JP3306014B2

JP3306014B2 - 微粒子の捕集・再生処理装置

Info

Publication number: JP3306014B2
Application number: JP31195998A
Authority: JP
Inventors: 英男河村
Original assignee: フジセラテック株式会社
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2018-11-02
Also published as: JP2000136713A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，ディーゼルエン
ジンから排出される排気ガスに含まれるパティキュレー
トをフィルタで捕集し，捕集されたパティキュレートを
加熱焼却してフィルタを再生する微粒子の捕集・再生処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，ディーゼルエンジンから排気され
る排気ガス中に含まれる浮遊物，カーボン，スモーク，
ＨＣ，ＳＯ_X等から成るパティキュレートを除去するパ
ティキュレートフィルタとして，セラミック繊維を積層
した構造のフィルタ，多孔質セラミックスから成るハニ
カム構造のフィルタが知られている。この種のフィルタ
は，パティキュレートが捕集されてフィルタが目詰まり
した時に，熱源を用いてパティキュレートを加熱焼却
し，フィルタを再生処理することが一般的である。

【０００３】フィルタを再生処理するパティキュレート
フィルタとして，ディーゼルエンジンから排出される排
気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するため，排
気ガス通路に一対のフィルタを並列に配置したものが知
られている。該微粒子の捕集・再生処理タは，一方のフ
ィルタでパティキュレートを捕集し，捕集したパティキ
ュレートが所定量以上になると，排気ガスの流れを切り
換えて他方のフィルタでパティキュレートを捕集すると
共に，フィルタに捕集されたパティキュレートを加熱焼
却し，フィルタを再生するものである（例えば，特開平
７−２７９６４６号公報，特開平８−３１２３２９号公
報参照）。

【０００４】また，ディーゼルパティキュレートフィル
タの再生装置は，例えば，図６に示すようなものが考え
られる。該ディーゼルパティキュレートフィルタの再生
装置は，ディーゼルエンジンの排気マニホールドに連通
した排気管７０，排気管７０から分岐する一対の分岐管
７１，７２，それぞれの分岐管７１，７２に取り付けら
れ，排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタ７３，７４，排気ガスを分岐管７１，７２の両方
又は一方に流すように作動する切換弁７６，切換弁７６
とフィルタ７３，７４との間で両分岐管７１，７２同士
を連通する連通管７７，及び再生時にのみ開く開閉弁８
２と排気ガスの流量を制御する流量制御弁８１とからな
る連通管７７に設けられた再生用制御弁８３を有する。

【０００５】切換弁７６を切り換えて，一方の分岐管７
１に排気ガスを導入し，他方の分岐管７２への排気ガス
の流入を遮断すると，排気ガスに含まれるパティキュレ
ートは一方の分岐管７１に設けられたフィルタ７３で捕
集される。フィルタ７３の圧力損失が所定の大きさより
も大きくなると，コントローラ７５は，アクチュエータ
８０に信号を送り，これにより，切換弁７６を切り換え
る。フィルタ７３に設けられたヒータが電極端子８４を
通じて通電される。ヒータの通電時間が所定の時間にな
り，ヒータの温度がパティキュレートの燃焼可能な温度
以上に達すると，開閉弁８２が開いて連通管７７の通路
を開放し，他方の分岐管７２から連通管７７を通して排
気ガスをフィルタ７３に導く。排気ガスは酸素を含んで
いるので，排気ガスがフィルタ７３に導入されると，フ
ィルタ７３に捕集されたパティキュレートは加熱焼却さ
れる。また，他方の分岐管７２のフィルタ７４について
も，フィルタ７３と同様に再生処理される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで，微粒子の捕
集・再生処理装置においてフィルタを再生処理するた
め，フィルタに捕集されたパティキュレートを加熱焼却
する場合，上記のように，フィルタの上流の排気管から
排気ガスを再生状態のフィルタへ導入して排気ガス中の
酸素を利用してパティキュレートを加熱焼却したり，或
いは外部から再生状態のフィルタへ空気を導入してパテ
ィキュレートを加熱焼却する必要がある。

【０００７】しかしながら，外部から再生状態のフィル
タへ空気を導入する場合に，フィルタへ空気を送り込む
ための空気ポンプ，外気には埃や塵が含まれているので
空気を浄化するためのエアクリーナ，外気から水分を除
去するための水侵入防止装置等を必要とし，構造が複雑
になると共に，コスト高となる問題がある。また，フィ
ルタの上流側の排気管から排気ガスを再生状態のフィル
タへ導入する場合には，排気ガスの取り入れる排気管が
捕集状態のフィルタの上流側にあるため，フィルタへの
パティキュレートの捕集状況に応じて排気ガス圧に圧力
変動が発生し，再生状態のフィルタへ導入される排気ガ
ス量が一定せず，適正な加熱焼却ができなくなる現象が
発生する。そこで，再生状態のフィルタへ導入される排
気ガス量を一定にするため，極めて複雑な構造になり，
コスト高となる要因になる。

【０００８】また，上記の微粒子の捕集・再生処理装置
は，一対のフィルタに対して排気ガスの流れを切換弁で
切り換え，いずれか一方のフィルタでパティキュレート
を捕集している間に，他方のフィルタに捕集されたパテ
ィキュレートを加熱焼却するが，その際，パティキュレ
ートを焼却するために排気ガスが連通管を介して再生側
フィルタへ導入される。それため，連通管に配置されて
いる再生用制御弁に，排気ガス中のパティキュレートが
付着して堆積し，開口面積が減少するという現象が生じ
る。流量制御弁の開口面積が減少すると，再生側フィル
タに供給される排気ガスの量が減少し，パティキュレー
トの加熱焼却が十分に行われず，再生不良が生じるの
で，再生用制御弁に付着したパティキュレートを除去し
なければならないという新たな問題も発生する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，フィルタの後流の出口側
排気ガス通路を大気開放すると，そこを流れる排気ガス
が大気圧になることに着眼し，再生状態のフィルタへ供
給するＯ₂をフィルタから放出された排気ガスから取り
込み，出口側排気ガス通路を流れる排気ガスの一部をポ
ンプを用いて再生状態のフィルタへ供給し，それによっ
て，排気ガス圧の圧力調整装置，エアクリーナ，水侵入
防止装置等を不必要とし，装置自体の構造を簡素化し，
フィルタの再生をスムースに且つ確実に行い，フィルタ
の捕集時間の長期化を確保することができる微粒子の捕
集・再生処理装置を提供することである。

【００１０】この発明は，エンジンからの排気ガスを流
す排気管の入口側排気ガス通路に接続された一対の分岐
通路，前記分岐通路にそれぞれ設けられた排気ガス中の
パティキュレートを捕集するフィルタ，前記フィルタに
捕集されたパティキュレートを加熱焼却するため前記フ
ィルタにそれぞれ設けられた加熱ヒータ，いずれか一方
の前記分岐通路に前記排気ガスを流すため切り換えられ
る切換弁，前記フィルタの後流の前記分岐通路を集合す
る大気開放された出口側排気ガス通路，前記出口側排気
ガス通路と前記フィルタの上流側の前記分岐通路とを接
続する排気ガス供給通路，前記排気ガス供給通路を通じ
て前記出口側排気ガス通路中の排気ガスの一部を前記分
岐通路に送り込むため前記排気ガス供給通路に設けられ
た排気ガス供給ポンプ，並びに前記加熱ヒータ，前記切
換弁及び前記排気ガス供給ポンプの作動を制御するコン
トローラ，から成る微粒子の捕集・再生処理装置に関す
る。

【００１１】前記排気ガス供給ポンプの後流の前記排気
ガス供給通路と前記フィルタの上流側の前記分岐通路と
をそれぞれ連通する排気ガス供給通路には，排気ガス導
入弁がそれぞれ設けられている。

【００１２】前記排気ガス供給ポンプを駆動するモータ
は，直流式モータである。更に，前記排気ガス供給ポン
プを駆動するモータは，エンジンの運転状況に応じて前
記コントローラによって回転速度が制御される。

【００１３】前記コントローラは，前記フィルタの再生
時に前記フィルタに供給される排気ガス中のＯ₂量が均
一になるように，前記フィルタの上流に設けられた温度
センサによる排気ガス温度の検出値に応じて前記直流モ
ータの回転速度を制御する。

【００１４】前記コントローラは，前記フィルタの再生
時に，前記エンジンの負荷が高い時に回転数を上昇させ
て前記フィルタに多量の排気ガスを送り込み，低い時に
回転数を低減して前記フィルタに少量の前記排気ガスを
送り込む。

【００１５】前記排気ガス供給ポンプは，内部にポンプ
室を形成するハウジング，該ハウジング内に偏心して回
転可能に取り付けられた回転軸，及び前記ハウジングと
前記回転軸とで形成される前記ポンプ室を複数の区画室
に仕切るため前記回転軸の軸方向に形成された溝に往復
移動可能にそれぞれ配置されたベーンから構成されてい
る。

【００１６】前記排気ガス供給ポンプを構成する前記ハ
ウジングは，粒子状樹脂材を均一に分散させて焼結した
多孔質窒化ケイ素又はＳｉにＴｉを１０〜２０％添加し
てＮ ₂中で焼結した反応焼結窒化ケイ素から成る多孔質
セラミックスと，該多孔質セラミックスに含浸したＭｏ
Ｓ₂又はＣａＦ₂と潤滑油から成る固体潤滑材とから構
成されている。又は，前記ハウジングは，グラファイト
又は窒化ケイ素にＣａＦ₂の固体潤滑材を塗布して構成
されている。或いは，前記ハウジングは，Ｆｅ ₃Ｏ₄を
含有するＳｉ₃Ｎ₄から成り，前記ハウジングの表面に
磁性流体を含む潤滑油を塗布されている。

【００１７】前記ベーンは，グラファイト，窒化ケイ素
又は炭化ケイ素のセラミック部材から構成され，前記回
転軸に形成された前記溝内に配置されたスプリングによ
って前記ハウジングの内周面に押圧されている。

【００１８】前記フィルタは，前記分岐通路に設けられ
たケーシング，前記ケーシング内に配置された前記排気
ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ本
体，前記フィルタ本体の前記排気ガスの上流側の面に配
置され且つ前記パティキュレートを負に帯電させる負の
電極がかけられた上流側金網，及び前記フィルタ本体の
前記排気ガスの下流側の面に配置され且つ負に帯電した
前記パティキュレートを吸着する正の電極がかけられた
下流側金網から構成されている。

【００１９】前記フィルタ本体は，襞状に折り曲げられ
且つ全体として筒状に形成され，前記排気ガスは前記フ
ィルタ本体の外周側から内周側へ送り出される。

【００２０】前記フィルタ本体は，セラミック繊維材か
ら構成されている。或いは，前記フィルタ本体は，羽毛
状，又は冠羽毛状の集成繊維材及び／又は縮れ状のセラ
ミック長寸繊維を積層した不織布から構成されている。

【００２１】この微粒子の捕集・再生処理装置は，前記
フィルタ本体に予め決められた所定量以上の前記パティ
キュレートが捕集されたことに応答して前記上流側金網
又は前記下流側金網を通電してヒータとして機能させ，
前記フィルタ本体に捕集された前記パティキュレートを
加熱焼却して前記フィルタ本体を再生するものである。

【００２２】この微粒子の捕集・再生処理装置は，上記
のように構成したので，切換弁を切り換えて，排気管か
ら排気ガスを一方の分岐通路とフィルタに導入すれば，
排気ガスに含まれるパティキュレートが一方のフィルタ
で捕集され，捕集側フィルタとして機能する。捕集側フ
ィルタがパティキュレートで目詰まりを起こすと，切換
弁が切り換えられて，排気ガスは排気管から他方の分岐
通路とフィルタへと導入されて再生が行なわれ，他方の
フィルタが捕集側フィルタとして機能するようになる。
目詰まりを起こしている再生側フィルタは，加熱ヒータ
で加熱され，加熱ヒータの温度がパティキュレートの燃
焼可能な温度以上に達すると，排気ガス供給ポンプが作
動して出口側排気ガス通路から排気ガスが再生側フィル
タへ導入される。排気ガスは酸素を含んでいるので，排
気ガスが導入されると，再生側フィルタに捕集されたパ
ティキュレートはすぐに加熱焼却されて再生される。次
いで，捕集側フィルタが目詰まりを起こすので，自動的
に切換弁が切り換わって再生されたフィルタが捕集側フ
ィルタとなる。そして，目詰まりを起こしたフィルタが
今度は上記と同様にして再生される。このようにして，
両フィルタは，交互に捕集側フィルタとしての機能を果
たし，その間に他方のフィルタが再生側フィルタとなっ
て再生される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による微粒子の捕集・再生処理装置の実施例を説明す
る。図１はこの発明による微粒子の捕集・再生処理装置
の一実施例を示す概略説明図，図２は図１の微粒子の捕
集・再生処理装置における排気ガス供給ポンプを示す断
面図，図３はフィルタの構造を説明するためフィルタの
一部を示す説明図，図４は図３のフィルタの一部を拡大
して示す説明図，及び図５はフィルタを構成する繊維の
形状を模式的に示す説明図である。

【００２４】この微粒子の捕集・再生処理装置は，ディ
ーゼルエンジンの排気マニホルドに接続された排気管１
０に接続して設けられている。排気管１０には，その入
口側排気ガス通路で分岐した一対の分岐通路１１，１２
が接続されている。分岐通路１１，１２には，排気ガス
に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ１，２
が並列してそれぞれ配設されている。フィルタ１，２に
は，捕集されたパティキュレートを加熱焼却するため，
フィルタ１，２にそれぞれ設けられた加熱ヒータとして
の上流側金網３９又は下流側金網４０が設けられてい
る。また，分岐通路１１，１２の分岐部には，排気ガス
をいずれか一方の分岐通路１１，１２に流すため切り換
えられる切換弁９が設けられている。フィルタ１，２の
後流は，下流側の分岐通路１３，１４を互いに集合する
出口側排気ガス通路１７に連通している。出口側排気ガ
ス通路１７は，排気ガスを外部に放出するように大気開
放され，排気ガスが大気圧になっている。

【００２５】排気ガス供給通路１８は，出口側排気ガス
通路１７をフィルタ１，２の上流側の分岐通路１１，１
２に連通するものであり，排気ガス供給通路２９を通じ
て分岐通路１１に接続し，また，排気ガス供給通路３６
を通じて分岐通路１２に接続している。排気ガス供給通
路１８には，出口側排気ガス通路１７を流れる浄化され
た排気ガスをフィルタ１，２に供給するため，排気ガス
供給ポンプ１５が設けられる。また，分岐通路１１に連
通する排気ガス供給通路２９には排気ガス導入弁１９が
設けられ，分岐通路１２に連通する排気ガス供給通路３
６には排気ガス導入弁２０が設けられている。また，排
気管１０の入口側排気ガス通路には，排気ガス圧を検出
する圧力センサ２６が設けられ，場合によっては，出口
側排気ガス通路１７にも排気ガス圧を検出する圧力セン
サ４１が配設されている。更に，フィルタ１２の上流側
の排気管１０の入口側排気ガス通路には，排気ガス温度
を検出する温度センサ４４が設けられている。

【００２６】排気ガス供給ポンプ１５は，電源４３から
供給される直流電力で直流モータ４２によって駆動さ
れ，直流モータ４２はエンジンの運転状況に応じてコン
トローラ２５によって回転速度が制御されるように構成
されている。排気ガス供給ポンプ１５は，図２に示すよ
うに，内部にポンプ室３５を形成するハウジング３０，
ハウジング３０を覆っているケース４５，ハウジング３
０内に偏心して回転可能に取り付けられた回転軸３１，
ハウジング３０と回転軸３１とで形成されるポンプ室３
５を複数の区画室に仕切るため回転軸３１の軸方向に形
成された溝３４に往復移動可能にそれぞれ配置されたベ
ーン３２，及びベーン３２の先端面をハウジング３０の
内周面に当接するようにベーン３２を半径方向外向きに
押圧するため，回転軸３１の溝３４に配置されたスプリ
ング３３から構成されている。

【００２７】ハウジング３０は，多孔質窒化ケイ素又は
ＳｉにＴｉを１０〜２０％添加してＮ₂中で焼結した反
応焼結窒化ケイ素から成る多孔質セラミックスと，該多
孔質セラミックスの多孔部に含浸したＭｏＳ₂又はＣａ
Ｆ₂と潤滑油から成る潤滑材とから構成されている。或
いは，ハウジング３０は，グラファイト又は窒化ケイ素
にＣａＦ₂の固定潤滑材を塗布して構成されている。又
は，ハウジング３０は，Ｆｅ₃Ｏ₄を含有するＳｉ₃Ｎ
₄から構成することができる。Ｓｉ₃Ｎ₄中にＦｅ₃Ｏ
₄を含有させると，磁力を通すことになる。そこで，磁
性流体として潤滑油を含む磁性体をハウジング３０の表
面に塗布すると，排気ガスの気体によって潤滑油が飛ば
されずに，ハウジング３０の内周面に保持され，長こう
な潤滑を行なうことができる。

【００２８】また，ベーンは，グラファイト，或いは窒
化ケイ素又は炭化ケイ素のセラミック部材から構成され
ている。従って，ベーン３２がハウジング３０内で偏心
して回転する際に，ハウジング３０の内周面によって十
分に自己潤滑されることになる。

【００２９】フィルタ１，２は，分岐通路１１，１２に
配置されたケーシング５，ケーシング５内に配置された
排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフィル
タ本体３，４，フィルタ本体３，４の排気ガスの上流側
の面に配置され且つパティキュレートを負に帯電させる
負の電極がかけられた上流側金網３９，及びフィルタ本
体３，４の排気ガスの下流側の面に配置され且つ負に帯
電したパティキュレートを吸着する正の電極がかけられ
た下流側金網４０から構成されている。上流側金網３９
と下流側金網４０は，電源４３に接続されて電位がかけ
られる。フィルタ本体３，４は，例えば，ひだ状に折り
曲げられ且つ全体として筒状に形成されている。フィル
タ本体３，４の両端には遮蔽プレート２７，２８が取り
付けられている。分岐通路１１，１２からフィルタ１，
２へ流入した排気ガスは，矢印で示すように，ケーシン
グ５，６とフィルタ本体３，４との間に排気ガス通路
７，８からフィルタ本体３，４の中央排気ガス通路３
７，３８へ外周側から内周側へ送り出されるように構成
されている。

【００３０】フィルタ本体３，４は，耐熱性で耐酸化性
に富んだＳｉＣ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＣで被覆されたＳｉ
₃Ｎ₄等から成るセラミック繊維の不織布から作製さ
れ，その他均等な材料として，セラミックス織布，セラ
ミックフェルト等の繊維材料から作製できる。繊維材
は，単一長繊維材を使用できるだけでなく，図５の
（Ａ）に示すように，羽毛状繊維４６の集成繊維材及び
／又は縮れ状のセラミック長寸繊維を積層した不織布，
或いは，図５の（Ｂ）に示すように，冠羽毛状繊維４７
の集成繊維材及び／又は縮れ状のセラミック長寸繊維を
積層した不織布から構成することができる。

【００３１】コントローラ２５は，排気ガス供給ポンプ
１５の作動，排気ガス導入弁１９，２０の開閉作動，切
換弁９の切り換え作動を行うアクチュエータ１６の作
動，上流側金網３９と下流側金網４０への電極の印加，
及び電源４３から上流側金網３９又は下流側金網４０へ
の通電を制御する。この微粒子の捕集・再生処理装置で
は，ディーゼルエンジンのエンジン回転を検出する回転
センサ２１，エンジン負荷を検出する負荷センサ２２，
排気管１０を流れる排気ガス圧を検出する圧力センサ２
６から得られる検出信号は，コントローラ２５に入力さ
れる。コントローラ２５は，各センサ２１，２２，２
６，４１からの情報に応じて，排気ガス供給ポンプ１
５，排気ガス導入弁１９，２０，アクチュエータ１６，
上流側金網３９及び下流側金網４０の作動を制御する。
或いは，コントローラ２５は，フィルタ１，２の上流側
の排気管１０に設けられた排気ガス温度を検出する温度
センサ４４の検出信号に応じて各機器を制御するように
構成することもできる。この場合に，排気ガス温度は，
エンジン負荷の大きさに相関しており，エンジン負荷の
大きくて排気ガス温度が高い程，Ｏ₂濃度が小さくな
る。

【００３２】また，コントローラ２５は，フィルタ１，
２の再生時に，フィルタ１，２に供給される排気ガス中
のＯ₂量が均一になるように直流モータ４２の回転速度
を制御するものである。コントローラ２５は，フィルタ
１，２の再生時に，エンジンの負荷が高い時には回転数
を上昇させてフィルタ１，２に多量の排気ガスを送り込
み，低い時には回転数を低減してフィルタ１，２に少量
の排気ガスを送り込むように制御する。また，コントロ
ーラ２５は，フィルタ１，２に予め決められた所定量以
上のパティキュレートが捕集されたことに応答して上流
側金網３９又は下流側金網４０を通電してヒータとして
機能させ，フィルタ１，２に捕集されたパティキュレー
トを加熱焼却してフィルタ１，２を再生するように制御
する。

【００３３】この微粒子の捕集・再生処理装置は，フィ
ルタ１，２を交互に通過する排気ガスに含まれるカーボ
ン，煤，ＨＣ等のパティキュレートを捕集し，フィルタ
１，２に捕集されたパティキュレートを加熱ヒータとし
ての上流側金網３９又は下流側金網４０を作動して加熱
焼却し，フィルタ１，２を再生する。

【００３４】この微粒子の捕集・再生処理装置では，加
熱ヒータとしての上流側金網３９又は下流側金網４０
は，フィルタ本体３，４の周方向に通電可能に構成する
ことができる。上流側金網３９又は下流側金網４０に
は，通電のため周方向の両端に電極端子２３，２４が設
けられている。上流側金網３９又は下流側金網４０は，
軸方向全領域において均一なピッチ即ちメッシュ数に構
成したものを使用することができる。

【００３５】この微粒子の捕集・再生処理装置では，分
岐通路１１，１２の上流側の排気管１０に排気ガス圧を
検出するための圧力センサ２６が設けられ，場合によっ
ては，フィルタ１，２の下流側の分岐通路１３，１４に
排気ガス圧を検出するための圧力センサ４１を設けても
よい。圧力センサ２６による排気ガス圧の検出値は，コ
ントローラ２５に入力される。排気管１０から一対の分
岐通路１１，１２に分岐する分岐点には，コントローラ
２５の指令で電磁式又は油圧式のアクチュエータ１６に
よって作動される切換弁９が配設されている。切換弁９
は，アクチュエータ１６によって排気ガスをいずれか一
方或いは両方の分岐通路１１，１２に流すように作動さ
れる。コントローラ２５は，圧力センサ２６からの排気
ガス圧の検出信号を受けて切換弁９の切り換え作動を行
なうと共に，再生するフィルタ１又は２の上流側金網３
９又は下流側金網４０を作動する。

【００３６】この微粒子の捕集・再生処理装置は，上記
のように構成されているので，次のように作動する。デ
ィーゼルエンジンの運転によって，切換弁９は，例え
ば，図１に示すように，分岐通路１１を開放し，分岐通
路１２を閉鎖する。ディーゼルエンジンからの排気ガス
は排気マニホルドから排気管１０を通って分岐通路１１
に流れ込み，フィルタ１によって排気ガス中に含まれる
パティキュレートが捕集される。この時，コントローラ
２５は，上流側金網３９に負の電極をかけ，下流側金網
４０に正の電極をかける。フィルタ１を流れる排気ガス
中に含まれるパティキュレートは，負の電荷に印加さ
れ，フィルタ本体３を通過したとしても正の電極の下流
側金網４０に吸着され，パティキュレートの微粒子でも
捕集されることになる。

【００３７】圧力センサ２６，４１からの排気ガス圧力
の信号はコントローラ２５に入力され，コントローラ２
５はフィルタ１の上流側と下流側との排気ガス圧力の圧
力比を演算する。フィルタ１が目詰まりを起こすと，即
ちフィルタ１に堆積されたパティキュレートが所定量に
達すると，フィルタ１の上流側と下流側との排気ガス圧
力の圧力比が所定値に達する。該圧力比が所定値に達し
たとき，コントローラ２５の指令によってアクチュエー
タ１６が作動し，切換弁９が切り換えられ，ディーゼル
エンジン１からの排気ガスは排気管１０を通って分岐通
路１２に流れ込むようになる。

【００３８】排気ガスが分岐通路１２に流れ込んでいる
間は，分岐通路１１には排気管１０からの排気ガスの流
入が遮断されているので，コントローラ２５は，フィル
タ１の再生を行うためのＯ₂を含む排気ガスをフィルタ
１に供給するため，排気ガス供給ポンプ１５が作動する
と共に，排気ガス導入弁１９を開放し，出口側排気ガス
通路１７から大気圧の排気ガスを分岐通路１１へ送り込
む。上流側金網３９と下流側金網４０に電極をかけてい
た状態を停止し，上流側金網３９又は下流側金網４０に
通電してヒータとして機能させ，フィルタ１に捕集され
ているパティキュレートを加熱焼却する。即ち，フィル
タ１の上流側金網３９又は下流側金網４０が通電され，
通電時間が所定の時間になると，フィルタ本体３の温度
がパティキュレートの燃焼可能な温度以上に達し，フィ
ルタ１に捕集されたパティキュレートは加熱焼却され，
フィルタ１は再生される。

【００３９】排気ガスの分岐通路１２及びフィルタ２へ
の流入が続くと，やがてフィルタ２が目詰まりを起こ
す。フィルタ２に堆積されたパティキュレートが所定量
に達し，フィルタ２の上流側と下流側との排気ガス圧力
の圧力比が所定値に達する。圧力比が所定値に達したと
き，コントローラ２５の指令によってアクチュエータ１
６が作動して切換弁９が切り換えられ，ディーゼルエン
ジンからの排気ガスは排気管１０を通って再び分岐通路
１１に流れ込むようになる。そこで，排気ガスが分岐通
路１１に流れ込んでいる間は，分岐通路１２には排気ガ
スの流入が遮断されているので，その間に分岐通路１２
のフィルタ２の再生が行われる。即ち，フィルタ２の上
流側金網３９又は下流側金網４０が通電され，通電時間
が所定の時間になり，温度がパティキュレートの燃焼可
能な温度以上に達すると，フィルタ２に捕集されたパテ
ィキュレートは加熱焼却され，フィルタ２は再生され
る。

【００４０】

【発明の効果】この発明による微粒子の捕集・再生処理
装置は，上記のように構成したので，再生中のフィルタ
に供給する排気ガスは常時大気圧であり，圧力変動がな
いので排気ガス圧を制御する必要がなく，装置そのもの
を簡素化し，コストを低減できる。また，コントローラ
は，フィルタを再生する場合に排気ガス供給ポンプの作
動を制御し，フィルタに供給する排気ガス中のＯ₂を適
正量に制御してパティキュレートの燃焼を適正に制御す
ることができ，再生中のフィルタにおけるパティキュレ
ートの燃焼が異常燃焼することがなく，フィルタが過熱
されて溶損や破損することが防止され，フィルタの耐久
性を向上できる。更に，排気ガス中には，ＮＯ_XやＳＯ
_Xがまだ残存しているが，排気ガス供給ポンプを，セラ
ミックス，グラファイト，固体潤滑材を用いて構成して
いるので，摩耗が発生せず，耐熱性，耐腐食性に優れて
おり，耐久性を向上させることができる。また，再生状
態のフィルタに供給される排気ガス量が時間の経過に伴
って適正に制御でき，フィルタの再生がスムースに行な
われるので，フィルタに捕集されたパティキュレートを
十分に加熱焼却することができ，フィルタの捕集時間の
長期化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による微粒子の捕集・再生処理装置の
一実施例を示す概略説明図である。

【図２】図１の微粒子の捕集・再生処理装置における排
気ガス供給ポンプを示す断面図である。

【図３】フィルタの構造を説明するためのフィルタの一
部を示す説明図である。

【図４】図３のフィルタの一部を拡大して示す説明図で
ある。

【図５】フィルタを構成する繊維の形状を模式的に示す
説明図である。

【図６】従来の微粒子の捕集・再生処理装置を示す概略
説明図である。

【符号の説明】

１，２フィルタ３，４フィルタ本体５，６ケーシング７，８排気ガス通路９切換弁１０入口側排気ガス通路１１，１２入口側分岐通路１３，１４出口側分岐通路１５排気ガス供給ポンプ１６アクチュエータ１７出口側排気ガス通路１８，２９，３６排気ガス供給通路１９，２０排気ガス導入弁２１エンジン回転センサ２２エンジン負荷センサ２３，２４電極端子２５コントローラ２６，４１圧力センサ２７上流側遮蔽プレート２８下流側遮蔽プレート３０ハウジング３１回転軸３２ベーン３３スプリング３４溝３５ポンプ室３７，３８中央排気ガス通路３９上流側金網４０下流側金網４２直流モータ４４温度センサ４６羽毛状繊維４７冠羽毛状繊維

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンからの排気ガスを流す排気管に
接続された一対の分岐通路，前記分岐通路にそれぞれ設
けられた排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィ
ルタ，前記フィルタに捕集されたパティキュレートを加
熱焼却するため前記フィルタにそれぞれ設けられた加熱
ヒータ，いずれか一方の前記分岐通路に前記排気ガスを
流すため切り換えられる切換弁，前記フィルタの後流の
前記分岐通路を集合する大気開放された出口側排気ガス
通路，前記出口側排気ガス通路と前記フィルタの上流側
の前記分岐通路とを接続する排気ガス供給通路，前記排
気ガス供給通路を通じて前記出口側排気ガス通路中の排
気ガスの一部を前記分岐通路に送り込むため前記排気ガ
ス供給通路に設けられた排気ガス供給ポンプ，並びに前
記加熱ヒータ，前記切換弁及び前記排気ガス供給ポンプ
の作動を制御するコントローラ，から成る微粒子の捕集
・再生処理装置。
【請求項２】前記排気ガス供給ポンプの後流の前記排
気ガス供給通路と前記フィルタの上流側の前記分岐通路
とをそれぞれ連通する排気ガス供給通路には，排気ガス
導入弁がそれぞれ設けられていることから成る請求項１
に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項３】前記排気ガス供給ポンプを駆動するモー
タは，直流式モータであることから成る請求項１に記載
の微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項４】前記排気ガス供給ポンプを駆動するモー
タは，エンジンの運転状況に応じて前記コントローラに
よって回転速度が制御されることから成る請求項１に記
載の微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項５】前記コントローラは，前記フィルタの再
生時に前記フィルタに供給される排気ガス中のＯ₂量が
均一になるように，前記フィルタの上流に設けられた温
度センサによる排気ガス温度の検出値に応じて前記直流
モータの回転速度を制御することから成る請求項４に記
載の微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項６】前記コントローラは，前記フィルタの再
生時に，前記エンジンの負荷が高い時に回転数を上昇さ
せて前記フィルタに多量の排気ガスを送り込み，低い時
に回転数を低減して前記フィルタに少量の前記排気ガス
を送り込むことから成る請求項４に記載の微粒子の捕集
・再生処理装置。
【請求項７】前記排気ガス供給ポンプは，内部にポン
プ室を形成するハウジング，該ハウジング内に偏心して
回転可能に取り付けられた回転軸，及び前記ハウジング
と前記回転軸とで形成される前記ポンプ室を複数の区画
室に仕切るため前記回転軸の軸方向に形成された溝に往
復移動可能にそれぞれ配置されたベーンから構成されて
いることから成る請求項１に記載の微粒子の捕集・再生
処理装置。
【請求項８】前記排気ガス供給ポンプを構成する前記
ハウジングは，粒子状樹脂材を均一に分散させて焼結し
た多孔質窒化ケイ素又はＳｉにＴｉを１０〜２０％添加
してＮ₂中で焼結した反応焼結窒化ケイ素から成る多孔
質セラミックスと，該多孔質セラミックスに含浸したＭ
ｏＳ₂又はＣａＦ₂と潤滑油から成る固体潤滑材とから
構成されていることから成る請求項７に記載の微粒子の
捕集・再生処理装置。
【請求項９】前記排気ガス供給ポンプを構成する前記
ハウジングは，グラファイト又は窒化ケイ素にＣａＦ₂
の固体潤滑材を塗布して構成されていることから成る請
求項７に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項１０】前記排気ガス供給ポンプを構成する前
記ハウジングは，Ｆｅ₃Ｏ₄を含有するＳｉ₃Ｎ₄から
成り，前記ハウジングの表面に磁性流体を含む潤滑油を
塗布されていることから成る請求項７に記載の微粒子の
捕集・再生処理装置。
【請求項１１】前記ベーンは，グラファイト，窒化ケ
イ素又は炭化ケイ素のセラミック部材から構成され，前
記回転軸に形成された前記溝内に配置されたスプリング
によって前記ハウジングの内周面に押圧されていること
から成る請求項６に記載の微粒子の捕集・再生処理装
置。
【請求項１２】前記フィルタは，前記分岐通路に設け
られたケーシング，前記ケーシング内に配置された前記
排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフィル
タ本体，前記フィルタ本体の前記排気ガスの上流側の面
に配置され且つ前記パティキュレートを負に帯電させる
負の電極がかけられた上流側金網，及び前記フィルタ本
体の前記排気ガスの下流側の面に配置され且つ負に帯電
した前記パティキュレートを吸着する正の電極がかけら
れた下流側金網から構成されていることから成る請求項
１に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項１３】前記フィルタ本体は，襞状に折り曲げ
られ且つ全体として筒状に形成され，前記排気ガスは前
記フィルタ本体の外周側から内周側へ送り出されること
から成る請求項１２に記載の微粒子の捕集・再生処理装
置。
【請求項１４】前記フィルタ本体は，セラミック繊維
材から構成されていることから成る請求項１２に記載の
微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項１５】前記フィルタ本体は，羽毛状，又は冠
羽毛状の集成繊維材及び／又は縮れ状のセラミック長寸
繊維を積層した不織布から構成されていることから成る
請求項１２に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。
【請求項１６】前記フィルタ本体に予め決められた所
定量以上の前記パティキュレートが捕集されたことに応
答して前記上流側金網又は前記下流側金網を通電してヒ
ータとして機能させ，前記フィルタ本体に捕集された前
記パティキュレートを加熱焼却して前記フィルタ本体を
再生することから成る請求項１０に記載の微粒子の捕集
・再生処理装置。