(57)【要約】【課題】短時間で効率的にフィルタ再生を実現可能な排ガスフィルタの再生方法を提供する。【解決手段】内部にススが堆積した排ガスフィルタの再生方法であって、沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体を、前記フィルタ内の雰囲気温度が当該沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記フィルタに含浸させる工程１と、含浸後の前記フィルタ内の雰囲気温度を、前記成分の沸点以上に上昇させる工程２と、５５０℃を超える温度の酸素含有ガスをフィルタに供給し、前記ススを燃焼させる工程３と、を順に実施することを含む排ガスフィルタの再生方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にススが堆積した排ガスフィルタの再生方法であって、
沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体を、前記フィルタ内の雰囲気温度が当該沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記フィルタに含浸させる工程１と、
含浸後の前記フィルタ内の雰囲気温度を、前記成分の沸点以上に上昇させる工程２と、
５５０℃を超える温度の酸素含有ガスをフィルタに供給し、前記ススを燃焼させる工程３と、
を順に実施することを含む排ガスフィルタの再生方法。
【請求項２】
工程１は、前記フィルタ内の雰囲気温度が前記沸点よりも６０℃以上低い温度にあるときに実施する請求項１に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項３】
沸点が５５０℃以下の成分が水である請求項１又は２に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項４】
前記液体は尿素を含有する請求項３に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項５】
工程１において、フィルタに含浸させる液体の含浸量は、前記フィルタの容積１Ｌ当たり０．０５Ｌ以上１Ｌ以下となるように実施する請求項１〜４の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項６】
前記排ガスフィルタは、車両用排ガスフィルタである請求項１〜５の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項７】
車両の外部から前記液体を供給する請求項６に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項８】
前記排ガスフィルタは、外周側壁と、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面が目封止された複数の第１セルと、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が目封止されて第二底面が開口する複数の第２セルとを備え、第１セル及び第２セルが多孔質の隔壁を挟んで交互に隣接配置された構造を有する請求項１〜７の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項９】
前記フィルタは酸化触媒を有しない請求項１〜８の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
【請求項１０】
排ガス流路の途中に設置された排ガスフィルタと、
前記排ガスフィルタに対して、沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体を供給するための供給装置と、
排ガス流路内に設置された温度センサーと、
前記温度センサーによって計測される温度が、前記沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記供給装置に対して前記液体の供給を行うことを許可する自動制御装置と、
を備える排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１１】
前記供給装置は前記排ガスフィルタに向かって前記液体を直接噴射することが可能である請求項１０に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１２】
前記排ガスフィルタは、排ガス流路の途中に設けられた液溜部に設置されており、前記供給装置は前記液溜部に前記液体を供給することが可能である請求項１０に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１３】
前記供給装置は、前記排ガスフィルタの上流側に設けられる請求項１０〜１２の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１４】
前記供給装置は、排ガス流路の途中に設置された酸化触媒よりも下流において前記液体を供給する請求項１０〜１３の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１５】
前記自動制御装置は、前記温度センサーによって計測される温度が、前記沸点よりも６０℃以上低い温度にあるときに前記供給装置に対して前記液体の供給を行うことを許可する請求項１０〜１４の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１６】
沸点が５５０℃以下の成分が水である請求項１０〜１５の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１７】
前記液体は尿素を含有する請求項１０〜１６の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１８】
前記自動制御装置は、前記フィルタの容積１Ｌ当たり０．０５Ｌ以上１Ｌ以下の前記液体を定量供給するように、前記供給装置に対して指示可能である請求項１０〜１７の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項１９】
前記排ガスフィルタは、車両用排ガスフィルタである請求項１０〜１８の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項２０】
前記排ガスフィルタは、外周側壁と、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面が目封止された複数の第１セルと、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が目封止されて第二底面が開口する複数の第２セルとを備え、第１セル及び第２セルが多孔質の隔壁を挟んで交互に隣接配置された構造を有する請求項１０〜１９の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項２１】
前記フィルタは酸化触媒を有しない請求項１０〜２０の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項２２】
前記供給装置は、排ガス中の水蒸気が凝縮することで生成した液体の水を回収し保管するための水槽を備える請求項１０〜２１の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【請求項２３】
車両に搭載される排ガスフィルタ含浸システムであり、車両の外部から、前記供給装置へ前記液体を供給するための接続部を有する請求項１０〜２２の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガスフィルタの再生方法に関する。また、本発明は排ガスフィルタ含浸システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン及びガソリンエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質（以下、ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒと記す。）にはススが含まれる。ススは人体に対し有害であり排出が規制されている。現在、排ガス規制に対応するために、通気性のある小細孔隔壁に排ガスを通過させ、スス等のＰＭを濾過するＤＰＦ及びＧＰＦに代表される排ガスフィルタが幅広く用いられている。このような排ガスフィルタにおいては、ススがある一定値以上堆積した時点で、排ガス温度を上昇させ、高温の排ガスをフィルタに流してススを燃焼除去することによりフィルタを再生し、圧力損失が過大になることを防いでいる。
【０００３】
フィルタ再生においては、フィルタに堆積したススを燃焼除去させる必要があるが、ススの燃焼に要する時間が長く、また、排ガス温度を上げるために余分な燃料を用いる必要がある。そのため、フィルタ再生は、ガス温度を上昇させ続けるための燃料の消費が過大になるという問題が生じる。また、フィルタ再生中は排ガス温度が高いため、アンモニアが酸化してしまい尿素ＳＣＲによるＮＯｘ浄化効率が大きく低下することから、ＮＯｘ排出量が増加してしまう問題も生じる。
【０００４】
また、排ガス温度を上昇させる方法として、燃焼室内の燃焼後期以降に燃焼室内に燃料を噴射させるポスト噴射を行い、この燃料を排ガスフィルタ前の酸化触媒で燃焼させてガス温度を上昇させる方法が一般的に知られている。フィルタ再生時間が長いとポスト噴射の燃料の一部が潤滑油に混入して潤滑油を希釈してしまい、潤滑性が悪化して部品摩耗を起こしてしまう問題も生じる。更には、再生直前にはスス堆積量が最大になり、圧損が過大になる問題もあった。そのため、フィルタ再生の際には、できるだけ低温で短時間にススを多く燃焼除去することが望まれる。
【０００５】
特開２００８−０５７３３３号公報（特許文献１）においては、ディーゼルエンジンを搭載した車両においてＤＰＦの自動再生時間を短縮して、エンジンの有効運転性を向上し得る車両のＤＰＦ再生処理装置が記載されている。当該装置によれば、ＤＰＦの温度は従来よりも低下するが、該ＤＰＦへ導入される酸素濃度が増大し、さらに排気流量が減少するため、ＤＰＦのフィルタ上のＰＭと排気中酸素の接触確率が増加し、フィルタ上のＰＭの燃焼が活性化し、ＰＭの燃焼除去が速く進み、ＰＭの自動再生時間を短縮することができるとされている。
【０００６】
特開２０１０−１１６９１３号公報（特許文献２）においては、フィルタの再生処理タイミングとなったときに、ディーゼルエンジンの窒素酸化物の排出量が小さくなるように、エンジン運転を制御することを特徴とするディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置が記載されている。当該装置によれば、フィルタ再生制御中であっても窒素酸化物ＮＯｘの排出量を増加させず、排気性能を悪化させないとされている。
【０００７】
一方で、触媒を排ガス浄化フィルタに担持し、ＰＭを触媒作用により燃焼させることで、ＰＭの燃焼操作を軽減して、フィルタを再生する方法がある。特開２０１８−１１９４６７号公報（特許文献３）では、低い温度でＰＭを燃焼させることを目的として溶融塩型触媒を用いた排ガス浄化装置が記載されている。当該排ガス浄化装置は、排気通路内において、排ガス中のＰＭを捕集する排ガス浄化フィルタと排ガス浄化フィルタに堆積したＰＭを燃焼させるフィルタ再生部とを備えている。前記排ガス浄化フィルタは、セル壁で区画された複数のセルを有する多孔質のフィルタ基材と、前記ＰＭを燃焼して浄化するＰＭ燃焼触媒とを備えている。前記ＰＭ燃焼触媒は、バナジウムに対するセシウムのモル比（Ｃｓ／Ｖ）が１．０≦Ｃｓ／Ｖ≦１．５である、セシウムとバナジウムの複合酸化物を含む溶融塩型触媒である。フィルタ再生部には、前記排ガス浄化フィルタの上流側に加湿手段、排ガス温度を上昇させるための加熱手段が配置されている。そして、当該排ガス浄化装置においては、前記ＰＭを前記ＰＭ燃焼触媒で酸化燃焼する前に、前記加湿手段により前記排ガス浄化フィルタ上のＰＭ燃焼触媒に水蒸気を吸着させたことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−０５７３３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１６９１３号公報
【特許文献３】特開２０１８−１１９４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、フィルタ再生方法において種々の改良が提案されているものの、特開２００８−０５７３３３号公報（特許文献１）の方法では、短時間で高効率にフィルタ再生を実施するという観点では、未だ改善の余地が残されている。また、特開２０１０−１１６９１３号公報（特許文献２）の方法では、ＮＯｘ低減に伴い、エンジン効率が低下する問題があり、短時間で高効率にフィルタ再生を実施するという観点でも不十分である。また、特に現在乗用車ディーゼルの排ガス後処理の主流であるＳＣＲ触媒担持ＤＰＦにおいては、ＮＯｘの還元に車上で尿素を分解して得られるアンモニアによりＮＯｘを還元するが、種々提案されている強い酸化機能を有する触媒をスス酸化燃焼促進のために併用するとアンモニアが酸化されてしまってＮＯｘ浄化性能が悪化してしまう問題がある。上記事情に鑑み、本発明は一実施形態において、短時間で効率的にフィルタ再生を実現可能な排ガスフィルタの再生方法を提供することを課題とする。また、本発明は別の一実施形態において、短時間で効率的にフィルタ再生を実現可能な排ガスフィルタ含浸システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討したところ、ススが堆積したフィルタに沸点が５５０℃以下の液体、典型的には液体状の水を含浸させた後に、ススを燃焼させることが有効であることを見出した。本発明は当該知見に基づいて完成したものであり、以下に例示される。
［１］
内部にススが堆積した排ガスフィルタの再生方法であって、
沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体を、前記フィルタ内の雰囲気温度が当該沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記フィルタに含浸させる工程１と、
含浸後の前記フィルタ内の雰囲気温度を、前記成分の沸点以上に上昇させる工程２と、
５５０℃を超える温度の酸素含有ガスをフィルタに供給し、前記ススを燃焼させる工程３と、
を順に実施することを含む排ガスフィルタの再生方法。
［２］
工程１は、前記フィルタ内の雰囲気温度が前記沸点よりも６０℃以上低い温度にあるときに実施する［１］に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［３］
沸点が５５０℃以下の成分が水である［１］又は［２］に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［４］
前記液体は尿素を含有する［３］に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［５］
工程１において、フィルタに含浸させる液体の含浸量は、前記フィルタの容積１Ｌ当たり０．０５Ｌ以上１Ｌ以下となるように実施する［１］〜［４］の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［６］
前記排ガスフィルタは、車両用排ガスフィルタである［１］〜［５］の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［７］
車両の外部から前記液体を供給する［６］に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［８］
前記排ガスフィルタは、外周側壁と、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面が目封止された複数の第１セルと、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が目封止されて第二底面が開口する複数の第２セルとを備え、第１セル及び第２セルが多孔質の隔壁を挟んで交互に隣接配置された構造を有する［１］〜［７］の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［９］
前記フィルタは酸化触媒を有しない［１］〜［８］の何れか一項に記載の排ガスフィルタの再生方法。
［１０］
排ガス流路の途中に設置された排ガスフィルタと、
前記排ガスフィルタに対して、沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体を供給するための供給装置と、
排ガス流路内に設置された温度センサーと、
前記温度センサーによって計測される温度が、前記沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記供給装置に対して前記液体の供給を行うことを許可する自動制御装置と、
を備える排ガスフィルタ含浸システム。
［１１］
前記供給装置は前記排ガスフィルタに向かって前記液体を直接噴射することが可能である［１０］に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１２］
前記排ガスフィルタは、排ガス流路の途中に設けられた液溜部に設置されており、前記供給装置は前記液溜部に前記液体を供給することが可能である［１０］に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１３］
前記供給装置は、前記排ガスフィルタの上流側に設けられる［１０］〜［１２］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１４］
前記供給装置は、排ガス流路の途中に設置された酸化触媒よりも下流において前記液体を供給する［１０］〜［１３］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１５］
前記自動制御装置は、前記温度センサーによって計測される温度が、前記沸点よりも６０℃以上低い温度にあるときに前記供給装置に対して前記液体の供給を行うことを許可する［１０］〜［１４］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１６］
沸点が５５０℃以下の成分が水である［１０］〜［１５］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１７］
前記液体は尿素を含有する［１０］〜［１６］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１８］
前記自動制御装置は、前記フィルタの容積１Ｌ当たり０．０５Ｌ以上１Ｌ以下の前記液体を定量供給するように、前記供給装置に対して指示可能である［１０］〜［１７］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［１９］
前記排ガスフィルタは、車両用排ガスフィルタである［１０］〜［１８］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［２０］
前記排ガスフィルタは、外周側壁と、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面が目封止された複数の第１セルと、外周側壁の内側に配設され、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が目封止されて第二底面が開口する複数の第２セルとを備え、第１セル及び第２セルが多孔質の隔壁を挟んで交互に隣接配置された構造を有する［１０］〜［１９］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［２１］
前記フィルタは酸化触媒を有しない［１０］〜［２０］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［２２］
前記供給装置は、排ガス中の水蒸気が凝縮することで生成した液体の水を回収し保管するための水槽を備える［１０］〜［２１］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
［２３］
車両に搭載される排ガスフィルタ含浸システムであり、車両の外部から、前記供給装置へ前記液体を供給するための接続部を有する［１０］〜［２２］の何れか一項に記載の排ガスフィルタ含浸システム。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、ススの燃焼が促進されるため、低温であっても短時間で効率的にフィルタ再生を実現可能となる。これに伴い、本発明の一実施形態によれば、ススの燃焼に要する燃料消費量が削減できる、潤滑油が燃料によって希釈されるのを抑制できる、及びＮＯｘ浄化効率低下を抑制できるといった種々の利点が得られる。このように、本発明は一実施形態において、フィルタ再生技術に対して画期的な技術進歩をもたらすものであり、工業的利用価値が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】排ガスフィルタの一例であるＤＰＦを模式的に示す斜視図である。
【図２】排ガスフィルタの一例であるＤＰＦをセルの延びる方向に直交する方向から観察したときの模式的な断面図である。
【図３】ススの燃焼が促進される推定原理を説明するための模式図である。
【図４】排ガスフィルタに対する液体の供給装置の配置例を示す模式図である。
【図５】排ガスフィルタに対する液体の供給装置の別の配置例を示す模式図である。
【図６】液体の供給装置を制御する自動制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】液体の供給装置を制御する自動制御装置の別の動作例を示すフローチャートである。
【図８−１】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第一例の模式図である。
【図８−２】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第二例の模式図である。
【図８−３】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第三例の模式図である。
【図８−４】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第四例の模式図である。
【図８−５】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第五例の模式図である。
【図８−６】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第六例の模式図である。
【図８−７】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第七例の模式図である。
【図８−８】本発明に係る排ガスフィルタ含浸システムを備えた排気系統の第八例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１４】
（１．排ガスフィルタ）
本発明に係る排ガスフィルタの再生方法及び排ガスフィルタ含浸システムにおいて使用可能なフィルタとしては、排ガス中のススを捕集可能な構造を有することができれば特に制限はない。典型的な排ガスフィルタとして、燃焼装置、典型的には車両に搭載されるエンジンからの排ガスラインに装着されるススを捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）及びＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）が挙げられる。ＤＰＦ及びＧＰＦは一実施形態において、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面が目封止された複数の第１セルと、少なくとも一つの第１セルに多孔質の隔壁を介して隣接し、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が目封止されて第二底面が開口する複数の第２セルを有する柱状のハニカム構造部を備える。このような交互目封止構造をもつハニカムフィルタは一般にウォールフロー型フィルタと称される。
【００１５】
図１には、排ガスフィルタの一例であるＤＰＦを模式的に示す斜視図が記載されている。図２には、ＤＰＦをセルの延びる方向に直交する方向から観察したときの模式的な断面図が記載されている。図示の排ガスフィルタ１００は外周側壁１０２と、外周側壁１０２の内側に配設され、第一底面１０４から第二底面１０６まで延び、第一底面１０４が開口して第二底面１０６が目封止された複数の第１セル１０８と、外周側壁１０２の内側に配設され、第一底面１０４から第二底面１０６まで延び、第一底面１０４が目封止されて第二底面１０６が開口する複数の第２セル１１０とを備える。また、図示の排ガスフィルタ１００は、第１セル１０８及び第２セル１１０を区画形成する多孔質の隔壁１１２を備えており、第１セル１０８及び第２セル１１０が隔壁１１２を挟んで交互に隣接配置されている。
【００１６】
排ガスフィルタ１００の上流側の第一底面１０４にススを含む排ガスが供給されると、排ガスは第１セル１０８に導入されて第１セル１０８内を下流に向かって進む。第１セル１０８は下流側の第二底面１０６が目封止されているため、排ガスは第１セル１０８と第２セル１１０を区画する多孔質の隔壁１１２を透過して第２セル１１０に流入する。ススは隔壁１１２を通過できないため、第１セル１０８内に捕集され、堆積する。ススが除去された後、第２セル１１０に流入した清浄な排ガスは第２セル１１０内を下流に向かって進み、下流側の第二底面１０６から流出する。
【００１７】
排ガスフィルタ１００の材質としては、限定的ではないが、多孔質セラミックスを挙げることができる。セラミックスとしては、コージェライト、ムライト、リン酸ジルコニウム、チタン酸アルミニウム、炭化珪素、珪素−炭化珪素複合材、コージェライト-炭化珪素複合体、ジルコニア、スピネル、インディアライト、サフィリン、コランダム、チタニア等が挙げられる。そして、これらのセラミックスは、１種を単独で含有するものでもよいし、２種以上を同時に含有するものであってもよい。排ガスフィルタ１００のその他の材料としては、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＮｉよりなる群から選択される一種又は二種以上を主成分とする合金成分を含有する多孔質焼結金属等があげられる。また排ガスフィルタのその他の形態としては、セラミックス繊維、または金属繊維からなる層をフィルタ層として用いる形態が挙げられる。
【００１８】
排ガスフィルタ１００は用途に応じて適切な触媒を担持してもよい。触媒としては、限定的ではないが、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を酸化燃焼させて排気ガス温度を高めるための酸化触媒（ＤＯＣ）、スス等のＰＭの燃焼を補助するＰＭ燃焼触媒、窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するためのＳＣＲ触媒及びＮＳＲ触媒、並びに、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に除去可能な三元触媒が挙げられる。触媒は、例えば、貴金属（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等）、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ等）、希土類（Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｎｄ、Ｙ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｐｒ等）、遷移金属（Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ等）等を適宜含有することができる。
【００１９】
特に、乗用車用のＤＰＦにおいては、スス捕集とＮＯｘ浄化の機能を同時に持たせるため、ＤＰＦにＣｕ置換ゼオライト、Ｆｅ置換ゼオライト等が担持される。この場合、尿素を車上で分解して得られるアンモニアによるＮＯｘ浄化が行われるが、アンモニアの酸化を促進してしまう酸化機能のある触媒はＮＯｘ浄化の弊害となってしまうので貴金属やアルカリ金属等の酸化機能の強い触媒を同時に担持することができないので、ススの再生効率向上を触媒に頼ることができない。
【００２０】
また、排ガスフィルタ１００は触媒を担持しなくてもよい。従って、排ガスフィルタ１００は、一実施形態において酸化触媒を担持しておらず、別の一実施形態においてＰＭ燃焼触媒を担持しておらず、更に別の一実施形態においてＳＣＲ触媒を担持しておらず、更に別の一実施形態において三元触媒を担持しておらず、更に別の一実施形態において酸化触媒、ＰＭ燃焼触媒、ＳＣＲ触媒及び三元触媒の何れも担持していない。本発明による排ガスフィルタの再生方法の一実施形態によれば、ススの燃焼促進効果が絶大であるため、ＰＭ燃焼触媒を担持することなく、低温且つ短時間で高効率にススを燃焼除去することが可能である。
【００２１】
（２．排ガスフィルタ再生方法）
排ガスフィルタを使用し続けると、排ガスフィルタの内部に次第にススが堆積して圧損を増加させるため、ススがある一定値以上堆積した時点で、ススを除去して排ガスフィルタを再生することが必要である。ススの除去方法としては、排ガス温度を上昇させた後、高温の排ガスを排ガスフィルタに流して燃焼除去する方法が一般に採用されている。
【００２２】
ススの着火温度は高く、排ガスフィルタに堆積したススを燃焼させるためには一般に５５０℃を超える温度に加熱した酸素含有ガスの存在下で燃焼することが必要となる。加熱温度は高い方がススの燃焼を促進するという観点では好ましいが、加熱温度を高めると燃料消費量の増加、ＮＯｘ排出量の増加、及び潤滑油の希釈といった問題が発生するので、５５０℃を超える温度でありながら、できる限り低温且つ短時間で、効率よくススを燃焼除去できることが望ましい。
【００２３】
排ガスフィルタに堆積したススは、層状に強固に排ガスフィルタに付着していることが多く、スス堆積層内部に固着したススを燃焼除去するのは容易ではない。このため、５５０℃程度では短時間で十分なススの除去率が得られないのが通常である。しかしながら、本発明者の研究結果によると、内部にススが堆積した排ガスフィルタに水を含浸させた上で、水を気化するというプロセスを経た後に、ススを燃焼させると、ススの燃焼が顕著に促進され、５５０℃付近においても優れたススの除去効率を得ることが可能であるという知見を得た。
【００２４】
理論によって本発明が限定されることを意図するものではないが、ススの燃焼が促進される推定原理を、図３を参照しながら、以下に説明する。排ガスフィルタの隔壁１１２には当初ススは堆積していない（ａ）。しかしながら、排ガスフィルタを使い続けて行くうちに、次第に隔壁１１２にスス１２０が層状に堆積する（ｂ）。スス１２０が堆積した排ガスフィルタ１００に水を含浸させると、スス１２０の堆積層に浸透した水が凝縮して多数のポア１２２が形成される（ｃ）。これにより、工程３においてススの堆積層にスス再生用の酸素含有ガスを流す際の通過抵抗が低下する。フィルタ再生直前のススが大量に堆積した状態においても圧損を有意に低減できるので、圧損による燃費悪化を抑えることができる。
【００２５】
その後、排ガスフィルタを水の沸点以上に加熱することで水を気化（特に沸騰）させる。水が気化する際の体積膨張により、スス１２０の堆積層は内部から破壊されてスス１２０が分散する（ｄ）。一部のススはフィルタから浮上又は飛散する。これにより、ススが隔壁と熱的に隔離される、すなわちススから隔壁への熱伝達経路が遮断されるので、ススが全体的に加熱を受けやすい状態となる。また、高温ガスが排ガスフィルタに堆積していたスス全体にアクセスしやすくなり、接触確率も高まる。このため、低い加熱温度にもかかわらずススを短時間で効率的に燃焼除去することが可能となる。また、水は、高温の水蒸気とススが反応することで水素（Ｈ2）及び／又は一酸化炭素（ＣＯ）が部分的に発生すると考えられ、当該反応もススの除去に寄与する。当該原理は水に限らず、他の液体成分であっても同様に成立すると考えられる。なお、特開２０１８−１１９４６７号公報（特許文献３）には排ガスフィルタを加湿することが記載されているが、すでに気体である水蒸気を排ガスフィルタに付着させたとしても、上記のような効果を得ることができない。
【００２６】
従って、本発明の一実施形態によれば、
内部にススが堆積した排ガスフィルタの再生方法であって、
沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体を、前記フィルタ内の雰囲気温度が当該沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記フィルタに含浸させる工程１と、
含浸後の前記フィルタ内の雰囲気温度を、前記成分の沸点以上に上昇させる工程２と、
５５０℃を超える温度の酸素含有ガスをフィルタに供給し、前記ススを燃焼させる工程３と、
を順に実施することを含む排ガスフィルタの再生方法が提供される。
【００２７】
＜工程１＞
工程１においては、沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体（以下、「含浸液」ともいう。）を、排ガスフィルタ内の雰囲気温度が当該沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記フィルタに含浸させる。
【００２８】
沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体（含浸液）を排ガスフィルタに含浸することで、ススの燃焼を実施する温度に到達する前に前記成分を沸騰させることができるので、先述したスス堆積層の破壊を起こすことができる。含浸液中に含まれる沸点が５５０℃以下の成分の含有量は、スス堆積層の破壊性能を高めるという観点から、６０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが更により好ましい。
【００２９】
沸点が５５０℃以下の成分は、より急速に蒸発させ、効果を高める観点から、好ましくは沸点が５００℃以下であり、より好ましくは沸点が４００℃以下であり、更により好ましくは沸点が３００℃以下であり、最も好ましくは沸点が２００℃以下である。また、沸点が５５０℃以下の成分は、常温で液体であることが工程１を実施し易いことから、融点が２０℃以下であることが好ましく、１０℃以下であることがより好ましい。
【００３０】
沸点が５５０℃以下の成分の具体例としては、限定的ではないが、水、炭素数が５〜３０、特に炭素数６〜１６の炭化水素（典型的にはアルカン）が挙げられる。これらの成分は単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用することもできる。これらの中でも、取り扱いのし易さ及びコストの観点からは、水が好ましい。
【００３１】
沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体（含浸液）の具体例としては、水、水溶液、オイル（例：ガソリン、灯油、軽油、重油、エンジンオイル等）が挙げられる。含浸液は単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、取り扱い易く、安価であるという理由により、水及び水溶液が好ましい。また、一般に、エンジンからの排ガス中のＮＯｘを還元するために尿素水が使用されることが多い。このため、含浸液として尿素の水溶液である尿素水を使用することは、新たに液体供給源を用意する必要がないことから便利である。
【００３２】
沸点が５５０℃以下の成分を次工程で沸騰させることを考慮すれば、排ガスフィルタに含浸液を含浸させるときの当該フィルタ内の雰囲気温度は、前記成分の沸点よりも低いことが必要である。但し、排ガスフィルタに含浸液を含浸させるときの当該フィルタ内の雰囲気温度が、前記成分の沸点より低かったとしても沸点に近過ぎると、スス堆積層に前記成分が十分に浸透する前に前記成分が蒸発してしまい、十分にスス堆積層の破壊効果が得られない。そのため、排ガスフィルタに含浸液を含浸させるときの当該フィルタ内の雰囲気温度は、沸点が５５０℃以下の成分の沸点よりも４０℃以上低い温度、好ましくは５０℃以上低い温度、より好ましくは６０℃以上低い温度とすることが望ましい。
【００３３】
例えば、沸点が５５０℃以下の成分として水を使用する場合には、排ガスフィルタに水を含浸させるときの当該フィルタ内の雰囲気温度は、６０℃以下であることが好ましく、５０℃以下であることがより好ましく、４０℃以下であることが更により好ましい。一般に、エンジンが起動すると、数十秒で排ガス温度が数百度に達する。このため、沸点が５５０℃以下の成分として水を使用する場合には、工程１は、エンジンが停止しているときか、エンジン始動直後に実施するのが通常である。
【００３４】
排ガスフィルタに含浸させる含浸液の含浸量は、スス堆積層の破壊を促進させるという観点から、前記フィルタの容積１Ｌ当たり０．０５Ｌ以上であることが好ましく、０．０８Ｌ以上であることがより好ましく、０．１Ｌ以上であることが更により好ましい。また、排ガスフィルタに含浸させる含浸液の含浸量は、過度に大きくしても効果が飽和すると共にコスト高となるため、前記フィルタの容積１Ｌ当たり１Ｌ以下であることが好ましく、０．６Ｌ以下であることがより好ましく、０．２Ｌ以下であることが更により好ましい。なお、ここでのフィルタの容積はフィルタの外形寸法から算出される値であり、内部に存在する気孔やセルも容積に含めることとする。
【００３５】
排ガスフィルタに含浸液を十分に含浸させるために、排ガスフィルタに含浸液を必要量供給した後、工程２における温度上昇を開始するまでの待ち時間は０．５分以上が好ましく、２分以上がより好ましく、５分以上が更により好ましい。一方で、待ち時間を長くし過ぎると、含浸液が蒸発して無くなってしまうことがあるので、排ガスフィルタに含浸液を必要量供給した後、工程２へ移行するまでの待ち時間は９００分以下が好ましく、６００分以下がより好ましく、３００分以下が更により好ましい。前日の運転終了後に水を含ませて置き、翌朝運転開始時に再生するというようなタイミングがあり得る。軽油など、常温で蒸発しない含浸液であれば、より長い待ち時間を設けても問題ない。たとえば、週末の運転終了後に含浸させておき、週明けの運転開始時に再生しても良い。
【００３６】
排ガスフィルタが車両用である場合、含浸液は、車外から都度供給してもよいし、別法として、車上に含浸液の貯蔵槽を設置してそこから供給してもよい。しかしながら、排ガスフィルタの再生頻度が多くとも５日に一回程度とそれほど多くなく、また、トラック及びバス等の商用車では所定の場所で車両を停止させてからフィルタの再生を行うことが慣例的である点に鑑みれば、含浸液の貯蔵槽を設置することなく、フィルタの再生を行う度に車外から含浸液を供給することがコストの観点から好ましい。
【００３７】
排ガスフィルタに含浸液を含浸させる方法としては、限定的ではないが、排ガスフィルタに向かって含浸液を直接噴射する方法の他、含浸液に排ガスフィルタを浸漬する方法が挙げられる。前者の方法及び後者の方法の何れの場合であっても、含浸液は毛細管現象によって浸透したり吸い上げられたりして排ガスフィルタ全体に広がるので、排ガスフィルタ全体に含浸液を噴射又は浸漬する必要はなく、部分的に噴射又は浸漬すればよい。
【００３８】
＜工程２＞
工程２においては、含浸後の前記フィルタ内の雰囲気温度を、沸点が５５０℃以下の成分の沸点以上に上昇させる。当該プロセスを経ることにより、当該成分は気化して体積膨張することから、先述した推定原理に基づきスス堆積層の破壊が促進される。ここで、含浸液が、沸点が５５０℃以下の成分を複数種類含有する場合は、当該沸点が範囲のある値になり得る。しかしながら、ここでは簡単のため、沸点が５５０℃以下の複数種類の成分のうち、含浸液中で最も体積割合の大きな成分（溶媒）の沸点を「沸点が５５０℃以下の成分の沸点」として定義する。
【００３９】
排ガスフィルタ内の雰囲気温度を上昇させる方法としては、特に制限はないが、車両用排ガスフィルタである場合には、フィルタ再生のために酸化触媒等を利用してエンジンからの排ガス温度を上昇する操作が行われるので、当該操作によって上昇させるのが便宜である。
【００４０】
＜工程３＞
工程３においては、５５０℃を超える温度の酸素含有ガスを排ガスフィルタに供給し、前記ススを燃焼させる。酸素含有ガスは、燃料消費量を削減するため、５５０℃を超えながらもできるだけ低温であることが好ましい。そこで、酸素含有ガスは６５０℃以下であることが好ましく、６００℃以下であることがより好ましく、５７０℃以下であることが更により好ましい。上述したように、工程１を経ることで排ガスフィルタに堆積しているススの燃焼が促進されることから、このような低温であっても短時間で高効率にススを燃焼除去することが可能となる。
【００４１】
酸素含有ガス中の酸素濃度は、ススを排ガスフィルタから迅速に燃焼除去するという観点から、２体積％以上であることが好ましく、３体積％以上であることがより好ましく、５体積％以上であることが更により好ましい。また、酸素含有ガス中の酸素濃度は、特に制限はないが、燃料の燃焼と電気加熱の併用のケースを考えると、最大で電気加熱のみの場合の２１体積％である。電気加熱による電力消費は好ましくないので、燃焼のみにより排ガスを加熱する場合は、５５０℃以上に加熱するために必要な燃焼による酸素消費から、必然的に１５体積％以下となる。
【００４２】
酸素含有ガスの種類には特に制限はなく、空気を使用することもできるが、車両用排ガスフィルタである場合には、エンジンからの排ガスであることが一般的である。典型的な実施形態において、酸素含有ガスとしては、ディーゼルエンジンであれば酸化触媒、ガソリンエンジンであれば三元触媒を通過した後の排ガスが使用される。
【００４３】
本発明の一実施形態によれば、５５０℃を超える温度の酸素含有ガスを排ガスフィルタに供給する時間は、１０分以下とすることができ、好ましくは８分以下とすることができ、より好ましくは５分以下とすることができる。そして、本発明の一実施形態によれば、上記酸素含有ガスをこのような短時間だけ供給してススを燃焼させたとしても、９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは９９％以上の再生効率を達成可能である。ここで、再生効率η（％）は、次式で表される。
η＝(ｍ1−ｍ2)/ｍ1×１００（％）
η：再生効率
ｍ1：再生前のＰＭ堆積重量
ｍ2： 再生後のＰＭ堆積重量
なお、排ガスフィルタにはスス以外のＰＭも捕集されるため、再生効率を計算するときは、スス以外のＰＭも含めて計算することとする。また、上記のｍ1、ｍ2は、再生効率を求めるための計測としては、スス堆積していないフィルタの重量ＭＦ1、再生前のススが堆積したフィルタ重量ＭＦ2、再生後のフィルタ重量ＭＦ3をそれぞれ、２００℃１時間以上乾燥し、触媒中の水分も蒸発させた乾燥状態で計測し、
ｍ1＝ＭＦ2−ＭＦ1
ｍ2＝ＭＦ3−ＭＦ1
で求まる。
【００４４】
（３．排ガスフィルタ含浸システム）
本発明の一実施形態によれば、上述した排ガスフィルタの再生方法を実施するのに好適な排ガスフィルタ含浸システムが提供される。
【００４５】
一実施形態において、排ガスフィルタ含浸システムは、
排ガス流路の途中に設置された排ガスフィルタと、
前記排ガスフィルタに対して、沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体を供給するための供給装置と、
排ガス流路内に設置された温度センサーと、
前記温度センサーによって計測される温度が、前記沸点よりも４０℃以上低い温度にあるときに、前記供給装置に対して前記液体の供給を行うことを許可する自動制御装置と、
を備える。
【００４６】
排ガスフィルタとしては、先述した「１．排ガスフィルタ」の項目で述べた排ガスフィルタが使用できる。典型的な実施形態によれば、ディーゼルエンジンからの排ガスの浄化にはＤＰＦが使用され、ガソリンエンジンからの排ガスの浄化にはＧＰＦが使用される。また、沸点が５５０℃以下の成分を５０質量％以上含有する液体（含浸液）については、先述した「２．排ガスフィルタ再生方法」の項目で述べた通りであり、典型的には水又は水溶液が好適に使用できる。
【００４７】
供給装置は、車上又は車外に搭載された含浸液の供給源（例：貯蔵槽）に接続された含浸液配管と、吐出口とを有することができる。含浸液は、供給源から含浸液配管を通って吐出口から吐出される。含浸液配管の先端にはノズルを設けなくてもよいが、吐出圧を高める及び／又は吐出方向を制御する目的で、含浸液配管の先端にスプレーノズル等のノズルを取り付け、ノズル先端に吐出口を設けることもできる。吐出圧に特に制限はないが、例えば、０．１５ＭＰａ〜２．０ＭＰａ、典型的には０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａとすることができる。含浸液配管の途中には必要に応じてポンプを設置することができ、これにより吐出圧を上昇させることも可能である。
【００４８】
車上に含浸液の貯蔵槽を設ける場合、貯蔵槽へ含浸液を予め車外から補給しておくことができる。また、排気系統の最下流の排ガス温度が低い位置では、排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して液化し、排ガス流路内に溜まってくるので、この液体の水をドレン管で回収して車上の貯蔵槽に溜めておくこともできる。車外から別途水を確保する必要が無く、燃料が燃焼して発生する水を利用することができる。
【００４９】
更に排気を積極的に冷却するために、排気管の外側に冷却用のフィン（面積を増やして冷えやすくする）を設けても良い。また、米国特許第９，７３９，１８７号明細書に記載されているように、冷却器等で積極的に排気を冷却して排ガス中の水を回収する水槽を有しても良い。
【００５０】
供給装置からの含浸液の供給流量は、時間短縮の理由により、５ｃｃ／ｓｅｃ以上とすることが好ましく、１０ｃｃ／ｓｅｃ以上とすることがより好ましく、３０ｃｃ／ｓｅｃ以上とすることが更により好ましい。また、供給装置からの含浸液の供給流量は、装置及び配管の大きさ並びにコストを低減するという観点から、２００ｃｃ／ｓｅｃ以下とすることが好ましく、１５０ｃｃ／ｓｅｃ以下とすることがより好ましく、１００ｃｃ／ｓｅｃ以下とすることが更により好ましい。供給装置からの含浸液の供給流量は、マスフローコントローラ等の流量制御装置により制御可能である。
【００５１】
図４には、排ガスフィルタに対する含浸液の供給装置の配置例を示す模式図が示されている。本実施形態においては、ハニカム構造部を有する柱状の排ガスフィルタ１００が、排ガス流路１２の途中に設けられた流路断面積の大きな拡径部１４にキャニングされている。含浸液供給装置１６は、含浸液配管１１、ノズル２０、及び吐出口１８を有する。含浸液は、含浸液配管１１を通ってノズル２０の先端に設けられた吐出口１８から吐出される。本実施形態において、含浸液供給装置１６は、排ガスフィルタ１００に向かって含浸液を直接噴射することが可能な位置及び向きに配置されている。排ガスフィルタ１００の外周側壁と排ガス流路１２の内壁の間には、両者の間に隙間が生じないように、セラミック繊維や金属繊維で作製されたマット２２を介在させてもよい。
【００５２】
含浸液を直接噴射する排ガスフィルタの箇所には特に制限はないが、排ガスフィルタの上流側端面又は下流側端面とすることがフィルタ断面方向（排ガスの流れ方向に垂直な方向）の広い範囲に供給できる理由により好ましく、排ガスフィルタの上流側端面とすることが再生時にフィルタ入口側で本発明の効果を高くしてそれにより下流の再生を促進できる効果もあるので、好ましい。排ガスフィルタ１００は、供給装置１６から噴出した含浸液に含浸される。上流側端面又は下流側端面に吹き付けられた含浸液は毛細管現象によって排ガスフィルタ全体に浸透するので、排ガスフィルタ全体に含浸液を含浸させることが可能である。
【００５３】
また、図５には、排ガスフィルタに対する含浸液の供給装置の別の配置例を示す模式図が示されている。本実施形態においては、ハニカム構造部を有する柱状の排ガスフィルタ１００が、排ガス流路１２の途中に設けられた流路断面積の大きな拡径部１４にキャニングされている。含浸液供給装置１６は、含浸液配管１１、ノズル２０、及び吐出口１８を有する。含浸液は、含浸液配管１１を通ってノズル２０の先端に設けられた吐出口１８から吐出される。ノズル２０の先端に設けられた吐出口１８は、拡径部１４の底部に向けられている。拡径部１４の底部は、供給装置１６から吐出された含浸液を貯留する液溜部２４として機能することができる。液溜部２４に溜まった含浸液は毛細管現象によって吸い上げられるので、排ガスフィルタ全体に前記液体を含浸させることが可能である。
【００５４】
供給装置１６は、電磁弁及び電動弁等の自動弁１９を有することができ、自動制御装置２６からの開度信号に応じて、弁の開閉を制御することができるように構成できる。更には、供給装置１６は、自動制御装置２６からの開度信号に応じて、弁の開閉のみならず弁の開度を制御することができるように構成できる。自動制御装置２６は、フィルタ再生の必要性を判断する車載判断システム２７からのフィルタ再生リクエストを受信できるように構成されている。
【００５５】
温度センサー１５は、排ガス流路１２内に設置されて、排ガス流路１２内の雰囲気温度を測定することができる。温度センサー１５の設置個所は、限定的ではないが、排ガスフィルタ１００の近傍に設置することが制御精度を高めるという観点で好ましい。具体的には、排ガスフィルタの上流側端面から排ガスの流れ方向上流に３０ｃｍ以内、好ましくは２０ｃｍ以内、より好ましくは１０ｃｍ以内の箇所、又は、排ガスフィルタの下流側端面から排ガスの流れ方向下流に３０ｃｍ以内、好ましくは２０ｃｍ以内、より好ましくは１０ｃｍ以内の箇所に温度センサーを設置することが望ましい。更に、温度センサーを排ガスフィルタに差し込むことも可能である。
【００５６】
自動制御装置２６は、温度センサー１５によって計測される温度が、沸点が５５０℃以下の成分の沸点よりも４０℃以上、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上低い温度にあるときに、前記供給装置１６に対して含浸液の供給を行うことを許可するように構成することができる。
【００５７】
図６には、含浸液の供給装置を制御する自動制御装置の動作例を示すフローチャートが示されている。車載判断システムは、排ガスフィルタに堆積したススの状態に基づいて、フィルタ再生の必要性を判断する（ステップ１）。排ガスフィルタに堆積したススの状態は、フィルタ重量、フィルタの入口と出口の間の圧力損失、走行時間、走行距離と運転条件からの推定等により確認可能である。車載判断システムは、再生が必要と判断した場合、以下に説明するステップ２を実行するか、または、警告燈等によりユーザーに再生が必要であることを知らせる。
【００５８】
フィルタ再生が必要であると判断した場合、車載判断システム又はユーザーは、自動制御装置に対して、含浸液を供給装置から排ガスフィルタに対して供給することをリクエストする（ステップ２）。この際、排ガスフィルタに対して供給する液体の量を更にリクエストできるように自動制御装置を構成してもよい。ユーザーがステップ２を実行する場合、液体供給の開始を指示する信号を自動制御装置に伝えることができれば、リクエスト方法には特に制限はないが、例示的には、スイッチ、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）、ＣＵＩ（キャラクタユーザインターフェース）、ＣＬＩ（コマンドラインインターフェース）、マイク等のユーザインターフェースを利用することでリクエスト可能であるように自動制御装置を構成することができる。
【００５９】
自動制御装置は、上記リクエストを受信すると、温度センサーによって計測される温度が先述した所定の温度条件を満たすか否かを判断する（ステップ３）。
【００６０】
自動制御装置は、温度条件を満たすと判断したときは、含浸液供給装置に対して、前記液体の供給を行うことを許可する（ステップ４）。具体的には、自動制御装置は、含浸液供給装置の自動弁を開く信号を送ることができる。この際、自動制御装置は、含浸液供給装置から予め定めた量の前記液体が吐出されると、自動弁を閉じる信号を送るように、すなわち含浸液を定量供給可能に構成することもできる。供給装置１６からの含浸液の吐出量は、例えば含浸液配管１１に積算量を計測可能な流量計１３を設置することで監視可能であり、自動制御装置２６は、当該積算量に基づいて前記液体の供給停止を行うことができる（図４、図５参照）。供給装置１６から吐出する液体の積算量は、先述した“排ガスフィルタに含浸させる液体の含浸量”に対応するので、詳細な説明は割愛する。車載判断システムからの警告灯等による知らせでユーザーが再生開始するときも同様のステップが遂行される。
【００６１】
一方、自動制御装置は、温度条件を満たさないと判断したときは、供給装置に対して、前記液体の供給を行うことを許可しない。判断は継続され、温度条件が満たされた際に液体供給開始の指令を出す。ユーザーによる再生開始のケースにおいては、自動制御装置は、ユーザインターフェース（例：ディスプレイによる画面表示、スピーカーによる音声出力等）を介して当該判断結果を伝達することができるように構成してもよい。
【００６２】
図７には、含浸液の供給装置を制御する自動制御装置の別の動作例を示すフローチャートが示されている。本実施形態において、ステップ１及びステップ２は先の動作例と同様である。但し、本実施形態において、自動制御装置は、エンジンの稼働状態（稼働中又は停止中を表す信号）を監視することができるように構成されており、エンジンの稼働有無が、供給装置に対して前記液体の供給を行うことを許可するか否かの判断基準に追加されている。
【００６３】
具体的には、本実施形態においては、自動制御装置はステップ３において、先述した温度条件が満たされることに加えて、エンジンが停止していると判断したときのみに、供給装置に対して、前記液体の供給を行うことを許可するように構成されている。
【００６４】
図８−１〜図８−８には、本発明の一実施形態に係る排ガスフィルタ含浸システムを搭載した種々の排気系統の模式図が記載されている。
図８−１に示す排気系統においては、ディーゼルエンジン８１からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には、上流側から、酸化触媒８２、尿素水供給装置８３、含浸液供給装置８４、排ガスフィルタ８５、ＳＣＲ触媒８６、及び消音器８７が順に配列されている。含浸液供給装置８４が、酸化触媒８２よりも下流において含浸液を供給することで、含浸液が酸化触媒に吸収されるのを防止することができ、効率的に含浸液を排ガスフィルタ８５に供給することが可能となる。本実施形態において、尿素水供給装置８３は、車上に設けられた尿素水槽８３ａと、尿素水槽８３ａに尿素水配管８３ｃを介して接続された尿素水吐出口８３ｂとを備える。本実施形態において、含浸液供給装置８４は、車上に設けられた含浸液槽８４ａと、含浸液槽８４ａに含浸液配管８４ｃを介して接続された含浸液吐出口８４ｂとを備える。また、含浸液供給装置８４から吐出された含浸液は排ガスフィルタ８５に直接噴射される。
【００６５】
図８−２に示す排気系統においては、ガソリンエンジン８８からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には上流側から、三元触媒８９、含浸液供給装置８４、排ガスフィルタ８５、及び消音器８７が順に配列されている。本実施形態において、含浸液供給装置８４は、車上に設けられた含浸液槽８４ａと、含浸液槽８４ａに含浸液配管８４ｃを介して接続された含浸液吐出口８４ｂとを備える。
【００６６】
図８−３に示す排気系統においては、ディーゼルエンジン８１からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には上流側から、酸化触媒８２、尿素水供給装置８３、含浸液供給装置８４、排ガスフィルタ８５、ＳＣＲ触媒８６、及び消音器８７が順に配列されている。本実施形態において、尿素水供給装置８３は、車上に設けられた尿素水槽８３ａと、尿素水槽８３ａに尿素水配管８３ｃを介して接続された尿素水吐出口８３ｂとを備える。本実施形態において、含浸液供給装置８４は、車上に設けられた含浸液槽８４ａと、含浸液槽８４ａに含浸液配管８４ｃを介して接続された含浸液吐出口８４ｂとを備える。また、含浸液供給装置８４から吐出された含浸液は液溜部９２に供給される。
【００６７】
図８−４に示す排気系統においては、ディーゼルエンジン８１からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には上流側から、酸化触媒８２、尿素水及び含浸液の切り替え機能付き供給装置９３、排ガスフィルタ８５、ＳＣＲ触媒８６、及び消音器８７が順に配列されている。本実施形態において、尿素水及び含浸液の切り替え機能付き供給装置９３は、車上に設けられた尿素水槽９３ａと、車上に設けられた含浸液槽９３ｂと、切替弁９３ｃと、尿素水槽９３ａ及び切替弁９３ｃを接続する尿素水配管９３ｄと、含浸液槽９３ｂ及び切替弁９３ｃを接続する含浸液配管９３ｅと、吐出口９３ｆと、切替弁９３ｃ及び吐出口９３ｆを接続する共通配管９３ｇとを備える。本実施形態によれば、切替弁９３ｃを切り替え操作することで、尿素水及び含浸液を選択的に吐出口９３ｆから供給することが可能となる。本実施形態は、配管系統を簡素化できるという利点がある。吐出口９３ｆにおいて液体が噴射される方向は、排ガスフィルタ８５の入口端面を向いていることが好ましい。多数の吐出口９３ｆからの噴射であっても良い。更に、吐出口９３ｆの位置から排ガスフィルタ８５の入口につながる配管を下方に傾斜させて、配管内に供給された液体が配管を流れて排ガスフィルタ８５側へ流れるようにしておくことが好ましい。
【００６８】
図８−５に示す排気系統においては、ディーゼルエンジン８１からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には上流側から、酸化触媒８２、尿素水供給装置８３、排ガスフィルタ８５、ＳＣＲ触媒８６、及び消音器８７が順に配列されている。尿素水供給装置８３は、車上に設けられた尿素水槽８３ａと、尿素水槽８３ａに尿素水配管８３ｃを介して接続された尿素水吐出口８３ｂとを備える。本実施形態では、尿素水を含浸液として使用することにより、配管系統を更に簡素化できるという利点がある。尿素水吐出口８３ｂにおいて液体が噴射される方向は、排ガスフィルタ８５の入口端面を向いていることが好ましい。多数の噴口からの噴射であっても良い。更に、吐出口８３ｂの位置から排ガスフィルタ８５の入口につながる配管を下方に傾斜させて、配管内に供給された液体が配管を流れて排ガスフィルタ８５側へ流れるようにしておくことが好ましい。
【００６９】
図８−６に示す排気系統においては、ディーゼルエンジン８１からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には上流側から、酸化触媒８２、尿素水供給装置８３、含浸液供給装置８４、排ガスフィルタ８５、ＳＣＲ触媒８６、及び消音器８７が順に配列されている。本実施形態において、尿素水供給装置８３は、車上に設けられた尿素水槽８３ａと、尿素水槽８３ａに尿素水配管８３ｃを介して接続された尿素水吐出口８３ｂとを備える。本実施形態において、含浸液供給装置８４は、車外の含浸液供給源９６から当該供給装置８４へ含浸液を導入するためのカップリング等の接続部８４ｄと、当該接続部８４ｄに含浸液配管８４ｃを介して接続された含浸液吐出口８４ｂとを備える。車外の含浸液供給源９６としては、例えば、車外に設置された含浸液槽内の含浸液を使用することができる。含浸液が水の場合は水道水を使用することもできる。
【００７０】
図８−７に示す排気系統においては、ガソリンエンジン８８からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には上流側から、三元触媒８９、含浸液供給装置８４、排ガスフィルタ８５、及び消音器８７が順に配列されている。本実施形態において、含浸液供給装置８４は、車外の含浸液供給源９６から当該供給装置８４へ含浸液を導入するためのカップリング等の接続部８４ｄと、当該接続部８４ｄに含浸液配管８４ｃを介して接続された含浸液吐出口８４ｂとを備える。車外の含浸液供給源９６としては、例えば、車外に設置された含浸液槽内の含浸液を使用することができる。含浸液が水の場合は水道水を使用することもできる。
【００７１】
図８−８に示す排気系統においては、ガソリンエンジン８８からの排ガスが排気管８０を通って排出される。排気管８０には上流側から、三元触媒８９、含浸液供給装置８４、排ガスフィルタ８５、及び消音器８７が順に配列されている。本実施形態において、含浸液供給装置８４は、含浸液槽８４ａ（水槽）と、含浸液槽８４ａに含浸液配管８４ｃを介して接続された含浸液吐出口８４ｂとを備える。本実施形態において、消音器８７の下流側の排気管８０にはドレン管９７が接続されており、排気管８０内の低温部分で凝縮した水がドレン管９７を通って含浸液槽８４ａに回収される。含浸液配管８４ｃの途中にポンプ９８を設置し、含浸液槽８４ａから含浸液吐出口８４ｂへと含浸液を送るように構成してもよい。
【００７２】
なお、尿素水の供給量及び供給タイミング等は公知の自動制御装置によって制御可能である。但し、ＮＯｘ除去の目的で尿素水が排ガス流路に供給されるのは、排ガス温度が数百度に達しているときである。このため、尿素水は排ガス流路に導入されても一瞬で気化してしまい、排ガスフィルタに液体として付着することはできない。つまり、従来、尿素水を供給するシステムが車上に搭載されていたとしても、従来の尿素水の使用方法では、排ガスフィルタに尿素水を含浸することはできない。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を例示するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００７４】
（１．排ガスフィルタの準備）
各フィルタ再生試験用に以下の仕様のＤＰＦを用意した。
材質：Ｓｉ−ＳｉＣ（珪素−炭化珪素複合材）製
形状：円柱状
寸法：直径１６５ｍｍ×高さ１４０ｍｍ（容積：３Ｌ）
セル密度：４６．５セル／ｃｍ2
隔壁の厚さ：０．３０５ｍｍ
セル形状（セルの長さ方向に垂直な断面におけるセルの断面形状）：正方形
隔壁の気孔率：６３％
触媒：隔壁にＳＣＲ触媒のコート層を形成
構造：ウォールフロー型ハニカム構造
【００７５】
（２．ＰＭの堆積）
上記ＤＰＦをディーゼルエンジンの排気系統に設置し、ＤＰＦに２４ｇのＰＭが堆積するまでエンジンを稼働させた。ＰＭ堆積重量は、ＰＭ堆積運転前のフィルタ重量とＰＭ堆積運転後のフィルタ乾燥重量を計測しその差より求めた。
【００７６】
（３．フィルタ再生試験）
＜試験Ｎｏ．１〜３：発明例＞
上記手順によってススを含むＰＭを堆積させたＤＰＦのキャン内に４００ｃｃの水（液温：２５℃）を２５℃の雰囲気温度でキャン内空間の下側の方に液体の水が溜まるよう供給し、５分間放置して毛細管現象により含浸させた。含浸量は、ＤＰＦの容積１Ｌ当たり約０．１３Ｌとなる。含浸量は、含浸前後のＤＰＦの重量を測定することにより確認した。
【００７７】
含浸後のＤＰＦに対して、酸素濃度が８体積％のエンジン排ガスを２．３Ｎｍ3／ｍｉｎの流量で表１に記載の再生時間だけ流し、フィルタ再生試験を行った。この際、試験番号に応じて、ＤＰＦの入口ガス温度を表１に記載のように変化させた。
【００７８】
＜試験Ｎｏ．４〜９：比較例＞
上記手順によってススを含むＰＭを堆積させたＤＰＦに対して、水を含浸させることなく、酸素濃度が８体積％のエンジン排ガスを２．３Ｎｍ3／ｍｉｎの流量で表１に記載の再生時間だけ流し、フィルタ再生試験を行った。この際、試験番号に応じて、ＤＰＦの入口ガス温度を表１に記載のように変化させた。
【００７９】
（４．再生開始圧損測定）
上記フィルタ再生試験において、フィルタ再生開始時点におけるＤＰＦの入口と出口の間の圧力損失を測定した。結果を表１に示す。
【００８０】
（５．再生効率測定）
上記フィルタ再生試験において、フィルタの再生効率を測定した。フィルタの再生効率は再生前後のフィルタ乾燥重量を測定する方法により測定した。結果を表１に示す。
再生効率を求めるための計測としては、 スス堆積していないフィルタの重量、再生前のススが堆積したフィルタ重量、 再生後のフィルタ重量をそれぞれ、２００℃1時間以上乾燥し、触媒中の水分も蒸発させた乾燥状態で計測した。
【００８１】
【表１】
2020159249.tif 000003
【００８２】
（６．考察）
表１より、ＤＰＦを液体の水で含浸させた後にフィルタ再生を行った試験Ｎｏ．１〜３は、５６０℃という低温の入口ガス温度であっても、わずか５分の再生時間で９９％のフィルタ再生効率を得ることができた。また、試験Ｎｏ．１〜３では、ＤＰＦを水で含浸させたことで、スス堆積層が凝縮してポアを形成したため、再生開始時圧損が低下していることが分かる。これに対し、試験Ｎｏ．７〜９は、ＤＰＦを水で含浸していなかったために、６５０℃の入口ガス温度であっても５分の再生時間では１７％の再生効率しか得られなかった。また、試験Ｎｏ．４〜６の結果から、ＤＰＦを水で含浸していない場合、再生時間を２０分に延長したとしても再生効率は依然として低かったことが分かる。
【符号の説明】
【００８３】
１１  含浸液配管
１２  排ガス流路
１３  流量計
１４  拡径部
１５  温度センサー１５
１６  含浸液供給装置
１８  吐出口
１９  自動弁  
２０  ノズル
２２  マット
２４  液溜部
２６  自動制御装置
２７  車載判断システム
８１  ディーゼルエンジン
８０  排気管
８２  酸化触媒
８３  尿素水供給装置
８３ａ  尿素水槽
８３ｂ  尿素水吐出口
８３ｃ  尿素水配管
８４  含浸液供給装置
８４ａ  含浸液槽
８４ｂ  含浸液吐出口
８４ｃ  含浸液配管
８４ｄ  接続部
８５  排ガスフィルタ
８６  ＳＣＲ触媒
８７  消音器
８８  ガソリンエンジン
８９  三元触媒
９２  液溜部
９３  尿素水及び含浸液の切り替え機能付き供給装置
９３ａ  尿素水槽
９３ｂ  含浸液槽
９３ｃ  切替弁
９３ｄ  尿素水配管
９３ｅ  含浸液配管
９３ｆ  吐出口
９３ｇ  共通配管
９６  車外の含浸液供給源
９７  ドレン管
９８  ポンプ
１００  排ガスフィルタ
１０２  外周側壁
１０４  第一底面
１０６  第二底面
１０８  第１セル
１１０  第２セル
１１２  隔壁
１２０  スス
１２２  ポア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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【図８−５】
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【図８−６】
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【図８−７】
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【図８−８】
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