JPH10121941A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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JPH10121941A
JPH10121941A JP8275986A JP27598696A JPH10121941A JP H10121941 A JPH10121941 A JP H10121941A JP 8275986 A JP8275986 A JP 8275986A JP 27598696 A JP27598696 A JP 27598696A JP H10121941 A JPH10121941 A JP H10121941A
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trapper
exhaust gas
electric heater
heater
filter
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JP8275986A
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Hidetoshi Saito
英敏 斉藤
Katsuhiko Yoro
克彦 養老
Shiro Nakajima
志郎 中島
Noboru Yamazaki
登 山崎
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    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
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    • Y10S55/00Gas separation
    • Y10S55/30Exhaust treatment

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス中の微粒子を捕集するトラッパの再
生がフィルタ部の全域において行われ、また、微粒子の
捕集が過度になされたときにも再生が確実に行われる排
気ガス浄化装置を提供することである。 【解決手段】 トラッパ2を加熱してそのトラッパ2に
捕集されたPM(パティキュレートマテリアル)を燃焼
させる電気ヒータ3を、トラッパ2の下流側に配置す
る。こうすると、電気ヒータ3とトラッパ2間にPMが
堆積せず、また、絶縁固定子6の表面に対するPM付着
も減り、PMを介してのヒータとトラッパの短絡が起こ
らない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの排気
系の途中に設ける排気ガス浄化装置に関する。詳しく
は、トラッパの再生効率を向上させた排気ガス浄化装置
である。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから発生する排気ガ
スには、カーボンを主体とする微粒子が含まれている。
この微粒子は、パティキュレートマテリアル(以下PM
と記す)と称され、大気汚染の原因となることから、P
Mを除去する排気ガス浄化の技術が種々開発されてい
る。
【0003】例えば、一部で既に実用化されている浄化
装置として、セラミック多孔体のトラッパを用い、その
トラッパで捕集したPMを電気ヒータで焼却して排気ガ
スの通りが悪くなったトラッパを再生するものがある。
また、最近では、金属多孔体の円筒をトラッパとして用
いる装置も開発されている。
【0004】これ等の装置のトラッパによる捕集原理
は、フィルタによる濾過であり、主にフィルタの排気ガ
ス入口側の表面においてPMが捕集される。
【0005】このような浄化装置の中に、トラッパ再生
用の電気ヒータを、トラッパの前面に配置するものがあ
る(特開平3−258911号)。また、特開平2−2
7107号は、トラッパ内に深く入り込ませた排気ガス
の流入通路内に電極(導体)を挿入し、この電極とトラ
ッパとの間にアーク放電を生じさせて捕集したPMを燃
焼させるものを提供している。これ等の装置は、捕集し
たPMがトラッパの前面に集中するため、PMを効率良
く焼却できると考えられているが、実際にはPMはトラ
ッパの奥の方まで侵入するので、トラッパの後部におい
て再生時に燃え残りが生じ易い。
【0006】特開平2−27107号の技術は、流入通
路のアーク放電が偏って起こる可能性があり、再生ムラ
が特に生じ易いと思われる。これと同様の構造で電極に
代えて電気ヒータを用いるものもあるが、これもPMを
介してヒータが局部的に短絡する恐れがあるので、再生
ムラ等がでる可能性が高い。
【0007】そこで、特開平5−79317号は、フィ
ルタ通過後のガスを通す第3排気通路の中心にトラッパ
再生時に開放される第1排気通路を設け、この第1排気
通路が開かれたときのエジェクト効果で火炎伝播を促進
して再生効率を高めるものを提案している。
【0008】また、実開平4−42214号は、トラッ
パの上流側に第1の電気ヒータを、下流側に第2の電気
ヒータを各々配置し、第1のヒータによる燃え残りを第
2のヒータで燃焼させる装置を提案している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−79317
号は、小さなヒータ電力でトラッパの再生を効率良く行
うことを狙っているが、この構造は、排気通路を二重に
し、さらに、内側の第1排気通路を開閉する絞り弁を設
ける必要があり、装置が複雑になる。また、ヒータをト
ラッパの内壁に近接して設けているので、PM燃焼時に
ヒータに過大な熱が加わることも懸念される。
【0010】また、実開平4−42214号の装置は、
ヒータを2つ必要とし、車両の限られた容量のバッテリ
を電源として利用する場合には好ましいものとは言えな
い。
【0011】この発明は、これ等の問題点を生じさせず
にトラッパの再生を効率良く行えるようにすることを課
題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、排気ガス浄化装置のトラッパ
再生用電気ヒータをトラッパの下流側に配置したのであ
る。
【0013】なお、トラッパは、フィルタ部が金属多孔
体で形成されたものが望ましい。金属多孔体でフィルタ
部を形成すると、PM捕集が三次元的に行われて(フィ
ルタの厚み方向にも捕集が行われる)フィルタ部の目詰
りが起こり難くなる。
【0014】また、電気ヒータは面状ヒータにしてトラ
ッパのフィルタ部の表面に対向するように配置するのが
望ましい。
【0015】さらに、トラッパに、上流側と下流側から
交互に内部に入り込む複数の凹部を形成して下流側から
上流側に向かって入り込んだ凹部に電気ヒータを挿入す
るのも望ましい。この構造で下流側の凹部が複数ある場
合には、その中の1箇所の凹部にのみ電気ヒータを挿入
してもよく、特に、その凹部が同心的に配置された環状
凹部である場合には、最外周の凹部にのみ電気ヒータを
挿入すると望ましい。
【0016】
【作用】金属製のトラッパは、ヒータからの熱が各部に
効率良く伝播するので捕集したPMが着火し易い。しか
し、一方で、良導電体であるため、フィルタの表面部に
堆積したPMを介して電気ヒータと短絡し易い欠点をも
つ。絶縁体の固定子の表面に付着したPMを伝って電気
が流れるようになるので、短絡の可能性がより高まる。
その短絡が起こると各部での加熱、燃焼が不均一になっ
て局部的な燃え残りが生じ、トラッパの再生効率が悪く
なる。
【0017】この発明の装置は、かかる不具合を無くす
ために電気ヒータをトラッパの下流に配置した。電気ヒ
ータが下流にあれば、PMが過度に捕集されてもヒータ
の周辺にはPMは滞まらず、ヒータとトラッパ間の短絡
が確実に防止される。
【0018】また、上述したように、金属製トラッパは
熱伝播が良く、PMがヒータ熱で着火すると火炎が下流
側から上流に向かって伝播していくので、ヒータの無い
上流側でもPM燃焼が確実に起こる。トラッパのフィル
タ部が金属多孔体から成る場合には、PMがフィルタ部
に三次元的に捕集され、フィルタの厚み方向にも入り込
むため、下流側からの加熱による着火が特に起こり易
い。
【0019】また、電気ヒータを面状にしてフィルタ部
の表面に対向させると、フィルタ部を広く均一に加熱で
き、これも燃焼ムラの抑制に有効に作用する。
【0020】更に、トラッパに下流側から上流に向けて
入り込む凹部を設けてそこにヒータを組込めば、上流か
ら下流にかけて再生が確実に進行する。
【0021】なお、火炎を伝播させてPMを燃焼させる
方式にすると、着火点となる箇所にのみヒータを設置す
ればよく、ヒータ数の削減、ヒータ組込みの簡易化が図
れる。
【0022】特に、凹部を環状にして最外周の環状凹部
にヒータを挿入すると、発生した熱が内側にこもるの
で、各凹部にヒータを挿入したときと同等の再生性能が
発揮され、簡素化を図ったことによって装置性能が犠牲
になることがない。
【0023】
【発明の実施の形態】図1に、この発明の排気ガス浄化
装置の実施形態を簡略化して示す。図の1はエンジンの
排気系(排気管)の途中に組込むケースである。図の装
置は、このケース1内にトラッパ2と電気ヒータ3を収
納して構成されている。
【0024】トラッパ2は、Ni−Cl−Al合金の金
属多孔体で作られた異径円筒状フィルタ2a、2bを同
心的に配置し、上流側で両フィルタ間の隙間の入口を、
下流側で内側フィルタ2aの端部開口及びフィルタ2b
とケース1間の隙間の出口を各々封鎖して作られてい
る。このトラッパ2には、フィルタ2bの外周とフィル
タ2aの内側にそれぞれ上流側から下流に向かって内部
に入り込む凹部4が生じ、また、フィルタ2a、2b間
に下流側から上流側に向かって内部に入り込む凹部5が
生じている。
【0025】凹部5は排気ガスの導出路となる。そこ
で、この凹部5内に、フィルタ2aの外周面及びフィル
タ2bの内周面のほぼ全域に対向する面状の電気ヒータ
3を挿入している。この電気ヒータ3は、セラミック製
の絶縁固定子6を設けてその固定子6でトラッパ内に固
定しており、このヒータ3を車両のバッテリにつなぎ、
トラッパ再生時にバッテリから電力を供給して発熱させ
る。
【0026】このように構成した図1の排気ガス浄化装
置は、ケース1内に図中左側から排気ガスが流入し、凹
部4、トラッパのフィルタ部、凹部5を順に通ってケー
スの出口に至る。
【0027】この間にフィルタ2a、2bにより排気ガ
スの中のPMが濾し取られ、主にフィルタの入口側表面
に堆積する。従って、絶縁固定子6の表面に対するPM
付着、フィルタと電気ヒータ3との間でのPM堆積は殆
ど起こらず、ヒータとトラッパのPMを介しての短絡が
無くなってムラの無い再生が行われる。
【0028】この図1の装置を試作し、圧損が過度に上
昇してエンジンが停止するまでPMを捕集し、この状態
で再生を行った結果、短絡や部分燃焼による局部的な温
度上昇は全く見られず、トラッパの全域をムラなく確実
に再生することができた。
【0029】図2は、第2の実施形態の概略構成図であ
る。この排気ガス浄化装置は、図1のものと同様の材料
から成る3個(それ以上も可)の異径円筒状フィルタ2
a、2b、2cを同心的に配置し、必要箇所を目留めし
てトラッパ2を構成したものであって、このトラッパ2
に、排気ガスの導出路となる凹部5が複数生じている。
ここでは、その凹部5の全てにヒータを設置するのでは
なく、最外周の凹部5にのみ電気ヒータ3を挿入してい
る。この構造では、発生した熱が内側にこもるため、フ
ィルタ2aに捕集されたPMも確実に着火し、全ての凹
部5にヒータを挿入したものと同等の再生性能が得られ
た。
【0030】図3は、第3の実施形態の概略構成図であ
る。この排気ガス浄化装置は、平板フィルタ2dをつづ
ら折れの状態に折り曲げ、その両側とケース間を目留め
して凹部4、5を交互に有するトラッパ2を作り出した
ものであって、各凹部5内に電気ヒータ3を絶縁固定子
6で保持して設けている。この装置も、他の実施形態と
遜色の無い再生性能が得られた。
【0031】なお、図1、図2の装置は、円筒状フィル
タを用いたのでフィルタ強度を確保し易いが、円筒状フ
ィルタに代えて角筒状フィルタを用いることも制限され
るものではない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の排気ガ
ス浄化装置は、トラッパ再生用の電気ヒータをトラッパ
の下流に配置したので、ヒータ数を増加させずに捕集し
たPMをムラ無く燃焼させてトラッパの全域を再生する
ことができ、また、過度にPMを捕集してもPMを介し
ての電気ヒータとトラッパの短絡が起こらず、再生が確
実に行われる。従って、バッテリの容量に限界があり、
また、再生の条件も変化し易い(再生時のPM堆積量が
変動し易い)自動車用の排気ガス浄化装置などとして利
用すると特に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の排気ガス浄化装置の実施形態を示す
概略構成図
【図2】他の実施形態の概略構成図
【図3】更に他の実施形態の概略構成図
【符号の説明】
1 ケース 2 トラッパ 2a、2b、2c 円筒状フィルタ 2d つづら折れの状態にした平板状フィルタ 3 電気ヒータ 4、5 凹部 6 絶縁固定子 A フィルタ入口側表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 登 伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友電気工 業株式会社伊丹製作所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン排気系の途中に設置される排気
    ガス浄化装置であって、排気ガス中の微粒子を捕集する
    金属製のトラッパと、このトラッパのフィルタ部に捕集
    された微粒子を焼却する電気ヒータをケース内に収納し
    て構成され、前記電気ヒータがトラッパの下流側に配置
    されていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 前記トラッパのフィルタ部を金属多孔体
    で形成したことを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄
    化装置。
  3. 【請求項3】 前記電気ヒータを面状ヒータにしてトラ
    ッパのフィルタ部の出口側表面に対向させて配置したこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の排気ガス浄化装
    置。
  4. 【請求項4】 前記トラッパに、上流側と下流側から交
    互に内部に入り込む複数の凹部を形成して下流側から上
    流側に向かって入り込んだ凹部の1箇所にのみ前記電気
    ヒータを挿入したことを特徴とする請求項1乃至3のい
    ずれかに記載の排気ガス浄化装置。
  5. 【請求項5】 前記凹部を同心的に配置された環状凹部
    とし、下流側から上流側に向かって入り込んだ凹部のう
    ち最外周の凹部に前記電気ヒータを挿入したことを特徴
    とする請求項4記載の排気ガス浄化装置。
JP8275986A 1996-10-18 1996-10-18 排気ガス浄化装置 Pending JPH10121941A (ja)

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JP8275986A JPH10121941A (ja) 1996-10-18 1996-10-18 排気ガス浄化装置
US08/951,469 US5938802A (en) 1996-10-18 1997-10-16 Exhaust gas purifier
CA002218565A CA2218565A1 (en) 1996-10-18 1997-10-16 Exhaust gas purifier
KR1019970053369A KR19980032928A (ko) 1996-10-18 1997-10-17 배기 가스 정화 장치
EP97308277A EP0837228A3 (en) 1996-10-18 1997-10-17 Exhaust gas purifier

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