JP2830700B2 - 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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- 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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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- 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再生する装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地球環境保全に関して、今日では地球温
暖化対策すなわちCO2低減対策が大きくクローズアッ
プされているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視で
きない。
暖化対策すなわちCO2低減対策が大きくクローズアッ
プされているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視で
きない。
【0003】酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物などの大
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。このような不特
定多数の人々への環境汚染と同時に労働環境での環境汚
染も大きな課題とされ、課題解決対応が顕在化してい
る。
気汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近
年世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・
ジェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動
発生源に対して強化される動きにある。このような不特
定多数の人々への環境汚染と同時に労働環境での環境汚
染も大きな課題とされ、課題解決対応が顕在化してい
る。
【0004】移動発生源の中でもディーゼルエンジンを
駆動手段とする車両は、窒素酸化物の抑制と同時にパテ
ィキュレートの排出抑制が求められている。
駆動手段とする車両は、窒素酸化物の抑制と同時にパテ
ィキュレートの排出抑制が求められている。
【0005】この抑制対策に対してエンジン側で窒素酸
化物の排出抑制を図り、パティキュレート抑制は後処理
する動きにある。この後処理装置はパティキュレートを
捕集するフィルタを有するものである。
化物の排出抑制を図り、パティキュレート抑制は後処理
する動きにある。この後処理装置はパティキュレートを
捕集するフィルタを有するものである。
【0006】ところが、パティキュレートを捕集し続け
るとフィルタは目詰まりを生じて排気ガスの流れが悪く
なってエンジン出力の低下あるいはエンジンの停止に至
る。
るとフィルタは目詰まりを生じて排気ガスの流れが悪く
なってエンジン出力の低下あるいはエンジンの停止に至
る。
【0007】したがって、現在世界中でフィルタの捕集
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
耐久性能の確保が実用上の大きな課題になっている。
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
耐久性能の確保が実用上の大きな課題になっている。
【0008】パティキュレートは600℃程度から燃焼
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。
【0009】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。
【0010】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、たとえば特開昭61−11416号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図3に示す。同図に
おいて、1はエンジン、2は排気管、3はフィルタ、4
はマイクロ波加熱空間、5はマイクロ波発生手段である
マグネトロン、6はマイクロ波加熱空間4を限定させる
マイクロ波漏洩防止手段、7はマグネトロンが発生する
マイクロ波をマイクロ波加熱空間に伝送するマイクロ波
供給路、8、9はマイクロ波供給路に設けられマイクロ
波の加熱空間への入射波および加熱空間からの反射波を
検出する検出手段、10は制御装置でありマイクロ波の
入射波、反射波およびエンジン運転時間の信号に基づい
てマグネトロン5の動作を制御する装置である。11は
マグネトロン5の駆動電源、12はマフラーである。
しては、たとえば特開昭61−11416号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図3に示す。同図に
おいて、1はエンジン、2は排気管、3はフィルタ、4
はマイクロ波加熱空間、5はマイクロ波発生手段である
マグネトロン、6はマイクロ波加熱空間4を限定させる
マイクロ波漏洩防止手段、7はマグネトロンが発生する
マイクロ波をマイクロ波加熱空間に伝送するマイクロ波
供給路、8、9はマイクロ波供給路に設けられマイクロ
波の加熱空間への入射波および加熱空間からの反射波を
検出する検出手段、10は制御装置でありマイクロ波の
入射波、反射波およびエンジン運転時間の信号に基づい
てマグネトロン5の動作を制御する装置である。11は
マグネトロン5の駆動電源、12はマフラーである。
【0011】上記した構成において、エンジンの排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートはフィルタ3を通流す
る時にフィルタ3に捕集される。フィルタ3に捕集され
るパティキュレート量は時間経過とともに増大するがこ
の過程で制御装置10の出力信号によりマグネトロン5
を一定の周期で動作させ、入射波と反射波との信号に基
づいて加熱空間4全体のマイクロ波特性の変化を測定す
る。フィルタ3に捕集されたパティキュレートの量があ
まりに多くなるとエンジンに対しての負荷が増し最悪の
場合エンジン停止に至るので適当な時期にパティキュレ
ートを除去する必要がある。この適当な時期すなわち適
当なパティキュレート量の堆積時に相当するマイクロ波
加熱空間4のマイクロ波特性を予め求めておき、その特
性に対応する信号レベルを制御装置10に記憶させてい
る。
ス中に含まれるパティキュレートはフィルタ3を通流す
る時にフィルタ3に捕集される。フィルタ3に捕集され
るパティキュレート量は時間経過とともに増大するがこ
の過程で制御装置10の出力信号によりマグネトロン5
を一定の周期で動作させ、入射波と反射波との信号に基
づいて加熱空間4全体のマイクロ波特性の変化を測定す
る。フィルタ3に捕集されたパティキュレートの量があ
まりに多くなるとエンジンに対しての負荷が増し最悪の
場合エンジン停止に至るので適当な時期にパティキュレ
ートを除去する必要がある。この適当な時期すなわち適
当なパティキュレート量の堆積時に相当するマイクロ波
加熱空間4のマイクロ波特性を予め求めておき、その特
性に対応する信号レベルを制御装置10に記憶させてい
る。
【0012】検出した信号レベルが記憶させた所定のレ
ベルに達するとマグネトロンの出力を増大させてフィル
タ3に捕集されたパティキュレートを誘電加熱し排気ガ
ス中に含まれる酸素でもってパティキュレートを燃焼除
去させるものである。この結果フィルタ3に捕集されて
いるパティキュレートは除去されるのでフィルタ3は再
度適当な量のパティキュレートを捕集することができ
る。
ベルに達するとマグネトロンの出力を増大させてフィル
タ3に捕集されたパティキュレートを誘電加熱し排気ガ
ス中に含まれる酸素でもってパティキュレートを燃焼除
去させるものである。この結果フィルタ3に捕集されて
いるパティキュレートは除去されるのでフィルタ3は再
度適当な量のパティキュレートを捕集することができ
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置は、フィルタに捕集されたパティキュレートを加
熱するマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路の構成に
以下のような課題を有している。
の装置は、フィルタに捕集されたパティキュレートを加
熱するマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路の構成に
以下のような課題を有している。
【0014】この課題は、パティキュレートを加熱させ
るために要求されるマイクロ波電力量に起因する。車両
の稼働状態を考えるとパティキュレートの加熱をなるべ
く短時間に実行することが実用上求められる。このた
め、加熱に要求されるマイクロ波電力量は少なくともマ
イクロ波加熱装置の代表的なものである電子レンジ相当
のマイクロ波電力が必要である。このような大電力を効
率的に伝送するマイクロ波伝送路は導波管である。この
導波管を用いた場合には、導波管そのものの形状が大き
いために再生装置を車両上に実装する場合、実装空間確
保という新たな課題を生じる。一方、マイクロ波伝送路
を同軸で構成する方法もある。ところが同軸によるマイ
クロ波伝送は可能だが、本装置に要求されるマイクロ波
電力量を伝送する場合には、汎用の同軸伝送路は伝送に
よる発熱のために使用が不可能であり特殊な同軸手段
(たとえば、外部導体が銅管)が必要になる。このよう
な同軸手段を使用した場合、上述した導波管と同様の課
題を生じる。
るために要求されるマイクロ波電力量に起因する。車両
の稼働状態を考えるとパティキュレートの加熱をなるべ
く短時間に実行することが実用上求められる。このた
め、加熱に要求されるマイクロ波電力量は少なくともマ
イクロ波加熱装置の代表的なものである電子レンジ相当
のマイクロ波電力が必要である。このような大電力を効
率的に伝送するマイクロ波伝送路は導波管である。この
導波管を用いた場合には、導波管そのものの形状が大き
いために再生装置を車両上に実装する場合、実装空間確
保という新たな課題を生じる。一方、マイクロ波伝送路
を同軸で構成する方法もある。ところが同軸によるマイ
クロ波伝送は可能だが、本装置に要求されるマイクロ波
電力量を伝送する場合には、汎用の同軸伝送路は伝送に
よる発熱のために使用が不可能であり特殊な同軸手段
(たとえば、外部導体が銅管)が必要になる。このよう
な同軸手段を使用した場合、上述した導波管と同様の課
題を生じる。
【0015】本発明は上記課題を解決するもので、マイ
クロ波伝送路に同軸伝送路の使用を可能にする改良かつ
実用的価値の大きい構成からな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。
クロ波伝送路に同軸伝送路の使用を可能にする改良かつ
実用的価値の大きい構成からな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。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するための手段は、マイクロ波発生手段と、前記マイク
ロ波発生手段を動作させる駆動電源部と、前記マイクロ
波発生手段が発生するマイクロ波を給電する加熱空間
と、前記加熱空間内に設け内燃機関が排出する排気ガス
中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタとを
備え、前記マイクロ波発生手段の出力電力を2分配する
とともに分配したマイクロ波の位相差を180°とする
分配手段を付設し、前記マイクロ波発生手段と前記駆動
電源部および前記分配手段とを一体的に格納する格納部
を有する構成としている。
するための手段は、マイクロ波発生手段と、前記マイク
ロ波発生手段を動作させる駆動電源部と、前記マイクロ
波発生手段が発生するマイクロ波を給電する加熱空間
と、前記加熱空間内に設け内燃機関が排出する排気ガス
中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタとを
備え、前記マイクロ波発生手段の出力電力を2分配する
とともに分配したマイクロ波の位相差を180°とする
分配手段を付設し、前記マイクロ波発生手段と前記駆動
電源部および前記分配手段とを一体的に格納する格納部
を有する構成としている。
【0017】
【0018】また、格納部の2つのマイクロ波出力部と
加熱空間とを同軸伝送手段にて接続した構成としてい
る。
加熱空間とを同軸伝送手段にて接続した構成としてい
る。
【0019】さらに、加熱空間へのマイクロ波給電部
は、一端を固定し他端側を加熱空間内に延在する構成の
第1の導体からなるマイクロ波放射手段と、第1の導体
の中間部に接続する第2の導体と、第2の導体と同軸伝
送手段の中心導体とを嵌合接続した構成としている。
は、一端を固定し他端側を加熱空間内に延在する構成の
第1の導体からなるマイクロ波放射手段と、第1の導体
の中間部に接続する第2の導体と、第2の導体と同軸伝
送手段の中心導体とを嵌合接続した構成としている。
【0020】また、加熱空間へのマイクロ波給電部は、
一端を固定し他端側を加熱空間内に延在する導体で構成
し、前記固定部に放熱手段を設けている。
一端を固定し他端側を加熱空間内に延在する導体で構成
し、前記固定部に放熱手段を設けている。
【0021】
【作用】上記した構成において、マイクロ波発生手段の
出力電力を分配する手段を設けたことにより、フィルタ
を収納した加熱空間にマイクロ波を分配伝送することを
可能にしている。この構成により、マイクロ波伝送手段
に同軸を使用する時、伝送路での発熱量を抑制でき汎用
の同軸手段の使用を可能にできる。
出力電力を分配する手段を設けたことにより、フィルタ
を収納した加熱空間にマイクロ波を分配伝送することを
可能にしている。この構成により、マイクロ波伝送手段
に同軸を使用する時、伝送路での発熱量を抑制でき汎用
の同軸手段の使用を可能にできる。
【0022】また、マイクロ波発生手段と駆動電源部お
よび分配手段を一体的に格納した構成により、不要輻射
防止対策を一元的に構成可能とするとともに発熱部品の
冷却手段の一元化を可能にしている。
よび分配手段を一体的に格納した構成により、不要輻射
防止対策を一元的に構成可能とするとともに発熱部品の
冷却手段の一元化を可能にしている。
【0023】分配率を等分配としたことにより、伝送手
段の諸性能を同一仕様にて構成することができるので、
組み立て時の接続ミスなどを防止することができる。
段の諸性能を同一仕様にて構成することができるので、
組み立て時の接続ミスなどを防止することができる。
【0024】また、各分配信号の位相差を180°とし
たことにより、同一の長さの伝送手段を用いて加熱空間
に180°の位相差をもったマイクロ波を給電させるこ
とを可能にしている。この給電は、フィルタ加熱の際に
フィルタ内に生じるマイクロ波加熱分布をより均一化さ
せることを可能にしパティキュレート加熱燃焼時のフィ
ルタ内部の温度勾配を緩やかなものとするとともに熱応
力によるフィルタの機械的破損を抑制する作用を演出す
る。
たことにより、同一の長さの伝送手段を用いて加熱空間
に180°の位相差をもったマイクロ波を給電させるこ
とを可能にしている。この給電は、フィルタ加熱の際に
フィルタ内に生じるマイクロ波加熱分布をより均一化さ
せることを可能にしパティキュレート加熱燃焼時のフィ
ルタ内部の温度勾配を緩やかなものとするとともに熱応
力によるフィルタの機械的破損を抑制する作用を演出す
る。
【0025】また、マイクロ波出力部と加熱空間部とを
同軸伝送手段で接続しているので、距離をとって設置す
ることが可能となり最適位置にマイクロ波出力部を設置
することができる。
同軸伝送手段で接続しているので、距離をとって設置す
ることが可能となり最適位置にマイクロ波出力部を設置
することができる。
【0026】加熱空間へのマイクロ波給電部の構成にお
いて、マイクロ波放射手段の一端を固定するとともにそ
の固定領域に放熱手段を設けたことにより、高温の排気
ガスにさらされるマイクロ波放射手段の高温の伝熱を固
定部を介して放熱させている。さらに前述の構成によ
り、加熱空間から同軸伝送手段を離すことができ、マイ
クロ波伝送手段である同軸の中心導体への加熱空間から
の伝熱を緩和させ、同軸部品の絶縁体の熱劣化を抑制さ
せている。この作用により、汎用の同軸手段の本装置へ
の転用を可能にしている。
いて、マイクロ波放射手段の一端を固定するとともにそ
の固定領域に放熱手段を設けたことにより、高温の排気
ガスにさらされるマイクロ波放射手段の高温の伝熱を固
定部を介して放熱させている。さらに前述の構成によ
り、加熱空間から同軸伝送手段を離すことができ、マイ
クロ波伝送手段である同軸の中心導体への加熱空間から
の伝熱を緩和させ、同軸部品の絶縁体の熱劣化を抑制さ
せている。この作用により、汎用の同軸手段の本装置へ
の転用を可能にしている。
【0027】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面を参照して説
明する。
明する。
【0028】図1および図2において、13は内燃機関
(ディーゼルエンジン)14の排気ガスを排出する排気
管、15は排気管13の途中に設けられた加熱空間、1
6は加熱空間内に収納され排気ガスが通過する間に排気
ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するハニカム
構造からなるフィルタ、17はパティキュレートを誘電
加熱するために加熱空間に給電されるマイクロ波を発生
させるマイクロ波発生手段、18はマイクロ波発生手段
17が発生したマイクロ波を2分配する導波管、19、
20は2分配された各マイクロ波を加熱空間15に伝送
する同軸伝送手段、21、22は加熱空間にマイクロ波
を放射するマイクロ波放射手段、23はマイクロ波発生
手段17の駆動電源部である。また、マイクロ波発生手
段17とその駆動電源部23および分配手段18は、金
属筐体で構成した格納部24内に一体的に格納してい
る。
(ディーゼルエンジン)14の排気ガスを排出する排気
管、15は排気管13の途中に設けられた加熱空間、1
6は加熱空間内に収納され排気ガスが通過する間に排気
ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するハニカム
構造からなるフィルタ、17はパティキュレートを誘電
加熱するために加熱空間に給電されるマイクロ波を発生
させるマイクロ波発生手段、18はマイクロ波発生手段
17が発生したマイクロ波を2分配する導波管、19、
20は2分配された各マイクロ波を加熱空間15に伝送
する同軸伝送手段、21、22は加熱空間にマイクロ波
を放射するマイクロ波放射手段、23はマイクロ波発生
手段17の駆動電源部である。また、マイクロ波発生手
段17とその駆動電源部23および分配手段18は、金
属筐体で構成した格納部24内に一体的に格納してい
る。
【0029】25は排気ガス切換バルブであり、内燃機
関14より排出された排気ガスをフィルタ16に通流さ
せたりフィルタ16の再生時には排気分岐管26に通流
させたりする。27はマフラーである。なお、マフラー
27はたとえば酸化触媒を包含させた構成にすることが
できる。28はパティキュレートの燃焼を促進させる空
気(以下助燃気体と称する)の送風源、29・30は助
燃気体流制御バルブであり、これら二つのバルブを制御
してフィルタ再生時にフィルタ16に助燃用気体を通流
させる。31はフィルタ16を通流した助燃気体の排出
管である。32はフィルタ16の排気ガス非通流空間に
設けられ配設空間に存在するマイクロ波量を検出するマ
イクロ波検出手段である。この検出手段の検出信号は制
御部33に入力される。なお、マイクロ波検出手段32
は一つのみ図示しているが、複数個設けてもよい。複数
個設ける場合配設位置はフィルタの排気ガス通流方向に
平行に配設するのが効果的である。
関14より排出された排気ガスをフィルタ16に通流さ
せたりフィルタ16の再生時には排気分岐管26に通流
させたりする。27はマフラーである。なお、マフラー
27はたとえば酸化触媒を包含させた構成にすることが
できる。28はパティキュレートの燃焼を促進させる空
気(以下助燃気体と称する)の送風源、29・30は助
燃気体流制御バルブであり、これら二つのバルブを制御
してフィルタ再生時にフィルタ16に助燃用気体を通流
させる。31はフィルタ16を通流した助燃気体の排出
管である。32はフィルタ16の排気ガス非通流空間に
設けられ配設空間に存在するマイクロ波量を検出するマ
イクロ波検出手段である。この検出手段の検出信号は制
御部33に入力される。なお、マイクロ波検出手段32
は一つのみ図示しているが、複数個設けてもよい。複数
個設ける場合配設位置はフィルタの排気ガス通流方向に
平行に配設するのが効果的である。
【0030】加熱空間15はパンチング穴構成あるいは
ハニカム構成(実施例は十字状のハニカム構成としてい
る。)などからなるマイクロ波遮蔽手段34・35でも
ってマイクロ波を実質的に閉じ込める空間が限定されて
いる。36はフィルタ16の外周とフィルタ支持管37
との間に設けられた断熱材でありフィルタ支持をも兼ね
ている。この断熱材36の両端(排気ガス通流方向に対
して)は金属板38、シール材39によって排気ガスか
ら隔離している。また、金属板38は、フィルタ支持管
37の両端に嵌め合い組み立てする構成をとり、さらに
はフィルタ部の着脱を可能にするフランジ構造体40と
一体的に構成している。このフランジ構造体40と対面
組み立てされる加熱空間側フランジ構造体41とが形成
する空間には、マイクロ波漏洩防止手段42や排気ガス
のシール材43を設けている。44は、各フランジ(4
0と41)をそれらの外周部にて接合組み立てするバン
ドである。
ハニカム構成(実施例は十字状のハニカム構成としてい
る。)などからなるマイクロ波遮蔽手段34・35でも
ってマイクロ波を実質的に閉じ込める空間が限定されて
いる。36はフィルタ16の外周とフィルタ支持管37
との間に設けられた断熱材でありフィルタ支持をも兼ね
ている。この断熱材36の両端(排気ガス通流方向に対
して)は金属板38、シール材39によって排気ガスか
ら隔離している。また、金属板38は、フィルタ支持管
37の両端に嵌め合い組み立てする構成をとり、さらに
はフィルタ部の着脱を可能にするフランジ構造体40と
一体的に構成している。このフランジ構造体40と対面
組み立てされる加熱空間側フランジ構造体41とが形成
する空間には、マイクロ波漏洩防止手段42や排気ガス
のシール材43を設けている。44は、各フランジ(4
0と41)をそれらの外周部にて接合組み立てするバン
ドである。
【0031】次に加熱空間へのマイクロ波給電部の構成
を説明する。なお、二つの給電部構成は同じである。
を説明する。なお、二つの給電部構成は同じである。
【0032】マイクロ波放射手段21は、いわゆる同軸
構造の所定位置を短絡した状態における短絡面に相当す
る金属面45で一端を溶接加工にて固定して固定部46
を設け、他端部は加熱空間15内に所定長さ延在する第
1の導体47で構成している。この第1の導体47の中
間部には分岐路である第2の導体48を所定位置に溶接
接合している。この第2の導体48の他端には同軸伝送
手段19の中心導体49を嵌合接続している。同軸伝送
手段19の外部導体50は、第2の導体48の外周導体
51とねじ52で組み立てている。第1の導体47と第
2の導体48との接続点53と第1の導体47の固定端
である金属面45との間に設けている径大な部材54
は、接続点53から金属面45を見た時のインピーダン
スを無限大にする部材であり、この部材によって接続点
53と金属面45との間の第1の導体47の長さを短縮
させている。さらに、固定部46には放熱手段55を接
続している。
構造の所定位置を短絡した状態における短絡面に相当す
る金属面45で一端を溶接加工にて固定して固定部46
を設け、他端部は加熱空間15内に所定長さ延在する第
1の導体47で構成している。この第1の導体47の中
間部には分岐路である第2の導体48を所定位置に溶接
接合している。この第2の導体48の他端には同軸伝送
手段19の中心導体49を嵌合接続している。同軸伝送
手段19の外部導体50は、第2の導体48の外周導体
51とねじ52で組み立てている。第1の導体47と第
2の導体48との接続点53と第1の導体47の固定端
である金属面45との間に設けている径大な部材54
は、接続点53から金属面45を見た時のインピーダン
スを無限大にする部材であり、この部材によって接続点
53と金属面45との間の第1の導体47の長さを短縮
させている。さらに、固定部46には放熱手段55を接
続している。
【0033】本発明は、以上に示した構成からなってい
るが、その主要な動作および作用を説明する前に本発明
の基盤について若干説明する。
るが、その主要な動作および作用を説明する前に本発明
の基盤について若干説明する。
【0034】まず、加熱空間15について説明する。本
装置の加熱空間は内部に収納したフィルタに堆積してい
るパティキュレートをより均一に加熱することが要求さ
れる。この要求に対して、本発明者らは、加熱空間内に
形成可能な様々は励振モードを試験した。励振モードの
選択は、使用するフィルタ容積によっても選択肢が制限
を受ける。また、装置の実装構成によっても制限を受け
る。このようなシステム上の制限があるが、基本的な選
択指標として耐環境性を重視することが重要である。こ
の指標に基づいて本発明者らは加熱空間内の励振モード
としてTEモードを選択している。TEモードにおける
より均一な加熱モードの形成には、給電部の複数化そし
て各給電信号間の位相差の最適化が重要であるという実
験結果を踏まえて、本発明が構成されている。
装置の加熱空間は内部に収納したフィルタに堆積してい
るパティキュレートをより均一に加熱することが要求さ
れる。この要求に対して、本発明者らは、加熱空間内に
形成可能な様々は励振モードを試験した。励振モードの
選択は、使用するフィルタ容積によっても選択肢が制限
を受ける。また、装置の実装構成によっても制限を受け
る。このようなシステム上の制限があるが、基本的な選
択指標として耐環境性を重視することが重要である。こ
の指標に基づいて本発明者らは加熱空間内の励振モード
としてTEモードを選択している。TEモードにおける
より均一な加熱モードの形成には、給電部の複数化そし
て各給電信号間の位相差の最適化が重要であるという実
験結果を踏まえて、本発明が構成されている。
【0035】本発明の実施例は二つの給電部をもった構
成を提示しているが、これは二つに限定されたものでな
いことが上述の内容によって理解されよう。
成を提示しているが、これは二つに限定されたものでな
いことが上述の内容によって理解されよう。
【0036】複数の給電部構成の中の一つである実施例
に示した二つの給電部構成の場合、各給電部の位相差を
180°に選択すると均一加熱促進に効果的であること
を本発明者らは実験により確認している。
に示した二つの給電部構成の場合、各給電部の位相差を
180°に選択すると均一加熱促進に効果的であること
を本発明者らは実験により確認している。
【0037】また、上述のTEモード選択の利点につい
て言及しておく。TEモードとは、本装置の場合排気ガ
スの通流方向に対してマイクロ波電界が垂直した状態に
ある。これは、排気管の側面方向からマイクロ波を給電
あるいは信号抽出(実施例におけるマイクロ波検出手段
など)を効果的に実行させることを可能にしている。
て言及しておく。TEモードとは、本装置の場合排気ガ
スの通流方向に対してマイクロ波電界が垂直した状態に
ある。これは、排気管の側面方向からマイクロ波を給電
あるいは信号抽出(実施例におけるマイクロ波検出手段
など)を効果的に実行させることを可能にしている。
【0038】本発明は上述の技術基盤を基にして、装置
の実用的価値をさらに高めることに主眼をおいた発明で
あり、以下に各構成の動作および作用を説明する。ま
ず、装置全体の動作を説明する。
の実用的価値をさらに高めることに主眼をおいた発明で
あり、以下に各構成の動作および作用を説明する。ま
ず、装置全体の動作を説明する。
【0039】マイクロ波検出手段32は、加熱空間15
のごく限られた空間のマイクロ波量を検出する。また、
制御部33には内燃機関14の回転数信号を入力する。
のごく限られた空間のマイクロ波量を検出する。また、
制御部33には内燃機関14の回転数信号を入力する。
【0040】制御部33の制御方法の一つはフィルタ1
6に堆積するパティキュレート捕集量の適当量に相当す
る値を予め記憶させ、内燃機関の動作中に適当な時間間
隔でマイクロ波発生手段17を動作させた時のマイクロ
波検出手段の信号を予め記憶させた信号値と比較する。
予め記憶させた信号レベルに達するとフィルタ再生を開
始する。制御部33の制御方法の他の一つは、再生開始
信号がマニュアル入力された時の対応であり、この場合
には再生開始初期のマイクロ波量検出信号に基づいて最
適なフィルタ再生制御を実行する。
6に堆積するパティキュレート捕集量の適当量に相当す
る値を予め記憶させ、内燃機関の動作中に適当な時間間
隔でマイクロ波発生手段17を動作させた時のマイクロ
波検出手段の信号を予め記憶させた信号値と比較する。
予め記憶させた信号レベルに達するとフィルタ再生を開
始する。制御部33の制御方法の他の一つは、再生開始
信号がマニュアル入力された時の対応であり、この場合
には再生開始初期のマイクロ波量検出信号に基づいて最
適なフィルタ再生制御を実行する。
【0041】内燃機関14が排出する排気ガスは通常、
排気管13内を流れてフィルタ16に流入する。フィル
タ16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
機能を有する。このフィルタに捕集されたパティキュレ
ートの量が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機
関であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合
にはエンジン停止に至る。
排気管13内を流れてフィルタ16に流入する。フィル
タ16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
機能を有する。このフィルタに捕集されたパティキュレ
ートの量が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機
関であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合
にはエンジン停止に至る。
【0042】したがって適当な時期にフィルタに捕集さ
れたパティキュレートを除去する必要がある。フィルタ
に捕集されたパティキュレートを加熱燃焼除去させるプ
ロセスをフィルタ再生と称している。
れたパティキュレートを除去する必要がある。フィルタ
に捕集されたパティキュレートを加熱燃焼除去させるプ
ロセスをフィルタ再生と称している。
【0043】内燃機関が動作している時には、排気ガス
切換バルブ25が制御されて排気ガスを排気分岐管26
に配流させる。また、助燃気体流制御バルブ29・30
はそれぞれ閉状態、開状態に制御される。その後、マイ
クロ波発生手段17を連続動作させる。マイクロ波発生
手段17が発生したマイクロ波は導波管のE面T分岐管
18によって電力は2分配され各分配信号間の位相差は
180°となる。分配されたマイクロ波は同軸伝送手段
19・20を伝送してマイクロ波放射手段21・22に
よって加熱空間15内に給電される。この分配給電によ
り加熱空間内にはTEモードの励振が生じる。この励振
モードに対応して、フィルタ16に捕集されたパティキ
ュレートは誘電加熱され燃焼可能な温度帯まで速やかに
昇温する。この時の昇温分布は、マイクロ波が放射され
るフィルタ端面側に傾斜した分布であるが、フィルタの
排気ガス通流方向の約1/2の領域が燃焼可能温度に達
するまで加熱を継続する。
切換バルブ25が制御されて排気ガスを排気分岐管26
に配流させる。また、助燃気体流制御バルブ29・30
はそれぞれ閉状態、開状態に制御される。その後、マイ
クロ波発生手段17を連続動作させる。マイクロ波発生
手段17が発生したマイクロ波は導波管のE面T分岐管
18によって電力は2分配され各分配信号間の位相差は
180°となる。分配されたマイクロ波は同軸伝送手段
19・20を伝送してマイクロ波放射手段21・22に
よって加熱空間15内に給電される。この分配給電によ
り加熱空間内にはTEモードの励振が生じる。この励振
モードに対応して、フィルタ16に捕集されたパティキ
ュレートは誘電加熱され燃焼可能な温度帯まで速やかに
昇温する。この時の昇温分布は、マイクロ波が放射され
るフィルタ端面側に傾斜した分布であるが、フィルタの
排気ガス通流方向の約1/2の領域が燃焼可能温度に達
するまで加熱を継続する。
【0044】その後、送風源28を動作させパティキュ
レートの燃焼を促進する助燃気体をフィルタ16に通流
させる。この助燃気体の供給タイミングは、パティキュ
レートを誘電加熱中のマイクロ波量の変化に基づいて決
定することができる。マイクロ波発生手段17および送
風源28を所定の制御方法に基づいて制御しフィルタ1
6内に堆積したパティキュレートをほぼ100%燃焼除
去する。なお、マイクロ波発生手段および送風源の動作
の制御は助燃気体供給後のマイクロ波量の変化により追
尾制御させてもよい。以上でフィルタ再生が完了し、こ
の後各バルブ25・29・30は排気ガスをフィルタに
通流する初期の状態に制御される。フィルタ再生が終了
すると直ちにフィルタ16に排気ガスを流入しパティキ
ュレートの捕集を実行できる。
レートの燃焼を促進する助燃気体をフィルタ16に通流
させる。この助燃気体の供給タイミングは、パティキュ
レートを誘電加熱中のマイクロ波量の変化に基づいて決
定することができる。マイクロ波発生手段17および送
風源28を所定の制御方法に基づいて制御しフィルタ1
6内に堆積したパティキュレートをほぼ100%燃焼除
去する。なお、マイクロ波発生手段および送風源の動作
の制御は助燃気体供給後のマイクロ波量の変化により追
尾制御させてもよい。以上でフィルタ再生が完了し、こ
の後各バルブ25・29・30は排気ガスをフィルタに
通流する初期の状態に制御される。フィルタ再生が終了
すると直ちにフィルタ16に排気ガスを流入しパティキ
ュレートの捕集を実行できる。
【0045】次ぎに各要素部について説明する。マイク
ロ波発生手段17とその駆動電源部23およびマイクロ
波分配手段18とは金属筐体24の中に一体的に格納し
ている。このマイクロ波の発生に関する要素部を集中化
した構成により、不要輻射防止の効果的な実行あるいは
高圧配線の集中化さらには発熱部品の冷却構成の一元化
を可能にしている。この構成は、マイクロ波発生部とマ
イクロ波作用部との実装を分離させた思想であり、装置
の実装の自由度を飛躍的に高めることを可能にしてい
る。
ロ波発生手段17とその駆動電源部23およびマイクロ
波分配手段18とは金属筐体24の中に一体的に格納し
ている。このマイクロ波の発生に関する要素部を集中化
した構成により、不要輻射防止の効果的な実行あるいは
高圧配線の集中化さらには発熱部品の冷却構成の一元化
を可能にしている。この構成は、マイクロ波発生部とマ
イクロ波作用部との実装を分離させた思想であり、装置
の実装の自由度を飛躍的に高めることを可能にしてい
る。
【0046】また、マイクロ波出力電力を分配伝送する
思想により、汎用の同軸伝送手段の流用を可能にしてい
る。
思想により、汎用の同軸伝送手段の流用を可能にしてい
る。
【0047】加熱空間への給電部の構成は、同軸伝送手
段を用いる場合に同軸型の放射手段構成が構成上有利で
ある。同軸型の放射手段として、実施例に示したような
棒状アンテナ(すなわち、同軸伝送手段の中心導体相
当)を使用するときの課題は、高温の排気ガスの伝熱に
よる同軸伝送手段の中心導体と外部導体との間に設けら
れた絶縁体部の熱変形である。この課題に対して、本発
明は、マイクロ波放射手段21・22を構成する第1の
導体47の一端を金属板45の固定部46に支持させる
とともにインピーダンス変換素子54を付加して第1の
導体47の長さを短縮している。この構成により、第1
の導体47が高温の排気ガスにさらされているときの放
熱経路を規定させている。また、固定部46には放熱手
段55を付設し、同軸伝送手段19・20の中心導体へ
の伝熱を抑制し同軸伝送手段の絶縁体部の熱変形を回避
させている。このような構成により、マイクロ波作用部
からの同軸伝送手段への熱対策を施したことにより同軸
伝送手段の信頼性を保証させている。
段を用いる場合に同軸型の放射手段構成が構成上有利で
ある。同軸型の放射手段として、実施例に示したような
棒状アンテナ(すなわち、同軸伝送手段の中心導体相
当)を使用するときの課題は、高温の排気ガスの伝熱に
よる同軸伝送手段の中心導体と外部導体との間に設けら
れた絶縁体部の熱変形である。この課題に対して、本発
明は、マイクロ波放射手段21・22を構成する第1の
導体47の一端を金属板45の固定部46に支持させる
とともにインピーダンス変換素子54を付加して第1の
導体47の長さを短縮している。この構成により、第1
の導体47が高温の排気ガスにさらされているときの放
熱経路を規定させている。また、固定部46には放熱手
段55を付設し、同軸伝送手段19・20の中心導体へ
の伝熱を抑制し同軸伝送手段の絶縁体部の熱変形を回避
させている。このような構成により、マイクロ波作用部
からの同軸伝送手段への熱対策を施したことにより同軸
伝送手段の信頼性を保証させている。
【0048】また、第1の導体47の一端を金属固定と
した構成により排気ガス流による機械的変形を防止させ
ている。
した構成により排気ガス流による機械的変形を防止させ
ている。
【0049】さらには、第1の導体47と分岐させて第
2の導体48を設けこの第2の導体48と同軸伝送手段
の中心導体49とを接続した構成は、同軸伝送手段を排
気ガスの流れから遠ざけた構成となり、同軸伝送手段の
排気ガス汚染を防止している。
2の導体48を設けこの第2の導体48と同軸伝送手段
の中心導体49とを接続した構成は、同軸伝送手段を排
気ガスの流れから遠ざけた構成となり、同軸伝送手段の
排気ガス汚染を防止している。
【0050】以上の説明のとおり本発明の根本的な目的
は、内燃機関用フィルタ再生装置におけるマイクロ波の
同軸伝送構造を提供し装置の実装上の諸課題を解決させ
ることである。これに対して、本発明はマイクロ波発生
部とマイクロ波作用部との両面から独特の思想と技術を
組み合わせてなしたものであり、実施形態は実施例に限
定されるものではない。たとえば、第一の導体47は、
加熱空間内へ延在させる部分の形状をループ状に構成し
その先端を加熱空間を構成する壁面に固定させる構成を
とることができる。
は、内燃機関用フィルタ再生装置におけるマイクロ波の
同軸伝送構造を提供し装置の実装上の諸課題を解決させ
ることである。これに対して、本発明はマイクロ波発生
部とマイクロ波作用部との両面から独特の思想と技術を
組み合わせてなしたものであり、実施形態は実施例に限
定されるものではない。たとえば、第一の導体47は、
加熱空間内へ延在させる部分の形状をループ状に構成し
その先端を加熱空間を構成する壁面に固定させる構成を
とることができる。
【0051】
【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、以下の効果が得られる。
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。
【0052】(1)マイクロ波発生手段とその駆動電源
部および電力分配手段を一体的に格納した構成により、
不要輻射防止対策、高圧配線処理さらには発熱部品の冷
却を一元的に実施可能とした。これにより、実用的価値
の高い装置の提供を可能にした。
部および電力分配手段を一体的に格納した構成により、
不要輻射防止対策、高圧配線処理さらには発熱部品の冷
却を一元的に実施可能とした。これにより、実用的価値
の高い装置の提供を可能にした。
【0053】(2)マイクロ波発生手段の出力電力を分
配させてフィルタが存在する加熱空間にマイクロ波を伝
送させる構成により、マイクロ波伝送における発熱量を
抑制してマイクロ波伝送手段として同軸伝送手段の使用
を可能にし装置の実装構成上の自由度が飛躍的に高まっ
た。
配させてフィルタが存在する加熱空間にマイクロ波を伝
送させる構成により、マイクロ波伝送における発熱量を
抑制してマイクロ波伝送手段として同軸伝送手段の使用
を可能にし装置の実装構成上の自由度が飛躍的に高まっ
た。
【0054】(3)分配手段で分配する各マイクロ波の
位相差を180°とする構成により、パティキュレート
をより均一に加熱でき、燃焼時のフィルタ内部の温度勾
配を緩やかにするとともに熱応力によるフィルタの機械
的破損を抑制している。
位相差を180°とする構成により、パティキュレート
をより均一に加熱でき、燃焼時のフィルタ内部の温度勾
配を緩やかにするとともに熱応力によるフィルタの機械
的破損を抑制している。
【0055】(4)マイクロ波出力部と加熱空間部とを
同軸伝送手段で接続する構成により、同軸伝送手段の長
さを変えることによってマイクロ波出力部を自由に最適
位置に設置できるので経済的で自由度の高い設計ができ
るとともに組み立て性、サービス性も十分に配慮した構
成にすることができる。
同軸伝送手段で接続する構成により、同軸伝送手段の長
さを変えることによってマイクロ波出力部を自由に最適
位置に設置できるので経済的で自由度の高い設計ができ
るとともに組み立て性、サービス性も十分に配慮した構
成にすることができる。
【0056】(5)加熱空間へのマイクロ波給電部の構
成において、マイクロ波放射手段の放熱経路を確保した
構成により、高温の排気ガスによる同軸伝送手段への伝
熱を抑制して同軸伝送手段の信頼性を保証できる。
成において、マイクロ波放射手段の放熱経路を確保した
構成により、高温の排気ガスによる同軸伝送手段への伝
熱を抑制して同軸伝送手段の信頼性を保証できる。
【図1】本発明の一実施例の内燃機関用フィルタ再生装
置を示す構成図
置を示す構成図
【図2】同主要部の拡大図
【図3】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
14 内燃機関 15 加熱空間 16 フィルタ 17 マイクロ波発生手段 18 分配手段 19、20 同軸伝送手段 21、22 マイクロ波放射手段 23 駆動電源部 24 格納部 46 固定部 47 第1の導体 48 第2の導体 49 同軸伝送手段の中心導体 55 放熱手段
───────────────────────────────────────────────────── 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4−183916(JP,A) 特開 平5−141222(JP,A) 特開 平6−34115(JP,A) 特開 平4−279715(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/02
Claims (4)
- 【請求項1】 マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波
発生手段を動作させる駆動電源部と、前記マイクロ波発
生手段が発生するマイクロ波を給電する加熱空間と、前
記加熱空間内に設け内燃機関が排出する排気ガス中に含
まれるパティキュレートを捕集するフィルタとを備え、
前記マイクロ波発生手段の出力電力を2分配するととも
に分配したマイクロ波の位相差を180°とする分配手
段を付設し、前記マイクロ波発生手段と前記駆動電源部
および前記分配手段とを一体的に格納する格納部を有す
る内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項2】 格納部の2つのマイクロ波出力部と加熱
空間とを同軸伝送手段にて接続した構成からなる請求項
1記載の内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項3】 加熱空間へのマイクロ波給電部は、一端
を固定し他端側を加熱空間内に延在する構成の第1の導
体からなるマイクロ波放射手段と、前記第1の導体の中
間部に接続する第2の導体と、前記第2の導体と同軸伝
送手段の中心導体とを嵌合接続する構成とした請求項2
記載の内燃機関用フィルタ再生装置。 - 【請求項4】 マイクロ波放射手段の一端の固定部に放
熱手段を設けた請求項3記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 |
---|---|---|---|
JP5183726A JP2830700B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5183726A JP2830700B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0734850A JPH0734850A (ja) | 1995-02-03 |
JP2830700B2 true JP2830700B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=16140893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5183726A Expired - Fee Related JP2830700B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 内燃機関用フィルタ再生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2830700B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000059614A1 (en) | 1999-04-02 | 2000-10-12 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Hollow yarn membrane module, potting agent therefor and method for deaeration of liquid chemicals |
KR100773268B1 (ko) * | 2006-04-25 | 2007-11-05 | 한국전기연구원 | 디젤 배출가스 정화 장치 및 그 제어방법 |
JP5982305B2 (ja) * | 2013-03-08 | 2016-08-31 | 株式会社東芝 | 排気ガス処理装置 |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP5183726A patent/JP2830700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0734850A (ja) | 1995-02-03 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |