JPS5828505A - 加熱手段を有する微粒子捕集装置 - Google Patents

加熱手段を有する微粒子捕集装置

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JPS5828505A
JPS5828505A JP56117810A JP11781081A JPS5828505A JP S5828505 A JPS5828505 A JP S5828505A JP 56117810 A JP56117810 A JP 56117810A JP 11781081 A JP11781081 A JP 11781081A JP S5828505 A JPS5828505 A JP S5828505A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排気ガス
を浄化する排気ガス浄化用構造物を、加熱手段によシ再
生する装置を有する微粒子捕集装置に関する亀のである
内燃機関から排出される排気ガス中のカーゲン粒子等の
微粒子を浄化するためK、セラミック製ハニカム構造体
やセ−)きツク発泡体等のフィルタ一部材を内蔵した微
粒子捕集装置が案出されている。これらの装置では、フ
ィルターに微粒子が堆積するにつれ、フィルターの通気
抵抗が増し、機関の出力低下につながるとと亀に、堆積
粒子が脱落し、フィルターの機能が低下することになる
このため、フィルターに堆積した微粒子を周期的に除去
し、フィルターの機能を微粒子捕集前の状態に再生する
必要がある。この再生の方法として、従来、−粒子を加
熱し、焼き切って除去するものがある一、6)、機関よ
シ排出される排気ガス温度がカーーン等微粒子の発火点
よシも低い場合には、熱源が排気ガス流によって冷やさ
れ、カーがン等微粒子への着火が妨げられたシ、いつ友
ん着火した炎が排気ガス流のため途中で吹き消されたり
して、再生に失敗する場合があるので、確実に再生可能
な運転条件は極めて限定されてしまう。しかし、該運転
条件は、排気ガスの流量にかなシ強く依存するので、再
生する側のフィルターを流れる排気ガス流量を減少させ
ることKよシ、−実に再生可能な運転条件を拡張するこ
とができる。従来再生する側の流量を減少させる方法と
して、微粒子捕集部と並列にノ4イ/4ス管を連結し、
微粒子捕集部とパイzfス管の流れ上流飼Kfl路切替
パルプを設置して、パイノ々ス管に排気ガスの多くを流
してその間に、微粒子捕集部で再生を行なう方法等が案
出されているが、それには複雑な可動装置や、作動時の
電力勢が必要であシ、装置の耐久性、定期、的な点検等
も要求される。また、再生中は、有害な微粒子をたれ流
しにすることになるー。
本発明は上述の問題点を解決するために案出されたもの
であって、複雑な可動装置や作動時の電力1点検の手間
等を必要とせず、再生中に有害微粒子をたれ流すことも
なく、確実な再生可能条件を大幅に拡張できる微粒子捕
集装置を提供すること1−目的とする。
本発明の構成1に図示の実施例によシ説明する。
第1図社本発明による微粒子捕集装置を用いた排気ガス
浄化装置の構成例である。1は、f’4−ゼル機関尋の
内燃機関、2はその排気集合管である。
3は本発明による微粒子捕集装置で、排気ガス流入口3
1、及び流出口3bを形成したフィルター器材収納容器
3c′ft有し、その内部に微粒子捕集用フィルタ一部
材4及びフィルタ一部材4の上流側端面に密着、あるい
は、フィルタ一部材4の上流側に埋め込んだ電気ヒ1タ
ー5が設けられている。6は、フィルタ一部材4の圧力
損失を測定するための差圧センサー、IQはエンジン回
転数を測定する回転数センサー、11はフィルタ一部材
4下流の排気ガス温度を検出する温度センサーである。
7は温度センサー11により検出した排気ガス温度をも
とに回転センサー10.及び差圧センサー6の出力にょ
シ、フィルタ一部材4の微粒子の堆積程度上演算し、微
粒子の堆積程度が所定値以上に多くなるとヒーター5を
赤熱するための出力を発生する制御回路である。8はバ
ッテリー。
9は制御回路7よりの出力を受け、ヒーター5にバッテ
リー8よシミ力を通電するための作動スイッチである。
上記構成において、内燃機関の排気集合管2を通って排
出される排気ガス中の微粒子は、フィルタ一部材4を通
過するに伴い該フィルタ一部材4上に捕集除去される。
捕集が進むにつれてフィルタ一部材40通気抵抗が次第
に上昇し、これを差圧センサー6で検知する。この差圧
は、もちろん回転数によシ大きく変動するが、エンジン
回転数を回転数センサーlOで検知することにょシ、回
転数の影響を除去した真のフィルター通気抵抗、即ち、
微粒子の堆積程度を知ることができる。ま九再生を行な
う上で、分離されたいくつかの領域ととにそれぞれどれ
はど堆積しているかが重要な点であるが捕集前の差圧が
わかっていれに、捕集が進んでも流量がほぼ一定である
から、全体の差圧と通気抵抗の異なる個々のフィルタ一
部材の差圧はほぼ比例するので全体の差圧を測定すると
とによシ各々のフィルタ一部材の捕集状況が予想できる
。そして、制御装[7により、流量の少ない側のヒータ
ー5に通電が行なわれ、ヒーター5が赤熱されて周囲に
存在する微粒子が加熱され、燃焼が開始する。ヒーター
5近傍の微粒子が燃焼を行なうと、その発熱は排気ガス
流によシ下流側に輸送される。下流側に存在する微粒子
は、上流よ如流入する熱で順次加熱され燃焼を行ないフ
ィルタ一部材4のうち通電された領域に捕集された微粒
子の#1はすべてが燃焼し除去される。するとその領域
の通気抵抗が補集以前の状態に回復し、捕集が進んで通
気抵抗が増加している他の領域よりも排気ガス流量が多
くなシ、捕集が進んだ領域の排気ガス流量が減るという
フィルター自体による「パルプ効果」が現れるので、そ
の間に捕集が進んだ領域の再生を行なう。以下、同じこ
とを繰シ返していく。
次に通気抵抗の異なるフィルタ一部材の設置の異体例を
第1実施例について説明する。第2図は、本発明による
微粒子捕集装置に用いられるフィルタ一部材4の構成を
示す断面図で、4m、4bti通気抵抗の異なるフィル
タ一部材で、ふた捷た管14によシ排気ガスを4m、4
bに分流させる。
5m、5bはそれぞれフィルタ一部材4a、4bごとに
設置された電気ヒーターである。15はインチラム、ワ
イヤネットなどのクッシ璽ン材である。また、フィルタ
一部材4m、4bは多数の連通する通気孔を有するセラ
イックよシ成っておシ、その容積は4@e4bの合計で
機関排気量2200ccg度OもOK対しては1.5〜
2.51@度に作られる。第3,4図は本発明の設置方
、法による再生の順序及び排気ガス流量の変化の説明6
であシ、第5図にその具体例としてφ8メッシとφ13
メッシ為のフィルタ一部材を並列に配し、排気量220
0WのLllディーゼルエンジンでエンジン回転数20
00rpmにおいて、各々に流れる排気ガス流量と排圧
の変化状況を示す。第3.第4図で杜、矢印の太さで流
量の多さを表わすものとする。
第51aでは、縦軸に排気ガス流量(A/1m)及び、
フ4Atター差圧(′I4f/ai)を横軸に時間(h
r)をとっである。第3.第4図で、4mは、目の細か
い、つtb通気抵抗の大きいフィルタ一部材、4bは、
目の粗い、つまシ過気抵抗の小さいフィルタ一部材を嵌
わし、5m、5bは各々に設置された電気ヒーターを表
わすものであるが第5図との比較上、4mをφ13メツ
シュフィルター、4bをす8メツシ&フイルターとして
お5゜第3図は、第5図のO(hours )から9 
(hours )  K相当する状態で、φ88メツシ
&フイルター材側に1全流量の約70−の排気ガスが流
れる。そこで、ある程度捕集が進んだら、全排気ガス流
量の約父−しか流れていないφ1313メツシユフイル
ター側を再生してやると、÷13メツシュフィルタ一部
材側の通気抵抗が微粒子捕集前の通気抵抗に回復する九
め、φ8メッシ、側スフイルター材の通気抵抗よシ小さ
くなって、第5図に見られるように、各々を流れる排気
ガス流量は、完全に逆転し、第4図に示すように1φ1
3メツシ工フイルタ一部材側に1全排気ガス流量の約7
0優が流れるようKなるので次に÷13メツシエ儒部材
の再生終了直後にす8メッシ、フィルタ一部材側を再生
してやれば、全体が再生されたことになり、各フィルタ
一部材とも捕集前の通気抵抗を回復するので、以下この
過程を繰シ返していけばよいことになる。第5図で、時
間軸は一部拡大しである。
第6図は籐2の*起倒で、異なる通気抵抗のフィルタ一
部材を一体で作ることによシ、大巾な小型軽量化が可能
になる。12は、鉄板等の剛体で、排気ガス流、を分流
させるとともに、補強の役目も果たす隔離板である。第
7図、#!8図は、第3の実施例で第7図は本発明によ
る微粒子捕集前激に用いられるフィルタ一部材4の構成
を示す縦断面図、第8図はそれを排気ガス上vt1ii
llから見た断面図を示す。4at4bは、通気抵抗の
異なるフィルタ一部材、12はエージライトを主成分と
した補強壁で、排気ガスを分流させる隔離壁の役目も果
九すものである。3aは排気ガス流入口で、3bは、そ
の流出口である。5は、分離された各々の領域ととに設
置された電気ヒーターで13は、セジャックハニカム構
造体のごとき通気性、保温性をもったヒーター押えであ
る。
第9には、第4の実施例で同じ目の粗さのフィルタ一部
材を用いて、その長さを変えることによ)通気抵抗の差
を生み出させる方式の実施例を示す。第10図は、第5
の実施例で領域t−4つに分割した場合の例で、ヒータ
ー形状を小さく簡単にできる。
以上述べたように本発明は、通気抵抗の異なつえ複数種
のフィルタ一部材を排気ガス流に並列に配することによ
シ生ずる流量の差金利用し、流量の少ない領域から順次
再生して行く方式を採用しているので、ヒーター着火の
際又は燃焼途中にあって再生側の部材に流入する排気ガ
ス流量を減少させるに際しフィルタ一部材自体がこれを
行なうことができるため複雑な可動装置及びその作動時
の電力さらには点検の手間等も一切必要がなく極めて簡
単な構成を持たせるだけで再生中に有害微粒子をたれ流
すこともなく確実な再生可能条件を1.5〜2倍余シも
拡張させることができるという優れた効果を奏するもの
である。
【図面の簡単な説明】
j11図は、本発明を適用した排気ガス浄化装置の一例
を示す部分断面構成図、第2図は、本発明の第1実施例
の縦断面図、第3図、j14図は、本発明装置の作動原
理モデル図、第5図は2種類の通気抵抗の異なる部材を
用いた場合の排気ガス流量及び排圧の変化図の1例、′
第6図は本発明の第2実施例の縦断面図、第7図は本発
明の第3実施例の縦断面図、第8図は同上横断面図、第
9図は本発明の第4実施例の縦断面図、第10図は本発
明の第5実施例の横断面図である。 3・・・微粒子捕集装置、3c・・・フィルタ一部材収
納容器、4.4m、4b・・・フィルタ一部材、5゜5
 a * 5 b・・・電気ヒーター、12・・・隔離
板。 特許出願人 株式会社日本自動単部品総合研究所 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木    朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士  中  山  恭  介 弁理士 山 口 昭 之 第1図 第6WIJ 第7図 第8図 第1頁の続き 0発 明 者 小端喜代志 豊田型トヨタ町1番地トヨタ自 動車工業株式会社内 ■出 願 人 トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町1番地 33−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 通気抵抗の異なる複数種のフィルタ一部材を排気ガ
    ス流に並列的に配し、その各々の部材衆面もしくはフィ
    ルタ一部材内の排気ガス上流部に加熱装置を設置した微
    粒子捕集装置。 2 通気抵抗の異なる複数種のフィルタ一部材を隔壁を
    へだてて排気ガス流に並列になるよう組み合わせ一体化
    した特許請求の範囲第1項記載の微粒子捕集装置。 1 通気抵抗の大きい部材からINK加熱装置によ)再
    生を行なう特許請求の範F!B第1項記載の微粒子捕集
    装置。
JP56117810A 1981-07-29 1981-07-29 加熱手段を有する微粒子捕集装置 Granted JPS5828505A (ja)

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