JPH0633739A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電力消費を節約しつつ、良好な再生が可能な排
気ガス浄化装置を提供する。 【構成】パティキュレ−トはセラミックフィルタ３の下
流封止通気孔３２の下流側から上流側へ順に堆積されて
ゆき、端面ヒータ４に通電するとフィルタ３の上流封止
通気孔３１の上流端部のパティキュレ−トがまず燃焼反
応を開始し、次第に下流側へ延焼していき、全体が再生
される。上流封止通気孔３１の上流端部のパティキュレ
−ト捕集室Ｓに捕集されたパティキュレ−トは端面ヒー
タ４への通電により燃焼し、フィルタ３の上流端部での
発生熱量が増加し、これにより端面ヒータ４への通電電
力を増加させることなくフィルタ３の下流側への熱伝播
が増大し、下封止通気孔３２の下流側のパティキュレ−
トが確実かつ速やかに加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
中に含まれる微粒子成分（パティキュレ−ト）を捕集
し、再生する排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６０−９７５１８号公報は、上流
端部が封栓された上流封止通気孔及び下流端部が封栓さ
れた下流封止通気孔が交互平行に開口されディ−ゼル機
関の排気ガス経路中に配設されるハニカム状のセラミッ
クフィルタと、前記セラミックフィルタの上流側端面に
隣接して配設される端面ヒータとを備える排気ガス浄化
装置を開示している。このセラミックフィルタでは下流
封止通気孔に入った排気ガスは多孔性の壁を透過して上
流封止通気孔に達し、パティキュレ−トは下流封止通気
孔内に残留、堆積する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来のセラミックフィルタでは、下流封止通気孔の断面
積にも関係するが、普通、パティキュレ−トは下流封止
通気孔の内奥部から順次堆積してゆく。そして、フィル
タの圧力損失が過大となるのを防止するために、通常、
下流封止通気孔が完全にパティキュレ−トで充満する前
に再生が開始される。

【０００４】したがって、再生開始時点における下流封
止通気孔の上流部のパティキュレ−ト堆積量は比較的少
なく、そのために端面ヒータに通電して端面ヒータに隣
接する下流封止通気孔の入口部のパティキュレ−トが燃
焼開始しても、その発熱量が小さいので、この発熱量が
空気やフィルタの加温に消費されてしまい、下流部の温
度上昇に長時間を要し、また伝播途中で燃焼反応が停止
する場合もあった。特にこのような燃焼反応の停止は冷
却効果が大きい外周面近傍において著しく、その結果と
して図４に示すようにフィルタ３ａの外周面近傍で燃え
残りＭが生じる場合があった。

【０００５】このような問題は、端面ヒータの発熱量を
増大することにより改善されるが、その結果、いたずら
に電力消費の増大を招くという欠点がある。本発明は上
記問題点に鑑みなされたものであり、電力消費を節約し
つつ、良好な再生が可能な排気ガス浄化装置を提供する
ことをその解決すべき課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、上流部がプラグにより封止された上流封止通気孔
及び下流部がプラグにより封止された下流封止通気孔が
交互平行に開口されディ−ゼル機関の排気ガス経路中に
配設されるハニカム状のセラミックフィルタと、前記セ
ラミックフィルタの上流側端面に隣接して配設される端
面ヒータとを備える排気ガス浄化装置において、前記上
流封止通気孔は、上記プラグの上流側にパティキュレ−
ト捕集室を具備すること特徴としている。

【０００７】

【作用及び発明の効果】パティキュレ−トはセラミック
フィルタの下流封止通気孔の下流側から上流側へ順に堆
積されてゆき、端面ヒータに通電するとセラミックフィ
ルタの上流端部のパティキュレ−トがまず燃焼反応を開
始し、次第に下流側へ延焼していき、全体が再生され
る。

【０００８】この発明では特に、上流封止通気孔のプラ
グより上流側にパティキュレ−ト捕集可能なパティキュ
レ−ト捕集室をもつので、端面ヒータへ通電すると、こ
のパティキュレ−ト捕集室に捕集されたパティキュレ−
ト量の燃焼分だけフィルタの上流端部での発生熱量が増
加し、これにより端面ヒータへの通電電力を増加させる
ことなくフィルタの上流端部が加熱され、その伝播によ
り上流封止通気孔の下流側のパティキュレ−トが確実か
つ速やかに加熱される。

【０００９】その結果、途中での燃焼反応の停止や再生
時間の延長といった不具合が解消され、電力消費を節約
しつつ良好なフィルタ再生を行うことができる。

【００１０】

【実施例】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を図１
に示す。この排気ガス浄化装置は、ディ−ゼル機関の排
気管１の途中に介装される金属性の缶体２と、缶体２に
収容されたセラミックフィルタ（以下、フィルタとい
う）３及び端面ヒータ４とからなる。

【００１１】缶体２はステンレス板により形成されてお
り、その両端面には排気管１の出口部及び入口部がそれ
ぞれ溶接されている。フィルタ３はコ−ジェライトを素
材として円柱形状に焼成されており、その両端面は缶体
２の両端面に所定距離を隔てて対面している。端面ヒー
タ４はカンタルを素材とする電熱抵抗体からなり、フィ
ルタ３の上流側の端面に隣接して渦巻き状に配設されて
いる。缶体２とフィルタ３との間にはセラミック系繊維
をシ−ト状に固めた緩衝材（住友３Ｍ製のインタラム、
図示せず）が介装されている。

【００１２】フィルタ３の詳細を図２を参照して説明す
る。フィルタ３は、ハニカム形状を有し、その両端面を
貫通して多数の通気孔３１、３２が貫設されている。隣
接する通気孔３１、３２を隔てる隔壁３３は多孔性を有
し、通気可能となっている。通気孔３１（本発明でいう
上流封止通気孔）はその上流端部でコ−ジェライトを素
材とするプラグ３４により封栓されており、通気孔３２
（本発明でいう下流封止通気孔）はその下流端でプラグ
３４により封栓されている。通気孔３１、３２は、それ
ぞれ市松模様に配置されており、通気孔３２は通気孔３
１に対し開口方向に対して縦横方向に隣接している。通
気孔３１、３２は、一辺が約２ｍｍの正方形断面を有
し、その長さは約８ｍｍとなっている。また隔壁３３の
厚さは約０．４ｍｍとなっている。

【００１３】特にこの実施例では、通気孔３１の上流端
部を封栓するプラグ３４は、通気孔３１の上流端より約
５〜１０ｍｍだけ内奥に埋設されており、その結果、通
気孔３１の上流端からプラグ３４までの空間が、本発明
でいうパティキュレ−ト捕集室Ｓを構成している。更に
このパティキュレ−ト捕集室Ｓにはコ−ジェライトを素
材とする大気孔率（約５０〜８０）の多孔性充填セラミ
ック体３５が埋設されている。

【００１４】このフィルタ３のパティキュレ−ト捕集動
作及び再生動作を説明する。不図示のディーゼルエンジ
ンから出た排気ガスは排気管１を通じて図１中左側より
缶体２内へ導入され、下流封止通気孔３２から隔壁３３
を透過して上流封止通気孔３１に達する。この時、排気
ガス中に含まれるパテイキュレートは隔壁３３を透過で
きずに下流封止通気孔３２内にほぼ下流側から順に堆積
する。一方、パティキュレートを除去された排気ガスは
上流封止通気孔３１及び下流側の排気管１を通じて大気
に放出される。また、パティキュレ−ト捕集室Ｓ内に流
入した排気ガス中のパティキュレ−トは多孔性充填セラ
ミック体３５にトラップされる。

【００１５】こうして下流封止通気孔３２にパティキュ
レートが堆積すると、フィルタ前後の圧力損失が増大
し、エンジンの出力低下、燃費の悪化となるので、パテ
イキュレートを燃焼させフィルタ１の再生を行う。再生
するには、エアポンプ（図示せず）を駆動して新鮮空気
をフィルタ３に供給しつつ、端面ヒータ（ここでは通電
電力約１．２〜１．４ｋＷ）４に約１０〜２０分通電す
る。

【００１６】この通電により端面ヒータ４に近接する下
流封止通気孔３２の入口部及びパティキュレ−ト捕集室
Ｓ内にそれぞれ堆積したパティキュレ−トが燃焼反応を
起こす。したがって、再生初期に燃焼反応を起こすフィ
ルタ３の上流端部のパティキュレ−ト量はこれら下流封
止通気孔３２の入口部及びパティキュレ−ト捕集室Ｓ内
のパティキュレ−トの和になり、たとえ下流封止通気孔
３２の入口部に堆積したパティキュレ−ト量が少なくて
も、全体として充分な量のパティキュレ−トが燃焼し、
その後の下流側への延焼に充分な熱量を発生し、途中で
の燃焼反応の停止を防止し、再生所要時間の短縮を実現
できる。

【００１７】次に、フィルタ３の製法について説明す
る。フィルタ３は、コージェライト粉末及び可燃性粉末
（例えば樹脂粉末）からなるペーストを真空押出し成形
機により押出して隔壁３３を成形し、乾燥する。次に、
下流封止通気孔３２の下流端及び上流封止通気孔３１の
上流端にコージェライト粉末を素材とするペーストを埋
め込み、次に、コ−ジェライト粉末及び可燃性粉末から
なるペーストを上流封止通気孔３１の上流端にだけ埋め
込む。これにより上流封止通気孔３１の上流端に先に埋
め込まれたコージェライトペーストは上流端から必要寸
法だけ押し込まれる。なお、隔壁３３の上流端又は下流
端において所望の孔にだけペーストを押し込むには、隔
壁３３により区画される上流封止通気孔３１又は下流封
止通気孔３２と同じ空間位置に開口をもつマスク用の多
孔プレートを用いればよい。

【００１８】その後、このフィルタ未焼成品を焼成すれ
ば、可燃性粉末は焼失して多孔性充填セラミック体３５
が形成される。なお、多孔性充填セラミック体３５は熱
伝播の促進、発熱量の制限などを考慮して埋設された
が、その省略も可能である。図３に本実施例のフィルタ
３及びそれと同形でただ上記パティキュレ−ト捕集室Ｓ
を持たない従来のフィルタとを用い、端面ヒータ４への
通電電力及び通電パタンを同じとして再生した場合のフ
ィルタ各部の温度変化を示す。なお、ａは本実施例のフ
ィルタ３の径方向中央部の上流端から約１０ｍｍ奥にお
ける温度変化を示し、ｂはａと同位置における従来のフ
ィルタ部の温度変化を示す。ｄは本実施例のフィルタ３
の径方向中央部の下流端から約１０ｍｍ奥における温度
変化を示し、ｃはｄと同位置における従来のフィルタの
温度変化を示す。

【００１９】図３から本実施例の上流側では発熱量の増
大により温度上昇速度が大きくかつ最高温度が高く、下
流側では上流側からの受熱量の増加により温度上昇の開
始が早く、かつ温度上昇速度が小さく、かつ最高温度が
低いことが判明した。これは、下流封止通気孔３１の下
流部のパティキュレ−ト量がパティキュレ−ト捕集室Ｓ
でのパティキュレ−ト捕集量だけ少ないことやＳでの燃
焼で生じた燃焼熱などが影響しているものと思われる。

【００２０】したがってこの実施例のフィルタによれ
ば、下流部における急激な燃焼反応による急速な温度上
昇を防止でき、溶損やクラックの防止に有効である。 （変形態様）上記実施例とは別に、従来と同様に上流封
止通気孔３１の上流端をプラグ３４で封栓した主フィル
タの上流端面に、パティキュレ−ト捕集室Ｓの寸法に等
しい短軸等径で孔のピッチ、配列パタンが同じ追加フィ
ルタを接合してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ガス浄化装置の一実施例を示す模
式断面図、

【図２】図１の装置のフィルタの一部拡大断面図、

【図３】図１の装置の温度変化を示す特性図、

【図４】従来のフィルタの燃え残り状態を示す模式図。

【符号の説明】

３はフィルタ、４は端面ヒータ、３１は上流封止通気
孔、３２は下流封止通気孔、３３は隔壁、３４はプラ
グ、３５は多孔性充填セラミック体３５、Ｓはパティキ
ュレ−ト捕集室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上流部がプラグにより封止された上流封止
   通気孔及び下流部がプラグにより封止された下流封止通
   気孔が交互平行に開口されディ−ゼル機関の排気ガス経
   路中に配設されるハニカム状のセラミックフィルタと、
   前記セラミックフィルタの上流側端面に隣接して配設さ
   れる端面ヒータとを備える排気ガス浄化装置において、 前記上流封止通気孔は、上記プラグの上流側にパティキ
   ュレ−ト捕集室を具備すること特徴とする排気ガス浄化
   装置。