JPH068257Y2 - 微粒子捕集浄化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はディーゼルエンジンの排気ガス通路に配設され
る微粒子捕集浄化装置に関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジンからの排気ガス中には、炭素を主体
とする微粒子（パティキュレート）が含まれており、こ
のパティキュレートを捕集して浄化し、大気中に排出す
ることが必要である。かかるパティキュレートを捕集す
るために、従来、例えばセラミックス等の多孔質体より
なる微粒子捕集フィルタを具備した微粒子捕集浄化装置
をエンジンの排気ガス通路に配設している。

第３図はこのような微粒子捕集浄化装置をエンジンの排
気ガス通路に配設した状態を示し、微粒子捕集浄化装置
１は、金属製の容器１１、この容器１１内に収納された
微粒子捕集フィルタ１２、及び、容器１１内の前記フィ
ルタ１２の上流側に配設された微粒子燃焼用ヒータ１３
とから構成される。容器１１は通常円筒状に形成され、
両端のフランジ部１１ａ、１１ｂにより、排気通路４の
途中に取り付けられている。微粒子捕集フィルタ１２は
例えばセラミックス等の多孔質体よりなり、容器１１よ
りも僅かに小径の円筒状に形成されており、このフィル
タ１２外周面と容器１１内周面との間には、例えばワイ
ヤメッシュ等の弾性支持部材１４が介在されて、フィル
タ１２を容器１１内に弾性的に支持している。又、ヒー
タ１３はバッテリ２に接続されている。

第４図は微粒子捕集フィルタ１２の構成の一例を示した
ものであり、第４図(a)はその縦断面図、同図(b)はその
端面図である。この微粒子捕集フィルタ１２はその軸方
向に沿って、上流側が閉塞された通路１２ａと下流側が
閉塞された通路１２ａ′とが例えば碁盤目状に交互に多
数形成されており、各通路１２ａと１２ａ′とは多孔質
の薄壁１２ｂにより隔てられている（第４図(b)）。従
って、第４図(a)に示すように、上流側が開口する通路1
2a′から流入した排気ガスは当該通路１２ａ′を進む
が、この通路１２ａ′の下流側は閉塞されているため、
排気ガスは多孔質薄壁１２ｂを通過して隣接する通路１
２ａに流れ込み、この際排気ガス中の微粒子の捕集が行
われて多孔質薄壁１２ｂにパティキュレートが付着す
る。そして、パティキュレートの除去が行われた後、排
気ガスは下流側が開口する通路１２ａから排気通路４に
排出される。

排気通路４には微粒子捕集浄化装置１をバイパスするバ
イパス通路５が形成されており、当該バイパス通路５の
上流側分岐点にはバイパスバルブ６が配設されている。
エンジン運転時には、このバイパスバルブ６を閉じて、
排気ガスを微粒子捕集浄化装置１に通過させて微粒子捕
集フィルタ12によりパティキュレートを捕集する。パテ
ィキュレートがフィルタ１２の多孔質薄壁１２ｂに所定
量以上付着したとき、即ち、フィルタ12の再生が必要と
なったときには、フィルタ１２の通路12a、１２ａ′内
を排気ガスが流れにくくなり、当該フィルタ１２の上流
側と下流側との間の排気ガスの差圧が大きくなる。従っ
て、例えば圧力センサによりこの差圧を検出し、当該差
圧が所定値を超えた時に前記圧力センサからの信号によ
り作動する制御回路（図示せず）がバルブ７を開弁させ
てエアタンク８からアクチュエータ９にエアを供給し、
当該アクチュエータ９を作動させてバイパスバルブ６を
開弁させると共にヒータ１３に通電して加熱させる。バ
イパスバルブ６が開弁すると排気通路４を流れる排気ガ
スの大部分がバイパス通路５を流れ、残量の排気ガスが
ヒータ１３により加熱されて高温ガスとなり微粒子捕集
浄化装置１のフィルタ２０内を流れる。この高温ガスに
より前記パティキュレートを着火燃焼させてフィルタ１
２の再生を行う。

（考案が解決しようとする問題点） このフィルタ１２の再生時には、微粒子捕集浄化装置１
にも排気ガスが供給されるが、ヒータ13の限られた電力
で高温ガスを発生させなければならないので、微粒子捕
集浄化装置１に流入するガス量は上述したように僅少量
に設定される。しかしながら、上記したパティキュレー
トの燃焼時にはヒータ１３で加熱され高温となったガス
は輻射熱として外部に放散されたり、或いは、自然対流
により上昇して容器１１の上部を流れそのままフィルタ
１２の上部通路を通過する。従って、僅かな量の高温ガ
スが有効に利用されないので、フィルタ１２の通路が均
一に加熱されず、特に、下部の通路に捕集されたパティ
キュレートの燃焼が充分に行われず、しかも、フィルタ
12自体にも温度勾配に起因する熱応力が発生するという
問題がある。

本考案は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、パ
ティキュレート燃焼時に燃焼手段により高温となったガ
スがフィルタ入口において略均一な温度分布をなし、且
つ当該フィルタの各通路の通過量を均一にして、フィル
タに熱応力が発生することを防止した微粒子捕集浄化装
置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案によれば、排気通路に
配設された円筒状容器と、該容器内に収納されると共に
排気ガスが通過する多数の通路を有し当該排気ガス中の
微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタと、該フィルタの
上流に配設され当該フィルタに捕集された微粒子を燃焼
させるために前記排気ガスの温度を上昇させる着火・燃
焼手段とを備えた微粒子捕集浄化装置において、前記容
器内且つ前記着火・燃焼手段の上流側に、多数の排気ガ
ス通路が形成され、且つ下部の空隙率が上部の空隙率よ
りも大きく設定された伝熱変換素子を配設した構成とし
たものである。

（作用） 着火・燃焼手段の上流側に配設された伝熱変換素子は、
当該着火・燃焼手段により加熱され高温となった排気ガ
スの熱が輻射熱の影響で外部に放散されることを防止す
ると共に、下流にある着火・燃焼手段へ供給する排気ガ
ス量を排気通路の下部ほど多くする。着火・燃焼手段を
通過して高温となったガスは下流に配設されたフィルタ
入口まで移動する間に、自然対流によって排気通路内を
次第に上昇し、当該フィルタの入口近傍では略均一な温
度分布且つ均一なガス通過量となる。その結果、フィル
タの均一な加熱が行われ、パティキュレートの燃焼が略
均一になされると共に、フィルタの下部から上部にかけ
ての温度勾配に起因する熱応力の発生が防止される。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。尚、図において第３図と同一の構成素には同一の符
号を付して示してある。

第１図は本考案の微粒子捕集浄化装置を示し、微粒子捕
集浄化装置１′において、微粒子捕集フィルタ１２の上
流側に配設されたヒータ１３の更に上流側に伝熱変換素
子１５が配設されている。伝熱変換素子１５は、例え
ば、空隙率の大きなセラミック多孔体から構成される。
セラミックとしては、特に限定されるものではないが、
耐熱性、耐薬品性及び耐熱衝撃性等に優れていることが
要求されるため、例えばコージェライト等が使用され
る。

第２図は伝熱変換素子の構成を示し、伝熱変換素子１５
はメッシュの大きさが相互に異なる２個の半円形のセラ
ミック多孔体１５ａ及び１５ｂを上下に組み合わせて一
体化されてなるものである。この伝熱変換素子１５にお
いて、下部多孔体15bの空隙率（メッシュ）は上部多孔
体１５ａの空隙率（メッシュ）よりも大きく設定されて
おり、当該伝熱変換素子１５の空気通過量は上部よりも
下部の方が多くなるようになされている。従って、この
伝熱変換素子１５に流入した排気ガスは矢印で示すよう
に、下部の通過量が上部の通過量に比べて多くなる。

以下に作用を説明する。

微粒子捕集浄化装置１′は、第３図に示す従来の微粒子
捕集浄化装置１と同様に２点鎖線で示すエンジンの排気
通路４の途中に配設される。微粒子捕集フィルタ１２の
再生時には、前述したようにバイパスバルブが開かれ
て、排気ガスの大部分はバイパス通路を通って流れ、微
粒子捕集浄化装置１′にはごく僅かの排気ガスが流れ込
む。微粒子捕集浄化装置１′に流入した矢印Ａで示す排
気ガスは先ず伝熱変換素子１５を通過する。この伝熱変
換素子１５は矢印Ｃで示す上部を通過する排気ガス量に
比べて矢印Ｂで示す下部を通過する排気ガス量の方が多
くなるようにされているので、当該伝熱変換素子１５の
下流に配設されたヒータ１３により加熱される排気ガス
量は上部より下部の方が多くなっている。

排気ガスはこの伝熱変換素子１５を通過した後、ヒータ
１３により加熱されて高温ガスとされ、当該高温ガスは
フィルタ１２の上流側端面に到達するまでの間に、自然
対流により上昇する。上記したように、ヒータ１３通過
後の高温ガス量は下部の方が多くなっているため、その
一部が矢印Ｄで示すように上昇することによりフィルタ
１２に流入する高温ガス量は当該フィルタ１２の入口側
の全面において略均一となる。従って、フィルタ12の各
通路１２ａ、１２ａ′（第４図）には略均一な温度の高
温ガスが略均一な通過量で通過することとなり、この結
果、当該フィルタ１２に捕集されているパティキュレー
トの燃焼が均一に効率良く行われると共に、フィルタ１
２に熱応力が発生することが防止される。

尚、上記実施例においては、伝熱変換素子として上下に
２分割されたセラミック多孔体を使用した場合について
記述したが、かかる２分割体に限るものではなく、下部
へいく程ガス通過量が増大するような構成のものであれ
ばよい。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、排気通路に配設さ
れた円筒状容器と、該容器内に収納されると共に排気ガ
スが通過する多数の通路を有し当該排気ガス中の微粒子
を捕集する微粒子捕集フィルタと、該フィルタの上流に
配設され当該フィルタに捕集された微粒子を燃焼させる
ために前記排気ガスの温度を上昇させる着火・燃焼手段
とを備えた微粒子捕集浄化装置において、前記容器内且
つ前記着火・燃焼手段の上流側に、多数の排気ガス通路
が形成され、且つ下部の空隙率が上部の空隙率よりも大
きく設定された伝熱変換素子を配設したので、微粒子捕
集フィルタの再生時に、当該フィルタに流入する高温と
なった排気ガスの温度分布及びガス通過量が略均一とな
り、フィルタに捕集された微粒子の燃焼が均一に効率良
く行われると共に、当該フィルタに温度勾配に起因する
熱応力の発生が防止されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の微粒子捕集浄化装置の一実施例を示す
断面図、第２図は第１図の伝熱変換素子の斜視図、第３
図は従来の微粒子捕集浄化装置をエンジンの排気通路に
配設した状態を示す構成図、第４図(a)は第３図の微粒
子捕集浄化装置の微粒子捕集フィルタの断面図、第４図
(b)は第４図(a)の端面図である。 １′…微粒子捕集浄化装置、４…排気通路、12…微粒子
捕集フィルタ、13…ヒータ、15…伝熱変換素子、15a、15
b…セラミック多孔体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 熊谷 保昭 東京都港区芝５丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−520（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−130611（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−11293（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平１−15854（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路に配設された円筒状容器と、該容
   器内に収納されると共に排気ガスが通過する多数の通路
   を有し当該排気ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集フ
   ィルタと、該フィルタの上流に配設され当該フィルタに
   捕集された微粒子を燃焼させるために前記排気ガスの温
   度を上昇させる着火・燃焼手段とを備えた微粒子捕集浄
   化装置において、前記容器内且つ前記着火・燃焼手段の
   上流側に、多数の排気ガス通路が形成され、且つ下部の
   空隙率が上部の空隙率よりも大きく設定された伝熱変換
   素子を配設したことを特徴とする微粒子捕集浄化装置。