(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンの排気系に設置されるＤＰＦの長期信頼性、耐久性の確認、評価を、正確に高い精度で効率よく行うことが可能な手段を提供すること。【解決手段】ガスの中に粒子状物質を発生させるＰＭ発生装置１０と、フィルタ再生用高熱ガスを製造する高熱ガス製造装置４２と、フィルタを収納するとともにフィルタの入口側に温度測定制御手段を備える収納室３２と、を具備し、収納室３２におけるフィルタの入口側に、ＰＭ発生装置１０及び高熱ガス製造装置４２が、並列に接続されているフィルタ用連続再生試験装置２０の提供による。【選択図】図１Ａ
2010223882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽油と軽油燃焼用空気との混合を行いその混合をされた軽油混合気の燃焼を生じる軽油用燃焼室、その軽油用燃焼室へ前記軽油を間欠で噴射することが可能な軽油噴射手段、及び、前記軽油混合気を着火する軽油用パイロットバーナ、を具備し、前記軽油混合気の燃焼が不完全であることによってガスの中に粒子状物質を発生させるＰＭ発生装置と、
ガス燃料とガス燃料燃焼用空気との混合を行いその混合をされたガス燃料混合気の燃焼を生じるガス燃料用燃焼室、そのガス燃料用燃焼室へ前記ガス燃料を噴射することが可能なガス燃料噴射手段、及び、前記ガス燃料混合気を着火するガス燃料用パイロットバーナ、を具備し、前記ガス燃料混合気の燃焼によってフィルタ再生用高熱ガスを製造する高熱ガス製造装置と、
フィルタを収納するとともに、フィルタの入口側に温度測定制御手段を備える収納室と、を有し、
前記収納室におけるフィルタの入口側に、前記ＰＭ発生装置及び高熱ガス製造装置が、並列に接続されているフィルタ用連続再生試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルタ用連続再生試験装置を使用し、
前記ＰＭ発生装置において、軽油燃焼用空気の中に、軽油を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、燃焼させ、ガスの中に、特定の成分比率からなり、特定の粒径分布からなる粒子状物質を発生させ、その粒子状物質を発生させた粒子状物質含有ガスを、前記収納室に収納されたフィルタに供給する工程と、
前記高熱ガス製造装置において、ガス燃料燃焼用空気の中に、ガス燃料を噴射し燃焼させ、フィルタ再生用高熱ガスを製造し、そのフィルタ再生用高熱ガスを、前記収納室におけるフィルタの入口側において３００℃以上、７００℃以下となるように温度を制御して、前記収納室に収納されたフィルタに供給する工程と、
を繰り返し行うフィルタの連続再生試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質を捕集するフィルタの長期信頼性、耐久性を確認するための連続再生試験装置、及び、それを用いたフィルタの連続再生試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の内燃機関等から排出される排気ガス中の微粒子や有害物質は、人体、環境への影響が大きく、これらの大気への放出を防止する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））や窒素酸化物（ＮＯＸ）等は影響が甚大であり、それらにかかる規制は世界的に強化されている。
【０００３】
このような状況の下、ＰＭを除去するためのフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ））やＮＯＸを窒素と水に還元するため等に有用な触媒を備えた排気ガス浄化装置の研究・開発が進められ、現在では、高性能な浄化装置が市場に提供されるようになっている。
【０００４】
ところが、その排気ガス浄化装置を試験し、その性能や耐久性を、正確に高い精度で評価する手段は提案されていない、というのが現状である。又、このような技術に関連する先行文献も多くはない。
【０００５】
このような現状を打破すべく、先に、本願出願人は、特許文献１，２にかかる技術を開発し、これを開示している。これらにより、排気ガス浄化装置を評価するために、実際のディーゼルエンジン等から排出される排気ガスを模擬した排気ガスを、安定的に供給することが可能になっている。尚、他の先行技術文献として、特許文献３，４を挙げることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５５７１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５７０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４７４２号公報
【特許文献４】特開平８−１８９３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、ＰＭの堆積と再生を繰り返すＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を備えた排気ガス浄化装置における、当該ＤＰＦの長期信頼性、耐久性を確認しあるいは評価するに際しては、正確に高い精度で効率よく行うことが求められているところ、上記特許文献３，４に係る技術は、このような要望に応えられているとはいえず、本願出願人の開示した特許文献１，２に係る技術でも十分とはいえない。
【０００８】
即ち、ＤＰＦの長期信頼性、耐久性を確認しあるいは評価するためには、先ず、実際の排気ガスに含まれるものと同様の性状を有するＰＭ（粒子状物質）を、通常の再生開始状態の量まで、ＤＰＦ内部に速く堆積させる必要があるが、従来、ＤＰＦにＰＭを堆積するのに、多大な時間を要している。
【０００９】
又、通常セラミック構造体で構成されるＤＰＦにおいて、異常燃焼（失火、溶損）を起こさせずに、ＰＭを燃焼させるＤＰＦの再生を、繰り返し行う必要があるが、特に、実際のディーゼルエンジンを用いて連続再生方式で試験を行うと、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）で制御を行っても、ＤＰＦの入口における温度が変動し、再生時にＤＰＦ内部で異常燃焼が生じてしまう場合がある。そうなると、試験は最初からやり直しとなる。このように、ＤＰＦを備えた排気ガス浄化装置の長期信頼性、耐久性を確認しあるいは評価することは、容易ではない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、ディーゼルエンジンの排気系に設置されるＤＰＦの再生を模擬し、再生を実機に対し再現性高く行い、ＤＰＦの長期信頼性、耐久性の確認、評価を、正確に高い精度で（即ち、試験における長期信頼性、耐久性についての確認ないし評価が、実際のディーゼルエンジンの排気系に設置した場合におけるＤＰＦの長期信頼性、耐久性と、相関性が高くなるように制御する）、効率よく行い得る手段を提供することにある。研究が重ねられた結果、以下に示す手段により、上記課題を解決し得ることが見出された。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち、先ず、本発明によれば、軽油と軽油燃焼用空気との混合を行いその混合をされた軽油混合気の燃焼を生じる軽油用燃焼室、その軽油用燃焼室へ軽油を間欠で噴射することが可能な軽油噴射手段、及び、軽油混合気を着火する軽油用パイロットバーナ、を具備し、軽油混合気の燃焼が不完全であることによってガスの中に粒子状物質を発生させるＰＭ発生装置（ＰＭ発生ユニット）と、ガス燃料とガス燃料燃焼用空気との混合を行いその混合をされたガス燃料混合気の燃焼を生じるガス燃料用燃焼室、そのガス燃料用燃焼室へガス燃料を噴射することが可能なガス燃料噴射手段、及び、ガス燃料混合気を着火するガス燃料用パイロットバーナ、を具備し、ガス燃料混合気の燃焼によってフィルタ再生用高熱ガスを製造する高熱ガス製造装置（高熱ガス発生ユニット）と、フィルタを収納するとともに、フィルタの入口側に温度測定制御手段を備える収納室（収納ユニット）と、を有し、収納室におけるフィルタの入口側に、ＰＭ発生装置及び高熱ガス製造装置が、並列に接続されているフィルタ用連続再生試験装置が提供される。
【００１２】
収納室におけるフィルタの入口側とは、フィルタ用連続再生試験装置を使用する際に、ＰＭ（粒子状物質）含有ガス又はフィルタ再生用高熱ガスがフィルタに入る側である。フィルタ再生用高熱ガスにおける高熱とは、フィルタに堆積したＰＭを燃焼させ、これを除去するに充分な温度を意味し、通常、フィルタの入口側において３００℃以上、７００℃以下となる温度である。
【００１３】
次に、本発明によれば、上記したフィルタ用連続再生試験装置を使用し、ＰＭ発生装置において、軽油燃焼用空気の中に、軽油を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、燃焼させ、ガスの中に、特定の成分比率からなり、特定の粒径分布からなる粒子状物質を発生させ、その粒子状物質を発生させた粒子状物質含有ガスを、収納室に収納されたフィルタに供給する工程（ＰＭ堆積工程という）と、高熱ガス製造装置において、ガス燃料燃焼用空気の中に、ガス燃料を噴射し燃焼させ、フィルタ再生用高熱ガスを製造し、そのフィルタ再生用高熱ガスを、収納室におけるフィルタの入口側において３００℃以上、７００℃以下となるように温度を制御して、収納室に収納されたフィルタに供給する工程（再生工程という）と、を繰り返し行うフィルタの連続再生試験方法が提供される。再生工程は、いわばＰＭ除去（燃焼）工程である。
【００１４】
本発明に係るフィルタの連続再生試験方法において、上記特定の粒径分布は、日本国内の市販軽油の場合は、ピーク値が８０μｍ以上１００μｍ以下である粒径分布であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法において、好ましいガス燃料は、ＬＰガス（プロパンを主成分とするガス）又は天然ガス（メタンを主成分とするガス）である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置のＰＭ発生装置は、実記ディーゼルエンジンに比べて、１０倍オーダーのＰＭ製造能力を有するものである。本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法によれば、そのＰＭ発生装置を用い、軽油燃焼用空気の中に、軽油を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、燃焼させ、ガスの中に、特定の成分比率からなり、特定の粒径分布からなる粒子状物質を発生させ、その粒子状物質を発生させた粒子状物質含有ガスを、収納室に収納されたフィルタに供給するＰＭ堆積工程を行なうので、ＤＰＦ内部にＰＭを速く堆積させることが出来、効率よく速く試験を行うことが可能である。実際のディーゼルエンジンを用いてＰＭを堆積させると、多大な時間を要することになるが、本発明によればこのような問題を回避出来る。
【００１７】
本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法によれば、収納室のフィルタの入口側に温度測定制御手段を備えているので、高熱ガス製造装置において、ガス燃料燃焼用空気の中に、ガス燃料を噴射し燃焼させ、フィルタ再生用高熱ガスを製造し、そのフィルタ再生用高熱ガスを、収納室におけるフィルタの入口側において３００℃以上、７００℃以下となるように温度を制御して、収納室に収納されたフィルタに供給する再生工程を行うに際し、フィルタの再生時温度をタイトに制御することが可能であり、フィルタの入口側における温度が変動し、再生時にＤＰＦ内部で異常燃焼が生じる、といった問題は起こり難い。
【００１８】
上記のような効果を奏することから、本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法は、フィルタへのＰＭの堆積及びフィルタの再生を、容易に、精度よく、繰り返し、行い、それらの確認、評価を行うに適した手段であるといえる。又、ディーゼルエンジン実機で行う場合と同様にして、フィルタへのＰＭの堆積及びフィルタの再生を繰り返し行い、それらの確認、評価を行うことが可能な手段である。特に、ＰＭの堆積とＤＰＦの再生（ＰＭの除去）を、数百サイクル連続して繰り返す再生試験を行う場合に、本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法は適している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置の一実施形態を模式的に描いた構成図であり、ＰＭ堆積工程の状態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置の一実施形態を模式的に描いた構成図であり、再生工程の状態を示す図である。
【図２】実施例におけるＤＰＦ内部の温度測定位置を示す図であり、外形が円柱状をなすＤＰＦの軸方向に垂直な断面を表し、ガスの出口側の端面から１５ｍｍの位置における断面図である。
【図３】実施例の結果を示す図であり、再生工程における、ＤＰＦの入口及びＤＰＦ内部の、温度の経時変化を表すグラフである。
【図４Ａ】実施例の結果を示す図であり、フィルタの連続再生試験を繰り返し行なったときの、ＤＰＦ内部の最高温度の変化を表すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ａの一部（実施例１及び比較例１のみ）を取り出して表したグラフである。
【図５】本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置のうちＰＭ発生装置の一実施形態を示す上面図である。
【図６】図５に示される装置の側面図である。
【図７】図５におけるＰＰ断面を示す断面図である。
【図８】図６におけるＱＱ断面を示す断面図である。
【図９】図５に示される装置の内部を分解して表す斜視図である。
【図１０】図８と同じ断面を示す図であり、（燃料及び燃焼用空気の流れを説明するために）筐体部を拡大し軽油噴射手段を簡略化して描いた断面図である。
【図１１】本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置を用い本発明に係るフィルタの連続再生試験方法で発生させた（ＰＭ含有ガス中の）ＰＭの粒径分布（左側の縦軸）と、実際のエンジン（６．６リッターディーゼルエンジン）から排出された排気ガス中のＰＭの粒径分布（右側の縦軸）と、を表すグラフである。
【図１２】本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置を用い本発明に係るフィルタの連続再生試験方法でＰＭを発生させたときの、空気過剰率λと（ＰＭ含有ガス中のＰＭの）ＳＯＦ比率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明に係る要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明に係る実施形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。
【００２１】
先ず、本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置について、説明する。図１Ａ及び図１Ｂに示されるフィルタ用連続再生試験装置２０は、ＰＭ発生装置（ＰＭ発生ユニット）１０と、高熱ガス製造装置（高熱ガス製造ユニット）４２と、収納室（収納ユニット）３２と、を具備し、メインヘッダ２１を介して、ＰＭ発生装置１０、高熱ガス製造装置４２、及び収納室３２が、配管で接続されているものである。収納室３２におけるＤＰＦ（フィルタ）の入口側に、ＰＭ発生装置１０及び高熱ガス製造装置４２が並列に接続されており、ＰＭ発生装置１０から供給されるＰＭ含有ガスと、高熱ガス製造装置４２から供給される再生用高熱ガスは、収納室３２に収納されるＤＰＦの入口側に送られる。
【００２２】
ＰＭ発生装置１０の（ＰＭ含有ガスの）出口側（図１Ａ及び図１Ｂにおける右側）には、希釈空気供給管３１が接続されており（合流しており）、ＰＭ含有ガスが任意の流量になるように、空気で希釈することが可能である。同様に、高熱ガス製造装置４２の（再生用高熱ガスの）出口側（図１Ａ及び図１Ｂにおける右側）には、希釈空気供給管４１が接続されており（合流しており）、再生用高熱ガスが任意の流量になるように、空気で希釈することが可能である。
【００２３】
ＰＭ発生装置１０は、軽油用燃焼室１、軽油噴射手段３、及び、（図１Ａ及び図１Ｂには示さない）軽油用パイロットバーナ、を具備し、軽油混合気の燃焼が不完全であることによってガスの中にＰＭ（粒子状物質）を発生させる装置である。軽油用燃焼室１は、軽油と軽油燃焼用空気との混合を行い、その混合をされた軽油混合気の燃焼を生じる空間を有するものである。軽油噴射手段３は、その軽油用燃焼室１へ軽油を間欠で噴射することが可能なインジェクタである。軽油用パイロットバーナは、燃焼させるために軽油混合気を着火するものである。
【００２４】
又、ＰＭ発生装置１０には、軽油用燃焼室１へ送られる軽油燃焼用空気の流量を制御する調節弁２５が備わるとともに、更に、軽油用燃焼室１の温度を測定するための温度測定器２３（温度計）が設けられる。温度測定器２３は、センサ部分が軽油用燃焼室１の壁内に差し込まれており、軽油用燃焼室１の壁内温度を測定することが可能である。
【００２５】
高熱ガス製造装置４２は、ガス燃料用燃焼室１４１、ガス燃料噴射手段１４３、及び、（図１Ａ及び図１Ｂには示さない）ガス燃料用パイロットバーナ、を具備し、ガス燃料混合気の燃焼によってフィルタ再生用高熱ガスを製造する装置である。ガス燃料用燃焼室１４１は、ガス燃料（例えばＬＰガス）とガス燃料燃焼用空気との混合を行い、その混合をされたガス燃料混合気の燃焼を生じる空間を有するものである。ガス燃料噴射手段１４３は、そのガス燃料用燃焼室１４１へガス燃料を噴射することが可能なメインバーナである。ガス燃料用パイロットバーナは、燃焼させるためにガス燃料混合気を着火するものである。又、高熱ガス製造装置４２には、ガス燃料用燃焼室１４１へ送られるガス燃料燃焼用空気の流量を制御する調節弁２６が備わっている。
【００２６】
収納室３２は、ＤＰＦ（フィルタ）を収納する空間を有するものであり、ＤＰＦの入口側（図１Ａ及び図１Ｂにおける左側）に温度測定制御器３３（温度調節計）を備えている。又、ＤＰＦの入口と出口の差圧を測定するための差圧計３４が設けられている。
【００２７】
図５〜図１０は、ＰＭ発生装置１０を、更に詳細に表す図である。特許文献２に開示されたＰＭ発生装置は、本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置を構成するＰＭ発生装置として好適な装置であり、このＰＭ発生装置１０は、特許文献２に開示されたＰＭ発生装置と同じものである。尚、図１Ａ及び図１Ｂは模式図であり、ＰＭ発生装置１０は簡略して描かれている。
【００２８】
図５〜図１０に示されるＰＭ発生装置１０は、軽油１３１を間欠で噴射する軽油噴射手段３と、燃焼を生じる軽油用燃焼室１と、を具備する装置である。ＰＭ発生装置１０は、軽油燃焼用空気１３２を、空気入口１１３から軽油用燃焼室１へ、連続して供給するとともに、軽油１３１を、軽油噴射手段３によって、間欠で軽油用燃焼室１へ噴射することにより、軽油の混合気を生成し、この軽油の混合気が、軽油用燃焼室１において、軽油燃焼用空気と接する側（外側）から燃焼するため、軽油燃焼用空気と接しない側（内側）の軽油（気体）が軽油燃焼用空気と遮断され、燃焼の熱によって蒸し焼き状態となり、ガスの中にＰＭが発生する装置である。即ち、ＰＭ発生装置１０は、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス１３３）を製造することが可能な装置である。
【００２９】
ＰＭ発生装置１０の軽油噴射手段３は、自らが噴射する軽油１３１の噴射方向（図１０を参照）が、円筒状の外筒部６の中心軸方向（図９において横方向）に対し概ね直角であり、且つ、外筒部６の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の接線方向に傾くように、筐体部５に設けられる（図８及び図１０を参照）。軽油噴射手段３としては、例えば、筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に、軽油１３１を間欠で噴射することが可能な電磁式インジェクタが採用される。
【００３０】
ＰＭ発生装置１０の軽油用燃焼室１は、分割面５３で２つに分割し内部を開くことが可能な筐体部５と、その筐体部５の円筒状部分５ａの中に収められた外筒部６、内筒部７、及び外筒部６を保持するリング４を有する。外筒部６は円筒状を呈し、筐体部５の円筒状部分５ａの中に、その筐体部５の円筒状部分５ａと同軸になるように組み込まれ、更に、円筒状の内筒部７が、外筒部６の中に、外筒部６と中心軸方向を同じくし且つ偏心して（図７及び図８を参照）、組み込まれている。
【００３１】
ＰＭ発生装置１０の軽油用燃焼室１では、円筒状の外筒部６は、軽油燃焼用空気が供給される空気入口１１３と連通しており、円筒状の内筒部７は、空気入口１１３と直接連通しておらず、軽油用パイロットバーナ２に通じる火炎入口５１と連通している（図７を参照）。外筒部６、前板部８、及び後板部９の中心軸方向の長さは、筐体部５の円筒状部分５ａの内側における中心軸方向の長さＤ（図７を参照）に対し、９８％の大きさである。換言すれば、外筒部６、前板部８、及び後板部９の中心軸方向の長さと、筐体部５の円筒状部分５ａの軸方向の長さＤと、の比が９８：１００になっている。
【００３２】
筐体部５には、軽油用パイロットバーナ２に通じる火炎入口５１及びＰＭを発生させたガスを送出するガス出口５２が形成され、前板部８は、ガス出口５２に通じる開口８１を備え、筐体部５の円筒状部分５ａの中に組み込まれてガス出口５２側の端面を構成し、後板部９は、火炎入口５１に通じる開口９１を備え、筐体部５の円筒状部分５ａの中に組み込まれて火炎入口５１側の端面を構成する。ガス出口５２の径Ｃは、外筒部６の内径Ａに対し、２５％の大きさである（図７を参照）。換言すれば、ガス出口５２の径Ｃと、外筒部６の内径Ａと、の比Ｃ：Ａは、２５：１００になっている。軽油用燃焼室１では、前板部８と外筒部６とは一体化していないが、後板部９と内筒部７とは一体化している。又、リング４と筐体部５の間にはガスケット３０１が挿入され、後板部９と筐体部５の間には図示しない非膨張セラミックス繊維性マットが挿入されている。
【００３３】
軽油用燃焼室１において、外筒部６は、その周面に貫通孔６１を備えている。貫通孔６１は、円筒状の外筒部６の中心軸方向（図９において横方向）に３つの層を形成するように設けられ、各層毎に、円筒状の外筒部６の中心軸方向に垂直な断面の周上に、均等間隔で（中心角が９０°になるように）４つ配設されている。即ち、外筒部６には、合計で（３×４＝）１２の貫通孔６１が備わっている。外筒部６の貫通孔６１は、全て、外筒部６の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の接線方向（外筒部の周面の方向）に傾いて形成されており（図８を参照）、貫通孔６１が傾く結果、外筒部６の表面には楕円形の開口が形成される（図９を参照）。貫通孔６１の径Ｂは、外筒部６の内径Ａに対して７％の大きさである（図８を参照）。換言すれば、貫通孔６１の径Ｂと、外筒部６の内径Ａと、の比Ｂ：Ａは７：１００になっている。尚、貫通孔６１の径Ｂは、図８に示されるように、外筒部６の表面の、楕円形の開口で定められるのではなく、貫通孔６１自体の中心軸方向に垂直な断面の直径として求められる。
【００３４】
一方、内筒部７は、その周面に貫通孔７１を備えている。貫通孔７１は、円筒状の内筒部７の中心軸方向（図９において横方向）に２つの層を形成するように設けられ、各層毎に、円筒状の内筒部７の中心軸方向に垂直な断面の周上に、均等間隔で（中心角が９０°になるように）４つ配設されている。即ち、内筒部７には、合計で（２×４＝）８の貫通孔７１が備わっている。内筒部７の貫通孔７１は、全て、傾いて形成されておらず、内筒部７の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の法線方向（周面から中心軸へ向けた方向）に向けて形成され（図８を参照）、その結果、内筒部７の表面には円形の開口が形成される（図９を参照）。
【００３５】
ＰＭ発生装置１０において、外筒部６は、軽油燃焼用空気が供給される空気入口１１３と連通しており、円筒状の内筒部７は空気入口１１３とは、直接、連通しておらず、軽油用パイロットバーナ２（に通じる火炎入口５１）と連通している（図７を参照）。軽油噴射手段３によって筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に噴射された軽油１３１は、気化し、外筒部６の貫通孔６１を介して外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入され、燃焼する。このとき、軽油噴射手段３は、軽油１３１の噴射方向が既述の如く傾くように、筐体部５に設けられるから、軽油噴射手段３によって筐体部５と外筒部６との間の空間１０１へ噴射された燃料は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入される（図１０を参照）。
【００３６】
空気入口１１３から筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に連続供給された軽油燃焼用空気１３２は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入される（図１０を参照）。そして、筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に、間欠で噴射された軽油１３１は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入され、軽油燃焼用空気１３２と接する側（外側）が燃焼し、接しない側（内側）の燃料（気体）は、空気と遮断され、燃焼の熱によって蒸し焼き状態となり、ＰＭが発生し、ＰＭ含有ガス１３３となって、ガス出口５２から、排気ガス浄化装置等へ供給される。ＰＭ発生装置１０は、外筒部６、内筒部７、前板部８、後板部９は全て、インコネル材料で形成されたものであり、上記ＰＭを発生させる不完全な燃焼は、全てインコネル材料からなる部材で囲われた空間で生じる。空気入口１１３は、軽油噴射手段３の近傍に設けられており、装置のコンパクト化、メンテナンス性向上の観点から都合がよい構造になっている。
【００３７】
ＰＭ発生装置１０は、外筒部６、内筒部７、前板部８、後板部９を全て、インコネル材料で形成する代わりに、セラミック材料（窒化珪素）で形成されたものとすることも出来る。このようにセラミック材料（窒化珪素）で形成すると、ＰＭ発生装置１０の耐久性能が向上する。更に、セラミック材料は、金属材料に比べて熱変形が生じ難いため、熱変形に起因するＰＭ発生量の低下を防止することが出来るという利点がある。
【００３８】
ここで、図１０に示された座標軸を用いて、ＰＭ発生装置１０における軽油噴射手段３及び貫通孔６１の位置、並びに外筒部６の中心軸に対し内筒部７の中心軸がずれる方向について説明する。図１０における座標軸は、筐体部５の円筒状部分の中心軸方向に垂直な断面に、その中心軸を通り相互に直角をなすように設定されたＸ軸及びＹ軸からなるものである。
【００３９】
ＰＭ発生装置１０では、座標軸上において、筐体部５の円筒状部分の内壁がＹ＝＋１００に位置するとき、それに対し、軽油噴射手段３は、Ｙ＝＋６０の位置に、且つ、燃料の噴射方向がＸ軸に平行になるように、筐体部５に設けられている。外筒部６の貫通孔６１のうちの１つである貫通孔６１ａの設けられる位置は、Ｙ＝＋７０の位置である。そして、既述のように外筒部６と内筒部７とは偏心しているが、それは内筒部７の中心軸が外筒部６の中心軸より−Ｙ側にずれることによって実現されている。即ち、座標軸上で、軽油噴射手段３は＋Ｙ側に設けられ、それとは反対の−Ｙ側で、外筒部６と内筒部７とが偏心している。又、ＰＭ発生装置１０では、外筒部６の貫通孔６１のうちの１つである貫通孔６１ａと座標軸の原点Ｏと軽油噴射手段３とが形成する角度θは、２７°になっている。
【００４０】
次に、本発明に係るフィルタの連続再生試験方法について、フィルタ用連続再生試験装置２０を使用する場合を例にして、説明する。本発明に係るフィルタの連続再生試験方法は、ＰＭ堆積工程及び再生工程（別言すればＰＭ除去（燃焼）工程）を繰り返し行なうものである。
【００４１】
ＰＭ堆積工程は、ＰＭ発生装置１０を用いて行う。ＰＭ堆積工程では、軽油燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、温度測定器２３で測定された温度として、好ましくは７５０℃以上、１０５０℃以下の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の成分比率からなり、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させ、そのＰＭを発生させたＰＭ含有ガスを、収納室３２に収納されたＤＰＦ（フィルタ）に供給して、ＤＰＦにＰＭを堆積する。このＰＭ堆積工程では、ガスの中にＰＭを発生させる。換言すれば、ＰＭ堆積工程で行なっていることは、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス）を製造し、ＤＰＦ（フィルタ）に供給することである。
【００４２】
温度測定器２３で測定される温度（軽油用燃焼室１の壁内温度）が、７５０℃未満の場合、特に、７００℃以下では、ＰＭ成分が不安定になり、好ましくない。例えば、ＰＭ含有ガスを濾紙にサンプリングすると、濾紙上のＰＭの色が茶色（ＳＯＦ分多し）になったり黒く（ＳＯＯＴ分多し）なったりする現象が認められる。又、軽油用燃焼室の壁面温度を１０５０℃超にすると、軽油用燃焼室１の部材の熱劣化や溶融が生じるおそれが高まり、好ましくない。好ましい軽油用燃焼室１の壁内温度は、概ね８５０℃である。
【００４３】
図１１に示されるように、ＰＭ堆積工程において発生させたＰＭの粒径分布（左側の縦軸）と、実際のエンジン（６．６リッターディーゼルエンジン）から排出された排気ガス中のＰＭの粒径分布（右側の縦軸）と、は概ね同じ粒径分布を表し、且つ、ＰＭ堆積工程において発生させたＰＭの数（量）は、実際のエンジンから排出された排気ガス中のＰＭの数（量）より、２０倍程度、多い。換言すれば、本発明に係るフィルタの連続再生試験方法のＰＭ堆積工程では、実際のエンジンから排出される排気ガス中のＰＭと略同じ粒径分布を有するＰＭを、多く発生させることが出来るものである。従って、再生試験を、速く効率よく進めることが出来、所謂加速試験手段として好適である。尚、図１１において、ＳＧはＳｏｏｔＧｅｎｅｒａｔｅｒ（ＰＭ発生装置）を意味し、Ｅ／ＧはＥｎｇｉｎｅ（実際のエンジン）を意味する。ＰＭは、有機溶媒可溶成分とスート（Ｓｏｏｔ）とサルフェートの３成分として検出されるものであり、通常、スートが主な成分である。
【００４４】
又、図１２に示されるように、ＰＭ堆積工程において、空気過剰率λを変化させると、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の、ＳＯＦ比率が変化する。空気過剰率λを特定すれば、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）は特定のＳＯＦ比率を形成する。このＳＯＦ比率は、ＰＭ含有ガスを吸引し、超微量ＰＭ分析装置（例えば堀場製作所製の型番ＭＥＸＡ−１３７０）を用いて、ＰＭの全質量、及びＳＯＦの質量を測定し、計算によりＳＯＦ比率を求めることが可能である。
【００４５】
ラムダ（λ）は、本明細書において、空気過剰率と表現される。これは、実際の空燃比が理論値から、どれだけ離れているかを示す割合であり、空気過剰率λは、（供給される（燃焼用）空気の量）／（理論的に必要な（燃焼用）空気の量）で求められる。λ＜１であれば、（既述のように本明細書において空気過剰率λと呼ぶが、）空気不足であり、濃厚な混合気である。一方、λ＞１であれば、空気過剰であり、希薄な混合気である。空気過剰率λは、軽油用燃焼室に供給される燃料の量と軽油燃焼用空気の一定時間（例えば１分間）における流量に基づいて、算出することも出来る。
【００４６】
空気過剰率λは、例えば、ＰＭ発生装置１０に備わる軽油噴射手段３による燃料の噴射圧力、開弁時間（燃料の噴射時間）、開弁周期（燃料の噴射周期）、デューティー比（Ｄｕｔｙ比）、及び調節弁２５による軽油燃焼用空気の流量、を制御することによって、特定し又は変化させることが出来る。デューティー比は、開弁時間と開弁周期との比であり、開弁時間／開弁周期で表される。弁の開くと燃料が噴射され、弁の閉じると燃料の噴射が停止される（噴射されない）。例えば、開弁周期を固定にして、開弁時間を変化させることによって、空気過剰率λを調節することが出来る。但し、開弁時間による空気過剰率λの調節量は小さく、空気過剰率λを特定し又は変化させるに際しては、開弁周期を調整する方が容易である。
【００４７】
本発明に係るフィルタの連続再生試験方法のＰＭ堆積工程において、特定される燃料は軽油であるが、噴射を間欠で行うことが出来れば、液体及び気体のうちの何れか又は両方の燃料であっても、本発明と同様の効果を得ることが出来るものと推定される。但し、重油の場合、粘性が大きく噴射し難いので、使用する装置に留意する必要がある。又、燃焼させる温度は、使用する燃料に合わせて調節する必要がある。
【００４８】
再生工程は、高熱ガス製造装置４２を用いて行う。この再生工程では、ガス燃料燃焼用空気の中に、ガス燃料（例えばＬＰガス）を噴射し燃焼させ、フィルタ再生用高熱ガスを製造し、そのフィルタ再生用高熱ガスを、温度測定制御器３３で測定される温度において、例えば３００℃以上となる温度で、収納室３２に収納されたＤＰＦに供給し、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させ、焼却除去して、ＤＰＦを再生する。
【００４９】
フィルタ再生用高熱ガスの温度は、高熱ガス製造装置４２に備わるガス燃料噴射手段１４３によるガス燃料の噴射量と、調節弁２６によるガス燃料燃焼用空気の流量、を制御することによって、調節することが出来る。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）図１Ａ及び図１Ｂに示されるフィルタ用連続再生試験装置２０を使用し、ＤＰＦの連続再生試験を行った。燃料としては、国内市販の軽油（ＪＩＳ規格２号、硫黄分１０ｐｐｍ以下のもの）を用いた。ＤＰＦは、炭化珪素製で、外径がφ５．６６インチ、軸方向の長さが６インチのものを使用した。そして、ＰＭ発生装置１０を用いて以下に示すＰＭ堆積工程を行い、ＰＭ発生装置１０を停止した後、高熱ガス製造装置４２を用いて以下に示す再生工程を行い、これらを２００回繰り返した。
【００５２】
［ＰＭ堆積工程］ＰＭ発生装置１０に備わる軽油噴射手段３による燃料の噴射圧力を０．２４ＭＰａ、開弁時間（燃料の噴射時間）を４．９ミリ秒、開弁周期（燃料の噴射周期）を５８ミリ秒（デューティー（Ｄｕｔｙ）比は０．０８）とし、軽油用燃焼室１に送られる軽油燃焼用空気の流量を３００ＮＬ／ｍｉｎとし、空気過剰率λが０．８０になるようにして、ＰＭ含有ガスを製造し、これを収納室３２に収納されたＤＰＦ（フィルタ）に、供給して、再生工程時に、ＤＰＦ内部の最高温度が１０００〜１１００℃となるように、ＤＰＦにＰＭを堆積させた。
【００５３】
尚、再生時のＤＰＦの最高温度は、ＤＰＦ（フィルタ）にＰＭを堆積させた重量（ＰＭ堆積量）によって変化する。ＰＭ堆積工程の開始前と終了後のＤＰＦの重量を計測し、その差をＤＰＦの体積当たりで換算した結果、ＰＭ堆積量は、７．７〜１０．４ｇ／Ｌであった。又、その時の圧力損失は１０．５〜１３．３ｋＰａ、堆積時間は５０〜６０分であった。
【００５４】
又、ＰＭ含有ガスの製造に際しては、予め、ＰＭ発生装置１０における軽油用燃焼室１の壁内温度を、プロパンガス燃料と燃焼用空気を用い燃焼させて、一旦、３５０〜４００℃に昇温して、その温度になった軽油用燃焼室１において、上記の軽油を燃焼させ、更に、８５０℃まで昇温した。
【００５５】
［再生工程］ガス燃料としてＬＰガスを使用し、再生中におけるＤＰＦ内部の最高温度が１０５０℃程度になるように、ディーゼルエンジンでの再生データを模擬し、温度測定制御器３３で測定される温度の制御目標値を５８０℃に設定し、ガス燃料噴射手段１４３によるＬＰガスの噴射量と、調節弁２５によるガス燃料燃焼用空気の流量と、を制御して、フィルタ再生用高熱ガスを製造し、このフィルタ再生用高熱ガスを、収納室３２に収納されたＤＰＦに、６００秒間供給して、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させ、ＤＰＦを再生した。
【００５６】
再生中におけるＤＰＦ入口及びＤＰＦ内部の、温度の推移（経時変化）を、図３に示す。ＤＰＦ入口の温度は、温度測定制御器３３で測定し、ＤＰＦ内部の温度は、断面における図２に示される位置であって軸方向の、ガスの出口側の端面から１５ｍｍの位置において、シースΦ０．５Ｋ熱電対にて、測定した。又、２００回の再生におけるＤＰＦ内部の最高温度の推移（再生毎の変化）を図４Ａ及び図４Ｂに示す。
【００５７】
（実施例２、３）ＰＭ堆積量を変更して、ＤＰＦ内部の最高温度を制御した。それ以外は、ＰＭ堆積工程におけるＰＭ発生装置１０の条件等を含み、実施例１と同一である。
【００５８】
（比較例１）フィルタ用連続再生試験装置２０におけるＰＭ発生装置１０の代わりに、２．２リットルのディーゼルエンジン（実機）を使用し、ＤＰＦの連続再生試験を行った。燃料及びＤＰＦは、実施例１と同じである。ＰＭ堆積工程と再生工程の繰り返し回数の目標を５０回とした。
【００５９】
［ＰＭ堆積工程］エンジンの排気管（Ｃｌｏｓｅｄ  ｃｏｕｐｌｅ位置）に、ＤＰＦを取り付けた後、回転数とトルクを、１５００ｒｐｍ／５０Ｎ．ｍとしてエンジンを運転し、水温７０℃以上まで暖気を行った。その後、表１に示される７段階の条件で、運転を繰り返し、ＰＭを堆積させた。尚、ＰＭ堆積速度は、３．５〜５．５ｇ／ｈであった。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
［再生工程］エンジン排気管からＤＰＦを外し、重量計で測定して、ＰＭを８．８〜９．６ｇ／Ｌ堆積させたことを確認した後、エンジンを再始動し、１５００ｒｐｍ／５０Ｎ．ｍの条件で暖機運転を行い、暖気後、２０００ｒｐｍ／６０Ｎ．ｍとした。この条件で、エンジン筒内に軽油をＰｏｓｔ噴射（再生処理）し、９０秒後にアイドリング運転に切り替えた。未燃成分である軽油が、ＤＯＣ（酸化触媒担体）を通過することによって、ＤＰＦ入口のガス温度は上昇するが、５７０〜６１０℃のバラツキを示した。
【００６２】
再生中におけるＤＰＦ入口及びＤＰＦ内部の、温度の推移（経時変化）の代表例を、図３に示す。ＤＰＦ入口の温度は、実施例１と同様に、温度測定制御器３３で測定し、ＤＰＦ内部の温度は、断面における図２に示される位置であって軸方向の、ガスの出口側端面から１５ｍｍの位置において、シースΦ０．５Ｋ熱電対にて、測定した。又、５０回までの再生におけるＤＰＦ内部の最高温度の推移（再生毎の変化）を、図４Ａに示す。
【００６３】
（考察）図３に示される結果より、本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法によれば、ディーゼルエンジン実機で行う場合と同様にして、フィルタへのＰＭの堆積及びフィルタの再生を繰り返し行い、それらの確認、評価を行うことが可能なことがわかる。即ち、本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法は、フィルタの連続再生試験を正確に高い精度で行い得る手段であるといえる。
【００６４】
又、図４に示される結果より、本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法によれば、効率よく、速く、フィルタへのＰＭの堆積及びフィルタの再生を繰り返し行い、それらの確認、評価を行うことが可能なことがわかる。即ち、試験に、多大な時間を要さず、又、試験のやり直しを避けることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係るフィルタ用連続再生試験装置及びフィルタの連続再生試験方法は、ディーゼルエンジンの排気系に設置されるＤＰＦの長期信頼性、耐久性の確認、評価を、正確に高い精度で効率よく行うために、好適に利用される。
【符号の説明】
【００６６】
１：軽油用燃焼室、２：軽油用パイロットバーナ、３：軽油噴射手段、４：リング、５：筐体部、５ａ：（筐体部の）円筒状部分、６：外筒部、７：内筒部、８前板部、９：後板部、１０：ＰＭ発生装置、１１：火炎検知器、２０：フィルタ用連続再生試験装置、２１：メインヘッダ、２３：温度測定器、２５：調節弁、２６：調節弁、３１：希釈空気供給管、３２：収納室、３３：温度測定制御器、３４：差圧計、４１：希釈空気供給管、４２：高熱ガス製造装置、５１：火炎入口、５２：（ＰＭを発生させた）ガス出口、５３：分割面、６１，６１ａ：貫通孔、７１：貫通孔、８１：開口、９１：開口、１０１：空間、１０２：空間、１１３：空気入口、１３１：軽油、１３２：軽油燃焼用空気、１３３：ＰＭ含有ガス、１４１：ガス燃料用燃焼室、１４２：ガス燃料用パイロットバーナ、１４３：ガス燃料噴射手段、３０１：ガスケット。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010223882.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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