JPH0633738A

JPH0633738A - ディーゼル機関用パティキュレートトラップ

Info

Publication number: JPH0633738A
Application number: JP4207465A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ebato; 智江波戸; Taro Uchiyama; 太郎内山; Osamu Ito; 修伊藤
Original assignee: AG Technology Co Ltd
Current assignee: AG Technology Co Ltd
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルタに捕捉したパティキュレートをパティ
キュレート焼却部に移して行う焼却処理が停滞せず、着
火用の電気ヒータが故障しないディーゼル機関用パティ
キュレートトラップを提供する。【構成】ディーゼル機関１０１がアイドリング状態にあ
るときにはパティキュレート焼却部４２に設けた電気ヒ
ータ１２１への通電を断続的に行って通電負荷率を通常
の２／３以下に制御し、空気ノズル１２２からの空気の
供給量を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
ガス中に含まれる炭素を主成分とする未燃焼成分、硫化
物、酸化鉄等を含む微粒子（以下、総称してパティキュ
レートと呼ぶ）を捕捉して除去するのに適したディーゼ
ル機関用パティキュレートトラップに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関から排出される排気ガス
中には炭素を主成分とするパティキュレートが多く含ま
れ、ガソリン機関の排気ガスと比べて窒素酸化物（ＮＯ
_X ）の排出レベルが高いという問題を抱えている。ＮＯ
_X については、ディーゼル機関の排気ガス中の残留酸素
濃度が高いため、ガソリン機関の排気ガス処理に用いら
れている三元触媒が転用できず、ディーゼル機関向けの
ＮＯ_X 触媒の開発に努力が注がれているが、未だ実用的
な目途を得るまでには至っていない。

【０００３】一方、燃料の噴射時期の調整を始めとする
比較的実用性の高いＮＯ_X 低減対策の場合には、ＮＯ_X
が低減できる反面パティキュレートの排出量が増加する
傾向にあり、パティキュレート除去対策とを組合せる総
合的な排気ガス処理対策が検討されている。

【０００４】パティキュレート除去対策としてすでに各
種のディーゼル機関用パティキュレートトラップが提案
されており、例えば特開昭５７−３５９１８には、図５
に示すようなフィルタが開示されている。図５のフィル
タ１は、多孔質セラミックスの隔壁２で区画された互い
に平行な複数のセル３を有するいわゆるハニカム型フィ
ルタであり、一方の端面Ａにおいては約半分のセル３ａ
の端面の開口がシール材４によって市松模様状に交互に
塞がれ、他方の端面Ｂにおいては、前記端面Ａにおいて
塞がれているセル３ａは開口し、前記一方の端面Ａにお
いて開口しているセル３ｂが同じくシール材５によって
塞がれた構造とされている。

【０００５】このフィルタ１の一方の端面Ｂからディー
ゼル機関の排気ガスを導入すると、排気ガスは含塵ガス
流路であるセル３ａに導入されて隔壁２を通過し、その
際含塵ガス中に含まれているパティキュレートはセル３
ａの隔壁２に捕捉され、パティキュレートが除去された
清浄な排気ガスとなって清浄ガス流路であるセル３ｂに
入って他方の端面Ａより流出する。

【０００６】また、特開昭５６−１２４４１７には、図
６に示すような多孔質セラミックスからなるフィルタが
開示されている。このフィルタでは、含塵ガス流路と清
浄ガス流路が交叉した状態で形成されていて、全体とし
て直方体の外形を有している。この交叉流型フィルタを
パティキュレートトラップに使用する場合には、含塵ガ
ス流路２７が開口している対向する端面のうち一方の端
面を直接または間接的に閉塞しておき、他方の開口して
いる端面からディーゼル機関の排気ガスを導入する。あ
るいは、含塵ガス流路２７が開口している両端面から同
時にディーゼル機関の排気ガスを導入する。

【０００７】そして、排気ガスが隔壁２２を通過して清
浄ガス流路２８へ流出する際に、隔壁２２がパティキュ
レートを含塵ガス流路２７の隔壁上に捕捉する。パティ
キュレートが除去された排気ガスは、清浄ガス流路２８
を経て系外へ排出される。

【０００８】このようなフィルタを用いたパティキュレ
ートトラップでは、捕捉されたパティキュレートが運転
時間の経過にしたがってフィルタの隔壁上に堆積してフ
ィルタの通気圧損、すなわち背圧が増大し、この分エン
ジンの出力が低下することになる。

【０００９】目詰まりしたフィルタを再生する方法とし
て、これらのパティキュレートトラップでは、フィルタ
の排気ガス入口側にバーナなどの着火手段を設け、フィ
ルタの隔壁上に堆積したパティキュレートに着火、焼却
するようにしている。

【００１０】しかし、捕捉されたパティキュレートをフ
ィルタの隔壁上で焼却する方法では、パティキュレート
の燃焼熱によってフィルタが溶損したり、フィルタ内部
の温度分布あるいは熱衝撃に起因する熱応力によってフ
ィルタに亀裂が発生するなどの問題があった。

【００１１】さらに、ディーゼル機関の排気ガス中には
無視できない量の不燃成分（例えば灰分やディーゼル機
関および配管などから出る鉄分）が含まれており、これ
らの不燃成分は、焼却によって除去されずにフィルタの
隔壁上に蓄積され、長期間の運転によってフィルタが目
詰まりするという問題もあった。

【００１２】このような問題を解決したものとして、特
開平１−１９２４にパティキュレートの焼却をフィルタ
から別の場所に移して行うディーゼル機関用パティキュ
レートトラップが提案されており、図７はこのディーゼ
ル機関用パティキュレートトラップの概要を示す正面図
である。

【００１３】図７において、ディーゼル機関からの排気
管１０２にパティキュレートトラップが取り付けられ、
パティキュレートトラップのケーシング１０３中にパテ
ィキュレートを捕捉する交叉流型フィルタ１０４がシー
ル材３２を介して固定され、収容されている。

【００１４】フィルタ１０４には、上方から下方に貫通
する複数の含塵ガス流路３４と、右側に開口する複数の
清浄ガス流路３５とが形成されている。この場合、ディ
ーゼル機関からの排気ガスは、排気管１０２、導入管４
３を経てフィルタ１０４の含塵ガス流路３４にその上部
開口端から導入される。

【００１５】一方、ケーシング１０３の清浄ガス流路３
５が開口する側には清浄ガスの排出管１１２が接続さ
れ、排出管１１２には排気ガスの上流側に向けて開口す
る圧縮空気噴射用の逆洗ノズル１０８が設けられてい
る。

【００１６】ケーシング１０３の下部にはパティキュレ
ート受け部４２が配置され、逆洗によってここに移され
たパティキュレートを焼却するため、着火手段である電
気ヒータ１２１と燃焼用補助空気を供給する空気ノズル
１２２が設けられている。

【００１７】排気ガスの大部分はフィルタの隔壁を通過
して清浄ガス流路３５に入り、更に、排出管１１２を経
て外系へ排出される。このとき、排気ガス中のパティキ
ュレートは、含塵ガス流路３４の隔壁上に堆積する。実
用に供されるパティキュレートトラップでは、同じもの
を２組並列に接続した状態で使用される。

【００１８】２組のパティキュレートトラップで集塵操
作を適当な時間継続した後、短時間の逆洗をそれぞれの
フィルタ１０４について交互に行う。すなわち、まず開
閉弁１０９を閉じ、次に電磁弁１０７を例えば０．０１
〜１秒間開放すると、逆洗ノズル１０８から噴射された
圧縮空気はパルス流となってフィルタの清浄ガス流路３
５から含塵ガス流路３４へと、隔壁をパティキュレート
捕集時とは逆の方向へ流れる。

【００１９】逆洗操作では、この逆方向のパルス流によ
って、フィルタ１０４の含塵ガス流路３４の隔壁上に堆
積していたパティキュレートがフィルタの隔壁上から剥
離する。このときパティキュレートの一部は含塵ガス流
路３４内に浮遊するが、大部分のパティキュレートはケ
ーシング１０３の底部に設けられたパティキュレート受
け部４２へと落下する。

【００２０】かくして、フィルタ１０４の含塵ガス流路
３４内に捕捉されていたパティキュレートは、逆洗操作
によってパティキュレート受け部４２へ移され、電気ヒ
ータ１２１によって着火、焼却される。この逆洗操作を
それぞれのフィルタ１０４について交互に行うことによ
り、ディーゼル機関の排気ガス中のパティキュレートを
長期間連続して捕捉、処理できるようになっている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のディ
ーゼル機関用パティキュレートトラップでは、ケーシン
グ底部のパティキュレート受け部において排気ガス中で
ディーゼル機関の負荷運転中にパティキュレートに着
火、焼却しているので、ディーゼル機関の負荷が高く、
排気ガス中の残留酸素濃度が低い場合には燃焼用補助空
気を供給してもこのパティキュレートへの着火とその燃
焼が停滞し、しばしば不完全燃焼の状態でパティキュレ
ート受け部に堆積する。

【００２２】その後、ディーゼル機関がアイドリング状
態になり、排気ガス中の残留酸素濃度が増加すると、不
完全燃焼の状態で堆積していたパティキュレートが急速
に燃焼を開始し、このときの燃焼熱によって電気ヒータ
が損傷するトラブルが起きている。

【００２３】本発明はアイドリング状態におけるパティ
キュレートの燃焼を抑制する手段を備え、電気ヒータが
損傷するトラブルがなく、かつパティキュレート受け部
にパティキュレートが多量に堆積することがないディー
ゼル機関用パティキュレートトラップを提供しようとす
るものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を達
成すべくなされたものであり、本発明のディーゼル機関
用パティキュレートトラップは、ディーゼル機関の排気
通路に、多孔質の隔壁で区画された含塵ガス流路と清浄
ガス流路とを有するフィルタと、含塵ガス流路に含塵ガ
スを導入する導入管と、清浄ガス流路から流出する清浄
ガスを排出する排出管と、清浄ガス流路から含塵ガス流
路へと逆方向に流れるガス流を間欠的に発生させる逆洗
手段と、逆洗によってフィルタの隔壁から払い落とされ
たパティキュレートを受けるように配置されたパティキ
ュレート受け部とが設けられ、さらにパティキュレート
受け部に電気ヒータからなるパティキュレートへの着火
手段と、パティキュレートの燃焼を補助する空気を供給
する空気ノズルとが設けられているディーゼル機関用パ
ティキュレートトラップであって、電気ヒータへの通電
が、ディーゼル機関がアイドリング状態にあるときに
は、車速度センサあるいはエンジン回転計などからの信
号によってディーゼル機関がアイドリング運転中である
ことを検知して電気ヒータへの通電が間欠的になされ、
かつその通電負荷率〔（通電時間）／（通電時間＋非通
電時間）〕が通常の負荷運転時の通電負荷率の２／３倍
以下に制御されていることを特徴とする。

【００２５】本発明のディーゼル機関用パティキュレー
トトラップの好ましい態様では、空気ノズルに接続され
た空気配管に弁が取り付けられている。

【００２６】本発明のディーゼル機関用パティキュレー
トトラップの他の好ましい態様では、請求項１または２
において、フィルタが、セラミックスから成る板状体の
対向する一方の端面から他方の端面へ板状体を貫通する
相互に平行な複数の孔が形成されているフィルタ素子
を、前記対向する端面を揃えるようにして複数枚平行に
所定の間隔を設けて積層することにより、フィルタ素子
相互間に前記複数の貫通孔とはセラミックスからなる隔
壁により区画され、かつ前記複数の孔とは交叉する別の
流路が形成されているものである。

【００２７】本発明のディーゼル機関用パティキュレー
トトラップの他の好ましい形態では、フィルタが、セラ
ミックスからなる隔壁で区画されかつ互いに平行な方向
に延在する多数のセルを有するハニカム構造を備え、約
半数のセルについては一方の端部を閉じ、残余のセルに
ついては他方の端部を閉じているものである。

【００２８】本発明のディーゼル機関用パティキュレー
トトラップでは、ディーゼル機関がアイドリング状態
（例えば、車両がエンジンを作動した状態で停止してい
る）にあるときは、電気ヒータへの通電時間を通常の走
行時における通電時間の２／３以下に制御して電気ヒー
タの熱負荷を下げているので、ディーゼル機関がアイド
リング状態になって排気ガス中の残留酸素濃度が増加し
ても、パティキュレート受け部に堆積しているパティキ
ュレートの燃焼速度が低く抑えられ、かつ電気ヒータ自
身の発熱も通常の走行時における発熱量の２／３倍以下
となっているので、電気ヒータの過熱による電気ヒータ
の損傷トラブルを防ぐことができる。

【００２９】また、同じくアイドリング状態において
は、エンジン駆動の発電機による発電量も低下するが、
電気ヒータによる電気消費量が通常運転中の２／３以下
に低減されているので、長時間アイドリングを続けてい
ても”バッテリがあがる”（バッテリ電圧が低下する）
というトラブルが回避される。

【００３０】更に好ましくは、燃焼を補助するための空
気の供給量も、空気ノズルと接続された空気弁を電気ヒ
ータへの通電と同調するように開閉して調節すれば、ア
イドリング中は通常の負荷運転中に比べて空気の消費量
を２／３以下に低減でき、アイドリング中における圧縮
空気容器の空気圧の低下を回避することができる。

【００３１】アイドリング中の電気ヒータの通電時間
は、パティキュレートトラップ搭載車両の種類と用途に
よって決められる。たとえば都市バスのように発進、停
車を頻繁に繰返し、連続負荷運転が比較的短いためにパ
ティキュレートの発生量が少なく、かつバス停留所、バ
ス車庫等で停車アイドリングの時間が比較的長い場合に
は、走行運転中には連続通電とし、停車中には１〜３分
通電、３〜５分停止の繰り返しが採用される。

【００３２】一方、営業用トラックのように、荷物を満
載した状態での走行時間が長くパティキュレート発生量
が比較的多い場合には、通常の走行運転中には連続通電
もしくは３〜５分通電３〜５分停止とし、停車アイドリ
ング中には１〜３分通電３〜５分停止の繰り返しが採用
される。なお、これらの設定通電時間は一例であって、
必ずしも都市バスの走行中においては連続通電、営業ト
ラックの走行中においては連続もしくは３〜５分通電と
しなくてはならないという訳ではない。

【００３３】図３に斜視図で示されているような、板状
体の対向する端面から端面へと貫通する相互に平行な複
数の孔３３が形成されているフィルタ素子５１を互いに
所定の間隔をおいて積層してなる交叉流型フィルタは、
含塵ガスのフィルタへの入り口とパティキュレートの落
下口を別の箇所に設けることができ、パティキュレート
の移動方向を重力と排気ガスの流れに逆らわないように
設定できることから逆洗を行うディーゼル機関用パティ
キュレートトラップに好適なフィルタであるといえる。

【００３４】一方、図５に示されているハニカム型フィ
ルタでは、逆洗時におけるパティキュレートの移動方向
をパティキュレートの捕集時とはまったく逆の方向とす
る必要があるので、捕集したパティキュレートをパティ
キュレート受け部へ移す操作がやや難しいが、隔壁がほ
とんどすべて濾過面として使用されるので容積当りの有
効濾過面積が大きいという利点がある。

【００３５】

【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定され
るものではない。図１は本発明によるディーゼル機関用
パティキュレートトラップの一実施例の概要を示す正面
図であり、図２はその側面図である。

【００３６】両図において、ディーゼル機関１０１には
排気管１０２が接続されており、この排気管１０２にパ
ティキュレートトラップの導入管４３が接続されてい
る。このパティキュレートトラップのケーシング１０３
中には、パティキュレートを捕捉するため、交叉流型の
２個のフィルタ１０４ａ、１０４ｂがシール材３２によ
り固定されて収容されており、このケーシング１０３の
内部は、仕切板１１０によってフィルタ１０４ａと１０
４ｂの間で分離されている。

【００３７】フィルタ１０４ａと１０４ｂ中には、それ
ぞれ上方から下方に貫通する複数の含塵ガス流路３４
と、一端が仕切板１１０によって塞がれ他端が側方に開
口している複数の清浄ガス流路３５とが多孔質セラミッ
クスの隔壁で区画されて形成されている。また、一方の
フィルタ１０４ａに導かれた含塵ガスは、清浄ガスとな
って排出管１１２ａより排出される。フィルタ１０４
ａ、１０４ｂのそれぞれ下流の排出管１１２ａ、１１２
ｂには、圧縮空気容器１０５と配管１０６および電磁弁
１０７ａ、１０７ｂを介して接続されている逆洗ノズル
１０８ａ、１０８ｂが配置されている。

【００３８】ケーシング１０３の底部に設けられたパテ
ィキュレート受け部４２には、シーズ型の電気ヒータ１
２１が取り付られている。また、排気ガス中の残留酸素
濃度が低い場合にもパティキュレートの燃焼が確実に行
われるように、この電気ヒータ１２１の近傍には圧縮空
気容器１０５と配管１０６および空気弁１２３を介して
接続された空気ノズル１２２が配置されている。

【００３９】アイドリング状態などのディーゼル機関の
運転状態、ディーゼル機関の型式等により、排気ガス中
の残留酸素濃度が比較的高い場合には、この燃焼空気ノ
ズル１２２からの空気の供給はあまり必要ではない。逆
洗ノズル１０８ａ、１０８ｂが設けられている排出管１
１２ａ、１１２ｂの下流側にはそれぞれ開閉弁１０９
ａ、１０９ｂが配置されている。開閉弁１０９ａ、１０
９ｂとしては、例えばディーゼル機関駆動のトラックで
使用されているエキゾーストブレーキ用バタフライ弁が
好適に使用できる。

【００４０】なお、圧縮空気容器１０５は、配管１０６
を経て図示されていないコンプレッサに接続されてい
る。本発明のパティキュレートトラップのフィルタ１０
４ａ、１０４ｂとしては、通気性の多孔質セラミックス
からなるものを使用するのが耐腐食性、耐熱性、耐久性
の点で好ましく、例えば図３、図５および図７に示され
たような形状を有するコーディエライト質のフィルタが
好ましく使用される。

【００４１】図３のフィルタは、板状のフィルタ素子５
１を所定の間隔を設けて複数枚積層、接合してなる交叉
流型フィルタである。フィルタ素子５１のリブ５８はフ
ィルタ素子５１の間に所定の間隔を設けるためのもの
で、隣接するフィルタ素子５１と耐熱性の接着剤により
接合されているが、リブ５８を設ける代わりにパッキン
などを挟み込んでの締め付け、あるいはフィルタ素子の
間にスペーサを挟んで積層した状態で焼成と同時に一体
化させるなどの手段が採用できる。かくしてフィルタ素
子５１相互の間にはガス流路６２が孔３４の開口面とは
異なる端面に開口するように形成される。

【００４２】このフィルタを本発明のパティキュレート
トラップに使用する場合には、逆洗の圧力が繰り返し加
わることを考慮すると、孔３３を含塵ガス流路、ガス流
路６２を清浄ガス流路として使用するのが好ましい。

【００４３】図４には本発明によるディーゼル機関用パ
ティキュレートトラップに好ましく使用できるシーズ型
の電気ヒータの例を斜視図で示してある。図１と図２に
示された実施例では、外径８ｍｍ、表面電力密度３Ｗ／
ｃｍ² 、直流２４Ｖ用のＵ字形をしたシーズ型電気ヒー
タ１２１が用いられている。

【００４４】電気ヒータ１２１は、パティキュレートの
着火を確実にし、かつ電気ヒータの耐久性を確保するた
めに、表面温度が５５０〜７００℃の範囲にあるように
設定される。電気ヒータ１２１のシーズ材１２６として
は、パティキュレート中に含まれる硫酸酸性成分に対し
て耐食性を有する金属材料、例えばステンレス３１０
Ｓ、インコネル６００を用いるとよい。

【００４５】ヒータコイル１２５としては、ニクロム
線、カンタル線が用いられ、マグネシア粉末などの絶縁
材１２７がシーズ材中に充填されてヒータコイルとシー
ズ材との間は絶縁されている。

【００４６】従来のディーゼル機関用パティキュレート
トラップでは、この電気ヒータへの通電は、特にディー
ゼル機関の運転条件や用途を考慮せずに設定されてい
た。その結果、ディーゼル機関の運転負荷が高く、排気
ガス中の残留酸素濃度が１０〜１５％程度にまで低下し
ている場合には、パティキュレートの燃焼が著しく停滞
して、パティキュレートの発生量より焼却処理量の方が
少なくなり、運転時間の経過に従ってパティキュレート
受け部に未燃焼状態のパティキュレートが蓄積してい
た。

【００４７】電気ヒータの近傍に燃焼用の補助空気を供
給する対策が施されて以後、この問題もある程度解決さ
れてはいたが、燃焼用補助空気の消費量に制限があるこ
とにより、必ずしも完全に解決されたとはいえなかっ
た。

【００４８】すなわち燃焼用補助空気が不足し、パティ
キュレートがパティキュレート受け部に不完全燃焼のま
ま蓄積した状態でディーゼル機関の運転条件がアイドリ
ング状態に変わり、排気ガス中の残留酸素濃度が１８〜
２０％に増加すると、今度は電気ヒータによる加熱と排
気ガス中の酸素供給によって、パティキュレートの急速
な燃焼が始まり、その燃焼熱によって電気ヒータのシー
ズ材が溶損あるいは絶縁不良になるというトラブルを引
き起こしていた。また、電気ヒータの電力使用量が多
く、バッテリーがあがるトラブルも起きていた。

【００４９】本発明のディーゼル機関用パティキュレー
トトラップでは、ディーゼル機関がアイドリング運転中
にある場合には、たとえば回転計から送られてくる信号
によって電気ヒータへの通電負荷率を断続的に通電を行
うことによって通常運転中の通電負荷量の２／３以下に
抑えているので、パティキュレートの急速な燃焼の程度
が抑制でき、しかも電気ヒータ自身の発熱も２／３以下
に抑えられるので、電気ヒータの表面温度が１１００℃
以下に保たれ、電気ヒータが損傷するトラブルを回避す
ることができる。

【００５０】次に、図１と図２に示した本発明のディー
ゼル機関用パティキュレートトラップにより、パティキ
ュレートを捕捉、除去する方法についてさらに説明す
る。通常のディーゼル機関の運転状態（たとえば車の走
行中）では、開閉弁１０９ａ、１０９ｂは両方共全開と
してあり、パティキュレートを含んだ排気ガスは、ディ
ーゼル機関１０１から排気管１０２を通り、導入管４３
を経てケーシング１０３内のフィルタ１０４ａとフィル
タ１０４ｂに流入する。そして、フィルタ１０４ａとフ
ィルタ１０４ｂにより排気ガス中のパティキュレートが
捕捉され、清浄ガスとなって排出管１１２ａ、１１２ｂ
を経て系外へ放出される。

【００５１】捕捉されたパティキュレートは、フィルタ
１０４ａ、１０４ｂの含塵ガス流路３４の隔壁上に堆積
し、フィルタ１０４ａ、１０４ｂの通気圧損が時間と共
に増加してくる。そこで、フィルタの逆洗再生をフィル
タ１０４ａとフィルタ１０４ｂのそれぞれについて時間
をずらして交互に行う。

【００５２】逆洗操作は、先ず開閉弁１０９ａを全閉と
して、ディーゼル機関１０１からの排気ガスをフィルタ
１０４ｂ、開閉弁１０９ｂおよび排気管１０２ｂにのみ
流す。そして、ｔ₁ 秒後に電磁弁１０７ａをｔ₂ 秒間開
放して、逆洗ノズル１０８ａより圧縮空気をｔ₂ 秒間噴
出せしめ、フィルタ１０４ａの逆洗再生を行う。

【００５３】圧縮空気の噴出を止めた後、ｔ₃ 秒後に再
び開閉弁１０９ａが開放され、ディーゼル機関１０１か
らの排気ガスは、フィルタ１０４ｂ、１０４ａ、開閉弁
１０９ｂ、１０９ａ、および排出管１１２ｂ、１１２ａ
の両方を再び流れる。そして、フィルタ１０４ａの逆洗
操作終了のｔ₄ 秒後には、今度はフィルタ１０４ｂの逆
洗再生を上記と同様に行う。これらの一連の操作によっ
て、フィルタ１０４ａと１０４ｂの逆洗再生がなされ
る。

【００５４】これらの一連の逆洗操作は、ｔ₅ 秒後に行
われ、以降このような逆洗再生サイクルを、ディーゼル
機関の運転期間中継続的に行う。ｔ₁ 〜ｔ₅ の各時間に
ついては、フィルタ１０４ａ、１０４ｂの圧力損失が長
期に亘って一定のレベル以下に維持されるように、個々
のケースによって適宜調整され、一連の逆洗操作は、好
ましくは通気圧損を検知するセンサなどの信号あるいは
タイマなどの信号に基づいてコンピュータ制御などによ
り自動的に行われる。

【００５５】通常、ｔ₁ は０．０５〜３秒、好ましくは
０．０５〜０．５秒、ｔ₂ は０．０２〜２秒、好ましく
は０．０２〜０．１秒、またｔ₃ は０．０５〜３秒、好
ましくは０．０５〜０．５秒程度、ｔ₅ は２〜３０分、
好ましくは４〜２０分とされ、ｔ₄ はｔ₅ より短ければ
よい。

【００５６】また、空気ノズル１２２からは、圧縮空気
容器１０５に貯めてある加圧空気の一部を、毎分５〜５
０リットル、好ましくは１０〜３０リットルの流量でパ
ティキュレート焼却部に連続的あるいは断続的に供給す
る。着火手段である電気ヒータ１２１には、ヒータ表面
温度が５５０〜７００℃となるように１００〜４００Ｗ
の電力を供給する。

【００５７】そうして、ディーゼル機関が通常の運転状
態にある場合には予め設定された通電負荷率で電気ヒー
タ１２１に電気が送られ、空気ノズル１２２からも予め
設定された量の燃焼を補助する空気がパティキュレート
受け部４２に注入される。ディーゼル機関１０１がアイ
ドリング状態になったときには、回転計（図示されてい
ない）の回転数の変化からこれを検知して図示されてい
ない制御部からの信号によってスイッチ（図示されてい
ない）と空気弁１２３を操作して通電負荷率と空気を注
入する時間を２／３以下に制御する。

【００５８】かくして、本発明のディーゼル機関用パテ
ィキュレートトラップでは、ディーゼル機関の運転条件
の如何にかかわらず安定したパティキュレートの着火、
燃焼焼却が行われ、パティキュレートの排出が肉眼で全
く見られない状態で長時間安定してディーゼル機関を運
転することが可能となった。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディーゼ
ル機関用パティキュレートトラップでは、車速度センサ
あるいはエンジン回転計の信号によりディーゼル機関が
アイドリング状態にあることを検知し、アイドリング状
態となっている期間中は電気ヒータへの通電負荷率
〔（通電時間）／（通電時間＋非通電時間）〕を通常の
負荷運転の場合に比べて２／３以下に抑えているので、
負荷運転中の酸素濃度不足によってパティキュレートが
パティキュレート受け部に不完全燃焼のまま残留してい
る状態でディーゼル機関の運転条件がアイドリング状態
に変わり、排気ガス中の酸素量の急増によってパティキ
ュレートが急速に燃焼を開始しても、パティキュレート
の燃焼の程度が抑制でき、しかも電気ヒータ自身の発熱
量も２／３以下に下がるので、電気ヒータ表面温度を１
１００℃以下に保つことができ、電気ヒータの溶損、絶
縁不良といったトラブルを回避することができる。

【００６０】また、アイドリング状態においては、エン
ジン駆動の発電機によるバッテリへの電力供給量も低下
するが、電気ヒータによる電気消費量が通常の負荷運転
中の２／３以下に低減されるので、長時間アイドリング
を続けていても”バッテリがあがる”（バッテリ電圧が
低下する）というトラブルが回避される。更に、燃焼を
補助する空気の供給量も上記電気ヒータと同様に、アイ
ドリング中は通常の負荷運転中に比べて２／３以下に減
らすことによって、圧縮空気容器中の圧力の大幅低下が
回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディーゼル機関用パティキュレー
トトラップの一実施例の概要を示す正面図。

【図２】図１を右側から見た側面図。

【図３】本発明によるディーゼル機関用パティキュレー
トトラップに好適な交叉流型フィルタの斜視図。

【図４】本発明によるディーゼル機関用パティキュレー
トトラップに使用される電気ヒータの一例を示す斜視
図。

【図５】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップに使用できるハニカム型フィルタを示す斜視図。

【図６】本発明のディーゼル機関用パティキュレートト
ラップに使用できる交叉流型フィルタの斜視図。

【図７】従来のパティキュレートトラップの一例の概要
を示す正面図。

【符号の説明】

１、２０、１０４、１０４ａ、１０４ｂ：フィルタ２、２２：隔壁３、３ａ、３ｂ：セル４、３２：シール材２７、２８、６２：ガス流路３３：孔３４：含塵ガス流路３５：清浄ガス流路４２：パティキュレ
ート受け部４３：導入管５１：フィルタ素子５８：リブ１０１：ディーゼル機
関１０２：排気管１０３：ケーシング１０５：圧縮空気容器１０６：配管１０７、１０７ａ、１０７ｂ：電磁弁１０８、１０８ａ、１０８ｂ：逆洗ノズル１０９、１０９ａ、１０９ｂ：開閉弁１１０：仕切板１１２、１１２ａ、１１２ｂ：排出管１２１、１２１ａ、１２１ｂ：電気ヒータ１２２：空気ノズル１２３：空気弁１２５：ヒータコイル１２６：シーズ材１２７：絶縁材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼル機関の排気通路に、多孔質の隔
壁で区画された含塵ガス流路と清浄ガス流路とを有する
フィルタと、含塵ガス流路に含塵ガスを導入する導入管
と、清浄ガス流路から流出する清浄ガスを排出する排出
管と、清浄ガス流路から含塵ガス流路へと逆方向に流れ
るガス流を間欠的に発生させる逆洗手段と、逆洗によっ
てフィルタの隔壁から払い落とされたパティキュレート
を受けるように配置されたパティキュレート受け部とが
設けられ、さらにパティキュレート受け部に電気ヒータ
からなるパティキュレートへの着火手段と、パティキュ
レートの燃焼を補助する空気を供給する空気ノズルとが
設けられているディーゼル機関用パティキュレートトラ
ップであって、電気ヒータへの通電が、ディーゼル機関
がアイドリング状態にあるときには、車速度センサある
いはエンジン回転計などからの信号によってディーゼル
機関がアイドリング運転中であることを検知して電気ヒ
ータへの通電が間欠的になされ、かつその通電負荷率
〔（通電時間）／（通電時間＋非通電時間）〕が通常の
負荷運転時の通電負荷率の２／３倍以下に制御されてい
ることを特徴とするディーゼル機関用パティキュレート
トラップ。
【請求項２】請求項１において、空気ノズルに接続され
た空気配管に弁が取り付けられているディーゼル機関用
パティキュレートトラップ。
【請求項３】請求項１または２において、フィルタが、
セラミックスからなる板状体の対向する一方の端面から
他方の端面へ板状体を貫通する相互に平行な複数の孔が
形成されているフィルタ素子を、前記対向する端面を揃
えるようにして複数枚平行に所定の間隔を設けて積層す
ることにより、フィルタ素子相互間に前記複数の孔とは
セラミックスからなる隔壁により区画され、かつ前記複
数の孔とは交叉する別の流路が形成されているものであ
るディーゼル機関用パティキュレートトラップ。
【請求項４】請求項１または２において、フィルタが、
セラミックスからなる隔壁で区画されかつ互いに平行な
方向に延在する多数のセルを有するハニカム構造を備
え、約半数のセルについては一方の端部を閉じ、残余の
セルについては他方の端部を閉じているものであるディ
ーゼル機関用パティキュレートトラップ。