JP2000136713A - Particulate collection/regeneration treatment device - Google Patents
Particulate collection/regeneration treatment deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は，ディーゼルエン
ジンから排出される排気ガスに含まれるパティキュレー
トをフィルタで捕集し，捕集されたパティキュレートを
加熱焼却してフィルタを再生する微粒子の捕集・再生処
理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for collecting particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine by a filter and heating and burning the collected particulates to regenerate the filter. -It relates to a reproduction processing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来，ディーゼルエンジンから排気され
る排気ガス中に含まれる浮遊物，カーボン，スモーク，
ＨＣ，ＳＯX 等から成るパティキュレートを除去するパ
ティキュレートフィルタとして，セラミック繊維を積層
した構造のフィルタ，多孔質セラミックスから成るハニ
カム構造のフィルタが知られている。この種のフィルタ
は，パティキュレートが捕集されてフィルタが目詰まり
した時に，熱源を用いてパティキュレートを加熱焼却
し，フィルタを再生処理することが一般的である。2. Description of the Related Art Conventionally, suspended matter, carbon, smoke, and the like contained in exhaust gas exhausted from a diesel engine are disclosed.
As a particulate filter for removing particulates such as HC and SO X , a filter having a structure in which ceramic fibers are laminated and a filter having a honeycomb structure made of porous ceramics are known. This type of filter generally regenerates the filter by heating and burning the particulate using a heat source when the particulate is collected and the filter is clogged.
【０００３】フィルタを再生処理するパティキュレート
フィルタとして，ディーゼルエンジンから排出される排
気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するため，排
気ガス通路に一対のフィルタを並列に配置したものが知
られている。該微粒子の捕集・再生処理タは，一方のフ
ィルタでパティキュレートを捕集し，捕集したパティキ
ュレートが所定量以上になると，排気ガスの流れを切り
換えて他方のフィルタでパティキュレートを捕集すると
共に，フィルタに捕集されたパティキュレートを加熱焼
却し，フィルタを再生するものである（例えば，特開平
７−２７９６４６号公報，特開平８−３１２３２９号公
報参照）。[0003] As a particulate filter for regenerating a filter, a filter in which a pair of filters are arranged in parallel in an exhaust gas passage for collecting particulates contained in exhaust gas discharged from a diesel engine is known. . The particulate collection / regeneration unit collects the particulates with one filter, and when the collected particulates exceed a predetermined amount, switches the flow of the exhaust gas to collect the particulates with the other filter. At the same time, the particulates collected in the filter are heated and incinerated to regenerate the filter (see, for example, JP-A-7-279646 and JP-A-8-313329).
【０００４】また，ディーゼルパティキュレートフィル
タの再生装置は，例えば，図６に示すようなものが考え
られる。該ディーゼルパティキュレートフィルタの再生
装置は，ディーゼルエンジンの排気マニホールドに連通
した排気管７０，排気管７０から分岐する一対の分岐管
７１，７２，それぞれの分岐管７１，７２に取り付けら
れ，排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフ
ィルタ７３，７４，排気ガスを分岐管７１，７２の両方
又は一方に流すように作動する切換弁７６，切換弁７６
とフィルタ７３，７４との間で両分岐管７１，７２同士
を連通する連通管７７，及び再生時にのみ開く開閉弁８
２と排気ガスの流量を制御する流量制御弁８１とからな
る連通管７７に設けられた再生用制御弁８３を有する。A regenerating apparatus for a diesel particulate filter may be, for example, as shown in FIG. The regeneration device for the diesel particulate filter is attached to an exhaust pipe 70 communicating with an exhaust manifold of a diesel engine, a pair of branch pipes 71 and 72 branching from the exhaust pipe 70, and each of the branch pipes 71 and 72. Filters 73 and 74 for collecting the contained particulates, a switching valve 76 that operates to flow exhaust gas to both or one of the branch pipes 71 and 72, and a switching valve 76
A communication pipe 77 which connects the two branch pipes 71, 72 between the filter and the filters 73, 74;
2 and a flow control valve 81 for controlling the flow rate of exhaust gas.
【０００５】切換弁７６を切り換えて，一方の分岐管７
１に排気ガスを導入し，他方の分岐管７２への排気ガス
の流入を遮断すると，排気ガスに含まれるパティキュレ
ートは一方の分岐管７１に設けられたフィルタ７３で捕
集される。フィルタ７３の圧力損失が所定の大きさより
も大きくなると，コントローラ７５は，アクチュエータ
８０に信号を送り，これにより，切換弁７６を切り換え
る。フィルタ７３に設けられたヒータが電極端子８４を
通じて通電される。ヒータの通電時間が所定の時間にな
り，ヒータの温度がパティキュレートの燃焼可能な温度
以上に達すると，開閉弁８２が開いて連通管７７の通路
を開放し，他方の分岐管７２から連通管７７を通して排
気ガスをフィルタ７３に導く。排気ガスは酸素を含んで
いるので，排気ガスがフィルタ７３に導入されると，フ
ィルタ７３に捕集されたパティキュレートは加熱焼却さ
れる。また，他方の分岐管７２のフィルタ７４について
も，フィルタ７３と同様に再生処理される。[0005] By switching the switching valve 76, one branch pipe 7
When the exhaust gas is introduced into 1 and the flow of the exhaust gas into the other branch pipe 72 is shut off, the particulates contained in the exhaust gas are collected by the filter 73 provided in the one branch pipe 71. When the pressure loss of the filter 73 becomes larger than the predetermined value, the controller 75 sends a signal to the actuator 80 to switch the switching valve 76. The heater provided in the filter 73 is energized through the electrode terminal 84. When the energization time of the heater reaches a predetermined time and the temperature of the heater reaches a temperature at which the particulates can be burned, the on-off valve 82 opens to open the passage of the communication pipe 77 and the communication pipe 77 is connected to the other branch pipe 72. The exhaust gas is led to the filter 73 through 77. Since the exhaust gas contains oxygen, when the exhaust gas is introduced into the filter 73, the particulates collected by the filter 73 are heated and incinerated. Also, the filter 74 of the other branch pipe 72 is regenerated in the same manner as the filter 73.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで，微粒子の捕
集・再生処理装置においてフィルタを再生処理するた
め，フィルタに捕集されたパティキュレートを加熱焼却
する場合，上記のように，フィルタの上流の排気管から
排気ガスを再生状態のフィルタへ導入して排気ガス中の
酸素を利用してパティキュレートを加熱焼却したり，或
いは外部から再生状態のフィルタへ空気を導入してパテ
ィキュレートを加熱焼却する必要がある。When the particulates collected by the filter are heated and incinerated in order to regenerate the filter in the particulate collection / regeneration processing apparatus, as described above, the upstream portion of the filter is provided. Exhaust gas is introduced from the exhaust pipe to the regenerated filter to heat and incinerate the particulates using oxygen in the exhaust gas, or air is introduced from the outside to the regenerated filter to heat and incinerate the particulates. There is a need.
【０００７】しかしながら，外部から再生状態のフィル
タへ空気を導入する場合に，フィルタへ空気を送り込む
ための空気ポンプ，外気には埃や塵が含まれているので
空気を浄化するためのエアクリーナ，外気から水分を除
去するための水侵入防止装置等を必要とし，構造が複雑
になると共に，コスト高となる問題がある。また，フィ
ルタの上流側の排気管から排気ガスを再生状態のフィル
タへ導入する場合には，排気ガスの取り入れる排気管が
捕集状態のフィルタの上流側にあるため，フィルタへの
パティキュレートの捕集状況に応じて排気ガス圧に圧力
変動が発生し，再生状態のフィルタへ導入される排気ガ
ス量が一定せず，適正な加熱焼却ができなくなる現象が
発生する。そこで，再生状態のフィルタへ導入される排
気ガス量を一定にするため，極めて複雑な構造になり，
コスト高となる要因になる。However, when air is introduced from outside into the regenerated filter, an air pump for sending air to the filter, an air cleaner for purifying the air because the outside air contains dust and dirt, and an outside air A water intrusion prevention device or the like for removing moisture from the water is required, and the structure becomes complicated and the cost increases. When exhaust gas is introduced from the exhaust pipe on the upstream side of the filter to the filter in the regeneration state, the exhaust pipe for taking in the exhaust gas is located on the upstream side of the filter in the collection state. Fluctuations occur in the exhaust gas pressure in accordance with the collection state, and the amount of exhaust gas introduced into the filter in the regenerated state is not constant, and a phenomenon occurs in which proper heating and incineration cannot be performed. Therefore, in order to keep the amount of exhaust gas introduced into the regenerated filter constant, the structure becomes extremely complicated,
This is a factor that increases costs.
【０００８】また，上記の微粒子の捕集・再生処理装置
は，一対のフィルタに対して排気ガスの流れを切換弁で
切り換え，いずれか一方のフィルタでパティキュレート
を捕集している間に，他方のフィルタに捕集されたパテ
ィキュレートを加熱焼却するが，その際，パティキュレ
ートを焼却するために排気ガスが連通管を介して再生側
フィルタへ導入される。それため，連通管に配置されて
いる再生用制御弁に，排気ガス中のパティキュレートが
付着して堆積し，開口面積が減少するという現象が生じ
る。流量制御弁の開口面積が減少すると，再生側フィル
タに供給される排気ガスの量が減少し，パティキュレー
トの加熱焼却が十分に行われず，再生不良が生じるの
で，再生用制御弁に付着したパティキュレートを除去し
なければならないという新たな問題も発生する。Further, the above-mentioned apparatus for collecting and regenerating fine particles switches the flow of exhaust gas to a pair of filters by a switching valve, and while one of the filters collects particulates, The particulate matter collected by the other filter is heated and incinerated. At this time, exhaust gas is introduced into the regeneration-side filter through a communication pipe in order to incinerate the particulate matter. Therefore, a phenomenon occurs in which particulates in the exhaust gas adhere to and accumulate on the regeneration control valve disposed in the communication pipe, and the opening area decreases. When the opening area of the flow control valve decreases, the amount of exhaust gas supplied to the regeneration side filter decreases, and the heating and incineration of the particulates is not performed sufficiently, resulting in defective regeneration. Another problem arises that the curate must be removed.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の課題を解決することであり，フィルタの後流の出口側
排気ガス通路を大気開放すると，そこを流れる排気ガス
が大気圧になることに着眼し，再生状態のフィルタへ供
給するＯ2 をフィルタから放出された排気ガスから取り
込み，出口側排気ガス通路を流れる排気ガスの一部をポ
ンプを用いて再生状態のフィルタへ供給し，それによっ
て，排気ガス圧の圧力調整装置，エアクリーナ，水侵入
防止装置等を不必要とし，装置自体の構造を簡素化し，
フィルタの再生をスムースに且つ確実に行い，フィルタ
の捕集時間の長期化を確保することができる微粒子の捕
集・再生処理装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem. When an outlet-side exhaust gas passage downstream of a filter is opened to the atmosphere, the exhaust gas flowing therethrough becomes atmospheric pressure. Focusing on this, O 2 supplied to the filter in the regeneration state is taken in from the exhaust gas discharged from the filter, and a part of the exhaust gas flowing through the outlet side exhaust gas passage is supplied to the filter in the regeneration state using a pump. This eliminates the need for an exhaust gas pressure regulator, air cleaner, water intrusion prevention device, etc., and simplifies the structure of the device itself.
An object of the present invention is to provide an apparatus for collecting and regenerating fine particles capable of smoothly and reliably regenerating a filter and ensuring a long filter collection time.
【００１０】この発明は，エンジンからの排気ガスを流
す排気管の入口側排気ガス通路に接続された一対の分岐
通路，前記分岐通路にそれぞれ設けられた排気ガス中の
パティキュレートを捕集するフィルタ，前記フィルタに
捕集されたパティキュレートを加熱焼却するため前記フ
ィルタにそれぞれ設けられた加熱ヒータ，いずれか一方
の前記分岐通路に前記排気ガスを流すため切り換えられ
る切換弁，前記フィルタの後流の前記分岐通路を集合す
る大気開放された出口側排気ガス通路，前記出口側排気
ガス通路と前記フィルタの上流側の前記分岐通路とを接
続する排気ガス供給通路，前記排気ガス供給通路を通じ
て前記出口側排気ガス通路中の排気ガスの一部を前記分
岐通路に送り込むため前記排気ガス供給通路に設けられ
た排気ガス供給ポンプ，並びに前記加熱ヒータ，前記切
換弁及び前記排気ガス供給ポンプの作動を制御するコン
トローラ，から成る微粒子の捕集・再生処理装置に関す
る。[0010] The present invention provides a pair of branch passages connected to an exhaust gas passage on the inlet side of an exhaust pipe through which exhaust gas from an engine flows, and a filter provided in each of the branch passages for collecting particulates in the exhaust gas. A heater provided in the filter to heat and incinerate the particulates collected in the filter, a switching valve switched to flow the exhaust gas through one of the branch passages, An outlet-side exhaust gas passage that is open to the atmosphere that gathers the branch passages; an exhaust-gas supply passage that connects the outlet-side exhaust gas passage with the branch passage upstream of the filter; An exhaust gas supply port provided in the exhaust gas supply passage for feeding a part of the exhaust gas in the exhaust gas passage into the branch passage; Flop, and said heater, said switching valve and a controller for controlling the operation of said exhaust gas supply pump, to collecting and reproducing apparatus of fine particles comprising.
【００１１】前記排気ガス供給ポンプの後流の前記排気
ガス供給通路と前記フィルタの上流側の前記分岐通路と
をそれぞれ連通する排気ガス供給通路には，排気ガス導
入弁がそれぞれ設けられている。[0011] Exhaust gas introduction valves are provided in exhaust gas supply passages respectively connecting the exhaust gas supply passage downstream of the exhaust gas supply pump and the branch passage upstream of the filter.
【００１２】前記排気ガス供給ポンプを駆動するモータ
は，直流式モータである。更に，前記排気ガス供給ポン
プを駆動するモータは，エンジンの運転状況に応じて前
記コントローラによって回転速度が制御される。The motor for driving the exhaust gas supply pump is a DC motor. Further, the rotation speed of the motor for driving the exhaust gas supply pump is controlled by the controller according to the operating condition of the engine.
【００１３】前記コントローラは，前記フィルタの再生
時に前記フィルタに供給される排気ガス中のＯ2 量が均
一になるように，前記フィルタの上流に設けられた温度
センサによる排気ガス温度の検出値に応じて前記直流モ
ータの回転速度を制御する。[0013] The controller detects the exhaust gas temperature detected by a temperature sensor provided upstream of the filter so that the amount of O 2 in the exhaust gas supplied to the filter during regeneration of the filter becomes uniform. The rotation speed of the DC motor is controlled accordingly.
【００１４】前記コントローラは，前記フィルタの再生
時に，前記エンジンの負荷が高い時に回転数を上昇させ
て前記フィルタに多量の排気ガスを送り込み，低い時に
回転数を低減して前記フィルタに少量の前記排気ガスを
送り込む。During regeneration of the filter, the controller increases the number of revolutions when the engine load is high, sends a large amount of exhaust gas to the filter, and decreases the number of revolutions when the engine load is low to reduce the number of revolutions. Send exhaust gas.
【００１５】前記排気ガス供給ポンプは，内部にポンプ
室を形成するハウジング，該ハウジング内に偏心して回
転可能に取り付けられた回転軸，及び前記ハウジングと
前記回転軸とで形成される前記ポンプ室を複数の区画室
に仕切るため前記回転軸の軸方向に形成された溝に往復
移動可能にそれぞれ配置されたベーンから構成されてい
る。The exhaust gas supply pump includes a housing having a pump chamber formed therein, a rotary shaft eccentrically rotatably mounted in the housing, and the pump chamber formed by the housing and the rotary shaft. In order to partition into a plurality of compartments, vanes are reciprocally arranged in grooves formed in the axial direction of the rotating shaft.
【００１６】前記排気ガス供給ポンプを構成する前記ハ
ウジングは，粒子状樹脂材を均一に分散させて焼結した
多孔質窒化ケイ素又はＳｉにＴｉを１０〜２０％添加し
てＮ 2 中で焼結した反応焼結窒化ケイ素から成る多孔質
セラミックスと，該多孔質セラミックスに含浸したＭｏ
Ｓ2 又はＣａＦ2 と潤滑油から成る固体潤滑材とから構
成されている。又は，前記ハウジングは，グラファイト
又は窒化ケイ素にＣａＦ2 の固体潤滑材を塗布して構成
されている。或いは，前記ハウジングは，Ｆｅ 3 Ｏ4 を
含有するＳｉ3 Ｎ4 から成り，前記ハウジングの表面に
磁性流体を含む潤滑油を塗布されている。[0016] The exhaust gas supply pump comprises
The housing is made by uniformly dispersing and sintering particulate resin material
10-20% of Ti is added to porous silicon nitride or Si
And N TwoComposed of reaction sintered silicon nitride sintered in air
Ceramics and Mo impregnated in the porous ceramics
STwoOr CaFTwoAnd a solid lubricant consisting of lubricating oil.
Has been established. Or the housing is graphite
Or CaF on silicon nitrideTwoStructured by applying solid lubricant
Have been. Alternatively, the housing is Fe ThreeOFourTo
Si containedThreeNFourAnd on the surface of the housing
Lubricating oil containing magnetic fluid is applied.
【００１７】前記ベーンは，グラファイト，窒化ケイ素
又は炭化ケイ素のセラミック部材から構成され，前記回
転軸に形成された前記溝内に配置されたスプリングによ
って前記ハウジングの内周面に押圧されている。The vane is made of a ceramic member of graphite, silicon nitride or silicon carbide, and is pressed against the inner peripheral surface of the housing by a spring disposed in the groove formed on the rotating shaft.
【００１８】前記フィルタは，前記分岐通路に設けられ
たケーシング，前記ケーシング内に配置された前記排気
ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ本
体，前記フィルタ本体の前記排気ガスの上流側の面に配
置され且つ前記パティキュレートを負に帯電させる負の
電極がかけられた上流側金網，及び前記フィルタ本体の
前記排気ガスの下流側の面に配置され且つ負に帯電した
前記パティキュレートを吸着する正の電極がかけられた
下流側金網から構成されている。The filter includes a casing provided in the branch passage, a filter body for collecting particulates contained in the exhaust gas disposed in the casing, and a surface of the filter body on the upstream side of the exhaust gas. And the upstream wire mesh to which a negative electrode for negatively charging the particulates is applied, and the negatively charged particulates which are disposed on the surface of the filter body on the downstream side of the exhaust gas. It consists of a downstream wire mesh with a positive electrode applied.
【００１９】前記フィルタ本体は，襞状に折り曲げられ
且つ全体として筒状に形成され，前記排気ガスは前記フ
ィルタ本体の外周側から内周側へ送り出される。The filter body is folded in a fold shape and formed in a cylindrical shape as a whole, and the exhaust gas is sent from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the filter main body.
【００２０】前記フィルタ本体は，セラミック繊維材か
ら構成されている。或いは，前記フィルタ本体は，羽毛
状，又は冠羽毛状の集成繊維材及び／又は縮れ状のセラ
ミック長寸繊維を積層した不織布から構成されている。The filter body is made of a ceramic fiber material. Alternatively, the filter body is made of a nonwoven fabric in which feather-like or crown-feather-like laminated fiber materials and / or crimped ceramic long fibers are laminated.
【００２１】この微粒子の捕集・再生処理装置は，前記
フィルタ本体に予め決められた所定量以上の前記パティ
キュレートが捕集されたことに応答して前記上流側金網
又は前記下流側金網を通電してヒータとして機能させ，
前記フィルタ本体に捕集された前記パティキュレートを
加熱焼却して前記フィルタ本体を再生するものである。The apparatus for collecting and regenerating fine particles energizes the upstream wire mesh or the downstream wire mesh in response to the particulate matter being collected in the filter body in a predetermined amount or more. To function as a heater,
The particulate matter collected in the filter body is heated and incinerated to regenerate the filter body.
【００２２】この微粒子の捕集・再生処理装置は，上記
のように構成したので，切換弁を切り換えて，排気管か
ら排気ガスを一方の分岐通路とフィルタに導入すれば，
排気ガスに含まれるパティキュレートが一方のフィルタ
で捕集され，捕集側フィルタとして機能する。捕集側フ
ィルタがパティキュレートで目詰まりを起こすと，切換
弁が切り換えられて，排気ガスは排気管から他方の分岐
通路とフィルタへと導入されて再生が行なわれ，他方の
フィルタが捕集側フィルタとして機能するようになる。
目詰まりを起こしている再生側フィルタは，加熱ヒータ
で加熱され，加熱ヒータの温度がパティキュレートの燃
焼可能な温度以上に達すると，排気ガス供給ポンプが作
動して出口側排気ガス通路から排気ガスが再生側フィル
タへ導入される。排気ガスは酸素を含んでいるので，排
気ガスが導入されると，再生側フィルタに捕集されたパ
ティキュレートはすぐに加熱焼却されて再生される。次
いで，捕集側フィルタが目詰まりを起こすので，自動的
に切換弁が切り換わって再生されたフィルタが捕集側フ
ィルタとなる。そして，目詰まりを起こしたフィルタが
今度は上記と同様にして再生される。このようにして，
両フィルタは，交互に捕集側フィルタとしての機能を果
たし，その間に他方のフィルタが再生側フィルタとなっ
て再生される。Since this particulate collecting / regenerating apparatus is constructed as described above, if the switching valve is switched to introduce exhaust gas from the exhaust pipe into one of the branch passages and the filter,
Particulates contained in the exhaust gas are collected by one filter and function as a collecting filter. When the collecting filter becomes clogged with the particulates, the switching valve is switched, and the exhaust gas is introduced from the exhaust pipe into the other branch passage and the filter, where regeneration is performed. It will work as a filter.
The clogged regeneration-side filter is heated by the heater, and when the temperature of the heater reaches a temperature at which the particulates can be burned, the exhaust gas supply pump operates and the exhaust gas passes through the outlet-side exhaust gas passage. Is introduced into the regeneration side filter. Since the exhaust gas contains oxygen, when the exhaust gas is introduced, the particulates collected by the regeneration side filter are immediately heated and incinerated to be regenerated. Next, since the collection side filter is clogged, the switching valve is automatically switched and the regenerated filter becomes the collection side filter. The clogged filter is then regenerated in the same manner as described above. In this way,
Both filters alternately function as collection filters, while the other filter is regenerated as a regeneration filter.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による微粒子の捕集・再生処理装置の実施例を説明す
る。図１はこの発明による微粒子の捕集・再生処理装置
の一実施例を示す概略説明図，図２は図１の微粒子の捕
集・再生処理装置における排気ガス供給ポンプを示す断
面図，図３はフィルタの構造を説明するためフィルタの
一部を示す説明図，図４は図３のフィルタの一部を拡大
して示す説明図，及び図５はフィルタを構成する繊維の
形状を模式的に示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for collecting and regenerating fine particles according to the present invention. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a particle collecting / regenerating apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an exhaust gas supply pump in the particle collecting / regenerating apparatus of FIG. 1, and FIG. Is an explanatory view showing a part of the filter for explaining the structure of the filter, FIG. 4 is an explanatory view showing an enlarged part of the filter in FIG. 3, and FIG. 5 is a schematic view showing the shape of a fiber constituting the filter. FIG.
【００２４】この微粒子の捕集・再生処理装置は，ディ
ーゼルエンジンの排気マニホルドに接続された排気管１
０に接続して設けられている。排気管１０には，その入
口側排気ガス通路で分岐した一対の分岐通路１１，１２
が接続されている。分岐通路１１，１２には，排気ガス
に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ１，２
が並列してそれぞれ配設されている。フィルタ１，２に
は，捕集されたパティキュレートを加熱焼却するため，
フィルタ１，２にそれぞれ設けられた加熱ヒータとして
の上流側金網３９又は下流側金網４０が設けられてい
る。また，分岐通路１１，１２の分岐部には，排気ガス
をいずれか一方の分岐通路１１，１２に流すため切り換
えられる切換弁９が設けられている。フィルタ１，２の
後流は，下流側の分岐通路１３，１４を互いに集合する
出口側排気ガス通路１７に連通している。出口側排気ガ
ス通路１７は，排気ガスを外部に放出するように大気開
放され，排気ガスが大気圧になっている。The apparatus for collecting and regenerating fine particles comprises an exhaust pipe 1 connected to an exhaust manifold of a diesel engine.
0 is provided. The exhaust pipe 10 has a pair of branch passages 11 and 12 branched at an inlet-side exhaust gas passage.
Is connected. Filters 1 and 2 for collecting particulates contained in the exhaust gas are provided in the branch passages 11 and 12.
Are arranged in parallel. Filters 1 and 2 are used to heat and incinerate the collected particulates.
An upstream wire mesh 39 or a downstream wire mesh 40 as a heater provided in each of the filters 1 and 2 is provided. Further, a switching valve 9 that is switched at a branch portion of the branch passages 11 and 12 to flow exhaust gas to one of the branch passages 11 and 12 is provided. The downstream of the filters 1 and 2 communicates with an outlet-side exhaust gas passage 17 that collects the downstream branch passages 13 and 14 with each other. The outlet side exhaust gas passage 17 is open to the atmosphere so as to discharge the exhaust gas to the outside, and the exhaust gas is at atmospheric pressure.
【００２５】排気ガス供給通路１８は，出口側排気ガス
通路１７をフィルタ１，２の上流側の分岐通路１１，１
２に連通するものであり，排気ガス供給通路２９を通じ
て分岐通路１１に接続し，また，排気ガス供給通路３６
を通じて分岐通路１２に接続している。排気ガス供給通
路１８には，出口側排気ガス通路１７を流れる浄化され
た排気ガスをフィルタ１，２に供給するため，排気ガス
供給ポンプ１５が設けられる。また，分岐通路１１に連
通する排気ガス供給通路２９には排気ガス導入弁１９が
設けられ，分岐通路１２に連通する排気ガス供給通路３
６には排気ガス導入弁２０が設けられている。また，排
気管１０の入口側排気ガス通路には，排気ガス圧を検出
する圧力センサ２６が設けられ，場合によっては，出口
側排気ガス通路１７にも排気ガス圧を検出する圧力セン
サ４１が配設されている。更に，フィルタ１２の上流側
の排気管１０の入口側排気ガス通路には，排気ガス温度
を検出する温度センサ４４が設けられている。The exhaust gas supply passage 18 connects the outlet side exhaust gas passage 17 to the branch passages 11, 1 on the upstream side of the filters 1, 2.
2 is connected to the branch passage 11 through the exhaust gas supply passage 29, and is connected to the exhaust gas supply passage 36.
Through the branch passage 12. An exhaust gas supply pump 15 is provided in the exhaust gas supply passage 18 so as to supply purified exhaust gas flowing through the outlet side exhaust gas passage 17 to the filters 1 and 2. An exhaust gas supply valve 29 is provided in the exhaust gas supply passage 29 communicating with the branch passage 11, and the exhaust gas supply passage 3 communicating with the branch passage 12 is provided.
6 is provided with an exhaust gas introduction valve 20. Further, a pressure sensor 26 for detecting the exhaust gas pressure is provided in the exhaust gas passage on the inlet side of the exhaust pipe 10, and a pressure sensor 41 for detecting the exhaust gas pressure is also provided in the exhaust gas passage 17 on the outlet side in some cases. Has been established. Further, a temperature sensor 44 for detecting the exhaust gas temperature is provided in the exhaust gas passage on the inlet side of the exhaust pipe 10 on the upstream side of the filter 12.
【００２６】排気ガス供給ポンプ１５は，電源４３から
供給される直流電力で直流モータ４２によって駆動さ
れ，直流モータ４２はエンジンの運転状況に応じてコン
トローラ２５によって回転速度が制御されるように構成
されている。排気ガス供給ポンプ１５は，図２に示すよ
うに，内部にポンプ室３５を形成するハウジング３０，
ハウジング３０を覆っているケース４５，ハウジング３
０内に偏心して回転可能に取り付けられた回転軸３１，
ハウジング３０と回転軸３１とで形成されるポンプ室３
５を複数の区画室に仕切るため回転軸３１の軸方向に形
成された溝３４に往復移動可能にそれぞれ配置されたベ
ーン３２，及びベーン３２の先端面をハウジング３０の
内周面に当接するようにベーン３２を半径方向外向きに
押圧するため，回転軸３１の溝３４に配置されたスプリ
ング３３から構成されている。The exhaust gas supply pump 15 is driven by a DC motor 42 with DC power supplied from a power supply 43, and the DC motor 42 is configured so that the rotation speed is controlled by the controller 25 in accordance with the operating condition of the engine. ing. As shown in FIG. 2, the exhaust gas supply pump 15 includes a housing 30 having a pump chamber 35 formed therein.
Case 45, housing 3 covering housing 30
A rotating shaft 31, which is eccentrically mounted within 0 and rotatably mounted,
Pump chamber 3 formed by housing 30 and rotating shaft 31
The vanes 32, each of which is reciprocally movable in a groove 34 formed in the axial direction of the rotating shaft 31 to partition the partition 5 into a plurality of compartments, and the leading end surface of the vane 32 abuts the inner peripheral surface of the housing 30. A spring 33 is provided in a groove 34 of the rotating shaft 31 to press the vane 32 outward in the radial direction.
【００２７】ハウジング３０は，多孔質窒化ケイ素又は
ＳｉにＴｉを１０〜２０％添加してＮ2 中で焼結した反
応焼結窒化ケイ素から成る多孔質セラミックスと，該多
孔質セラミックスの多孔部に含浸したＭｏＳ2 又はＣａ
Ｆ2 と潤滑油から成る潤滑材とから構成されている。或
いは，ハウジング３０は，グラファイト又は窒化ケイ素
にＣａＦ2 の固定潤滑材を塗布して構成されている。又
は，ハウジング３０は，Ｆｅ3 Ｏ4 を含有するＳｉ3 Ｎ
4 から構成することができる。Ｓｉ3 Ｎ4 中にＦｅ3 Ｏ
4 を含有させると，磁力を通すことになる。そこで，磁
性流体として潤滑油を含む磁性体をハウジング３０の表
面に塗布すると，排気ガスの気体によって潤滑油が飛ば
されずに，ハウジング３０の内周面に保持され，長こう
な潤滑を行なうことができる。The housing 30 includes a porous ceramic made of reactive silicon nitride obtained by adding 10 to 20% of Ti to porous silicon nitride or Si and sintering in N 2 , and a porous part of the porous ceramic. Impregnated MoS 2 or Ca
It is composed of a lubricant consisting of F 2 and the lubricating oil. Alternatively, the housing 30 is formed by applying a fixed lubricant of CaF 2 to graphite or silicon nitride. Alternatively, the housing 30 is made of Si 3 N containing Fe 3 O 4.
Can be composed of four . Fe 3 O in Si 3 N 4
If 4 is included, it will pass magnetic force. Therefore, when a magnetic material containing lubricating oil is applied to the surface of the housing 30 as a magnetic fluid, the lubricating oil is not splashed by the gas of the exhaust gas, but is held on the inner peripheral surface of the housing 30 to perform long lubrication. it can.
【００２８】また，ベーンは，グラファイト，或いは窒
化ケイ素又は炭化ケイ素のセラミック部材から構成され
ている。従って，ベーン３２がハウジング３０内で偏心
して回転する際に，ハウジング３０の内周面によって十
分に自己潤滑されることになる。The vane is made of graphite or a ceramic member of silicon nitride or silicon carbide. Therefore, when the vane 32 rotates eccentrically in the housing 30, the inner peripheral surface of the housing 30 is sufficiently self-lubricated.
【００２９】フィルタ１，２は，分岐通路１１，１２に
配置されたケーシング５，ケーシング５内に配置された
排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフィル
タ本体３，４，フィルタ本体３，４の排気ガスの上流側
の面に配置され且つパティキュレートを負に帯電させる
負の電極がかけられた上流側金網３９，及びフィルタ本
体３，４の排気ガスの下流側の面に配置され且つ負に帯
電したパティキュレートを吸着する正の電極がかけられ
た下流側金網４０から構成されている。上流側金網３９
と下流側金網４０は，電源４３に接続されて電位がかけ
られる。フィルタ本体３，４は，例えば，ひだ状に折り
曲げられ且つ全体として筒状に形成されている。フィル
タ本体３，４の両端には遮蔽プレート２７，２８が取り
付けられている。分岐通路１１，１２からフィルタ１，
２へ流入した排気ガスは，矢印で示すように，ケーシン
グ５，６とフィルタ本体３，４との間に排気ガス通路
７，８からフィルタ本体３，４の中央排気ガス通路３
７，３８へ外周側から内周側へ送り出されるように構成
されている。The filters 1 and 2 include a casing 5 disposed in the branch passages 11 and 12, and filter bodies 3 and 4 for collecting particulates contained in exhaust gas disposed in the casing 5. And an upstream wire mesh 39 to which a negative electrode for negatively charging particulates is applied, and a downstream surface of the filter bodies 3 and 4 which are arranged on the upstream surface of the exhaust gas and have a negative electrode. It comprises a downstream wire mesh 40 on which a positive electrode for adsorbing charged particulates is applied. Upstream wire mesh 39
And the downstream wire mesh 40 are connected to a power supply 43 to apply a potential. The filter bodies 3 and 4 are, for example, folded in a pleated shape and formed in a cylindrical shape as a whole. Shield plates 27, 28 are attached to both ends of the filter bodies 3, 4, respectively. From the branch passages 11 and 12, the filter 1,
The exhaust gas which has flowed into the filter body 3 is disposed between the casings 5 and 6 and the filter bodies 3 and 4 through the exhaust gas passages 7 and 8, as shown by arrows.
It is configured to be sent from the outer peripheral side to the inner peripheral side to 7, 38.
【００３０】フィルタ本体３，４は，耐熱性で耐酸化性
に富んだＳｉＣ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＣで被覆されたＳｉ
3 Ｎ4 等から成るセラミック繊維の不織布から作製さ
れ，その他均等な材料として，セラミックス織布，セラ
ミックフェルト等の繊維材料から作製できる。繊維材
は，単一長繊維材を使用できるだけでなく，図５の
（Ａ）に示すように，羽毛状繊維４６の集成繊維材及び
／又は縮れ状のセラミック長寸繊維を積層した不織布，
或いは，図５の（Ｂ）に示すように，冠羽毛状繊維４７
の集成繊維材及び／又は縮れ状のセラミック長寸繊維を
積層した不織布から構成することができる。The filter bodies 3 and 4 are made of SiC coated with SiC, Al 2 O 3 , and SiC which are heat-resistant and rich in oxidation resistance.
3 N made from ceramic fiber nonwoven fabric composed of 4, etc., other as equivalent materials, ceramic fabric, it can be made from fibrous material such as a ceramic felt. As the fiber material, not only can a single filament material be used, but also, as shown in FIG. 5 (A), a nonwoven fabric in which laminated fiber material of feather-like fibers 46 and / or crimped ceramic long fibers are laminated.
Alternatively, as shown in FIG.
And / or a nonwoven fabric laminated with crimped ceramic long fibers.
【００３１】コントローラ２５は，排気ガス供給ポンプ
１５の作動，排気ガス導入弁１９，２０の開閉作動，切
換弁９の切り換え作動を行うアクチュエータ１６の作
動，上流側金網３９と下流側金網４０への電極の印加，
及び電源４３から上流側金網３９又は下流側金網４０へ
の通電を制御する。この微粒子の捕集・再生処理装置で
は，ディーゼルエンジンのエンジン回転を検出する回転
センサ２１，エンジン負荷を検出する負荷センサ２２，
排気管１０を流れる排気ガス圧を検出する圧力センサ２
６から得られる検出信号は，コントローラ２５に入力さ
れる。コントローラ２５は，各センサ２１，２２，２
６，４１からの情報に応じて，排気ガス供給ポンプ１
５，排気ガス導入弁１９，２０，アクチュエータ１６，
上流側金網３９及び下流側金網４０の作動を制御する。
或いは，コントローラ２５は，フィルタ１，２の上流側
の排気管１０に設けられた排気ガス温度を検出する温度
センサ４４の検出信号に応じて各機器を制御するように
構成することもできる。この場合に，排気ガス温度は，
エンジン負荷の大きさに相関しており，エンジン負荷の
大きくて排気ガス温度が高い程，Ｏ2 濃度が小さくな
る。The controller 25 operates the exhaust gas supply pump 15, opens and closes the exhaust gas introduction valves 19 and 20, operates the actuator 16 for switching the switching valve 9, and connects the upstream wire mesh 39 and the downstream wire mesh 40. Electrode application,
And the power supply 43 controls the power supply to the upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40. In this particulate collection / regeneration processor, a rotation sensor 21 for detecting engine rotation of a diesel engine, a load sensor 22 for detecting engine load,
Pressure sensor 2 for detecting the pressure of exhaust gas flowing through exhaust pipe 10
The detection signal obtained from 6 is input to the controller 25. The controller 25 includes the sensors 21, 22, 2
Exhaust gas supply pump 1 according to information from 6, 41
5, exhaust gas introduction valves 19 and 20, actuator 16,
The operation of the upstream wire mesh 39 and the downstream wire mesh 40 is controlled.
Alternatively, the controller 25 can be configured to control each device according to a detection signal of a temperature sensor 44 provided in the exhaust pipe 10 on the upstream side of the filters 1 and 2 for detecting an exhaust gas temperature. In this case, the exhaust gas temperature is
It is correlated with the magnitude of the engine load. The higher the engine load and the higher the exhaust gas temperature, the lower the O 2 concentration.
【００３２】また，コントローラ２５は，フィルタ１，
２の再生時に，フィルタ１，２に供給される排気ガス中
のＯ2 量が均一になるように直流モータ４２の回転速度
を制御するものである。コントローラ２５は，フィルタ
１，２の再生時に，エンジンの負荷が高い時には回転数
を上昇させてフィルタ１，２に多量の排気ガスを送り込
み，低い時には回転数を低減してフィルタ１，２に少量
の排気ガスを送り込むように制御する。また，コントロ
ーラ２５は，フィルタ１，２に予め決められた所定量以
上のパティキュレートが捕集されたことに応答して上流
側金網３９又は下流側金網４０を通電してヒータとして
機能させ，フィルタ１，２に捕集されたパティキュレー
トを加熱焼却してフィルタ１，２を再生するように制御
する。The controller 25 includes a filter 1,
During the regeneration of the filter 2, the rotation speed of the DC motor 42 is controlled so that the O 2 amount in the exhaust gas supplied to the filters 1 and 2 becomes uniform. During regeneration of the filters 1 and 2, the controller 25 increases the rotation speed when the load of the engine is high and sends a large amount of exhaust gas to the filters 1 and 2; Is controlled so as to send the exhaust gas. In addition, the controller 25 supplies electricity to the upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40 in response to the collection of particulates of a predetermined amount or more in the filters 1 and 2 to function as a heater. Control is performed so that the particulates collected in the filters 1 and 2 are heated and incinerated to regenerate the filters 1 and 2.
【００３３】この微粒子の捕集・再生処理装置は，フィ
ルタ１，２を交互に通過する排気ガスに含まれるカーボ
ン，煤，ＨＣ等のパティキュレートを捕集し，フィルタ
１，２に捕集されたパティキュレートを加熱ヒータとし
ての上流側金網３９又は下流側金網４０を作動して加熱
焼却し，フィルタ１，２を再生する。This particulate collecting / regenerating apparatus collects particulates such as carbon, soot and HC contained in the exhaust gas passing alternately through the filters 1 and 2 and is collected by the filters 1 and 2. By operating the upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40 as a heater, the generated particulates are heated and incinerated, and the filters 1 and 2 are regenerated.
【００３４】この微粒子の捕集・再生処理装置では，加
熱ヒータとしての上流側金網３９又は下流側金網４０
は，フィルタ本体３，４の周方向に通電可能に構成する
ことができる。上流側金網３９又は下流側金網４０に
は，通電のため周方向の両端に電極端子２３，２４が設
けられている。上流側金網３９又は下流側金網４０は，
軸方向全領域において均一なピッチ即ちメッシュ数に構
成したものを使用することができる。In the apparatus for collecting and regenerating fine particles, the upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40 as a heater is used.
Can be configured to be able to conduct electricity in the circumferential direction of the filter bodies 3 and 4. The upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40 is provided with electrode terminals 23 and 24 at both ends in the circumferential direction for energization. The upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40
A structure having a uniform pitch, that is, the number of meshes in all regions in the axial direction can be used.
【００３５】この微粒子の捕集・再生処理装置では，分
岐通路１１，１２の上流側の排気管１０に排気ガス圧を
検出するための圧力センサ２６が設けられ，場合によっ
ては，フィルタ１，２の下流側の分岐通路１３，１４に
排気ガス圧を検出するための圧力センサ４１を設けても
よい。圧力センサ２６による排気ガス圧の検出値は，コ
ントローラ２５に入力される。排気管１０から一対の分
岐通路１１，１２に分岐する分岐点には，コントローラ
２５の指令で電磁式又は油圧式のアクチュエータ１６に
よって作動される切換弁９が配設されている。切換弁９
は，アクチュエータ１６によって排気ガスをいずれか一
方或いは両方の分岐通路１１，１２に流すように作動さ
れる。コントローラ２５は，圧力センサ２６からの排気
ガス圧の検出信号を受けて切換弁９の切り換え作動を行
なうと共に，再生するフィルタ１又は２の上流側金網３
９又は下流側金網４０を作動する。In this apparatus for collecting and regenerating fine particles, a pressure sensor 26 for detecting the exhaust gas pressure is provided in the exhaust pipe 10 on the upstream side of the branch passages 11 and 12, and in some cases, the filters 1 and 2 are used. A pressure sensor 41 for detecting exhaust gas pressure may be provided in the branch passages 13 and 14 on the downstream side of. The detected value of the exhaust gas pressure by the pressure sensor 26 is input to the controller 25. At a branch point where the exhaust pipe 10 branches into a pair of branch passages 11 and 12, a switching valve 9 that is operated by an electromagnetic or hydraulic actuator 16 in accordance with a command from a controller 25 is provided. Switching valve 9
Is operated by an actuator 16 so as to flow exhaust gas to one or both branch passages 11 and 12. The controller 25 receives the detection signal of the exhaust gas pressure from the pressure sensor 26, performs the switching operation of the switching valve 9, and performs the upstream wire mesh 3 of the filter 1 or 2 to be regenerated.
9 or the downstream wire mesh 40 is activated.
【００３６】この微粒子の捕集・再生処理装置は，上記
のように構成されているので，次のように作動する。デ
ィーゼルエンジンの運転によって，切換弁９は，例え
ば，図１に示すように，分岐通路１１を開放し，分岐通
路１２を閉鎖する。ディーゼルエンジンからの排気ガス
は排気マニホルドから排気管１０を通って分岐通路１１
に流れ込み，フィルタ１によって排気ガス中に含まれる
パティキュレートが捕集される。この時，コントローラ
２５は，上流側金網３９に負の電極をかけ，下流側金網
４０に正の電極をかける。フィルタ１を流れる排気ガス
中に含まれるパティキュレートは，負の電荷に印加さ
れ，フィルタ本体３を通過したとしても正の電極の下流
側金網４０に吸着され，パティキュレートの微粒子でも
捕集されることになる。Since the apparatus for collecting and regenerating fine particles is constructed as described above, it operates as follows. By the operation of the diesel engine, the switching valve 9 opens the branch passage 11 and closes the branch passage 12, for example, as shown in FIG. Exhaust gas from the diesel engine passes from an exhaust manifold through an exhaust pipe 10 to a branch passage 11.
And the particulates contained in the exhaust gas are collected by the filter 1. At this time, the controller 25 applies a negative electrode to the upstream wire mesh 39 and a positive electrode to the downstream wire mesh 40. The particulates contained in the exhaust gas flowing through the filter 1 are applied to a negative charge, and even if they pass through the filter body 3, are adsorbed by the wire mesh 40 on the downstream side of the positive electrode, and the particulates of the particulates are also collected. Will be.
【００３７】圧力センサ２６，４１からの排気ガス圧力
の信号はコントローラ２５に入力され，コントローラ２
５はフィルタ１の上流側と下流側との排気ガス圧力の圧
力比を演算する。フィルタ１が目詰まりを起こすと，即
ちフィルタ１に堆積されたパティキュレートが所定量に
達すると，フィルタ１の上流側と下流側との排気ガス圧
力の圧力比が所定値に達する。該圧力比が所定値に達し
たとき，コントローラ２５の指令によってアクチュエー
タ１６が作動し，切換弁９が切り換えられ，ディーゼル
エンジン１からの排気ガスは排気管１０を通って分岐通
路１２に流れ込むようになる。The exhaust gas pressure signals from the pressure sensors 26 and 41 are input to the controller 25,
5 calculates the pressure ratio of the exhaust gas pressure on the upstream side and the downstream side of the filter 1. When the filter 1 is clogged, that is, when the particulates accumulated on the filter 1 reach a predetermined amount, the pressure ratio between the exhaust gas pressure on the upstream side and the downstream side of the filter 1 reaches a predetermined value. When the pressure ratio reaches a predetermined value, the actuator 16 is operated by the command of the controller 25, the switching valve 9 is switched, and the exhaust gas from the diesel engine 1 flows through the exhaust pipe 10 into the branch passage 12. Become.
【００３８】排気ガスが分岐通路１２に流れ込んでいる
間は，分岐通路１１には排気管１０からの排気ガスの流
入が遮断されているので，コントローラ２５は，フィル
タ１の再生を行うためのＯ2 を含む排気ガスをフィルタ
１に供給するため，排気ガス供給ポンプ１５が作動する
と共に，排気ガス導入弁１９を開放し，出口側排気ガス
通路１７から大気圧の排気ガスを分岐通路１１へ送り込
む。上流側金網３９と下流側金網４０に電極をかけてい
た状態を停止し，上流側金網３９又は下流側金網４０に
通電してヒータとして機能させ，フィルタ１に捕集され
ているパティキュレートを加熱焼却する。即ち，フィル
タ１の上流側金網３９又は下流側金網４０が通電され，
通電時間が所定の時間になると，フィルタ本体３の温度
がパティキュレートの燃焼可能な温度以上に達し，フィ
ルタ１に捕集されたパティキュレートは加熱焼却され，
フィルタ１は再生される。While the exhaust gas is flowing into the branch passage 12, the flow of the exhaust gas from the exhaust pipe 10 into the branch passage 11 is blocked. In order to supply the exhaust gas containing 2 to the filter 1, the exhaust gas supply pump 15 is operated, the exhaust gas introduction valve 19 is opened, and the exhaust gas at atmospheric pressure is sent from the outlet exhaust gas passage 17 to the branch passage 11. . The state in which the electrodes are applied to the upstream wire mesh 39 and the downstream wire mesh 40 is stopped, and electricity is supplied to the upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40 to function as a heater, and the particulates collected by the filter 1 are heated. Incinerate. That is, the upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40 of the filter 1 is energized,
When the energization time reaches a predetermined time, the temperature of the filter body 3 reaches a temperature at which particulates can be burned, and the particulates collected in the filter 1 are heated and incinerated.
Filter 1 is regenerated.
【００３９】排気ガスの分岐通路１２及びフィルタ２へ
の流入が続くと，やがてフィルタ２が目詰まりを起こ
す。フィルタ２に堆積されたパティキュレートが所定量
に達し，フィルタ２の上流側と下流側との排気ガス圧力
の圧力比が所定値に達する。圧力比が所定値に達したと
き，コントローラ２５の指令によってアクチュエータ１
６が作動して切換弁９が切り換えられ，ディーゼルエン
ジンからの排気ガスは排気管１０を通って再び分岐通路
１１に流れ込むようになる。そこで，排気ガスが分岐通
路１１に流れ込んでいる間は，分岐通路１２には排気ガ
スの流入が遮断されているので，その間に分岐通路１２
のフィルタ２の再生が行われる。即ち，フィルタ２の上
流側金網３９又は下流側金網４０が通電され，通電時間
が所定の時間になり，温度がパティキュレートの燃焼可
能な温度以上に達すると，フィルタ２に捕集されたパテ
ィキュレートは加熱焼却され，フィルタ２は再生され
る。When the exhaust gas continues to flow into the branch passage 12 and the filter 2, the filter 2 eventually becomes clogged. The particulates deposited on the filter 2 reach a predetermined amount, and the pressure ratio of the exhaust gas pressure on the upstream side and the downstream side of the filter 2 reaches a predetermined value. When the pressure ratio reaches a predetermined value, the actuator 1
6, the switching valve 9 is switched, and the exhaust gas from the diesel engine flows into the branch passage 11 again through the exhaust pipe 10. Therefore, while the exhaust gas is flowing into the branch passage 11, the inflow of the exhaust gas into the branch passage 12 is blocked.
Of the filter 2 is performed. That is, when the upstream wire mesh 39 or the downstream wire mesh 40 of the filter 2 is energized and the energization time reaches a predetermined time and the temperature reaches a temperature at which the particulates can be burned, the particulates collected by the filter 2 are collected. Is heated and incinerated, and the filter 2 is regenerated.
【００４０】[0040]
【発明の効果】この発明による微粒子の捕集・再生処理
装置は，上記のように構成したので，再生中のフィルタ
に供給する排気ガスは常時大気圧であり，圧力変動がな
いので排気ガス圧を制御する必要がなく，装置そのもの
を簡素化し，コストを低減できる。また，コントローラ
は，フィルタを再生する場合に排気ガス供給ポンプの作
動を制御し，フィルタに供給する排気ガス中のＯ2 を適
正量に制御してパティキュレートの燃焼を適正に制御す
ることができ，再生中のフィルタにおけるパティキュレ
ートの燃焼が異常燃焼することがなく，フィルタが過熱
されて溶損や破損することが防止され，フィルタの耐久
性を向上できる。更に，排気ガス中には，ＮＯX やＳＯ
X がまだ残存しているが，排気ガス供給ポンプを，セラ
ミックス，グラファイト，固体潤滑材を用いて構成して
いるので，摩耗が発生せず，耐熱性，耐腐食性に優れて
おり，耐久性を向上させることができる。また，再生状
態のフィルタに供給される排気ガス量が時間の経過に伴
って適正に制御でき，フィルタの再生がスムースに行な
われるので，フィルタに捕集されたパティキュレートを
十分に加熱焼却することができ，フィルタの捕集時間の
長期化を図ることができる。Since the apparatus for collecting and regenerating fine particles according to the present invention is constructed as described above, the exhaust gas supplied to the filter being regenerated is always at the atmospheric pressure. It is not necessary to control the device, the device itself can be simplified, and the cost can be reduced. The controller controls the operation of the exhaust gas supply pump when regenerating the filter, the O 2 in the exhaust gas supplied to the filter control to the proper amount can be properly controlled combustion of particulates In addition, the particulate combustion in the filter being regenerated is not abnormally burned, and the filter is prevented from being overheated and melted or damaged, thereby improving the durability of the filter. Furthermore, NO x and SO are contained in exhaust gas.
Although X still remains, the exhaust gas supply pump is made of ceramics, graphite, and solid lubricant, so it does not wear and has excellent heat resistance and corrosion resistance. Can be improved. In addition, the amount of exhaust gas supplied to the regenerated filter can be appropriately controlled with the passage of time, and the regeneration of the filter can be performed smoothly. Therefore, the particulate matter collected by the filter must be sufficiently heated and incinerated. Therefore, it is possible to prolong the collection time of the filter.
【図１】この発明による微粒子の捕集・再生処理装置の
一実施例を示す概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a device for collecting and regenerating fine particles according to the present invention.
【図２】図１の微粒子の捕集・再生処理装置における排
気ガス供給ポンプを示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an exhaust gas supply pump in the apparatus for collecting and regenerating fine particles in FIG.
【図３】フィルタの構造を説明するためのフィルタの一
部を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a part of a filter for explaining a structure of the filter.
【図４】図３のフィルタの一部を拡大して示す説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a part of the filter of FIG. 3 in an enlarged manner.
【図５】フィルタを構成する繊維の形状を模式的に示す
説明図である。FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the shape of a fiber constituting a filter.
【図６】従来の微粒子の捕集・再生処理装置を示す概略
説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory view showing a conventional fine particle collecting / regenerating apparatus.
１，２ フィルタ ３，４ フィルタ本体 ５，６ ケーシング ７，８ 排気ガス通路 ９ 切換弁 １０ 入口側排気ガス通路 １１，１２ 入口側分岐通路 １３，１４ 出口側分岐通路 １５ 排気ガス供給ポンプ １６ アクチュエータ １７ 出口側排気ガス通路 １８，２９，３６ 排気ガス供給通路 １９，２０ 排気ガス導入弁 ２１ エンジン回転センサ ２２ エンジン負荷センサ ２３，２４ 電極端子 ２５ コントローラ ２６，４１ 圧力センサ ２７ 上流側遮蔽プレート ２８ 下流側遮蔽プレート ３０ ハウジング ３１ 回転軸 ３２ ベーン ３３ スプリング ３４ 溝 ３５ ポンプ室 ３７，３８ 中央排気ガス通路 ３９ 上流側金網 ４０ 下流側金網 ４２ 直流モータ ４４ 温度センサ ４６ 羽毛状繊維 ４７ 冠羽毛状繊維 Reference numerals 1, 2, 3, 4 Filter body 5, 6 Casing 7, 8 Exhaust gas passage 9 Switching valve 10 Inlet-side exhaust gas passage 11, 12 Inlet-side branch passage 13, 14 Outlet-side branch passage 15 Exhaust gas supply pump 16 Actuator 17 Outlet-side exhaust gas passage 18, 29, 36 Exhaust gas supply passage 19, 20 Exhaust gas introduction valve 21 Engine rotation sensor 22 Engine load sensor 23, 24 Electrode terminal 25 Controller 26, 41 Pressure sensor 27 Upstream shielding plate 28 Downstream shielding Plate 30 Housing 31 Rotary shaft 32 Vane 33 Spring 34 Groove 35 Pump chamber 37, 38 Central exhaust gas passage 39 Upstream wire mesh 40 Downstream wire mesh 42 DC motor 44 Temperature sensor 46 Feather fiber 47 Crown feather fiber
Claims (16)
接続された一対の分岐通路，前記分岐通路にそれぞれ設
けられた排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィ
ルタ，前記フィルタに捕集されたパティキュレートを加
熱焼却するため前記フィルタにそれぞれ設けられた加熱
ヒータ，いずれか一方の前記分岐通路に前記排気ガスを
流すため切り換えられる切換弁，前記フィルタの後流の
前記分岐通路を集合する大気開放された出口側排気ガス
通路，前記出口側排気ガス通路と前記フィルタの上流側
の前記分岐通路とを接続する排気ガス供給通路，前記排
気ガス供給通路を通じて前記出口側排気ガス通路中の排
気ガスの一部を前記分岐通路に送り込むため前記排気ガ
ス供給通路に設けられた排気ガス供給ポンプ，並びに前
記加熱ヒータ，前記切換弁及び前記排気ガス供給ポンプ
の作動を制御するコントローラ，から成る微粒子の捕集
・再生処理装置。1. A pair of branch passages connected to an exhaust pipe through which exhaust gas from an engine flows, a filter provided in each of the branch passages for collecting particulates in exhaust gas, and a filter collected by the filter. A heater provided in each of the filters to heat and incinerate the particulates, a switching valve that is switched to allow the exhaust gas to flow through any one of the branch passages, and an atmosphere opening that collects the branch passages downstream of the filter. The outlet-side exhaust gas passage, the exhaust-gas supply passage connecting the outlet-side exhaust gas passage with the branch passage upstream of the filter, and the exhaust gas in the outlet-side exhaust gas passage through the exhaust gas supply passage. An exhaust gas supply pump provided in the exhaust gas supply passage for feeding a part of the exhaust gas into the branch passage; An apparatus for collecting and regenerating particulates, comprising a switching valve and a controller for controlling the operation of the exhaust gas supply pump.
気ガス供給通路と前記フィルタの上流側の前記分岐通路
とをそれぞれ連通する排気ガス供給通路には，排気ガス
導入弁がそれぞれ設けられていることから成る請求項１
に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。2. An exhaust gas supply passage which communicates the exhaust gas supply passage downstream of the exhaust gas supply pump with the branch passage upstream of the filter is provided with an exhaust gas introduction valve. Claim 1 comprising:
2. A device for collecting and regenerating fine particles according to claim 1.
タは，直流式モータであることから成る請求項１に記載
の微粒子の捕集・再生処理装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein the motor for driving the exhaust gas supply pump is a DC motor.
タは，エンジンの運転状況に応じて前記コントローラに
よって回転速度が制御されることから成る請求項１に記
載の微粒子の捕集・再生処理装置。4. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 1, wherein a rotation speed of the motor for driving the exhaust gas supply pump is controlled by the controller according to an operation state of the engine.
生時に前記フィルタに供給される排気ガス中のＯ2 量が
均一になるように，前記フィルタの上流に設けられた温
度センサによる排気ガス温度の検出値に応じて前記直流
モータの回転速度を制御することから成る請求項４に記
載の微粒子の捕集・再生処理装置。5. The controller according to claim 1, wherein the controller detects an exhaust gas temperature by a temperature sensor provided upstream of the filter so that the amount of O 2 in the exhaust gas supplied to the filter at the time of regeneration of the filter becomes uniform. 5. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 4, comprising controlling the rotation speed of the DC motor according to the value.
生時に，前記エンジンの負荷が高い時に回転数を上昇さ
せて前記フィルタに多量の排気ガスを送り込み，低い時
に回転数を低減して前記フィルタに少量の前記排気ガス
を送り込むことから成る請求項４に記載の微粒子の捕集
・再生処理装置。6. The controller according to claim 1, wherein the controller increases a rotation speed when the load of the engine is high and sends a large amount of exhaust gas to the filter during regeneration of the filter. 5. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 4, comprising sending the exhaust gas.
プ室を形成するハウジング，該ハウジング内に偏心して
回転可能に取り付けられた回転軸，及び前記ハウジング
と前記回転軸とで形成される前記ポンプ室を複数の区画
室に仕切るため前記回転軸の軸方向に形成された溝に往
復移動可能にそれぞれ配置されたベーンから構成されて
いることから成る請求項１に記載の微粒子の捕集・再生
処理装置。7. The exhaust gas supply pump, wherein a housing defining a pump chamber therein, a rotating shaft eccentrically rotatably mounted in the housing, and the pump formed by the housing and the rotating shaft 2. The collection and regeneration of fine particles according to claim 1, comprising vanes each reciprocally disposed in a groove formed in the axial direction of said rotary shaft to partition the chamber into a plurality of compartments. Processing equipment.
ハウジングは，粒子状樹脂材を均一に分散させて焼結し
た多孔質窒化ケイ素又はＳｉにＴｉを１０〜２０％添加
してＮ2 中で焼結した反応焼結窒化ケイ素から成る多孔
質セラミックスと，該多孔質セラミックスに含浸したＭ
ｏＳ2 又はＣａＦ2 と潤滑油から成る固体潤滑材とから
構成されていることから成る請求項７に記載の微粒子の
捕集・再生処理装置。8. The exhaust gas supply pump, wherein the housing is formed by adding 10 to 20% of Ti to porous silicon nitride or Si obtained by uniformly dispersing a particulate resin material and sintering the mixture in N 2 . Porous ceramic made of sintered reaction-sintered silicon nitride and M impregnated in the porous ceramic
8. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 7, wherein said apparatus comprises oS 2 or CaF 2 and a solid lubricant comprising a lubricating oil.
ハウジングは，グラファイト又は窒化ケイ素にＣａＦ2
の固体潤滑材を塗布して構成されていることから成る請
求項７に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。Wherein said housing constituting said exhaust gas feed pump, CaF 2 on graphite or silicon nitride
8. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 7, comprising a solid lubricant applied.
記ハウジングは，Ｆｅ3 Ｏ4 を含有するＳｉ3 Ｎ4 から
成り，前記ハウジングの表面に磁性流体を含む潤滑油を
塗布されていることから成る請求項７に記載の微粒子の
捕集・再生処理装置。10. The housing constituting the exhaust gas supply pump is made of Si 3 N 4 containing Fe 3 O 4, and the surface of the housing is coated with lubricating oil containing a magnetic fluid. An apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 7.
イ素又は炭化ケイ素のセラミック部材から構成され，前
記回転軸に形成された前記溝内に配置されたスプリング
によって前記ハウジングの内周面に押圧されていること
から成る請求項６に記載の微粒子の捕集・再生処理装
置。11. The vane is made of a ceramic member of graphite, silicon nitride, or silicon carbide, and is pressed against the inner peripheral surface of the housing by a spring disposed in the groove formed on the rotating shaft. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 6, comprising:
られたケーシング，前記ケーシング内に配置された前記
排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集するフィル
タ本体，前記フィルタ本体の前記排気ガスの上流側の面
に配置され且つ前記パティキュレートを負に帯電させる
負の電極がかけられた上流側金網，及び前記フィルタ本
体の前記排気ガスの下流側の面に配置され且つ負に帯電
した前記パティキュレートを吸着する正の電極がかけら
れた下流側金網から構成されていることから成る請求項
１に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。12. A filter provided in the branch passage, a filter body for collecting particulates contained in the exhaust gas disposed in the casing, and an upstream side of the exhaust gas of the filter body. And the negative wire charged negatively to charge the particulates is placed on the upstream wire netting, and the particulate matter placed negatively on the filter body and located on the downstream face of the exhaust gas. 2. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 1, wherein the apparatus comprises a downstream wire mesh to which a positive electrode to be adsorbed is applied.
られ且つ全体として筒状に形成され，前記排気ガスは前
記フィルタ本体の外周側から内周側へ送り出されること
から成る請求項１２に記載の微粒子の捕集・再生処理装
置。13. The filter body according to claim 12, wherein the filter body is folded in a fold shape and formed in a cylindrical shape as a whole, and the exhaust gas is sent from an outer peripheral side to an inner peripheral side of the filter main body. A device for collecting and regenerating fine particles.
材から構成されていることから成る請求項１２に記載の
微粒子の捕集・再生処理装置。14. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 12, wherein the filter body is made of a ceramic fiber material.
羽毛状の集成繊維材及び／又は縮れ状のセラミック長寸
繊維を積層した不織布から構成されていることから成る
請求項１２に記載の微粒子の捕集・再生処理装置。15. The fine particles according to claim 12, wherein the filter body is made of a nonwoven fabric in which feather-like or crown-feather-like laminated fiber materials and / or crimped ceramic long fibers are laminated. Collection and regeneration processing equipment.
定量以上の前記パティキュレートが捕集されたことに応
答して前記上流側金網又は前記下流側金網を通電してヒ
ータとして機能させ，前記フィルタ本体に捕集された前
記パティキュレートを加熱焼却して前記フィルタ本体を
再生することから成る請求項１０に記載の微粒子の捕集
・再生処理装置。16. In response to the particulate matter being collected in the filter body in a predetermined amount or more, the upstream wire mesh or the downstream wire mesh is energized to function as a heater, and 11. The apparatus for collecting and regenerating fine particles according to claim 10, comprising regenerating the filter main body by heating and burning the particulates collected in the main body.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110044662A (en) * | 2019-05-16 | 2019-07-23 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | A kind of ground vapour nanoparticle separation and collection device and capture method |
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| CN110044662A (en) * | 2019-05-16 | 2019-07-23 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | A kind of ground vapour nanoparticle separation and collection device and capture method |
| CN110044662B (en) * | 2019-05-16 | 2023-12-08 | 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 | Ground gas nano particle separation and trapping device and method |
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