(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚れを測定し、絶縁媒体を局所的に加熱するための装置であって、
絶縁媒体と接触して用いられ、
少なくとも１個の加熱抵抗エレメントと、
その加熱抵抗エレメントの廻りに配置された導電シースと、ただし、該導電シースは、該導電シースの両端の間に絶縁ゾーンを有し、
上記の絶縁ゾーンのどちらの側にも設けられ、かつ導電シースに接続された、数個の電極から成る
ことを特徴とする、汚れを測定し、絶縁媒体を局所的に加熱するための装置。
【請求項２】
前記電極間で抵抗値変動が測定され、
上記抵抗は上記媒体の汚れと直接的に関連していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
装置が、数個の加熱抵抗エレメントを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
絶縁媒体の汚れと関連した抵抗値の測定値に応じて、少なくとも１個の加熱抵抗エレメントに電力の供給を開始させるための手段を更に具備することを特徴とする前記の請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
上記電力の供給を開始させるための手段が抵抗値を受け取り、少なくとも１個の加熱抵抗エレメントを活性化することにより作用することを特徴とする前記請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記電力の供給を開始させるための手段が電子コンピュータであることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
上記のコンピュータが探知された汚れの測定値に応じて加熱抵抗エレメントを選択的に活性化させるものである請求項６に記載の装置。
【請求項８】
濾過媒体の局所的な再生のための、濾過媒体中での請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項９】
排ガスの中に含まれる粒子の混入割合を探知するための、内燃機関の排気管系中での請求項１〜７のいずれか１項に記載された装置の使用。
【請求項１０】
内燃機関の排気管中に配置された濾過媒体中での請求項１〜７のいずれか１項に記載された装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁媒体の局所汚れの測定と管理の分野、特に絶縁フィルター媒体分野に関する。
【０００２】
ここで想定している汚れは、電気導電性を示す媒煙や粒子沈澱物を含むものである。
【０００３】
本発明はまた、ガス流れの中に配置された「試験用」絶縁媒体の汚れの測定を通してガスに含まれる粒子割合の測定に関する。
【０００４】
本発明の目的は、導電性沈澱が原因で絶縁媒体上に次第に蓄積される汚れを測定し、その「清掃」をすることである。
【０００５】
本発明の好ましい実施例は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの排出口に配置された粒子フィルター機能を再生させることができる加熱汚れ探知器を説明している。
【０００６】
【従来の技術】
事実、ディーゼルエンジンは、特に大量の粒子を発生し、排気管に粒子濾過手段を備えることが考えられる。この手段では８０％オーダの高いフィルター効率で粒子の発生を抑えられる。コーニング社(Corning Company)が市販しているセラミックモノリスまたは、特許ＷＯー９５／２７．８４３で開示されているようなコイル状のセラミック繊維を具備したカートリッジを例としてあげることができる。
【０００７】
粒子フィルターの開発において見られた技術的困難は、この粒子フィルターは、媒煙沈澱を燃焼させることにより定期的に再生させねばならないことである。この燃焼は、ガス温度が粒子の酸化を開始させるために必要なレベルに達すると、自然に発生することが多い。しかし、平均の運転温度は、一般には粒子の自然燃焼が開始するには低くすぎる。その後、これがフィルターの詰まりとなって現れ、エンジン効率に害となり、結局は運転に支障を来すことになる。フィルターの人工的な再生が要求される。
【０００８】
この目的のために多くの技術が開発されてきた。いずれの技術もエンジンの回転の変化にその技術開発の基礎を置いている、つまり、吸気絞り、排気絞り、高度噴射ラグ、排出ガスのエネルギー供給またはフィルターレベルでのエネルギー供給（レジスター、バーナー、極超短波）における変化である。コンピュータにより駆動した外部制御の方法で、これらの種々の装置を制御することが必要である。大抵の場合、再開始のために組み入れる規準は、排気管の背圧である。
【０００９】
粒子フィルターの再生を促進するための化学的な特徴の別のアプローチとして、たとえば有機金属添加物のような添加物を燃料に加える方法がある。この添加物は、その後、媒煙の沈澱の中に認められ、通常の場合は、それが発火温度の減少となり、その結果として、再生の頻度が増えることになる。
【００１０】
添加物として最も普通に使用されている製品は、銅、鉄、セリウム、ナトリウムなどである。研究の結果、そのような添加物が存在する場合には、部分的な再生が比較的低い排気ガス温度（〜２００℃）で自然に起こる。
【００１１】
しかし、ある運転モードでは、背圧と関連した問題があるので、例えば、電気的な加熱のような外部エネルギー供給が必要である。
【００１２】
電力消費に関していえば、電気的加熱を使用している従来のシステムの多くは、濾過システムの全体を加熱するようになっている。このことは、多かれ少なかれ大電力の消費となる。一般的に、フィルターの全体を再生させるのに必要な電力は高く、往々にして、車両自体に供給されている電源では賄えない。特許ＥＰ−Ｂ１ー０，４８５，１７９は、この原理を基礎にしたシステムを開示している。
【００１３】
さらに、再生できるかどうかは、フィルターの汚れの状態に依存している。
【００１４】
本特許申請者名で出願されているフランス特許ＥＮ．９６／１３，８５５はエンジンの運転条件の如何によらない再生式フィルターのエネルギー消費の問題を解決しようとしている。
【００１５】
この特許では、フィルターエレメントは全体的な汚れ測定値の関数として、局所的に加熱されるようになっている。
【００１６】
フランス特許ＥＮ．９６／１１，２９２の開示によれば、エンジン動作と関連した既定の制御方法の関数として、濾過手段の形状寸法を採用している。
【００１７】
粒子フィルターの汚れ測定技術の分野において、汚れ探知器の唯一の目的がフィルターの汚れの度合いを測定するだけのものがよく知られている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の欠点を克服し、本当の意味での汚れ測定を可能にするものである。
【００１９】
本発明の目的は、絶縁媒体の汚れを局所的に測定し、しかも局所的な加熱が可能であるようにした装置である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、汚れを測定し、絶縁媒体を局所的に加熱するための装置であって、
絶縁媒体と接触して用いられ、
少なくとも１個の加熱抵抗エレメントと、
その加熱抵抗エレメントの廻りに配置された導電シースと、ただし、該導電シースは、該導電シースの両端の間に絶縁ゾーンを有し、
上記の絶縁ゾーンのどちらの側にも設けられ、かつ導電シースに接続された、数個の電極から成る
ことを特徴とする、汚れを測定し、絶縁媒体を局所的に加熱するための装置が提供される。
【００２１】
本発明の装置は、数個の加熱抵抗エレメントを含むことができる。
【００２２】
特に、前記電極間での抵抗値変動が測定されるが、ここで、この抵抗値が上記媒体の汚れと直接的に関連している。
【００２３】
本発明の一実施態様によれば、この装置は絶縁媒体の１つの点に配置された、少なくとも１個のコイルから成り、このコイルはそれ自身金属シースで被覆された絶縁物質で覆われた金属中心コアを含んでいる。
【００２４】
特に、本発明の装置は、抵抗エレメント上の長さ方向に配置された絶縁ゾーンと、抵抗エレメントの廻りに配置された導電シースと、導電シースと接続し、その絶縁ゾーンのどちらの側にも設けられた数個の電極から構成されている。
【００２５】
さらに、本発明によれば、この装置は、絶縁媒体の汚れと関連した抵抗値の測定値に応じて、抵抗エレメントのうちの少なくとも１個に電力供給を開始させるための手段を含むことができる。
【００２６】
このように、上記手段は、抵抗値を受け取り、それにより少なくとも１個の加熱抵抗エレメントを活性化することにより動作するようになっている。
【００２７】
この手段は、探知された汚れおよび／または利用しうるエネルギー源の測定の関数として活性化された抵抗デバイスの数を、最適の方法で使用できるようにした電子コンピュータでありうる。コンピュータが探知された汚れの測定値に応じて加熱抵抗エレメントを選択的に活性化させるものであることができる。
【００２８】
本発明の装置は、濾過媒体を局所的に再生するために、濾過媒体内で使用が可能である。
【００２９】
本発明の範囲から逸脱することなく、この装置は、排ガスに含まれる粒子の混入割合を探知させるために、内燃機関の排気管用として使用可能である。
【００３０】
本発明によれば、本装置は、内燃機関の排気管に配置して、濾過手段として使用した場合に長所を発揮できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明に関する、その他の特徴、詳細、長所は、実施例（これに限定されない）で示した以下の説明と添付図面を検討することにより明白になるであろう。
【００３２】
図１は、汚れ測定機器を備えた、公知のフィルター・カートリッジ１の縦断面図である。
【００３３】
このカートリッジは、シリンダー形状をしており、媒体２の厚さを有し、フィルターとしての機能と電気絶縁体としての機能を有している。この媒体２の中心部分は金属剛性チューブ３で支持されている。チューブ３にはポート４がチューブ壁を貫通してならんでたくさん設けられており、その中をガスが通過できるようになっている。
【００３４】
ガスは、矢印Ａで図１に示したように、カートリッジの外側から流れ込み、濾過媒体２の中を半径方向に流れ、チューブ３のポート４を通過し、最後に、カートリッジ１の中央ゾーン５に到達する。
【００３５】
そのカートリッジには、少なくとも１個の加熱抵抗エレメント６が配置されている。
【００３６】
図１で示した通り、２個の加熱抵抗エレメント６は、カートリッジ上の２箇所の特別ゾーンの回りに巻き付けられている。
【００３７】
２つのエレメント６は、それぞれ別々に取り付けられており、それら２つのエレメント６間の抵抗を測定するために、それぞれ別々にオーム計に接続されている。濾過媒体２に汚れがない時には、この媒体２は絶縁されているので電気抵抗値は無限大である。汚れが発生するにつれて、即ち、電極間の粒子の蓄積が進行するにつれて、電気的な接続が起こり、抵抗値は次第に減少し、２つのエレメント６間に汚れの程度に追従できる。
【００３８】
エレメント６は、公知の通り、金属コアより構成されており、これはスイッチが入ると、ジュール効果により熱が発生する。このコアは外部金属シースにそれ自身格納された絶縁材料で覆われている。
【００３９】
この金属シースは、ここでは、抵抗探知器の電極として機能するようになっている。
【００４０】
図に記載したとおり、このエレメント６はカートリッジ１に巻き付けてもよい。例えば、金属チューブ３に接続された簡単な金属電極が汚染探知器の第２番目の電極を構成するようにしてもよい。
【００４１】
【実施例】
実施例１
図２は本発明の実施例に関連したものである。この装置は、加熱抵抗エレメントを構成する糸状の金属コア８で構成されている。絶縁ゾーン９は、金属コア８の長さ方向のある一定の長さにわたって取付けられている。外部導電シース１０も金属コア８を覆う構造になっている。２つの電極１１が、導電シース１０上に、互いにある一定の距離をおいて、絶縁ゾーン９のどちらの側にも配置されている。
【００４２】
この装置を、上記で述べたフィルターカートリッジ１のような制御すべき媒体と接触するような構成にしてもよい。本発明の実施に際しては、この媒体がフィルターとして機能することを必ずしも要求されていない点が注目される。
【００４３】
このように、汚れがない時には、２つの端子１１の間の抵抗値は、絶縁ゾーン９があるので、無限大である。
【００４４】
ある一定の導電性がある粒子の蓄積が絶縁ゾーン９上で進むと、端子１１間での測定抵抗値は減少する。図１で説明した測定の原理がここでも同様に適用される。
【００４５】
抵抗閾値がある任意の値になると、汚れた媒体機能を再生するために、加熱エレメント８への電力供給を開始させる。
【００４６】
勿論、他のエレメント６および／または電極がカートリッジの上に配置される場合には、その他の抵抗測定法を使用してもかまわない。
【００４７】
本発明によれば、抵抗エレメント６、８は  カートリッジの正確なゾーンを局所加熱することが可能で、それはカートリッジ機能の再生に要求されるエネルギーとの関係で極めて興味深いことである。
【００４８】
実施例２
さらに、図３に見られるように、コンピュータ７またはそれと同じ目的を持った他の手段が抵抗エレメント６、８に接続されている。これが、局所汚れと関連した情報の関数として、選択的に上記の抵抗エレメントを活性化させる。このように、汚れ閾値を局所的に測定した各抵抗に対応させることが可能で、この閾値は少なくとも１個の抵抗エレメント６、８を活性化させ、 カートリッジ１のゾーンを再生させることになる。
【００４９】
局所的に評価された最大汚れは閾値抵抗レベルにより特徴づけられる。この値よりも低い時に、意図したゾーンに対応する加熱エレメントがスイッチオンとなる。そのようなエレメントを媒煙燃焼温度までに加熱するのに必要な電力はその加熱抵抗の配置された位置のために非常に低い。他のエレメントの加熱法を選択することにより、局所的に起った燃焼を広げることも可能となる。
【００５０】
例えば、加熱対象を、再生（不完全再生）の後の汚れたまま残っているゾーンだけに限定することもできる。これらの方法は単に可能な例を示しているにすぎない。一般原理としては、粒子の沈澱の局所抵抗およびエンジンの稼働条件により特定されたフィルターの汚れの状態の関数として提供される多数の抵抗器（ｒｅｓｉｓｔｏｒ）に適応させることである。
【００５１】
本発明によれば、コンピュータ７は少なくとも１個の抵抗測定値を受取り、絶縁媒体を局所的に加熱することができる関連の抵抗エレメントまたはその他の任意の抵抗エレメントを活性化させ、または活性化させないことにより反応する。
【００５２】
コンピュータ７には上記のような種々の操作戦略が格納されうる。これを、例えば、図３で矢印ＣＭで示した通り、エンジンの運転条件に関連した他のパラメータを取り入れて操作することもできる。
【００５３】
図４の中の曲線Ａと曲線Ｂで示されているように、排気ガス排出口での背圧（△Ｐ）と抵抗（Ｒ）の測定値は、時間と共に反対方向に伸展する。
【００５４】
背圧（△Ｐ）が濾過絶縁媒体の汚れ状態を表示する値であることを知れば、背圧（△Ｐ）とは逆に変動する本発明による抵抗値（Ｒ）の測定値が汚れ条件を表示していることが理解できる。
【００５５】
排気ガス出口での背圧（△Ｐ）（曲線Ｂ）は、媒体が汚れるにつれて、時間と共に増加するというのが今までの技術の考え方である。
【００５６】
図４は、本発明によれば、抵抗（Ｒ）（曲線Ａ）は使用を初めての最初の１０分間で大きく減少し、その後、減少の度合いは低下することを示している。
【００５７】
実施例で示したように、抵抗値を加工処理することで、時間的にも場所（空間）的にも、汚れを非常に正確に管理できる。こうすることで、エネルギーが節約できるということは明らかである。さらに、熱ストレスがうまく制御され、装置の寿命が改善される。
【００５８】
本発明では、その範囲から逸脱することなく、図１に示したような抵抗エレメント６を、ガス流れの中に配置された絶縁媒体上に設置できる。本発明によれば、時間との関係で捉えた絶縁媒体の汚れ発生を測定することで、ガス流れの中の対象期間に亘っての粒子の平均混入割合に関する情報が得られる。例えば、このような装置は、車両からの排出物を、車両コントロールセンター内の標準運転サイクルに従って制御するような場合に使える。
【００５９】
図２に示したように、本発明の実施例は、図２で示されたような装置がガス流れの中に配置されうるので、非常に簡単で手間をかけずに使用できる。粒子蓄積には時間的な変動があるので、ガス流れの粒子の発生割合の探知が可能となる。
【００６０】
タービンエレメントや産業排気筒のような種々の媒体の汚れを探知する場合に、本発明の実施例を使用することが可能である。図２で示したように、本装置は制御すべき対象の媒体上に配置され、電子コンピュータ７のような制御手段に接続される。  さらに、本発明は、本申請者名で出願されているフランス特許ＥＮ．９６／１１，２９２またはＥＮ．９６／１３，８５５で開示されているいくつかの濾過装置においても使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁濾過媒体の簡単な縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例の説明のための摸式図である。
【図３】本発明の他の一実施例の全体略図である。
【図４】背圧値および抵抗値とその時間との相関関係を示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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