JP2817588B2 - 内燃機関用フィルタ再生装置 - Google Patents
内燃機関用フィルタ再生装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
- F01N3/028—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves
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- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギーを利用して再生する装置に関するものであ
る。
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタをマイクロ波
エネルギーを利用して再生する装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、マイクロ波によるフィルタ再生装
置としては、例えば特開昭５９−１２６０２２号公報が
ある。同公報に開示されている装置を図５に示す。同図
において、１はエンジン、２は排気マニフールド、３は
排気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタ
５を収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマ
イクロ波発生手段７の発生したマイクロ波を加熱室６に
導く導波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポン
プ、１１は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段７の
駆動電源、１３はマフラー、１４は空気切換バルブ、１
５は排気ガス流切換バルブである。
置としては、例えば特開昭５９−１２６０２２号公報が
ある。同公報に開示されている装置を図５に示す。同図
において、１はエンジン、２は排気マニフールド、３は
排気管、４は排気分岐管、５はフィルタ、６はフィルタ
５を収納した加熱室、７はマイクロ波発生手段、８はマ
イクロ波発生手段７の発生したマイクロ波を加熱室６に
導く導波管、９はマイクロ波反射板、１０は空気ポン
プ、１１は空気供給路、１２はマイクロ波発生手段７の
駆動電源、１３はマフラー、１４は空気切換バルブ、１
５は排気ガス流切換バルブである。
【０００３】上記構成において、エンジン１の排気ガス
は排気ガス流切換バルブ１５によってフィルタ５に導か
れたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレー
トの捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導
かれ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ
５によって捕集される。パティキュレートが捕集され続
けるとフィルタ５は目詰まりを生じて捕集能力が大幅に
低下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン
の出力の低下やエンジンの停止を招く。したがってフィ
ルタ５の捕集能力が限界に到達すると排気ガス流切換バ
ルブ１５が制御され排気管３への排気ガス流は遮断され
すべての排気ガスは排気分岐管４を経て大気中に排出さ
れる。この間にフィルタ５の再生が行なわれる。このフ
ィルタ再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱す
るエネルギーはマイクロ波発生手段７から、また燃焼必
要な空気が空気ポンプ１０より供給される。所定の時間
を経てフィルタ５の再生が終了すると排気ガス流切換バ
ルブ１５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導か
れる。この捕集と再生のサイクルが繰り返される。
は排気ガス流切換バルブ１５によってフィルタ５に導か
れたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレー
トの捕集サイクルにおいて、排気ガスはフィルタ５に導
かれ排気ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ
５によって捕集される。パティキュレートが捕集され続
けるとフィルタ５は目詰まりを生じて捕集能力が大幅に
低下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジン
の出力の低下やエンジンの停止を招く。したがってフィ
ルタ５の捕集能力が限界に到達すると排気ガス流切換バ
ルブ１５が制御され排気管３への排気ガス流は遮断され
すべての排気ガスは排気分岐管４を経て大気中に排出さ
れる。この間にフィルタ５の再生が行なわれる。このフ
ィルタ再生サイクルにおいてパティキュレートを加熱す
るエネルギーはマイクロ波発生手段７から、また燃焼必
要な空気が空気ポンプ１０より供給される。所定の時間
を経てフィルタ５の再生が終了すると排気ガス流切換バ
ルブ１５が再び制御されてフィルタ５に排気ガスが導か
れる。この捕集と再生のサイクルが繰り返される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置においてはフィルタ５に捕集されるパティキュレ
ートを加熱除去する場合に以下のような課題を有してい
る。
の装置においてはフィルタ５に捕集されるパティキュレ
ートを加熱除去する場合に以下のような課題を有してい
る。
【０００５】これらの課題はパティキュレートの燃焼の
過程に起因するものとフィルタに捕集されたパティキュ
レートの量とフィルタおよびパティキュレートの温度に
起因するものがある。
過程に起因するものとフィルタに捕集されたパティキュ
レートの量とフィルタおよびパティキュレートの温度に
起因するものがある。
【０００６】つまり、再生の過程においてフィルタ内に
蓄積したパティキュレートはマイクロ波によって加熱さ
れ供給された空気中の酸素と反応して燃焼する。再生開
始にはマイクロ波のエネルギーによってパティキュレー
トに着火するがフィルタのマイクロ波の入口面の全面に
着火することは困難であり局部的に着火し燃焼を開始す
る。燃焼を開始するとマイクロ波のエネルギーと自己の
燃焼熱と供給される空気によって燃焼の上流側から下流
側に移行し燃焼の範囲が拡大していく。この時に空気を
連続的に供給すると燃焼はフィルタの径方向より長方向
へ早く拡大するためにフィルタの中心近傍の温度が過剰
に昇温してフィルタを溶損したり、中心近傍と外周近傍
間の温度差が大きくなりその温度差によってフィルタに
クラックを生じたり、外周近傍のパティキュレートが燃
焼除去できない。
蓄積したパティキュレートはマイクロ波によって加熱さ
れ供給された空気中の酸素と反応して燃焼する。再生開
始にはマイクロ波のエネルギーによってパティキュレー
トに着火するがフィルタのマイクロ波の入口面の全面に
着火することは困難であり局部的に着火し燃焼を開始す
る。燃焼を開始するとマイクロ波のエネルギーと自己の
燃焼熱と供給される空気によって燃焼の上流側から下流
側に移行し燃焼の範囲が拡大していく。この時に空気を
連続的に供給すると燃焼はフィルタの径方向より長方向
へ早く拡大するためにフィルタの中心近傍の温度が過剰
に昇温してフィルタを溶損したり、中心近傍と外周近傍
間の温度差が大きくなりその温度差によってフィルタに
クラックを生じたり、外周近傍のパティキュレートが燃
焼除去できない。
【０００７】また再生開始時におけるフィルタ内に蓄積
したパティキュレートの量はフィルタ前後の差圧や捕集
の時間等によって検出されるが、エンジンの回転数、排
気温度、差圧の検出能力等により幅広いばらつき範囲が
ある。また再生開始時のフィルタおよび捕集されたパテ
ィキュレートの温度も捕集完了時のエンジンの運転状態
や捕集終了から再生開始までの時間経過の長短等により
外気温近傍から約４００℃（フル負荷運転の排気温度）
程度まで極めて広い温度幅で変化する。したがって再生
時にマイクロ波と空気を一定量で供給するとパティキュ
レートの蓄積量が多く、かつフィルタおよびパティキュ
レートの温度が高い場合にはパティキュレートの初期熱
量にパティキュレートの燃焼熱が加わってフィルタが高
温になりクラックの発生あるいは溶損といった機械的破
損を生じることになる。
したパティキュレートの量はフィルタ前後の差圧や捕集
の時間等によって検出されるが、エンジンの回転数、排
気温度、差圧の検出能力等により幅広いばらつき範囲が
ある。また再生開始時のフィルタおよび捕集されたパテ
ィキュレートの温度も捕集完了時のエンジンの運転状態
や捕集終了から再生開始までの時間経過の長短等により
外気温近傍から約４００℃（フル負荷運転の排気温度）
程度まで極めて広い温度幅で変化する。したがって再生
時にマイクロ波と空気を一定量で供給するとパティキュ
レートの蓄積量が多く、かつフィルタおよびパティキュ
レートの温度が高い場合にはパティキュレートの初期熱
量にパティキュレートの燃焼熱が加わってフィルタが高
温になりクラックの発生あるいは溶損といった機械的破
損を生じることになる。
【０００８】本発明は上記課題を解決するものでフィル
タ内に捕集されたパティキュレートをフィルタの外周近
傍まで効果的に除去するとともに、幅広い再生開始時の
条件のもとでフィルタの機能を損なうことなく使用でき
る内燃機関用フィルタ再生装置を提供することを目的と
する。
タ内に捕集されたパティキュレートをフィルタの外周近
傍まで効果的に除去するとともに、幅広い再生開始時の
条件のもとでフィルタの機能を損なうことなく使用でき
る内燃機関用フィルタ再生装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、加熱室内に収納され排気ガス中に含
まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、パティ
キュレートを加熱するためのマイクロ波を発生するマイ
クロ波発生手段と、加熱されたパティキュレートを燃焼
させる気体を供給する気体供給手段とを備え、パティキ
ュレートを燃焼除去する再生時において気体供給手段を
パティキュレートの燃焼初期と燃焼後期には連続的に、
燃焼の中間期には間欠的に駆動するように制御する。
するために、内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、加熱室内に収納され排気ガス中に含
まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、パティ
キュレートを加熱するためのマイクロ波を発生するマイ
クロ波発生手段と、加熱されたパティキュレートを燃焼
させる気体を供給する気体供給手段とを備え、パティキ
ュレートを燃焼除去する再生時において気体供給手段を
パティキュレートの燃焼初期と燃焼後期には連続的に、
燃焼の中間期には間欠的に駆動するように制御する。
【００１０】また、マイクロ波発生手段から供給される
マイクロ波のエネルギーをパティキュレートの加熱初期
は中期以降より多く供給するとともに気体供給手段をパ
ティキュレートの燃焼初期と燃焼後期には連続的に、燃
焼の中間期には間欠的に駆動するように制御する。
マイクロ波のエネルギーをパティキュレートの加熱初期
は中期以降より多く供給するとともに気体供給手段をパ
ティキュレートの燃焼初期と燃焼後期には連続的に、燃
焼の中間期には間欠的に駆動するように制御する。
【００１１】さらにフィルタ内またはフィルタ近傍にパ
ティキュレートの蓄積量を検出する蓄積量検知手段と、
前記フィルタの温度を検知する温度検知手段と、前記蓄
積量検知手段と前記温度検知手段からの情報に基づい
て、マイクロ波発生手段と気体供給手段の少なくとも一
方の駆動を制御する。
ティキュレートの蓄積量を検出する蓄積量検知手段と、
前記フィルタの温度を検知する温度検知手段と、前記蓄
積量検知手段と前記温度検知手段からの情報に基づい
て、マイクロ波発生手段と気体供給手段の少なくとも一
方の駆動を制御する。
【００１２】
【作用】上記した構成により、フィルタに捕集されたパ
ティキュレートはマイクロ波により燃焼可能な温度に加
熱され、まず、連続的に供給される気体（たとえば空
気）中の酸素により気体の供給面から燃焼を開始する。
燃焼部の下流側は燃焼熱の伝熱とマイクロ波により加熱
され燃焼部を保温し燃焼可能温度に維持しながらその燃
焼領域は徐々に下流側に移動する。パティキュレートの
着火が完了し燃焼がほぼ安定した時点において気体供給
手段が間欠駆動状態になる。気体供給手段の間欠駆動時
において、気体が供給されている状態においては燃焼領
域は気体の流れによって下流側に拡散移動する。一方供
給が停止している状態においてはパティキュレートへの
酸素の供給が停止されるために燃焼が停止し燃焼部の熱
は気体の流れがないために下流側への伝熱も抑制され径
方向に伝熱しフィルタの径方向の断面も均一な温度にす
ることができる。径方向に均一に加熱されたフィルタに
再度気体が供給されると径方向断面のほぼ全面でパティ
キュレートを燃焼しながら燃焼領域は下流側に移行す
る。したがって、フィルタの中心部と外周近傍との温度
差を抑制できるとともに、フィルタ外周近傍に蓄積した
パティキュレートも燃焼除去することができる。そして
気体の供給、停止を繰り返し燃焼領域がフィルタのほぼ
最下流側近傍に到達した時点で気体供給手段を再度連続
的に駆動することにより残存するパティキュレートを急
速に燃焼させることによりフィルタ最下流側のパティキ
ュレートも燃焼除去することができる。
ティキュレートはマイクロ波により燃焼可能な温度に加
熱され、まず、連続的に供給される気体（たとえば空
気）中の酸素により気体の供給面から燃焼を開始する。
燃焼部の下流側は燃焼熱の伝熱とマイクロ波により加熱
され燃焼部を保温し燃焼可能温度に維持しながらその燃
焼領域は徐々に下流側に移動する。パティキュレートの
着火が完了し燃焼がほぼ安定した時点において気体供給
手段が間欠駆動状態になる。気体供給手段の間欠駆動時
において、気体が供給されている状態においては燃焼領
域は気体の流れによって下流側に拡散移動する。一方供
給が停止している状態においてはパティキュレートへの
酸素の供給が停止されるために燃焼が停止し燃焼部の熱
は気体の流れがないために下流側への伝熱も抑制され径
方向に伝熱しフィルタの径方向の断面も均一な温度にす
ることができる。径方向に均一に加熱されたフィルタに
再度気体が供給されると径方向断面のほぼ全面でパティ
キュレートを燃焼しながら燃焼領域は下流側に移行す
る。したがって、フィルタの中心部と外周近傍との温度
差を抑制できるとともに、フィルタ外周近傍に蓄積した
パティキュレートも燃焼除去することができる。そして
気体の供給、停止を繰り返し燃焼領域がフィルタのほぼ
最下流側近傍に到達した時点で気体供給手段を再度連続
的に駆動することにより残存するパティキュレートを急
速に燃焼させることによりフィルタ最下流側のパティキ
ュレートも燃焼除去することができる。
【００１３】また、パティキュレートに供給するマイク
ロ波の量を再生初期に多く供給することによりパティキ
ュレートの燃焼可能温度までの到達時間が短縮できると
ともに、燃焼範囲が拡大しパティキュレートの自己発熱
量が多くなった時点でマイクロ波の供給量を低減するこ
とにフィルタの過度の温度上昇を抑制することができ
る。
ロ波の量を再生初期に多く供給することによりパティキ
ュレートの燃焼可能温度までの到達時間が短縮できると
ともに、燃焼範囲が拡大しパティキュレートの自己発熱
量が多くなった時点でマイクロ波の供給量を低減するこ
とにフィルタの過度の温度上昇を抑制することができ
る。
【００１４】さらに、再生開始時のフィルタ温度、パテ
ィキュレート蓄積量を検知する手段を設け、それからの
情報に基づいて気体供給手段、マイクロ波供給手段の駆
動時間を制御することによって、フィルタ温度やパティ
キュレートの蓄積量に最適な気体、マイクロ波の供給量
を設定することにより、上記の効果を合理的に発揮する
ことができる。
ィキュレート蓄積量を検知する手段を設け、それからの
情報に基づいて気体供給手段、マイクロ波供給手段の駆
動時間を制御することによって、フィルタ温度やパティ
キュレートの蓄積量に最適な気体、マイクロ波の供給量
を設定することにより、上記の効果を合理的に発揮する
ことができる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
【００１６】図１において２１は内燃機関の排気ガスを
排出する排気管Ａで、内燃機関（図示せず）に連接して
ある。２２は排気管の途中に設けられた加熱室、２３は
加熱室２２内に収納され排気ガスが通過する際に排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ、
２４はパティキュレートを誘電加熱するために加熱室２
２内に供給するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手
段、２５はマイクロ波発生手段２４で発生したマイクロ
波を加熱室２２内に伝送する導波管、２６は加熱室２２
にマイクロ波を給電する給電孔、２７，２８はマイクロ
波を遮蔽するためにパンチング板等で構成したマイクロ
波遮蔽手段である。２９はパティキュレートを燃焼する
ために酸素を含む気体（空気等）を供給するための気体
供給手段、３０は排気ガスを大気中に排出するための排
気管Ｂである。３１はバルブＡで、パティキュレートの
捕集時には開放、再生時には閉塞するように制御され
る。３２は再生時の燃焼排ガスを排出する排気管Ｃ、３
３はバルブＢでパティキュレートの捕集時には閉塞し、
再生時には開放するように制御される。３４はマイクロ
波発生手段２４、気体供給手段２９、バルブＡ３１、バ
ルブＢ３３の動作を制御する制御部である。
排出する排気管Ａで、内燃機関（図示せず）に連接して
ある。２２は排気管の途中に設けられた加熱室、２３は
加熱室２２内に収納され排気ガスが通過する際に排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ、
２４はパティキュレートを誘電加熱するために加熱室２
２内に供給するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手
段、２５はマイクロ波発生手段２４で発生したマイクロ
波を加熱室２２内に伝送する導波管、２６は加熱室２２
にマイクロ波を給電する給電孔、２７，２８はマイクロ
波を遮蔽するためにパンチング板等で構成したマイクロ
波遮蔽手段である。２９はパティキュレートを燃焼する
ために酸素を含む気体（空気等）を供給するための気体
供給手段、３０は排気ガスを大気中に排出するための排
気管Ｂである。３１はバルブＡで、パティキュレートの
捕集時には開放、再生時には閉塞するように制御され
る。３２は再生時の燃焼排ガスを排出する排気管Ｃ、３
３はバルブＢでパティキュレートの捕集時には閉塞し、
再生時には開放するように制御される。３４はマイクロ
波発生手段２４、気体供給手段２９、バルブＡ３１、バ
ルブＢ３３の動作を制御する制御部である。
【００１７】図２において、３５はフィルタ２３の排ガ
ス非流通空間に設けられ配設空間に存在するマイクロ波
の量を検知しパティキュレートの蓄積量を判定する蓄積
量検知手段、３６は加熱室２２の壁面に密接しフィルタ
の温度検知を代行する温度検知手段である。
ス非流通空間に設けられ配設空間に存在するマイクロ波
の量を検知しパティキュレートの蓄積量を判定する蓄積
量検知手段、３６は加熱室２２の壁面に密接しフィルタ
の温度検知を代行する温度検知手段である。
【００１８】前記構成においてパティキュレートの捕集
時は、バルブＡ３１は開放、バルブＢ３３は閉塞されて
おり内燃機関の排気ガスは排気管２１の中を矢印の方向
の流れ加熱室２２内に導入されフィルタ２３に流入す
る。フィルタ２３はウォールフロータイプのハニカム構
造体で構成され排気ガスに含まれるパティキュレートを
捕集する機能を有している。フィルタ２３でパティキュ
レートを捕集された排気ガスは排気管３０内を経由して
大気中に排出される。
時は、バルブＡ３１は開放、バルブＢ３３は閉塞されて
おり内燃機関の排気ガスは排気管２１の中を矢印の方向
の流れ加熱室２２内に導入されフィルタ２３に流入す
る。フィルタ２３はウォールフロータイプのハニカム構
造体で構成され排気ガスに含まれるパティキュレートを
捕集する機能を有している。フィルタ２３でパティキュ
レートを捕集された排気ガスは排気管３０内を経由して
大気中に排出される。
【００１９】フィルタ２３に捕集されたパティキュレー
トを燃焼除去する再生時において、制御部３５より再生
起動指令を発するとバルブＡ３１が閉塞、バルブＢ３３
は開放され、マイクロ波発生手段２４が起動する。発生
したマイクロ波は導波管２５を経由して給電孔２６より
加熱室２２内に供給され、フィルタ２３に捕集されたパ
ティキュレートを加熱する（加熱時）。パティキュレー
トはマイクロ波で加熱され燃焼可能な温度に到達し、気
体供給手段２９が起動すると図３（Ｔ１〜Ｔ２）に示す
ごとく連続運転によって供給された気体中の酸素よって
気体に流入面に近い部分より燃焼を開始する（燃焼初
期）。燃焼熱の一部は熱伝導や気体に搬送されマイクロ
波エネルギーとともに下流側を加熱し順次下流側を燃焼
可能温度に加熱する。したがってパティキュレートの燃
焼領域は拡大しながら順次下流側に移動する。一定時間
経過後（燃焼中期）制御部３４によって気体供給手段２
９が図３（Ｔ２〜Ｔ３）に示すごとく間欠駆動運転にな
る。間欠駆動時において、気体供給手段２９が運転状態
で気体を供給している場合は前記連続運転時と同様にパ
ティキュレートの燃焼部に酸素を供給し燃焼熱の一部は
熱伝導や気体に搬送されマイクロ波エネルギーとともに
下流側を加熱し順次下流側を燃焼可能温度に加熱する。
気体供給手段が２９が停止状態になると酸素の供給がな
くなるためにパティキュレートの燃焼は停止し燃焼部の
熱はフィルタ２３下流側への伝熱が抑制され径方向に伝
熱される。この時気体の供給が停止されることにより気
体によってフィルタ２３の下流側に搬送される熱は大幅
に減少し径方向への伝熱量が相対的に増加することによ
り径方向の温度分布が均一に近い状態になる。次に再度
気体供給手段が図３（Ｔ３〜Ｔ４）に示すごとく運転状
態になるとフィルタ２３の径方向にほぼ均一に加熱され
たパティキュレートに酸素が供給されフィルタ２３の径
方向のほぼ全面から下流側に燃焼が移行する。この時、
フィルタ２３は外周部からの放熱があるために外周近傍
は中心部より低く、気体供給手段２９を常に連続運転す
る構成にするとフィルタ２３内に捕集されたパティキュ
レートは燃焼を継続するが外周近傍に蓄積したパティキ
ュレートも燃焼できるような量のマイクロ波や気体を供
給すると中心部の温度が過剰に上昇しフィルタ２３にク
ラックや溶損を生じる原因になる。また中心部の温度が
適温になるような量を供給すると外周近傍に蓄積したパ
ティキュレートが燃焼に至らず再生後も残存し、捕集再
生を繰り返し後も蓄積を重ねていく問題を発生する。
トを燃焼除去する再生時において、制御部３５より再生
起動指令を発するとバルブＡ３１が閉塞、バルブＢ３３
は開放され、マイクロ波発生手段２４が起動する。発生
したマイクロ波は導波管２５を経由して給電孔２６より
加熱室２２内に供給され、フィルタ２３に捕集されたパ
ティキュレートを加熱する（加熱時）。パティキュレー
トはマイクロ波で加熱され燃焼可能な温度に到達し、気
体供給手段２９が起動すると図３（Ｔ１〜Ｔ２）に示す
ごとく連続運転によって供給された気体中の酸素よって
気体に流入面に近い部分より燃焼を開始する（燃焼初
期）。燃焼熱の一部は熱伝導や気体に搬送されマイクロ
波エネルギーとともに下流側を加熱し順次下流側を燃焼
可能温度に加熱する。したがってパティキュレートの燃
焼領域は拡大しながら順次下流側に移動する。一定時間
経過後（燃焼中期）制御部３４によって気体供給手段２
９が図３（Ｔ２〜Ｔ３）に示すごとく間欠駆動運転にな
る。間欠駆動時において、気体供給手段２９が運転状態
で気体を供給している場合は前記連続運転時と同様にパ
ティキュレートの燃焼部に酸素を供給し燃焼熱の一部は
熱伝導や気体に搬送されマイクロ波エネルギーとともに
下流側を加熱し順次下流側を燃焼可能温度に加熱する。
気体供給手段が２９が停止状態になると酸素の供給がな
くなるためにパティキュレートの燃焼は停止し燃焼部の
熱はフィルタ２３下流側への伝熱が抑制され径方向に伝
熱される。この時気体の供給が停止されることにより気
体によってフィルタ２３の下流側に搬送される熱は大幅
に減少し径方向への伝熱量が相対的に増加することによ
り径方向の温度分布が均一に近い状態になる。次に再度
気体供給手段が図３（Ｔ３〜Ｔ４）に示すごとく運転状
態になるとフィルタ２３の径方向にほぼ均一に加熱され
たパティキュレートに酸素が供給されフィルタ２３の径
方向のほぼ全面から下流側に燃焼が移行する。この時、
フィルタ２３は外周部からの放熱があるために外周近傍
は中心部より低く、気体供給手段２９を常に連続運転す
る構成にするとフィルタ２３内に捕集されたパティキュ
レートは燃焼を継続するが外周近傍に蓄積したパティキ
ュレートも燃焼できるような量のマイクロ波や気体を供
給すると中心部の温度が過剰に上昇しフィルタ２３にク
ラックや溶損を生じる原因になる。また中心部の温度が
適温になるような量を供給すると外周近傍に蓄積したパ
ティキュレートが燃焼に至らず再生後も残存し、捕集再
生を繰り返し後も蓄積を重ねていく問題を発生する。
【００２０】また、パティキュレートの温度が約８００
℃以上の場合、酸素を供給すると燃焼反応が促進し急速
に温度が上昇するために間欠駆動中に気体供給手段２９
が作動する時間を長くすることは好ましくない。一方作
動時間を短くすると燃焼時間が長くなるために再生に要
する時間が長くなり実用的に使用し難くなる。実験によ
るとフィルタ２３の最高温度を９００℃以下に維持し、
かつ再生に要する時間を可及的に短くするためには気体
供給手段２９の作動時間は１分以内が好ましいという結
果を得た。また気体供給手段２９の停止中はパティキュ
レートの燃焼が中断され燃焼部の熱が周辺に伝熱される
ために燃焼部の温度は低下するがフィルタ２３を構成す
る材料の熱伝導率が低いことから伝熱に要する時間が長
くなり、酸素の供給によって一旦上昇した温度を上昇前
の温度までの引き下げるための時間は気体を供給する時
間つまり気体供給手段の作動時間より長くすることが必
要になる。
℃以上の場合、酸素を供給すると燃焼反応が促進し急速
に温度が上昇するために間欠駆動中に気体供給手段２９
が作動する時間を長くすることは好ましくない。一方作
動時間を短くすると燃焼時間が長くなるために再生に要
する時間が長くなり実用的に使用し難くなる。実験によ
るとフィルタ２３の最高温度を９００℃以下に維持し、
かつ再生に要する時間を可及的に短くするためには気体
供給手段２９の作動時間は１分以内が好ましいという結
果を得た。また気体供給手段２９の停止中はパティキュ
レートの燃焼が中断され燃焼部の熱が周辺に伝熱される
ために燃焼部の温度は低下するがフィルタ２３を構成す
る材料の熱伝導率が低いことから伝熱に要する時間が長
くなり、酸素の供給によって一旦上昇した温度を上昇前
の温度までの引き下げるための時間は気体を供給する時
間つまり気体供給手段の作動時間より長くすることが必
要になる。
【００２１】気体供給手段２９の間欠駆動期間を経過し
パティキュレートの燃焼がフィルタ２３の下流側近傍に
到達すると気体供給手段２９は再度連続駆動状態にな
る。フィルタ２３の最下流側においてはフィルタ２３の
端面が開放状態になっているために同面からの輻射によ
る放熱が多く、温度が低下してパティキュレートの燃焼
が困難になるが気体を連続的の供給することによって燃
焼を継続しフィルタ２３の端部に蓄積したパティキュレ
ートを燃焼除去することができる。
パティキュレートの燃焼がフィルタ２３の下流側近傍に
到達すると気体供給手段２９は再度連続駆動状態にな
る。フィルタ２３の最下流側においてはフィルタ２３の
端面が開放状態になっているために同面からの輻射によ
る放熱が多く、温度が低下してパティキュレートの燃焼
が困難になるが気体を連続的の供給することによって燃
焼を継続しフィルタ２３の端部に蓄積したパティキュレ
ートを燃焼除去することができる。
【００２２】また、フィルタ２３内に蓄積されたパティ
キュレートの量が多い場合加熱時間を長く要するために
再生完了までの時間が長くかかることから、本実施例に
加えて図４に示すごとく再生初期にマイクロ波エネルギ
ーの供給量を多くすることによってパティキュレートが
燃焼可能な温度までの到達を短縮し再生に要する時間を
短くすることができる。
キュレートの量が多い場合加熱時間を長く要するために
再生完了までの時間が長くかかることから、本実施例に
加えて図４に示すごとく再生初期にマイクロ波エネルギ
ーの供給量を多くすることによってパティキュレートが
燃焼可能な温度までの到達を短縮し再生に要する時間を
短くすることができる。
【００２３】図２は本発明の他の実施例に示すものであ
る。図２において、３５はフィルタ２３の排ガス非流通
空間に設けられ配設空間に存在するマイクロ波の量を検
知しパティキュレートの蓄積量を判定する蓄積量検知手
段、３６は加熱室２２の壁面に密接しフィルタの温度検
知を代行する温度検知手段である。
る。図２において、３５はフィルタ２３の排ガス非流通
空間に設けられ配設空間に存在するマイクロ波の量を検
知しパティキュレートの蓄積量を判定する蓄積量検知手
段、３６は加熱室２２の壁面に密接しフィルタの温度検
知を代行する温度検知手段である。
【００２４】再生開始時におけるフィルタ２３内のパテ
ィキュレートの蓄積量や温度は搭載される内燃機関の運
転条件によって変動する。つまり、蓄積量については前
回の再生時からの運転時間、機関の回転数、運転負荷等
によって変動し、温度については内燃機関の最終運転条
件および運転停止時から再生開始までの放置時間によっ
て変動する。再生装置においてはフィルタ２３内に蓄積
したパティキュレートを燃焼除去するための熱源は供給
するマイクロ波のエネルギーとパティキュレートの燃焼
によって発生した熱によって供給されることからパティ
キュレートの蓄積量やフィルタ２３の再生開始時の温度
によって再生条件は異なる。
ィキュレートの蓄積量や温度は搭載される内燃機関の運
転条件によって変動する。つまり、蓄積量については前
回の再生時からの運転時間、機関の回転数、運転負荷等
によって変動し、温度については内燃機関の最終運転条
件および運転停止時から再生開始までの放置時間によっ
て変動する。再生装置においてはフィルタ２３内に蓄積
したパティキュレートを燃焼除去するための熱源は供給
するマイクロ波のエネルギーとパティキュレートの燃焼
によって発生した熱によって供給されることからパティ
キュレートの蓄積量やフィルタ２３の再生開始時の温度
によって再生条件は異なる。
【００２５】したがって限られた範囲外の蓄積量や温度
の条件の場合パティキュレートを燃焼除去できなかった
り、フィルタの温度が過度の上昇する場合がある。本発
明においては蓄積量検知手段３５と温度検知手段３６お
よびそれらからの情報によってマイクロ波供給手段２４
と気体供給手段２９の駆動時間を制御する制御部３７を
設けることによって使用可能な蓄積量や温度の範囲を拡
大するこが可能になった。加熱室２２に配設した蓄積量
検知手段３５は配設した空間のマイクロ波の量を検知す
るが、マイクロ波発生手段２４で発生したマイクロ波は
導波管２５、給電口２６を経てフィルタ２３に供給され
るが、マイクロ波はフィルタ２３内に蓄積してパティキ
ュレートに吸収される性質を有するために蓄積量検知手
段３５で検知するマイクロ波の量は蓄積したパティキュ
レートが多い場合には少なく、パティキュレートが少な
い場合には多く検知されパティキュレートの蓄積量を相
関性を得ることができる。またフィルタ２３の温度は加
熱室２２の外面に密接して設けた温度検知手段３６で得
ることができる。蓄積検知手段３６はフィルタ２３に直
接密接する方が精度良く検知できるが実施例においては
加熱室２２の気密性を保持するために外壁に設けた。再
生開始後、前記蓄積量検知手段３５および温度検知手段
３６によって得られた蓄積量情報、温度情報は制御部３
７に送信され予め設定した最適条件に基づいてマイクロ
波発生手段２４および気体供給手段２９の駆動する。こ
の時、駆動時間のみではなくマイクロ波および気体の供
給量を制御しても良い。
の条件の場合パティキュレートを燃焼除去できなかった
り、フィルタの温度が過度の上昇する場合がある。本発
明においては蓄積量検知手段３５と温度検知手段３６お
よびそれらからの情報によってマイクロ波供給手段２４
と気体供給手段２９の駆動時間を制御する制御部３７を
設けることによって使用可能な蓄積量や温度の範囲を拡
大するこが可能になった。加熱室２２に配設した蓄積量
検知手段３５は配設した空間のマイクロ波の量を検知す
るが、マイクロ波発生手段２４で発生したマイクロ波は
導波管２５、給電口２６を経てフィルタ２３に供給され
るが、マイクロ波はフィルタ２３内に蓄積してパティキ
ュレートに吸収される性質を有するために蓄積量検知手
段３５で検知するマイクロ波の量は蓄積したパティキュ
レートが多い場合には少なく、パティキュレートが少な
い場合には多く検知されパティキュレートの蓄積量を相
関性を得ることができる。またフィルタ２３の温度は加
熱室２２の外面に密接して設けた温度検知手段３６で得
ることができる。蓄積検知手段３６はフィルタ２３に直
接密接する方が精度良く検知できるが実施例においては
加熱室２２の気密性を保持するために外壁に設けた。再
生開始後、前記蓄積量検知手段３５および温度検知手段
３６によって得られた蓄積量情報、温度情報は制御部３
７に送信され予め設定した最適条件に基づいてマイクロ
波発生手段２４および気体供給手段２９の駆動する。こ
の時、駆動時間のみではなくマイクロ波および気体の供
給量を制御しても良い。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置によれば、次のような効果が得られ
る。
フィルタ再生装置によれば、次のような効果が得られ
る。
【００２７】（１）燃焼初期に気体を連続的に供給する
ことにより、フィルタ内に蓄積したパティキュレートへ
への着火燃焼が安定するするとともに、燃焼の中間に気
体を間欠的に供給することにより、フィルタの温度を過
剰に昇温することがないので、溶損やクラックを発生す
ることなく、外周近傍までパティキュレートを燃焼除去
でき、さらに燃焼後期に気体を連続的に供給することに
よりフィルタ下流側のパティキュレートをほぼ完全に燃
焼除去することが可能となり、フィルタ内に蓄積したパ
ティキュレートを上流から下流まで良好に再生できる。
ことにより、フィルタ内に蓄積したパティキュレートへ
への着火燃焼が安定するするとともに、燃焼の中間に気
体を間欠的に供給することにより、フィルタの温度を過
剰に昇温することがないので、溶損やクラックを発生す
ることなく、外周近傍までパティキュレートを燃焼除去
でき、さらに燃焼後期に気体を連続的に供給することに
よりフィルタ下流側のパティキュレートをほぼ完全に燃
焼除去することが可能となり、フィルタ内に蓄積したパ
ティキュレートを上流から下流まで良好に再生できる。
【００２８】（２）パティキュレートの加熱源となるマ
イクロ波の供給量を加熱初期多く供給することによっ
て、燃焼可能な温度への到達時間が短縮され、パティキ
ュレートの自己発熱量は多くなった時点でマイクロ波の
量を低減することにより、フィルタの過剰な昇温を抑制
できるとともに、パティキュレートの自己発熱量が少な
い場合においても燃焼に必要な熱を確保することができ
る。また再生に要する時間を短縮することができる。
イクロ波の供給量を加熱初期多く供給することによっ
て、燃焼可能な温度への到達時間が短縮され、パティキ
ュレートの自己発熱量は多くなった時点でマイクロ波の
量を低減することにより、フィルタの過剰な昇温を抑制
できるとともに、パティキュレートの自己発熱量が少な
い場合においても燃焼に必要な熱を確保することができ
る。また再生に要する時間を短縮することができる。
【００２９】（３）再生初期にフィルタ内に蓄積したパ
ティキュレートの量とフィルタの温度を検知しマイクロ
波や燃焼用気体の供給条件を最適化することにより高範
囲のパティキュレートの蓄積量や初期温度の変化幅にお
いてパティキュレートの除去ができる。
ティキュレートの量とフィルタの温度を検知しマイクロ
波や燃焼用気体の供給条件を最適化することにより高範
囲のパティキュレートの蓄積量や初期温度の変化幅にお
いてパティキュレートの除去ができる。
【図１】本発明の一実施例の内燃機関用フィルタ再生装
置の構成図
置の構成図
【図２】本発明の他の実施例の内燃機関用フィルタ再生
装置の構成図
装置の構成図
【図３】本発明の一実施例の気体の供給状態を示す図
【図４】本発明の一実施例のマイクロ波の供給状態を示
す図
す図
【図５】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
２２ 加熱室 ２３ フィルタ ２４ マイクロ波発生装置 ２９ 気体発生装置 ３５ 蓄積量検知手段 ３６ 温度検知手段 ３７ 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 宣彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 本塚 靖之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−202733（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−106427（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−255518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/02 301 - 341
Claims (4)
- 【請求項１】内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、前記加熱室内に収納され前記排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ
と、前記パティキュレートを加熱するためのマイクロ波
を発生するマイクロ波発生手段と、前記の加熱されたパ
ティキュレートを燃焼させる気体を供給する気体供給手
段とを備え、パティキュレートを燃焼除去する再生時に
おいて、前記気体供給手段を前記パティキュレートの燃
焼初期と燃焼後期には連続的に、燃焼の中間期には間欠
的に駆動する制御部を備えた内燃機関用フィルタ再生装
置。 - 【請求項２】内燃機関の排気ガスを排出する排気管に設
けられた加熱室と、前記加熱室内に収納され前記排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ
と、前記パティキュレートを加熱するためのマイクロ波
を発生するマイクロ波発生手段と、前記の加熱されたパ
ティキュレートを燃焼させる気体を供給する気体供給手
段とを備え、前記マイクロ波発生手段からのマイクロ波
エネルギーを加熱初期に多く供給するとともに、パティ
キュレートを燃焼除去する再生時において開始後、前記
気体供給手段を前記パティキュレートの燃焼初期と燃焼
後期には連続的に、燃焼の中間期には間欠的に駆動する
制御部を備えた内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項３】フィルタ内またはフィルタ近傍に設けたパ
ティキュレートの蓄積量を検知する蓄積量検知手段と、
前記フィルタの温度を検知する温度検知手段と、前記蓄
積量検知手段と前記温度検知手段からの情報に基づいて
気体供給手段の駆動を制御する制御部を備えた請求項１
記載の内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項４】フィルタ内またはフィルタ近傍に設けたパ
ティキュレートの蓄積量を検知する蓄積量検知手段と、
前記フィルタの温度を検知する温度検知手段と、前記蓄
積量検知手段と前記温度検知手段からの情報に基づいて
マイクロ波発生手段と気体供給手段の少なくとも一方の
駆動を制御する制御部を備えた請求項２載の内燃機関用
フィルタ再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5249034A JP2817588B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5249034A JP2817588B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07102940A JPH07102940A (ja) | 1995-04-18 |
| JP2817588B2 true JP2817588B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=17187023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5249034A Expired - Fee Related JP2817588B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817588B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3544852B2 (ja) * | 1998-03-12 | 2004-07-21 | 株式会社東芝 | 映像符号化装置 |
| JP6855884B2 (ja) * | 2017-04-04 | 2021-04-07 | 富士通株式会社 | 排気浄化装置、内燃装置、発電装置及び自動車 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04255518A (ja) * | 1991-02-04 | 1992-09-10 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気微粒子捕集装置 |
| JP3055272B2 (ja) * | 1991-08-19 | 2000-06-26 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2841999B2 (ja) * | 1992-01-27 | 1998-12-24 | 松下電器産業株式会社 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
-
1993
- 1993-10-05 JP JP5249034A patent/JP2817588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07102940A (ja) | 1995-04-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |