JPH11264313A - 流体加熱用発熱体およびそれを用いた排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体中に含まれる不純物の影響を受けず、コ
ンパクトなサイズで十分な熱交換率を有する流体加熱用
発熱体およびそれを用いた排ガス浄化装置を得る。 【解決手段】 一方側に流入口１１ａが、他方側に流出
口１１ｂが形成された外装管１と、外装管１の内部に、
所定の間隔を開けてこの外装管１の内側に向かって取り
付けられた仕切金属管２および内装管３と、外装管１、
仕切金属管２および内装管３に仕切られた空間により同
心状に形成され、流入口１１ａから流入した流体を長さ
方向に内側に折り返しながら進行させて流出口１１ｂか
ら流出させる流路８，９と、流路８，９内に配置された
シース構造の発熱体４とを有する流体加熱用発熱体とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を高温に加熱
する流体加熱用発熱体と、この流体加熱用発熱体が用い
られ、ディーゼル機関等から排出される煤等の可燃性の
微粒子であるパーティキュレートを捕集してこれを燃焼
する排ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、配管内を流れる流体を高
温に加熱するには、例えば、鉄−クロム−アルミ系の電
熱線をスパイラル状に加工したものを石英ガラス管内に
設置する技術が用いられている。

【０００３】このような従来の流体加熱用発熱体を図面
に基づいて説明する。図５は従来の流体加熱用発熱体の
概略構成を示す模式図である。

【０００４】発熱体４６には、フィッティング４３で固
定されたリード線４１が結線されている。ここで、発熱
体４６は、発熱体温度を高くして流体を高温に加熱する
ために裸線が用いられ、セラミック補強棒４８にスパイ
ラル状に巻き付けられて、電気的絶縁物である石英ガラ
ス管４７内に固定されている。また、石英ガラス管４７
は、断熱材４５を介して外筒管４４の内部に固定されて
いる。そして、外筒管には、加熱対象である流体を導入
するための流体導入管４２が接続されている。

【０００５】このように構成された流体加熱用発熱体の
流体加熱時における動作について説明する。

【０００６】流体導入管４２から流入された流体は、石
英ガラス管４７の内部を発熱体４６やセラミック補強棒
４８と接触しながら排出される。このとき、石英ガラス
管４７と外筒管４４との間に設けられた断熱材４５によ
り、流体はすべて石英ガラス管４７の内部を通過すると
ともに熱伝導による熱放出が防止され、さらに、石英ガ
ラス管４７への外部振動が緩和される。そして、流体が
導入された石英ガラス管４７内に設置された発熱体４６
へリード線４１から電力が供給され、これにより流体は
発熱体４６で熱交換されて加熱される。

【０００７】このような従来の流体加熱用発熱体は、流
体を６００℃以上に加熱することができ、また、流体中
あるいは加熱動作を実施していない待機状態で油分やカ
ーボンなどの不純物が付着しなければ、十分な発熱体寿
命を確保することができる。

【０００８】さて、近年においては、環境保護および健
康上の理由から、ディーゼルエンジンからの煤などのパ
ーティキュレート（微粒子）の排出量が規制され始めて
いる。

【０００９】ここで、パーティキュレートを取り除いて
ディーゼルエンジンの排ガスを浄化する技術として、排
気管の途中に耐熱性のセラミックハニカムのフィルタを
取り付けてパーティキュレートを濾過するものがある。
この技術の特徴は、ある程度パーティキュレートが堆積
したとき、これに火をつけて燃焼させ、炭酸ガスに変え
て大気に放出してセラミックフィルタをクリーンに再生
し、繰り返し使用することにある。そして、この作業は
燃焼再生（リジェネレーション）と呼ばれている。

【００１０】一般に、ディーゼルエンジンの排ガスはパ
ーティキュレートの着火温度より低いので、パーティキ
ュレートは排ガス温度では燃焼せず、堆積するだけであ
る。そして、堆積したパーティキュレートにより排気圧
力が過度に上昇してエンジンおよびエミッション性能を
低下させる。したがって、燃焼再生には何らかの手段に
よって排ガス温度またはフィルタ温度を上げる必要があ
る。

【００１１】ここで、排気系にフィルタ２個を備え、排
ガス浄化を交互に行う技術が提案されいる。この技術に
おいては、燃焼再生は、排ガス濾過中ではなく、ある程
度パーティキュレートが堆積して排ガス浄化をもう一方
のフィルタで行っているときに実施される。そして、フ
ィルタ温度を上昇させる昇温手段としては、電気ヒー
タ、バーナ、マイクロ波などが用いられている。

【００１２】また、屋内作業用のディーゼルエンジンフ
ォークリフトなどでは、１個のフィルタを備えておき、
このフィルタにパーティキュレートが堆積したら、エン
ジンを停止して、外部電源やバッテリから電力を供給し
て再生する排ガス浄化装置も提案されている。

【００１３】このような従来のディーゼル排ガス浄化装
置を図３を参照しつつ説明する。なお、後述するよう
に、図３は本発明の実施の形態２における排ガス浄化装
置を示す概略図であるが、従来の排ガス浄化装置もこの
排ガス浄化装置と部分的に共通しているので、ここで
は、図３を用いて説明することとしたものである。

【００１４】図３に示すように、フィルタ収納容器２９
の一方側には、排ガスが導入される排ガス導入配管２５
と、再生用空気が導入される再生空気導入配管２７とが
接続されている。再生空気導入配管２７の先端には再生
用空気をフィルタ収納容器２９内に送り込むためのブロ
ア２４が取り付けられている。また、再生空気導入配管
２７上には、ブロア２４からフィルタ収納容器２９に至
る管路を開閉して排ガスがブロア２４へ流入することを
防止するためのバルブ２６、およびブロア２４とフィル
タ収納容器２９内の流体加熱用発熱体３０との間の圧力
を測定する圧力センサ２２が設置されている。また、フ
ィルタ収納容器２９の他方側には、排ガスが排出される
排ガス排出配管３１が接続されている。

【００１５】フィルタ収納容器２９内には、前述した流
体加熱用発熱体３０の他に、排ガス排出配管３１側にセ
ラミック製のディーゼルパーティキュレートフィルタ
（以下、「ＤＰＦ」という。）２８が配置されている。
また、流体加熱用発熱体３０とフィルタ２８との間に
は、圧力センサ２１と温度センサ２３が設置されてい
る。

【００１６】このように構成された、ディーゼル排ガス
浄化装置のパーティキュレートの捕集及び再生時の動作
を説明する。

【００１７】まずパーティキュレートの捕集時は、ディ
ーゼルエンジン（図示せず）が稼働しているため、排ガ
スが排ガス導入配管２５からフィルタ収納容器２９へ導
入される。そして、排ガスは、ＤＰＦ２８を通過する際
にパーティキュレートがＤＰＦ２８に捕集されてクリー
ンになり、排ガス排出配管３１を通って大気中に放出さ
れる。その際、バルブ２６が閉じて排ガスのブロア２４
への逆流を防止している。

【００１８】ここで、このように排ガスが通過するとき
に圧力センサ２１で圧力の測定とエンジン回転数の測定
を行い、このデータと温度センサ２３による温度データ
とで演算してＤＰＦ２８の目詰まり状態を推定し、表示
を行う。このとき、流体加熱用発熱体３０の内部へ直接
的な排ガスの流れはバルブ２６により防止されているも
のの、排ガスが脈動しているために、流体加熱用発熱体
３０の内部へ一部の排ガスが流入して油分やカーボンな
どの不純物が発熱体の表面に付着することになる。

【００１９】このような付着を避けるためには、流体加
熱用発熱体３０の出口側にバルブ２６を配置すればよい
が、この箇所は非常に高温となるため、実質的には困難
である。

【００２０】次に、再生時は、ディーゼルエンジンを停
止した状態で実施する。そのため、排ガス導入配管２５
からは排ガスの導入がなく、またエンジンピストンによ
り流体の流出も防止される。

【００２１】再生時には、外部電源によりブロア２４と
流体加熱用発熱体３０への電力供給が行われる。また、
バルブ２６が開になり、ブロア２４から送風が開始され
る。ここで、ブロア２４への電力は、圧力センサ２１と
２２の圧力値の差が一定になるように制御される。

【００２２】ブロア２４から送風される空気は流体加熱
用発熱体３０により加熱される。加熱された空気は、温
度センサ２３で温度が測定されて、目標温度との違いに
より流体加熱用発熱体３０への電力供給が制御され、目
標とする温度へ制御される。そして、このように加熱さ
れた空気がＤＰＦ２８を均一に加熱しながらＤＰＦ２８
に捕集されたパーティキュレートを燃焼させ、炭酸ガス
として排ガス排出配管３１から大気中に放出される。そ
の後、所定の時間が経過したならば、流体加熱用発熱体
３０とブロア２４への電力供給を終了し、バルブ２６を
閉じて再生を終了する。

【００２３】このような動作をする排ガス浄化装置によ
り、これまでの大きな課題であったＤＰＦ２８の割れや
溶損を防止でき、信頼性の高い排ガス浄化装置を得るこ
とができるようになった。

【００２４】また、フィルタの加熱には、流体加熱用発
熱体以外にも、軽油等を燃料としたバーナによる加熱技
術がある。このバーナによる加熱では、課題として、バ
ーナの火力の安定性確保や、炎を出すために安全性の確
保がある。

【００２５】さらに、フィルタを加熱せずに、高圧エア
でパーティキュレートを払い落としてフィルタ外部で加
熱燃焼する逆洗方式と呼ばれるフィルタ再生技術も知ら
れている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような流体加熱用発熱体の構成においては、流体中に水
分や油分などの不純物が含まれている場合、それらに発
熱体が晒されることになる。すると、これが原因で裸線
のスパイラル線間の絶縁が低下したり、これらの不純物
が発熱体に付着して腐食の原因となるなど、発熱体の寿
命に関わる大きな問題となっている。

【００２７】また、発熱体の設置寸法に制限がある場合
や比較的流量が大きい場合には十分な熱交換率を得られ
ないので、発熱体温度を上昇させることでこれを解決し
ている。しかし、この場合は流路外壁の温度が上昇する
などの問題がある。

【００２８】さらに、配管には石英ガラス管を使用して
いるため、振動や脈動による割れなどの発生がないよう
に、配管内への発熱体の設置に当たっては、その固定方
法に細心の注意が必要とされ、組み立てを容易に行うこ
とができないという問題がある。

【００２９】一方、排ガス浄化装置においては、比較的
多量の再生空気を流体加熱用発熱体で加熱し、その加熱
された熱風によりＤＰＦを加熱することにより、ススの
着火ではなく緩やかな酸化により、ＤＰＦの再生が実施
される。そのため、フィルタ内の温度差がほとんどな
く、ＤＰＦのクラックが発生することはない。

【００３０】しかしながら、このような再生技術では、
比較的多量の空気を６００℃以上に加熱するため、大容
量の流体加熱用発熱体が必要となる。また、従来の流体
加熱用発熱体では、高い熱交換率を確保するために、空
気分子の発熱体への接触機会を増加させるための流体流
路の圧力損失を高くしたり、発熱体の温度を高くする必
要があった。そのため、必要とする流体流量が確保でき
なかったり、発熱体寿命が短くなってしまう。

【００３１】また、排ガス浄化装置は従来のマフラとの
置き換えであるため、これを従来のマフラ程度の寸法に
する必要がある。

【００３２】さらに、排気ガス浄化装置はディーゼルエ
ンジンの排ガス雰囲気中で使用されるため、腐食等に対
して十分な耐久性を有する流体加熱用発熱体である必要
がある。

【００３３】そこで、本発明は、流体中に含まれる不純
物の影響を受けることのない発熱体を備えた流体加熱用
発熱体を提供することを目的とする。

【００３４】また、本発明は、コンパクトなサイズで十
分な熱交換率を有する流体加熱用発熱体を提供すること
を目的とする。

【００３５】さらに、本発明は、排ガスに対する十分な
耐久性を有する排ガス浄化装置を提供することを目的と
する。

【００３６】そして、本発明は、コンパクトなサイズで
十分な熱交換率を有する排ガス浄化装置を提供すること
を目的とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の流体加熱用発熱体は、一方側に流入口が、
他方側に流出口が形成された外装管と、外装管の内部
に、所定の間隔を開けてこの外装管の内側に向かって取
り付けられた仕切金属管および内装管と、外装管、仕切
金属管および内装管に仕切られた空間により同心状に形
成され、流入口から流入した流体を長さ方向に内側に折
り返しながら進行させて流出口から流出させる流路と、
流路内に配置されたシース構造の発熱体とを有する構成
にしたものである。

【００３８】これにより、コンパクトなサイズで十分な
熱交換率を得ることが可能になるとともに、発熱体が流
体中に含まれる不純物の影響を受けることがなくなる。

【００３９】また、本発明の流体加熱用発熱体は、一方
側に流入口が、他方側に流出口が形成された外装管と、
外装管の内部に配置されたシース構造の発熱体と、同じ
く外装管の内部に配置された多孔質金属とを有する構成
にしたものである。

【００４０】これにより、コンパクトなサイズで十分な
熱交換率を得ることが可能になるとともに、発熱体が流
体中に含まれる不純物の影響を受けることがなくなる。

【００４１】そして、本発明の排ガス浄化装置は、排ガ
スを通過させて排ガス中のパーティキュレートを捕集す
るフィルタと、フィルタが収納されたフィルタ収納容器
と、フィルタ収納容器内に排ガスを供給する排ガス導入
配管と、フィルタ収納容器から浄化された排ガスを放出
する排ガス排出配管と、フィルタ収納容器内に設置さ
れ、フィルタを加熱する前述した流体加熱用発熱体と、
再生用空気導入配管を通してフィルタ収納容器内に再生
空気を供給する送風手段とを有する構成としたものであ
る。

【００４２】これにより、コンパクトなサイズで十分な
熱交換率を得ることが可能になるとともに、排ガスに対
する十分な耐久性を得ることが可能になる。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一方側に流入口が、他方側に流出口が形成された外
装管と、外装管の内部に、所定の間隔を開けてこの外装
管の内側に向かって取り付けられた仕切金属管および内
装管と、外装管、仕切金属管および内装管に仕切られた
空間により同心状に形成され、流入口から流入した流体
を長さ方向に内側に折り返しながら進行させて流出口か
ら流出させる流路と、流路内に配置されたシース構造の
発熱体とを有する流体加熱用発熱体であり、長さ方向へ
の折り返し構造の流路により、外装管の長さよりもその
内部に形成された流路の長さを長くすることができるの
で、コンパクトなサイズで十分な熱交換率を得ることが
可能になるという作用を有する。また、発熱体がシース
構造となっているので、発熱体が流体中に含まれる不純
物の影響を受けることがなくなるという作用を有する。

【００４４】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、流路および内装管の内側の少な
くとも何れかには、多孔質金属が配置されている流体加
熱用発熱体であり、多孔質金属により流体の進行方向が
屈曲されて流路を通る流体の進行距離が長くなるので、
より高い熱交換率を得ることが可能になるという作用を
有する。

【００４５】本発明の請求項３に記載の発明は、一方側
に流入口が、他方側に流出口が形成された外装管と、外
装管の内部に配置されたシース構造の発熱体と、同じく
外装管の内部に配置された多孔質金属とを有する流体加
熱用発熱体であり、多孔質金属により流体の進行方向が
屈曲されて流路を通る流体の進行距離が長くなるので、
コンパクトなサイズで十分な熱交換率を得ることが可能
になるという作用を有する。また、発熱体がシース構造
となっているので、発熱体が流体中に含まれる不純物の
影響を受けることがなくなるという作用を有する。

【００４６】本発明の請求項４に記載の発明は、排ガス
を通過させて排ガス中のパーティキュレートを捕集する
フィルタと、フィルタが収納されたフィルタ収納容器
と、フィルタ収納容器内に排ガスを供給する排ガス導入
配管と、フィルタ収納容器から浄化された排ガスを放出
する排ガス排出配管と、フィルタ収納容器内に設置さ
れ、フィルタを加熱する請求項１、２または３記載の流
体加熱用発熱体と、再生用空気導入配管を通してフィル
タ収納容器内に再生空気を供給する送風手段とを有する
排ガス浄化装置であり、コンパクトなサイズで十分な熱
交換率を有する流体加熱用発熱体が用いられているの
で、当該流体加熱用発熱体によりコンパクトなサイズで
十分な熱交換率を得ることが可能になるという作用を有
する。また、流体中に含まれる不純物の影響を受けるこ
とがない流体加熱用発熱体が用いられているので、排ガ
スに対する十分な耐久性を得ることが可能になるという
作用を有する。

【００４７】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図４を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００４８】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態における流体加熱用発熱体を示す断面図、図２は図
１の流体加熱用発熱体を流出口側から見た斜視図であ
る。

【００４９】図示するように、一方側に流入口１１ａが
他方側に流出口１１ｂが形成された筒状の外装管１の内
部には、仕切金属管２および内装管３が所定の間隔を開
けて内側に向かって取り付けられている。仕切金属管２
の流入口１１ａ側には端壁２ａが設けられ、流出口１１
ｂ側は外装管１の内壁と離間している。また、内装管３
の一端は外装管１の流出口１１ｂの周囲に固定され、こ
こから延びる内装管３の他端は仕切金属管２の端壁２ａ
と離間している。そして、このような配置からなる外装
管１、仕切金属管２および内装管３に仕切られた空間に
より、流入口１１ａから流入した加熱対象である流体が
長さ方向に内側に折り返されながら案内されて流出口１
１ｂから流出する流路８，９が同心状に形成されてい
る。なお、仕切金属管２は複数設けるようにしてもよ
い。

【００５０】ここで、管内が高温になることを考慮し
て、外装管１、仕切金属管２および内装管３は、いずれ
も耐熱性を有する物質により形成されている。

【００５１】流路８，９および内装管３の内側には、流
体中の不純物の影響を受けないようにステンレスなど耐
食性を有するシース構造とされた螺旋状の発熱体４が配
置されている。さらに、内装管３の内側には、この発熱
体４に加えて、金属メッシュなどの多孔質金属７が配置
されている。なお、多孔質金属７は流路８，９にも、あ
るいは流路８，９のみに配置することもできる。

【００５２】本実施の形態においては、このように折り
返し構造の流路８，９が形成され、さらに多孔質金属７
が配置されているが、折り返し構造の流路８，９だけ、
あるいは多孔質金属７だけ、つまりこれらの何れか一方
だけを採用してもよい。

【００５３】このような流体加熱用発熱体によれば、流
入口１１ａから流入した流体は外側に位置する流路８か
ら折り返されて内側の流路９を通り、さらに内装管３の
内側を通ることによって徐々に加熱されて行き、流出口
１１ｂから流出する。このように、本実施の形態の流体
加熱用発熱体によれば、長さ方向への折り返し構造の流
路８，９により、外装管３の長さよりもその内部に形成
された流路８，９の長さを長くすることができるので、
コンパクトなサイズで十分な熱交換率を得ることが可能
になる。

【００５４】また、このような流体加熱用発熱体によれ
ば、流入口１１ａから流入した流体は多孔質金属７によ
りその進行方向が屈曲されながら流路８，９を通ること
によって徐々に加熱されて行き、流出口１１ｂから流出
する。このように、本実施の形態の流体加熱用発熱体に
よれば、多孔質金属７により流体の進行方向が屈曲され
て流路８，９を通る流体の進行距離が長くなるので、コ
ンパクトなサイズで十分な熱交換率を得ることが可能に
なる。

【００５５】さらに、発熱体４をシース構造としている
ので、発熱体４が流体中に含まれる不純物の影響を受け
ることがなくなる。

【００５６】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２における排ガス浄化装置を示す概略図、図４は図３
はの排ガス浄化装置におけるフィルタ内の温度変化を示
すグラフである。

【００５７】図３に示すように、本実施の形態の排ガス
浄化装置は、送風手段であるブロア２４と流体加熱用発
熱体３０との間、および流体加熱用発熱体３０とＤＰＦ
２８との間の２カ所に圧力センサ２１，２２を配置して
各位置での圧力を測定し、その圧力差が目標差圧値にな
るようにブロア２４の出力を制御して再生空気流量をコ
ントロールするように構成したものである。

【００５８】図示するように、フィルタ収納容器２９の
一方側には、排ガスが導入される排ガス導入配管２５
と、再生用空気が導入される再生用空気導入配管２７と
が接続されている。再生用空気導入配管２７の先端には
再生用空気をフィルタ収納容器２９内に送り込むための
ブロア２４が取り付けられている。また、再生用空気導
入配管２７上には、ブロア２４からフィルタ収納容器２
９に至る管路を開閉して排ガスがブロア２４へ流入する
ことを防止するためのバルブ２６、およびブロア２４と
フィルタ収納容器２９内の流体加熱用発熱体３０との間
の圧力を測定する圧力センサ２２が設置されている。ま
た、フィルタ収納容器２９の他方側には、排ガスが排出
される排ガス排出配管３１が接続されている。

【００５９】フィルタ収納容器２９内には、ブロア２４
側に前述した流体加熱用発熱体３０が、排ガス排出配管
３１側にセラミック製のＤＰＦ（フィルタ）２８がそれ
ぞれ配置されている。また、流体加熱用発熱体３０とＤ
ＰＦ２８との間には、圧力センサ２１および温度センサ
２３が設置されている。

【００６０】ここで、圧力センサ２１，２２は再生用空
気の各部での圧力測定の作用を行うものであり、ダイア
フラムに金属線ひずみゲージを接着した電気抵抗形の圧
力変換器と、圧力をダイアフラムまで導く導圧管とから
構成されている。なお、図示する場合において、圧力セ
ンサ２１は流体加熱用発熱体３０とＤＰＦ２８の間には
設置されていないが、フィルタ収納容器２９の内壁と流
体加熱用発熱体３０とＤＰＦ２８とで形成された空間で
あれば、何れの箇所もほぼ同じ圧力であるので、この位
置でも流体加熱用発熱体３０とＤＰＦ２８との間の圧力
が測定される。ここで、圧力センサ２１，２２の導圧管
は流体加熱用発熱体３０とＤＰＦ２８の間まで延ばして
もかまわない。但し、導圧管の途中や圧力センサ固定部
分などに空気の漏れる箇所があれば正確な圧力測定がで
きないので、この点には配慮する必要がある。

【００６１】温度センサ２３は、加熱された再生空気の
温度を測定するもので、熱電対で構成されている。

【００６２】パーティキュレートを捕集するＤＰＦ２８
は、ウォールスルータイプのハニカム構造からなり、コ
ージェライトやムライトおよびチタン酸アルミニューム
等、熱膨張係数が小さく耐熱衝撃性ならびに耐熱溶融性
に優れた材料が用いられている。本実施の形態におい
て、ＤＰＦ２８の形状は円筒形であるが、楕円筒形や方
形など種々の形状とすることができる。また、ＤＰＦ２
８のサイズは、直径４〜１３インチ、長さ５〜１４イン
チで、セル数は１インチ平方あたり５０〜４００個とな
っている。ここで、ＤＰＦ２８には酸化触媒を設けても
良い。ＤＰＦ２８に捕集されるパーティキュレートの量
は、フィルタの単位体積（１リットル）当たりの重量
（グラム）で表すと、たとえば１〜３０ｇ／Ｌ程度とさ
れている。

【００６３】フィルタ収納容器２９内の空気を加熱する
手段として用いられた流体加熱用発熱体３０は、実施の
形態１における流体加熱用発熱体が用いられている。な
お、発熱体の容量は加熱する空気量に応じて決定され
る。また、ブロア２４の静圧によっても流体加熱用発熱
体３０の許容圧力損失が決定される。

【００６４】フィルタ収納容器２９は耐熱性のある金属
からなり、パーティキュレートの漏れを防止するため
に、フィルタ収納容器２９の内壁とＤＰＦ２８との間に
は、蛭石等が含有されて熱によって膨張する材質のシー
ル材（図示せず）が設けられている。また、このフィル
タ収納容器２９からの放熱によりＤＰＦ２８の内外周の
温度差が発生するので、フィルタ収納容器２９をセラミ
ックウールなどの断熱材で包み込んだり真空断熱容器に
するなどして、断熱対策を施すのが好ましい。

【００６５】ブロア２４は軸流送風機であり、ダイアフ
ラム式のエアポンプと比較して静圧が低くなっている。

【００６６】排気ガスが通過する排ガス導入配管２５と
排ガス排出配管３１は、耐熱性および耐食性を有する金
属、好ましくはステンレスが使用されている。そして、
その内径はエンジンの排気量に応じて設定される。

【００６７】ここで、パーティキュレートの成分の一つ
に可溶性有機物（ＳＯＦ）があり、これはＤＰＦ２８に
捕集されても再生中に燃焼することなく蒸発して大気中
に放出されるので、ＤＰＦ２８の前または後ろには、貴
金属等を担持したＳＯＦ酸化触媒を設けることが好まし
い。

【００６８】圧力センサ２１，２２は、受圧ダイアフラ
ムの変位を感知して圧力へ変換するもので、その変位に
伴う金属線ひずみゲージや結晶格子の変形により電気抵
抗が変化する半導体が用いられている。但し、ピエゾ圧
電形、電磁誘導形、静電容量形、振動形圧力変換器など
の圧力センサを用いてもよい。

【００６９】なお、本実施の形態では、熱電対による温
度センサ２３が用いられているが、シースタイプの熱電
対や白金抵抗体等の比較的高温を検知できる熱電対であ
れば良いが、さらに、排ガスにさらされるので耐食性が
良いものを選ぶのが好ましい。また、放射伝熱による指
示温度の低下を防ぐように温度センサ２３の配置を考慮
することが好ましい。

【００７０】このような排ガス浄化装置によれば、コン
パクトなサイズで十分な熱交換率を有する流体加熱用発
熱体３０が用いられているので、流体加熱用発熱体３０
によりコンパクトなサイズで十分な熱交換率を得ること
が可能になる。これにより、この排ガス浄化装置を従来
のマフラと置き換えることが可能になる。

【００７１】また、本実施の形態の排ガス浄化装置によ
れば、流体中に含まれる不純物の影響を受けることがな
い流体加熱用発熱体３０が用いられているので、排ガス
に対する十分な耐久性を得ることが可能になる。

【００７２】ところで、本発明者らは、このような構成
を有する排ガス浄化装置おいて、ＤＰＦ２８と流体加熱
用発熱体３０とからなるフィルタ収納容器２９の全長が
４１７ｍｍのものを用いて以下の測定を行った。ここ
で、流体加熱用発熱体３０の容量は９ｋＷのものを、Ｄ
ＰＦ２８はウォールスルータイプのハニカム構造でコー
ジェライトからなり、そのサイズは、直径５．６６イン
チ、長さ６インチ、また、セル数は１インチ平方あたり
２００個のものを使用した。そして、圧力センサ２１、
２２により２カ所の圧力を測定し、その圧力差が一定の
目標差圧値になるようにブロア２４の出力を制御し、再
生空気流量が一定になるようにした。これによれば、５
００リットル／分の再生空気を流体加熱用発熱体で２０
０〜６５０℃に加熱すると、最大で約４００ｍｍＡｑの
圧力損失が発生する。

【００７３】このような排ガス浄化装置におけるフィル
タ内の温度変化を図４に示す。このグラフから、フィル
タ再生に必要な６００℃以上の加熱が十分に行われてい
ることが分かる。

【００７４】この排ガス浄化装置をフォークリフトのデ
ィーゼルエンジンに搭載した場合には、フィルタ収納容
器２９はカウンターウェートと呼ばれる重りの中に収納
される。そして、実施の形態１に説明した流体加熱用発
熱体３０が用られた本実施の形態の排ガス浄化装置で
は、マフラとの置き換えが可能となってカウンターウェ
ート内へ内蔵することができる。

【００７５】さらに、本発明者らはフォークリフトで実
際の耐久試験を実施した。そして、１日１回の再生動作
を繰り返した約６ヶ月間の耐久テスト後、流体加熱用発
熱体３０を調査したところ、腐食劣化した形跡もなく、
初期の状態が維持されていることが確認された。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、本発明の流体加熱用発熱
体によれば、長さ方向への折り返し構造の流路により、
外装管の長さよりもその内部に形成された流路の長さを
長くすることができるので、コンパクトなサイズで十分
な熱交換率を得ることが可能になるという有効な効果が
得られる。

【００７７】また、本発明の流体加熱用発熱体によれ
ば、多孔質金属により流体の進行方向が屈曲されて流路
を通る流体の進行距離が長くなるので、コンパクトなサ
イズで十分な熱交換率を得ることが可能になるという有
効な効果が得られる。

【００７８】さらに、本発明の流体加熱用発熱体によれ
ば、発熱体がシース構造となっているので、発熱体が流
体中に含まれる不純物の影響を受けることがなくなると
いう有効な効果が得られる。

【００７９】本発明の排ガス浄化装置によれば、コンパ
クトなサイズで十分な熱交換率を有する流体加熱用発熱
体が用いられているので、当該流体加熱用発熱体により
コンパクトなサイズで十分な熱交換率を得ることが可能
になるという有効な効果が得られる。

【００８０】これにより、この排ガス浄化装置を従来の
マフラと置き換えることが可能になるという有効な効果
が得られる。

【００８１】そして、本発明の排ガス浄化装置によれ
ば、流体中に含まれる不純物の影響を受けることがない
流体加熱用発熱体が用いられているので、排ガスに対す
る十分な耐久性を得ることが可能になるという有効な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における流体加熱用発熱
体を示す断面図

【図２】図１の流体加熱用発熱体を流出口側から見た斜
視図

【図３】本発明の実施の形態２における排ガス浄化装置
を示す概略図

【図４】図３の排ガス浄化装置におけるフィルタ内の温
度変化を示すグラフ

【図５】従来の流体加熱用発熱体の概略構成を示す模式
図

【符号の説明】

１ 外装管 ２ 仕切金属管 ３ 内装管 ４ 発熱体 ７ 多孔質金属 ８ 流路 ９ 流路 １１ａ 流入口 １１ｂ 流出口 ２４ ブロア（送風手段） ２５ 排ガス導入配管 ２７ 再生空気導入配管 ２８ ディーゼルパーティキュレートフィルタ（フィル
タ）（ＤＰＦ） ２９ フィルタ収納容器 ３０ 流体加熱用発熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藪崎 正明 東京都千代田区外神田１丁目12番２号 坂 口電熱株式会社内 (72)発明者 寺田 昌男 東京都千代田区外神田１丁目12番２号 坂 口電熱株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方側に流入口が、他方側に流出口が形成
   された外装管と、 前記外装管の内部に、所定の間隔を開けてこの外装管の
   内側に向かって取り付けられた仕切金属管および内装管
   と、 前記外装管、仕切金属管および内装管に仕切られた空間
   により同心状に形成され、前記流入口から流入した流体
   を長さ方向に内側に折り返しながら進行させて前記流出
   口から流出させる流路と、 前記流路内に配置されたシース構造の発熱体とを有する
   ことを特徴とする流体加熱用発熱体。
2. 【請求項２】前記流路および前記内装管の内側の少なく
   とも何れかには、多孔質金属が配置されていることを特
   徴とする請求項１記載の流体加熱用発熱体。
3. 【請求項３】一方側に流入口が、他方側に流出口が形成
   された外装管と、 前記外装管の内部に配置されたシース構造の発熱体と、 同じく前記外装管の内部に配置された多孔質金属とを有
   することを特徴とする流体加熱用発熱体。
4. 【請求項４】排ガスを通過させて前記排ガス中のパーテ
   ィキュレートを捕集するフィルタと、 前記フィルタが収納されたフィルタ収納容器と、 前記フィルタ収納容器内に排ガスを供給する排ガス導入
   配管と、 前記フィルタ収納容器から浄化された排ガスを放出する
   排ガス排出配管と、 前記フィルタ収納容器内に設置され、前記フィルタを加
   熱する請求項１、２または３記載の流体加熱用発熱体
   と、 再生用空気導入配管を通して前記フィルタ収納容器内に
   再生空気を供給する送風手段とを有することを特徴とす
   る排ガス浄化装置。