JPH09287433A - 排ガスフィルター浄化方法、及び排ガスフィルター浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パティキュレートの燃焼反応による単位時間
当たりの発熱量を抑制し、単位時間当たりの放熱量より
小さくすることにより、いわゆる着火と呼ばれる急激な
温度上昇の発生がなく、フィルタ内の温度勾配を小さく
し、異常高温も防止できる。このため、フィルタのクラ
ック、及び溶損の発生を完全に防止できる非常に信頼性
の高い排ガスフィルタ浄化方法、及び排ガスフィルタ浄
化装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 フィルタ全体を加熱し、フィルタ内の平
均温度が１００℃〜７００℃の領域においては、前記フ
ィルタ内平均温度上昇率を１００℃／分以下で加熱す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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フィ
ルター浄化方法、及び排ガスフィルター浄化装置に関す
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）が環境保護およ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
レートを濾過する方法がある。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とき、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、堆積するだけで、
排気圧力が過度に上昇し、エンジン及びエミッション性
能を低下させる。従って、燃焼再生には何らかの方法に
よって排ガス温度を上げるか、又はフィルタ温度を上げ
る必要がある。近年は、排気系にフィルタ２個を備え、
排ガス浄化を交互に行う方式が提案されいる。燃焼再生
は排ガス濾過中ではなく、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、バーナー、マイクロ波などによって、
フィルタ温度を上げて、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
を図面にもとづいて説明する。図９は従来例におけるデ
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、２０ａ，２０ｂはフィルタ８ａ，８ｂそれぞれ
を加熱するための電気ヒータ、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は燃焼再生のための二次空気の排気
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分岐
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配管、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、７ａ，７ｂ
はフィルタ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。これまで配管４から分岐配管５ａに流れてい
た排ガスは、弁６，導入弁１１が作動し、配管４から分
岐配管５ｂに流れ、フィルタ８ｂを通過することにより
浄化され、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８ａは、電気ヒータ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から配管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。その燃焼排ガスは配管１９ａ
から流出する。ある時間経過後、電気ヒータ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
炎伝搬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、３３
１）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。また、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、フィルタ入り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ため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、フィルタを加熱せずに、高圧エアで
パティキュレートを払い落とし、フィルタ外部で加熱燃
焼する逆洗方式と呼ばれるフィルタ再生方法もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では、電気ヒータによる加熱で火炎伝搬による燃焼
であるため、フィルタ内の温度勾配が非常に大きくな
り、フィルタのクラック発生の要因となっている。ま
た、火炎伝搬で燃焼継続を実現するため、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。
クラック及び溶損ともにフィルタ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課題となってい
る。

【００１１】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、フィルタにクラックが入ったり熔損することなどを
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】上記問題を解決するため
に、本発明は、火炎伝搬による燃焼再生ではなく、空気
を加熱媒体として、フィルタ全体を加熱し、フィルタ内
温度が１００℃〜７００℃の間での温度上昇率が１００
℃／分以下で加熱するものである。空気を加熱媒体とし
て、フィルタ全体を加熱する為、いわゆる着火と呼ばれ
る急激な温度上昇の発生がなく、フィルタ内の温度勾配
を小さくし、異常高温も防止できる。このため、フィル
タのクラック及び溶損の発生を完全に防止できる。パテ
ィキュレートを捕集するフィルタとしては、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、及びチタン酸アルミニューム等の材
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かまわない。大きさは、直径
４〜１３インチ、長さ５〜１４インチで、セル数は、１
インチ平方あたり５０〜４００個である。フィルタに捕
集されるパティキュレートの捕集量は、フィルタの単位
体積（１リットル）あたりの重量（グラム）で表し、１
〜３０ｇ／Ｌ程度である。

【００１３】空気を加熱する手段としては、空気加熱用
電気ヒータ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、セラミックヒータ等がある。加熱する空気量に
応じて、ヒータ容量は決定される。

【００１４】フィルタを収納する容器は、耐熱性のある
金属を使用し、フィルタとの間には、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。また、この容器の放熱に
より、フィルタの内外周の温度差が発生するので、セラ
ミックウールなどの断熱材で包み込む断熱方法が好まし
い。

【００１５】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。

【００１６】空気の流量としては、０．１〜２立米で多
ければ多い程良いが、送風手段の能力から１立米以下が
適当である。また、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ため、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ことが好まし
い。

【００１７】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の前または後ろに貴金属等
を担持したＳＯＦ酸化触媒を設けることが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の技術的手段による実施の
形態は次のようになる。

【００１９】本発明の請求項１に記載の発明は、火炎伝
搬による燃焼再生ではなく、空気を加熱媒体として、フ
ィルタ全体を加熱し、フィルタ内平均温度が１００℃以
上となる領域に於いては１００℃／分以下で加熱するも
のであり、温度上昇率を１００℃／分以下に規定するこ
とにより単位時間当たりの発熱量を抑制することによ
り、いわゆる着火と呼ばれる急激な温度上昇の発生がな
く異常高温を防止できる。このため、フィルタのクラッ
ク及び溶損の発生を完全に防止できるという作用を有す
る。請求項２に記載の発明はフィルター内平均温度を７
００℃以下となるように前記フィルターを加熱したもの
であり、フィルター内平均温度を７００℃以下に規定す
ることにより、フィルター内温度の異常高温を防止でき
る為、フィルタのクラック及び溶損の発生を完全に防止
できるという作用を有する。請求項３に記載の発明はフ
ィルターを加熱流体で加熱したものであり、フィルター
全体を加熱しフィルター内の温度勾配を小さくすること
ができフィルタのクラックを防止することができるとい
う作用を有する。請求項４に記載の発明は排ガスを通過
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
ィルタと、前記フィルタを収納するフィルタ収納容器
と、前記フィルタ収納容器内に排ガスを供給する第１の
配管と、前記フィルタ収納容器から浄化された排ガスを
放出する第２の配管と、前記フィルタの温度を検知する
温度検知手段と、前記フィルタを加熱する加熱手段と、
前記フィルタを加熱する時、前記フィルタ内の平均温度
が１００℃〜７００℃の領域においては、前記フィルタ
内平均温度上昇率を１００℃／分以下とするように前記
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
排ガスフィルター浄化装置であり、フィルター内の温度
検知手段を有するものであり、この情報を基にフィルタ
ー内平均温度が１００℃〜７００℃の領域に於いて、フ
ィルター内平均温度上昇率を１００℃／分以下と規定す
ることにより、フィルター内温度の異常高温を防止で
き、又、単位時間当たりの発熱量を抑制することによ
り、いわゆる着火と呼ばれる急激な温度上昇の発生がな
く異常高温を防止できる。この為、フィルタのクラック
及び溶損の発生を完全に防止できるという作用を有す
る。

【００２０】請求項５に記載の発明は加熱手段を送風手
段と電気ヒータで構成し、加熱流体にてフィルタを加熱
することを特徴とする排ガスフィルター浄化装置であ
り、フィルター全体を加熱しフィルター内の温度勾配を
小さくすることができフィルタのクラックを防止するこ
とができるという作用を有する。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について図１か
ら図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の一実施の形態における
排ガス浄化装置を示す概略図である。

【００２２】図１において、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
配管、１０５ａ，１０５ｂはそれぞれ配管１０４に接続
された分岐配管で、配管１０４と分岐配管１０５ａと分
岐配管１０５ｂの接続部には分岐弁１０６が設けられて
いる。また、分岐配管１０５ａには放出弁１１８ａを介
して放出管１１９ａが接続されている。同様に分岐配管
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は分岐配管１０５ａに接続された
フィルタ収納容器で、フィルタ収納容器１０７ａ内部に
は、排ガス中のパティキュレート等を補集し排ガスを浄
化するフィルタ１０８ａと、電気ヒータ１１７ａと、フ
ィルタ１０８ａと電気ヒータ１１７ａの間に配置された
温度センサ１１４ａがそれぞれ収納されている。この
時、フィルタ収納容器１０７ａ内には排ガスの流入方向
に対して、フィルタ１０８ａと電気ヒータ１１７ａが順
に配置されている。

【００２４】１２１ａはフィルタ収納容器１０７ａ内の
フィルタ１０８ａの両端の圧力差を測定する差圧センサ
である。

【００２５】１０７ｂは分岐配管１０５ｂに接続された
フィルタ収納容器で、フィルタ収納容器１０７ｂはフィ
ルタ収納容器１０７ａとほぼ同じ構成となっている。す
なわちフィルタ収納容器１０７ｂ内部には、排ガス中の
パティキュレート等を補集するフィルタ１０８ｂと、電
気ヒータ１１７ｂと、フィルタ１０８ｂと電気ヒータ１
１７ｂの間に配置された温度センサ１１４ｂがそれぞれ
収納されており、しかもフィルタ収納容器１０７ｂ内に
は排ガスの流入方向に対して、フィルタ１０８ｂと電気
ヒータ１１７ｂが順に配置されている。

【００２６】１２１ｂはフィルタ収納容器１０７ｂ内の
フィルタ１０８ｂの両端の圧力差を測定する差圧センサ
である。

【００２７】１０９ａはフィルタ収納容器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、１１
０ａ及び１１０ｂはそれぞれ配管１１２に接続された分
岐配管で、分岐配管１１０ａ，１１０ｂはそれぞれ配管
１０９ａ，１０９ｂに接続されている。１１１は配管１
１２と分岐配管１１０ａと分岐配管１１０ｂの接合部に
設けられた分岐弁である。

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

【００２９】なお、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。また、各弁（放出
弁や分岐弁など）の駆動方式はエア圧式や油圧式、また
電磁式等がありどれを用いてもかまわない。また、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１０８ａ，１０８ｂはそれぞれコ
ージライトやムライト、及びチタン酸アルミニューム等
の熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性、及び耐熱溶融性に
優れた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。なお、このフィルタ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１０８ａ，１
０８ｂの大きさなど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。また、エアブロア１１３の代わりにエアポンプを
用いても良い。

【００３２】温度センサ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。また、放射伝熱による指
示温度の低下を防ぐ様に各センサの配置を考慮すること
が好ましい。

【００３３】電気ヒータ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１２１ａ，１２１ｂのフィルタ
収納容器１０７ａ，１０７ｂに配置される部分は半導体
圧力センサ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等をセンサの周りに配置
することが好ましい。

【００３５】

【実施例】

（実施例１）以上の様に構成された排ガス浄化装置につ
いて以下その動作を図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おける排ガス浄化
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。なお、本実施例では、まずフィルタ収納容器１０
７ａで排ガスを浄化した後に、排ガスをフィルタ収納容
器１０７ｂに流入するようにして、更にフィルタ収納容
器１０７ａ内に設けられたフィルタ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
と略す）１において、制御部１１６は燃焼再生時期かど
うかを判定する。Ｓ１において、制御部１１６が燃焼再
生時期かどうかを判定するのに差圧センサ１２１ａの出
力を参照する。即ち、差圧センサ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
ばなるほど、フィルタ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
１０３からの排ガスがフィルタ収納容器１０７ａからフ
ィルタ収納容器１０７ｂの方に流れるように分岐弁１０
６を作動させて、分岐配管１０５ｂと配管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で発生した風が分岐配
管１１０ａと配管１０９ａを通ってフィルタ収納容器１
０７ａに導かれるように、分岐弁１１１を作動させる。

【００３８】その後、Ｓ３で制御部１１６はヒータ駆動
部２０２に信号を出して電気ヒータ１１７ａを発熱させ
る。また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、分岐配管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、分岐配管１１０ａと配管１０９ａを通ってフィ
ルタ収納容器１０７ａに導かれ、しかもフィルタ収納容
器１０７ａの中で電気ヒータ１１７ａによって加熱さ
れ、熱風となる。この熱風はフィルタ１０８ａに流れ込
んで、フィルタ１０８ａを加熱し、フィルタ１０８ａ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
１０８ａに流れ込んだ熱風は、フィルタ収納容器１０７
ａを出て分岐配管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１０８ａの平均温
度が１００℃以上になったか否かを判定する。

【００４０】この時、図４（ａ）に示すように温度セン
サ１１４ａで検知した温度とフィルタ１０８ａ内の平均
温度には時間の経過とともに約１００℃の温度差が生じ
てくる。即ち、温度センサ１１４ａが約２００℃を示し
たとき、フィルタ１０８ａ内の平均温度は約１００℃と
なっている。更に温度センサ１１４ａの検知温度とフィ
ルタ１０８ａ内平均温度は図４（ｂ）に示すように相関
関係が認められ、例えば温度センサ１１４ａでの検知温
度が８００℃であれば、フィルタ１０８ａ内平均温度は
７００℃なっていることが分かる。なお、本実施例では
図４（ａ）に示す様に温度センサ１１４ａの検知温度と
フィルタ１０８ａ内平均温度は、約１００℃の温度差が
あり、更に図４（ｂ）に示す様に、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
タにおいて図５に示すＺ１〜Ｚ９の測温ポイントでの温
度を平均したものをいう。例えばＺ１は円筒の中心から
約２２ｍｍのポイントであり、Ｚ４〜Ｚ６は、フィルタ
１０８ａの中心付近の温度を示している。

【００４１】Ｓ４でフィルタ１０８ａ内平均温度が１０
０℃以下であればＳ５に飛んで制御部１１６はヒータ駆
動部２０２に信号を出して電気ヒータ１１７ａにかかる
電圧を高くする。Ｓ４で、フィルタ１０８ａ内平均温度
が１００℃以上であれば、Ｓ６に飛ぶ。

【００４２】Ｓ６では、フィルタ１０８ａ内平均温度の
上昇率（以下平均温度上昇率と略す）が１００℃／分と
なるように所定時間後の目標温度を設定する。例えば、
フィルタ１０８ａ内平均温度が現在１００℃の場合、
４．５分後の目標温度を５５０℃となるように設定する
（この時の平均温度上昇率は１００℃／分）。

【００４３】Ｓ７では、フィルタ１０８ａ内平均温度が
５５０℃以上かどうかを判断し、フィルタ１０８ａ内平
均温度が５５０℃以下の場合、Ｓ８へ進み電気ヒータ１
１７ａにかける電圧を増加させ、その後にＳ７戻り、新
たな目標温度を設定する。

【００４４】５５０℃以上の場合はＳ９にジャンプし、
Ｓ９では、フィルタ１０８ａ内平均温度の上昇率（以下
平均温度上昇率と略す）が３０℃／分となるように所定
時間後の目標温度を設定する。例えば、フィルタ１０８
ａ内平均温度が現在５５０℃の場合、５分後の目標温度
を７００℃となるように設定する（この時の平均温度上
昇率は３０℃／分）。Ｓ１０では、フィルタ１０８ａ内
平均温度が７００℃以上かどうかを判断し、フィルタ１
０８ａ内平均温度が７００℃以下の場合、電気ヒータ１
１７ａ及びエアブロア１１３をＯＦＦ状態にする。Ｓ１
０で温度が７００℃以下の時はＳ１２へ移行する。Ｓ９
で目標温度を７００℃と設定したのは図６に示すように
フィルタ１０８ａ内に捕集されたもの（主としてパティ
キュレート）は温度が６００℃近傍、又は７００℃以下
で完全に燃焼してしまう成分が殆どを占めるからであ
る。

【００４５】Ｓ１２では、目標温度より実際の温度が低
いかどうかを判定し、低かったらＳ１３へ進み電気ヒー
タ１１７ａにかける電圧を増加させ、その後にＳ９戻
り、新たな目標温度を設定する。Ｓ１２で目標温度より
高かったらＳ１４に進んで、電気ヒータ１１７ａにかけ
る電圧を低減させてＳ９へ戻り、新たな目標温度を設定
する。

【００４６】なお、フィルタ収納容器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，ヒータ駆動部３０２，温度検出部３０４はそれぞれ
差圧検知部２０１，ヒータ駆動部２０２，温度検出部２
０４と同じ働きをする。

【００４７】更に本実施例では、フィルタ収納容器１０
７ａ内の温度調整を電気ヒータ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１１３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１１７ａの発熱量及びエアブロア１１３の両方を
変化させることによって行ってもよい。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１１７ａを制御することが最も好ましい。

【００４８】本実施例では、フィルタ収納容器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
のフィルタ収納容器で排ガスの浄化を行い、前記一方の
フィルタ収納容器内のフィルタの再生を行う装置につい
て説明したが、一つのフィルタ収納容器を持つ装置でも
同様の効果を得ることができる。１つのフィルタ収納容
器を持つ装置の場合には、フィルタが目詰まりを起こし
た場合には、一旦エンジンを停止させてからフィルタの
再生を行うようにすればよい。更にフィルタ収納容器を
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。

【００４９】尚、以上の説明ではフィルタ１０８ａ内平
均温度が７００℃になるかどうかを検知したけれども、
７００℃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を加熱するように
してもよい。

【００５０】また、本実施例ではフィルタ１０８ａの材
質等によって７００℃以上にならないように制御した
が、７００℃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７００℃以下とした方が
よい。

【００５１】本実施例では、熱風によってフィルタ１０
８ａ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１０８ａを加熱しても同様の効果を得るこ
とができる。これら加熱流体の中でも、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。

【００５２】次に平均温度上昇率について説明する。実
験例１では、フィルタとして、材質がコージライト、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
ィルタはパティキュレートの捕集量は１０ｇ／リットル
である。空気加熱手段としては電気ヒータを使用し、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５００リットルを選択した。その他の構成は
図１に示した構成とした。

【００５３】図７に平均温度上昇率と再生後のパティキ
ュレートの漏れ量を示す汚染度の関係を示す。平均温度
上昇率は５秒毎に温度データを取り込み、１分間あたり
の温度上昇率に計算している。汚染度はＪＩＳ規格のＤ
１０００４（自動車用ディーゼルエンジン排気煙濃度測
定用反射式スモークメータ）で測定した。図７からも明
らかなように、平均温度上昇率が１００℃／分以下の場
合は汚染度の増加もなく、フィルタの破損が発生してい
ない。また、平均温度上昇率が１００℃／分以上の場合
は汚染度が増加し、フィルタの破損が発生している。な
お、平均温度上昇率は低ければ低いほど望ましいけれど
も、７００℃に達するまでにかなり時間がかかってしま
うので、再生時間、及びパティキュレートの捕集量を考
慮し最適な温度上昇率を選択する必要がある。

【００５４】以上の様に、本実施例では、フィルタ１０
８ａを燃焼再生する際に少なくとも１００℃〜７００℃
の間では平均温度上昇率を１００℃／分以下することに
よって、フィルタ１０８ａにダメージを与えることはな
い。

【００５５】（実施例２）実施例２では実施例１と同様
にフィルタとしては、材質がコージライト、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、そのフィルタは
パティキュレートの捕集量を実施例１に対して２倍の２
０ｇ／リットルとした。空気加熱手段としては電気ヒー
タを使用し、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５００リットルを選択した。
その他の構成は図１に示した構成とした。動作を示すフ
ローチャートに於いて、Ｓ６では、フィルタ１０８ａ内
平均温度の上昇率（以下平均温度上昇率と略す）が７５
℃／分となるように所定時間後の目標温度を設定する。
例えば、フィルタ１０８ａ内平均温度が現在１００℃の
場合、６分後の目標温度を５５０℃となるように設定す
る（この時の平均温度上昇率は７５℃／分）。

【００５６】Ｓ７では、フィルタ１０８ａ内平均温度が
５５０℃以上かどうかを判断し、フィルタ１０８ａ内平
均温度が５５０℃以下の場合、Ｓ８へ進み電気ヒータ１
１７ａにかける電圧を増加させ、その後にＳ７戻り、新
たな目標温度を設定する。５５０℃以上の場合はＳ９に
ジャンプし、Ｓ９では、フィルタ１０８ａ内平均温度の
上昇率（以下平均温度上昇率と略す）が１５℃／分とな
るように所定時間後の目標温度を設定する。例えば、フ
ィルタ１０８ａ内平均温度が現在５５０℃の場合、１０
分後の目標温度を７００℃となるように設定する（この
時の平均温度上昇率は１５℃／分）。図８に実施例２に
於けるフィルタ温度履歴を示す。図７に平均温度上昇率
と再生後のパティキュレートの漏れ量を示す汚染度の関
係を示すが、捕集量が２０ｇ／リットルの場合、平均温
度上昇率が７５℃／分以下の場合は汚染度の増加もな
く、フィルタの破損が発生していない。また、平均温度
上昇率が７５℃／分以上の場合は汚染度が増加し、フィ
ルタの破損が発生している。このように、捕集量が多い
場合、平均温度上昇率は低ければ低いほど望ましいけれ
ども、７００℃に達するまでにかなり時間がかかってし
まうので、再生時間、及びパティキュレートの捕集量を
考慮し最適な温度上昇率を選択する必要がある。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、火炎伝搬
による燃焼再生ではなく、空気を加熱媒体として、フィ
ルタ全体を加熱し、フィルタ内温度が１００℃〜７００
℃の間での温度上昇率が１００℃／分以下で加熱する。
空気を加熱媒体として、フィルタ全体を加熱する為、い
わゆる着火と呼ばれる急激な温度上昇の発生がなく、フ
ィルタ内の温度勾配を小さくし、異常高温も防止でき
る。このため、フィルタのクラック及び溶損の発生を完
全に防止できるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にお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お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おける排ガス浄化装置の動
作を示すフローチャート

【図４】温度センサの検知温度とフィルタ内平均温度の
関係を示す図

【図５】フィルタ内平均温度を求める際の測定ポイント
を示す図

【図６】捕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特性図

【図７】平均温度上昇率と汚染度の関係を示す特性図

【図８】実施例２を示す温度センサの検知温度とフィル
タ内平均温度の関係を示す図

【図９】従来例にお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

【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，１０５ａ，１０５ｂ 分岐配管 ８ａ，８ｂ，１０８ａ，１０８ｂ フィルタ ９ａ，９ｂ，１０９ａ，１０９ｂ 配管 １１，１１１ 分技弁 １３，１１３ エアブロア １６，１１６ 制御部 １８ａ，１８ｂ 排気弁 １９ａ，１９ｂ 流路配管 ２０ａ，２０ｂ，１１７ａ，１１７ｂ 電気ヒータ １１８ａ 放出弁 １１４ａ，１１４ｂ 温度センサ １２１ａ，１２１ｂ 差圧センサ

Claims (5)

【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を加熱して、前記フィルタ
   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、フィルタを加熱する場合、前記フィルタ
   内の平均温度が１００℃以上となる領域においては、前
   記フィルタ内平均温度上昇率を１００℃／分以下とした
   ことを特徴とする排ガスフィルター浄化方法。
2. 【請求項２】フィルタ内の平均温度を７００℃以下とな
   るように前記フィルタを加熱することを特徴とする請求
   項１記載の排ガスフィルター浄化方法。
3. 【請求項３】フィルタを加熱流体で加熱することを特徴
   とする請求項１，２いずれか１記載の排ガスフィルター
   浄化方法。
4. 【請求項４】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と、前記フィルタを収
   納するフィルタ収納容器と、前記フィルタ収納容器内に
   排ガスを供給する第１の配管と、前記フィルタ収納容器
   から浄化された排ガスを放出する第２の配管と、前記フ
   ィルタの温度を検知する温度検知手段と、前記フィルタ
   を加熱する加熱手段と、前記フィルタを加熱する時、前
   記フィルタ内の平均温度が１００℃〜７００℃の領域に
   おいては、前記フィルタ内平均温度上昇率を１００℃／
   分以下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フィルター浄化装置。
5. 【請求項５】加熱手段を送風手段と電気ヒータで構成
   し、加熱流体にてフィルタを加熱することを特徴とする
   請求項４記載の排ガスフィルター浄化装置。