排気ガス浄化装置の再生システム
【課題】 多くのセンサ等を必要とせず、安価な装置を用いて容易に再生を行うことができる排気ガス浄化装置の再生システムを提供する。
【解決手段】 多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置と、前記フィルタに堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサと、前記フィルタを再生するために該フィルタのガス流入側の前方に配置されたヒータと、前記フィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源とを備えた排気ガス浄化装置の再生システム。
【解決手段】 多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置と、前記フィルタに堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサと、前記フィルタを再生するために該フィルタのガス流入側の前方に配置されたヒータと、前記フィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源とを備えた排気ガス浄化装置の再生システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュレート等を除去する排気ガス浄化装置の再生システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。この排気ガスを多孔質セラミックを通過させ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガスを浄化することができるセラミックフィルタとして、コージェライトからなるハニカムフィルタ（以下、コージェライトフィルタという）を用いた排気ガス浄化装置が提案されている。
【０００３】この排気ガス浄化装置では、コージェライトフィルタが内燃機関の排気通路に設置され、内燃機関より排出された排気ガス中のパティキュレートは、コージェライトフィルタの隔壁に捕捉され、排気ガスが浄化される。
【０００４】このようなコージェライトフィルタを長時間使用すると、フィルタには、黒鉛（スス）を主成分とするパティキュレートが堆積し、圧力損失が上昇し、エンジンに負荷がかかることになる。そこで、電気ヒータ等を用いてコージェライトフィルタを高温に加熱し、堆積したパティキュレートを燃焼させて除去することにより、コージェライトフィルタを再生する処理が一般に行われている。
【０００５】しかし、コージェライトフィルタは、融点が１２００〜１３００℃程度のコージェライトセラミックにより構成されているため、堆積したパティキュレートの量が多いと、パティキュレートに着火した際に、コージェライトフィルタの温度が上昇しすぎ、そのためコージェライトが溶融、破損し、フィルタとして用いることが不可能になってしまう。
【０００６】また、堆積したパティキュレートの量が余り多くなくても、急激に多量の空気を供給してパティキュレートを燃焼させると、局部的に温度が上昇し、やはりコージェライトの一部が溶融してしまう。
【０００７】そこで、コージェライトフィルタを用いた排気ガス浄化装置では、図６に示したようなコージェライトフィルタ用再生システムを用い、再生を行っていた。この再生システムは、エンジン４０の排気通路に配設されたコージェライトフィルタ３０を加熱するためのヒータ３９と、コージェライトフィルタ３０の温度を測定するための温度センサ３８と、エンジン４０とコージェライトフィルタ３０との間の背圧を測定するための背圧センサ３６と、エンジン回転信号検出素子３２と、再生時にエアーを送るためのバルブ３５、流量センサ３４及びブロアー３３と、温度センサ３８、背圧センサ３６、エンジン回転信号検出素子３２、流量センサ３４等からの信号を入力して種々の演算を行い、ヒータ３９の温度を調節するために、ヒータ３９に連結されたヒータリレー３７の開閉を制御し、ブロアー３３の流量を制御するマイクロコンピュータを備えた制御装置３１とから構成されている。
【０００８】この排気ガス浄化装置の再生システムでは、制御装置３１を用い、エンジン回転信号検出素子３２からエンジン回転信号を読み込んでエンジン４０の稼働時間を積算し、また、背圧センサ３６から圧力信号を読み込み、これらの値からコージェライトフィルタ３０内のパティキュレートの堆積量を計算し、パティキュレートの堆積量が一定以上になると、再生システムを稼働させるように、運転席等に信号を送っていた。
【０００９】また、再生を行う際には、温度センサー３８によりコージェライトフィルタ３０の温度を常に測定するとともに、流量センサ３４及び背圧センサ３６を用いて、流入するエアーの量及びコージェライトフィルタ３０にかかる圧力を測定していた。
【００１０】そして、これらの値に基づき、制御装置３１によりブロア３３から流入するエアーの量をバルブ３５でコントロールするとともに、ヒータリレー３７によりヒータ３９の温度をコントロールし、コージェライトフィルタ３０の温度が一定値よりも上昇しないように細心の注意を払いつつ、パティキュレートを燃焼させていた。
【００１１】しかし、このような再生システムは、種々のセンサを備えた制御装置を使用しなければならず、再生システム自体が極めて高価になるという問題点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、多くのセンサ等を必要とせず、安価な装置を用いて容易に再生を行うことができる排気ガス浄化装置の再生システムを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置と、前記フィルタに堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサと、前記フィルタを再生するために該フィルタのガス流入側の前方に配置されたヒータと、前記フィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源とを備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置の再生システムである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１５】図１は、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの一実施形態を示したブロック図である。図１に示したように、本発明の排気ガス浄化装置の再生システム１０は、多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタ（以下、ハニカムフィルタという）１１が内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置１２と、ハニカムフィルタ１１に堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサ１４と、ハニカムフィルタ１１を再生するためにハニカムフィルタ１１のガス流入側の前方に配置されたヒータ１７と、ハニカムフィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源としての定量ポンプ１６とを備えている。
【００１６】また、エンジン４０とハニカムフィルタ１１との背圧を測定できるよう、配管の機密性を保持するためのバルブ１５、及び、背圧センサ１４の信号を入力し、また、バルブ１５の開閉等を制御する制御装置１３を備えている。
【００１７】図２は、多孔質炭化珪素焼結体よりなるハニカムフィルタ１１を模式的に示した斜視図であり、図３R>３は、ハニカムフィルタ１１を構成する多孔質炭化珪素焼結体を模式的に示した斜視図である。
【００１８】図３に示したように、ハニカムフィルタ１１を構成する多孔質炭化珪素焼結体２５には、多数の貫通孔２６が形成されており、これら貫通孔２６を有する多孔質炭化珪素焼結体２５の一端部は、市松模様に充填材２７が充填されている。また、図示しない他の端部においては、一端部に充填材が充填されていない貫通孔２６に充填材が充填されている。
【００１９】図２は、図３に示した多孔質炭化珪素焼結体２５を複数個結束させたハニカムフィルタ１１を示している。なお、図２においては、多孔質炭化珪素焼結体２５に形成された貫通孔２６を省略している。
【００２０】このハニカムフィルタ１１では、多孔質炭化珪素焼結体２５が耐熱性の接着層２１を介して複数個結束され、円柱形状に加工されており、外周部にはシール材２３がコーティングされている。
【００２１】このハニカムフィルタ１１を構成する多数の貫通孔２６は、図３に示したように、いずれか一端部のみに充填材２７が充填されているため、開口している一の貫通孔２６の一端部より流入した排気ガスは、隣接する貫通孔２６との間を隔てる多孔質の隔壁２８を必ず通過し、他の貫通孔２６を通って流出する。そして、排気ガスが隔壁２８部分を通過する際に、排気ガス中のパティキュレートが捕捉されることになる。
【００２２】図１についてさらに詳しく説明すると、上記のように構成されたハニカムフィルタ１１は、排気通路となる配管に連結された排気ガス浄化装置１２の内部に断熱材等を介して収納されており、排気ガス浄化装置１２の内部には、ハニカムフィルタ１１を再生するために、６００℃以上の温度に加熱が可能なヒータ１７がハニカムフィルタ１１のガス流入側の前方に配置されている。
【００２３】排気ガス浄化装置１２のガス流入側の端部には、別の配管が連結され、この配管には、ハニカムフィルタ１１に堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサ１４と、背圧測定を可能にするために上記配管部分の機密性を保持するためのバルブ１５と、ハニカムフィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源としての定量ポンプ１６とが結合されている。
【００２４】ヒータ１７、背圧センサ１４及びバルブ１５としては、従来から用いられているものと同様のものを使用することができる。また、図１には、定量ポンプ１６が配設されているが、定量ポンプ１６は、エアー供給源としての役割を果たせばよく、再生時に、厳密に一定流量のエアーを送り込む必要はない。これは、ハニカムフィルタ１１が多孔質炭化珪素焼結体２５により構成されているため、極めて耐熱性に優れ、再生時のハニカムフィルタ１１の温度が、例えば、１２００℃程度と、通常の燃焼温度より高くなっても、全く問題がないからである。従って、定量ポンプ１６の代わりに、エアーコンプレッサーやブロアー等の他のエアー供給手段が設けられていてもよい。
【００２５】次に、上記本発明の排気ガス浄化装置の再生システムを用いた再生方法について説明する。まず、背圧センサ１４を用いて、エンジン４０が稼働している際のエンジン４０とハニカムフィルタ１１との間の背圧を測定する。黒鉛（スス）等のパティキュレートの堆積量が増加するに従って、背圧は上昇するため、背圧とパティキュレート堆積量との関係を把握しておけば、背圧からパティキュレートの堆積量を掴むことができる。
【００２６】このパティキュレートの堆積量に関するデータは、従来の場合のように、エンジンの回転数等のデータから堆積量を計算した場合に比べ、その精度は低いが後述するように、およその堆積量を把握できればよいので、問題はない。通常は、背圧センサー１４により背圧が所定の圧力に達したことを検知すると、運転席のパネルに再生を行う必要があることを知らせる警告ランプが点灯するようになっている。
【００２７】図４は、多孔質炭化珪素焼結体２５から構成されるハニカムフィルタ１１（図１）、及び、多孔質コージェライトから構成される従来のハニカムフィルタ３０（図６）におけるパティキュレートの堆積量と再生率との関係を示すグラフである。
【００２８】本発明のハニカムフィルタ１１の場合には、パティキュレートの堆積量がａ〜ｂの範囲にあるとき、再生率がほぼ１００％に近くなる。このようなａ〜ｂの範囲（Ａ）を再生ウインドウという。堆積量がａよりも少ないと、ススの燃え残りが生じ、堆積量がｂよりも多くなると、隔壁にパティキュレートが溜まりすぎるため、エアーがハニカムフィルタ１１の内部を通りにくくなり、ススが燃焼しにくくなり、やはり燃え残りが生じる。
【００２９】一方、従来のハニカムフィルタ３０の場合には、再生ウインドウの幅Ｂがｃ〜ｄと狭く、堆積量がｃよりも少ないと、ススの燃え残りが生じ、堆積量がｄよりも多くなると、ススの燃焼の際に温度が上がりすぎ、溶融現象が生じ、ハニカムフィルタ３０が破損してしまう。このような理由から、従来のハニカムフィルタ３０では、正確にパティキュレートの堆積量を把握する必要があるのである。
【００３０】本発明の排気ガス浄化装置の再生システム１０では、多孔質炭化珪素焼結体２５を用いているため、再生ウインドウの幅が広く、多孔質炭化珪素焼結体２５が溶融する等の現象は全く発生しない。そのため背圧センサ１４のみを用いて背圧を監視していればよく、再生を行う時期も広く設定することができる。
【００３１】そのため、従来の場合のように、再生の時期を外さないように、いつも気を付ける必要がなく、無理なく適当な時期に再生を行うことができる。また、従来の場合のように、再生の時期を正確に把握するため、エンジンの稼働状態を測定するためのセンサー等を備えておく必要がなく、再生の際も、流量センサや温度センサ等で、ハニカムフィルタ３０の温度を常に監視しながら、エアーの流量を制御して、パティキュレートの燃焼を行う必要がない。
【００３２】すなわち、本発明では、ヒータ１７に通電しながら、定量ボンプ等を用い、単に１０〜１００リットル／分程度の流量でエアーを流し込めばよいので、再生システム自体の価格を低く抑えることができ、再生も容易に行うことができる。
【００３３】図５は、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの他の実施形態を示したブロック図である。図５R>５に示した排気ガス浄化装置の再生システム２０は、温度センサ１８がさらに設けられているほかは、図１に示した再生システムと同様に構成されている。
【００３４】温度センサ１８が設けられているのは、ヒータ１７に印加する電圧が周囲の環境に起因して通常の場合よりも低くなったり、外気の温度が低い等の外部の環境に起因してヒータ１７の温度が所定の温度まで上昇しない場合等を考慮して設けられたものである。従って、ヒータ１７の温度を測定し、ヒータ１７の温度が通常よりも低い場合には、ヒータ１７に印加する電圧を制御することによりヒータ１７の温度を６００℃以上になるようにする。
【００３５】このように、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムでは、ヒータ１７に印加する電圧を制御することにより、ヒータ１７の温度を制御する等の必要が有る場合には、ハニカムフィルタを備えた排気ガス浄化装置１２と背圧センサ１４とヒータ１７とエアー供給源のほかに、温度センサ１８を備えていてもよい。
【００３６】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００３７】実施例１炭化珪素粉末に有機バインダー、水等を加えて混練した後、押し出し成形を行い、ハニカム形状の生成形体を作製し、続いて、乾燥、脱脂、焼成を行うことにより、図２R>２に示すような平均気孔径が５〜２０μｍで、１平方インチ当たりのセル数が２００個で、隔壁の厚さが０．３ｍｍ、の多孔質炭化珪素焼結体２５を作製した。
【００３８】次に、この多孔質炭化珪素焼結体２５を、セラミックファイバー等の無機繊維や炭化珪素等の無機粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、図２に示したような直径が１６５ｍｍでその長さが１５０ｍｍのハニカムフィルタ１１を作製し、外周部に、耐熱性の接着剤と同様の組成のシール材２３の層を形成した。
【００３９】上記方法により製造したハニカムフィルタ１１を用いてフォークリフトの排気ガス浄化装置を作製し、続いて、定量ポンプ等を取り付けることにより、このフォークリフトに、図１に示したものと同様に構成された排気ガス浄化装置の再生システム１０を設けた。
【００４０】次に、このフォークリフトを無負荷状態で、エンジンを最高の回転数にして８時間運転し、背圧センサ１４により背圧を測定したところ、５０００ｍｍＡｑ．の値を示した。このとき、ハニカムフィルタ１１には、パティキュレートが６０ｇ堆積していた。
【００４１】そこで、ヒータ１７に電圧を印加して、ヒータ１７の温度を８５０℃に設定し、定量ポンプを用いて４０リットル／分の流量で４５分間エアーを流したところ、スス等のパティキュレートを完全に燃焼させることができ、背圧も初期の値である７００ｍｍＡｑ．に戻っていた。また、ハニカムフィルタ１１を点検したところ、クラックや破損等は全く観察されなかった。
【００４２】比較例１ハニカムフィルタ１１の代わりに、同形状のコージェライト製ハニカムフィルタ３０（１平方インチ当たりのセル数が１００個で、隔壁の厚さが０．４３ｍｍ）を設置し、さらに温度センサ１８を設置したほかは、実施例１と同様に排気ガス浄化装置の再生システムを構成し、実施例と同様の条件でパティキュレートを堆積させた。
【００４３】その後、実施例１の場合と同様に、ヒータ１７に電圧を印加して、ヒータ１７の温度を８５０℃に設定し、定量ポンプを用いて４０リットル／分の流量で４５分間エアーを流したところ、ハニカムフィルタ１１の温度が１２００℃に上昇し、そのためコージェライトが溶融し、破損してしまった。
【００４４】
【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムは、上述の通りであるので、多くのセンサ等を必要とせず、安価な装置を用いて容易に再生を行うことができる排気ガス浄化装置の再生システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの一実施形態を模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムにおいて、排気ガス浄化装置を構成するハニカムフィルタを模式的に示した斜視図である。
【図３】図２に示したハニカムフィルタを構成する多孔質炭化珪素焼結体をを模式的に示した斜視図である。
【図４】排気ガス浄化装置を構成するハニカムフィルタに堆積するパティキュレートの量と再生率との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの別の実施形態を模式的に示したブロック図である。
【図６】従来の排気ガス浄化装置の再生システムの一実施形態を模式的に示したブロック図である。
【符号の説明】
１０、２０ 排気ガス浄化装置の再生システム
１１ ハニカムフィルタ
１２ 排気ガス浄化装置
１３ 制御装置
１４ 背圧センサ
１５ バルブ
１６ 定量ポンプ
１７ ヒータ
１８ 温度センサ
２５ 多孔質炭化珪素焼結体
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパティキュレート等を除去する排気ガス浄化装置の再生システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。この排気ガスを多孔質セラミックを通過させ、排気ガス中のパティキュレートを捕集して、排気ガスを浄化することができるセラミックフィルタとして、コージェライトからなるハニカムフィルタ（以下、コージェライトフィルタという）を用いた排気ガス浄化装置が提案されている。
【０００３】この排気ガス浄化装置では、コージェライトフィルタが内燃機関の排気通路に設置され、内燃機関より排出された排気ガス中のパティキュレートは、コージェライトフィルタの隔壁に捕捉され、排気ガスが浄化される。
【０００４】このようなコージェライトフィルタを長時間使用すると、フィルタには、黒鉛（スス）を主成分とするパティキュレートが堆積し、圧力損失が上昇し、エンジンに負荷がかかることになる。そこで、電気ヒータ等を用いてコージェライトフィルタを高温に加熱し、堆積したパティキュレートを燃焼させて除去することにより、コージェライトフィルタを再生する処理が一般に行われている。
【０００５】しかし、コージェライトフィルタは、融点が１２００〜１３００℃程度のコージェライトセラミックにより構成されているため、堆積したパティキュレートの量が多いと、パティキュレートに着火した際に、コージェライトフィルタの温度が上昇しすぎ、そのためコージェライトが溶融、破損し、フィルタとして用いることが不可能になってしまう。
【０００６】また、堆積したパティキュレートの量が余り多くなくても、急激に多量の空気を供給してパティキュレートを燃焼させると、局部的に温度が上昇し、やはりコージェライトの一部が溶融してしまう。
【０００７】そこで、コージェライトフィルタを用いた排気ガス浄化装置では、図６に示したようなコージェライトフィルタ用再生システムを用い、再生を行っていた。この再生システムは、エンジン４０の排気通路に配設されたコージェライトフィルタ３０を加熱するためのヒータ３９と、コージェライトフィルタ３０の温度を測定するための温度センサ３８と、エンジン４０とコージェライトフィルタ３０との間の背圧を測定するための背圧センサ３６と、エンジン回転信号検出素子３２と、再生時にエアーを送るためのバルブ３５、流量センサ３４及びブロアー３３と、温度センサ３８、背圧センサ３６、エンジン回転信号検出素子３２、流量センサ３４等からの信号を入力して種々の演算を行い、ヒータ３９の温度を調節するために、ヒータ３９に連結されたヒータリレー３７の開閉を制御し、ブロアー３３の流量を制御するマイクロコンピュータを備えた制御装置３１とから構成されている。
【０００８】この排気ガス浄化装置の再生システムでは、制御装置３１を用い、エンジン回転信号検出素子３２からエンジン回転信号を読み込んでエンジン４０の稼働時間を積算し、また、背圧センサ３６から圧力信号を読み込み、これらの値からコージェライトフィルタ３０内のパティキュレートの堆積量を計算し、パティキュレートの堆積量が一定以上になると、再生システムを稼働させるように、運転席等に信号を送っていた。
【０００９】また、再生を行う際には、温度センサー３８によりコージェライトフィルタ３０の温度を常に測定するとともに、流量センサ３４及び背圧センサ３６を用いて、流入するエアーの量及びコージェライトフィルタ３０にかかる圧力を測定していた。
【００１０】そして、これらの値に基づき、制御装置３１によりブロア３３から流入するエアーの量をバルブ３５でコントロールするとともに、ヒータリレー３７によりヒータ３９の温度をコントロールし、コージェライトフィルタ３０の温度が一定値よりも上昇しないように細心の注意を払いつつ、パティキュレートを燃焼させていた。
【００１１】しかし、このような再生システムは、種々のセンサを備えた制御装置を使用しなければならず、再生システム自体が極めて高価になるという問題点があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、多くのセンサ等を必要とせず、安価な装置を用いて容易に再生を行うことができる排気ガス浄化装置の再生システムを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置と、前記フィルタに堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサと、前記フィルタを再生するために該フィルタのガス流入側の前方に配置されたヒータと、前記フィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源とを備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置の再生システムである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１５】図１は、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの一実施形態を示したブロック図である。図１に示したように、本発明の排気ガス浄化装置の再生システム１０は、多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタ（以下、ハニカムフィルタという）１１が内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置１２と、ハニカムフィルタ１１に堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサ１４と、ハニカムフィルタ１１を再生するためにハニカムフィルタ１１のガス流入側の前方に配置されたヒータ１７と、ハニカムフィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源としての定量ポンプ１６とを備えている。
【００１６】また、エンジン４０とハニカムフィルタ１１との背圧を測定できるよう、配管の機密性を保持するためのバルブ１５、及び、背圧センサ１４の信号を入力し、また、バルブ１５の開閉等を制御する制御装置１３を備えている。
【００１７】図２は、多孔質炭化珪素焼結体よりなるハニカムフィルタ１１を模式的に示した斜視図であり、図３R>３は、ハニカムフィルタ１１を構成する多孔質炭化珪素焼結体を模式的に示した斜視図である。
【００１８】図３に示したように、ハニカムフィルタ１１を構成する多孔質炭化珪素焼結体２５には、多数の貫通孔２６が形成されており、これら貫通孔２６を有する多孔質炭化珪素焼結体２５の一端部は、市松模様に充填材２７が充填されている。また、図示しない他の端部においては、一端部に充填材が充填されていない貫通孔２６に充填材が充填されている。
【００１９】図２は、図３に示した多孔質炭化珪素焼結体２５を複数個結束させたハニカムフィルタ１１を示している。なお、図２においては、多孔質炭化珪素焼結体２５に形成された貫通孔２６を省略している。
【００２０】このハニカムフィルタ１１では、多孔質炭化珪素焼結体２５が耐熱性の接着層２１を介して複数個結束され、円柱形状に加工されており、外周部にはシール材２３がコーティングされている。
【００２１】このハニカムフィルタ１１を構成する多数の貫通孔２６は、図３に示したように、いずれか一端部のみに充填材２７が充填されているため、開口している一の貫通孔２６の一端部より流入した排気ガスは、隣接する貫通孔２６との間を隔てる多孔質の隔壁２８を必ず通過し、他の貫通孔２６を通って流出する。そして、排気ガスが隔壁２８部分を通過する際に、排気ガス中のパティキュレートが捕捉されることになる。
【００２２】図１についてさらに詳しく説明すると、上記のように構成されたハニカムフィルタ１１は、排気通路となる配管に連結された排気ガス浄化装置１２の内部に断熱材等を介して収納されており、排気ガス浄化装置１２の内部には、ハニカムフィルタ１１を再生するために、６００℃以上の温度に加熱が可能なヒータ１７がハニカムフィルタ１１のガス流入側の前方に配置されている。
【００２３】排気ガス浄化装置１２のガス流入側の端部には、別の配管が連結され、この配管には、ハニカムフィルタ１１に堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサ１４と、背圧測定を可能にするために上記配管部分の機密性を保持するためのバルブ１５と、ハニカムフィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源としての定量ポンプ１６とが結合されている。
【００２４】ヒータ１７、背圧センサ１４及びバルブ１５としては、従来から用いられているものと同様のものを使用することができる。また、図１には、定量ポンプ１６が配設されているが、定量ポンプ１６は、エアー供給源としての役割を果たせばよく、再生時に、厳密に一定流量のエアーを送り込む必要はない。これは、ハニカムフィルタ１１が多孔質炭化珪素焼結体２５により構成されているため、極めて耐熱性に優れ、再生時のハニカムフィルタ１１の温度が、例えば、１２００℃程度と、通常の燃焼温度より高くなっても、全く問題がないからである。従って、定量ポンプ１６の代わりに、エアーコンプレッサーやブロアー等の他のエアー供給手段が設けられていてもよい。
【００２５】次に、上記本発明の排気ガス浄化装置の再生システムを用いた再生方法について説明する。まず、背圧センサ１４を用いて、エンジン４０が稼働している際のエンジン４０とハニカムフィルタ１１との間の背圧を測定する。黒鉛（スス）等のパティキュレートの堆積量が増加するに従って、背圧は上昇するため、背圧とパティキュレート堆積量との関係を把握しておけば、背圧からパティキュレートの堆積量を掴むことができる。
【００２６】このパティキュレートの堆積量に関するデータは、従来の場合のように、エンジンの回転数等のデータから堆積量を計算した場合に比べ、その精度は低いが後述するように、およその堆積量を把握できればよいので、問題はない。通常は、背圧センサー１４により背圧が所定の圧力に達したことを検知すると、運転席のパネルに再生を行う必要があることを知らせる警告ランプが点灯するようになっている。
【００２７】図４は、多孔質炭化珪素焼結体２５から構成されるハニカムフィルタ１１（図１）、及び、多孔質コージェライトから構成される従来のハニカムフィルタ３０（図６）におけるパティキュレートの堆積量と再生率との関係を示すグラフである。
【００２８】本発明のハニカムフィルタ１１の場合には、パティキュレートの堆積量がａ〜ｂの範囲にあるとき、再生率がほぼ１００％に近くなる。このようなａ〜ｂの範囲（Ａ）を再生ウインドウという。堆積量がａよりも少ないと、ススの燃え残りが生じ、堆積量がｂよりも多くなると、隔壁にパティキュレートが溜まりすぎるため、エアーがハニカムフィルタ１１の内部を通りにくくなり、ススが燃焼しにくくなり、やはり燃え残りが生じる。
【００２９】一方、従来のハニカムフィルタ３０の場合には、再生ウインドウの幅Ｂがｃ〜ｄと狭く、堆積量がｃよりも少ないと、ススの燃え残りが生じ、堆積量がｄよりも多くなると、ススの燃焼の際に温度が上がりすぎ、溶融現象が生じ、ハニカムフィルタ３０が破損してしまう。このような理由から、従来のハニカムフィルタ３０では、正確にパティキュレートの堆積量を把握する必要があるのである。
【００３０】本発明の排気ガス浄化装置の再生システム１０では、多孔質炭化珪素焼結体２５を用いているため、再生ウインドウの幅が広く、多孔質炭化珪素焼結体２５が溶融する等の現象は全く発生しない。そのため背圧センサ１４のみを用いて背圧を監視していればよく、再生を行う時期も広く設定することができる。
【００３１】そのため、従来の場合のように、再生の時期を外さないように、いつも気を付ける必要がなく、無理なく適当な時期に再生を行うことができる。また、従来の場合のように、再生の時期を正確に把握するため、エンジンの稼働状態を測定するためのセンサー等を備えておく必要がなく、再生の際も、流量センサや温度センサ等で、ハニカムフィルタ３０の温度を常に監視しながら、エアーの流量を制御して、パティキュレートの燃焼を行う必要がない。
【００３２】すなわち、本発明では、ヒータ１７に通電しながら、定量ボンプ等を用い、単に１０〜１００リットル／分程度の流量でエアーを流し込めばよいので、再生システム自体の価格を低く抑えることができ、再生も容易に行うことができる。
【００３３】図５は、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの他の実施形態を示したブロック図である。図５R>５に示した排気ガス浄化装置の再生システム２０は、温度センサ１８がさらに設けられているほかは、図１に示した再生システムと同様に構成されている。
【００３４】温度センサ１８が設けられているのは、ヒータ１７に印加する電圧が周囲の環境に起因して通常の場合よりも低くなったり、外気の温度が低い等の外部の環境に起因してヒータ１７の温度が所定の温度まで上昇しない場合等を考慮して設けられたものである。従って、ヒータ１７の温度を測定し、ヒータ１７の温度が通常よりも低い場合には、ヒータ１７に印加する電圧を制御することによりヒータ１７の温度を６００℃以上になるようにする。
【００３５】このように、本発明の排気ガス浄化装置の再生システムでは、ヒータ１７に印加する電圧を制御することにより、ヒータ１７の温度を制御する等の必要が有る場合には、ハニカムフィルタを備えた排気ガス浄化装置１２と背圧センサ１４とヒータ１７とエアー供給源のほかに、温度センサ１８を備えていてもよい。
【００３６】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００３７】実施例１炭化珪素粉末に有機バインダー、水等を加えて混練した後、押し出し成形を行い、ハニカム形状の生成形体を作製し、続いて、乾燥、脱脂、焼成を行うことにより、図２R>２に示すような平均気孔径が５〜２０μｍで、１平方インチ当たりのセル数が２００個で、隔壁の厚さが０．３ｍｍ、の多孔質炭化珪素焼結体２５を作製した。
【００３８】次に、この多孔質炭化珪素焼結体２５を、セラミックファイバー等の無機繊維や炭化珪素等の無機粒子等を含む耐熱性の接着剤を用いて多数結束させ、続いて、ダイヤモンドカッターを用いて切断することにより、図２に示したような直径が１６５ｍｍでその長さが１５０ｍｍのハニカムフィルタ１１を作製し、外周部に、耐熱性の接着剤と同様の組成のシール材２３の層を形成した。
【００３９】上記方法により製造したハニカムフィルタ１１を用いてフォークリフトの排気ガス浄化装置を作製し、続いて、定量ポンプ等を取り付けることにより、このフォークリフトに、図１に示したものと同様に構成された排気ガス浄化装置の再生システム１０を設けた。
【００４０】次に、このフォークリフトを無負荷状態で、エンジンを最高の回転数にして８時間運転し、背圧センサ１４により背圧を測定したところ、５０００ｍｍＡｑ．の値を示した。このとき、ハニカムフィルタ１１には、パティキュレートが６０ｇ堆積していた。
【００４１】そこで、ヒータ１７に電圧を印加して、ヒータ１７の温度を８５０℃に設定し、定量ポンプを用いて４０リットル／分の流量で４５分間エアーを流したところ、スス等のパティキュレートを完全に燃焼させることができ、背圧も初期の値である７００ｍｍＡｑ．に戻っていた。また、ハニカムフィルタ１１を点検したところ、クラックや破損等は全く観察されなかった。
【００４２】比較例１ハニカムフィルタ１１の代わりに、同形状のコージェライト製ハニカムフィルタ３０（１平方インチ当たりのセル数が１００個で、隔壁の厚さが０．４３ｍｍ）を設置し、さらに温度センサ１８を設置したほかは、実施例１と同様に排気ガス浄化装置の再生システムを構成し、実施例と同様の条件でパティキュレートを堆積させた。
【００４３】その後、実施例１の場合と同様に、ヒータ１７に電圧を印加して、ヒータ１７の温度を８５０℃に設定し、定量ポンプを用いて４０リットル／分の流量で４５分間エアーを流したところ、ハニカムフィルタ１１の温度が１２００℃に上昇し、そのためコージェライトが溶融し、破損してしまった。
【００４４】
【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムは、上述の通りであるので、多くのセンサ等を必要とせず、安価な装置を用いて容易に再生を行うことができる排気ガス浄化装置の再生システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの一実施形態を模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムにおいて、排気ガス浄化装置を構成するハニカムフィルタを模式的に示した斜視図である。
【図３】図２に示したハニカムフィルタを構成する多孔質炭化珪素焼結体をを模式的に示した斜視図である。
【図４】排気ガス浄化装置を構成するハニカムフィルタに堆積するパティキュレートの量と再生率との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の排気ガス浄化装置の再生システムの別の実施形態を模式的に示したブロック図である。
【図６】従来の排気ガス浄化装置の再生システムの一実施形態を模式的に示したブロック図である。
【符号の説明】
１０、２０ 排気ガス浄化装置の再生システム
１１ ハニカムフィルタ
１２ 排気ガス浄化装置
１３ 制御装置
１４ 背圧センサ
１５ バルブ
１６ 定量ポンプ
１７ ヒータ
１８ 温度センサ
２５ 多孔質炭化珪素焼結体
【特許請求の範囲】
【請求項１】 多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置と、前記フィルタに堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサと、前記フィルタを再生するために該フィルタのガス流入側の前方に配置されたヒータと、前記フィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源とを備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置の再生システム。
【請求項１】 多孔質炭化珪素焼結体よりなる排気ガス浄化用ハニカムフィルタが内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化装置と、前記フィルタに堆積したパティキュレートの量を測定するための背圧センサと、前記フィルタを再生するために該フィルタのガス流入側の前方に配置されたヒータと、前記フィルタ再生時にエアーを供給するためのエアー供給源とを備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置の再生システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０００−４２３２７（Ｐ２０００−４２３２７Ａ）
【公開日】平成１２年２月１５日（２０００．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−２１２１９９
【出願日】平成１０年７月２８日（１９９８．７．２８）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年２月１５日（２０００．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年７月２８日（１９９８．７．２８）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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