(57)【要約】【課題】ガソリンエンジン車の排ガスに含まれる微粒子の捕集率を向上させると共にフィルタの再生を容易にすること【解決手段】微粒子捕集装置１は、排気管１２に配設されたＳｉＣ繊維の平面状集合体から成る微粒子捕集フィルタ１６と、微粒子捕集フィルタを再生する時に、排気管における微粒子捕集フィルタの上流側位置から空気を導入する空気導入装置とを有し、空気導入装置は、微粒子捕集フィルタを設けた排気管に対して微粒子捕集フィルタの上流側において分岐接続された、微粒子捕集フィルタに空気を導入する空気導入管１８と、空気導入管に設けられ、空気の導入と遮断とを制御する制御弁２０と、微粒子捕集フィルタの再生時を検出するセンサ２２、２３と、センサの出力を入力して、制御弁の開閉のタイミングを制御する制御装置２４とを有する。【選択図】図１
2016098747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンエンジン車に搭載される排ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集装置において、
排気管に配設されるＳｉＣ繊維を主とする微粒子捕集フィルタと、
前記微粒子捕集フィルタを再生する時に、前記排気管における前記微粒子捕集フィルタの上流側位置から酸素を含むガスを導入するガス導入装置と
を有することを特徴とする微粒子捕集装置。
【請求項２】
前記ガス導入装置は、前記微粒子捕集フィルタが完全に再生される前において、前記空気を含むガスの導入を遮断する装置を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子捕集装置。
【請求項３】
前記ガス導入装置は、
前記微粒子捕集フィルタを設ける排気管に対して前記微粒子捕集フィルタの上流側において分岐接続される、前記微粒子捕集フィルタに前記酸素を含むガスを導入するガス導入管と、
前記ガス導入管に設けられ、前記酸素を含むガスの導入と遮断とを制御する制御弁と、
前記微粒子捕集フィルタの再生時を検出するセンサと、
センサの出力を入力して、前記制御弁の開閉のタイミングを制御する制御装置と
を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微粒子捕集装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記微粒子捕集フィルタが完全に再生される前に、前記制御弁を閉状態として前記酸素を含むガスの導入を遮断する装置を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の微粒子捕集装置。
【請求項５】
前記微粒子捕集フィルタの再生時は、該微粒子捕集フィルタの圧力損失が圧力損失上限値以上となる時であり、前記酸素を含むガスの導入を遮断する時は、該微粒子捕集フィルタの圧力損失が微粒子が捕集されていない初期の圧力損失に対して所定値以上の値である圧力損失下限値以下に達した時とする
ことを特徴とする請求項２、又は、請求項４に記載の微粒子捕集装置。
【請求項６】
前記微粒子捕集フィルタは、前記ＳｉＣ繊維から成る多層で構成され、各層は繊維の太さが異なる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の微粒子捕集装置。
【請求項７】
前記微粒子捕集フィルタの各層の配列は、前記排ガスの流れの方向に、順次、繊維の太さが細くなる配列である
ことを特徴とする請求項６に記載の微粒子捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガソリンエンジン車の排ガスから微粒子を除去する微粒子捕集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を駆動源とする車両の排ガスから微粒子を除去する装置として、ディーゼル車においては、セラミックスで形成された多孔質フィルタ、ハニカムフィルタが知られている。また、下記特許文献１、２に開示されているように耐熱性繊維を用いたフィルタが知られている。また、ガソリンエンジン車においては、下記特許文献３に開示のように、ハニカム構造のフィルタが知られている。また、ディーゼル、ガソリンエンジン車において使用されるフィルタとして、特許文献４に開示のように、フェライト系ステンレス綱繊維、アルミナ繊維、又は、シリカ繊維に、触媒を担持させた、空隙率が７０〜９０％、厚みが０．５〜６ｍｍの排ガス浄化フィルタが知られている。また、特許文献５には、微粒子がフィルタの細孔内に蓄積する内部堆積による圧力損失の増大を抑制するために、微粒子の内部堆積が増加する前の機関において、アッシュ堆積量を増加させる制御を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２７５９
【特許文献２】特開２００８−３０３７８５
【特許文献３】特開２０１１−１３９９７５
【特許文献４】特開２０１０−２５５６１５
【特許文献５】特開２０１４−１４１８９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ＳｉＣ繊維の平面状集合体の積層から成り、各層は繊維の太さが異なる微粒子捕集フィルタを、ガソリンエンジン車の排ガス中の微粒子を捕集するフィルタに用いることは、知られていない。
また、ガソリンエンジン車の排ガス中の微粒子を除去するために、繊維径の異なるフィルタをどのように配置させれば、微粒子の捕集率が高くなるかは、知られていない。
さらに、ガソリンエンジン車における微粒子捕集フィルタの再生において、触媒を用いずに、また、外部加熱をすることなく、再生することは、知られていない。さらに、再生をどの時点で停止させると、その後の微粒子の捕集率が向上するかも、知られていない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ガソリンエンジン車の排ガスに含まれる微粒子の捕集率を向上させると共にフィルタの再生を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明は、ガソリンエンジン車に搭載される排ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集装置において、排気管に配設されるＳｉＣ繊維を主とする微粒子捕集フィルタと、微粒子捕集フィルタを再生する時に、排気管における微粒子捕集フィルタの上流側位置から酸素を含むガスを導入するガス導入装置とを有することを特徴とする微粒子捕集装置である。
この構成により、微粒子捕集フィルタの再生時に、酸素を含むガスを微粒子捕集フィルタに導入するだけで、フィルタに堆積された微粒子の燃焼が可能となり、フィルタを加熱することなく、容易に再生することができる。なお、微粒子捕集フィルタは主としてＳｉＣ繊維の平面状集合体とすることが望ましい。また、酸素を含むガスは、酸素ガス、酸素を含む混合ガス、空気を用いることができる。特に、空気を用いれば、微粒子捕集フィルタの再生用のガスを準備する必要がないので、簡便である。
【０００７】
上記発明において、排気管は、ガソリンエンジンから排出される排ガスを空気中に放出する放出口までに至る排ガスが通過する経路である。したがって、排気管は、車両に既設の排気管の他、ガソリンエンジンの排気口に本装置を取り付けて、その装置の下流口に既設の排気管を接続する場合や、既設の排気管の放出口に本装置を取り付けた場合における、本装置の微粒子捕集フィルタを収納する管は、排気管に該当する。また、本発明において、ガス導入装置は、微粒子捕集フィルタが完全に再生される前において、酸素を含むガスの導入を遮断する装置を有するようにすることが望ましい。すなわち、微粒子捕集フィルタが完全に微粒子が堆積されていない初期状態にまで復帰させずに、微粒子が所定量だけ堆積した状態でフィルタの再生を中断了する。このようにすると、再生後の微粒子の捕集率を向上させることができる。また、本装置は、ガソリンエンジン車に搭載された状態その装置及びガソリンエンジン車に搭載される前の装置を含む。
【０００８】
本発明において、ガス導入装置は、微粒子捕集フィルタを設ける排気管に対して微粒子捕集フィルタの上流側において分岐接続される、微粒子捕集フィルタに酸素を含むガスを導入するガス導入管と、ガス導入管に設けられ、酸素を含むガスの導入と遮断とを制御する制御弁と、微粒子捕集フィルタの再生時を検出するセンサと、センサの出力を入力して、制御弁の開閉のタイミングを制御する制御装置とを有する装置とすることができる。
排気管において、微粒子捕集フィルタの上流部で、制御弁が設けられたガス導入管を接続することにより、制御弁の開閉により、酸素を含むガスを供給して微粒子捕集フィルタの再生が可能となる。
【０００９】
本発明において、制御装置は、微粒子捕集フィルタが完全に再生される前に、制御弁を閉状態として酸素を含むガスの導入を遮断する装置を有することが望ましい。
また、本発明において、微粒子捕集フィルタの再生時は、該微粒子捕集フィルタの圧力損失が圧力損失上限値以上となる時であり、前記酸素を含むガスの導入を遮断する時は、該微粒子捕集フィルタの圧力損失が微粒子が捕集されていない初期の圧力損失に対して所定値以上の値である圧力損失下限値以下に達した時とすることが望ましい。
【００１０】
また、本明細書において、以下の微粒子捕集フィルタの発明も記載されている。ガソリンエンジン車に搭載され、排ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタにおいて、ＳｉＣ繊維を主とする積層から成り、各層は繊維の太さが異なることを特徴とする微粒子捕集フィルタの発明が記載されている。ＳｉＣ繊維を主とする積層は、平面状集合体で構成することが望ましい。
また、微粒子捕集フィルタの各層の配列は、排ガスの流れの方向に、順次、繊維の太さが細くなる配列であることが望ましい。さらに、繊維の太さが細くなる配列は、最大直径２４μｍから最小直径１０μｍに減少する配列とすることが望ましい。これらの微粒子捕集フィルタの空隙率は９０％以上である。
これらの微粒子捕集フィルタは、本発明の微粒子捕集装置の排気管の中に設置して用いることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の微粒子捕集装置によると、触媒や加熱を必要とすることなく、酸素を含むガスを導入するだけで、微粒子捕集フィルタの再生が可能となるので、再生が容易である。また、微粒子捕集フィルタによると、触媒を用いることなく、圧力損失を低減し、微粒子の捕集率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置を示した構成図。
【図２】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集フィルタの微粒子の捕集前と捕集後の平面写真。
【図３】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、微粒子捕集フィルタを通過した後の排ガスに含まれる微粒子の直径に対する個数濃度分布を、捕集時間をパラメータとして測定した特性図。
【図４】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、微粒子捕集フィルタで捕集された微粒子の直径に対する捕集率を、捕集時間をパラメータとして測定した特性図。
【図５】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、捕集時間に対する微粒子捕集フィルタの捕集率の変化特性を、繊維径の異なる層の積層から成る各種のフィルタに対して測定して得られた特性図。
【図６】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、捕集時間に対する微粒子捕集フィルタの圧力損失の変化特性を、繊維径の異なる層の積層から成る各種のフィルタに対して測定して得られた特性図。
【図７】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、捕集時間に対する微粒子捕集フィルタの捕集率の変化特性を、繊維径の異なる層の積層から成る各種のフィルタに対して測定して得られた特性図。
【図８】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、捕集時間に対する微粒子捕集フィルタの圧力損失の変化特性を、繊維径の異なる層の積層から成る各種のフィルタに対して測定して得られた特性図。
【図９】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、捕集時及び再生時における時間に対する微粒子捕集フィルタの圧力損失の変化特性。
【図１０】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置において、再生前と再生後における時間に対する微粒子捕集フィルタの捕集率の変化特性。
【図１１】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置の制御装置による、微粒子捕集フィルタの再生の処理手順を示したフローチャート。
【図１２】本発明の具体的な一実施例に係る微粒子捕集装置に使用されている微粒子捕集フィルタの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体的な一実施例に基づいて説明する。本発明の以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の微粒子捕集装置１をガソリンエンジン車の排気管１２に取り付けた状態を示している。エンジン１０から排出される排ガスは、排気管１２を通り、外部空間に放出される。この排気管１２には、ＮＯx を除去する三元触媒（ＴＷＣ）１４と、その下流側に微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタ１６が配設されている。三元触媒１４と微粒子捕集フィルタ１６との間の排気管１２において、車両のフロントグリルから空気を取り入れる取り入れ口を有して外部空間に解放された空気導入管１８が接続されている。空気は本発明における酸素を含むガスであり、空気導入管１８はガス導入管である。その空気導入管１８には、排気管１２との接続部付近において、車両の走行により流速のある空気が、したがって、加圧された空気を、外部から空気を排気管１２に取り入れて微粒子捕集フィルタ１６に供給するために、通路を開閉する制御弁２０が設けられている。その制御弁２０の開閉は、コンピュータから成る制御装置２４により制御される。また、排気管１２には、三元触媒１４の下流側、かつ、微粒子捕集フィルタ１６上流側には圧力センサ２２が配設され、微粒子捕集フィルタ１６の下流側には圧力センサ２３が配設されており、それらの圧力センサ２２、２３の出力は、制御装置２４に入力している。これらの圧力センサ２２、２３の検出する圧力の差により微粒子捕集フィルタ１６の圧力損失が検出される。空気導入装置は、空気導入管１８、制御弁２０、制御装置２４、圧力センサ２２、２３で構成されている。
【００１５】
制御装置２４は、圧力センサ２２の検出する上流圧力と、圧力センサ２３の検出する下流圧力との差圧（圧力損失）が所定の圧力損失上限値以上になった時に、微粒子捕集センサの捕集微粒子密度が所定値を越えたとして、制御弁２０を開状態とする。これにより、外部空間から空気が微粒子捕集フィルタ１６に供給されて、微粒子捕集フィルタ１６に蓄積された微粒子が燃焼して炭酸ガスとなり外部空間に放出される。このようにして、微粒子捕集フィルタ１６は再生される。
【００１６】
図２（ａ）は、ＳｉＣ繊維フェルトを用いた微粒子捕集フィルタ１６の平面写真である。微粒子が捕集される前の状態を示している。図２（ｂ）は、微粒子捕集前のフィルタ１６の拡大写真、（ｃ）は微粒子捕集後のフィルタ１６の拡大写真である。
【００１７】
直径１０μｍ、空隙率９４％のＳｉＣ繊維フェルトによる微粒子捕集フィルタ１６を用いて、ガソリンエンジンの排ガスに含まれる微粒子を捕集した。図３は、微粒子捕集フィルタ１６を通過させた排ガス中に含まれる微粒子の直径に対する個数濃度分布を、排ガスを微粒子捕集フィルタ１６に通過させた時間をパラメータにして測定した特性である。図４は、その特性から微粒子の直径に対する捕集率特性を、排ガスを微粒子捕集フィルタ１６に通過させた時間をパラメータにして求めた特性である。微粒子捕集フィルタ１６により捕集された微粒子の捕集濃度は、微粒子捕集フィルタ１６を通過させる前の排ガスに含まれる微粒子の個数濃度から微粒子捕集フィルタ１６を通過させた排ガスに含まれる微粒子の個数濃度を減算した値である。捕集率は、微粒子捕集フィルタ１６を通過させる前の排ガスに含まれる微粒子の個数濃度に対する捕集濃度の百分率比である。両特性から明らかなように、２０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の広範囲の直径の微粒子を捕集できており、排ガスを微粒子捕集フィルタ１６を通過させる時間が３０分以上となると、直径１００ｎｍ以下の微粒子に対しても９０％以上の捕集率が得られていることが分かる。捕集時間が長くなる程、捕集率が向上することも理解できる。これは、フィルタに微粒子がある程度捕集されている程、排ガス中の微粒子をより捕集できることを示している。
【００１８】
次に、ＳｉＣ繊維の直径が１０μｍのフェルト３枚の積層、ＳｉＣ繊維の直径が１４μｍのフェルト３枚の積層、排ガスの上流から下流に向けてＳｉＣ繊維の直径が１８μｍ、１４μｍ、１０μｍのフェルトを各１枚づつ積層させて合計３層とした３種類の微粒子捕集フィルタ１６（Ａ，Ｂ，Ｃ）を製造した。捕集時間に対する捕集率の特性を、測定した。その結果を図５に示す。特性ａは、ＳｉＣ繊維の直径が１０μｍのフェルト３枚の積層から成るフィルタＡ、特性ｂは、ＳｉＣ繊維の直径が１４μｍのフェルト３枚の積層から成るフィルタＢ、特性ｃは、ＳｉＣ繊維の直径が下流に向けて順次細くなる直径１８μｍ、１４μｍ、１０μｍの各１枚のフェルトを積層したフィルタＣの特性である。また、上記の３種のフィルタＡ，Ｂ，Ｃにおける捕集時間に対する微粒子捕集フィルタ１６の圧力損失特性を測定した。その結果を図６に示す。
【００１９】
何れのフィルタも、経過時間と共に、捕集率が向上していることが分かる。そして、捕集率が高く３０分後に９０％以上となるのは、ＳｉＣ繊維の直径が最も細い１０μｍのフェルトを３枚積層したフィタルＡであり、捕集率が最も低いのは、ＳｉＣ繊維の直径が１４μｍのフェルトを３枚積層したフィルタＢであった。ＳｉＣ繊維の直径が１８μｍ、１４μｍ、１０μｍの各１枚のフェルトを積層したフィルタＣは、フィルタＡと同様に捕集率は高く３０分経過後の捕集率は９０％を越える特性を示した。
【００２０】
また、図６の特性から、圧力損失の増加速度が最も大きいのは、ＳｉＣ繊維の直径が１０μｍのフェルトを３枚積層したフィルタＡであり、圧力損失の増加速度が最も小さいのは、ＳｉＣ繊維の直径が１４μｍのフェルトを３枚積層したフィルタＢであった。ＳｉＣ繊維の直径が１８μｍ、１４μｍ、１０μｍの各１枚のフェルトを積層したフィルタＣは、圧力損失の増加速度は、フィルタＡとフィルタＢとの中間であり、フィルタＣの捕集率がフィルタＡと同様に高いことを考慮すると、捕集率が高く、圧力損失が低い特性が得られるのは、ＳｉＣ繊維の直径が異なるフェルトを下流に向けて直径が細くなる順に３層設けたフィルタＣであることが理解される。
【００２１】
したがって、高捕集率と低圧力損失との観点から、排ガスの上流側から下流側に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が１８μｍ、１４μｍ、１０μｍと、細くなる配置が良いことが理解される。
【００２２】
さらに、排ガス流の上流側から下流に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が１４μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた２層の微粒子捕集フィルタＤ、排ガス流の上流側から下流に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が１８μｍ、１４μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた３層の微粒子捕集フィルタＥ、排ガス流の上流側から下流に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が２２μｍ、１８μｍ、１４μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた４層の微粒子捕集フィルタＦ、排ガス流の上流側から下流に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が２４μｍ、２２μｍ、２０μｍ、１８μｍ、１６μｍ、１４μｍ、１２μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた８層の微粒子捕集フィルタＧの４種類の微粒子捕集フィルタを準備した。すなわち、８層の微粒子捕集フィルタは、ＳｉＣ繊維の直径が２４μｍから１０μｍまで、排ガスの流れる方向に細くなる構造である。、
【００２３】
これら４種類のフィルタについて、捕集時間に対する捕集率の特性と圧力損失の特性を測定した。捕集率特性を図７に、圧力損失特性を図８に示す。
何れのフィルタも、経過時間と共に、捕集率が向上していることが分かる。そして、捕集率は、３０分後にいずれも９０％以上が得られている。特に、捕集率については、ＳｉＣ繊維の直径が２４μｍ、２２μｍ、２０μｍ、１８μｍ、１６μｍ、１４μｍ、１２μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた８層の微粒子捕集フィルタＧが最も良い特性（捕集率９６％以上）を示し、ＳｉＣ繊維の直径が１４μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた２層の微粒子捕集フィルタＤが捕集率が最も低い特性を示した。ただし、３０分経過後の捕集率は、何れのフィルタも９０％以上を示している。これにより、ＳｉＣの直径が排ガスの上流側から下流側に向けて小さくなる順にフェルトを積層して、その積層枚数が多い程、捕集率が高くなることが分かる。
【００２４】
圧力損失については、これとは逆に、フェルトの積層枚数が少ない程、圧力損失が小さいことが理解される。高捕集率と低圧力損失を実現するには、排ガス流の上流側から下流に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が１８μｍ、１４μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた３層の微粒子捕集フィルタＥ、排ガス流の上流側から下流に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が２２μｍ、１８μｍ、１４μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた４層の微粒子捕集フィルタＦが望ましいことが理解される。微粒子捕集フィルタ１６について、４層に積層した構造を図１２に示す。排ガス流の上流側から下流側に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が２２μｍのフェルト１６ａ、ＳｉＣ繊維の直径が１８μｍのフェルト１６ｂ、ＳｉＣ繊維の直径が２２μｍのフェルト１６ｃ、ＳｉＣ繊維の直径が１８μｍのフェルト１６ｄが４層積層されている。
【００２５】
次に、微粒子捕集フィルタ１６の再生について説明する。微粒子捕集フィルタ１６に微粒子が捕集されると圧力損失が増加する。この圧力損失がフィルタの再生を必要とする所定の圧力損失上限値に達した時に、制御弁２０を開状態にして、走行状態にある車のフロントグリルを通した外部空間から空気を導入管１８と排気管１２を介して微粒子捕集フィルタ１６に供給する。フィルタ１６は排ガスにより温度約５５０℃程度に加熱されているので、空気を供給するだけで炭素微粒子は燃焼し、炭酸ガスとなり排気管１２の下流開口部から外部に排出される。このとき、フィルタ１６による圧力損失の時間変化特性を測定した。結果を図９に示す。排ガス流の上流側から下流に向けて、ＳｉＣ繊維の直径が１４μｍ、１０μｍのフェルトを１枚づつ積層させた２層の微粒子捕集フィルタＤ（充填密度０．１５ｇ／ｃｍ3 、空隙率９４％）に、排ガスを３０分供給した。そして、圧力損失が約２ｋＰａに達したときに、空気を供給した。空気の供給の後４０分で、圧力損失は初期の圧力損失である約０．６ｋＰａに減少していることが分かる。すなわち、４０分間、空気を微粒子捕集フィルタＤに供給するだけで、フィルタＤに捕集された炭素微粒子がすべて燃焼して、フィルタＤは初期状態に再生されたことが分かる。
【００２６】
次に、微粒子捕集フィルタＤを用いて、再生停止の時期と、再生後の微粒子の捕集率との関係を測定した。微粒子を捕集していないときの圧力損失（初期圧力損失）をＰL 、微粒子を捕集してフィルタＤを再生するときの圧力損失をＰH とする。フィルタＤの圧力損失がＰH に達したときに、空気を供給して、フィルタを再生するが、再生過程において圧力損失が低下して、圧力損失がＰL ＋０．２（ＰH −ＰL ）となったときに、空気の供給を遮断して、フィルタの再生を終了した。すなわち、再生開始時圧力損失ＰH と初期圧力損失ＰL との圧力差の２０％だけ初期圧力損失ＰL から高い圧力損失に低下した時に、再生を終了させた。
【００２７】
再生後に、再度、排ガスをフィルタＤに流して、微粒子を捕集した。このときの時間の経過に伴う捕集率（ｆN ）の変化特性を図１０に示す。特性曲線ｂは、微粒子捕集フィルタＤの内部に微粒子が堆積していない状態で、圧力損失が最小の初期圧力損失にある微粒子捕集フィルタＤに３０分排ガスを流して微粒子を捕集する時の捕集率の時間変化特性を示している。特性曲線ａは、３０分排ガスを流した後に、微粒子捕集フィルタＤに３０分空気を供給して再生し、圧力損失が上記のＰL ＋０．２（ＰH −ＰL ）になった時に、空気の供給を停止して再生を終了した後に、微粒子捕集フィルタＤに３０分排ガスを流して微粒子を捕集する時の捕集率の時間変化特性を示している。微粒子捕集フィルタＤを完全に再生する前に再生を途中で中断することで、特性曲線ａのように、その後の捕集率が向上することが分かる。これは、ＳｉＣ繊維に炭素微粒子がある程度付着していることが、その後の排ガス中の微粒子を捕集することに寄与していることを意味する。したがって、上記のフィルタＤだけでなく、他の繊維径のフィルタＡ〜Ｇについても、同様に、完全に再生する前に、再生を中断したフィルタを使用すれば、その後の微粒子の捕集率が向上する。
【００２８】
次に、図１の制御装置２４による微粒子捕集フィルタ１６の捕集及び再生の処理手順について説明する。制御装置２４はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有したコンピュータシステムで構成されている。図１１は、ＣＰＵによる処理手順を示したフローチャートである。ステップ１００において、フラグＦが０に設定される。フラグＦは、フィルタ１６が捕集モードにあるか、再生モードにあるかを決定するフラグであり、０が捕集モード、１が再生モードを意味する。
【００２９】
ステップ１０２において、微粒子捕集フィルタ１６の上流側に配設された圧力センサ２２の出力から上流圧ＰU が検出され、微粒子捕集フィルタ１６の下流側に配設された圧力センサ２３から下流圧ＰD が検出される。次に、ステップ１０６において、微粒子捕集フィルタ１６の圧力損失Ｐが、ＰU −ＰD により演算される。次にステップ１０８において、フラグＦが０か否か、すなわち、捕集モードか否かが判定される。捕集モードであれば、ステップ１１０において、圧力損失Ｐが再生開始の閾値である圧力損失上限値ＰtH以上か否かが判定され、圧力損失Ｐが圧力損失上限値ＰtHよりも低い場合には、ステップ１０２に戻り、上記の処理が繰り返される。
【００３０】
ステップ１１０において、圧力損失Ｐが圧力損失上限値ＰtH以上と判定されると、ステップ１１２において、制御弁２０が開状態にされる。ステップ１１４において、モードを再生モードとするために、フラグＦは１に設定されて、ステップ１０２に戻る。上記の処理が繰り返されるが、再生モードにあると、ステップ１０８の判定を経て、ステップ１１６において、圧力損失Ｐが初期の圧力損失に対して所定値以上の値である圧力損失下限値ＰtL以下か否かが判定される。圧力損失Ｐが圧力損失下限値ＰtLよりも高い間は、ステップ１０２〜１０８、１１６、１０２のループが繰り返される。この期間において、空気が微粒子捕集フィルタ１６に供給され続けて、炭素微粒子が燃焼して、フィルタ１６は再生される。ステップ１１６において、圧力損失Ｐが再生停止の閾値である圧力損失下限値ＰtL以下に達したと判定されると、ステップ１１８において、制御弁２０が閉状態とされ、ステップ１００に戻り、捕集モードにするために、フラグＦが０に設定される。このようにして、微粒子捕集フィルタ１６が再生された後に、再度、微粒子が微粒子捕集フィルタ１６により捕集されることになる。
【００３１】
再生停止のための閾値である圧力損失下限値ＰtLは、上記したようにＰL ＋α（ＰH −ＰL ）、ただし、ＰH ＝ＰtHとすることができる。αは、０．１、０．２など、０．５以下の任意の値である。この他、ＰtL＝ＰL （１＋β）＜ＰtH、β＞０としても良い。上記の微粒子捕集フィルタ１６は、何れも、空隙率は９４％以上である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の微粒子捕集装置及び微粒子捕集フィルタは、ガソリンエンジン車における排ガス中の微粒子の除去に用いることができ、大気汚染を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…微粒子捕集装置
１２…排気管
１６…微粒子捕集フィルタ
１８…空気導入管
２２，２３…圧力センサ
２０…制御弁
【図１】
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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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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