JPH03294614A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は環境上問題となる排ガス中の微粒子等を捕捉す
る排ガス浄化装置に関し、更に詳しくはディーゼルエン
ジンの排ガス中の微粒子状炭素物質（パティキュレート
）を捕捉するフィルタを備えた排ガス浄化装置に関する
。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕ディー
ゼルエンジンの排ガス中に含まれるパティキュレートは
環境上問題となるので、フィルタを用いて除去する必要
がある。

フィルタには、第５図に示すようなハニカム構造のセラ
ミックフィルタ１０や、第６図に示すようなフオーム（
発泡）構造のセラミックフィルタ２０等があり、排気通
路の途中に設置して排ガス中のパティキュレートを捕捉
する。このような排ガス浄化装置の場合、パティキュレ
ートを捕捉してフィルタが目詰まりすると、排気通路内
の背圧が上昇し、排気効率が低下するので、エンジン性
能の低下を招く。従って定期的に、あるいは予め設定し
た背圧に達した時点で、フィルタ中のパティキュレート
を除去してフィルタを再生する必要がある。

再生方法としては、第７図に示すように、排ガス流を切
り換えずにバーナ４０でパティキュレートを焼却する方
法がある。しかしバーナの場合は、バーナのノズル詰ま
りや失火等のトラブルを引き起こす可能性があるので安
全性に欠け、また移動する排ガス流をも昇温させる必要
があるため装置全体が大きくなってしまうという問題が
ある。また上述のバーナの代わりに電気ヒータを用いる
方法もあるが、同様に移動する排ガス流をも昇温させる
必要があるため、電源も大きくなり、装置自体も大きく
なってしまうという問題がある。

このような問題に対して、第８図に示すように、排気通
路６の途中に２基のフィルタ３０．３０を設置したデュ
アル方式と称するものや、第９図に示すように、フィル
タ３０に対するバイパス６５を設けたバイパス方式と称
するもの等が考案されている。

いずれも電気ヒータによるフィルタの再生時には、再生
を行なわないフィルタ側あるいはバイパスの方へ排ガス
流をバルブ７によって切り換える方法である。これらの
方法によれば電気ヒータは排ガス流の影響を受けないの
で、少ない熱エネルギーでフィルタを再生することが可
能である。

しかし、デュアル方式の場合、２基のフィルタを並列し
ているので浄化装置全体が大きくなり、車輌への搭載性
が悪い。一方、バイパス方式の場合は、フィルタの再生
時には排ガス中のパティキュレートを全く捕捉すること
ができないという問題がある。

従って、本発明の目的は、フィルタを再生するためのパ
ティキュレートの焼却用に必要な供給熱エネルギーを小
さくすることにより、コンパクトな排ガス浄化装置を提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

−３＝ 上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、排ガス中
のパティキュレートを捕捉する排ガス浄化装置において
、それぞれがフィルタ中に捕捉されている微粒子を焼却
するための電気ヒータを有する第一フィルタと第二フィ
ルタとを排気通路の途中に設けて、排ガスをいずれか一
方のフィルタに選択的に流入させ、両フィルタを近接さ
せることにより前記一方のフィルタに流入している排ガ
スの熱エネルギーを、排ガスが遮断されている他方のフ
ィルタのパティキュレート焼却用熱エネルギーの一部と
して利用可能であることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の排ガス浄化装置は、フィルタ中に捕
捉されている微粒子を焼却するための電気ヒータをそれ
ぞれ有する第一フィルタと第二フィルタとが排気通路の
途中に設けられ、前記排気通路のバルブを操作すること
によって、排ガスを前記第一フィルタと前記第二フィル
タのいずれか一方に選択的に流入させ、前記第一フィル
タと第二フィルタとを近接させて配置することにより、
前記一方のフィルタに流入している排ガスの熱エネルギ
・−を、排ガスが遮断されている他方のフィルタに伝播
し、もって前記他方のフィルタの前記捕捉微粒子の焼却
用熱エネルギーを低減することを特徴とする。

〔実施例及び作用〕

第１図は本発明の排ガス浄化装置の基本的な構造を示す
斜視図である。第１図において、排ガス浄化装置は、円
柱状の第一フィルタ１と円筒状の第二フィルタ２とを有
し、両フィルタの間のガスシールを行なうための壁材３
を有する。また矢印は排ガスの通る方向を示す。

第２図は本発明の一実施例による排ガス浄化装置を示す
一部破断断面図である。第２図において、排ガス浄化装
置は、第一フィルタ１及び第二フィルタ２が、それぞれ
ハウジング９を形成する内側フィルタケース４及び外側
フィルタケース５の中に装着されて、排気通路６の途中
に配置されている。なお排ガスが、両フィルタ１．２と
、それぞれのフィルタの内外周と接するフィルタケース
４、５との側壁を通過することを防ぐために、第一フィ
ルタ１の外周にはシール材１ａを有し、また第二フィル
タの内外周には、それぞれシール材２ａと２ｂとを有す
る。またフィルタケース４が第１図における壁材３に相
当するため、内外のフィルタケース間で排ガスが混入し
あうことのない構造になっている。

また本実施例においては、第一フィルタ１を加熱するた
めの第一電気ヒータ１１と第二フィルタ２を加熱するた
めの第二電気ヒータ１２とが、それぞれ電気ヒータ支持
板１３によりハウジング９に固定されている。

さらに本実施例においては、排気通路６は両フィルタ１
．２の前方で、内側排気通路６ａ及び外側排気通路６ｂ
に枝分かれし、それぞれ第一フィルタ１及び第二フィル
タ２に連通している。また各排気通路６ａ、　６ｂには
、それぞれ排ガスの流路を切り換えるためのバルブ７ａ
、　７ｂが設けられている。第２図においては、第一フ
ィルタ１に通じる排気通路６ａがバルブ７ａにより開か
れ、第二フィルタ２に通じる排気通路６ｂがバルブ７ｂ
により遮断されている状態について示している。

第３図は第２図に示す排ガス浄化装置のＡ−Ａ断面図で
あり、第一電気ヒータ１１及び第二電気ヒータ１２の構
造について概略的に示したものである。

第４図は第２図に示す排ガス浄化装置のハウジング構造
を示す斜視図である。

第２図乃至第４図に示す排ガス浄化装置において、バル
ブ７ａ、　７ｂのどちらか一方を開き、他方を閉じた状
態で、排ガス浄化装置に排ガスを通過させる。本実施例
においては、まずバルブ７ａを閉じて排気通路６ａを遮
断し、バルブ７ｂを開いて、排ガスが第二フィルタ２を
通過するように、流路を設定する。この状態で第二フィ
ルタ２が一定量のパティキュレートを捕捉して捕捉能力
が低下した場合に、バルブ７ｂを閉じて排気通路６ｂを
遮断し、バルブ７ａを開いて、排ガスが第一フィルタ１
を通過するように、流路を切り換える。この状態で、捕
捉能力が低下した第二フィルタ２を再生するために、電
気ヒータ１２で第二フィルタ２を加熱して堆積したパテ
ィキュレートを焼却する。

次に、第一フィルタ１が一定量のパティキュレートを捕
捉して、捕捉能力が低下した場合に、バルブ７ａを閉じ
て排気通路６ａを遮断し、バルブ７ｂを開いて、排ガス
が第二フィルタ２を通過するように、流路を再度切り換
える。この状態で、捕捉能力が低下した第一フィルタ１
を再生するために、電気ヒータ１１で第一フィルタ１を
加熱して堆積したパティキュレートを焼却する。以後、
上述と同様の操作を繰り返す。

本実施例においては、両フィルタが近接して配置されて
いるため、排ガス流入側のフィルタを通過している排ガ
スの熱エネルギーが、排ガス遮断側のフィルタに伝播す
るため、排ガスの熱エネルギーがパティキュレート焼却
用熱エネルギーの一部として作用し、各電気ヒータ１１
．１２によるパティキュレート焼却用熱エネルギーを低
減することができる。

さらに本実施例において、排ガス浄化装置は、上述した
ように、一方のフィルタに排ガスを通過させ、排、ガス
を浄化している間に他方のフィルタを電気ヒータで加熱
し堆積したパティキュレートを焼却しフィルタの再生を
おこなうため、電気ヒータは排ガス流の影響を受けず、
少ない熱エネルギーでフィルタを再生することが可能で
ある。

本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳細に説明す
る。

実施例１ 第２図乃至第４図に示す構造の排ガス浄化装置を形成す
るために、第一フィルタ１として、外径１１８ｍ＋ｎ、
長さ２０５ｍｍの円柱形でコージェライト材からなるフ
オーム構造のセラミックフィルタを内側フィルタケース
４に挿入した。なお排ガスが第一フィルタ１と内側フィ
ルタケース４との間の側壁を通過しないように、第一フ
ィルタ１の外周にインクラムマットをシール材１ａとし
て巻きつけた。

また本実施例においては、第二フィルタ２として、外径
１７７証、内径１３２ｍｍ　、長さ２０５証の円筒形で
コージェライト材からなるフオーム構造のセラミックフ
ィルタを外側フィルタケース５に挿入した。なお排ガス
が第二フィルタ２と内側フィルタケース４との間、及び
第二フィルタ２と外側フィルタケース５との間の側壁を
通過しないように、第二フィルタ２の内外周にインクラ
ムマットをそれぞれシール材２ａ１２ｂとして巻きつけ
た。

さらに本実施例においては、第一フィルタ１及び第二フ
ィルタ２のそれぞれの排ガス流入側の端面から５ｍｍの
距離を隔てて、第一電気ピーク１１及び第二電気ヒータ
１２を、電気ヒーク支持板１３によりハウジング９に取
りつけた。

このようにして形成された排ガス浄化装置を排気量２２
００ｃｃのディーゼルエンジンの排気通路に取りつけ、
エンジン回転数１５０Ｏｒｐｍ一定、負荷３／４の条件
で運転試験をおこない、第二フィルタ２に排ガスを流入
し続けた。その結果、第二フィルタ２の温度は３２０℃
になり、それに伴って排ガスが遮断されている第一フィ
ルタ１の温度も１８０℃まで上昇した。このとき、第二
フィルタ２を通じての排気通路６の背圧は１８００ｍｍ
Ａｑに達した。

次に排ガスの流路を切り換えて、第一フィルタ１に排ガ
スを流入させ、一方第二フィルタ２では排ガスを遮断す
るとともに、第二電気ヒータ１２に電圧を加えた。排ガ
スを流入し続けた結果、第一フィルタ１の温度は３７０
℃になり、排ガスを遮断している第二フィルタ２の温度
は１７０℃になった。

このとき、第一フィルタ１を通じての排気通路６の背圧
は１８００ｍｍＡｑに達した。

ここで、排ガスの流路を切り換えて、第二フィルタ２に
再度排ガスを流入させ、一方第一フィルタ１では排ガス
を遮断するとともに、第一電気ヒータ１１に電圧を加え
た。このとき、第二フィルタ２を通じての排気通路６の
背圧は１０００１００Ｏまで低下していた。さらに排ガ
スを流入し続けた結果、第二フィルタ２を通じての排気
通路６の背圧は１８ＱＱｍｍＡｑに上昇した。

この状態で、第一フィルタ１を通じての排気通路６の背
圧は９００ｍｍＡｑまで低下していた。

比較例１ 実施例１と同じ構造の排ガス浄化装置を用いて、まず第
一フィルタ１に排ガスを流入させ、第一フ１ ２ ィルタ１を通じての排気通路６の背圧が１８００ｍｍＡ
ｑに達したところで第二フィルタ２の温度を室温に保ち
、実施例１と同じ時間、第一電気ヒータ１１に電圧を加
えたところ、第一フィルタ１を通じての排気通路６の背
圧は１７００ｍｍＡｑと、わずかに低下しただけであっ
た。

次に第二フィルタ２に排ガスを流入させ、第二フィルタ
２を通じての排気通路６の背圧が１８００ｍｍＡｑに達
したところで第一フィルタ１の温度を室温に保ち、実施
例１と同じ時間、第二電気ヒータ１２に電圧を加えたと
ころ、第二フィルタ２を通じての排気通路６の背圧は１
７００ｍｍＡｑと、わずかに低下しただけであった。

以上本実施例において、排ガス浄化装置は、第一フィル
タを円柱状に、第二フィルタを第一フィルタと同軸の円
筒状に形成した場合について示したが、第一フィルタと
第二フィルタとを近接させて配置すれば、良好な効果を
発揮する。しかしながら、さらに装置をコンパクトに形
成するという観点からは、本実施例に示す構造とした方
が特に好ましい。

なお本実施例においては、両フィルタにコージェライト
材からなるフオーム構造のセラミックフィルタを使用す
る例について示したが、フィルタ構造としてハニカム構
造が使用可能であり、またフィルタ材として金属が使用
可能であることは勿論である。

また本実施例においては、両電気ヒータを両フィルタの
排ガス流入側端面付近に取りつける例について示したが
、他の構造の電気ヒータを取りつけても、同様の効果を
発揮することは勿論である。

例えば、棒形状のフィルタ貫通型の電気ヒータとしても
、同様の効果を発揮することは勿論である。

本発明の装置は排ガス中のパティキュレートを捕捉する
のに特に適しているが、フィルタ内に特定の触媒を担持
させることによって、窒素酸化物や一酸化炭素を浄化す
ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明における排ガス浄化装置は
、排ガスが選択流入される第一フィルタと第二フィルタ
とを排気通路の途中に設けて、両フィルタを近接させて
いる。これにより、排ガス流入側のフィルタを通過して
いる排ガスの熱エネルギーが排ガス遮断側のフィルタに
伝播するため、排ガスの熱エネルギーが排ガス遮断側に
おいて行われるパテビキニレート焼却用熱エネルギーの
一部として作用し、この焼却用熱エネルギーを供給する
装置の大きさを縮小できるため、コンパクトな排ガス浄
化装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排ガス浄化装置の基本的な構造を示す
斜視図であり、 第２図は本発明の一実施例を示す一部破断断面図であり
、 第３図は第２図に示す排ガス浄化装置のＡ−Ａ断面図で
あり、 第４図は本発明の一実施例を示す斜視図であり、第５図
はセラミックフィルタ構造の一例を示す斜視図であり、 第６図はセラミックフィルタ構造の別の例を示す斜視図
であり、 第７図は従来の排ガス浄化装置の一例を示す断面図であ
り、 第８図は従来の排ガス浄化装置の別の例を示す斜視図で
あり、 第９図は従来の排ガス浄化装置のさらに別の例を示す斜
視図である。 １ａ１２ａ１２ｈ・ ２　・ ３　・ ４　・ ５　・ ６．６ａ、６ｂ　・ ７．７ａ１７ｂ・ ９　・ １０．２０．３０　・ １１　・ １２　・ ・第一フィルタ ・シール材 ・第二フィルタ ・壁材 ・内側フィルタケース ・外側フィルタケース ・排気通路 ・バルブ ・ハウジング ・フィルタ ・第一電気ヒータ ・第二電気ヒータ ５ ６ １３　・ ４０　・ ６５　・ ・電気ヒータ支持板 ・バーナ Φバイパス 出　　願　　人　　　株　式　会　社　　　　リ　ケ　
ン代　　理　　人　　　弁理士　　　高　　石　　　橘
　　馬＝９２ 符開平 ｊ ｊＭ４０１４　（１）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排ガス中に浮遊する微粒子を捕捉する排ガス浄化
   装置において、フィルタ中に捕捉されている微粒子を焼
   却するための電気ヒータをそれぞれ有する第一フィルタ
   と第二フィルタとが排気通路の途中に設けられ、前記排
   気通路のバルブを操作することによって、排ガスを前記
   第一フィルタと前記第二フィルタのいずれか一方に選択
   的に流入させ、前記第一フィルタと第二フィルタとを近
   接させて配置することにより、前記一方のフィルタに流
   入している排ガスの熱エネルギーを、排ガスが遮断され
   ている他方のフィルタに伝播し、もって前記他方のフィ
   ルタの前記捕捉微粒子の焼却用熱エネルギーを低減する
   ことを特徴とする排ガス浄化装置。
2. （２）請求項１に記載の排ガス浄化装置において、前記
   第一フィルタ及び第二フィルタが同軸的に配置されてい
   ることを特徴とする排ガス浄化装置。