JPH06264722A

JPH06264722A - フィルタ装置

Info

Publication number: JPH06264722A
Application number: JP5052581A
Authority: JP
Inventors: Akiji Anahara; 明司穴原; Makoto Tsuzuki; 誠都築; Ryuta Kamiya; 隆太神谷; Hiroshi Matsuura; 宏松浦; Yoshiharu Yasui; 義治安居
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルタユニットに堆積した堆積物を燃焼さ
せる際の消費電力が少なくし、電源にバッテリを使用し
た際にバッテリの寿命の短縮を抑制する。【構成】ハウジング３内に複数本のフィルタユニット
２が並列状態で配設されている。フィルタユニット２は
筒状フィルタ４と、その内表面に沿って非結合状態で配
設されたヒータ５とを備えている。筒状フィルタ４は耐
熱性繊維で構成されている。ヒータ５は複数のヒータユ
ニット５ａから構成され、その発熱区域がフィルタユニ
ット２の長手方向に沿って複数に分割されている。各ヒ
ータユニット５ａは互いに独立して通電可能となってい
る。被ろ過流体は筒状フィルタ４の内側から外側に向か
って流れ、不純物が筒状フィルタ４上に堆積する。フィ
ルタユニット２の再生時、ヒータユニット５ａが順に通
電され、その発熱により堆積物が逐次燃焼される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフィルタ装置に係り、詳
しくは高温度のディーゼルエンジン排気ガスに含まれる
パティキュレート（カーボン微粒子とエンジンオイル、
未燃燃料の混合物）の捕集に好適で、捕集した堆積物を
燃焼除去することにより再生可能としたフィルタ装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれ
るパティキュレートを除去するフィルタ装置として、従
来、種々のものが提案されている。フィルタ装置は使用
によりある程度以上パティキュレートが溜まると、堆積
したパティキュレートのため、排気管の背圧が上昇して
エンジンの出力が低下する。これを防ぐには、堆積した
パティキュレートを除去してろ過機能を再生する必要が
ある。パティキュレートの除去方法として、電気ヒータ
やバーナなどの熱源を設けて燃焼する方法、気流や振動
でパティキュレートをろ過面から剥離させた後、別の場
所に集積させる方法等が考案されている。

【０００３】しかし、後者の方法は、パティキュレート
がろ過面から剥離し難かったり、飛散したパティキュレ
ートを集積させるのが難しい。又、前者の方法でも、熱
源としてバーナを用いる場合は、燃焼装置が複雑となる
上、着火ミスの発生や、炎のコントロールが難しく燃焼
効率が悪いなどの問題がある。従って、簡便な電気ヒー
タによる燃焼が最適な手法といえる。そして、特開平１
−１８２５１９号公報、特開平２−２５６８１２号公報
等には、堆積したパティキュレートの除去のための電気
ヒータをフィルタ装置に組み込んだ装置が提案されてい
る。

【０００４】特開平１−１８２５１９号公報に記載され
た装置では、フィルタは筒状のハニカムフィルタであ
り、フィルタ再生時における排気ガスの流れの上流側に
位置するフィルタ端部に電気ヒータが設けられている。
そして、電気ヒータに通電するとフィルタに堆積したパ
ティキュレートが順次排気ガスの流れの下流側に向かっ
て類焼するようになっている。

【０００５】又、特開平２−２５６８１２号公報に記載
された装置では、通気性支持材（多数の透孔が形成され
た金属製円筒）の外周面に、セラミック繊維ろ過材料と
電気加熱素子（ヒータ）とが交互に複数の層状に巻付け
られている。従って、通気性支持材の半径方向に種々の
大きさの空隙がセラミック繊維ろ過材料により形成さ
れ、ディーゼルエンジンの排ガスを通過させると、排ガ
ス中のパティキュレートがヒータに近接した状態で捕集
される。そして、ヒータに通電すると効率よくパティキ
ュレートが燃焼する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】パティキュレートはカ
ーボンが主成分であり、これを燃焼するには６００℃以
上の高温にする必要がある。フィルタ装置全体を一挙に
そのような高温度にすることは、周囲機器をも高温に加
熱し、熱膨張による損傷や場合によっては火災の危険も
伴うため、一部分ずつ燃焼させてこのような危険を避け
るべきである。特開平１−１８２５１９号公報に記載さ
れた装置では、ヒータは複数のセグメントに分割され、
フィルタ再生時には各セグメントが順に通電される。従
って、前記の不都合はない。しかし、この装置ではヒー
タはフィルタの第１端部にのみ設けられ、パティキュレ
ートはヒータ側で着火された後、類焼により第２端部側
まで燃焼して除去される構成のため、第２端部側まで確
実に燃焼させるのが難しい。

【０００７】一方、特開平２−２５６８１２号公報に記
載された装置では、フィルタユニットが複数本平行に設
けられて１個のフィルタ装置が構成され、各フィルタユ
ニットのヒータに独立に通電可能となっている。そし
て、ヒータはフィルタユニット全体にわたって配設され
ているため、通電時にはパティキュレートが確実に燃焼
する。又、各フィルタユニットの通電時期をずらすこと
により、フィルタ装置全体が高温度となる前記不都合は
ない。

【０００８】ヒータの電源として制約がない場合は特開
平２−２５６８１２号公報に記載された装置のように各
フィルタユニット毎に通電する構成でとくに支障はな
い。しかし、フィルタ装置を自動車の排ガスフィルタ装
置として使用する場合は問題がある。なぜならば、自動
車では電源が自動車に搭載されたバッテリに限定され、
フィルタ再生のために一時に多くの電流を取り出すに
は、大容量のバッテリを搭載する必要がある。しかし、
大容量のバッテリは重量が大きく、その分、燃費が悪く
なる。又、バッテリはその容量に応じて電流を取り出す
ことができるが、たとえ定格内であっても、一時に取り
出す電流値が大きい程バッテリ電極の損傷が多くなる。
従って、１個のフィルタユニットの全面に設けられたヒ
ータ全体に通電する構成では、一時に取り出す電流値が
大きくなりバッテリの寿命が短くなるとともに、大容量
のバッテリが必要となるという問題がある。

【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的はフィルタユニットに堆積した堆
積物を燃焼させる際に、消費電力が少なく、フィルタ装
置全体の発熱温度を周辺機器に対して危険温度にまで高
めることがなく、電源としてバッテリを使用した場合に
は、バッテリの寿命を縮めることも少なく、長期にわた
って連続使用が可能となる実用上極めて優れたフィルタ
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明においては、並列に設けられた複数のフィルタ
ユニットを備えたフィルタ装置であって、各フィルタユ
ニットには電気発熱体がフィルタユニットのほぼ全面に
わたって配設され、各フィルタユニットに配設された電
気発熱体は少なくとも２以上の発熱区域に区分されると
ともに、各発熱区域が独立に通電可能に構成されてい
る。

【００１１】前記フィルタユニットは筒状に形成され、
発熱区域はフィルタユニットの長手方向に沿って複数に
分割されているのが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明のフィルタ装置は、並列に設けられた各
フィルタユニットの一端が閉塞された状態でフィルタユ
ニットの内側から外側あるいは外側から内側に向かって
ろ過すべき流体が通過するようにして使用される。そし
て、流体がフィルタユニットを通過する間に流体中の不
純物が筒状フィルタに捕集される。フィルタ装置にある
程度以上堆積物が堆積した時点で、フィルタユニットの
堆積物が燃焼除去される。堆積物の燃焼除去時期になる
と複数のフィルタユニットの中の１個が選択され、該フ
ィルタユニットの電気発熱体が通電される。発熱体に通
電されると発熱体が発熱し、フィルタユニットに捕集さ
れた堆積物が燃焼する。電気発熱体は複数の発熱区域が
同時に加熱されるのではなく、まず一つの区域が加熱さ
れて、その区域と対応する堆積物が燃焼される。次にそ
の区域に隣接した区域の電気発熱体が加熱され、順次堆
積物が燃焼除去される。一つの電気発熱体が加熱すべき
区域の面積が少ないので、小電流でも堆積物が燃焼に必
要な高温度まで加熱される。又、既に燃焼された区域の
燃焼熱が次の区域の燃焼に利用され、使用電流値が小さ
くなる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明をディーゼルエンジンの排ガ
ス処理に使用するフィルタ装置に具体化した第１の実施
例を図１〜図５に従って説明する。図１及び図２に示す
ように、フィルタ装置１を構成するフィルタユニット２
は、円筒状に形成されたハウジング３内に複数本（この
実施例では６本）が並列状態で配設されている。

【００１４】フィルタユニット２は筒状フィルタ４と、
筒状フィルタ４の内表面に沿って非結合状態で配設され
た電気発熱体としてのヒータ５とを備えている。図３及
び図４に示すように、筒状フィルタ４は耐熱性繊維から
なる円筒織物６ａ，６ｂの間に耐熱性短繊維で構成され
た不織布７が配置されたサンドイッチ状に構成されてい
る。筒状フィルタ４の第１端部及び第２端部には中空の
固定金具８，９が嵌合固着されている。両固定金具８，
９の内面には雌ねじ８ａ，９ａが形成されている。第２
端部側の固定金具９には閉塞部材１０が螺着されてい
る。そして、円筒織物６ｂの外側には多孔金属円筒から
なるカバー１１がその両端において両固定金具８，９の
外周に嵌合固着されている。カバー１１は開口率５０％
のパンチングメタルで形成されている。

【００１５】円筒織物６ａ，６ｂは本願出願人が先に提
案した三次元織物の製造方法（特開平２−２２１４４０
号公報）に準じて製造される。織物の密度は不織布から
脱落した耐熱性短繊維の通過を阻止する大きさとなって
いる。耐熱性繊維には炭化珪素繊維、アルミナ繊維、チ
ラノ繊維（宇部興産株式会社製：商品名）等のセラミッ
ク繊維が使用される。織物に使用される糸は多数本の耐
熱性繊維から構成されている。円筒織物は三次元織物と
する必要はなく、平組織の１層の織物でもよい。

【００１６】ヒータ５には高温耐久性に優れたカンタル
線（Ｆe,Ｃr,Ａｌ合金でカンタルガデリウス社の商品
名）をリボン状に形成したものが使用されている。ヒー
タ５はその発熱区域がフィルタユニット２の長手方向に
沿って複数（この実施例では３個）に分割されている。
ヒータ５はヒータユニット５ａから構成され、各ヒータ
ユニット５ａは筒状フィルタ４の内径より若干小さな径
のスパイラル状に形成されるとともに、その長さが筒状
フィルタ４のほぼ１／３に形成されている。そして、各
ヒータユニット５ａは閉塞部材１０に片持ち状で固定さ
れた支持バー１２に取付け固定されている。各ヒータユ
ニット５ａの両端部は、支持バー１２に形成された貫通
孔に挿通されるねじ１３と、ねじ１３に螺着されたナッ
ト１４とにより電線１５（一部図示）に接続された状態
で取付けられている。ねじ１３は絶縁体１６ａ，１６ｂ
を介して貫通孔１２に挿通され、各ヒータユニット５ａ
は互いに独立して通電可能となっている。そして、各電
線１５は閉塞部材１０に設けられた導出部（図示せず）
からフィルタユニット２の外側に導出されるとともにハ
ウジング３の出口側からハウジング３の外側に引き出さ
れている。

【００１７】図１及び図２に示すように、円筒状に形成
されたハウジング３の第１端部側の側壁３ａ中央には排
ガス導入管１７が突設され、第２端部中央には排気管１
８が突設されている。図２に示すように、ハウジング３
の第１端部寄りには円板状の区画板１９がハウジング３
の長手方向と直交する状態で固定配置されている。区画
板１９によりハウジング３内が入口側空間２０と、出口
側空間２１とに区画されている。排ガス導入管１７は入
口側空間２０に連通している。

【００１８】区画板１９にはフィルタユニット２を取り
付ける取付け孔２２が同一円周上に所定間隔で複数個
（この実施例では６個）形成されている。取付け孔２２
には大径部と小径部とを備えた筒状の支持金具２３の小
径部が挿通されている。支持金具２３は小径部の先端に
螺合されるナット２４を介して区画板１９に締付け固定
されている。支持金具２３の大径部外周には雄ねじが形
成され、各フィルタユニット２はその雄ねじに固定金具
８の雌ねじ８ａが螺合されて、互いに平行に延びるよう
に区画板１９の所定位置に固定されている。又、区画板
１９には各フィルタユニット２の外側を囲む筒状の隔壁
２５が突設されている。すなわち、入口側空間２０に導
入された排ガスが各フィルタユニット２の内側に導入さ
れるとともに、各フィルタユニット２の外側に流出した
排ガスが他のフィルタユニット２に接触することなく、
出口へ導かれるようになっている。

【００１９】ハウジング３の側壁３ａ外面には各支持金
具２３と対向する位置にアクチュエータ２６が取付けら
れている。アクチュエータ２６は負圧を駆動源として作
動され、そのピストンロッド２６ａが入口側空間２０内
に突出するように取付けられている。ピストンロッド２
６ａの先端には支持金具２３の開口部２３ａを開閉する
蓋２７が固着されている。アクチュエータ２６は負圧源
としてのバキュームポンプ２８に管路２９を介して接続
され、管路２９の途中にバキュームスイッチングバルブ
３０が設けられている。バキュームスイッチングバルブ
３０はコントローラ３１と電気的に接続され、コントロ
ーラ３１からの指令により各アクチュエータ２６に接続
された管路２９をバキュームポンプ３０に連通する状態
と、大気に連通する状態とに切替えるようになってい
る。アクチュエータ２６は管路２９がバキュームポンプ
３０に連通する状態のとき、蓋２７を開口部２３ａを塞
ぐ位置に配置するようになっている。

【００２０】又、排ガス導入管１７には導入される排ガ
スの圧力を検知する圧力センサ３２と、排ガスの温度を
検知する温度センサ３３とが取付けられている。圧力セ
ンサ３２及び温度センサ３３はコントローラ３１に電気
的に接続されている。コントローラ３１は圧力センサ３
２及び温度センサ３３からの検知信号に基づいて、ヒー
タユニット５ａへの通電時期を制御するようになってい
る。

【００２１】又、各ヒータユニット５ａはヒータリレー
３４を介してバッテリ３５に電気的に接続されている。
ヒータリレー３４はコントローラ３１により開閉制御さ
れ、各ヒータユニット５ａにそれぞれ独立に通電可能と
なっている。

【００２２】次に前記のように構成されたフィルタ装置
１の作用を説明する。フィルタ装置１はディーゼルエン
ジンの排気管の途中に連結されて使用される。排ガス導
入管１７から入口側空間２０内に導入された排ガスは、
支持金具２３の開口部２３ａを通って各フィルタユニッ
ト２の内側に導かれ、筒状フィルタ４を内側から外側へ
向かって通過する。そして、筒状フィルタ４を通過する
間に排ガス中に含まれるパティキュレート等がろ過さ
れ、清浄になった排ガスが出口側空間２１を経て排気管
１８から排出される。

【００２３】排ガス中のパティキュレートは慣性作用及
び拡散作用によって筒状フィルタ４に捕集される。慣性
作用はエアロゾルが繊維に衝突する際に生ずる渦流によ
る負圧によってエアロゾルが繊維に付着する作用であ
り、拡散作用はエアロゾルが繊維に衝突すると流速が小
さくなり、繊維の表面に堆積する作用である。筒状フィ
ルタ４には立体的に交錯した繊維に囲まれた多数の空隙
が存在し、排ガスが筒状フィルタ４を通過する間に、パ
ティキュレートが繊維に衝突して前記慣性作用及び拡散
作用により空隙に捕捉、蓄積され、長期間にわたりろ過
性能が持続される。

【００２４】ディーゼルエンジンの排気ガス温度は２０
０〜６００℃と高く、通常のろ過素材では耐熱性が不足
する。しかし、筒状フィルタ４が１０００℃以上もの耐
熱性を持ったセラミック繊維で形成されているため、排
ガスの温度に十分耐えられる。又、排ガス中には硫黄酸
化物による酸性成分が含まれるが、セラミック繊維は高
温度酸性雰囲気中でも十分耐えられる。

【００２５】バキュームスイッチングバルブ３０は常に
は各アクチュエータ２６に接続された管路２９を大気に
連通する状態に保持され、蓋２７が各支持金具２３の開
口部２３ａを開放する位置に配置されている。排ガス導
入管１７内の圧力（背圧）は筒状フィルタ４に捕集され
たパティキュレート量の増加に伴って上昇する。又、排
気ガスの温度はエンジンの負荷状態により変化し、アイ
ドリング時のように低負荷の場合は２００℃程度で、高
負荷の場合は６００℃程度となる。コントローラ３０は
両センサ３２，３３の検出信号により排ガス導入管１７
内の圧力及び温度を検知し、フィルタユニット２の再生
を必要な時期を判断する。そして、再生時期になると、
１本のフィルタユニット２が選択されて当該フィルタユ
ニット２の再生、すなわちパティキュレートの燃焼除去
が行われる。

【００２６】フィルタユニット２の再生時期は、背圧の
値を基準にして設定するのが一般的であるが、背圧はエ
ンジン回転数、エンジン負荷量などの要因によっても変
動するため、背圧だけで再生時期を設定するのは最善で
はない。エンジン負荷量が大きな場合は単位時間当たり
にフィルタユニット２に捕集されるパティキュレートの
量が多くなる。従って、高負荷状態で運転が継続されて
いるときには、低負荷状態で運転が継続されているとき
に比較して、背圧が低い状態でもフィルタユニット２の
再生を開始する必要がある。排ガス温度はエンジン負荷
量により異なるので、排ガス温度と背圧とを組み合わせ
ることにより、より適切な再生時期が設定される。

【００２７】再生時期になると、コントローラ３１から
バキュームスイッチングバルブ３０に制御信号が出力さ
れ、先ず当該フィルタユニット２と対応するアクチュエ
ータ２６へバキュームポンプ２８から減圧空気が供給さ
れ、蓋２７が支持金具２３の開口部２３ａを塞ぐ位置に
配置される。次にヒータリレー３４を介して当該フィル
タユニット２のヒータ５が通電発熱される。ヒータ５へ
の通電時には、当該ヒータ５を構成する３個のヒータユ
ニット５ａが同時に通電されるのではなく、最初に支持
金具２３に近いヒータユニット５ａに通電される。そし
て、ヒータユニット５ａの発熱により当該ヒータユニッ
ト５ａと対応する区域のパティキュレートが燃焼温度ま
で加熱されて、燃焼される。筒状フィルタ４に堆積した
パティキュレートはヒータユニット５ａの発熱によりヒ
ータユニット５ａに近い筒状フィルタ４の内側に堆積し
たものがまず燃焼し、以下ヒータユニット５ａの発熱及
びパティキュレートの燃焼熱により順次筒状フィルタ４
の外側へ向かって類焼する。

【００２８】当該ヒータユニット５ａと対応する箇所の
パティキュレートの燃焼に必要な所定時間経過後、次の
ヒータユニット５ａへ通電が切り換えられる。このよう
にして、逐次隣接した区域に発熱域を移動させて１ユニ
ットの再生が行われる。そして、３個のヒータユニット
５ａへの通電が完了した後、アクチュエータ２６が作動
されて蓋２７が開放位置に配置される。この再生操作に
より背圧は低下し、エンジンの出力が確保される。以
後、再び背圧が上昇してフィルタユニット２の再生が必
要になると、次のフィルタユニット２の再生が行われ
る。

【００２９】蓋２７が閉鎖位置に配置されると、それま
で６本であった排ガスの通路が５本に減少するため、背
圧は一時的に急上昇する。そして、ヒータ５に所定時間
（約５分程度）通電されて当該フィルタユニット２のパ
ティキュレートが燃焼された後、通電が停止されるとと
もにアクチュエータ２６が作動されて蓋２７が開放位置
に配置される。再生されたフィルタユニット２に排ガス
が再び流入する状態になると、排ガスの一部がパティキ
ュレートの堆積していないフィルタユニット２を通過す
るため背圧は急激に減少する。以下、背圧が所定圧力ま
で上昇すると圧力センサ３２及び温度センサ３３の検知
信号に基づいて、コントローラ３１からの制御信号が出
力され、順次別のフィルタユニット２のパティキュレー
トが前記と同様にして燃焼される。この作業はエンジン
の運転が継続される限り続けられる。従って、背圧は図
５に示すようなパターンで変化し、一定値以下に制御さ
れる。フィルタユニット２の再生時、背圧が急激に上昇
するため、再生開始時の背圧は上昇後の背圧がエンジン
の運転に支障を与えない圧力となるように設定されてい
る。なお、図５はエンジンの運転条件を一定に保った場
合の背圧変化を示したものである。

【００３０】フィルタユニット２の再生時、各ヒータユ
ニット５ａが加熱すべき区域の面積が少ないので、ヒー
タユニット５ａに供給される電流が小さくても当該区域
はパティキュレートの燃焼に必要な高温度まで加熱され
る。又、既に燃焼された区域の燃焼熱が次の区域の燃焼
に利用され、使用電流値が小さくなる。すなわち、フィ
ルタユニット２の再生時に、複数に分割された発熱区域
の各ヒータユニット５ａに小さな電流が逐次供給され
て、パティキュレートの燃焼が段階的に確実に行われ
る。従って、フィルタ装置１全体の温度が周辺機器に対
して危険温度にまで達することがない。又、電源として
バッテリを使用した場合にバッテリの寿命を縮めること
も少なく、長期にわたって連続使用が可能となる。

【００３１】排ガスを処理している状態では、フィルタ
面を通過する排ガスの流量は、排気量、回転数によって
も異なるが、例えば、排気量３×１０³cc、エンジン回
転数１６００ｒｐｍで０．１〜０．２ｍ／sec 程度であ
る。ヒータ５の熱はこのガス流量で持ち去られるため、
電源として通常規格のバッテリを使用した場合は、筒状
フィルタ４の表面をパティキュレートを燃焼するのに必
要な６００℃以上にまで昇温するのが難しい。

【００３２】この実施例の構成では、ヒータ５への通電
時に当該フィルタユニット２への排ガスの導入が遮断さ
れた状態で行われるため、小さな電流で確実に筒状フィ
ルタ４の表面を６００℃以上に昇温することができる。

【００３３】蓋２７による開口部２３ａの閉鎖状態は、
開口部２３ａからの排ガスの流入を完全に遮断するか、
微量であれば排ガスが流入してもよい。開口部２３ａか
らの排ガスの流入を完全に遮断した状態でも、燃焼は比
較的順調に行われる。燃焼に必要な酸素を特に供給しな
くても燃焼が進行するのは、排ガス中に含まれる未燃焼
酸素（通常、排ガス中には５〜１６％前後の酸素が含ま
れていると言われている。）によるものと推定される。
しかし、筒状フィルタ４の内部の熱の移動を促進し、堆
積パティキュレートの類焼を助けるためには、微量の排
ガスが流入する状態の方が好ましい。

【００３４】この実施例の装置では、ヒータ５が筒状フ
ィルタ４の内側に配設されているため、筒状フィルタ４
がヒータ５を覆う状態となる。従って、フィルタユニッ
ト２の再生時にヒータ５からの発熱がほとんど全てパテ
ィキュレート及び筒状フィルタ４に伝達される。しか
も、筒状フィルタ４が保温材の役割を果たすため、ヒー
タ５からの発熱量がすくなくてもパティキュレートが効
率良く燃焼し、消費電力削減効果がより向上する。

【００３５】又、各フィルタユニット２の外側に筒状の
隔壁２５が配設されているため、堆積パティキュレート
の燃焼時に、発生熱量の散逸を防止し、電力消費量の増
大が抑制される。従って、隔壁２５は筒状フィルタ４の
外側にヒータ５が配設された構成のフィルタユニットに
おいては必須であり、ヒータ５が筒状フィルタ４の内側
に配設されている場合でも設けた方が好ましい。

【００３６】又、この実施例ではヒータ５が筒状フィル
タ４と分離可能に構成されているため、ヒータ５あるい
は筒状フィルタ４の交換を必要とする際、交換を必要と
する一方のみを簡単に交換できる。

【００３７】円筒織物６ａ，６ｂとして、アルテックス
（住友化学工業株式会社製のアルミナ繊維の商品名）繊
維、１０μｍφ×１０００フィラメントを三次元円筒織
機で織りあげた円筒織物（目付け３５０ｇ／ｍ²）を、
不織布７としてカオウール（イソライト工業株式会社の
製品名、目付け３５０ｇ／ｍ²）を使用したフィルタユ
ニット２を装備したフィルタ装置１を製作した。このフ
ィルタ装置１を、排気量３×１０³ccのディーゼルエン
ジンの排気管に接続し、エンジン回転数２２００ｒｐ
ｍ、５０％負荷で運転し、連続的にパティキュレートの
捕集・再生を繰り返した。背圧が一定レベルに達する
と、一つのフィルタユニット２への排気ガスの導入を遮
断して、各ヒータユニット５ａ毎に８００ワットの電力
を３つのヒータに逐次供給し、当該フィルタユニット２
を再生した。１ユニットの再生を終えた時点で蓋２７を
開放し、排ガス処理を全フィルタユニット２で行い、背
圧が一定レベルに達すると次のフィルタユニット２の再
生を行う操作を繰り返した。

【００３８】パティキュレートの捕集率を８０％以上に
維持しながら、繰り返し２００サイクル（フィルタユニ
ット２の再生回数として延べ１２００回）の再生を行っ
た。これは走行距離換算で約１２０００ｋｍに相当す
る。しかし、筒状フィルタ４に何らの異常も認められな
かった。又、背圧は１５０mmＨg 以下と小さく、エンジ
ン出力への悪影響はほとんど観察されなかった。搭載バ
ッテリの定格は２４Ｖ×５０Ａであるが、前記の試験で
は各ヒータユニット５ａへの通電電流値は３５Ａと小さ
い上に、オールタネータによる発電電流の充電で充分補
給され、試験終了後に何らの異常も観察されなかった。
なお、パティキュレートの捕集率は、フィルタ装置１を
通過前の排ガス中のパティキュレート量と、フィルタ装
置１を通過後の排ガス中のパティキュレート量とを測定
して求めた。

【００３９】（実施例２）次に第２の実施例を図６及び
図７に従って説明する。この実施例ではフィルタユニッ
ト２を構成する筒状フィルタ４に代えて平板状フィルタ
３６が使用されている点と、ヒータ５の発熱区域がフィ
ルタユニット２の幅方向に複数に分割されている点とが
前記実施例と大きく異なっている。

【００４０】フィルタユニット２は断面矩形状の偏平な
筒体に形成された支持体３７に、２個の平板状フィルタ
３６が平行に取付けられている。支持体３７は平板状フ
ィルタ３６より面積の広い一対の壁を有し、その壁面に
平板状フィルタ３６と対応する開口部３７ａが形成され
ている。両平板状フィルタ３６は開口部３７ａ覆うよう
に支持体３７に固定されている。支持体３７の第２端部
には閉塞部材３８が固定されている。そして、排ガスが
支持体３７の第１端部側から両平板状フィルタ３６間に
導入され、平板状フィルタ３６を内側から外側へ通過す
るようになっている。

【００４１】ヒータ５は平板状フィルタ３６とほぼ同じ
長さの複数本のカンタル線の両端を電極３９に固定した
ヒータユニット５ａから構成されている。各ヒータユニ
ット５ａは支持体３７に各電極３９が固定された状態
で、各平板状フィルタ３６の内側にフィルタユニット２
の長手方向に延びる状態で平行に３個ずつ配置されてい
る。

【００４２】そして、このように構成された複数のフィ
ルタユニット２がフィルタ装置１のハウジング３に設け
られた区画板１９に嵌合固定される。このフィルタ装置
１においても、所定の再生時期になると、１個のフィル
タユニット２が選択されるとともに、ヒータユニット５
ａに順に通電されてパティキュレートが燃焼される。従
って、前記実施例と同様に再生時の電力消費が少なくな
る。

【００４３】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、円筒型フィルタに対しては図８に
示すようにヒータユニット５ａとして一対の円環状の電
極３９間に複数本の直線状のカンタル線を配設し、各ヒ
ータユニット５ａを絶縁体からなる連結部材４０で連結
した構成としてもよい。又、排ガスがフィルタユニット
２の外側から内側へ向かって通過する構成としてもよ
い。この場合、ヒータユニット５ａはパティキュレート
堆積面に近く設けることが好ましい。ヒータユニット５
ａを外側に配置した場合は、第１実施例のようにフィル
タユニット２毎に隔壁２５を設けて、ヒータ５への通電
時に当該フィルタユニット２以外のフィルタユニット２
に流れる排ガスがヒータ５の熱を奪うのを抑制する必要
がある。又、筒状フィルタ４の径が小さい場合にはヒー
タ５を筒状フィルタ４の中心部に配置してもよい。

【００４４】又、筒状フィルタ４は円筒織物６ａ，６ｂ
と不織布７とのサンドイッチ構造に限らず、筒状のろ過
布であれば、環状織物、三次元円筒織物、組紐などの
他、一般の平面織物を筒形状に形成したもの、あるいは
それらを積層したもの、それらと不織布の組合せたもの
など、種々の構成を採用できる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、フ
ィルタユニットに堆積した堆積物を燃焼させる際に、使
用電力が少なくなり、フィルタ装置全体の発熱温度を周
辺機器に対して危険温度にまで高めることがない。又、
電源としてバッテリを使用した場合にバッテリの寿命を
縮めることも少なく、長期にわたって連続使用が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施例のフィルタ装置
の一部省略部分断面図である。

【図２】フィルタ装置の構成図である。

【図３】フィルタユニットの断面図である。

【図４】フィルタユニットの一部破断正面図である。

【図５】排ガス処理及びフィルタユニットの再生を繰り
返した場合の背圧の変化を示すグラフである。

【図６】第２実施例のフィルタユニットの概略斜視図で
ある。

【図７】同じくフィルタ装置の部分断面図である。

【図８】変更例のヒータの概略斜視図である。

【符号の説明】

１…フィルタ装置、２…フィルタユニット、４…筒状フ
ィルタ、５…電気発熱体としてのヒータ、５ａ…ヒータ
ユニット、３６…平板状フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松浦宏愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者安居義治愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列に設けられた複数のフィルタユニッ
トを備えたフィルタ装置であって、各フィルタユニット
には電気発熱体がフィルタユニットのほぼ全面にわたっ
て配設され、各フィルタユニットに配設された電気発熱
体は少なくとも２以上の発熱区域に区分されるととも
に、各発熱区域が独立に通電可能に構成されているフィ
ルタ装置。
【請求項２】前記フィルタユニットは筒状に形成さ
れ、発熱区域はフィルタユニットの長手方向に沿って複
数に分割されているフィルタ装置。