローラ
ー、２はディーゼルエンジン、３はマニホールド、７
ａ，７ｂはフィルター８ａ，８ｂを収納する容器であ
る。

【０００４】以上のように構成された従来のディーゼル
排ガス浄化装置の再生時についてその動作を説明する。

【０００５】フィルター８ａが排ガス浄化中、差圧セン
サー（図示せず）等の捕集量検知装置で、再生開始時期
と判断する。これまで流路配管４から流路配管５ａに流
れていた排ガスは、弁６、導入弁１１が作動し、流路配
管４から流路配管５ｂに流れ、フィルター８ｂを通過す
ることにより浄化され、流路配管９ｂから流出する。一
方再生開始時期と判断されたフィルター８ａは電気ヒー
ター２０ａに電力が供給され加熱される。同時に導入弁
１１が開きエアブロア１３から流路排管１０ａを通っ
て、フィルタ８ａに二次空気が供給される。ある時間経
過するとフィルター８ａの温度がパティキュレート着火
温度に達しパティキュレートが燃焼を開始する。その燃
焼排ガスは流路排管１９ａから流出する。ある時間経過
後、電気ヒーター２０ａへの電力供給が終了し、二次空
気のみによるパティキュレート燃焼が継続する。この燃
焼はパティキュレートの火炎伝播によって実現される。
ある時間経過すると、燃焼再生が完了したと判断してエ
アブロア１３が停止し排気弁１８ａが閉じ二次空気の供
給も終了しフィルター８ａは浄化待機の状態になる。

【０００６】その後、差圧センサー等の捕集量検知装置
でフィルター８ｂが再生開始時期に達したと判断する。
以下、上記の記号ａとｂを入れ換えた動作が継続し、交
互に排ガス浄化、及び燃焼再生を繰り返す。

【０００７】従来では、電気ヒーターによる加熱を例に
あげたが、加熱方式としては、軽油等を燃料としたバー
ナーによる加熱方法（ＩＰＣコードＦ０１Ｎ３／０２、
３３１）があり、課題としてバーナーの安定性や炎を出
すため、安全性確保がある。又、マイクロ波加熱（特開
平４−１３６４０９号公報）ではパティキュレートの捕
集量を検知できる利点があるが、フィルター内の均一加
熱やマイクロ波の漏れ対策や高電圧使用による安全性確
保等の課題を有している。

【０００８】また、フィルター入口部の温度を規定した
特公平３−３６１３３号公報があるが、これはパティキ
ュレートを完全に燃焼する為に必要な温度を規定してい
るだけで、この方法では着火現象がみられ急激な温度上
昇が発生しフィルターが破損する可能性があるという欠
点がある。

【０００９】また、フィルターを加熱せずに高圧エアで
パティキュレートを払落としフィルター外部で加熱燃焼
する逆洗方式と呼ばれるフィルター再生方法もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、電気ヒーターによる加熱で火炎伝播による燃焼
である為、フィルター内の温度勾配、及びフィルター内
の任意の箇所に於ける温度差が非常に大きくなり、フィ
ルターのクラック発生の要因となっている。又、火炎伝
播で燃焼継続を実現する為、パティキュレートの捕集状
態や捕集量によって部分的にパティキュレートの燃え残
りが発生して、捕集再生の繰り返しの中、異常燃焼で高
温になり、溶損の原因となっている。クラック及び溶損
共にフィルターの機能を大きく損なうものであり、実用
化に向けての大きな問題点となっている。

【００１１】本発明は前期従来の課題を解決するもの
で、フィルターにクラックが入ったり溶損することなど
を抑制することができる排ガス浄化方法及び排ガス浄化
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する為
に本発明は火炎伝播による燃焼再生だけでなく空気を加
熱媒体としてフィルター全体を加熱し、任意の箇所に於
けるフィルター内平均温度が２００℃〜８００℃の間
で、しかも任意の箇所に於けるフィルター内温度差が２
００℃以内で加熱する（ここで、フィルター自体の耐久
性を考慮すると、任意の箇所に於けるフィルター内温度
差は好ましくは１００℃以内、更に好ましくは５０℃以
内で加熱する。）。又、酸化触媒を担持している場合、
任意の箇所に於けるフィルター内平均温度が１５０℃〜
５００℃の間で、担持している場合、任意の箇所に於け
るフィルター内平均温度が１５０℃〜５００℃の間で、
しかも任意の箇所に於けるフィルター内温度差が２００
℃以内で加熱する（ここで、フーィルター自体の耐久性
を考慮すると、任意の箇所に於けるフィルター内温度差
は好ましくは１００℃以内、更に好ましくは５０℃以内
で加熱する。）。

【００１３】パティキュレートを捕集するフィルターと
してはウォールスルータイプのハニカム構造で、材質と
してはコージェライトやムライト等の無機材料が用いら
れる。形状は円筒形のものがほとんどであるが、楕円筒
形や方形でも構わない。大きさは直径４〜１３インチで
セル数は１インチ平方あたり５０〜４００個である。フ
ィルターに捕集されるパティキュレートの捕集量はフィ
ルターの単位体積（１リットル）あたりの重量（グラ
ム）で表わし、１〜３０ｇ／Ｌ程度である。

【００１４】空気をを加熱する手段としては、空気加熱
用電気ヒーターやバーナーなどの燃料燃焼による空気加
熱がある。空気加熱用電気ヒーターの場合、発熱体と空
気が接触する構造を有し、発熱体としてはニクロム線、
カンタル線、セラミックヒーター等がある。加熱する空
気量に応じてヒーター容量は決定される。

【００１５】フィルターを収納する容器は耐熱性のある
金属を使用し、フィルターとの間には、蛭石等が含有さ
れ、熱によって膨張する材質のシール材があり、パティ
キュレートの漏れを防止する。又、この容器の放熱によ
り、フィルターの内外周の温度差が顕著に発生するの
で、セラミックウール等の断熱材で包み込む断熱方法が
好ましい。

【００１６】空気を送風する手段としては、エアブロア
やエアポンプやコンプレッサー等があるが、エアブロア
は大流量であるが小静圧であり、エアポンプやコンプレ
ッサーは大静圧であるが小流量である。

【００１７】空気の流量としては０．１〜２．０立米で
多ければ多い程良いが、送風手段の能率から１立米以下
が適当である。又、１立米程度の空気を加熱するには、
多大な電力が必要となる為加熱空気の循環やエンジン排
ガス利用等の電力削減手段を設ける事が好ましい。

【００１８】パティキュレートの成分の一つに可溶性有
機物（ＳＯＦ）があり、フィルターに捕集された場合で
も、再生中に燃焼せず、蒸発して大気中に放出されるの
で、本発明に用いるフィルターの前、又は後ろに貴金属
等を担持したＳＯＦ酸化触媒を設ける事が好ましい。

【００１９】

【作用】本発明の技術的手段による作用は次のようにな
る。

【００２０】本発明は、火炎伝播による燃焼再生ではな
く、空気を加熱媒体として、フィルター全体を加熱し、
任意の箇所に於けるフィルター内平均温度が２００℃〜
８００℃（酸化触媒担持フィルターでは１５０℃〜５０
０℃）の間で、任意の箇所に於けるフィルター内温度差
が２００℃以内で加熱する（ここで、フィルター自体の
耐久性を考慮すると、任意の箇所に於けるフィルター内
温度差は好ましくは１００℃以内、更に好ましくは５０
℃以内で加熱する。）。このことにより、任意の箇所に
於けるパティキュレートの燃焼反応による単位時間当た
りの発熱量のバラツキを抑制し、いわゆる着火と呼ばれ
る急激な温度上昇の発生がなく、任意の箇所に於けるフ
ィルター内の温度差を小さくし、異常高温も防止でき
る。この為、フィルターのクラック、及び溶損の発生を
完全に防止することができる。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の一実施例に於ける排ガス浄化
装置を示す概略図である。

【００２２】図１に於いて、１０２はディーゼルエンジ
ン、１０３はディーゼルエンジン１０２に接続されたマ
ニホールド、１０４はマニホールド１０３に接続された
分枝配管、１０５ａ，１０５ｂはそれぞれ分枝配管１０
４に接続された分枝配管１０５ｂの接続部には分枝弁１
０６が設けられている。又、分枝配管１０５ａには放出
弁１１８ａを介して放出管１１９ａが接続されている。
同様に分枝配管１０５ｂには放出弁１１８ｂを介して放
出管１１９ｂが接続されている。

【００２３】１０７ａは分枝配管１０５ａに接続された
フィルター収納容器で、フィルター収納容器１０７ａ内
部には、排ガス中のパティキュレート等を捕集し排ガス
を浄化するフィルター１０８ａと、電気ヒーター１１７
ａと、フィルター１０８ａと電気ヒーター１１７ａの間
に配置された温度センサー１１４ａがそれぞれ収納され
ている。又、個々の温度センサー１１４ａは、個々の電
気ヒーター１１７ａに対応し、個々の電気ヒーター１１
７ａの加熱流体吹き出し口に配置されている。この時、
フィルター収納容器１０７ａ内には排ガスの流入方向に
対して、フィルター１０８ａと電気ヒーター１１７ａが
順に配置されている。

【００２４】１２１ａはフィルター収納容器１０７ａ内
のフィルター１０８ａの両端の圧力差を測定する差圧セ
ンサーである。

【００２５】１０７ｂは分枝配管１０５ｂに接続された
フィルター収納容器で、フィルター収納容器１０７ｂは
フィルター収納容器１０７ａとほぼ同じ構成となってい
る。即ち、フィルター収納容器１０７ｂ内部には、排ガ
ス中のパティキュレート等を捕集するフィルター１０８
ｂと、電気ヒーター１１７ｂと、フィルター１０８ｂと
電気ヒーター１１７ｂの間に配置された温度センサー１
１４ｂがそれぞれ収納されており、又、個々の温度セン
サー１１４ｂは、個々の電気ヒーター１１７ｂに対応
し、個々の電気ヒーター１１７ｂの加熱流体吹き出し口
に配置されている。しかもフィルター収納容器１０７ｂ
内には排ガスの流入方向に対してフィルター１０８ｂと
電気ヒーター１１７ｂが順に配置されている。

【００２６】１２１ｂはフィルター収納容器１０７ｂ内
のフィルター１０８ｂの両端の圧力差を測定する差圧セ
ンサーである。

【００２７】１０９ａはフィルター収納容器１０７ａに
接続され、浄化した排ガスを放出する配管、１０９ｂは
フィルター収納容器１０７ｂに接続され、浄化した排ガ
スを放出する配管、１１３は空気流を発生させるエアブ
ロア、１１２はエアブロア１１３に接続された配管、１
１０ａ、及び１１０ｂはそれぞれ配管１１２に接続され
た分枝配管で、分枝配管１１０ａ，１１０ｂはそれぞれ
配管１０９ａ，１０９ｂに接続されている。１１１は配
管１１２と分枝配管１１０ａと分枝配管１１０ｂの接合
部に設けられた分枝弁である。

【００２８】１１６は電気ヒーター１１７ａ，１１７ｂ
やエアブロア１１３等を制御する制御部である。

【００２９】尚、それぞれの配管は耐食性のあるステン
レス等で構成することが好ましい。又、各弁（放出弁や
分枝弁など）の駆動方式はエア圧式や油圧式、又電磁式
等がありどれを用いても構わない。又、各弁の排ガスな
どと接触する部分は耐食性のあるステンレス等で構成す
ることが好ましい。

【００３０】フィルター１０８ａ，１０８ｂはそれぞれ
コージライトやムライト等の耐食性のある材料でしかも
圧力損失の小さなハニカム構造が好ましい。尚、このフ
ィルター１０８ａ，１０８ｂの少なくとも一方に酸化触
媒を設けても良い。

【００３１】エアブロア１１３はフィルター１０８ａ，
１０８ｂの大きさによっても異なるが一定以上の吐出流
量と静圧が要求され、大流量、及び大静圧のものが好ま
しい。又、エアブロア１１３の代わりエアポンプを用い
ても良い。

【００３２】温度センサー１１４ａ，１１４ｂはシース
タイプの熱電対や白金抵抗体等の比較的高温を検知でき
るものであればよいが、排ガスにさらされるので耐食性
がよいものを選ぶのが好ましい。又、放射伝熱による指
示温度の低下を防ぐように各センサーの配置を考慮する
ことが必要である。

【００３３】電気ヒーター１１７ａ，１１７ｂは例えば
セラミック製のサポート部内に発熱体であるニクロム線
やカンタル線を熱効率の良い巻き方で巻いたものを収納
したものが好ましい。

【００３４】差圧センサー１２１ａ，１２１ｂのフィル
ター収納容器１０７ａ，１０７ｂに配置される部分は半
導体圧力センサー等を用いることが好ましいが、排ガス
が直接触れないようにミストフィルター等をセンサーの
周りに配置することが好ましい。

【００３５】以上の様に構成された排ガス浄化装置につ
いては以下その動作を図１、図２、図３を用いて説明す
る。図２、図３は本発明の一実施例に於ける排ガス浄化
装置を示すブロック図及び動作を示すフローチャートで
ある。尚、本実施例では、まずフィルター収納容器１０
７ａで排ガスを浄化した後に、排ガスをフィルター収納
容器１０７ｂに流入するようにして、更にフィルター収
納容器１０７ａ内に設けられたフィルター１０８ａを再
生する場合について説明する。

【００３６】まず図３に示すように、ＳTEP（以下Ｓと
称する）１に於いて、制御部１１６は燃焼再生時期かど
うかを判定するのに差圧センサー１２１ａの出力を参照
する。即ち、差圧センサー１２１ａの出力を基にして差
圧検出部２０１は差圧信号を作製し、その差圧信号によ
って制御部１１６は燃焼再生時期かどうかを判定する。
本実施例の場合、フィルター収納容器１０７ａの排ガス
流入側の圧力と排ガス流出側の圧力差が大きくなればな
る程、フィルター１０８ａにパティキュレートなどが多
く捕集されていることになるので、制御部１１６はフィ
ルター１０８ａは燃焼再生時期であると判定する。

【００３７】次にＳ２で制御部１１６はマニホールド１
０３からの排ガスがフィルター収納容器１０７ａからフ
ィルター収納容器１０７ｂの流れるように分枝弁１０６
を作動させて、分枝配管１０５ｂと分枝配管１０４を流
通させ、マニホールド１０３から送られてきた排ガスを
フィルター収納容器１０７ｂに流れ込むようにする。更
に制御部１１６はエアブロア１１３で発生した風が分枝
配管１１０ａと配管１０９ａを通ってフィルター収納容
器１０７ａに導かれるように分枝弁１１１を作動させ
る。

【００３８】その後、Ｓ３で制御部１１６はヒーター駆
動部２０２に信号を出して電気ヒーター１１７ａを発熱
させる。又、Ｓ３では制御部１１６は送風駆動部２０３
に信号を出してエアブロア１１３を駆動させ、送風を開
始する。更にＳ３では制御部１１６は放出弁１１８ａに
信号を出し、分枝配管１０５ａと配管１１９ａを接続す
る。この様な処理によってエアブロア１１３で発生した
風は分枝配管１１０ａと配管１０９ａを通ってフィルタ
ー収納容器に１０７ａに導かれ、しかもフィルター収納
容器１０７ａの中で電気ヒーター１１７ａによって加熱
され、熱風となる。この熱風はフィルター１０８ａに流
れ込んで、フィルター１０８ａを加熱しフィルター１０
８ａに捕集されたパティキュレート等を燃焼させる。フ
ィルター１０８ａに流れ込んだ熱風はフィルター収納容
器１０７ａを出て分枝配管１０５ａ、放出弁１１８ａを
経由して配管１１９ａに導かれ外部に放出される。

【００３９】Ｓ４では温度センサー１１４ａの出力を基
にして温度検出部２０４が温度信号を作製し、その温度
信号によって制御部１１６はフィルター１０８ａの平均
温度が２００℃以上になったか否かを判定する。又、Ｓ
６ではフィルター１０８ａ内の温度差が２００℃以内に
なったか否かを判定する。この時、図４（ａ）、（ｂ）
に示すように温度センサー１１４ａで検知した平均温度
とフィルター１０８ａ内の平均温度には時間の経過と共
に約１００℃の温度差が生じてくる。又、温度センサー
１１４ａで検知した温度差とフィルター１０８ａ内の温
度差には、時間の経過と共に同一の温度差が生じてく
る。即ち、温度センサー１１４ａが平均温度３００℃を
示し、温度差２００℃を示した時、フィルター１０８ａ
内の平均温度は約２００℃となり、又、フィルター１０
８ａ内の任意の箇所に於ける温度差は２００℃となって
いる。更に温度センサー１１４ａの検知温度、及び温度
差とフィルター１０８ａ内の平均温度、及び温度差は図
４（ｂ）、図５（ａ）に示すように相関関係が認めら
れ、例えば温度センサー１１４ａでの検知温度が９００
℃であり、温度差が２００℃であれば、フィルター１０
８ａ内の平均温度は８００℃、フィルター１０８ａ内の
任意の箇所に於ける温度差は２００℃となっていること
が分かる。尚、本実施例では図４（ｂ）に示す様に温度
センサー１１４ａの検知される平均温度とフィルター１
０８ａ内平均温度は、約１００℃の温度差があり、又、
図５（ａ）に示す様に温度センサー１１４ａで検知され
る温度差とフィルター１０８ａ内の任意の箇所に於ける
温度差は、同一温度差があり、直線的な相関関係があっ
たが、これらはフィルタ１０８ａの種類や再生温度、さ
らには排ガスなどの種類によって異なってくるので適宜
選択し関係等を求めなければならない。更に本実施例で
述べているフィルタ１０８ａ内平均温度とは、直径５．
６６インチ、長さ６インチの円筒状のフィルターに於い
て図６に示すＺ１〜Ｚ９の測温ポイントでの温度を平均
したものであり、又本実施例で述べているフィルター１
０８ａ内温度差とは、図６に示すＺ１〜Ｚ９の測温ポイ
ントでの温度の最大値から最小値を引いたものをいう。
例えばＺ１は円筒の中心から約２０ｍｍのポイントであ
り、Ｚ４〜Ｚ６はフィルター１０８ａの中心付近の温度
を示している。

【００４０】Ｓ４でフィルター１０８ａ内平均温度が２
００℃以下であればＳ５に飛んで制御部１１６はヒータ
ー駆動部２０２に信号を出して電気ヒーター１１７ａに
かかる電圧を高くする。又、Ｓ６ではフィルター１０８
ａ内の任意の箇所に於ける温度差についても算出し、フ
ィルター１０８ａ内温度差が２００℃以上であれば、Ｓ
７に飛んで制御部１１６はヒーター駆動部２０２に信号
を出して電気ヒーター１１７ａにかかる電圧を制御す
る。即ち、最大温度が検知される電気ヒーターにかかる
電圧を低くし、最小温度が検知される電気ヒーターにか
かる電圧を高くする。Ｓ４でフィルター１０８ａ内平均
温度を２００℃としたのは、図７（ａ）に示すようにフ
ィルター１０８ａに捕集されたもの（主としてパティキ
ュレート）は温度が２００℃を超えたぐらいから燃焼し
始める成分が殆どを占めるからである。

【００４１】尚、フィルター内１０８ａに酸化触媒を設
けた場合には、Ｓ４ではフィルター１０８ａ内平均温度
が１５０℃以上になったかどうかを判定するようにす
る。１５０℃の根拠は図７（ｂ）に示す様に酸化触媒を
設けたことによってフィルター１０８ａ内平均温度が１
５０℃以上では、殆どの補集物が燃焼し始めるからであ
る。

【００４２】Ｓ８ではフィルタ１０８ａ内平均温度が所
定時間後に目標温度となるように、一分間当たりの上昇
率（以下平均温度上昇率と称する）α℃／分を設定す
る。例えば、本実施例ではフィルター１０８ａ内平均温
度が現在２００℃の場合、０．５分後の目標温度を２０
５℃となるように設定する（この時の平均温度上昇率は
１０℃／分）。

【００４３】Ｓ９では、フィルター１０８ａ内の任意の
箇所に於ける温度差についても算出し、フィルター１０
８ａ内温度差が２００℃以上であれば、Ｓ１０に飛んで
制御部１１６はヒーター駆動部２０２に信号を出して電
気ヒーター１１７ａにかかる電圧を制御し、再びＳ９に
戻る。Ｓ１１では、フィルター１０８ａ平均温度が８０
０℃以上かどうか判断し、８００℃以上の場合はＳ１２
にジャンプし、電気ヒーター１１７ａ、及びエアブロア
１１３をＯＦＦ状態にする。Ｓ１１で温度が８００℃以
下の時はＳ１３へ移行する。

【００４４】Ｓ１３では目標温度より実際の温度が低い
かどうか判定し、低かったらＳ１４へ進み電気ヒーター
１１７ａにかける電圧を増加させ、その後にＳ８へ戻り
新たな目標温度を設定する。Ｓ１３で目標温度より高か
ったらＳ１５に進んで、電気ヒーター１１７ａにかける
電圧を低減させてＳ８へ戻り、新たな目標温度を設定す
る。

【００４５】尚、フィルター収納容器１０７ｂを再生す
る場合にも上記と同様に行う。この時、差圧検出部３０
１、ヒーター駆動部３０２、温度検出部３０４は、それ
ぞれ差圧検出部２０１、ヒーター駆動部２０２、温度検
出部２０４と同じ働きをする。

【００４６】更に、本実施例では、フィルター収納容器
１０７ａ内の温度調整をの電気ヒーター１１７ａの発熱
量を変化させることによって行ったが、エアブロア１１
３の風量を変化させることによって調整しても良い。更
に電気ヒーター１１７ａの発熱量、及びエアブロア１１
３の両方を変化させることによって行っても良い。しか
しながら制御が簡単で、低コストな方法としては本実施
例の様に電気ヒーター１１７ａを制御することが最も好
ましい。

【００４７】本実施例では、フィルター収納容器１０７
ａ、１０７ｂの一方で排ガスの浄化を行い、前記一方の
フィルター収納容器が排ガスで目詰まりした場合に、他
方のフィルター収納容器で排ガスの浄化を行い、前記一
方のフィルター収納容器内のフィルターの再生を行う装
置について説明したが、一つのフィルター収納容器をも
つ装置の場合には、フィルターが目詰まり起こした場合
には一旦エンジンを停止させてからフィルターの再生を
行うようにすれば良い。更にフィルター収納容器を３つ
以上配置したものでも同様の効果を得ることができる。

【００４８】更に、本実施例では、フィルター１０８ａ
内平均温度が８００℃になるかどうかを検知したけれど
も、８００℃を超えない様な時間を予め設定しておき、
その時間まで、所定の上昇温度でフィルターを加熱する
ようにしても良い。

【００４９】又、本実施例では、フィルター１０８ａの
材質等によって８００℃以上にならないように制御した
が、８００℃を多少超えてもよい。しかしながら、最も
好ましいのは、本実施例の様に８００℃以下とした方が
良い。

【００５０】本実施例では、熱風によってフィルター１
０８ａを加熱したが、排ガスや酸化剤を添加した加熱流
体等でフィルター１０８ａを加熱しても同様の効果を得
ることができる。これらの加熱流体の中でも、空気を加
熱したものは非常に用いやすく、装置の構成が簡単にな
り、コスト等を低減することができる。

【００５１】本実施例では、フィルターとして材質がム
ライト、形状は円筒形、寸法は径５．６６インチ、長さ
６インチ、セル数は１インチ平方あたり１００セルを使
用し、そのフィルターはパティキュレートの捕集量は１
５ｇ／リットルである。空気加熱手段としては電気ヒー
ターを使用し構造は金属パイプ内に発熱体を有し、その
中を空気が通過するもので、発熱体はカンタル線を使用
した。送風手段としてはエアブロアを使用し、空気流量
としては、１分間あたり６００リットルで、前記に定義
した平均流速Ｖとしては０．６２ｍ／ｓとした。その他
の構成は図１に示した構成とした。

【００５２】本実施例では、空気流量として、１分間あ
たり６００リットルで、前記に定義した平均流速Ｖとし
て表すと０．６２ｍ／ｓとしたが、平均流速Ｖはフィル
ター１０８ａ内のパティキュレートの捕集量に関連して
おり、図５（ｂ）に示すように、フィルター１０８ａ内
の均一加熱を図り、フィルターの破損（クラック）を防
止し、再生効率１００％を実現するためにはパティキュ
レートの捕集量が増加するにしたがい平均流速Ｖを増加
したほうが好ましい。例えば、パティキュレートの捕集
量が５ｇ／リットル時、平均流速Ｖは０．２ｍ／ｓ以
上、捕集量が１０ｇ／リットル時、平均流速Ｖは０．４
ｍ／ｓ以上、捕集量が１５ｇ／リットル時、平均流速Ｖ
は０．６ｍ／ｓ以上、捕集量が２０ｇ／リットル時、平
均流速Ｖは０．８ｍ／ｓ以上が各々好ましい。平均流速
Ｖとしては大きければ大きい程良いが、送風手段の能率
から１．５ｍ／ｓ以下が適当である。又、捕集量が比較
的少ない０〜５ｇ／リットルの範囲内に於いても、フィ
ルター１０８ａ内の均一加熱を図り、フィルターの破損
（クラック）を防止し、再生効率１００％を実現するた
めには平均流速Ｖは０．０５ｍ／ｓ以上が好ましい。本
実施例ではフィルター寸法として、径５．６６インチを
使用し捕集量と本平均流速の関係を導き出しているが、
フィルターの径が変わった場合、本平均流速Ｖ（０．０
５〜１．５ｍ／ｓ）を参照して、捕集量に対する空気流
量の最適化を図れば良い。

【００５３】図５（ａ）に示す様に、フィルター１０８
ａ内の任意の箇所に於ける温度差が２００℃以内とする
ことにより、フィルターの破損（クラック）がない。フ
ィルター１０８ａ内の任意の箇所に於ける温度差２００
℃がフィルターの破損（クラック）の発生要因となる熱
応力に拘わる許容限界温度と考えられる。又、今回、温
度差２００℃以内としたが、フィルター自体の耐久性を
考慮すると、好ましくは１００℃以内、更に好ましくは
５０℃以内としたほうが良い。ちなみに、フィルター１
０８ａ内の任意の箇所に於ける温度差を２００℃以内と
した場合、再生繰り返し回数２５０回保証、フィルター
１０８ａ内の任意の箇所に於ける温度差を１００℃以内
とした場合、再生繰り返し回数５００回保証、更に、フ
ィルター１０８ａ内の任意の箇所に於ける温度差を５０
℃以内とした場合、再生繰り返し回数１０００回を保証
できる。

【００５４】以上の様に本実施例ではフィルター１０８
ａを燃焼再生する際に少なくとも２００℃〜８００℃
（フィルター１０８ａに酸化触媒を設けた場合には１５
０℃〜５００℃）の間ではフィルター内温度差を２００
℃以下とすることによってフィルター１０８ａにダメー
ジを与えることはない。

【００５５】

【発明の効果】本発明は火炎伝播による燃焼再生ではな
く、空気を加熱媒体として、フィルター全体を加熱し、
フィルター内平均温度が２００℃〜８００℃（酸化触媒
担持フィルターでは１５０℃〜５００℃）の間で、フィ
ルター内温度差が２００℃以内で加熱する。このことに
より、任意の箇所に於けるパティキュレートの燃焼反応
による単位時間当たりの発熱量のバラツキを抑制し、い
わゆる着火と呼ばれる急激な温度上昇の発生がなく、任
意の箇所に於けるフィルター内の温度差を小さくし、異
常高温も防止できる。このため、フィルターのクラッ
ク、及び溶損の発生を完全に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に於ける排ガス浄化装置を示
す概略図

【図２】本発明の一実施例に於ける排ガス浄化装置を示
すブロック図

【図３】本発明の一実施例に於ける排ガス浄化装置の動
作を示すフローチャート

【図４】温度センサーの検知温度とフィルター内平均温
度の関係を示す図

【図５】温度センサーの検知温度とフィルター内平均温
度の関係を示す図

【図６】フィルター内平均温度を求める際の測定ポイン
トを示す図

【図７】補集したパティキュレートの熱分析による温度
と燃焼重量の関係を示す摸式図

【図８】従来例に於けるディーゼルエンジン機関の排ガ
ス浄化装置の概略構成を示す摸式図

【符号の説明】 ２，１０２ ディーゼルエンジン ３，１０３ マニホールド ５ａ，５ｂ 流路配管 ８ａ，８ｂ，１０８ａ，１０８ｂ フィルター １１ 導入弁 １３，１１３ エアブロア １６，１１６ 制御部 １８ａ，１８ｂ 排気弁 ２０ａ，２０ｂ，１１７ａ，１１７ｂ 電気ヒーター １０５ａ，１０５ｂ 分枝配管 １１１ 分枝弁 １１８ａ，１１８ｂ 放出弁 １１４ａ，１１４ｂ 温度センサー １２１ａ，１２１ｂ 差圧センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 康弘 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 (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排ガスを通過させて排ガス中のパティキュ
   レート等を除去するフィルターを加熱して、前記フィル
   ターに付着したパティキュレート等を燃焼させる排ガス
   浄化方法であって、フィルターを加熱する場合、前記フ
   ィルター内の任意の箇所に於ける平均温度が２００℃以
   上となる領域に於いて、任意の箇所に於けるフィルター
   内温度差が２００℃以内とし、前記フィルターを加熱し
   たことを特徴とする排ガス浄化方法。
2. 【請求項２】フィルター内の任意の箇所に於ける平均温
   度を８００℃以下となる領域に於いて、任意の箇所に於
   けるフィルター内温度差が２００℃以内となるように前
   記フィルターを加熱することを特徴とする請求項１記載
   の排ガス浄化方法。
3. 【請求項３】フィルターを加熱流体を吹き付けて加熱す
   ることを特徴とする請求項１、２、いずれか１記載の排
   ガス浄化方法。
4. 【請求項４】フィルターを常温の流体を加熱した加熱流
   体を吹き付けて加熱することを特徴とする請求項１、
   ２、いずれか１記載の排ガス浄化方法。
5. 【請求項５】フィルターを加熱流体を吹き付けて加熱す
   る際、加熱流量Ｑを前記フィルターの排気経路に垂直な
   断面積Ｓで割った値を平均流速Ｖとした時、平均流速Ｖ
   が０．０５ｍ／ｓ〜１．５ｍ／ｓの範囲内としフィルタ
   ーに加熱流体を吹き付けることを特徴とする請求項１、
   ２、いずれか１記載の排ガス浄化方法。
6. 【請求項６】排ガスを通過させて排ガス中のパティキュ
   レート等を除去すると共に、酸化触媒を設けたフィルタ
   ーを加熱して、前記フィルターに付着したパティキュレ
   ート等を燃焼させる排ガス浄化方法であって、フィルタ
   ーを加熱する場合、前記フィルター内の任意の箇所に於
   ける平均温度が１５０℃以上となる領域に於いて、任意
   の箇所に於けるフィルター内温度差が２００℃以内と
   し、前記フィルターを加熱したことを特徴とする排ガス
   浄化方法。
7. 【請求項７】フィルター内の任意の箇所に於ける平均温
   度を５００℃以下となる領域に於いて、任意の箇所に於
   けるフィルター内温度差が２００℃以内となるように、
   前記フィルターを加熱することを特徴とする請求項６記
   載の排ガス浄化方法。
8. 【請求項８】フィルターを加熱流体を吹き付けて加熱す
   ることを特徴とする請求項６、７いずれか１記載の排ガ
   ス浄化方法。
9. 【請求項９】フィルターを常温の流体を加熱した加熱流
   体を吹き付けて加熱することを特徴とする請求項６、７
   いずれか１記載の排ガス浄化方法。
10. 【請求項１０】フィルターを加熱流体を吹き付けて加熱
    する際、加熱流量Ｑを前記フィルターの排気経路に垂直
    な断面積Ｓで割った値を平均流速Ｖとした時、平均流速
    Ｖが０．０５ｍ／ｓ〜１．５ｍ／ｓの範囲内としフィル
    ターに加熱流体を吹き付けることを特徴とする請求項
    ６、７いずれか１記載の排ガス浄化方法。
11. 【請求項１１】排ガスを通過させて前記排ガス中のパテ
    ィキュレート等を捕集するフィルターと、前記フィルタ
    ーを収納するフィルター収納容器と、前記フィルター収
    納容器内に排ガスを供給する第一の配管と、前記フィル
    ター収納容器から浄化された排ガスを放出する第二の配
    管と、前記フィルターの加熱手段と、前記フィルターに
    送り込まれる加熱流体温度を検知する温度検知手段と、
    前記フィルターを加熱する時、前記フィルター内の任意
    の箇所に於ける平均温度が２００℃〜８００℃の領域に
    於いて、任意の箇所に於けるフィルター内温度差が２０
    ０℃以内とするように前記温度検知手段からの情報を基
    に前記加熱手段に供給するエネルギーを制御する制御部
    を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
12. 【請求項１２】加熱手段と送風手段と電気ヒーターで構
    成し、加熱流体を吹き付けてフィルターを加熱すること
    を特徴とする請求項７記載の排ガス浄化装置。
13. 【請求項１３】電気ヒーターに加える電圧を制御部にて
    制御することを特徴とする請求項１１、１２いずれか１
    記載の排ガス浄化装置。
14. 【請求項１４】排ガスを通過させて前記排ガス中のパテ
    ィキュレート等を捕集すると共に酸化触媒を設けたフィ
    ルターと、前記フィルターを収納するフィルター収納容
    器と、前記フィルター収納容器内から排ガスを放出する
    第２の配管と、前記フィルターの加熱手段と、前記フィ
    ルターに送り込まれる加熱流体温度を検知する温度検知
    手段と、前記フィルターを加熱する時、前記フィルター
    内の任意の箇所に於ける平均温度が１５０℃〜５００℃
    の領域に於いて、任意の箇所に於けるフィルター内温度
    差が２００℃以内とするように前記温度検知手段からの
    情報を基に前記加熱手段に供給するエネルギーを制御す
    る制御部を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
15. 【請求項１５】加熱手段と送風手段と電気ヒーターで構
    成し、加熱流体を吹き付けてフィルターを加熱すること
    を特徴とする請求項１４記載の排ガス浄化装置。
16. 【請求項１６】電気ヒーターに加える電圧を制御部にて
    制御することを特徴とする請求項１４、１５いずれか１
    記載の排ガス浄化装置。