JPH0544493Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、エンジンの排気ガスから煤等の有害
粒子を除去するパテイキユレートフイルタに関す
るものである。

［従来の技術］ 近年、環境汚染の防止のため、自動車の排気ガ
スの規制がより厳しくされる傾向にあり、特に、
デイーゼルエンジン車に於いては、NOx（窒素酸
化物）及びパテイキユレート（黒煙中の粒子状物
質）の規制が強化されつつある。

前記NOxは、燃料噴射時期を遅延させる等し
て燃焼温度を低くすることにより低減可能である
が、反面パテイキユレートは増加する。このた
め、エンジンの排気通路にはパテイキユレートを
除去するためのパテイキユレートフイルタが設け
られている。

該パテイキユレートフイルタに、捕集したパテ
イキユレートの蓄積により目詰まりが生じると、
排気抵抗が増大しエンジンの出力低下を招くた
め、前記パテイキユレートフイルタの再生を定期
的に行う必要がある。

従来、この種のパテイキユレートフイルタとし
ては、第５図に示されるようなウオールフロータ
イプ即ち多層の壁状のポーラスエレメント１が用
いられたものや第６図に示されるような円筒状の
ポーラスエレメント２が用いられたものがあり、
該各ポーラスエレメント１，２の上流位置には
夫々ヒータ３が配設されている。尚、第５図中４
は、前記ポーラスエレメント１の上下流側開口端
を夫々交互に閉塞するためのセラミツク等の遮蔽
材を示し、又、第６図中５は、前記ポーラスエレ
メント２の下流側開口端を閉塞するためのセラミ
ツク等の遮蔽板を示している。

いずれの形式のパテイキユレートフイルタに於
いても、通常時、ヒータ３には通電は行われてお
らず、排気ガスは第５，６図中矢印で示されるよ
うに、ポーラスエレメント１に於いては上流側が
開口された空間から、隣接する下流側が開口され
た空間に向かつて流れ、又、ポーラスエレメント
２に於いてはその内側から外側に向かつて流れ、
該各ポーラスエレメント１，２によつて排気ガス
中のパテイキユレートが捕集され、浄化された排
気ガスが大気中に排出される。

一方、前記各ポーラスエレメント１，２の再生
時には、ヒータ３に通電を行い、該ヒータ３を通
過する排気ガスを加熱してポーラスエレメント
１，２を夫々通過させることにより、該各ポーラ
スエレメント１，２に蓄積したパテイキユレート
を燃焼させ除去するようになつている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の如きパテイキユレートフ
イルタでは、パテイキユレートの捕集効率を上げ
ようとすると前記ポーラスエレメントの肉厚を厚
くする必要が生じる。該ポーラスエレメントの肉
厚を厚くした場合、ポーラスエレメントの熱容量
が大となり、ヒータによつて排気ガスの加熱を行
つても、ポーラスエレメントに蓄積したパテイキ
ユレートの燃焼が容易に起らないことがあつた。
又、該パテイキユレートの燃焼が起つた場合に
は、ポーラスエレメントの肉厚方向の温度分布が
不均一となつて、その内面（上流側が閉塞されて
いない空間側の面）だけが局部的に過熱されて高
温となると共に、前記ヒータにより加熱された排
気ガスがパテイキユレートの燃焼によつて更に昇
温してフイルタ内を流れることになり、ポーラス
エレメントの下流側端部が上流側に比べ過熱され
て高温となり溶損してしまうことがあつた。

本考案は、斯かる実情に鑑み、再生時に於ける
パテイキユレートの燃焼が確実に行われ且つその
際のポーラスエレメントの温度分布を均一化して
溶損を防止できるパテイキユレートフイルタを提
供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、導電性セラミツクから成るヒータを
兼ねる薄肉のポーラスエレメントを複数段に配設
し、該各ポーラスエレメントに電力を個別に供給
可能且つ該各電力を制御可能に構成したことを特
徴とするものである。

［作用］ 通常、排気ガスは、複数段に配設された非通電
状態の各ポーラスエレメントを順次通過し、該各
ポーラスエレメントにパテイキユレートが捕集さ
れる。

一方、フイルタ再生時には、各ポーラスエレメ
ントに電力を供給することにより該各ポーラスエ
レメントがヒータとして働らき、更にその供給電
力を制御することによつて、前記各ポーラスエレ
メントに蓄積したパテイキユレートの燃焼が確実
に起こり、しかも、その燃焼状態が平均化してフ
イルタ内の温度分布も均一化し、局部的な過熱が
起こらない。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。

第１図に示す如く、ウオールフロータイプのポ
ーラスエレメントを上下流方向に３段に分割する
と共に、分割した各ポーラスエレメント１ａ，１
ｂ，１ｃ自体を夫々、SiC（シリコンカーバイト）
等の導電性セラミツク材料から成るヒータとし、
該各ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，１ｃに、
夫々主電源に接続された電源部６ａ，６ｂ，６ｃ
を接続する。該各電源部６ａ，６ｂ，６ｃには、
電圧制御装置７を接続し、該各電源部６ａ，６
ｂ，６ｃから前記各ポーラスエレメント１ａ，１
ｂ，１ｃへ供給される電力を調整可能に構成す
る。尚、前記ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，１
ｃは、遮蔽材４ａ，４ｂ，４ｃによつて閉塞され
ていない開口端が互いに相対峙するよう配設し、
又、各ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，１ｃの平
均気孔径は、上流側に位置するものが最も粗く下
流側のものほど細かくなるようにしてある。

次に、該実施例の作動を説明する。

通常、排気ガスに含まれるパテイキユレートを
捕集する場合、フイルタとヒータを兼ねる各ポー
ラスエレメント１ａ，１ｂ，１ｃには電源部６
ａ，６ｂ，６ｃからの電力の供給は行われておら
ず、排気ガスは、多層のポーラスエレメント１ａ
によつて仕切られた空間内に遮蔽材４ａが設けら
れていない上流側開口端から流入し、第１図中矢
印で示す如く、前記ポーラスエレメント１ａを通
過して下流側が開口された空間へ流れ込む。この
時、平均気孔径の最も粗いポーラスエレメント１
ａによつて前記排気ガスに含まれるパテイキユレ
ートの一部が捕集される。以下同様にして、順次
平均気孔径の細かくなるポーラスエレメント１
ｂ，１ｂによつて前記ポーラスエレメント１ａを
通り抜けたパテイキユレートが捕集され、浄化さ
れた排気ガスが大気中に排出される。

ここで、前記ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，
１ｃは複数段に配設され、しかも、夫々平均気孔
径の異なるものが使用されているので、各ポーラ
スエレメント１ａ，１ｂ，１ｃによるパテイキユ
レートの捕集状態は平均化されている。又、第２
図は、平均気孔径の異なるポーラスエレメント
（平均気孔径の粗さはＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順となつ
ている）に於いて、夫々肉厚を変化させた場合の
捕集効率を示すものであり、この図から明らかな
ように、平均気孔径が細かく且つ肉厚が厚ければ
捕集効率が高いのは当然であるが、該実施例のよ
うに平均気孔径の異なるポーラスエレメントを複
数段に配設すれば、たとえ肉厚が薄くても、全体
としてのパテイキユレートの捕集効率は向上でき
る。

一方、前記各ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，
１ｃの目詰りが進行し、該各ポーラスエレメント
１ａ，１ｂ，１ｃの再生を要する場合には、電圧
制御装置７から各電源部６ａ，６ｂ，６ｃに対し
制御信号が送られ、該各電源部６ａ，６ｂ，６ｃ
より各ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，１ｃに供
給される電力が調整される。これにより、各ポー
ラスエレメント１ａ，１ｂ，１ｃ自体がヒータと
なり、該各ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，１ｃ
に蓄積したパテイキユレートが平均的に加熱され
て燃焼し、前記各ポーラスエレメント１ａ，１
ｂ，１ｃを通過する排気ガスによつて除去され、
前記各ポーラスエレメント１ａ，１ｂ，１ｃの目
詰りが解消される。

この場合、パテイキユレートが一部分に集中す
ることなく薄肉の各ポーラスエレメント１ａ，１
ｂ，１ｃ夫々に均等に蓄積されているため、該パ
テイキユレートの燃焼が容易且つ確実に行われる
と共に、ヒータとしての各ポーラスエレメント１
ａ，１ｂ，１ｃへの供給電力が電圧制御装置７に
よつて調整されるため、前記パテイキユレートの
燃焼状態が常に平均化され、フイルタ内での上下
流方向に於ける温度分布も均一化し、前記ポーラ
スエレメント１ａ，１ｂ，１ｃの局部的な過熱、
溶損が防止できる。

又、第３図及び第４図は、本考案の他の実施例
を示すものであり、薄肉円筒状で小径の導電性セ
ラミツク材料から成るポーラスエレメント２ａに
対し大径の導電性セラミツク材料から成るポーラ
スエレメント２ｂを、該ポーラスエレメント２
ａ，２ｂ間に空間８が形成されるよう同心に配設
すると共に、該各ポーラスエレメント２ａ，２ｂ
に、主電源に接続され且つ電圧制御装置１０に接
続された電源部９ａ，９ｂを接続し、更に中心側
即ち上流側に位置する前記ポーラスエレメント２
ａを、外周側即ち下流側に位置する前記ポーラス
エレメント２ｂに比べ平均気孔径の粗いものとし
ている。尚、第３図中１１は前記空間８の上流側
開口端を閉塞するためのセラミツク等の遮蔽環を
示している。

斯かる構成としても、パテイキユレートは薄肉
の各ポーラスエレメント２ａ，２ｂ夫々に均等に
捕集されるので、再生時には該パテイキユレート
が容易且つ確実に燃焼すると共に、電圧制御装置
７が、ヒータを兼ねる各ポーラスエレメント２
ａ，２ｂへ供給する電力を、前記パテイキユレー
トの燃焼状態が平均化されるよう制御し、しかも
前記各ポーラスエレメント２ａ，２ｂの肉厚が薄
く蓄熱も少なくなるので、該各ポーラスエレメン
ト２ａ，２ｂが局部的に過熱され高温となること
もなくなり溶損も避けられる。

尚、前記２つの実施例では、複数段に配設した
ポーラスエレメントの平均気孔径の粗さを変えて
いるが、同一平均気孔径のポーラスエレメントを
用い、該各ポーラスエレメントに供給する電力を
制御するだけでも、再生時に於けるパテイキユレ
ートの燃焼を確実に行わせ、しかも、その燃焼状
態を平均化し温度分布を均一化して前記各ポーラ
スエレメントの過熱、溶損を防止することは可能
である。

［考案の効果］ 以上述べた如く、本考案によれば、フイルタの
再生時にパテイキユレートの燃焼が確実に行われ
ると共に、燃焼状態が平均化されてフイルタの温
度分布が均一化し、該フイルタが溶損してしまう
ことも防止でき、フイルタの寿命も延びる等の優
れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す説明図、第２
図はポーラスエレメントの肉厚及び平均気孔径と
捕集効率との関係を示す線図、第３図は本考案の
他の実施例を示す説明図、第４図は第３図の−
断面図、第５図及び第６図は従来例を示す側断
面図である。 １ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂはポーラスエレ
メント、６ａ，６ｂ，６ｃ，９ａ，９ｂは電源
部、７，１０は電圧制御装置を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導電性セラミツクから成るヒータを兼ねる薄肉
   のポーラスエレメントを複数段に配設し、該各ポ
   ーラスエレメントに電力を個別に供給可能且つ該
   各電力を制御可能に構成したことを特徴とするパ
   テイキユレートフイルタ。