JPH1162556A - 黒煙低減フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタ材の両端部からの排気ガス漏れ防止
と排気微粒子捕集性能の向上を達成すると共に、振動吸
収や熱応力の緩和を図れる黒煙低減フィルタ装置を提供
すること。 【解決手段】 中心パイプ材を、排気ガスを導入する開
口端２１ａを有する第１電極パイプ２１と、排気ガスの
抜けを阻止する閉鎖端２２ａを有する第２電極パイプ２
２により構成し、ヒータ材を、抵抗値の高い金属線を編
み込むことで変形性を持たせた筒状のインナーブレード
ヒータ２３とアウターブレードヒータ２４により構成
し、フィルタ材を、セラミック繊維を３次元的に交錯さ
せたものを円筒形状にした円筒状フィルタ２５により構
成し、円筒状フィルタ２５の内外面をインナーブレード
ヒータ２３とアウターブレードヒータ２４により挟み込
むサンドイッチ構造とし、円筒状フィルタ２５の両端部
を閉じ、閉じた両ヒータ端部をそれぞれ離して配置され
た第１電極パイプ２１と第２電極パイプ２２に対し固定
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの自動車や産業車両等の排気系に適用され、エンジン
からの排気ガスに含まれる排気微粒子を捕集し、排気微
粒子を多く含む排気ガス（黒煙）が外部に排出されるの
を抑える黒煙低減フィルタ装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、黒煙低減フィルタ装置としては、
例えば、特開平９−１７７５４３号公報（特願平７−３
５１４９６号）や特開平９−１７７５４０号公報（特願
平７−３５１４９７号）に記載のものが知られている。

【０００３】これらの公報には、図５に示すように、フ
ィルタ材及びシートヒータ材を重ね合わせ、これを中心
パイプ材の周囲に渦巻き型に巻き上げられたフィルタ材
及びシートヒータ材によって構成された巻き上げタイプ
の黒煙低減フィルタ装置が記載されている。尚、フィル
タ材は、セラミック繊維を３次元的に交錯させたマット
状のものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の黒煙低減フィルタ装置にあっては、中心パイプ材に
シートヒータ材の内側端部を固定し、同じ幅のシートヒ
ータ材とフィルタ材を重ね合わせて巻き上げているた
め、下記に列挙する問題がある。

【０００５】(1) 中心パイプ材の開口端から流入してき
た排気ガスが、中心パイプ材の開口部からフィルタ材を
経過して抜けてゆく時、図６に示すように、一部の排気
ガスがフィルタ材の両端部から漏れるという排気ガス漏
れが発生する。

【０００６】(2) 排気ガス漏れ分についてはフィルタ材
による排気微粒子の捕集が確実になされず、排気微粒子
捕集性能が劣ることになる。

【０００７】本発明が解決しようとする課題は、フィル
タ材の両端部からの排気ガス漏れ防止と排気微粒子捕集
性能の向上を達成すると共に、振動吸収や熱応力の緩和
を図れる黒煙低減フィルタ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（解決手段１）上記課題の解決手段１（請求項１）は、
中心パイプ材の開口端から導入される排気ガス中の排気
微粒子をフィルタ材により捕集し、排気微粒子の捕集量
が所定量に達するとフィルタ材に付着している排気微粒
子をヒータ材を通電することで燃焼させ、目詰りを解消
してフィルタ材を再生する黒煙低減フィルタ装置におい
て、前記中心パイプ材を、排気ガスを導入する開口端を
有する第１電極パイプと、排気ガスの抜けを阻止する閉
鎖端を有する第２電極パイプにより構成し、前記ヒータ
材を、抵抗値の高い金属線を編み込むことで変形性を持
たせた筒状のインナーブレードヒータとアウターブレー
ドヒータにより構成し、前記フィルタ材を、耐熱性繊維
を３次元的に交錯させたものを円筒形状にした円筒状フ
ィルタにより構成し、前記円筒状フィルタの内外面をイ
ンナーブレードヒータとアウターブレードヒータにより
挟み込むサンドイッチ構造とし、円筒状フィルタの両端
部を閉じ、閉じた両ヒータ端部をそれぞれ離して置され
た第１電極パイプと第２電極パイプに対し固定したこと
を特徴とする。

【０００９】（解決手段２）上記課題の解決手段２（請
求項２）は、請求項１記載の黒煙低減フィルタ装置にお
いて、前記円筒状フィルタの内外面を挟み込むインナー
ブレードヒータとアウターブレードヒータの両端部を、
第１カラーと第１電極パイプとの間、第２カラーと第２
電極パイプとの間にそれぞれ絞り込むことで円筒状フィ
ルタの両端部と共に両ヒータ端部を閉じたことを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）実施の形態１は、請求項１及び請求項
２に記載の発明に対応する黒煙低減フィルタ装置であ
る。

【００１１】まず、構成を説明する。

【００１２】図１は実施の形態１の黒煙低減フィルタ装
置を示す斜視図、図２は実施の形態１の黒煙低減フィル
タ装置を示す分解斜視図、図３は実施の形態１の黒煙低
減フィルタ装置を示す図１のＡ−Ａ線断面図、図４は実
施の形態１の黒煙低減フィルタ装置が適用されたディー
ゼル車の排気系を示す図である。

【００１３】図１〜図４において、１１，１２はフィル
タケース、１３は入口排気管、１４は出口排気管、１５
は隔壁、１６はバッテリー、１７，１８はスイッチ、１
９はボルト、２０は黒煙低減フィルタ装置、２１は第１
電極パイプ、２２は第２電極パイプ、２３はインナーブ
レードヒータ、２４はアウターブレードヒータ、２５は
円筒状フィルタ、２６は第１カラー、２７は第２カラ
ー、２８は電極ボルト、２９は排気ガス室、３０，３１
は溶接部、３２は絶縁ワッシャーである。

【００１４】前記フィルタケース１１，１２は、ディー
ゼルエンジンからの排気系の途中に設けられ、図４に示
すように、内部には一対２本の黒煙低減フィルタ装置２
０が隔壁１５に固定され、入口排気管１３からの排気ガ
ス中の排気微粒子を２本の黒煙低減フィルタ装置２０の
円筒状フィルタ２５により捕集し、排気微粒子が除去さ
れた排気ガスを出口排気管１４から排出する。また、円
筒状フィルタ２５に付着している排気微粒子の捕集量が
所定量に達すると、スイッチ１７，１８の一方をＯＮと
することで、両ブレードヒータ２３，２４を通電加熱
し、加熱により排気微粒子を燃焼させ、目詰りを解消し
て円筒状フィルタ２５を再生する。尚、２本の黒煙低減
フィルタ装置２０は、２つのスイッチ１７，１８により
定期的に交互に再生される。

【００１５】前記黒煙低減フィルタ装置２０は、図１〜
図３に示すように、第１電極パイプ２１と、第２電極パ
イプ２２と、インナーブレードヒータ２３と、アウター
ブレードヒータ２４と、円筒状フィルタ２５と、第１カ
ラー２６と、第２カラー２７と、電極ボルト２８により
構成されている。

【００１６】前記両電極パイプ２１，２２は、電極を兼
用した中心パイプ材であり、第１電極パイプ２１は、排
気ガスを導入する開口端２１ａと排気ガス室２９に排気
ガスを供給する開口端２１ｂを有し、第２電極パイプ２
２は、排気ガスの抜けを阻止する閉鎖端２２ａを有す
る。

【００１７】前記インナーブレードヒータ２３とアウタ
ーブレードヒータ２４は、抵抗値の高い細い金属線を、
フレキシブルチューブのアウターブレードのように、格
子状に編み込むことで変形性を持たせた筒状のヒータ材
である。

【００１８】前記円筒状フィルタ２５は、セラミック繊
維を３次元的に交錯させたマット状ものを丸めて円筒形
状にしたフィルタ材である。

【００１９】前記円筒状フィルタ２５は、図３に示すよ
うに、その内外面をインナーブレードヒータ２３とアウ
ターブレードヒータ２４により挟み込まれたサンドイッ
チ構造とされる。そして、円筒状フィルタ２５の両端部
は、第１カラー２６と第１電極パイプ２１との間、第２
カラー２７と第２電極パイプ２２との間にそれぞれ絞り
込むことでを円筒状フィルタ２５の両端部と共に両ヒー
タ端部が閉じられ、閉じられた両ヒータ端部は、それぞ
れ離して配置された第１電極パイプ２１と第２電極パイ
プ２２に対し溶接（溶接部３０，３１）により固定され
る。

【００２０】次に、作用を説明する。

【００２１】［排気微粒子捕集作用］図外のディーゼル
エンジンから排出される排気ガスは、図４の矢印に示す
ように、入口排気管１３からフィルタケース１２の内部
室に導入され、隔壁１５に固定された２本の黒煙低減フ
ィルタ装置２０の第１電極パイプ２１の開口端２１ａか
ら排気ガス室２９に入り、インナーブレードヒータ２３
の編み隙間→円筒状フィルタ２５の繊維隙間→アウター
ブレードヒータ２４の編み隙間を経過してフィルタケー
ス１１の内部室に排出され、さらに、フィルタケース１
１から出口排気管１４に集められ、外部へと排出され
る。

【００２２】この排気ガスの流れの中で、円筒状フィル
タ２５の繊維隙間を経過する時に排気ガス中の排気微粒
子が円筒状フィルタ２５により捕集されるが、円筒状フ
ィルタ２５の両端面は、図３に示すように、第１カラー
２６と第２カラー２７による絞り込みで閉じられている
ため、円筒状フィルタ２５の両端部からの排気ガス漏れ
が防止される。

【００２３】この円筒状フィルタ２５の両端部からの排
気ガス漏れ防止により、排気ガスに含まれる排気微粒子
は、必ず円筒状フィルタ２５を経過して捕集されること
で、捕集性能が向上することになる。

【００２４】［フィルタ材再生作用］円筒状フィルタ２
５に捕集された排気微粒子の捕集量が所定量に達すると
排気ガスの通過抵抗が大きくなり（圧力損失が大）、本
来なら黒煙低減フィルタ装置２０を交換しなければなら
ない。

【００２５】しかしながら、黒煙低減フィルタ装置２０
の交換作業は、多大な手間を要するし、コスト的にも不
利となる。そこで、捕集される排気微粒子は主にカーボ
ンであることで、円筒状フィルタ２５に付着している排
気微粒子を燃焼させ、目詰りを解消し、黒煙低減フィル
タ装置２０を設置したままで円筒状フィルタ２５を再生
する手法が採用されている。

【００２６】この円筒状フィルタ２５の再生は、スイッ
チ１７，１８の一方をＯＮとすると、バッテリ１６から
の電流が両ブレードヒータ２３，２４に通電され、両ブ
レードヒータ２３，２４の持つ抵抗値により両ブレード
ヒータ２３，２４が発熱し、この熱で排気微粒子を燃焼
させ、目詰りを解消して円筒状フィルタ２５を再生する
ことになる。

【００２７】次に、効果を説明する。

【００２８】（１）中心パイプ材の開口端から導入され
る排気ガス中の排気微粒子をフィルタ材により捕集し、
排気微粒子の捕集量が所定量に達するとフィルタ材に付
着している排気微粒子をヒータ材を通電することで燃焼
させ、目詰りを解消してフィルタ材を再生する黒煙低減
フィルタ装置において、中心パイプ材を、排気ガスを導
入する開口端２１ａを有する第１電極パイプ２１と、排
気ガスの抜けを阻止する閉鎖端２２ａを有する第２電極
パイプ２２により構成し、ヒータ材を、抵抗値の高い金
属線を編み込むことで変形性を持たせた筒状のインナー
ブレードヒータ２３とアウターブレードヒータ２４によ
り構成し、フィルタ材を、セラミック繊維を３次元的に
交錯させたものを円筒形状にした円筒状フィルタ２５に
より構成し、円筒状フィルタ２５の内外面をインナーブ
レードヒータ２３とアウターブレードヒータ２４により
挟み込むサンドイッチ構造とし、円筒状フィルタ２５の
両端部を閉じ、閉じた両ヒータ端部をそれぞれ離して配
置された第１電極パイプ２１と第２電極パイプ２２に対
し固定したため、フィルタ材の両端部からの排気ガス漏
れ防止と排気微粒子捕集性能の向上を達成すると共に、
振動吸収や熱応力の緩和を図れる黒煙低減フィルタ装置
２０を提供することができる。

【００２９】ここで、振動吸収や熱応力の緩和は、円筒
状フィルタ２５の内外面をインナーブレードヒータ２３
とアウターブレードヒータ２４により挟み込むサンドイ
ッチ構造部分が多少の伸縮変形が可能であることによ
る。すなわち、サンドイッチ構造部分の長さＬは、多少
の寸法変化を許容するため、フィルタケース１１，１２
の寸法精度を緩和できるし、フィルタケース１１，１２
に黒煙低減フィルタ装置２０を組み付ける時に組み付け
自由度がある。

【００３０】さらに、ヒータ材を、抵抗値の高い金属線
を編み込むことで変形性を持たせた筒状のインナーブレ
ードヒータ２３とアウターブレードヒータ２４により構
成したため、抵抗値と通気抵抗の操作（調整）を容易に
行なうことができる。

【００３１】（２）円筒状フィルタ２５の内外面を挟み
込むインナーブレードヒータ２３とアウターブレードヒ
ータ２４の両端部を、第１カラー２６と第１電極パイプ
２１との間、第２カラー２７と第２電極パイプ２２との
間にそれぞれ絞り込むことで円筒状フィルタ２５の両端
部と共に両ヒータ端部を閉じたため、強く安定した端部
閉じが達成され、長期間の使用によっても円筒状フィル
タ２５の両端部からの排気ガス漏れが確実に防止される
と共に、円筒状フィルタ２５の確実な再生が保証され
る。

【００３２】（その他の実施の形態）実施の形態１で
は、第１カラー２６と第２カラー２７を用いて円筒状フ
ィルタ２５の両端部と共に両ヒータ端部を閉じる例を示
したが、インナーブレードヒータ２３とアウターブレー
ドヒータ２４の幅より円筒状フィルタ２５の幅を狭く設
定し、カラーをも用いることなく両ヒータ端部を閉じる
ことで円筒状フィルタ２５の両端部を閉じるような例と
しても良いし、また、カラーに代えてバンド等を用いて
円筒状フィルタ２５の両端部を閉じたり、両ヒータ端部
を閉じるような例としても良い。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、中心パ
イプ材の開口端から導入される排気ガス中の排気微粒子
をフィルタ材により捕集し、排気微粒子の捕集量が所定
量に達するとフィルタ材に付着している排気微粒子をヒ
ータ材を通電することで燃焼させ、目詰りを解消してフ
ィルタ材を再生する黒煙低減フィルタ装置において、中
心パイプ材を、排気ガスを導入する開口端を有する第１
電極パイプと、排気ガスの抜けを阻止する閉鎖端を有す
る第２電極パイプにより構成し、ヒータ材を、抵抗値の
高い金属線を編み込むことで変形性を持たせた筒状のイ
ンナーブレードヒータとアウターブレードヒータにより
構成し、フィルタ材を、耐熱性繊維を３次元的に交錯さ
せたものを円筒形状にした円筒状フィルタにより構成
し、円筒状フィルタの内外面をインナーブレードヒータ
とアウターブレードヒータにより挟み込むサンドイッチ
構造とし、円筒状フィルタの両端部を閉じ、閉じた両ヒ
ータ端部をそれぞれ離して配置された第１電極パイプと
第２電極パイプに対し固定したため、フィルタ材の両端
部からの排気ガス漏れ防止と排気微粒子捕集性能の向上
を達成すると共に、振動吸収や熱応力の緩和を図れる黒
煙低減フィルタ装置を提供することができるという効果
が得られる。

【００３４】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の黒煙低減フィルタ装置において、円筒状フィルタ
の内外面を挟み込むインナーブレードヒータとアウター
ブレードヒータの両端部を、第１カラーと第１電極パイ
プとの間、第２カラーと第２電極パイプとの間にそれぞ
れ絞り込むことで円筒状フィルタの両端部と共に両ヒー
タ端部を閉じたため、上記効果に加え、強く安定した端
部閉じが達成され、長期間の使用によっても円筒状フィ
ルタの両端部からの排気ガス漏れが確実に防止されると
共に、円筒状フィルタの確実な再生が保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の黒煙低減フィルタ装置を示す斜
視図である。

【図２】実施の形態１の黒煙低減フィルタ装置を示す分
解斜視図である。

【図３】実施の形態１の黒煙低減フィルタ装置を示す図
１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】実施の形態１の黒煙低減フィルタ装置が適用さ
れたディーゼル車の排気系を示す図である。

【図５】従来の黒煙低減フィルタ装置を示す斜視図であ
る。

【図６】従来の黒煙低減フィルタ装置でのフィルタ材端
部からのガス漏れを示す図である。

【符号の説明】

１１，１２ フィルタケース １３ 入口排気管 １４ 出口排気管 １５ 隔壁 １６ バッテリー １７，１８ スイッチ １９ ボルト ２０ 黒煙低減フィルタ装置 ２１ 第１電極パイプ ２１ａ 開口端 ２２ 第２電極パイプ ２２ａ 閉鎖端 ２３ インナーブレードヒータ ２４ アウターブレードヒータ ２５ 円筒状フィルタ ２６ 第１カラー ２７ 第２カラー ２８ 電極ボルト ２９ 排気ガス室 ３０，３１ 溶接部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心パイプ材の開口端から導入される排
   気ガス中の排気微粒子をフィルタ材により捕集し、排気
   微粒子の捕集量が所定量に達するとフィルタ材に付着し
   ている排気微粒子をヒータ材を通電することで燃焼さ
   せ、目詰りを解消してフィルタ材を再生する黒煙低減フ
   ィルタ装置において、 前記中心パイプ材を、排気ガスを導入する開口端（２１
   ａ）を有する第１電極パイプ（２１）と、排気ガスの抜
   けを阻止する閉鎖端（２２ａ）を有する第２電極パイプ
   （２２）により構成し、 前記ヒータ材を、抵抗値の高い金属線を編み込むことで
   変形性を持たせた筒状のインナーブレードヒータ（２
   ３）とアウターブレードヒータ（２４）により構成し、 前記フィルタ材を、耐熱性繊維を３次元的に交錯させた
   ものを円筒形状にした円筒状フィルタ（２５）により構
   成し、 前記円筒状フィルタ（２５）の内外面をインナーブレー
   ドヒータ（２３）とアウターブレードヒータ（２４）に
   より挟み込むサンドイッチ構造とし、円筒状フィルタ
   （２５）の両端部を閉じ、閉じた両ヒータ端部をそれぞ
   れ離して配置された第１電極パイプ（２１）と第２電極
   パイプ（２２）に対し固定したことを特徴とする黒煙低
   減フィルタ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の黒煙低減フィルタ装置に
   おいて、 前記円筒状フィルタ（２５）の内外面を挟み込むインナ
   ーブレードヒータ（２３）とアウターブレードヒータ
   （２４）の両端部を、第１カラー（２６）と第１電極パ
   イプ（２１）との間、第２カラー（２７）と第２電極パ
   イプ（２２）との間にそれぞれ絞り込むことで円筒状フ
   ィルタ（２５）の両端部と共に両ヒータ端部を閉じたこ
   とを特徴とする黒煙低減フィルタ装置。