JP2003155911A

JP2003155911A - 排ガス処理装置及び処理方法

Info

Publication number: JP2003155911A
Application number: JP2002248364A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Hori; 義明堀
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】重油、特にＣ重油等の燃料を用いた大型のデ
ィーゼルエンジンから排出される、粘稠性、かつ浸透性
の油分を含む排ガスを処理しながらもフィルタの圧力損
失の上昇が抑制され、長期間の使用が可能な排ガス処理
装置、及び、この排ガス処理装置を用いた排ガス処理方
法を提供する。【解決手段】ダストと油分とを含む排ガスの流路に設
置され、排ガスを処理する排ガス処理装置である。排ガ
スを加熱するための加熱手段と、流路の加熱手段よりも
下流側に配設された、内部にセラミックからなるフィル
タが配設された捕捉手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディーゼ
ルエンジン等の排ガス発生源から排出される排ガスを浄
化するための排ガス処理方法と、それに用いる排ガス処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガス中には黒
鉛等の粒子状物質を始めとするダストが含まれている。
このダストを大気中に放出することなく捕捉するため
に、通常は排ガス流路上に、ダストを捕捉するためのフ
ィルタを備えた各種の浄化装置、捕集システム等を設置
することが効果的であるとされている。

【０００３】具体的関連技術としては、特開平６−１
０８８２２号公報において、排気ガス中のパティキュレ
ートを捕集するトラップ部を所定温度以下に冷却する機
構を備えたパティキュレート捕集システムが開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特に大型のディーゼ
ルエンジンの燃料として、一般的には重油が使用される
場合が多いが、大型のディーゼルエンジンで重油を燃焼
した際に発生する排ガスには前述のダストのみならず油
分が含まれている。大型のディーゼルエンジンは構成部
品であるピストンも大きく、これに起因して油分が漏れ
易いことも想定される。従って、この油分には重油を使
用したことに起因する未燃焼の油分や、エンジン潤滑油
等が含まれているために極めて粘稠性であるとともに、
フィルタを用いて処理するに際してはフィルタへの浸透
性が高い。

【０００５】このような油分をも含む排ガスを通常の
排ガス処理装置を用いて処理することも可能である。し
かし、油分の粘稠性や浸透性に起因してフィルタの圧力
損失が増大し易く、排ガスに油分が含まれていない場合
に比して短期間で使用不能となる。従って、フィルタに
堆積したダストや油分を頻繁に燃焼すること等によって
除去し、フィルタを再生する必要性があるために効率的
な排ガス処理が行えないという問題点があった。

【０００６】フィルタを再生する具体的関連技術とし
て、特開昭６３−２９７７２２号公報においては、排ガ
スの温度を上昇させ、フィルタに付着した粒子を燃焼除
去するディーゼル排気浄化装置の再生方法が開示されて
いる。しかし、この再生方法においては、特に粘稠性、
かつ浸透性の高い油分を含む大型のディーゼルエンジン
から発生した排ガスを処理することまでは想定されてお
らず、充分な排ガス処理が実施できない場合も考えられ
る。

【０００７】また、場合によっては、フィルタで捕捉
したダストや油分の量によっては、燃焼によるフィルタ
再生時に局部的な異常燃焼等を起こして高温となり、フ
ィルタが損傷することも想定され得る。

【０００８】このように、従来、フィルタに堆積した
ダストを除去する方法・装置等は種々あったが、同時に
フィルタで捕捉した油分をも除去してフィルタを再生す
る方法や装置には満足な効果を発揮するものはなく、特
に、発電システムや船舶等の、特に大型のディーゼルエ
ンジンが使用される場合に有用な排ガス処理装置・方法
の開発が望まれていた。

【０００９】本発明は、このような従来技術の有する
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、重油、特にＣ重油等の燃料を用いた大型のディ
ーゼルエンジンから排出される、粘稠性、かつ浸透性の
油分を含む排ガスを処理しながらもフィルタの圧力損失
の上昇が抑制され、長期間の使用が可能な排ガス処理装
置、及び、この排ガス処理装置を用いた排ガス処理方法
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれ
ば、ダストと油分とを含む排ガスの流路に設置され、前
記排ガスを処理する排ガス処理装置であって、前記排ガ
スを加熱するための加熱手段と、前記流路の前記加熱手
段よりも下流側に配設された、内部にセラミックからな
るフィルタが配設された捕捉手段とを備えることを特徴
とする排ガス処理装置が提供される。

【００１１】本発明においては、フィルタが、多孔質
構造を有する隔壁によってハニカム形状に仕切られた、
流体の流路となる複数のセルを備え、所定のセルの一方
の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部に目封じ部
が形成されることにより、隔壁を、その一方の面が濾過
面、他方の面が排出面となる濾過層としたハニカム構造
のフィルタであることが好ましい。本発明においては、
排出面側から濾過面側へと加圧空気を透過させる逆洗手
段を更に備えることが好ましく、排ガスが、ディーゼル
エンジンより排出されたものであることが好ましい。

【００１２】また、本発明によれば、ダストと油分と
を含む排ガスを、セラミックからなるフィルタの濾過面
側から排出面側へと透過させることにより、前記油分
を、前記フィルタの前記濾過面側から捕捉して、若しく
は捕捉することなく気化させる、又は前記ダストと前記
油分とを、前記フィルタの前記濾過面側から捕捉して燃
焼させることを特徴とする排ガス処理方法が提供され
る。

【００１３】本発明においては、排出面側から濾過面
側へと間欠的に加圧空気を透過させてフィルタを逆洗す
ることが好ましく、排ガスを、２００〜６００℃に加熱
することが好ましい。また、本発明においては、油分を
気化させる場合に、排ガスを４００℃以下に加熱するこ
とが好ましい。

【００１４】本発明においては、排ガスを、０．０５
〜５ｍ／ｍｉｎの濾過流速で前記フィルタを透過させる
ことが好ましい。

【００１５】本発明においては、フィルタが、多孔質
構造を有する隔壁によってハニカム形状に仕切られた、
流体の流路となる複数のセルを備え、所定のセルの一方
の開口端部と、残余のセルの他方の開口端部に目封じ部
が形成されることにより、隔壁を濾過層としたハニカム
構造のフィルタであることが好ましい。

【００１６】なお、本発明においては、排ガスが、重
油燃焼排ガスであることが好ましく、また、排ガスの発
生源が、ディーゼルエンジンであることが好ましい。更
に、ディーゼルエンジンの出力が、１００ｋＷ以上であ
ることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
いて説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当
業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良
等が加えられることが理解されるべきである。

【００１８】本発明の第一の側面は、ダストと油分と
を含む排ガスの流路に設置され、排ガスを処理する排ガ
ス処理装置であり、排ガスを加熱するための加熱手段
と、流路の加熱手段よりも下流側に配設された、内部に
セラミックからなるフィルタが配設された捕捉手段とを
備えることを特徴とするものである。以下、その詳細に
ついて説明する。

【００１９】図１は、本発明に係る排ガス処理装置の
一実施態様を模式的に示す説明図であり、ディーゼルエ
ンジン１から排出された排ガスに含まれるダストや油分
等が捕捉され、排出される工程を示したものである。デ
ィーゼルエンジン１等の排ガス発生源から排出された排
ガスは加熱装置２において適当な温度まで加熱された後
に捕捉装置１０内へと入り、フィルタ３によって濾過さ
れる。フィルタ３による濾過の際には、排ガスに含まれ
ていたダストや油分が除去され、浄化された排ガスはブ
ロア５を介して大気中へと排出される。

【００２０】本発明に係る排ガス処理装置は加熱手段
を備えているために、フィルタを通過する際の排ガスの
温度を適当な温度にまで上昇させることができる。この
ため、排ガスがフィルタを透過する際に、油分をフィル
タ濾過面側から捕捉して、若しくは捕捉することなく気
化させる、又はダストと油分とを、フィルタ濾過面側か
ら捕捉し燃焼させることが可能である。従って、ダスト
や、粘稠性であるとともにフィルタに対して浸透性の高
い油分の、フィルタ上への蓄積に伴う圧力損失の上昇が
抑制される。なお、油分が燃焼されずに気化してフィル
タを通過してしまう場合を想定し、大気への排出口以前
に必要に応じて油分捕集手段等を設けてもよい。

【００２１】ここで、本発明にいう「加熱手段」と
は、例えば図１に示すような位置に配された加熱装置２
等のことであるが、このような実施態様に限定されるも
のではなく、例えば、捕捉装置１０内に併設等されてい
てもよい。即ち、フィルタ３の上流側にあって、フィル
タ３を通過する際の排ガスの温度を高く保てる位置に配
されていればよい。

【００２２】なお、加熱装置の種類は排ガスの温度を
上げることができるものであれば特に限定されることは
なく、例えば電気ヒータ、バーナ、又は酸化触媒等を用
いることができる。ここで、酸化触媒を用いるに際して
は、電気ヒータ等と同様にフィルタの上流側にフィルタ
とは別個の酸化触媒ユニット等を設置してもよく、フィ
ルタに酸化触媒を担持等してもよい。

【００２３】更には、排ガスの発生源たるディーゼル
エンジン１とフィルタ３の位置関係を調整することによ
り、ディーゼルエンジン１自体を加熱装置として利用し
てもよく、ディーゼルエンジン１の負荷を間欠的に上げ
る等して、排ガス温度を上昇させてもよい。即ち、排ガ
スがフィルタ３を通過する際の温度を高く保つことがで
きればよく、加熱装置２は設置される必要がない場合も
あり得る。

【００２４】なお、一度に大量の加熱された排ガスを
フィルタに通過させるためには多量の熱量が必要とな
る。このため、図２に示すように捕捉装置１０を２以上
に分割し、必要熱量を低下させることも好ましい。ま
た、加熱装置を捕捉装置の数より少なくし、バルブの切
替で分割された捕捉装置に加熱された排ガスを流し込む
こと、又は捕捉装置下流からクリーンガスを引き込み、
これを加熱装置で加熱した後に、捕捉装置上流へと戻す
循環ラインとすることも好ましい。また大気を引き込
み、これを加熱装置で加熱した後に、捕捉装置上流へ流
すことも好ましい。

【００２５】また、排ガスの加熱温度及びガス流量
を、加熱装置を使用して制御することができるが、本発
明においては、排ガスの流路や前述の循環ライン等にダ
ンパ及び／又はブロワ等を設置し、これらを使用して制
御すること（ダンパ制御、ブロワ制御）、又はこれらの
制御方法を組み合わせること等により、排ガスの加熱温
度及びガス流量の最適化を行うことも好ましい。また、
捕捉装置及び／又は排ガスの流路、循環ラインの内側及
び／又は外側に、適当な保温材を設けて断熱構造とする
ことが、放熱を抑制することができるために好ましい。

【００２６】また、本発明においては、フィルタの排
出面側から濾過面側へと加圧空気を透過させる逆洗手段
を更に備えることが好ましい。図３は本発明に係る排ガ
ス処理装置の別の実施態様を模式的に示す説明図であ
り、フィルタ３を逆洗することが可能な逆洗装置６を備
えた状態を示している。このような逆洗手段を備えるこ
とにより、例えば間欠的にフィルタの逆洗が可能であ
り、過剰なダストや油分の堆積を未然に防止することが
できる。従って、フィルタ加熱時においても局部的な異
常燃焼等が起こり難く、フィルタの損傷を回避すること
ができるために、長期的な使用が可能である。

【００２７】ここで、ディーゼルエンジンが例えば出
力が１００ｋＷ以上の大型である場合、又は燃料として
重油等を使用する場合を想定すると、排出される排ガス
には未燃焼の油分が特に多く含まれている。また、ディ
ーゼルエンジン以外の、例えば焼却炉等の排ガス発生源
でも、焼却物、燃料の種類、炉の燃焼状態等により未燃
焼の油分が発生し、これが排ガスに含まれている場合も
ありうる。これらの排ガスを処理する場合であっても、
前述の如く加熱手段と逆洗手段とを備えているために、
適宜ダストとともに捕捉した油分を除去することが可能
である。なお、図１〜３に示すように、フィルタ３の下
方に必要に応じてダストホッパ４等の捕集手段を設けて
もよい。

【００２８】なお、本発明にいう「重油」とは、日本
工業規格ＪＩＳＫ２２０５（１９５８）によって規定さ
れる重油を意味するものである。一般的に重油は残留炭
素、いおう分が多く、また各種不純物等を含有してお
り、これらの含有量によりＡ、Ｂ、Ｃに種別される。Ａ
からＣになるほど、各種不純物等の含有量は増え粗悪と
なり粘性は高くなる。従って、本発明は重油、特にＣ重
油燃焼排ガスを処理するために好適に採用される。また
フィルタに堆積したダストを燃焼した場合であっても、
微量の不燃物が燃え残ることがあり、重油、特にＣ重油
燃焼排ガスを処理する場合ほどこの不燃物の残留は顕著
である。このような場合であっても本発明の排ガス処理
装置においては逆洗機構を備えることにより、フィルタ
に堆積した不燃物の除去が可能である。

【００２９】次に、本発明に係る排ガス処理装置の捕
捉手段に好適に組み込まれるセラミックからなるフィル
タについて説明する。本発明の排ガス処理装置に用いら
れるフィルタは、多孔質構造を有する隔壁によってハニ
カム形状に仕切られた、流体の流路となる複数のセルを
備え、所定のセルの一方の開口端部と、残余のセルの他
方の開口端部に目封じ部が形成されることにより、隔壁
を、その一方の面が濾過面、他方の面が排出面となる濾
過層としたハニカム構造のフィルタであることが好まし
い。即ち、例えばキャンドルタイプのフィルタ等に比し
て排ガスとの接触面積が大きく、効率良く排ガスの処理
を行うことが可能となる。

【００３０】また、このハニカム構造のフィルタは、
ハニカム構造を有する基材（隔壁）の濾過面側の表面に
１層以上のフィルタ層を備えてなるフィルタであること
が好ましく、この場合、フィルタの濾過流速が常温で１
ｍ／ｍｉｎの場合における基材の圧力損失が１５０〜７
００Ｐａであることが好ましく、３００〜５００Ｐａで
あることが更に好ましい。また、同時に、少なくとも１
層以上のフィルタ層の圧力損失が５０〜３００Ｐａであ
ることが好ましく、７０〜２５０Ｐａであることが更に
好ましい。ハニカム構造の基材、及びフィルタ層の圧力
損失の値を上記の数値範囲とすることにより、高捕捉率
であるといった特性を示す。

【００３１】なお、フィルタの濾過流速が常温で１ｍ
／ｍｉｎの場合における基材の圧力損失が１５０〜７０
０Ｐａであることを満足するためには、基材の平均気孔
径を１０〜５０μｍ、気孔率を４０〜６０％の範囲内と
することが必要である。また、フィルタの濾過流速が常
温で１ｍ／ｍｉｎの場合における１層以上のフィルタ層
の圧力損失が５０〜３００Ｐａであることを満足するた
めには、フィルタ層の平均気孔径を２〜１０μｍ、気孔
率を３０〜５０％、層厚を２０〜５０μｍの範囲内とす
ることが必要である。

【００３２】前記フィルタにおいては、フィルタ層の
厚さの最薄部と最厚部の差が３５％以内であることが好
ましく、２７％以内であることが更に好ましい。フィル
タ層の厚さの最薄部と最厚部の差が３５％超である場合
は、ダスト等の捕捉効率が充分ではなく、また、圧力損
失も増大し易くなる。従って、この数値以内に規定され
たフィルタは充分な捕捉効率が確保されているととも
に、圧力損失の増大が抑制されるといった特性を示す。

【００３３】上述したフィルタ層の厚さの最薄部と最
厚部の差が３５％以内であるフィルタは、具体的には、
以下のように製造することができる。即ち、フィルタ層
となる所定の平均粒子径を有するセラミック粒子を所定
濃度のスラリー液に調整し、このスラリー液を予め乾燥
した基材の下方より注入し、直濾過方式でフィルタの基
材表面に付着させた後、これを反転することによりフィ
ルタ層の厚さを調整し、フィルタを製造することができ
る。

【００３４】また、フィルタを構成するハニカム構造
の基材とフィルタ層とが同材質であることが好ましい。
同材質とすることによって、高温条件下においても熱膨
張差が発生することがない。従って、極度の高温条件、
例えば９００℃程度の条件下においても、層間の熱膨張
差に起因するフィルタ層の剥離や脱落等が発生すること
がないといった特性を示す。また、目封じ部を形成する
には、ハニカム構造の基材の所定の開口端部に目封じ材
を圧入等すればよく、フィルタ層の場合と同様に、熱膨
張差に起因する剥離や脱落を防止するといった観点か
ら、目封じ材は基材と同材質であることが好ましい。

【００３５】更に、ハニカム構造のフィルタの外周部
における外壁の厚さが、基材によって構成される各ハニ
カムセルの隔壁の厚さに対して１．３〜２．０倍である
ことが好ましく、１．４〜２．０倍であることが更に好
ましい。１．３倍未満である場合は、ハニカム構造自体
の必要強度が確保できなくなるとともに、外壁の濾過抵
抗が各ハニカムセルの隔壁の濾過抵抗と同レベルとな
る。従って、外壁から排ガスが漏れてしまい、キャニン
グのシール性が損なわれるおそれがある。一方、２．０
倍超である場合は、押出成形性が低下してしまい、製造
することが困難になってしまう。従って、前記数値範囲
内とすることにより、フィルタとしての充分な強度が確
保されるとともに、ハニカム外周部の外壁を通じてフィ
ルタの外部方向への排ガスの漏れを低減することができ
る。

【００３６】また、ハニカム構造のフィルタの材質は
コーディライトであることが好ましい。コーディライト
は、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたセラミッ
ク材料であり、また、機械的強度にも優れている。即
ち、ハニカム構造のフィルタを構成するセラミック材料
として好適な特性を有しており、更には所望の寸法・形
状へと加工することも容易である。

【００３７】これまでに述べてきたハニカム構造のフ
ィルタは、ハニカム構造を有する基材の各セルに、基材
と同材質であるセラミック粒子のスラリーを供給し、ス
ラリー中の水分を、基材の気孔を透過させることにより
除去してセラミック粒子を基材の表面に付着させ、次い
で、焼成してフィルタ層を形成することにより製造され
る。

【００３８】次に、本発明の第二の側面について説明
する。本発明の第二の側面は、ダストと油分とを含む排
ガスを、セラミックからなるフィルタの濾過面側から排
出面側へと透過させることにより、排ガスを処理する排
ガス処理方法であり、排ガスを連続的又は間欠的に加熱
してフィルタを透過させることにより、油分を、フィル
タの濾過面側から捕捉して、若しくは捕捉することなく
気化させる、又はダストと油分とを、フィルタの濾過面
側から捕捉して燃焼させることを特徴とするものであ
る。以下、図面に基づき更なる詳細について説明する。

【００３９】図１に示す本発明に係る排ガス処理装置
を例に挙げて説明する。まず、ディーゼルエンジン１か
ら排出された排ガスを、加熱装置２を用いて所定の温度
にまで連続的又は間欠的に加熱する。このときの加熱は
フィルタ３を通過する際の排ガスの温度を上げるために
実施するものであり、必ずしも図１において示すような
加熱装置２によって実施される必要はなく、例えば、デ
ィーゼルエンジンからフィルタまでの距離を調整する、
ディーゼルエンジンの負荷を、間欠的に上げる等して排
ガス温度を上昇させてもよく、又は加熱装置と組み合わ
せてもよい。即ち、フィルタを透過する際に排ガスが加
熱されていればよい。

【００４０】なお、フィルタを透過させる前に排ガス
を加熱するに際しては連続的な加熱を行ってもよいが、
この連続的加熱の場合には多量の熱量が必要とされるこ
ともある。従って、ダストや油分によってフィルタの圧
力損失が適当な値にまで上昇した場合に加熱装置を作動
させる、いわゆる間欠的な加熱を実施することにより、
フィルタの濾過面側から捕捉されたダストを燃焼させた
り、捕捉された油分を気化又は燃焼させたりすることが
好ましい。

【００４１】排ガスに含まれるダストや油分はフィル
タ３を通過する際に、ダストはその濾過面側に捕捉さ
れ、油分は濾過面側に捕捉されるとともにフィルタ３に
浸透する。なお、本発明にいう「捕捉」とは、フィルタ
の濾過面側の表面上に固体状の物質を捕らえることのみ
ならず、液状の物質等についてはフィルタに浸透し、排
出面側には放出されない状態をも含む概念である。

【００４２】本発明では、排ガスは加熱装置２等によ
って加熱されているため捕捉されたダストは燃焼し、油
分は気化又は燃焼する。なお、油分についてはフィルタ
に捕捉されることなく、気化した状態のままフィルタを
透過する場合もあり得る。従って、長期間運転する場合
や、排ガスに多量のダストや油分が含まれているととも
に、油分が粘稠性かつフィルタに対して浸透性が高い場
合等であっても、フィルタの圧力損失の上昇が抑制され
るという効果を示す。なお、油分が燃焼されずに気化し
てフィルタを通過してしまう場合を想定し、大気への排
出口以前に必要に応じて油分捕集手段等を設けてもよ
い。

【００４３】また、本発明においては、フィルタの排
出面側から濾過面側へと間欠的に加圧空気を透過させて
フィルタを逆洗することが好ましい。即ち、図３におい
て示すような逆洗装置６を始めとする逆洗機構を設け、
間欠的に加圧空気をフィルタ３の排出面側から濾過面側
へと送り込んでフィルタ３を逆洗することによって、ダ
ストや油分の堆積を防止する。このことにより、より効
果的にフィルタの圧力損失の上昇を抑制することができ
る。なお、図１〜３に示すように、フィルタ３の下方に
必要に応じてダストホッパ４等の捕集手段を設けてもよ
い。

【００４４】なお、逆洗機構は、排ガス発生源となる
ディーゼルエンジンが定常状態で運転している状況下に
おいては、一定時間毎に作動するシステムとすればよ
い。逆洗の具体的な実施条件は、使用する排ガス処理装
置の規模、排ガスの流量・流速等を勘案して設定すれば
よいが、例えば、逆洗時フィルタで発生する差圧が２０
ｋＰａ、サイクルを１０ｍｉｎ、パルス時間を０．１ｓ
ｅｃとして逆洗すればよい。

【００４５】また、エンジンを不定期に運転する状況
下においては、例えば、一定値以上の圧力損失となった
場合に働くシステムにしてもよい。また、これらのシス
テムを組み合わせて採用することも好ましい。

【００４６】更に、本発明においては、排ガスを２０
０〜６００℃に加熱することが好ましく、２５０〜５５
０℃まで加熱することが更に好ましく、３００〜５５０
℃まで加熱することが特に好ましい。この温度範囲内と
なるように排ガスを加熱することにより、フィルタの濾
過面側から捕捉されたダストや油分を気化及び／又は燃
焼することができる。２００℃未満である場合には、温
度が低過ぎるために、フィルタの濾過面側から捕捉され
たダストや油分が充分に気化及び／又は燃焼されず、６
００℃超である場合には、温度が高過ぎるためにエネル
ギーコスト的に好ましいものではない。なお、本発明に
おける排ガスを加熱する温度とは、加熱装置等により加
熱されたときの温度をいうものであり、捕捉されたダス
トや油分が燃焼することより上昇して示す温度をいうも
のではない。

【００４７】また、本発明においては、排ガスを４０
０℃程度以下に加熱することが好ましく、フィルタの濾
過面側から捕捉された油分について、これを燃焼させる
ことなく、単に気化させることによってもフィルタの圧
力損失上昇を抑制することができる。従って、排ガスを
前述の温度以下に加熱することにより、ダストや油分を
燃焼させずに、油分のみを気化させることができ、圧力
損失上昇を抑制することができるとともに、熱衝撃に起
因して発生するフィルタの損傷を、効果的に回避するこ
とができる。なお、本発明においては、油分のみ気化さ
せる場合の排ガスの加熱温度の下限値については限定さ
れるものではないが、油分を気化させるためには概ね２
００℃以上に加熱すればよい。

【００４８】また、本発明においては、排ガスを、
０．０５〜５ｍ／ｍｉｎの濾過流速で前記フィルタを透
過させることが好ましく、０．２〜３ｍ／ｍｉｎの濾過
流速で透過させることが更に好ましく、０．５〜１．５
ｍ／ｍｉｎの濾過流速で透過させることが特に好まし
い。０．０５ｍ／ｍｉｎ未満では、ダストや油分が燃焼
した場合にフィルタの温度が上昇しすぎて、フィルタが
損傷する可能性があり、５ｍ／ｍｉｎ超では、エネルギ
ーコスト的に好ましいものではない。

【００４９】次に、本発明に係る排ガス処理方法に好
適に用いられるセラミックからなるフィルタについて説
明する。本発明の排ガス処理方法においては、多孔質構
造を有する隔壁によってハニカム形状に仕切られた、流
体の流路となる複数のセルを備え、所定のセルの一方の
開口端部と、残余のセルの他方の開口端部に目封じ部が
形成されることにより、隔壁を濾過層としたハニカム構
造のフィルタを用いることが好ましい。即ち、例えばキ
ャンドルタイプのフィルタ等に比して排ガスとの接触面
積が大きく、効率良く排ガスの処理を行うことが可能と
なる。

【００５０】また、ハニカム構造を有する基材（隔
壁）の濾過面側の表面に１層以上のフィルタ層を備えて
なるフィルタを用いることが好ましく、この場合、フィ
ルタの濾過流速が常温で１ｍ／ｍｉｎの場合における基
材の圧力損失が１５０〜７００Ｐａであることが好まし
く、３００〜５００Ｐａであることが更に好ましい。ま
た、同時に、少なくとも１層以上のフィルタ層の圧力損
失が５０〜３００Ｐａであることが好ましく、７０〜２
５０Ｐａであることが更に好ましい。ハニカム構造の基
材、及びフィルタ層の圧力損失の値を上記の数値範囲と
することにより、高捕捉率であるといった特性を示す。

【００５１】なお、フィルタの濾過流速が常温で１ｍ
／ｍｉｎの場合における基材の圧力損失が１５０〜７０
０Ｐａであることを満足するためには、基材の平均気孔
径を１０〜５０μｍ、気孔率を４０〜６０％の範囲内と
することが必要である。また、フィルタの濾過流速が１
ｍ／ｍｉｎの場合における１層以上のフィルタ層の圧力
損失が５０〜３００Ｐａであることを満足するために
は、フィルタ層の平均気孔径を２〜１０μｍ、気孔率を
３０〜５０％、層厚を２０〜５０μｍの範囲内とするこ
とが必要である。

【００５２】更に、前記フィルタにおいてはフィルタ
層の厚さの最薄部と最厚部の差が３５％以内であること
が好ましく、２７％以内であることが更に好ましい。フ
ィルタ層の厚さの最薄部と最厚部の差が３５％超である
場合は、ダスト等の捕捉効率が充分ではなく、また、圧
力損失も増大し易くなる。従って、この数値以内に規定
されたフィルタは充分な捕捉効率が確保されているとと
もに、圧力損失の増大が抑制されるといった特性を示
す。

【００５３】上述したフィルタ層の厚さの最薄部と最
厚部の差が３５％以内であるフィルタは、具体的には、
以下のように製造することができる。即ち、フィルタ層
となる所定の平均粒子径を有するセラミック粒子を所定
濃度のスラリー液に調整し、このスラリー液を予め乾燥
した基材の下方より注入し、直濾過方式でフィルタの基
材表面に付着させた後、これを反転することによりフィ
ルタ層の厚さを調整し、フィルタを製造することができ
る。

【００５４】また、フィルタを構成するハニカム構造
の基材とフィルタ層とが同材質であることが好ましい。
同材質とすることによって、高温条件下においても熱膨
張差が発生することがない。従って、極度の高温条件、
例えば９００℃程度の条件下においても、層間の熱膨張
差に起因するフィルタ層の剥離や脱落等が発生すること
がないといった特性を示す。また、目封じ部を形成する
には、ハニカム構造の基材の所定の開口端部に目封じ材
を圧入等すればよく、フィルタ層の場合と同様に、熱膨
張差に起因する剥離や脱落を防止するといった観点か
ら、目封じ材は基材と同材質であることが好ましい。

【００５５】更に、ハニカム構造のフィルタの外周部
における外壁の厚さが、基材によって構成される各ハニ
カムセルの隔壁の厚さに対して１．３〜２．０倍である
ことが好ましく、１．４〜２．０倍であることが更に好
ましい。１．３倍未満である場合は、ハニカム構造自体
の必要強度が確保できなくなるとともに、外壁の濾過抵
抗が各ハニカムセルの隔壁の濾過抵抗と同レベルとな
る。従って、外壁から排ガスが漏れてしまい、キャニン
グのシール性が損なわれるおそれがある。一方、２．０
倍超である場合は、押出成形性が低下してしまい、製造
することが困難になってしまう。従って、前記数値範囲
内とすることにより、フィルタとしての充分な強度が確
保されるとともに、ハニカム外周部の外壁を通じてフィ
ルタの外部方向への排ガスの漏れを低減することができ
る。

【００５６】また、ハニカム構造のフィルタの材質は
コーディライトであることが好ましい。コーディライト
は、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れたセラミッ
ク材料であり、また、機械的強度にも優れている。即
ち、ハニカム構造のフィルタを構成するセラミック材料
として好適な特性を有しており、更には所望の寸法・形
状へと加工することも容易である。

【００５７】これまでに述べてきたハニカム構造のフ
ィルタは、ハニカム構造を有する基材の各セルに、基材
と同材質であるセラミック粒子のスラリーを供給し、ス
ラリー中の水分を、基材の気孔を透過させることにより
除去してセラミック粒子を基材の表面に付着させ、次い
で、焼成してフィルタ層を形成することにより製造され
る。

【００５８】ここまで述べてきたように、本発明の排
ガス処理方法においては、排ガスに粘稠性の油分を多量
に含む場合であっても圧力損失の上昇が効果的に抑制さ
れるといった観点から、重油、特にＣ重油燃焼排ガスの
処理、若しくは出力が１００ｋＷ以上である大型のディ
ーゼルエンジンより排出される排ガスの処理、又はディ
ーゼルエンジン以外の、例えば焼却炉等の未燃焼の油分
が発生し、この油分が含まれた排ガスの処理に好適に採
用され、このような用途であっても長期間に渡る運転が
可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の排ガス
処理装置によれば、排ガスを加熱するための加熱手段
と、排ガスに含まれるダスト等を捕捉するためのセラミ
ックからなるフィルタを有する捕捉手段とを備えている
ために、粘稠性、かつ浸透性の油分を含む排ガスを処理
しながらもフィルタの圧力損失の上昇が抑制され、長期
間の使用が可能である。

【００６０】また、本発明の排ガス処理方法によれ
ば、排ガスを連続的又は間欠的に加熱してフィルタを透
過させることにより、濾過面側から捕捉したダスト等を
燃焼等するために、例えば重油、特にＣ重油等の燃料を
用いた大型のディーゼルエンジンから排出される排ガス
や、ディーゼルエンジン以外の、例えば焼却炉等の排ガ
ス発生源から発生した、未燃焼の油分を含む排ガスであ
っても、フィルタの圧力損失の上昇を抑制して排ガスの
処理を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガス処理装置の一実施態様を
模式的に示す説明図である。

【図２】本発明に係る排ガス処理装置の別の実施態様
を模式的に示す説明図である。

【図３】本発明に係る排ガス処理装置の更に別の実施
態様を模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン、２…加熱装置、３…フィル
タ、４…ダストホッパ、５…ブロア、６…逆洗装置、７
…逆洗弁、１０…捕捉装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 ＢＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダストと油分とを含む排ガスの流路に設
置され、前記排ガスを処理する排ガス処理装置であっ
て、前記排ガスを加熱するための加熱手段と、前記流路の前
記加熱手段よりも下流側に配設された、内部にセラミッ
クからなるフィルタが配設された捕捉手段とを備えるこ
とを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】前記フィルタが、多孔質構造を有する隔
壁によってハニカム形状に仕切られた、流体の流路とな
る複数のセルを備え、所定の前記セルの一方の開口端部
と、残余の前記セルの他方の開口端部に目封じ部が形成
されることにより、前記隔壁を、その一方の面が濾過
面、他方の面が排出面となる濾過層としたハニカム構造
のフィルタである請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】前記排出面側から前記濾過面側へと加圧
空気を透過させる逆洗手段を更に備える請求項２に記載
の排ガス処理装置。
【請求項４】前記排ガスが、ディーゼルエンジンより
排出されたものである請求項１〜３のいずれか一項に記
載の排ガス処理装置。
【請求項５】ダストと油分とを含む排ガスを、セラミ
ックからなるフィルタの濾過面側から排出面側へと透過
させることにより、前記排ガスを処理する排ガス処理方
法であって、前記排ガスを連続的又は間欠的に加熱して前記フィルタ
を透過させることにより、前記油分を、前記フィルタの
前記濾過面側から捕捉して、若しくは捕捉することなく
気化させる、又は前記ダストと前記油分とを、前記フィ
ルタの前記濾過面側から捕捉して燃焼させることを特徴
とする排ガス処理方法。
【請求項６】前記排出面側から前記濾過面側へと間欠
的に加圧空気を透過させて、前記フィルタを逆洗する請
求項５に記載の排ガス処理方法。
【請求項７】前記排ガスを、２００〜６００℃に加熱
する請求項５又は６に記載の排ガス処理方法。
【請求項８】前記油分を気化させる場合に、前記排ガ
スを４００℃以下に加熱する請求項５又は６に記載の排
ガス処理方法。
【請求項９】前記排ガスを、０．０５〜５ｍ／ｍｉｎ
の濾過流速で前記フィルタを透過させる請求項５〜８の
いずれか一項に記載の排ガス処理方法。
【請求項１０】前記フィルタが、多孔質構造を有する
隔壁によってハニカム形状に仕切られた、流体の流路と
なる複数のセルを備え、所定の前記セルの一方の開口端
部と、残余の前記セルの他方の開口端部に目封じ部が形
成されることにより、前記隔壁を濾過層としたハニカム
構造のフィルタである請求項５〜９のいずれか一項に記
載の排ガス処理方法。
【請求項１１】前記排ガスが、重油燃焼排ガスである
請求項５〜１０のいずれか一項に記載の排ガス処理方
法。
【請求項１２】前記排ガスの発生源が、ディーゼルエ
ンジンである請求項５〜１１のいずれか一項に記載の排
ガス処理方法。
【請求項１３】前記ディーゼルエンジンの出力が、１
００ｋＷ以上である請求項１２に記載の排ガス処理方
法。