JPH0797908A - ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】パティキュレ−トを捕集する通孔を粗目にして
次の空間に通過した小粒子を集合させて次段のフィルタ
にて捕集させ、またニッケルを主成分とするフィルタ材
を用い、その抵抗値に応じて通電を制御する。 【構成】粗目の通孔を有するＡ〜Ｄフィルタ２１〜２４
をそれぞれ空間３１〜３３を隔てて同心状に配置してフ
ィルタと空間とを互いに組合せ、入口流路１１から排気
ガスを流入させる。各フィルタにて捕集した堆積物の焼
却時にはフィルタ抵抗値を一辺としたブリッジ回路の比
較回路４３により、抵抗温度係数の大きいフィルタ抵抗
値を検出してリレ−スイッチ４２を制御する。なお、上
記フィルタ間の空間にセラミックからなる織布或いは不
織布からなるフィルタを介在させても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディ−ゼルエンジンの排
気ガス中のパティキュレ−トを捕集するディ−ゼルパテ
ィキュレ−トフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディ−ゼルエンジンは断熱圧縮による高
温度の空気中に燃料が噴射され、その燃焼が行われるヘ
トロジニアス燃焼のため、排気ガス中に一酸化炭素や炭
化水素の排出が少ないが、窒素酸化物とパティキュレ−
トの排出量が多いという問題がある。

【０００３】そして、このようなパティキュレ−トの大
気への放出を防ぐため、排気流路にフィルタを取付けて
排気ガスを濾過し、その清浄化を図るパティキュレ−ト
フィルタが開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種のパティキュレ
−トフィルタは通常、多数の微細な通孔を有する多孔質
のフィルタ素材を用い、排気流を該フィルタの通孔に導
いてパティキュレ−トを捕集し、捕集した堆積物を電熱
により焼却することが行われている。

【０００５】このような場合、細かいパティキュレ−ト
まで捕集するには細かい通孔を用いればよいが、通孔が
細かいと排気抵抗が大になるという問題がある。

【０００６】また、通電により堆積物を焼却すればフィ
ルタの再生が行えるが、焼却が不十分の場合は通電を繰
返す必要があり、通電時間が長いとフィルタ素子が過熱
され、短寿命となる欠点がある。

【０００７】本発明はこのような従来の欠点を改善しよ
うとするもので、その目的は粗目の通孔のフィルタを用
いても微細な粒子まで捕集できるようにするとともに、
堆積物の焼却処理時には通電が自動的に制御できるよう
なディ−ゼルパティキュレ−トフィルタを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明によれば、ディ−ゼルエンジンの排気ガス中
のパティキュレ−トを捕集し電熱により焼却するディ−
ゼルパティキュレ−トフイルタにおいて、多数の通孔を
有する板状材からなる異径の複数円筒をそれぞれ空間を
隔てて同心上に配置してフィルタ素子を形成せしめ、前
記フィルタ素子の外周部より排気ガスを導入し、中心部
から排気ガスを排出せしめることを特徴とするディ−ゼ
ルパティキュレ−トフィルタが提供され、特にフィルタ
素子とフィルタ素子との間にもセラミック繊維などの不
織布或いは織布からなるフィルタを介在させたものであ
る。

【０００９】

【作用】フィルタ板の通孔を粗目に形成し、これを通過
した微粒子は次の空間にて集合する性質があるため、次
段のフィルタ板にて捕集できるとともに流路抵抗は大に
ならず、またフィルタ板の温度上昇に基づく抵抗値に基
づいて通電を断にするためフィルタ板の過熱が防止でき
る。

【００１０】

【実施例】つぎに本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明にかかるディ−ゼルパテ
ィキュレ−トフィルタの一実施例の構成ブロック図であ
り、図２は図１のフィルタの縦断面図である。

【００１１】これらの図面において、１は外形が円柱状
のフィルタケ−スで、その外壁端の上方には排気ガスが
流入される入口流路１１が、円柱の端面の一方の中央部
分からは浄化された排ガスの出口となる出口流路１２が
それぞれ設けられている。

【００１２】図示の２１はそれぞれフィルタ素子となる
Ａフィルタ、２２はＢフィルタで、空間３１を挟んだ同
心円の円筒状に形成され、ニッケルを主成分とした薄板
の全面には１５０〜３００μｍの小穴がパティキュレ−
ト用のフィルタとして多数穿孔されており、その外面に
は、例えばアルミニウムを被覆してその面を酸化処理し
てＡｌ₂ Ｏ₃ の皮膜を被着させるか、または炭化タング
ステンほ皮膜が覆っている。

【００１３】また、２３はＣフィルタ、２４はＤフィル
タであり、それぞれ櫛歯状の凹凸を有する波状板が空間
３３を挟んで図示のように同心の円筒状に形成されたも
ので、その素材は前述のＡフィルタ２１やＢフィルタ２
２と同種で、通孔として１００〜２００μｍの通孔のも
のが使われており、Ｃフィルタ２３とＢフィルタ２２と
の間は空間３２により隔てられている。

【００１４】１３は遮熱材で、耐熱性で電気の絶縁性の
ある断熱材により構成され、Ａ〜Ｄフィルタ２１〜２４
の両端部をそれぞれ覆ってフィルタケ−ス１の内部に収
納するもので、収納されるＡ〜Ｄフィルタ２１〜２４の
所定の端部には接続用のリ−ドが溶接され、例えば図示
のように４種のフィルタ素子が直列接続されて、その両
端には端子４１、４１が凸設されている。

【００１５】４は電力を供給する制御装置で、直列接続
された４種のフィルタ素子への通電回路には小抵抗ｒ１
とリレ−スイッチ４２が配線されており、該小抵抗ｒ１
と両端子４１と４１間のフィルタの抵抗値、および抵抗
ｒ２とｒ３との４種の抵抗値によってブリッジ回路が構
成され、このバランスを検出する比較回路４３により所
定の抵抗値対比の場合は指令回路４４からの指令によ
り、リレ−スイッチ４２がオフとなるように構成されて
いる。

【００１６】つぎに、このように構成された本実施例の
作動を説明する。入口流路１１から流入される排気ガス
はまずＡフィルタ２１の外周に至り、大粒子のパティキ
ュレ−トは通孔を通過できずに捕集され、微細な粒子や
気体成分は通孔を介して空間３１に解放される。

【００１７】この場合、微細な粒子はＡフィルタ２１を
通過の際や空間３１にて他の粒子などと触れ合って静電
気を帯び、この帯電の吸引力によって互いに集合して空
間３１では大粒子に成長する。

【００１８】ついで、Ｂフィルタ２２では大きく集合し
た粒子は捕集されて他の微細なものは通過するが、次の
空間３２では前記と同様に帯電したものは大粒子に成長
する。

【００１９】したがって、このような繰返しにより排気
中のパティキュレ−トは効率よく捕集されることにな
り、それぞれのフィルタ素子に堆積する。

【００２０】ついで、時間の経過により各フィルタ素子
が目詰りすると、制御回路４はリレ−スイッチ４２を閉
じる事により、小抵抗ｒ１を介して直列接続のフィルタ
素子に通電が行われる。

【００２１】このためニッケルを主成分とするフィルタ
素子の発熱により堆積物が加熱され、温度上昇によって
その焼却が開始される。そして堆積物の焼却熱によりフ
ィルタ素子の温度が上昇するとともに、ニッケル成分の
多いフィルタ素子の電気抵抗値が増大して所定の抵抗値
に到達する。

【００２２】一方、比較回路４２に入力されるブリッジ
回路は，ｒ２およびｒ３との対比と、フィルタ抵抗値お
よびｒ１との対比でバランスが得られていた状態が、フ
ィルタ抵抗値の増大でバランスが崩れ、これを検知した
比較回路４３からの信号により、指令回路４４はリレ−
スイッチ４２に断信号を送ってフィルタ素子への通電を
断にするため、フィルタ素子の過熱が防止されることに
なる。

【００２３】図３は本発明の第２の実施例を示す構成ブ
ロック図であり、図４は図３のフィルタの縦断面図であ
る。この実施例においては、例えばＣフィルタ２３とＤ
フィルタ２４との間の空間にセラミックウイスカ等によ
り構成された織布或いは不織布からなる絶縁性のフィル
タＡＦを介在せしめてある。なお、図３及び図４におい
て、第１の実施例と同じ部分には同じ符号を付し、その
説明は省略する。このように構成することによって、パ
ティキュレ−トの捕捉率が上昇してフィルタ効率が良く
なる。このフィルタＡＦはＣフィルタ２３とＤフィルタ
２４との間の空間に限ることなく、Ａフィルタ２１とＢ
フィルタ２２間、或いはＢフィルタ２２とＣフィルタ２
３との間の何れかの空間、或いはこれら空間の内選択さ
れた複数の空間に設けることもできる。なお、この実施
例において、フィルタＡＦに堆積したパティキュレ−ト
は、Ａフィルタ２１〜Ｄフィルタ２４に堆積したパティ
キュレ−トを焼却する際、類焼により同時に焼却され
る。

【００２４】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であ
り、これらの変形を本発明の範囲から排除するものでは
ない。

【００２５】

【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
フィルタ素子のパティキュレ−トの捕集用の通孔を粗目
にし、通過した微粒子が次の空間にて帯電による集合に
より大粒子に成長し、次段の通孔にて捕集されるように
して、細目の通孔を避けたので排気抵抗の小さいフィル
タシステムが得られ、また、フィルタ素子の表面を酸化
アルミニウム或いは炭化タングステンで覆っているの
で、長寿命である。さらにフィルタ素材に抵抗温度係数
の大きいニッケルを主成分とし、その抵抗値に基づき通
電を制御するので、フィルタ素子の過熱以前に通電を断
つことができ、その損粍が防止できるという効果が得ら
れる。さらに、これらフィルタ素子の間に織布或いは不
織布のフィルタを満たしているので、さらにフィルタの
効率が上昇する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるディ−ゼルパティキュレ−トフ
ィルタの一実施例の構成を示す縦断面図である。

【図２】図１に示すフィルタの断面図である。

【図３】本発明にかかるディ−ゼルパティキュレ−トフ
ィルタの第２の実施例の構成を示す縦断面図である。

【図４】図３に示すフィルタの断面図である。

【符号の説明】

１…フィルタケ−ス ４…制御装置 １１…入口流路 ２１…Ａフィルタ ２２…Ｂフィルタ ２３…Ｃフィルタ ２４…Ｄフィルタ ３１、３２、３３…空間 ４１…端子 ４２…リレ−スイッチ ４３…比較回路 ＡＦ…フィルタ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディ−ゼルエンジンの排気ガス中のパティ
   キュレ−トを捕集し電熱により焼却するディ−ゼルパテ
   ィキュレ−トフイルタにおいて、多数の通孔を有する板
   状材からなる異径の複数円筒をそれぞれ空間を隔てて同
   心上に配置してフィルタ素子を形成せしめ、前記フィル
   タ素子の外周部より排気ガスを導入し、中心部から排気
   ガスを排出せしめることを特徴とするディ−ゼルパティ
   キュレ−トフィルタ。
2. 【請求項２】前記フィルタ素子は耐熱金属板とその外面
   にセラミックスを被覆又は積層してなることを特徴とす
   る請求項１に記載のディ−ゼルパティキュレ−トフィル
   タ。
3. 【請求項３】前記金属板の外面にアルミニウムを被覆し
   さらにその外表面を酸化処理によるアルミナ層を形成さ
   せたことを特徴とする請求項２に記載のディ−ゼルパテ
   ィキュレ−トフィルタ。
4. 【請求項４】前記金属板の外面に炭化タングステンを被
   覆したことを特徴とする請求項２に記載のディ−ゼルパ
   ティキュレ−トフィルタ。
5. 【請求項５】前記フィルタ素子を形成する複数の円筒状
   フィルタは外側の円筒には粗目の通孔を、内側の円筒に
   は細めの通孔を設けたことを特徴とする請求項１又は請
   求項２又は請求項３又は請求項４に記載のディ−ゼルパ
   ティキュレ−トフィルタ。
6. 【請求項６】前記フィルタ素子は多孔質金属材とセラミ
   ックス長繊維を積層した織布又は不織布に積層したこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請
   求項４に記載のディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
7. 【請求項７】前記複数の円筒は排気ガスの流れに対し直
   列接続すると共に、その導電性材の端部には通電用のリ
   −ド線が溶接されていることを特徴とする請求項１又は
   請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５に記載
   のディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ。
8. 【請求項８】前記複数の円筒に通電時各円筒の温度上昇
   による前記複数の円筒を構成する前記金属板の抵抗値が
   所定値に到達時に通電を断制御する制御手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は
   請求項４又は請求項５又は請求項６に記載のディ−ゼル
   パティキュレ−トフィルタ。
9. 【請求項９】上記フィルタ素子間にセラミックスの織布
   又は不織布からなるフィルタを介在せしめたことを特徴
   とする請求項１に記載のディ−ゼルパティキュレ−トフ
   ィルタ。