JP2003027923A

JP2003027923A - 排ガスの粒子状物質除去装置。

Info

Publication number: JP2003027923A
Application number: JP2001213955A
Authority: JP
Inventors: Toshio Matsumoto; 壽夫松本
Original assignee: MATSUMOTO GIKEN KK
Current assignee: MATSUMOTO GIKEN KK
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】排ガスの粒子状物質を濾過捕集、これを焼却し
て再生するフィルタにおいて、フィルタの（イ）捕集効
率が高い、（ロ）耐熱、耐久性がある、（ハ）溶損、ワ
レが無い、（ニ）目詰りと圧力損失が少ない、（ホ）５
００ｐｐｍの硫黄分でも使用でき、（ヘ）そして運転中
でも連続して逆洗再生ができること。【解決手段】本体１０に固定したフィルタと、移動する
セクション部材７とを組み合わせることによって、排ガ
スの流路から独立した１つの小規模（フィルタ全体の１
／６〜１／３０）なフィルタセクションを構成し、焼却
サイクルではセクション部材７を停止し、排気ガス下流
側から管２０のヒーターにより加熱空気２９を導入し、
焼却セクションＢの中に堆積した粒子状物質を焼却し、
逆洗サイクルではヒーターを止め同じセクション部材位
置で管２０により空気２９を送って逆洗する。これを順
送りに連続して繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、ディーゼルエン
ジンを搭載した車等から排出される排ガスの粒子状物質
除去装置に関する。詳しくはディーゼル車から排出され
る排ガス中の炭素微粒子からなる粒子状物質（ＰＭ）
を、複数のフィルタセクションに分割、或いは分割され
た態様でフィルタに捕集し、該フィルタに捕集堆積した
粒子状物質を、焼却等の処理してから、又はしないで排
ガス下流側から逆向きに流される空気等で逆洗してフィ
ルタから剥離せしめることによってフィルタを再生する
連続再生式のディーゼルエンジン等排ガスの粒子状物質
除去装置（ＤＰＦ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からトラックやバス等、所謂ディー
ゼル車等から排出される大量の粒子状物質即ち炭素微粒
子から生じる公害が問題視され、その対策が講じられて
いる。その代表的な粒子状物質除去装置として、交互に
目封じされた貫通孔が長手方向に多数並列され、該貫通
孔の隔壁がフィルタとなるハニカム構造体で、貫通孔の
夫々が独立した流路を構成するウォールフローハニカム
がある。該ウォールフローハニカムは、隔壁のフィルタ
が常に粒子状物質で目詰まりするようになっているの
で、通常、図３に示すように、Ｅ、Ｆ１対のフィルタで
濾過、捕集するように構成されている。即ち排ガスの粒
子状物質は先ずフィルタＥで瀘過、補集する。すると該
フィルタＥに粒子状物質が付着堆積して目詰まりし、通
気抵抗が大きくなると圧力センサが感知し、切替え弁Ｇ
でフィルタＦに切替えて濾過、捕集する。するとフィル
タＥはその間、フィルタに詰まって堆積した粒子状物質
を逆洗及び／または焼却することによって再生する。フ
ィルタＦも同様に粒子状物質がフィルタに詰まれば切替
えられて再生され、これが交互に繰り返される。図中Ｈ
は排ガスを導入する排気管である。

【０００３】前期排ガスの粒子状物質除去装置は、Ｅ、
Ｆ２基の切替え式の再生機能付フィルタを設けたことを
特徴としているので、切替え弁Ｇの故障が生じた場合
や、圧力センサ、コントローラーが故障した場合等、上
記システムに異状が生じてフィルタに過剰の目詰まりが
生じ、通気抵抗のため排気圧（圧損）が異状に高くなっ
たりする。又、フィルタに粒子状物質が偏って堆積し且
つその量が多くなる。更に粒子状物質が燃える祭にその
発生熱（燃焼熱）で温度差を生じて局部的に燃焼温度が
高くなりすぎ、熱応力でフィルタにクラックを作り、更
に酸素フラッシュを生じて爆発的に燃焼し１３００℃に
もなってフィルタを溶融、破損する問題がある。この溶
損やクラックの破壊を避けるために、特開平１１−２９
４１４０号に開示されている如く、排ガスの一部を大気
中に逃す必要があることである。即ち、これが継続すれ
ば排ガス粒子状物質が垂れ流し状態になる問題がある。

【０００４】更に前記フィルタの焼却による再生はフィ
ルタを排ガスで加熱するか、燃焼ガスを供給するか、或
いは高温の空気で加熱する手段があるが、その何れもが
粒子状物質を燃焼させるのに１度に大量のエネルギーが
必要とされる。

【０００５】特開平１２―４２３２７号では、多孔質炭
化ケイ素から成るウォールフローハニカムを用いた簡素
で効率の良い再生装置を提案しているが、これらは排ガ
スが下流側へ一定方向にのみ流れるので、堆積した粒子
状物質を焼却しても、その残渣、即ち灰分等がフィルタ
に累積し、多孔質の隔壁がフィルタとしての機能を低減
し続ける問題がある。（ディーゼル燃料には約３％の灰
分があると言われている）

【０００６】また前段に触媒、後段にウォールフローハ
ニカムのフィルタを組み合わせた連続再生式のＤＰＦが
ある。このものは燃料に含まれる硫黄分が触媒毒にな
る。このため触媒及び装置が簡単に無力化して機能を喪
失する大きな問題がある。

【０００７】具体的な従来のウォールフローハニカムの
例では、粒子状物質の焼却熱及び、焼却後に生じる灰分
がフィルタの表面、即ち隔壁の組織に累積する結果、２
０００回テストにおいて、１０７２回の捕集、再生運転
でハニカムにクラックが生じている。また焼却後の残
渣、灰分の累積により捕集運転の時間が初期に比べて５
０％以上短くなる問題があった。特開平１１―２８０４
５１号はフィルタ装置に、セラミック繊維構造体とその
下流に導電性の焼成体を配すことで、これを改善した
が、それでも２０００回捕集、再生のテスト運転で捕集
運転の時間が初期に比べて７５％に低下する問題があ
る。即ち処理機能（処理容量）がどんどん低下し、再生
のサイクルを早くしなければならないばかりでなく、寿
命が短くなる問題がある。

【０００８】更に具体的な実証例として平成１３年５月
２１日、日経産業新聞に記載された環境省など３省の
「ディーゼル車対策技術評価検討会」のまとめによる
と、現在の交互再生式や連続再生式など４種類のＤＰＦ
を対象にＤＰＦの耐久性の実証試験をした。触媒を使っ
た連続再生式のＤＰＦのある実走行試験では８０００〜
９０００ｋｍを走行した時点でＤＰＦは機能を喪失して
黒煙濃度が装着前と同じレベルになった。ある市街走行
試験では、走行試験前にはＰＭ低減率が約９０％だった
のが、約２３０００ｋｍを走行後には約２０％に悪化し
た。更にあるＤＰＦの試験中、再生時の粒子状物質（Ｐ
Ｍ）の燃焼による高熱で溶損するハニカムフィルタが見
られた。

【０００９】そこで前記切替え式の再生機能付フィルタ
装置に、排ガス下流側から、排ガスとは逆向きに吹き込
まれる空気等で逆洗して、フィルタを再生する粒子状物
質除去装置が提案されている。特開平１―１５９４０８
号ではハニカム構造体を２分割し、半分ずつ交代に逆洗
することが提案されているが、このものはフィルタが単
一の容器に収納されているために逆洗の条件はもとよ
り、そのタイミングの設定が極めて困難である。近頃は
これを解決するため、通常１つのフィルタを収納したフ
ィルタ装置を２基セットとし、その中のフィルタ１個を
丸ごと処理することになっている。しかしながら上記と
同様その切替えのタイミングと、逆洗空気の量の設定に
はコストが掛かっている。即ち特開平８―２３２６３９
号では含塵ガスの温度、またはフィルタの温度のどちら
かを検出し、これから逆洗空気の量を設定していた。

【００１０】また全く別のフィルタの連続再生機能付装
置として、特開平９―２６４１２３号、特開平６―２６
９４７７号は複数のフィルタエレメントに仕切られた円
筒形のフィルタを間欠回転させ、該フィルタエレメント
の外周から内方向に向かって集塵し、且つ外周から内方
向に向かって焼却する。更に、特開平２０００―２５２
８４７号等がある。このものは再生機能を備えているが
図１３に示す。これらの装置は定置型で当然ながら大型
で車に搭載すると振動で即時破壊される態様である。

【００１１】更に上記粒子状物質（ＰＭ）を濾過して捕
集するフィルタ型ＤＰＦの決定的な問題点は、濾過する
細穴（網目に相当）より小さい微細粒子はフィルタを素
通りしてしまうことである。例えば通気抵抗を勘案し
て、網目を約１０μｍに設定すると、少なくとも９μｍ
以下の炭素微細粒子が排気管から大気中に放出される。
然し乍らディーゼル排ガスの粒子状物質（ＰＭ）は流刑
２．５μｍ以下が中心のため捕集効率は通常６０〜７０
％、最大でも７０〜８０％である。この１０μｍ以下の
炭素微細粒子が最も健康に影響があると言われている。
そしてこの９μｍ以下の炭素微細粒子は大気中を沈下せ
ずに漂い続ける。この捕集効率を上げるために濾過する
細穴を小さくすると、圧力損失が急に大きくなる問題が
ある。

【００１２】従来からＮＯ_xやＳＯ_xを処理する車載用の
三元触媒単体としてハニカム構造体が広く使用されてい
るが、セラミックハニカム構造体の脆弱さに加えて、触
媒効率を上げるために単体の薄壁化や高温化で、更にハ
ニカム構造体が破損し易くなり、振動による破壊の対策
に大きな努力がなされている。即ち、従来から振動が大
きい車載用のＤＰＦに対して、振動では損し易いセラミ
ックハニカムのフィルタを回転させて、或いは回転させ
る態様で使用する発想は無かった。従ってフィルタを回
転する代わりにセクション部材を回転させる発想に至ら
なかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のディーゼル
エンジン排ガスの粒子状物質除去装置は、粒子状物質を
濾過、捕集するフィルタにウォールフローハニカムを使
用し、該フィルタに堆積して目詰りした粒子状物質を、
そのまま焼却／そのまま逆洗して剥離／焼却後逆洗して
剥離・再生等の処理をするものである。即ちフィルタは
通常Ｅ、Ｆの２基を１セットとし、Ｅを使用中にフィル
タを切替え、堆積して目詰まりしたＦのフィルタの粒子
状物質を、電気ヒーターで加熱された新しい空気によっ
て焼却再生するようになっている。

【００１４】上記従来のものはＥ、Ｆ２基のフィルタ装
置を必要とするばかりでなく、切替え弁、分岐装置、各
種センサー等々の部材を必要とし、更に当然であるが切
替える度毎にフィルタが更新され、切替え以前との性能
の落差（圧力損失の差）が大きい問題があった。

【００１５】上記問題に対し、連続運転ができる粒子状
物質除去装置として、粒子状物質（ＰＭ）を先ず前段の
酸化触媒で処理し、次いで後段のウォールフローハニカ
ムのフィルタで捕集されることがなされているが、この
ものは現在の燃料に含まれる５００ｐｐｍの硫黄分が触
媒毒となって前記の酸化触媒を無効にし、粒子状物質除
去装置全体を短時間に駄目にする問題がある。

【００１６】即ち従来から上記切替えをしないで、連続
して安定した再生ができる耐久性に優れたディーゼルエ
ンジン排ガスの粒子状物質除去装置が求められていた。

【００１７】更に上記従来のものはフィルタを通過する
粒径の微細粒子をより多く捕集する手段が無かった。即
ちフィルタはその隙間より大きな粒子状物質（ＰＭ）の
みを捕集できる構造である。然してフィルタに粒子状物
質が捕集する過程で、堆積した粒子状物質によってフィ
ルタが目詰まりし、その隙間を縮小した態様になったと
き、その縮小された隙間に従って小さい粒子状物質が捕
集されるので目詰りが急速に進む。その結果フィルタに
偏って粒子状物質が捕集された場合の異状堆積の原因が
生じ、これが焼却に際して異状高温を生じフィルタのワ
レや溶融破壊に至っていた。

【００１８】この発明の課題は上記従来のフィルタの問
題点に鑑み、フィルタの切替えをしなくてよい排ガスの
粒子状物質除去装置を開発することである。即ち１基の
フィルタでディーゼルエンジン排ガスの粒子状物質を濾
過、捕集してフィルタに堆積せしめ、これを電気ヒータ
ー、または高温の燃焼ガスで焼却し、然して上記フィル
タに堆積する灰分を除去し、運転中も連続して再生でき
る排ガスの粒子状物質除去装置を提供することである。

【００１９】そして捕集効率がよく、より多くの微細粒
子を捕集しながら、目詰りと圧力損失が小さく耐熱性と
耐久性に優れ、低コストで提供することである。

【００２０】そして本体側に固定したフィルタと、回転
するセクション部材とを組み合わせ、安定したフィルタ
セクションを構成させ機能させることである。（逆に本
体側にセクション部材を固定してもよい）

【００２２】

【課題を解決するための手段】この課題は、本体に固定
したフィルタと、移動するセクション部材とを組み合わ
せることによって、排ガスの流路から独立した１つの小
規模（フィルタ全体の１／６〜１／３０）なフィルタセ
クションを構成する。該フィルタセクションでフィルタ
を逆洗、焼却等フィルタの再生処理をする。これを順送
りに連続して繰り返す。

【００２３】

【発明の作用及び構成】上記目的のため、この発明は排
ガスの粒子状物質除去装置に於ては、複数に分割、或い
は分割されたのと同じ態様の小規模なフィルタセクショ
ンを、夫々独立した態様で構成することによって、小規
模なフィルタセクション毎に堆積した粒子状物質を加熱
空気によって焼却してから、空気で逆洗再生、或いは逆
洗再生してから加熱して粒子状物質の焼却処理がなされ
る。

【００２４】該フィルタセクション１７とは図１〜２に
示すように、セクション部材７のスカート部材８で囲ま
れた範囲のフィルタ２の一部の区域を指すもので、断面
が扇型の一部即ち蜜柑の袋状の範囲となる。図中Ｂで示
す。従って、フィルタ２は図５（ハ）に示すように蜜柑
の袋状のハニカム構造セグメントを多数束ねて構成され
たものであることが好ましい。然し乍ら図５（ロ）に示
すように従来の直方形のハニカムセグメントを多数束ね
たフィルタ２であっても、又は図５（イ）に示す一体型
のフィルタ２であってもよい。これは前述のようにウォ
ールフローハニカムの構造が排ガスがハニカムの貫通孔
を直進しセクションに分割されたのと同一の態様を構成
するからである。即ちウォールフローハニカムは交互に
目封じされた貫通孔が長手方向に多数並設され、該貫通
孔の隔壁がフィルタとなり、該貫通孔の夫々が独立した
流路を構成するからである。

【００２５】ここで使用される炭化ケイ素のウォールフ
ローハニカムは耐熱、耐蝕性から現在の時点で粒子状物
質捕集フィルタとして最も優れているが、熱膨張率が大
きいため歪みを生じやすく一体型は困難で、図５（ロ）
に示すように直方形のハニカムセグメントを多数束ねて
これらを接合し、熱膨張に対応している。

【００２６】この蜜柑の袋型に細分化されたフィルタセ
クションの逆洗／焼却及び、又は焼却／逆洗による再生
を順送りに繰り返すことによって全体のフィルタが連続
して再生され圧力損失の急激な変化が無くなる。然して
フィルタに粒子状物質が局部的に異状堆積する恐れが解
決する。

【００２７】更に焼却／逆洗されてフィルタ前室に吹き
戻された灰分は、超微粒子となって含塵排ガス中に拡散
浮遊し、核となって炭素微細粒子を凝集、フィルタで捕
集しやすくする。

【００２８】

【実施例】この発明の粒子状物質除去装置１のフィルタ
２は全体が同一態様であるが、セクション部材７の位
置、及び又ヒーター２７の使用、空気の圧力等の可否、
強弱によって、フィルタセクション１７が（捕集セクシ
ョンＡ）、（焼却セクションＢ）、（逆洗セクション
Ｂ’）を構成する。

【００２９】実施例では粒子状物質（ＰＭ）の濾過フィ
ルタ２として多孔質炭化ケイ素を代表して説明したがこ
れに限定せずコーディライト、アルミナ等他のセラミッ
クスでもよく、また多孔質金属、金属箔を穿孔したも
の、加工金属箔を使用したもの、或いは壁面捕集型、衝
突捕集型その他、粒子状物質を捕集した後焼却するも
の、又は別途触媒処理をする排ガスの粒子状物質除去フ
ィルタは包含される。

【００３０】セクション部材７には、スカート８が設け
られている。該スカート８は、耐熱、耐磨耗性に優れ且
つ滑りの良いものが好ましく、図５（ロ）に示す柔軟な
炭化ケイ素繊維のブラシ、布、或いはこれらを組み合わ
せたもので作成されたものが例示される。該スカート８
はフィルタの端面５の間を近接または摺接しながら加熱
空気を導入し、回転移動する。該スカート８が近接また
は摺接するフィルタの端面５との隙間は特に厳しいもの
ではなく、多少の漏洩は全く不都合ではない。従って特
に両者が接触しなくてもよい。即ちセクション部材７か
ら空気２２が脱塵空気３３側に漏れても綺麗な空気が増
えるだけであるし、また脱塵空気３３からセクション部
材７側に漏れて入っても焼却セクションＢで焼却される
だけである。唯フィルタセクション１７の内圧の方がフ
ィルタ前室２６よりも高いので、含塵排ガス３２を吸引
する恐れが多少あるから、セクション部材７’のスカー
ト８を２層にする等重厚にすることが望ましい。然して
スカート８は端面５と接触しない方が、装置の製作上及
び耐久性に有利である。

【００３１】他の例としてスカート８は図５（イ）に示
すように、下部が圧力空気を噴出するノズル１９とその
外を覆うカバー２１に別れて設けられている。これによ
ってスカート８が端面５の封止をする。

【００３２】上記スカート８が摺接移動するフィルタの
端面５は、多孔質のため脆弱且つ鋭利であるが強化さ
れ、耐熱性、耐磨耗性に優れたものになっている。この
例ではフィルタ端面５に日産化学のコロイダルシリカ
（無水珪酸の超微粒子のコロイド溶液）が含浸される。
コロイダルシリカは約８００℃で粒子間の表面融着が起
こってガラス転移し機械的強度が発生する。融点は約１
７００℃と推定される。

【００３３】フィルタセクションＡ、Ｂを構成するセク
ション部材７の移動、或いはフィルタ２の移動も、減速
モーター、回転カム、ラチエット、ソレノイドその他で
連続して或いは間欠的に駆動させることができる。実施
例ではディーゼルエンジンを搭載したディーゼル車排ガ
スの粒子状物質除去装置について述べたが、これに限定
されるものではなく、大型、小型のディーゼルエンジン
を使用した陸用機関、舶用機関、コーゼネレーション、
その他粒子上物質を含む排ガス（含塵排ガス）の処理に
利用できることは言うまでもない。

【００３４】以下実施例によってこの発明の詳細を説明
するが、同一部材、同一の用途については同じ符号を付
してその説明を省略する。

【００３５】

【実施例１】この実施例は粒子状物質除去装置１のフィ
ルタ２を本体１０側に固定し、セクション部材７を移動
させることを特徴とする。該セクション部材７は排ガス
下流側（吹き出し側）の1ヵ所である。そして該セクシ
ョン部材7によって、逆洗空気を排ガスの流れの下流側
から上流側にブローし、焼却灰分をフィルタ前室に吹き
戻すことを特徴とする。図１は本発明の排ガスの粒子状
物質除去装置の実施態様を示す一部裁除した斜視図、図
２は図１の説明図で要部Ａ―Ａ線断面図である。この排
ガスの粒子状物質除去装置１のフィルタ２は、高温に耐
える多孔質炭化ケイ素の微粒子を燒結したウォールフロ
ーハニカムより成り、図４に示すように濾過機能を有す
る隔壁３で隣接する貫通孔４が夫々隔てられ、貫通孔４
の端面５が市松模様のように交互に目封じ６されて長手
方向に多数並設され、夫々が独立した流路が構成されて
いる。従って排ガスの流路が軸方向に１方向となり、特
に分割区画しなくても分割したのと同じ態様でフィルタ
セクションができる。そして、図６（ロ）に示すような
四角柱のセグメントを多数結束接合した態様でフィルタ
２が構成されている。

【００３６】該フィルタ２は１０００℃以上になるほど
の過酷な条件下で使用されることがあり、且つ端面５は
常にセクション部材７のスカート８に連続して対向す
る。然してフィルタ２の端面５は多孔質のため脆く特に
摩擦に強くないので、該フィルタ端面５は適宜日産化学
のコロイダルシリカ（無水珪酸の超微粒子のコロイド溶
液）が含浸され熱処理されることによってガラスか強化
されることが好ましい。

【００３７】上記セクション部材７に付属し、フィルタ
２の表面５とに対向しながら、且つ近接しながらセクシ
ョン部材７と端面５とをシールするスカート８は、図５
（イ）に示すように、下部が圧力空気を噴出するノズル
１９とその外を覆うカバー２１とが設けられている。こ
れによってスカート８が端面５に摺接しなくても近接だ
けで所定の封止が可能となる。

【００３８】フィルタ２は緩衝材１１を介してケース９
に固定され、ケース９は保持材１２を挟んで本体１０に
固定されている。ケース９の一端にはガイド溝１８を設
け、更にその一端に枠１３を設けてこれにギャーボック
ス１５が固定されている。ギャーボックス１５はガイド
腕１６とセクション部材７とに接続し、セクション部材
７のスカート８が端面５に安定して近接回転させられる
ようになっている。図中２１は管２０の振動を吸収する
ベローズ、１４はギャーボックス１５を駆動するワイヤ
ーである。

【００３９】セクション部材７に設けられたスカート部
材８はフィルタ２の端面５と近接しながらシールし、所
定のフィルタセクション１７（フィルタセクションの領
域を←→で示す）を構成するようになっている。即ちこ
の実施例のフィルタ２に於ては、フィルタセクション１
７は明確に区画されたものではなく、その境界が常に移
動する状態にある。然し乍らウォールフローハニカム構
造体の特性によって、排ガスの通路が軸方向の１方向で
あるために、分割区画しなくても分割したのと同様、独
立した態様でフィルタセクション１７が存在する。

【００４０】（焼却サイクル）セクション部材７を停止
し、フィルタ２の捕集セクションＡから独立したフィル
タセクション１７を構成する。そして排ガス下流側から
管２０のヒーター２７で６５０℃の１ＭＰａの加熱空気
２９を導入し、フィルタセクション１７で構成する焼却
セクションＢの中に堆積した粒子状物質を焼却する。

【００４１】（逆洗サイクル）そしてヒーター２７を止
め、同じ位置（セクション部材７を停止したまま＝セク
ションの内容がＢ→Ｂ’になる）で、排ガス下流側から
管２０により５ＭＰａ以上の風圧で空気２９を送って逆
洗セクションＢ’を逆洗する。

【００４２】この実施例では、同じセクション部材７で
同じ位置で時間をずらせて焼却セクションＢ、逆洗セク
ションＢ’で処理をしている。フィルタセクション１７
では連続してフィルタ２の再生がなされる。即ち図２に
示すように、焼却用の加熱空気２９は、管２０からヒー
ター２７を通り、セクション７から排ガス３２→３３の
流れとは反対の方向からフィルタセクションＢに入り、
焼却灰３６を剥離した逆洗済空気３４となる。そして焼
却灰３６と一緒にフィルタ前室２６に吹き戻され、流下
する含塵排ガス３２と共に再度捕集セクションＡで捕集
堆積される。逆洗されフィルタ２のフィルタセクション
１７は同時に再生がなされる。

【００４３】それから駆動ワイヤー１４でギャーボック
ス１５を経てセクション部材７を回転させ、隣接する捕
集セクションＡをフィルタセクション１７とし焼却セク
ションＢとする。即ちセクション部材７を連続して回転
させるのではなく、所定の間隔で間欠的に移動させる。
この移動には爪を用いたラチェット機構が好適である。

【００４４】上記構成で、他の効果的な逆洗方法は、
（１）セクション部材７からの加熱空気２９で連続焼却
しながらセクション部材７を移動する。セクション部材
７が焼却セクションＢの巾一杯に移動すると、（２）セ
クション部材７の移動を止め、逆洗セクションＢ’とし
て一気に加圧空気で噴気逆洗する。（１）、（２）を繰
り返す。然るとき堆積した粒子状物質の燃焼熱が次の燃
焼に利用でき、ヒーター２７に必要なエネルギーが大幅
に低減される。又、セクション部材７の回転を止めて一
気に逆洗空気を噴出させることで、使用する空気の量を
最小にできる。

【００４５】図７はこの実施例でフィルタセクション１
７（Ｂ）が占める割合をグラフ化して示す。Ａ＋Ｂはフ
ィルタ２全体の表面積（濾過面積）を示す。Ａの捕集セ
クションにおいては粒子状物質を含む排ガス（含塵排ガ
ス３２）を濾過し、浄化された排ガス（脱塵排ガス３
３）は下流に排出される。濾過によって堆積した粒子状
物質３５の量は時間と共に増加している。

【００４６】この実施例では図７の（イ）に示すよう
に、焼却セクションＢを加熱して粒子状物質（ＰＭ）３
５を焼却した空気と、逆洗セクションＢ’を逆洗して焼
却灰３６を剥離した焼却灰を含む逆洗済空気３４はフィ
ルタ前室２６に吹き戻され、含塵排ガス３２と混合され
再度捕集セクションＡで処理される。

【００４７】フィルタ前室２６に吹き戻された焼却灰３
６の一部が極微細に細粒化されており、該極微細に細粒
化された一部がフィルタ２の捕集セクションＡを通過し
て脱塵排ガス３３と共に排気される。

【００４８】そして吹き戻された焼却灰３６の他の一部
は、含塵排ガス３２の粒子状物質（ＰＭ）と接触してこ
れを凝集し、より捕集効率を上げる。

【００４９】

【実施例２】この実施例は実施例１の焼却灰分をフィル
タ前室２６に戻さない例である。予めハニカム前室２６
の含塵排ガス３２の中にコロナ放電を行い、粒子状物質
（ＰＭ）に荷電し、フィルタ２との問にクーロン力を働
かせて補足を推進する。図８〜９に示すように、実施例
１と同一のフィルタ２は先ず緩衝材１１を介してケース
９に固定され、ケース９はアルミナの繊維で作られたク
ッション性の保持材１２を介して本体１０に固定され
る。

【００５０】フィルタ２の中心部には図９に示すように
密な炭化ケイ素でなる孔部材２４が設けられ、該孔部材
２４には耐熱金属（例えば２０Ｃｒ系の鉄）で作られた
中心筒２３が緩挿された状態で回転可能に設けられる。
セクション部材７、７’は該中心筒２３の両端にフィル
タ２を挟んで互いに向き合って固定されている。中心筒
２３は本体１０側の図８に示す回転力３１でセクション
部材７、７’を間欠的又は連続的に回転させ、フィルタ
セクション１７の再生がなされる。セクション部材７、
７’はガイド腕１６と中心筒２３にネジ２５で結合され
ている。ガイド腕１６はケース９のガイド溝１８に内接
し、安定して旋回するようになっている。

【００５１】図中７は逆洗の噴き出し側のセクション部
材７’は焼却灰分を含む逆洗済み空気３４を受ける側の
セクション部材を示す。

【００５２】（焼却サイクル）先ず、中心筒２３の両端
のセクション部材７、７’を停止して焼却セクションＢ
とする。即ち、セクション部材７、７‘によってフィル
タ２のセクションＡから独立したフィルタセクション１
７（Ｂ）を構成する。そして排ガスの下流側から管２０
のヒーター２７で６５０℃に加熱された１ＭＰａの加熱
空気２９を送り、セクションＢの中の堆積した粒子状物
質を焼却する。

【００５３】（逆洗サイクル）そしてヒーター２７を止
め、同じ位置（セクション部材７、７’を停止したま
ま）で排ガス下流側から管２０でセクション部材７で５
ＭＰａ以上の風圧で空気を送ってフィルタセクション１
７を逆洗ブローする。この逆洗セクションＢ’に於ては
セクション部材７、７’を同じ位置で時間をずらせて
Ｂ、Ｂ’（フィルタ２の再生）をする。

【００５４】それから中心筒２３を回転させてセクショ
ン部材７、７’を移動し、隣接する捕集セクションＡを
再生する。即ちセクション部材７、７’を連続して回転
させるのではなく、所定の間隔で間欠的に移動させる。
この移動は爪を用いたラチェットが好適である。然し乍
らセクション部材７、７’を回転しながら加熱した空気
を連続して送ってもよい。

【００５５】この実施例２は図７の（ロ）に示すよう
に、先ず焼却セクションＢを加熱して粒子状物質（Ｐ
Ｍ）３５を焼却し、次いで逆洗セクションＢ’を逆洗し
て焼却灰３６を剥離した焼却灰を含む逆洗済み空気３４
を、排出管３０で別途に粒子状物質除去装置の外に排出
される。図中Ｃは切替弁を示す。

【００５６】上記実施例ではフィルタセクション１７に
堆積した粒子状物質（ＰＭ）を焼却しその灰分３６を排
出管３０で排出するものであるが、これとは別にフィル
タセクション１７に堆積した粒子状物質（ＰＭ）を逆洗
し、焼却しないで炭素微粒子のままセクション７’から
排出管３０を経て別途焼却等の処理装置（図示しない）
で処理されてもよい。

【００５７】更に必要に応じ、排出間３０’からフィル
タ前室２６に戻してもよい。

【００５８】

【実施例３】この実施例では図１０〜１１に示すよう
に、フィルタ２を回転し、セクション部材７が本体１０
側に固定することを特徴とする。この場合セクション部
材７はフランジの延長３９に固定されている。

【００５９】フィルタ２は実施例１と同様である。ウォ
ールフローハニカムは夫々が独立した流路を構成されて
いるために、セクション部材７の機能によって特に分割
区画しなくても分割したのと同じ態様でセクション域
７’’（点線）が構成される。

【００６０】そしてアルミナ、炭化ケイ素繊維等で作成
された緩衝材１１を挟んでケース９に収納される。ケー
ス９はその内周に内接歯車４１を設け、更にその外にこ
れを駆動する小型歯車４２がある（駆動用のモーターは
図示しない）。ケース９は複数のローラー４３で遊接支
持されている。ローラー４３は全体でクッション性のあ
る保持材の機能を備えている。一例としてバネ（図示し
ない）で支承した物、ケース９に当接する外観４４が熱
伝導率の低いステンレス鋼、軸４５との間に耐熱温度が
２３０℃のフッ素ゴム４６が用いられる。

【００６１】セクション部材７をシールするスカート部
材８は、柔軟で耐熱、耐磨耗性に優れ且つ滑りの良いも
のが好ましく、この場合図５（ロ）に示す炭化ケイ素の
繊維を幅６ｍｍのブラシ状に纏めてセクション部材７の
下端に用いる。

【００６２】運転に際しては、フィルタ２の回転を停止
し、（１）先ず管２０から送られた空気２９をヒーター
２７で加熱してフィルタセクション１７（即ち焼却セク
ションＢ）の中を焼却する。続いて（２）ヒーター２７
を止め、同じセクション部材７の位置で管２０から送ら
れた空気２９をセクション域７’’（点線）内へ噴出さ
せて、焼却セクションＢを逆洗セクションＢ’として逆
洗する。（１）、（２）の処理を終えるとセクション部
材７の巾だけフィルタ２を回転移動させる。それから
（１）、（２）を繰り返す。然して、セクション部材７
は排ガスを遮断し、新規なフィルタセクション１７を供
給し続ける。

【００６３】そして実施例１と同様に逆洗による焼却灰
分３６をフィルタ前室２６に吹き戻して含塵排ガス３２
と共に捕集セクションＡで処理する。

【００６４】

【実施例４】この実施例は実施例３の焼却灰分をフィル
タ前室２６に戻さない例である。この実施例では図１２
〜１３に示すように、セクション部材７が本体１０のフ
ランジの延長３９に両側から、フィルタ２の両端面５、
５’を挟んで互いに向き合って固定されている。本体１
０側に固定されたセクション部材７、７’は、蜜柑の袋
状断面に区画されたフィルタセクション１７と形状機能
的に対応してこれを大略封止するスカート８、８’を備
えている。スカート８、８’の態様は実施例１と同様で
ある。

【００６５】該フィルタ２は炭化ケイ素の燒結体で作成
され、図５の（ハ）に示す幅６ｍｍのしきり板３８で区
画された蜜柑の袋状断面のフィルタセグメント３７を多
数接合して構成されている。このフィルタ２のセクショ
ン部材７に接する側の端面５は、少なくとも一部が、１
５００℃付近に加熱溶融されてその密度を増加すること
で強化されている。特に幅６ｍｍの仕切り板３８の端面
は均一にガラス化されることが好ましい。強化の手段と
してアルミナ、ムライト等の粉末を混ぜて、或いは金属
を溶射して被覆することができる。

【００６６】然して本体１０側に固定されたセクション
部材７は、蜜柑の袋状断面のセグメント３７の端面に適
合した形状と機能で、排ガスの流路を大略封止するスカ
ート８を備えている。スカート８の態様は実施例１と同
様である。

【００６７】構成は実施例３と同様、使用の態様は実施
例２と同様である。

【００６８】上記実施例のフィルタ２には仕切り板３８
があり、且つセクションに遮断されているので、上記し
たウォールフローハニカムフィルタに限らず、波板と他
の波板とを交差して巻回又は積層したメタルハニカム、
セラミック繊維を用いたもの、連続気泡の多孔質セラミ
ック又は金属のブロック等々自由にフィルタ２として利
用できる。

【００６９】また上記実施例３、４ではフィルタ２の回
転手段として、ケース９をその内周に内接歯車４１を設
けてこれを駆動せしめたが、ケース９の外周に外接歯車
を設けてこれを駆動せしめてもよい。

【００７０】更に上記実施例３、４では、ケース９を複
数のローラー４３で遊接支持せしめたが、ケース９を一
部又は全部を鞘状の筒（図示せず）で包み、ケース９は
この筒の中で旋回しても良い。保持材１２は該鞘状の筒
の外を包む。このディーゼルエンジン排ガスの粒子状物
質除去装置は複数並列して使用もできる。或いは装置の
前或いは後に、新規なまたは従来公知の粒子状物質除去
装置、触媒装置等を組み合わせることができる。

【００７１】

【実施例５】この実施例は実施例３の焼却灰分をフィル
タ前室２６に戻さない例である。上記実施例３、４で
は、複数のローラー４３でケース９を遊接支持させた
が、この実施例ではローラーの代りに、図１４に示す２
個の鞘状のベアリング２８で支持されている。ケース９
はその一端に外接歯車４１’が設けられ、小型歯車（図
示しない）によってベアリング２８の中で旋回する。該
ベアリング２８は保持材１２を介して本体（図示しな
い）に固定されている。

【００７２】

【発明の効果】上記詳述しように、この発明によれば、
以下に列挙するような種々の効果が得られる。（１）フィルタが一つでよい。（２）一つの狭小なフィルタセクションを加熱処理す
る電力で、フィルタ全体の粒子状物質（ＰＭ）を焼却で
きる。（３）フィルタが１基でよいから、コストは２基必要
とした従来の１／２以下。体積は１／３以下になる。（４）フィルタが目詰まりしてから切替えるのではな
く、小刻みに或いは連続して切替えていくので、圧力損
失が小さく常に一定エンジンに負荷が掛からない。（５）目詰まりによる圧力損失が小さいので、フィル
タの隙間をより微細なものが使用でき、粒子状物質の除
去効率が上がる。（６）粒子状物質の堆積量即ち目詰まりに即時対応して
フィルタセクションの移動速度及び又ヒーターの温度を
変更でき極めて効率がよい。（７）スカートが端面と接触しなくても良いので耐久性
に優れ装置の構造が簡単になる。（８）５００ｐｐｍの硫黄分にも対応できる。

【００７３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例の一部を裁除した斜
視図である。

【図２】図２は図１のＡ―Ａ線縦断説明図である。

【図３】図３は２基のフィルタを使用した説明図であ
る。

【図４】図４は図１に示したウォールフローハニカムフ
ィルタに用いる多孔質セラミックス部材を模式的に示し
た斜視図である。

【図５】図５（イ）はノズル１９と端面５と、（ロ）は
スカート８と端面５との関係を断面で示す説明図であ
る。

【図６】フィルタの端面を示すもので、（イ）は一体型
ハニカム構造体、（ロ）は四角棒状のセグメントを結束
したもの、（ハ）は蜜柑の袋状セグメントを結束したも
のである。

【図７】図７はフィルタとフィルタセクションの関係、
及び粒子状物質との関係、更に排ガスの流れをグラフ化
して示す説明図である。

【図８】図８は実施例２の一部を裁除した斜視図であ
る。

【図９】図９は実施例２のＡ―Ａ線縦断説明図である。

【図１０】図１０は実施例３の一部を裁除した斜視図で
ある。

【図１１】図１１は実施例３のＡ―Ａ線縦断説明図であ
る。

【図１２】図１２は実施例４の一部を裁除した斜視図で
ある。

【図１３】図１３は実施例４のＡ―Ａ線縦断説明図であ
る。

【図１４】図１４は実施例５の一部を裁除した斜視図で
ある。

【図１５】図１５は定置型連続再生機能付装置の説明図
である。

【符号の説明】

１．粒子状物質除去装置Ａ．捕集セクショ
ン２．フィルタＢ．焼却セクショ
ン３．隔壁Ｂ’．逆洗セクシ
ョン４．貫通孔５．端面６．目封じ７．セクション部材７’．セクション部材
７’’．セクション域８．スカート９．ケース１０．本体１１．緩衝材１２．保持材１３．枠１４．ワイヤー１５．ギヤーボックス１６．ガイド腕１７．フィルタセクション１８．ガイド溝１９．ノズル２０．管２１．カバー２２．ベローズ２３．中心管２４．孔部材２５．ネジ２６．フィルタ前室２７．ヒーター２８．ベアリング２９．空気３０．排出管３１．回転力３２．含塵排ガス３３．脱塵排ガス３４．逆洗済空気３５．堆積した粒子状物質（ＰＭ）３６．焼却灰分３７．セグメント３９．フランジの延長４０．取付けネジ４１．内接歯車４１’．外接歯車４２．小型歯車４３．ローラー４４．外観４５．軸４６．ゴム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 ＢＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】車両用ディーゼルエンジン等排ガスの粒子
状物質除去装置(ＤＰＦ)の、該粒子状物質(ＰＭ)を捕集
するセラミックのウォールフローハニカムのフィルタ
が、セクション部材によって複数のフィルタセクション
に分割され、あるいはフィルタセクションに分割された
態様で構成され、該フィルタセクションにおいてフィル
タが再生されることを特徴とする排ガスの粒子状物質除
去装置。
【請求項２】前記粒子状物質除去装置のフィルタセクシ
ョン１７は、回転するセクション部材７と本体１０側に
固定されたフィルタ２で構成されるか、或いは回転する
フィルタ２と本体１０側に固定されたセクション部材７
で構成され、該フィルタセクション１７が焼却セクショ
ンＢ、逆洗セクションＢ’として機能することでフィル
タ２の捕集セクションＡの再生がなされ、これが間欠的
に或いは連続的に行われる請求項1に記載の排ガスの粒
子状物質除去装置。
【請求項３】前記フィルタ２とセクション部材７で構成
されたフィルタセクション１７に捕集堆積された粒子状
物質は、（１）フィルタセクション１７で先ず焼却セク
ションＢとして焼却され、（２）次いで同所で逆洗セク
ションＢ’として排ガスの流れとは逆向きに前記フィル
タセクション１７を逆洗、焼却灰分を剥離してフィルタ
２の再生が連続的に行われる請求項１または、請求項２
に記載の排ガスの粒子状物質除去装置。
【請求項４】前記焼却された灰分の少なくとも一部を逆
洗でフィルタ前室２６内に吹き戻すことを特徴とする請
求項１、２又は、３のいずれかに記載の排ガスの粒子状
物質除去装置。
【請求項５】前記本体１０側に固定されたケース９のガ
イド溝１８に当接するガイド腕１６を設け、セクション
部材７を安定して回転せしめることを特徴とする請求項
１、２、３、４のいずれかに記載の排ガスの粒子状物質
除去装置。
【請求項６】前記フィルタ２の端面５（摺動面）が端面
の溶融、セラミック接着剤の含浸、金属或いはセラミッ
ク等の溶射等によって強化されている請求項１に記載の
排ガスの粒子状物資除去装置。（端面の強化は既にある
→強化方法が違う）
【請求項７】前記セクション部材７が２層以上（たとえ
ばノズル１９とカバー２１）で構成されている請求項１
〜６のいずれかに記載の排ガスの粒子状物質除去装置。
【請求項８】前記本体１０側にセクション部材７とベア
リング２８が固定され、フィルタ２を収容したケース９
が、ケース９の外接歯車４１又は内接４１’と、小型歯
車４２によって回転せしめられる請求項１、２、３又は
４のいずれかに記載の排ガスの粒子状物質除去装置。
【請求項９】前記本体１０側に保持材１２、フィルタ２
側に緩衝材１１がもうけられている請求項１、２、３又
は４いずれかに記載の排ガスの粒子状物質除去装置。