JP2006322416A - 粒子状物質の除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、二酸化炭素を排出せず、地球温暖化防止等に適合し、第２に、加熱を要せず、除去時間が短時間で済み、第３に、並列配設の必要もなく、第４に、後付けも容易で、第５に、ディーゼルエンジン等について、窒素酸化物低減に注力可能となる、粒子状物質の除去装置を提案する。
【解決手段】この除去装置１２は、排気ガスＡ中の粒子状物質ＰＭを、フィルター１３に捕集して除去するが、捕集された粒子状物質ＰＭを、フィルター１３から押し出して排出する、機械的な回収手段１４を有している。フィルター１３は、濾過材製のフィルター壁１５と、フィルター壁１５にてシリンダ状に区画されたセル空間１６と、を備えており、通過する排気ガスＡから粒子状物質ＰＭを、フィルター壁１５に捕集する。回収手段１４は、フィルター１３の流入側セル空間６内を往復動可能な、ピストン１７を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、粒子状物質の除去装置に関する。すなわち、例えばディーゼルエンジンの排気ガス中に含有された粒子状物質を、捕集，除去する除去装置に関するものである。

《技術的背景》
例えばディーゼルエンジンの排気ガス中には、粒子状物質ＰＭ，その他の有害物質が含有されており、そのまま外気に排出すると有害である。
このため、排気ガス規制も年々厳しくなっており、粒子状物質ＰＭについても、新車ではディーゼルエンジン内での燃焼技術の改良で対処してきたが、この技術もほぼ限界に達しており、また旧車はディーゼルエンジンでの対処ができないため、ディーゼルエンジンから排出された後での処理が、重要性を増しつつある。
すなわち、ディーゼルエンジンの排気管には、その排気ガス中に含有された粒子状物質ＰＭを捕集，除去する除去装置が、介装されるようになってきている。

《従来技術》
この粒子状物質ＰＭの除去装置としては、各種タイプのものが開発，使用されているが、基本的には、フィルターで粒子状物質ＰＭを濾す方式よりなる。
しかし、フィルターに捕集，蓄積された粒子状物質ＰＭは、フィルターの目詰まりの原因となるので、従来は加熱等の手段で酸化し、気体として除去せしめられ、もってフィルターが、目詰まりなく再生使用されるようになっていた。

図３は、この種従来例の粒子状物質の除去装置の説明に供し、（１）図は、その１例の正断面図、（２）図は、（１）図の要部の側面図である。
これらの図示従来例において、ディーゼルエンジンからの排気ガスＡは、排気管１に介装された除去装置２のケース３内のフィルター４を通過することにより、含有されていた粒子状物質ＰＭが、捕集，除去される。
そして、この除去装置２のフィルター４は、濾過材製のフィルター壁５と、フィルター壁５にてそれぞれ区画された流入側セル空間６と、流出側セル空間１０を備えている。排気ガスＡは、上流側の入口穴８から、流入側セル空間６内へと流入する。
流入側セル空間６の下流側は、出口閉鎖プレート９で閉鎖されているので、流入側セル空間６に流入した排気ガスＡは、フィルター壁５を通過することとなる。フィルター壁５にて粒子状物質ＰＭが、濾過，捕集された後、排気ガスＡは流出側セル空間１０へと導出され、出口穴１１から外気へと排出されていた。
そして、フィルター４のフィルター壁５に捕集，蓄積された粒子状物質ＰＭは、適宜、加熱等により酸化し、気体として除去されていた。なお、図３の（１）図，（２）図の例では、セル空間６が断面正方形をなすと共に、外側空間１０もセル状に区画されている。

《先行技術文献情報》
このような従来例の粒子状物質ＰＭの除去装置２としては、更に例えば、次の特許文献１中に示されたタイプのものが挙げられる。
特開昭５９−７７２０号公報

ところで、このような従来例については、次の問題が指摘されていた。
《第１の問題点》
第１に、排気ガスＡ中の粒子状物質ＰＭは、燃料の不完全燃焼で生成されたカーボンＣを、主成分とする。そして、従来の除去装置２では、前述したように、フィルター４に捕集，蓄積された粒子状物質ＰＭは、そのカーボンＣを加熱等により酸化させて気体とすることにより、除去されていた。
つまり、従来の除去装置２では、せっかく固体として固定されたカーボンＣを、二酸化炭素ＣＯ_２として気化させて外気へと排出しており、最近重要テーマ化しつつある地球温暖化防止に逆行する等、人体や環境への問題が指摘されていた。

《第２の問題点》
第２に、フィルター４に捕集，蓄積された粒子状物質ＰＭのカーボンＣを酸化させて除去するためには、通常、５００℃以上の加熱と十分な時間とが、必要とされている。フィルター４に酸化触媒を置いて二酸化窒素ＮＯ_２を発生させ、もってカーボンＣの酸化を促進させて、加熱温度の低減を図ったタイプもあるが、それでも２５０℃以上の加熱と、同様の長時間とを要していた。
従来の除去装置２では、捕集，蓄積された粒子状物質ＰＭの酸化による除去には、何らかの加熱手段，加熱エネルギーを要し、長い除去時間を要する、という問題が指摘されていた。

《第３の問題点》
第３に、そこでこの種の排気ガスＡを排出するディーゼルエンジン等において、長時間の運転停止をすることなく継続的に使用する場合には、除去装置２を並列配設することが行われていた。
すなわち、上記酸化時間を充分に取れないディーゼルエンジン等の場合は、除去装置２を複数台用いると共に並列配設し、もって交互に使い分け使用すること（一方の使用中に他方の上記酸化時間を取る）も行われており、コスト高となる、という問題が指摘されていた。

《本発明について》
本発明の粒子状物質の除去装置は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべく、なされたものである。
そして本発明は、第１に、二酸化炭素を排出せず、第２に、加熱を要せず、除去時間が短時間で済み、第３に、並列配設の必要もなく、第４に、後付けも容易で、第５に、ディーゼルエンジン等について、窒素酸化物低減に注力可能となる、粒子状物質の除去装置を提案すること、を目的とする。

《請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。
まず、請求項１については、次のとおり。請求項１の粒子状物質の除去装置は、排気ガス中に含有された粒子状物質を、フィルターに捕集して除去する。そして、捕集された粒子状物質を該フィルターから排出する、機械的な回収手段を有していること、を特徴とする。
請求項２については、次のとおり。請求項２の粒子状物質の除去装置は、請求項１において、該フィルターが、濾過材製のフィルター壁と、該フィルター壁にてシリンダ状に区画された排気ガスの流入側セル空間と、排気ガスの流出側セル空間とを備えており、通過する排気ガス中から粒子状物質を、該フィルター壁に捕集する。
そして該回収手段は、ピストンを備えており、該ピストンが該フィルターの該流入側セル空間内を、相対的に往復動可能となっていること、を特徴とする。

請求項３については、次のとおり。請求項３の粒子状物質の除去装置では、請求項２において、排気ガスが、ディーゼルエンジンから排出され、該フィルターは、排気ガスの排気管に介装されたケース内に収納されており、該フィルターの排気ガスの流入側セル空間は、上流側が開放されると共に、下流側が、常時位置の該回収手段のピストンで閉鎖されている。
そして、該回収手段のピストンは、下流側の常時位置から上流側への相対移動により、該フィルターのフィルター壁に捕集された粒子状物質を、該ケース下部に付設された貯溜ボックスへと排出，落下させること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。請求項４の粒子状物質の除去装置は、請求項３において、該フィルターが、該ケース内に固定され、該貯溜ボックスは、該フィルターの上流部の下に蓋付で配されている。そして、該回収手段のピストンは、下流側からロッドにて往復動されること、を特徴とする。
請求項５については、次のとおり。請求項５の粒子状物質の除去装置は、請求項３において、該フィルターが、全体的に該ケース内を上下流方向に沿って往復動可能であり、上流側の常時位置においては、該貯溜ボックスの蓋として機能すると共に、上流側の常時位置から下流側へ移動することにより、貯溜ボックス上を開放可能となっている。
そして、回収手段のピストンは、該ケース内の下流側から突設固定されたロッドに、取付けられていること、を特徴とする。

《作用等》
本発明の粒子状物質の除去装置は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この除去装置は、排気ガス中の粒子状物質をフィルターに捕集して除去するが、捕集された粒子状物質を固体のまま排出する回収手段を有していること、を特徴とする。
（２）まず、ディーゼルエンジン等の排気ガスは、排気管に介装された除去装置に供給される。除去装置は、ケース内にフィルターが収納されており、フィルターは、濾過材製のフィルター壁とシリンダ状の２種類のセル空間とを備えており、排気ガスの流入側セル空間は、上流側が開放され、下流側が、常時位置の回収手段のピストンで閉鎖されている。
（３）そこで排気ガスは、開放された上流側からセル空間内へと流入した後、フィルター壁を通過するが、その際、粒子状物質がフィルター壁に濾過，捕集される。
（４）そして、浄化された排気ガスが下流へと流れて、外気へと排出される。

（５）フィルター壁には、このようにして粒子状物質が捕集され、フィルター壁の上流側つまり流入側セル空間内に、蓄積されて行く。
そして、フィルター壁が目詰まりする前に、回収手段のピストンがフィルターのセル空間内を、常時位置から上流側へ相対移動することにより、捕集，蓄積されていた粒子状物質が、貯溜ボックスへ排出，除去され、フィルターが再生使用される。
（６）なお除去装置としては、次のタイプが代表的である。まず、フィルターが固定され、貯溜ボックスが上流部下に蓋付で配され、回収手段のピストンがロッドにて往復動される、タイプが考えられる。
又、フィルターが往復動可能とされ、フィルターが上流側の常時位置では貯溜ボックスの蓋となり、下流側への移動により貯溜ボックス上を開放し、回収手段のピストンが固定されたロッドに取付けられている、タイプも考えられる。

（７）さてそこで、本発明の粒子状物質の除去装置によると、第１に、フィルターに捕集，蓄積された粒子状物質は、排出，除去される。すなわち、カーボンを主成分とする粒子状物質を、酸化させることで気体として除去するのではなく、機械的回収手段にて、そのまま排出，除去するので、二酸化炭素を排出する虞はない。
第２に、このような粒子状物質の排出は、回収手段のピストンがセル空間内を移動することにより、簡単容易に短時間で実施される。すなわち、フィルターに捕集，蓄積された粒子状物質を、加熱等により酸化して除去させるのではなく、そのまま排出，除去するので、長時間の加熱を要しない。
第３に、そこで粒子状物質の除去に時間を取られることなく、ディーゼルエンジン等を継続的に使用したい場合において、この除去装置は、１台で対応可能である。
第４に、この除去装置は、ケース，フィルター，回収手段等の簡単な構成よりなり、ディーゼルエンジン等の排気管に、簡単に介装可能である。
第５に、この除去装置により、粒子状物質は、確実かつ問題なく捕集，蓄積，排出，除去される。そこで、ディーゼルエンジン等において、粒子状物質とトレードオフの関係にある窒素酸化物の低減に、注力可能となる。
（８）さてそこで、本発明の粒子状物質の除去装置は、次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、二酸化炭素を外気に排出せず、地球温暖化防止等に適合している。すなわち、本発明の除去装置では、捕集，蓄積された粒子状物質を、そのまま、回収手段を用いて排出，除去する。
前述したこの種従来例のように、捕集，蓄積された粒子状物質を、加熱等により酸化して除去させ、もって主成分であるカーボンを二酸化炭素として気化させて、外気へと排出することはない。もって、地球温暖化防止に適合する等、環境対策面に優れている。

《第２の効果》
第２に、加熱を要せず、除去時間が短時間で済む。すなわち、本発明の除去装置では、捕集，蓄積された粒子状物質を、回収手段により、そのまま、簡単容易に短時間で排出，除去する。
前述したこの種従来例のように、加熱等により酸化して除去させ、もって何らかの加熱手段，加熱エネルギーや長時間の酸化時間を要することはなく、コスト面や運用面に優れている。例えば、１分未満での除去も可能であり、自動車のディーゼルエンジン用の場合は、信号待ち等の間での除去も可能である。

《第３の効果》
第３に、そこで並列配設の必要もない。すなわち、本発明の除去装置では、このように、捕集，蓄積された粒子状物質を短時間で排出，除去する。
そこで、例えば自動車のディーゼルエンジン用の場合のように、粒子状物質の除去に時間を取りたくなく、長時間の中断なくディーゼルエンジン等を使用したい場合において、前述したこの種従来例のように、複数台の除去装置を並列配設して、交互に使い分ける必要もない。１台で十分対応可能であり、その分、コスト面に優れている。

《第４の効果》
第４に、後付けも容易である。すなわち、本発明の除去装置は、簡単な構成よりなり、ディーゼルエンジン等の排気管に、簡単に介装可能である。そこで、既存のディーゼルエンジン等に対して、後付け使用可能である。

《第５の効果》
第５に、ディーゼルエンジン等について、窒素酸化物の低減に注力可能となる。すなわち、本発明の除去装置では、排気ガス中に含有された粒子状物質が、確実に捕集され問題なく除去される。
そこで、排気ガスについて、粒子状物質と共に有害視されている窒素酸化物対策に、注力可能となる。ディーゼルエンジン等では、粒子状物質と窒素酸化物とは、トレードオフの関係にあるが、粒子状物質の増加を気にすることなく、窒素酸化物の低減対策に取組めるようになる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

《図面について》
以下、本発明の粒子状物質の除去装置を、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図１，図２は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供する。そして、図１は
正断面図であり、（１）図は、その１例を示し、（２）図は、他の例を示す。図２は、要部の正断面図であり、（１）図は、粒子状物質の捕集状態を示し、（２）図は、排出状態を示す。

《除去装置１２の概略について》
まず、図１等を参照して、粒子状物質ＰＭの除去装置１２の概略について、説明する。
ディーゼルエンジンは、内燃機関として、バスやトラック等の自動車を始め、発電，船舶，機関車，航空機，各種機械，その他に広く使用されている。そしてディーゼルエンジンから排出される排気ガスＡ中には、粒子状物質ＰＭ，窒素酸化物ＮＯ_Ｘ，その他の有害物質が含有されており、そのまま外気に排出されると人体や環境に有害である。
そこで、粒子状物質ＰＭ対策としては、ディーゼルエンジンの排気管１に、粒子状物質ＰＭの除去装置１２つまりＤＰＦ（Diesel Particulate Filter)を介装し、排気ガスＡ中に含有された粒子状物質ＰＭを、フィルター１３に捕集して除去する。
粒子状物質ＰＭ（Particle Matter）は、燃料である軽油の不完全燃焼で生成されたスス状・粒子状のカーボンＣを主成分とし、更に炭化水素ＨＣ，多環芳香族化合物ＰＡＨ，硫黄Ｓ分等を含有している。そしてこの除去装置１２は、ケース３，フィルター１３，回収手段１４等を、備えている。
なお除去装置１２は、主に上述したディーゼルエンジンの排気ガスＡを対象とするが、他の各種エンジンその他の排気ガスＡにも、適用可能である。
除去装置１２は、概略このようになっている。

《フィルター１３等について》
次に、図１等を参照して、フィルター１３について、説明する。この除去装置１２のフィルター１３は、濾過材製のフィルター壁１５と、フィルター壁１５にてシリンダ状に区画された排気ガスＡの流入側セル空間６と、流出側セル空間１０との２種類のセル空間１６を備えており、通過する排気ガスＡ中から粒子状物質ＰＭを、フィルター壁１５に捕集する。
そしてフィルター１３は、排気ガスＡの排気管１に介装されたケース３内に、収納されており、フィルター１３の流入側セル空間６は、上流側が開放されると共に、下流側が、常時位置にある回収手段１４のピストン１７で閉鎖されている。流出側セル空間１０は、上流側のみが入口閉鎖プレート７にて閉鎖されている。

このようなフィルター１３等について、更に詳述する。まず除去装置１２は、そのケース３が、排気管１の途中又は末端部に介装連結されており、ケース３は、例えば円筒状や角筒状をなす。
そしてケース３内に、フィルター１３が収納されており、フィルター１３は、ケース３内において、前後の間隔空間１８を存しつつ、ケース３内を前後に仕切るように、密嵌挿されている。
フィルター１３を構成するフィルター壁１５は、微細多孔質のセラミックス製，燒結金属製，その他の濾過材製よりなり、その壁面を通過する排気ガスＡ中から、粒子状物質ＰＭを捕集する。そしてフィルター壁１５は、円筒状や角筒状（図３の（１）図，（２）図も参照）をなし、複数個が、ケース３軸と平行に、相互に同形状，等間隔にて並列配設されている。

このような筒状をなす各フィルター壁１５の内部に、それぞれセル空間１６が、区画形成されている。そこで、並列配設された複数本の各セル空間１６は、それぞれ、断面円形の中空円柱状や断面正方形等の中空角柱状、つまりシリンダ状の独立空間よりなると共に、上流側もしくは下流側が閉鎖されている。
すなわち、一方のセル空間１６の上流側・入口側は、入口穴８として開放されており、セル空間１６の下流側・出口側は、常時位置にある回収手段１４のピストン１７で閉鎖されて、排気ガスＡの流入側セル空間６となる。図示例では、このセル空間１６の下流端が、常時位置のピストン１７で閉鎖されているが、図示例によらず、セル空間１６の下流端から若干上流側に寄った位置において、閉鎖されるようにしてもよい。
なお、筒状をなす各フィルター壁１５の排気ガスＡの流出側セル空間１０は、流入側セル空間６とは逆に、上流側が入口閉鎖プレート７で閉鎖され、下流側が出口穴１１として開放されている。又、流出側セル空間１０は、それぞれセル状の独立空間とすることも可能であるが（図３の（２）図も参照）、相互間を広く一体の連通空間とすることも可能である。後者の場合、その出口穴１１も一体連通される。
フィルター１３等は、このようになっている。

《回収手段１４について》
次に、図１，図２を参照して、回収手段１４について、説明する。この除去装置１２の回収手段１４は、フィルター１３のフィルター壁１５に捕集され、流入側セル空間６に蓄積した粒子状物質ＰＭを、流入側セル空間６から排出する。
そして回収手段１４は、機械的構成よりなり、複数のピストン１７を備えており、各ピストン１７が、それぞれフィルター１３の流入側セル空間６内を、相対的に往復動可能となっている。
そこで各ピストン１７は、下流側の常時位置から上流側への相対移動により、フィルター１３の流入側セル空間６に蓄積した粒子状物質ＰＭを、ケース３の下部に付設された貯溜ボックス１９へと、排出，落下させる。

このような回収手段１４について、更に詳述する。回収手段１４のピストン１７は、ステンレスその他の金属製よりなるが、セラミックス製等も可能である。そして、流入側セル空間６の断面形状に対応した円形や角形をなす。ピストン１７は可動に密嵌挿するため、ワイヤーメッシュを使って略綿棒のようにしてもよい。
又、各ピストン１７は、それぞれロッド２０の先端に取付けられており、ロッド２０は、例えばピストン１７と同材料製よりなり、フィルター壁１５やセル空間１６の軸と平行、かつ相互間も平行に配設されている。
そして各ピストン１７は、図１の（１）図，（２）図，図２の（１）図等に示した通り、常時は、それぞれ各セル空間１６つまりフィルター壁１５の下流側、図示例では下流端に位置決めされている。又、このピストン１７は、例えばフレキシブルなものよりなる。

これと共に各ピストン１７は、図２の（２）図に示したように、各流入側セル空間６内を、相対的に往復動可能となっている。
そして、各流入側セル空間６の上流側への相対移動，摺動前進により、フィルター壁１５内面に捕集，付着し、流入側セル空間６に蓄積されていた粒子状物質ＰＭに、接触，圧接し、これを上流側に押動，移動させ、もって貯溜ボックス１９に排出，落下させる。
貯溜ボックス１９は、多量の粒子状物質ＰＭを貯溜可能な容積を持ち、ケース３の下部に垂下付設され、上面を開放することができる。そして、貯まった粒子状物質ＰＭの取出しのため、適宜、ケース３から取外し可能となっている。
回収手段１４は、このようになっている。

《除去装置１２の１例について》
次に、図１の（１）図を参照して、除去装置１２の１例について、説明する。この図１の（１）図に示した除去装置１２では、フィルター１３は、ケース３内に固定され、貯溜ボックス１９は、フィルター１３の上流部下に蓋２１付で配されており、回収手段１４のピストン１７は、下流側からロッド２０にて往復動される。
この図１の（１）図の例について、更に詳述する。この例の除去装置１２では、まず、ケース３内の中央部付近に、フィルター１３が固定的に密嵌挿され不動に取付けられており、ケース３内の上流部の間隔空間１８下、フィルター１３の直前に貯溜ボックス１９が蓋２１付で付設され、ケース３内の下流部の間隔空間１８に、常時位置の各ロッド２０が位置している。
各ロッド２０は、それぞれ先端が、ピストン１７に固定されると共に、後端が、ベース板２２に固定されている。ベース板２２は、ケース３と相似形となる円板状や角板状をなし、ケース３内下流部の間隔空間１８内に、可動に密嵌挿されており、ケース３の軸方向である上下流方向に沿って、往復動可能となっている。ベース板２２の背面側のケース３には、エアー配管２３が、給排気口を介して接続されている。

そこで、エアー配管２３にて加圧エアーが供給され正圧が付加されると、ベース板２２が下流側の常時位置から上流側に押動され、もって各ロッド２０そしてピストン１７が、下流側から上流側に向け、フィルター１３の流入側セル空間６内を往動する。つまり各ピストン１７は、各流入側セル空間６の下流側を閉鎖する常時位置（図１の（１）図，図２の（１）図を参照）から、上流側に往動する（図２の（２）図を参照）。
逆に、エアー配管２３にて減圧され負圧が付加されると、ベース板２２が下流側に引張られ、もって各ロッド２０そしてピストン１７が、フィルター１３の流入側セル空間６内を、上流側から下流側の常時位置に復動する。
このように、この例では、フィルター１３が固定されると共に、ベース板２２，ロッド２０，ピストン１７が、フィルター１３内を往復動可能となっている。この往復駆動方式は、その他各種可能である。例えば、ボールスクリューを使用する方式、その他の機械的公知方式の採用が可能であり、動力源も、エアー圧，電動，油圧，その他が可能である。又、ベース板２２を２分割等する分割方式も考えられ、この分割方式によれば、より小さな力での往復動が実現される。
又、貯溜ボックス１９の蓋２１は、常時は閉鎖されており、粒子状物質ＰＭの排出，落下，回収時のみ上方に開放される。蓋２１の開閉方式に関し、その動力源は上述したベース板２２用のものに準じてもよい。
除去装置１２の１例は、このようになっている。

《除去装置１２の他の例について》
次に、図１の（２）図を参照して、除去装置１２の他の例について、説明する。この図１の（２）図に示した除去装置１２では、フィルター１３が、全体的にケース３内を上下流方向に沿って、往復動可能となっている。
そして、上流側の常時位置において、貯溜ボックス１９の蓋体として機能すると共に、上流側の常時位置から下流側へ移動することにより、貯溜ボックス１９上を開放可能となっている。
これに対し、回収手段１４のピストン１７は、ケース３内の下流側から突設固定されたロッド２０に、取付けられている。

この図１の（２）図の例について、更に詳述する。この例の除去装置１２では、ケース３内において、上述した図１の（１）図の例とは逆に、フィルター１３の方が、ケース３の中央部と下流部の間で、上下流方向に往復動可能となっている。貯溜ボックス１９は、常時位置におけるフィルター１３の下に付設されている。
そこでフィルター１３が、ケース３内で中央部の常時位置を取ると、貯溜ボックス１９の蓋体として機能する（図１の（２）図中の実線表示を参照）。又、中央部の常時位置から下流部に往動すると、中央部の貯溜ボックス１９上が上流部側から順次開放され、粒子状物質ＰＭを回収可能となる（図１の（２）図中の想像線表示を参照）。
これに対し各ロッド２０は、それぞれ先端が、固定的又は若干可動にピストン１７に取付けられると共に、後端が、前述した図１の（１）図の例とは異なり、下流側のケース３後壁や、ケース３後壁の前に配設された固定板に、固定されている。

そこでフィルター１３が、中央部の常時位置（図１の（２）図中の実線表示を参照）から、下流部に向け往動すると（図１の（２）図中の想像線表示を参照）、固定されたロッド２０に取付けられている各ピストン１７と、フィルター１３の各流入側セル空間６との位置関係が、流入側セル空間６の下流側を閉鎖する常時位置（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）から、流入側セル空間６の上流側に変位する（図２の（２）図を参照）。
逆にフィルター１３が、下流部から中央部に向け復動すると、各ピストン１７とフィルター１３の各流入側セル空間６との位置関係が、流入側セル空間６の上流側から、流入側セル空間６の下流側を閉鎖する常時位置に変位する。
なお、このようなフィルター１３の往復駆動方式については、例えば第１例において前述した所に準じ、各種公知方式の採用が可能である。
除去装置１２の他の例は、このようになっている。

《作用等について》
本発明の粒子状物質ＰＭの除去装置１２は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）この除去装置１２は、排気ガスＡ中の粒子状物質ＰＭをフィルター１３に捕集して除去するが、捕集された粒子状物質ＰＭを、フィルター１３からそのまま物理的に押し出し排出する、ピストン１７等の機械的な回収手段１４を有していること、を特徴とする。

（２）まず、ディーゼルエンジン等から排出された排気ガスＡは、排気管１に介装された除去装置１２に供給される。
除去装置１２は、ケース３内にフィルター１３が収納されており、→フィルター１３は、濾過材製のフィルター壁１５と、フィルター壁１５で区画されたシリンダ状のセル空間１６とを、備えている。そしてセル空間１６のうちおよそ半数は、上流側が開放されると共に、下流側が、常時位置にある回収手段１４のピストン１７で閉鎖されて、流入側セル空間６となっている。また残りのセル空間１６は、上流側が入口閉鎖プレート７で閉鎖されると共に下流側が開放されている流出側セル空間１０となっている。

（３）そこで、図中矢示したように、ケース３の入口から供給された排気ガスＡは、開放された上流側から、フィルター１３の流入側セル空間６へと流入する。流入側セル空間６は、下流側が閉鎖されているので、流入側セル空間６内に流入した排気ガスＡは、フィルター壁１５を通過する。
排気ガスＡが、このようにフィルター壁１５を通過する際、含有されていた粒子状物質ＰＭが、フィルター壁１５に捕集される（図１の（１）図，（２）図を参照）。

（４）そして、図中矢示したように、粒子状物質ＰＭが捕集されて浄化された排気ガスＡは、流出側セル空間１０から、フィルター１３の下流へと流れ、除去装置１２のケース３の出口から導出されて、排気管１を経由して、外気へと排出される。

（５）フィルター１３のフィルター壁１５には、このようにして粒子状物質ＰＭが濾過，捕集され、流入側セル空間６側に、粒子状物質ＰＭが、筒状や柱状に蓄積されて行く。
そして、蓄積された粒子状物質ＰＭにて流入側セル空間６が目詰まりする前に、つまり、蓄積した粒子状物質ＰＭに起因して、圧力損失が一定レベルに達したと判断された場合は、回収手段１４のピストン１７が、フィルター１３の流入側セル空間６内を相対的に往復動する。つまりピストン１７が、下流側の常時位置から、上流側へ相対移動，摺動前進する。
これにより、フィルター壁１５に捕集され流入側セル空間６に蓄積された粒子状物質ＰＭが、フィルター１３外へ、そしてケース３下部に付設された貯溜ボックス１９へと、排出，落下されて、除去，回収される（図２の（１）図，（２）図を参照）。このようにして、フィルター１３のフィルター壁１５は、目詰まりが解消して使用可能となる。

（６）このような除去装置１２としては、次のタイプが代表的である。まず、フィルター１３が、ケース３内に固定され、貯溜ボックス１９が、フィルター１３の上流部下に蓋２１付で配されると共に、回収手段１４のピストン１７が、下流側からロッド２０にて往復動される、タイプが考えられる（図１の（１）図を参照）。
又これとは逆に、フィルター１３は、全体的にケース３内を上下流方向に往復動可能とされ、中央部の常時位置では、貯溜ボックス１９の蓋体として機能すると共に、中央部の常時位置から下流側への移動により、貯溜ボックス１９上を開放する。これと共に、回収手段１４のピストン１７が、ケース３内の下流側から突設固定されたロッド２０に取付けられている、タイプも考えられる（図１の（２）図を参照）。

（７）さてそこで、本発明の粒子状物質ＰＭの除去装置１２によると、次の第１，第２，第３，第４，第５のようになる。
第１に、この除去装置１２では、フィルター１３に捕集，蓄積された粒子状物ＰＭを、そのまま、つまり粒子状物質ＰＭのまま、貯溜ボックス１９に排出，除去，回収する。
すなわち、カーボンＣを主成分とした粒子状物質ＰＭを、加熱等の手段により酸化させることで気化させる除去方式によらず、固体として固定したまま、機械的に回収手段１４により排出，回収する除去方式を採用したので、除去に伴い気化した二酸化炭素ＣＯ_２を、外気へと排出する虞がない。

第２に、この回収手段１４による粒子状物質ＰＭの排出，回収は、回収手段１４のピストン１７が流入側セル空間６内を移動して、フィルター１３に捕集，蓄積された粒子状物質ＰＭを、貯溜ボックス１９に落下させることにより、簡単容易に極短時間の内に行われる。
すなわち、加熱等により酸化させる除去方式によらず、固体のまま排出，回収する除去方式を採用したので、何らかの加熱手段を要することなく、又、長い除去時間を必要とすることもなく、捕集，蓄積された粒子状物質ＰＭが、フィルター１３から排出，除去，回収される。

第３に、ディーゼルエンジン等を、長時間の運転停止をすることなく継続的に使用する必要がある場合においても、この除去装置１２は、１台で対応可能である。
すなわち、この除去装置１２では、粒子状物質ＰＭのフィルター１３からの除去が、簡単容易に極短時間の内に行えるので、このような場合においても、除去装置１２を複数台並列配設する必要はなく、交互に使い分け使用する必要はない。

第４に、この除去装置１２は、所定のケース３，フィルター１３，回収手段１４，貯溜ボックス１９等よりなり、ディーゼルエンジン等の排気管１に、簡単に介装可能である。もって、既存のディーゼルエンジン等についても、容易に後付け使用可能である。

第５に、この除去装置１２により、ディーゼルエンジン等の排気ガスＡ中に含有された粒子状物質ＰＭは、確実かつ容易に、捕集，蓄積，排出，除去，回収される。
そこで、ディーゼルエンジン等において、トレードオフの関係にある窒素酸化物ＮＯ_Ｘの低減に、注力可能となる。ディーゼルエンジン等では、例えば燃焼温度が低いほど、排気ガスＡ中の窒素酸化物ＮＯ_Ｘが減少し、粒子状物質ＰＭが増加する関係にあるが、窒素酸化物ＮＯ_Ｘの低減に集中することが可能となる。

本発明に係る粒子状物質の除去装置について、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、正断面図であり、（１）図は、その１例を示し、（２）図は、他の例を示す。 同発明を実施するための最良の形態の説明に供し、要部の正断面図であり、（１）図は、粒子状物質の捕集状態を示し、（２）図は、粒子状物質の排出状態を示す。 この種従来例の粒子状物質の除去装置の説明に供し、（１）図は、その１例の正断面図、（２）図は、（１）図の要部の側面図である。

符号の説明

１ 排気管
２ 粒子状物質の除去装置（従来例）
３ ケース
４ フィルター（従来例）
５ フィルター壁（従来例）
６ 流入側セル空間
７ 入口閉鎖プレート
８ 入口穴
９ 出口閉鎖プレート
１０ 流出側セル空間
１１ 出口穴
１２ 粒子状物質の除去装置（本発明）
１３ フィルター（本発明）
１４ 回収手段
１５ フィルター壁（本発明）
１６ セル空間
１７ ピストン
１８ 間隔空間
１９ 貯溜ボックス
２０ ロッド
２１ 蓋
２２ ベース板
２３ エアー配管
Ａ 排気ガス
ＰＭ 粒子状物質

Claims (5)

1. 排気ガス中に含有された粒子状物質をフィルターに捕集して除去する、粒子状物質の除去装置であって、捕集された粒子状物質を該フィルターから排出する、機械的な回収手段を有していること、を特徴とする粒子状物質の除去装置。
2. 請求項１に記載した粒子状物質の除去装置において、該フィルターは、濾過材製のフィルター壁と、該フィルター壁にてシリンダ状に区画された排気ガスの流入側セル空間と、排気ガスの流出側セル空間とを備えており、通過する排気ガス中から粒子状物質を、該フィルター壁に捕集し、
   該回収手段は、ピストンを備えており、該ピストンがフィルターの該流入側セル空間内を、相対的に往復動可能となっていること、を特徴とする粒子状物質の除去装置。
3. 請求項２に記載した粒子状物質の除去装置において、排気ガスは、ディーゼルエンジンから排出され、
   該フィルターは、排気ガスの排気管に介装されたケース内に収納されており、該フィルターの排気ガスの流入側セル空間は、上流側が開放されると共に、下流側が、常時位置の該回収手段のピストンで閉鎖されており、
   該回収手段のピストンは、下流側の常時位置から上流側への相対移動により、該フィルターのフィルター壁に捕集された粒子状物質を、該ケース下部に付設された貯溜ボックスへと排出，落下させること、を特徴とする粒子状物質の除去装置。
4. 請求項３に記載した粒子状物質の除去装置において、該フィルターは、該ケース内に固定され、該貯溜ボックスは、該フィルターの上流部下に蓋付で配されており、該回収手段のピストンは、下流側からロッドにて往復動されること、を特徴とする粒子状物質の除去装置。
5. 請求項３に記載した粒子状物質の除去装置において、該フィルターは、全体的に該ケース内を上下流方向に沿って往復動可能であり、上流側の常時位置においては、該貯溜ボックスの蓋として機能すると共に、上流側の常時位置から下流側へ移動することにより、貯溜ボックス上を開放可能となっており、
   該回収手段のピストンは、該ケース内の下流側から突設固定されたロッドに、取付けられていること、を特徴とする粒子状物質の除去装置。

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