(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パティキュレートを捕集したフィルタを排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼再生する装置において、前記フィルタの上流側に内燃機関の排気管を接続する排気入口管を有する加熱空間を形成し、前記フィルタの下流側には出口を大気に開放する排気出口管を有する導波管を形成し、前記排気入口管と前記排気出口管をバイパスする排気分岐管を接続するとともに、前記排気分岐管の排気入口管側にフィルタ再生時の排気ガス浄化手段を配設してなる内燃機関用フィルタ再生装置。
【請求項２】
パティキュレートを捕集したフィルタを排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼再生する装置において、前記フィルタの上流側に内燃機関の排気管を接続する排気入口管を有する加熱空間を形成し、前記フィルタの下流側には出口を大気に開放する排気出口管を有する導波管を形成し、前記排気入口管と前記排気出口管をバイパスする排気分岐管を接続するとともに、前記排気分岐管に配設したフィルタ再生時の排気ガス浄化手段とを備え、前記排気ガス浄化手段は、排気入口管の周囲空間部に配設するとともに、排気ガス浄化手段を保持する浄化ケースの入口側を直接排気入口管に連結してなる内燃機関用フィルタ再生装置。
【請求項３】
排気ガス浄化手段は、平面的に加熱空間の略投影面内に配設してなる請求項１または２記載の内燃機関用フィルタ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジン（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（粒子状物質）を捕集するフィルタの捕集性能を永続するために、フィルタに捕集されたパティキュレートを加熱燃焼させて除去し、フィルタの捕集性能を再生する内燃機関用フィルタ再生装置に関するものであり、さらに詳細に言えば、フィルタの再生時に発生する排気ガスを浄化する構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べて高い燃焼効率であり耐久性に優れる特徴がある一方で、大気汚染物質を多く排出する欠点を有している。ディーゼルエンジンが排出する排気ガスの中には窒素酸化物とともに、呼吸器系疾患などの元凶とされるパティキュレートが含まれており、排気ガス規制の強化が進められている。パティキュレートは、主にＳＯＦ(Soluble Organic Fraction)、煤、硫黄化合物の３種類からなり、このパティキュレートを排気系で処理する方法として、フィルタを用いてパティキュレートを捕集する方式が、またフィルタの捕集性能を再生する方法として、フィルタ内でパティキュレートを燃焼除去する方式が主流となっている。
【０００３】
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おり、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ー発生手段として、マイクロ波加熱方式などが考えられている。
【０００４】
パティキュレートが強く誘電加熱される領域は、フィルタの排気ガス流入側であるが、フィルタ内部の温度に対してフィルタ端面近傍の空気は加熱されにくいので、排気ガス流入側のフィルタ端面およびその近傍に堆積したパティキュレートは、燃焼状態に移行可能な温度帯まで昇温することが困難である。このことは、フィルタの排気ガス流入側に堆積したパティキュレートの燃焼除去が困難であることを示唆し、これによりフィルタの排気ガス上流側にはパティキュレートの堆積が積算されるので、目詰まりを生じることになり、排気ガスの通流が阻害されてエンジンの動作異常を来たす恐れがある。
【０００５】
このため、フィルタに捕集されたパティキュレートを、マイクロ波加熱方式で排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼除去する再生装置が公知になってきている。
【０００６】
上記再生装置としては、例えば特開平４−３５３２０７号公報があり、図６は同じく開示されている装置である。図６において、４は加熱空間、５はフィルタ、２８はマイクロ波発生手段、３２は気体供給手段である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公知例における再生装置は、排気ガスの上流側端面に堆積するパティキュレートを効果的に除去する構成手段が主であり、当然のことながらフィルタの再生時に発生する排気ガス、所謂白煙や臭気といった二次公害対策についての開示は皆無であった。
【０００８】
本発明は上記公知例、すなわちフィルタに捕集されたパティキュレートを、排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼除去する再生装置に加え、フィルタの再生時に発生する排気ガスの浄化構成を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は、下記の構成とした。
【００１０】
すなわち、パティキュレートを捕集したフィルタを排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼再生する装置において、前記フィルタの上流側に内燃機関の排気管を接続する排気入口管を有する加熱空間を形成し、前記フィルタの下流側には出口を大気に開放する排気出口管を有する環状導波管を形成し、前記排気入口管と前記排気出口管をバイパスする排気分岐管を接続するとともに、前記排気分岐管の排気入口管側にフィルタ再生時の排気ガス浄化手段を配設する構成とした。
【００１１】
また、前記排気ガス浄化手段は、排気入口管の周囲空間部に配設するとともに、排気ガス浄化手段を保持する浄化ケースの入口側を直接排気入口管に連結する構成とした。
【００１２】
さらに、前記排気ガス浄化手段は、平面的に加熱空間の略投影面内に配設する構成としている。
【００１３】
【作用】
本発明は、上記した構成によって下記の作用を有する。
【００１４】
すなわち、本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は、排気入口管と排気出口管をバイパスする排気分岐管、言いかえるとフィルタの再生時に発生する排気ガスの排出経路の一部に排気ガス浄化手段を配設することにより、排気ガスを浄化することができ、特に排気ガスが充満しやすい工場内で使用するフォークリフト等に効果を発揮することができる。
【００１５】
また、排気ガス浄化手段は、排気分岐管の排気入口管に近い位置に配設することにより、再生時におけるフィルタの予熱や燃焼熱に対し昇温的に即応するとともに、即時に安定した浄化性能を得ることができる。
【００１６】
また、排気ガス浄化手段は、排気入口管の周囲空間部に配設するとともに、排気ガス浄化手段を保持する浄化ケースの入口側を直接排気入口管に連結することにより、さらに昇温的即応性の向上を図ることができる。
【００１７】
さらに、排気ガス浄化手段は、平面的に加熱空間の略投影面内に配設することにより、再生装置の高温部を覆う遮熱カバーも、排気ガス浄化手段に左右されることなく最小限の大きさで賄うことができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。
【００１９】
図１、図２は、本発明の一実施例を示す内燃機関用フィルタ再生装置の構成図であり、図１は、フィルタにパティキュレートを捕集する時の動作状態を示し、図２は、フィルタを再生実行する時の動作状態を示す。
【００２０】
図１、図２において、１は内燃機関（ディーゼルエンジン）で、２は前記内燃機関１の排気ガスを排出する排気管、３はこの排気管２に接続された排気入口管で、もう一方は加熱空間４に連結されている。５は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で、外周に排気ガスの大気排出を抑制する断熱材６と管壁７、およびこの管壁７の外周上下を支持し連結面である上流・下流壁８、９とからなり、前記加熱空間４とは排気ガスの大気排出を抑制するガスケット１０を介してこの上流壁８で着脱自在に連結されている。１１は環状導波管で、中央付近に二箇所の給電孔１２、１３が形成され、同じくガスケット１０を介して前記下流壁９と着脱自在に連結されている。
【００２１】
１４は前記環状導波管１１のもう一方に接続され、出口を大気に開放する排気出口管で、その途中に前記フィルタ５に酸素を含む気体の通流を制御する第一のバルブ１５と通流孔１６を開閉する第二のバルブ１７を配設している。１８、１９はパンチング穴構造あるいはハニカム構造などからなるマイクロ波遮蔽手段で、マイクロ波を実質的に閉じ込める空間を限定するものである。
【００２２】
２０は前記排気入口管３から分岐させた排気分岐管であり、フィルタ再生時にフィルタ５に通流させた気体の排出経路で、その出口を前記第二のバルブ１７で開閉する通流孔１６を介して前記排気出口管１４に合流させている。また、この排気分岐管２０は、前記排気入口管３、加熱空間４間を連結する入口分岐管２１と、前記上流壁８、下流壁９間を連結するフィルタ分岐管２２と、前記環状導波管１１連結面、第二のバルブ１７間を連結する出口分岐管２３とからなり、それぞれ前記二枚のガスケット１０を介して連結され、一連の排気分岐管２０を形成している。
【００２３】
２４は前記排気分岐管２０の一部、図では排気入口管３に近い入口分岐管２１に配設され、ＰｔやＰｄを担持したハニカム構造からなる排気ガス浄化手段であり、２５は前記排気ガス浄化手段２４を保持する浄化ケースである。
【００２４】
２６は前記排気入口管３に配設された温度検出手段、２７は前記フィルタ５の排気ガス非通流空間に配設されたマイクロ波検出手段、２８はパティキュレートを誘電加熱するために前記加熱空間４に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段、２９はマイクロ波発生手段２８の発生するマイクロ波を加熱空間４に伝送する直線状導波管、３０は前記マイクロ波発生手段２８の駆動電源で、電線ケーブル３１により商用電源から駆動電力が供給される。
【００２５】
３２は前記フィルタ５、加熱空間４に供給する酸素を含む気体を発生する気体供給手段（図中Ａ／Ｐと記す）、３３はその気体を搬送するチューブで、前記排気出口管１４の第一のバルブ１５の配設位置より加熱空間４側に連結される。また、３４は前記第一・第二のバルブ１５、１７の駆動手段である駆動用モータ（図中Ｍｖと記す）で、その駆動部は、連動構成とした両バルブ１５、１７の駆動部とワイヤー３５により連結される。
【００２６】
３６は電子制御ユニット（図中ＥＣＵと記す）である制御手段で、前記温度検出手段２６により、内燃機関１の動作時には排気ガス温度を、フィルタ５の再生実行時にはフィルタ５を通流した気体温度を検出し、また前記マイクロ波検出手段２７により、マイクロ波発生手段２８の動作時には配設空間近傍に存在するマイクロ波量を検出し、それぞれ検出信号として、この制御手段３６に入力させている。
【００２７】
また制御手段３６は、予め規定した捕集量判定マップを有し、フィルタ５の捕集性能を再生することを許可する捕集量の下限値と上限値とを予め記憶している。
【００２８】
内燃機関１の動作中に周期的に前記マイクロ波発生手段２８を動作させて、前記マイクロ波検出手段２７が検出するマイクロ波量と、その検出時点での内燃機関１の動作時間の積算値とを前記捕集量マップに照合させて現在の捕集量を判定する。この現在捕集量がフィルタ５の再生実行を許可する捕集量範囲にある時に、制御手段３６がマイクロ波発生手段２８、気体供給手段３２、駆動用モータ３４の動作制御を行うものである。
【００２９】
３７はこれら電源部材を収容した電源ボックスで、この電源ボックス３７の側面に前記直線状導波管２９を突出させ、この直線状同波管２９と前記環状導波管１１を連結して一連の再生装置を構成し、前記マイクロ波発生手段２８で発生したマイクロ波は、両導波管２９、１１および二箇所の給電孔１２、１３を経て前記加熱空間４に給電されるものである。
【００３０】
次に排気ガスの流れの説明であるが、フィルタ５にパティキュレートを捕集する期間、すなわち内燃機関１の動作時には第一のバルブ１５は通流状態に、第二のバルブ１７は遮断状態に制御され、排気ガスをフィルタ５に通流させる。
【００３１】
また、フィルタ５を再生実行する期間、すなわち内燃機関１の非動作時には第一のバルブ１５は遮断状態に、第二のバルブ１７は通流状態に制御され、マイクロ波発生手段２８によりパティキュレートの温度上昇後、気体供給手段３２を動作させ、パティキュレートの燃焼を促進させる気体をフィルタ５に通流させるとともに、パティキュレートを燃焼除去し、その排気ガスは入口分岐管２１に配設された排気ガス浄化手段２４、排気分岐管２０、通流孔１６を経て大気に排出されるものである。
【００３２】
上記構成において、排気入口管３と排気出口管１４をバイパスする排気分岐管２０、すなわちフィルタ５の再生時に発生する排気ガスの排出経路の一部に排気ガス浄化手段２４を配設することにより、再生時の排気ガスを浄化することができ、特に排気ガスが充満しやすい工場内で使用するフォークリフト等に効果を発揮することができる。
【００３３】
また、排気ガス浄化手段２４は、排気分岐管２０の入口分岐管３に近い位置、例えば入口分岐管２１に配設することにより、再生時におけるフィルタ５の予熱や燃焼熱に対し昇温的に即応するとともに、即時に安定した浄化性能を得ることができる。
【００３４】
次に本発明の他の実施例をフォークリフトに実装した図３から図５を用いて説明する。
【００３５】
図３から図５において、上記実施例と相違する点は、排気ガス浄化手段２４を排気入口管３の周囲空間部に配設したことにあり、図３は、合わせて排気ガス浄化手段２４を保持する浄化ケース２５の入口側を直接排気入口管３に連結することにより、さらに前記浄化手段２４の昇温的即応性の向上を図ることができる。
【００３６】
図４は、図３と同様に排気ガス浄化手段２４を排気入口管３の周囲空間部に配設するとともに、図５に示す如く、前記排気ガス浄化手段２４を平面的に加熱空間４の略投影面内に配設することにより、再生装置の高温部を覆う多孔板よりなる二枚の遮熱カバー３８、３９も、排気ガス浄化手段２４に左右されることなく最小限の大きさで賄うことができるものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上本発明の内燃機関用フィルタ再生装置によれば、次の効果が得られる。
【００３８】
（１）排気入口管と排気出口管をバイパスする排気分岐管、すなわちフィルタの再生時に発生する排気ガスの排出経路の排気分岐管の排気入口管側に排気ガス浄化手段を配設することにより、排気ガスを浄化することができ、特に排気ガスが充満しやすい工場内で使用するフォークリフト等に効果を発揮することができる。
【００３９】
（２）排気ガス浄化手段は、排気分岐管の排気入口管に近い位置、例えば入口分岐管に配設することにより、再生時におけるフィルタの予熱や燃焼熱に対し昇温的に即応するとともに、即時に安定した浄化性能を得ることができる。
【００４０】
（３）排気ガス浄化手段は、排気入口管の周囲空間部に配設するとともに、排気ガス浄化手段を保持する浄化ケースの入口側を直接排気入口管に連結することにより、さらに昇温的即応性の向上を図ることができる。
【００４１】
（４）排気ガス浄化手段は、平面的に加熱空間の略投影面内に配設することにより、再生装置の高温部を覆う遮熱カバーも、排ガス浄化手段に左右することなく最小限の大きさで賄うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ再生装置の捕集時の動作状態を示す構成図
【図２】  同内燃機関用フィルタ再生装置のフィルタ再生時の動作状態を示す構成図
【図３】  本発明の他の実施例における内燃機関用フィルタ再生装置のフォークリフト取付構成図
【図４】  本発明の他の実施例を示す部分断面図
【図５】  図４のＡ−Ａ線断面図
【図６】  従来例における内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
【符号の説明】
１  内燃機関
２  排気管
３  排気入口管
４  加熱空間
５  フィルタ
１１  導波管
１４  排気出口管
２０  排気分岐管
２１  入口分岐管
２４  排気ガス浄化手段
２５  浄化ケース
【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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