JPH04295122A - 内燃機関用フィルタ再生装置 - Google Patents
内燃機関用フィルタ再生装置Info
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- JPH04295122A JPH04295122A JP3061578A JP6157891A JPH04295122A JP H04295122 A JPH04295122 A JP H04295122A JP 3061578 A JP3061578 A JP 3061578A JP 6157891 A JP6157891 A JP 6157891A JP H04295122 A JPH04295122 A JP H04295122A
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- filter
- particulates
- internal combustion
- combustion engine
- exhaust gas
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
- F01N3/028—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギを利用して再生する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】欧米および日本などのいわゆる先進国の
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。 しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギーの浪費は地球の大気を汚染してきた。
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。 しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エネルギーの浪費は地球の大気を汚染してきた。
【０００３】地球環境保全に関して、今日では地球温暖
化対策すなわちＣＯ２ 低減対策が大きくクローズアッ
プされているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視で
きない。
化対策すなわちＣＯ２ 低減対策が大きくクローズアッ
プされているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視で
きない。
【０００４】酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物などの大
気汚染物質が汚染源となっな生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。とくに自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され規制値自体も大幅な削減となっている。
気汚染物質が汚染源となっな生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。とくに自動車の
排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総量規制へ
移行され規制値自体も大幅な削減となっている。
【０００５】自動車の中でもディーゼル車は窒素酸化物
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われる
。燃焼噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気ガ
ス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達成
することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理装
置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキュ
レートを捕集するフィルタを有するものである。
と同時にパティキュレートの排出規制の強化が行われる
。燃焼噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気ガ
ス中の汚染物質低減対策だけでは排出ガス規制値を達成
することは不可能とされ、現状では排気ガスの後処理装
置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキュ
レートを捕集するフィルタを有するものである。
【０００６】ところが、パティキュレートが捕集され続
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン出
力の低下あるいはエンジンの停止といったことに至る。
【０００７】したがって、現在世界中でフィルタの捕集
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
今だ実用には至っていない。
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
今だ実用には至っていない。
【０００８】最終的にパティキュレートは５００℃以上
の高い温度から燃焼することが知られている。パティキ
ュレートをこの高温度域に昇温するためのエネルギを発
生する手段として、バーナ方式、電気ヒーター方式ある
いはマイクロ波方式などが考えられている。
の高い温度から燃焼することが知られている。パティキ
ュレートをこの高温度域に昇温するためのエネルギを発
生する手段として、バーナ方式、電気ヒーター方式ある
いはマイクロ波方式などが考えられている。
【０００９】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さおよび再生制御性の良さなどを考慮して
マイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してきた
。
置構成の容易さおよび再生制御性の良さなどを考慮して
マイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してきた
。
【００１０】マイクロ波方式にるフィルタ再生装置とし
ては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報がある
。同公報に開示されている装置を図４に示す。同図にお
いて、１はエンジン、２は排気マニフォールド、３は排
気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタ５
を収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイ
クロ波発生手段７の発生したマイクロ波を加熱室６に導
く導波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、
１１は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段７の駆動
電源、１３はマフラ、１４は空気切換バルブ、１５は排
気ガス切換バルブである。
ては、たとえば特開昭５９−１２６０２２号公報がある
。同公報に開示されている装置を図４に示す。同図にお
いて、１はエンジン、２は排気マニフォールド、３は排
気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタ５
を収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマイ
クロ波発生手段７の発生したマイクロ波を加熱室６に導
く導波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポンプ、
１１は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段７の駆動
電源、１３はマフラ、１４は空気切換バルブ、１５は排
気ガス切換バルブである。
【００１１】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気ガス切換バルブ１５によってフィルタ５に導か
れたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレー
ト捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導か
れ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ５
に捕集されるが前述したようにフィルタ５の捕集能力は
有限である。捕集能力が限界に達すると排気ガス切換バ
ルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断され排
気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出される
。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィルタ
再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱するエネ
ルギはマイクロ波発生手段７から、また燃焼に必要な空
気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時間
を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス切換バルブ１
５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれる。 この捕集と再生のサイクルがくり返される。
スは排気ガス切換バルブ１５によってフィルタ５に導か
れたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレー
ト捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導か
れ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ５
に捕集されるが前述したようにフィルタ５の捕集能力は
有限である。捕集能力が限界に達すると排気ガス切換バ
ルブ１５が制御され排気管３への排気ガスは遮断され排
気ガスのすべては排気分岐管４を経て大気に排出される
。この間にフィルタ５の再生が行われる。このフィルタ
再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱するエネ
ルギはマイクロ波発生手段７から、また燃焼に必要な空
気が空気ポンプ１０より同時に供給される。所定の時間
を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス切換バルブ１
５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導かれる。 この捕集と再生のサイクルがくり返される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成において、パティキュレートが燃焼し始める温度
まで昇温させる時間に燃焼用の空気をフィルタに流して
いるためパティキュレートの燃焼温度までの昇温に多く
の時間が必要となり、マイクロ波発生源の駆動電源の供
給を自動車に搭載されている電源から供給することが実
用的に困難である課題があった。
の構成において、パティキュレートが燃焼し始める温度
まで昇温させる時間に燃焼用の空気をフィルタに流して
いるためパティキュレートの燃焼温度までの昇温に多く
の時間が必要となり、マイクロ波発生源の駆動電源の供
給を自動車に搭載されている電源から供給することが実
用的に困難である課題があった。
【００１３】また燃焼用の空気はパティキュレートの昇
温を妨げるように作用しパティキュレートの燃焼が可能
な領域を狭めてしまうためフィルタ全域を効果的に再生
することが困難という課題があった。特に排気ガス流入
側のフィルタ端面部におけるパティキュレートの燃焼が
困難であった。そしてフィルタ端面部に未燃焼のパティ
キュレートが残存するとそれ以降のフィルタのパティキ
ュレート捕集効率、再生率が低下し、耐久性が悪くなる
という問題も発生する。
温を妨げるように作用しパティキュレートの燃焼が可能
な領域を狭めてしまうためフィルタ全域を効果的に再生
することが困難という課題があった。特に排気ガス流入
側のフィルタ端面部におけるパティキュレートの燃焼が
困難であった。そしてフィルタ端面部に未燃焼のパティ
キュレートが残存するとそれ以降のフィルタのパティキ
ュレート捕集効率、再生率が低下し、耐久性が悪くなる
という問題も発生する。
【００１４】さらにパティキュレートの燃焼が可能な領
域が狭めてしまうことによりフィルタ全体の温度差が大
きくなりフィルタ自体にクラックが発生しフィルタとし
ての機能が低下するという問題があった。
域が狭めてしまうことによりフィルタ全体の温度差が大
きくなりフィルタ自体にクラックが発生しフィルタとし
ての機能が低下するという問題があった。
【００１５】本発明は上記課題を解決するもので、パテ
ィキュレートが燃焼する温度まで昇温する時間を短縮し
マイクロ波発生源の駆動電源を自動車電源から十分に供
給できるとともにフィルタ全域の効果的な再生やフィル
タの損傷を防止できる装置を提供することを目的とした
ものである。
ィキュレートが燃焼する温度まで昇温する時間を短縮し
マイクロ波発生源の駆動電源を自動車電源から十分に供
給できるとともにフィルタ全域の効果的な再生やフィル
タの損傷を防止できる装置を提供することを目的とした
ものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設け
られた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関の
排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィ
ルタと、前記加熱室にマイクロ波を発生するマイクロ波
発生手段と、前記加熱室に空気を送風する送風手段とを
備えるとともに、前記フィルタに前記パティキュレート
の低沸点組成物を分解させる第１の触媒組成物と、前記
パティキュレートの高沸点組成物を分解させる第２の触
媒組成物を担持した構成および上記構成に前記フィルタ
の排気ガスの流入側の前面にフィルタ機能のないハニカ
ム構造を有するセラミック構造体を配置した構成として
ある。
するため、内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設け
られた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関の
排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィ
ルタと、前記加熱室にマイクロ波を発生するマイクロ波
発生手段と、前記加熱室に空気を送風する送風手段とを
備えるとともに、前記フィルタに前記パティキュレート
の低沸点組成物を分解させる第１の触媒組成物と、前記
パティキュレートの高沸点組成物を分解させる第２の触
媒組成物を担持した構成および上記構成に前記フィルタ
の排気ガスの流入側の前面にフィルタ機能のないハニカ
ム構造を有するセラミック構造体を配置した構成として
ある。
【００１７】
【作用】本発明は上記構成によって、フィルタのパティ
キュレートの捕集が予め決められた捕集量になるとマイ
クロ波が加熱室に給電され、フィルタに捕集されたパテ
ィキュレートが加熱される。このときフィルタにはパテ
ィキュレートの低沸点組成物を低温で分解する第１の触
媒組成物と、パティキュレートの高沸点組成物を低温で
分解する第２の触媒組成物を担持しているのでパティキ
ュレートの発火温度を低くすることができ、パティキュ
レートが燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要なマ
イクロ波の給電時間を短縮することができる。
キュレートの捕集が予め決められた捕集量になるとマイ
クロ波が加熱室に給電され、フィルタに捕集されたパテ
ィキュレートが加熱される。このときフィルタにはパテ
ィキュレートの低沸点組成物を低温で分解する第１の触
媒組成物と、パティキュレートの高沸点組成物を低温で
分解する第２の触媒組成物を担持しているのでパティキ
ュレートの発火温度を低くすることができ、パティキュ
レートが燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要なマ
イクロ波の給電時間を短縮することができる。
【００１８】また排ガス流入側のフィルタ端面部はパテ
ィキュレートの燃焼に必要な空気を送風しているので冷
却され温度が低いが、上記２つの機能を有する触媒組成
物触媒によりフィルタ端面部のパティキュレートを低温
で燃焼させることができる。
ィキュレートの燃焼に必要な空気を送風しているので冷
却され温度が低いが、上記２つの機能を有する触媒組成
物触媒によりフィルタ端面部のパティキュレートを低温
で燃焼させることができる。
【００１９】さらに未燃焼のパティキュレートはマイク
ロ波によって生じる発熱と燃焼を始めたパティキュレー
トの自己発熱により燃焼可能温度領域まで昇温させるが
上記触媒組成物により燃焼可能温度を低くすることがで
きるのでフィルタの再生時間が短縮されるとともに、フ
ィルタ全域のパティキュレートを燃焼させることができ
るのでフィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフ
ィルタのクラックの発生を防止することができる。
ロ波によって生じる発熱と燃焼を始めたパティキュレー
トの自己発熱により燃焼可能温度領域まで昇温させるが
上記触媒組成物により燃焼可能温度を低くすることがで
きるのでフィルタの再生時間が短縮されるとともに、フ
ィルタ全域のパティキュレートを燃焼させることができ
るのでフィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフ
ィルタのクラックの発生を防止することができる。
【００２０】また排気ガス流入側のフィルタの前面にハ
ニカム構造を有するセラミック構造体を配置することで
、パティキュレートの燃焼に必要な空気による冷却が抑
制されるとともにマイクロ波により加熱されたフィルタ
が断熱されるのでパティキュレートを燃焼可能温度領域
まで昇温させるのに必要なマイクロ波の給電時間をさら
に短縮する事ができるとともにフィルタの端面部に存在
するパティキュレートをより効率的に燃焼させることが
できる。
ニカム構造を有するセラミック構造体を配置することで
、パティキュレートの燃焼に必要な空気による冷却が抑
制されるとともにマイクロ波により加熱されたフィルタ
が断熱されるのでパティキュレートを燃焼可能温度領域
まで昇温させるのに必要なマイクロ波の給電時間をさら
に短縮する事ができるとともにフィルタの端面部に存在
するパティキュレートをより効率的に燃焼させることが
できる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。
説明する。
【００２２】図１において、１６は内燃機関の排気ガス
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱室、１８は加熱室内に収納され排気ガスが通過する間
に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタであり、ムライトやコージライトなどの多孔質の
セラミック材料のハニカム構造体で構成されている。１
９は加熱室に給電するマイクロ波を発生させるマイクロ
波発生手段、２０はマイクロ波発生手段１９から発生し
たマイクロ波を加熱室１７に伝送する導波管、２１は加
熱室１７に空気を供給する空気供給手段である。この空
気供給手段２１は送風機あるいはポンプからなる空気供
給源２２とその空気を加熱室１７に導く導風パイプ２３
と導風パイプ内の空気の流れを制御する空気供給流量制
御バルブ２４とから構成されている。排気ガスは図中矢
印で示した方向から排気管内を流れる。２５はフィルタ
１８の排気ガス流入側と流出側との間に設けられたバイ
パス管、２６は加熱室１７を流れる排ガス流量を制御す
る排気管流量制御バルブ、２７はバイパス管内を流れる
排ガス流量を制御するバイパス管流量制御バルブである
。２８はフィルタ外周と加熱室内壁の間に設けられた断
熱材であり、フィルタ１８と加熱室１７とはほぼ同心状
に配置される。
を排出する排気管、１７は排気管の途中に設けられた加
熱室、１８は加熱室内に収納され排気ガスが通過する間
に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタであり、ムライトやコージライトなどの多孔質の
セラミック材料のハニカム構造体で構成されている。１
９は加熱室に給電するマイクロ波を発生させるマイクロ
波発生手段、２０はマイクロ波発生手段１９から発生し
たマイクロ波を加熱室１７に伝送する導波管、２１は加
熱室１７に空気を供給する空気供給手段である。この空
気供給手段２１は送風機あるいはポンプからなる空気供
給源２２とその空気を加熱室１７に導く導風パイプ２３
と導風パイプ内の空気の流れを制御する空気供給流量制
御バルブ２４とから構成されている。排気ガスは図中矢
印で示した方向から排気管内を流れる。２５はフィルタ
１８の排気ガス流入側と流出側との間に設けられたバイ
パス管、２６は加熱室１７を流れる排ガス流量を制御す
る排気管流量制御バルブ、２７はバイパス管内を流れる
排ガス流量を制御するバイパス管流量制御バルブである
。２８はフィルタ外周と加熱室内壁の間に設けられた断
熱材であり、フィルタ１８と加熱室１７とはほぼ同心状
に配置される。
【００２３】図２は本発明の排気ガス中に含まれるパテ
ィキュレートを分解する第１の触媒組成物と、第２の触
媒組成物をフィルタに担持させた状態を模式的に表した
ものである。図２において２９ａは前述のパティキュレ
ートを分解する第１の触媒組成物、２９ｂは第２の触媒
組成物である。
ィキュレートを分解する第１の触媒組成物と、第２の触
媒組成物をフィルタに担持させた状態を模式的に表した
ものである。図２において２９ａは前述のパティキュレ
ートを分解する第１の触媒組成物、２９ｂは第２の触媒
組成物である。
【００２４】ディーゼルエンジンから排出されるパティ
キュレートはエンジンの負荷、排気ガス温度などにより
その成分は異なるが、大別して３００℃前後の温度で蒸
発や酸化分解が起こる低沸点組成物（有機溶剤に溶解す
る炭化水素化合物）、５００℃以上の温度で酸化分解（
燃焼反応）する高沸点組成物（黒煙を主体で有機溶剤に
溶解しない化合物）、潤滑油などに添加されている無機
物の３成分から成る。ここで上記触媒組成物によって分
解しようとする成分は低沸点組成物と高沸点組成物であ
る。第１の触媒組成物としては前者の低沸点組成物をよ
り低温で酸化分解する機能を有する白金、パラジウム、
ロジウムの貴金属や銅、マンガン、コバルトの酸化物が
適用され、第２の触媒組成物としては後者の高沸点組成
物をより低温で酸化分解する機能を有するアルカリ金属
、アルカリ土類金属からなる炭酸塩やバナジウム、モリ
ブデン、タングステンの酸化物が適用される。
キュレートはエンジンの負荷、排気ガス温度などにより
その成分は異なるが、大別して３００℃前後の温度で蒸
発や酸化分解が起こる低沸点組成物（有機溶剤に溶解す
る炭化水素化合物）、５００℃以上の温度で酸化分解（
燃焼反応）する高沸点組成物（黒煙を主体で有機溶剤に
溶解しない化合物）、潤滑油などに添加されている無機
物の３成分から成る。ここで上記触媒組成物によって分
解しようとする成分は低沸点組成物と高沸点組成物であ
る。第１の触媒組成物としては前者の低沸点組成物をよ
り低温で酸化分解する機能を有する白金、パラジウム、
ロジウムの貴金属や銅、マンガン、コバルトの酸化物が
適用され、第２の触媒組成物としては後者の高沸点組成
物をより低温で酸化分解する機能を有するアルカリ金属
、アルカリ土類金属からなる炭酸塩やバナジウム、モリ
ブデン、タングステンの酸化物が適用される。
【００２５】このような構成からなるフィルタ再生装置
において、排気ガスの流れ、パティキュレート捕集のプ
ロセスおよび再生プロセスを以下に説明する。
において、排気ガスの流れ、パティキュレート捕集のプ
ロセスおよび再生プロセスを以下に説明する。
【００２６】通常、内燃機関から排気される排気ガスは
排気管１６を通りフィルタ１８に流入する。このとき排
気ガス中のパティキュレートはフィルタの壁面に捕集さ
れ、パティキュレートを含まない排気ガスが排気管１６
を通り大気へ放出される。
排気管１６を通りフィルタ１８に流入する。このとき排
気ガス中のパティキュレートはフィルタの壁面に捕集さ
れ、パティキュレートを含まない排気ガスが排気管１６
を通り大気へ放出される。
【００２７】フィルタはパティキュレートを捕集しつづ
けると目詰まりを生じるので適当な時期にフィルタの再
生を行わなければならない。この時期は例えば、加熱室
１７の流入側および流出側の排気管１６に圧力検出手段
を設け、この信号より得られるフィルタの圧力損失があ
らかじめ設定された圧力基準値に到達するタイミングや
内燃機関運転時間で判断される。
けると目詰まりを生じるので適当な時期にフィルタの再
生を行わなければならない。この時期は例えば、加熱室
１７の流入側および流出側の排気管１６に圧力検出手段
を設け、この信号より得られるフィルタの圧力損失があ
らかじめ設定された圧力基準値に到達するタイミングや
内燃機関運転時間で判断される。
【００２８】この適当な時期に至るとバルブ２６，２７
が制御され、排気ガスはバイパス管２５に導かれ大気へ
放出される。その後、フィルタ１８は再生が開始される
。再生開始指示が発せられるとその指示に従いマイクロ
波発生手段１９が動作し始める。このマイクロ波発生手
段が発生するマイクロ波は導波管２０を通ってフィルタ
を収納している加熱室１７内に給電され、このマイクロ
波によりフィルタの壁面に捕集されたパティキュレート
が加熱される。
が制御され、排気ガスはバイパス管２５に導かれ大気へ
放出される。その後、フィルタ１８は再生が開始される
。再生開始指示が発せられるとその指示に従いマイクロ
波発生手段１９が動作し始める。このマイクロ波発生手
段が発生するマイクロ波は導波管２０を通ってフィルタ
を収納している加熱室１７内に給電され、このマイクロ
波によりフィルタの壁面に捕集されたパティキュレート
が加熱される。
【００２９】パティキュレートが燃焼するには酸素が必
要であるが、空気を加熱室に導く前に５〜１０分間パテ
ィキュレートを蒸し焼き状態にする。その後、空気供給
手段２１を作動させて所定の空気を加熱室へ流入させる
。この空気により加熱されたパティキュレートはすみや
かに燃焼状態へ移る。この燃焼状態はマイクロ波加熱を
ともなってフィルタの後方に移動する。
要であるが、空気を加熱室に導く前に５〜１０分間パテ
ィキュレートを蒸し焼き状態にする。その後、空気供給
手段２１を作動させて所定の空気を加熱室へ流入させる
。この空気により加熱されたパティキュレートはすみや
かに燃焼状態へ移る。この燃焼状態はマイクロ波加熱を
ともなってフィルタの後方に移動する。
【００３０】再生の完了はあらかじめ決めた時間で決定
する方法やフィルタの圧力損失が所定のレベルになった
ことで決定する方法、あるいはフィルタの後方に設けた
温度検出手段の信号の変化パターン（たとえば排気温度
のピーク時刻）に基づいて決定する方法などによって識
別する。
する方法やフィルタの圧力損失が所定のレベルになった
ことで決定する方法、あるいはフィルタの後方に設けた
温度検出手段の信号の変化パターン（たとえば排気温度
のピーク時刻）に基づいて決定する方法などによって識
別する。
【００３１】上記したような方法に基づいて再生が完了
するとバルブ２６，２７が制御され排気ガスはフィルタ
へ流入し再び排気ガス中のパティキュレートを捕集する
動作に移行する。フィルタが捕集限界に達すると上記し
た一連の動作が実行される。そしてこのサイクルが繰り
返される。
するとバルブ２６，２７が制御され排気ガスはフィルタ
へ流入し再び排気ガス中のパティキュレートを捕集する
動作に移行する。フィルタが捕集限界に達すると上記し
た一連の動作が実行される。そしてこのサイクルが繰り
返される。
【００３２】次にフィルタに捕集されたパティキュレー
トの再生プロセスにおいて、フィルタに担持されている
第１の触媒組成物２９ａと第２の触媒組成物２９ｂの作
用について説明する。
トの再生プロセスにおいて、フィルタに担持されている
第１の触媒組成物２９ａと第２の触媒組成物２９ｂの作
用について説明する。
【００３３】上記装置構成によって、フィルタのパティ
キュレートの捕集が予め決められた捕集量になるとマイ
クロ波が加熱室１７に給電され、フィルタ１８に捕集さ
れたパティキュレートが加熱される。このとき、先ずフ
ィルタ１８に担持している第１の触媒組成物がパティキ
ュレートの低沸点組成物を分解除去し、その後第２の触
媒組成物が残存する高沸点組成物の発火温度を低くする
ように機能する。上記第１の触媒組成物の反応はパティ
キュレートの低沸点組成物を除去することができるので
残存する高沸点組成物のパティキュレートはポーラス構
造となる。したがって第１の触媒組成物の反応は第２の
触媒組成物への酸素の拡散を容易にし、第２の触媒組成
物による反応を効率的に進行させることができるので高
沸点組成物の発火温度の低下の実現に大きく寄与するこ
とができる。その結果、パティキュレートが燃焼可能温
度領域まで昇温させるのに必要なマイクロ波の給電時間
を短縮することができる。
キュレートの捕集が予め決められた捕集量になるとマイ
クロ波が加熱室１７に給電され、フィルタ１８に捕集さ
れたパティキュレートが加熱される。このとき、先ずフ
ィルタ１８に担持している第１の触媒組成物がパティキ
ュレートの低沸点組成物を分解除去し、その後第２の触
媒組成物が残存する高沸点組成物の発火温度を低くする
ように機能する。上記第１の触媒組成物の反応はパティ
キュレートの低沸点組成物を除去することができるので
残存する高沸点組成物のパティキュレートはポーラス構
造となる。したがって第１の触媒組成物の反応は第２の
触媒組成物への酸素の拡散を容易にし、第２の触媒組成
物による反応を効率的に進行させることができるので高
沸点組成物の発火温度の低下の実現に大きく寄与するこ
とができる。その結果、パティキュレートが燃焼可能温
度領域まで昇温させるのに必要なマイクロ波の給電時間
を短縮することができる。
【００３４】またパティキュレートを燃焼させるために
所定の時間が経過した段階で燃焼に必要な空気が送風さ
れる。この空気の送風は空気供給手段２１によって行わ
れる。このとき排気ガス流入側のフィルタ端面部は空気
の送風により冷却されるのでマイクロ波により加熱され
たパティキュレートの温度が低下する。しかし上記した
ように２つの機能を有する触媒組成物の触媒作用でフィ
ルタ端面部に捕集されているパティキュレートも低温で
燃焼させ除去することができる。
所定の時間が経過した段階で燃焼に必要な空気が送風さ
れる。この空気の送風は空気供給手段２１によって行わ
れる。このとき排気ガス流入側のフィルタ端面部は空気
の送風により冷却されるのでマイクロ波により加熱され
たパティキュレートの温度が低下する。しかし上記した
ように２つの機能を有する触媒組成物の触媒作用でフィ
ルタ端面部に捕集されているパティキュレートも低温で
燃焼させ除去することができる。
【００３５】一方パティキュレートの燃焼はマイクロ波
によって生じる発熱と空気の送風によりフィルタの後方
に向かって進行するがマイクロ波の分布むらによりパテ
ィキュレートの加熱効率が悪い部分は温度が低く、しか
もフィルタ材料はセラミックであることから熱伝導が悪
いのでパティキュレートの燃焼熱の伝導が効率的でなく
一部のパティキュレートは温度が低い状況にある。しか
し上記の如く２つの機能を有する触媒組成物によってパ
ティキュレートの燃焼可能温度を低くすることができる
のでフィルタ全域にわたり捕集されたパティキュレート
を燃焼させることができる。その結果、フィルタの再生
完了までの時間を短縮させれることができるとともに、
フィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフィルタ
のクラックの発生を防止することができる。
によって生じる発熱と空気の送風によりフィルタの後方
に向かって進行するがマイクロ波の分布むらによりパテ
ィキュレートの加熱効率が悪い部分は温度が低く、しか
もフィルタ材料はセラミックであることから熱伝導が悪
いのでパティキュレートの燃焼熱の伝導が効率的でなく
一部のパティキュレートは温度が低い状況にある。しか
し上記の如く２つの機能を有する触媒組成物によってパ
ティキュレートの燃焼可能温度を低くすることができる
のでフィルタ全域にわたり捕集されたパティキュレート
を燃焼させることができる。その結果、フィルタの再生
完了までの時間を短縮させれることができるとともに、
フィルタの温度差が少なくなり熱的要因によるフィルタ
のクラックの発生を防止することができる。
【００３６】これら２つの機能を有する触媒組成物はフ
ィルタ材料である多孔質セラミックハニカム構造体の壁
面部に担持して適用されるが、例えば触媒材料の微粒子
を含む溶液や浸漬やスプレーなどの方法で担持させ、乾
燥焼成することによって得ることができる。なおフィル
タへの密着性を向上させるためにバインダを用いてもよ
い。
ィルタ材料である多孔質セラミックハニカム構造体の壁
面部に担持して適用されるが、例えば触媒材料の微粒子
を含む溶液や浸漬やスプレーなどの方法で担持させ、乾
燥焼成することによって得ることができる。なおフィル
タへの密着性を向上させるためにバインダを用いてもよ
い。
【００３７】図３は本発明の他の実施例を示し、前述の
実施例と異なる点は排気ガスの流入側のフィルタ１８の
前面にフィルタ機能（パティキュレートの捕集効果）の
ないハニカム構造を有するセラミック構造体３０を配置
したことである。
実施例と異なる点は排気ガスの流入側のフィルタ１８の
前面にフィルタ機能（パティキュレートの捕集効果）の
ないハニカム構造を有するセラミック構造体３０を配置
したことである。
【００３８】このセラミック構造体３０を配置すること
によりパティキュレートを燃焼させるために送風する空
気によるフィルタ１８の冷却が抑制され、マイクロ波に
より加熱昇温したパティキュレートの温度低下が防止さ
れる。また断熱作用によりフィルタ１８からの熱放散が
防止され、加熱効率が高くなる。その結果パティキュレ
ートを燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要なマイ
クロ波の給電時間をさらに短縮することができるととも
にフィルタの端面部に存在するパティキュレートをより
効率的に燃焼させ、かつ再生完了までの時間が短縮でき
る。
によりパティキュレートを燃焼させるために送風する空
気によるフィルタ１８の冷却が抑制され、マイクロ波に
より加熱昇温したパティキュレートの温度低下が防止さ
れる。また断熱作用によりフィルタ１８からの熱放散が
防止され、加熱効率が高くなる。その結果パティキュレ
ートを燃焼可能温度領域まで昇温させるのに必要なマイ
クロ波の給電時間をさらに短縮することができるととも
にフィルタの端面部に存在するパティキュレートをより
効率的に燃焼させ、かつ再生完了までの時間が短縮でき
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置は、以下の効果が得られる。 （１）フィルタの壁面に捕集されたパティキュレートを
低温で分解燃焼させる触媒を担持しているので、マイク
ロ波によりパティキュレートが燃焼可能温度領域まで昇
温させるのに必要なマイクロ波の給電時間を短縮する事
ができ、その結果マイクロ波発生手段を駆動させる電源
を自動車電源によって供給することが容易に実現できる
とともに自動車電源の耐久性を維持することができる。 （２）燃焼させるための空気の送風により排気ガス流入
側のフィルタ端面部が冷却され温度が低下しても触媒作
用によりフィルタ端面部に捕集されているパティキュレ
ートを低温で燃焼させることができるので、フィルタの
再生効率が向上し長期の使用に対し常に安定したパティ
キュレートの捕集効果が得られる。 （３）触媒によってパティキュレートの燃焼可能温度を
低くすることができるので燃焼可能温度領域まで昇温時
間が短縮されるとともにフィルタ全域のパティキュレー
トを燃焼させることができる。その結果フィルタの再生
完了までの時間が短縮されるとともにフィルタの温度差
が少なくなり熱的要因によるフィルタのクラックの発生
が防止されるので高い再生効率を維持し、かつ耐久性に
優れたフィルタを得ることができる。 （４）フィルタ機能のないハニカム構造を有するセラミ
ック構造体を配置することによりパティキュレートを燃
焼させるために送風する空気によるフィルタの冷却が抑
制され、マイクロ波により加熱昇温したパティキュレー
トの温度低下が防止される。また断熱作用によりフィル
タからの熱放散が防止され、加熱効率が高くなる。その
結果パティキュレートを燃焼可能温度領域まで昇温させ
るのに必要なマイクロ波の給電時間をさらに短縮するこ
とができるとともにフィルタの端面部に存在するパティ
キュレートをより効率的に燃焼させ、かつ再生完了まで
の時間が短縮できる。
フィルタ再生装置は、以下の効果が得られる。 （１）フィルタの壁面に捕集されたパティキュレートを
低温で分解燃焼させる触媒を担持しているので、マイク
ロ波によりパティキュレートが燃焼可能温度領域まで昇
温させるのに必要なマイクロ波の給電時間を短縮する事
ができ、その結果マイクロ波発生手段を駆動させる電源
を自動車電源によって供給することが容易に実現できる
とともに自動車電源の耐久性を維持することができる。 （２）燃焼させるための空気の送風により排気ガス流入
側のフィルタ端面部が冷却され温度が低下しても触媒作
用によりフィルタ端面部に捕集されているパティキュレ
ートを低温で燃焼させることができるので、フィルタの
再生効率が向上し長期の使用に対し常に安定したパティ
キュレートの捕集効果が得られる。 （３）触媒によってパティキュレートの燃焼可能温度を
低くすることができるので燃焼可能温度領域まで昇温時
間が短縮されるとともにフィルタ全域のパティキュレー
トを燃焼させることができる。その結果フィルタの再生
完了までの時間が短縮されるとともにフィルタの温度差
が少なくなり熱的要因によるフィルタのクラックの発生
が防止されるので高い再生効率を維持し、かつ耐久性に
優れたフィルタを得ることができる。 （４）フィルタ機能のないハニカム構造を有するセラミ
ック構造体を配置することによりパティキュレートを燃
焼させるために送風する空気によるフィルタの冷却が抑
制され、マイクロ波により加熱昇温したパティキュレー
トの温度低下が防止される。また断熱作用によりフィル
タからの熱放散が防止され、加熱効率が高くなる。その
結果パティキュレートを燃焼可能温度領域まで昇温させ
るのに必要なマイクロ波の給電時間をさらに短縮するこ
とができるとともにフィルタの端面部に存在するパティ
キュレートをより効率的に燃焼させ、かつ再生完了まで
の時間が短縮できる。
【図１】本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ
再生装置の構成図
再生装置の構成図
【図２】本発明の一実施例におけるフィルタの一部断面
図
図
【図３】本発明の他の実施例における内燃機関用フィル
タ再生装置の構成図
タ再生装置の構成図
【図４】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
１６ 排気管
１７ 加熱室
１８ フィルタ
１９ マイクロ波発生手段
２０ 導波管
２１ 空気供給手段
２２ 空気供給源
２３ 導風パイプ
２４ 空気供給流量制御バルブ
２５ バイパス管
２６ 排気管流量制御バルブ
２７ バイパス管流量制御バルブ
２９ａ 第１の触媒組成物
２９ｂ 第２の触媒組成物
Claims (6)
- 【請求項１】内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関
の排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタと、前記加熱室に給電するマイクロ波を発生する
マイクロ波発生手段と、前記加熱室に空気を供給する送
風手段とを備えるとともに、前記フィルタに前記パティ
キュレートの低沸点組成物を分解させる第１の触媒組成
物と、前記パティキュレートの高沸点組成物を分解させ
る第２の触媒組成物を担持した内燃機関用フィルタ再生
装置。 - 【請求項２】内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機関
の排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタと、前記フィルタの排気ガスの流入側の前面に配
置されたフィルタ機能のないハニカム構造を有するセラ
ミック構造体と、前記加熱室に給電するマイクロ波を発
生するマイクロ波発生手段と、前記加熱室に空気を供給
する送風手段とを備えるとともに、前記フィルタに前記
パティキュレートの低沸点組成物を分解させる第１の触
媒組成物と、前記パティキュレートの高沸点組成物を分
解させる第２の触媒組成物を担持した内燃機関用フィル
タ再生装置。 - 【請求項３】パティキュレートの低沸点組成物を分解さ
せる第１の触媒組成物が白金、パラジウム、ロジウムの
少なくとも１種からなる請求項１または請求項２記載の
内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項４】パティキュレートの低沸点組成物を分解さ
せる第１の触媒組成物が銅、マンガン、コバルトの少な
くとも１種からなる金属酸化物である請求項１または請
求項２記載の内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項５】パティキュレートの低沸点組成物を分解さ
せる第２の触媒組成物がアルカリ金属、アルカリ土類金
属の少なくとも１種からなる炭酸塩である請求項１また
は請求項２記載の内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項６】パティキュレートの低沸点組成物を分解さ
せる第２の触媒組成物がバナジウム、モリブデン、タン
グステンの少なくとも１種からなる酸化物である請求項
１または請求項２記載の内燃機関用フィルタ再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061578A JPH04295122A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061578A JPH04295122A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04295122A true JPH04295122A (ja) | 1992-10-20 |
Family
ID=13175153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3061578A Pending JPH04295122A (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04295122A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017057843A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 富士通株式会社 | フィルタ装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02102314A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-13 | Toyota Autom Loom Works Ltd | ディーゼルエンジン用排気浄化装置 |
| JPH02108806A (ja) * | 1988-10-17 | 1990-04-20 | Toyota Autom Loom Works Ltd | ディーゼルエンジン用排気浄化装置 |
| JPH02149308A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-07 | Toyota Motor Corp | 微粒子捕集浄化フィルタ |
| JPH037007A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-14 | Tohoku Electric Power Co Inc | 無停電バイパス工事方法 |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP3061578A patent/JPH04295122A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02102314A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-13 | Toyota Autom Loom Works Ltd | ディーゼルエンジン用排気浄化装置 |
| JPH02108806A (ja) * | 1988-10-17 | 1990-04-20 | Toyota Autom Loom Works Ltd | ディーゼルエンジン用排気浄化装置 |
| JPH02149308A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-07 | Toyota Motor Corp | 微粒子捕集浄化フィルタ |
| JPH037007A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-14 | Tohoku Electric Power Co Inc | 無停電バイパス工事方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017057843A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 富士通株式会社 | フィルタ装置 |
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