JP2007187136A - Particulate matter removing device, and particulate matter removing method - Google Patents

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雅章 大久保
Toshiaki Yamamoto
俊昭 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To always positively and stably remove soot particulates or the like deposited on a filter by a simple composition irrespective of burning conditions, and to positively and inexpensively regenerate the filter. <P>SOLUTION: By removing the soot particulates in a PM removing part 4, and at the same time, regenerating a clogged filter unit 11 in a filter regenerating part 5, two sets of the filter units 11 can be changed and continuously used for PM removal. Ozone gas to be used as activated gas is supplied to the filter regenerating part 5 from an ozone supply part 6, particulate matter such as the soot particulates is oxidized, burned, and removed, and the filter is regenerated. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法に係り、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃焼排ガス中に含まれる黒煙微粒子等の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を、フィルタによって捕捉し燃焼除去すると共に、フィルタに堆積した粒子状物質を除去してフィルタを再生する粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法に関する。   The present invention relates to a particulate matter removing device and a particulate matter removing method, for example, filtering particulate matter (PM) such as black smoke fine particles contained in combustion exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine. The present invention relates to a particulate matter removing apparatus and a particulate matter removing method for capturing and burning and removing particulate matter deposited on a filter to regenerate the filter.

ディーゼル車の排出ガスの中には多量の炭素微粒子(いわゆる黒煙)が存在し、この炭素微粒子は、排気通路を経て空気中に吐き出された後は、長い時間空気中を舞い、最終的に、煤等となって床面や路面や衣服等に舞い降りてくる。ところで、炭素は、ものを良く吸着するので、発ガン関連物質等の様々な化学物質が、空気中を浮遊する炭素微粒子に吸着して、この炭素微粒子を人間が吸い込むことで人体の中に入り込み、ガンや呼吸器系の疾患を起こすとの報告が、近年相次いでなされている。このようなことから、ディーゼル車からの粒子状物質の排出規制が重要な課題となっている。   A large amount of carbon particulates (so-called black smoke) exists in the exhaust gas of diesel vehicles, and these carbon particulates flew into the air for a long time after being exhausted through the exhaust passage, and finally , Fall down on the floor, road, clothes, etc. By the way, since carbon adsorbs things well, various chemical substances such as carcinogenic substances are adsorbed by carbon fine particles floating in the air, and humans inhale these carbon fine particles into the human body. In recent years, it has been reported that cancer and respiratory diseases are caused. For this reason, emission control of particulate matter from diesel vehicles has become an important issue.

さらに、このようなディーゼル車や発電機で用いられるディーゼルエンジンを含む内燃機関のほか、ボイラーやガスタービン等の一般の燃焼装置において、発生した燃焼ガスを排気系を経由して排出する際の排気ガスの規制が強化されてきており、燃料の組成改善や、エマルジョン化、排気ガスの燃焼装置への還流、燃焼自体の改善等の燃焼装置側の改良が行われる一方で、燃焼装置から排出される排気ガス中の有害成分の後処理装置の研究開発が行われている。   Further, in addition to internal combustion engines including diesel engines used in such diesel cars and generators, exhaust in the case of exhausting generated combustion gas via an exhaust system in general combustion devices such as boilers and gas turbines. Gas regulations have been strengthened. Combustion device side improvements such as fuel composition improvement, emulsification, recirculation of exhaust gas to the combustion device, improvement of combustion itself, etc. Research and development of after-treatment devices for harmful components in exhaust gas is underway.

例えば、環境空気をディーゼル黒煙汚染から守るものとして、車両搭載のディーゼルエンジンの排気通路に金属繊維やハニカム形状のエレメント等からなる黒煙除去フィルタを設置した黒煙捕集装置が従来より提供されている。以下、例として、セラミックス製のハニカムフィルタや、金属フィルタについて述べる。   For example, in order to protect environmental air from diesel black smoke pollution, a black smoke collection device in which a black smoke removal filter made of metal fibers, honeycomb-shaped elements, etc. is installed in the exhaust passage of a diesel engine mounted on a vehicle has been provided. ing. Hereinafter, ceramic honeycomb filters and metal filters will be described as examples.

ハニカムフィルタ125は、図24及び図25に示すように、隔壁126によって区画された排気ガスのフィルタ経路となる複数のセル127,127,…を有し、このセル127の排気ガス流入端面128及び排気ガス流出側端面129で互い違いにプラグ131により目封じしたハニカム構造を有し、排気ガスを排気ガス流入端面128に開口するセル127からハニカムフィルタ125内に流入し、強制的にハニカムフィルタ125の隔壁126を通過させることによって、排気ガス中の炭素微粒子を隔壁126上に捕集し除去するものである。これによって、黒煙微粒子等を含む汚染されたガスG1は、浄化されたガスG2として、排出される。隔壁126上には未燃微粒子132が残留する。ハニカムフィルタ125の材料としては、コージェライト、炭化珪素、サイアロン、窒化珪素等のセラミックスが用いられる。   As shown in FIGS. 24 and 25, the honeycomb filter 125 has a plurality of cells 127, 127,... Serving as exhaust gas filter paths partitioned by the partition walls 126. The exhaust gas inflow end face 128 of the cells 127 and The exhaust gas outlet side end surface 129 has a honeycomb structure alternately plugged with plugs 131, and exhaust gas flows into the honeycomb filter 125 from the cells 127 that open to the exhaust gas inflow end surface 128, forcing the honeycomb filter 125. By passing through the partition wall 126, the carbon fine particles in the exhaust gas are collected on the partition wall 126 and removed. As a result, the contaminated gas G1 containing black smoke fine particles and the like is discharged as a purified gas G2. Unburned fine particles 132 remain on the partition wall 126. As a material of the honeycomb filter 125, ceramics such as cordierite, silicon carbide, sialon, and silicon nitride are used.

また、金属フィルタ134は、図26及び図27に示すように、帯状金属平板に、例えばプレス加工、ローラプレス加工等を施すことで、縁部に有面突起pa,pbを持つ多数の三角形状の貫通孔Ha、Hb、…が穿設されている長手方向波型の波型金属板135を形成し、帯状金属平板に多数の円形状の貫通孔穿設されている平板状の平型金属板136を形成し、このようにして得られた波型金属板135及び平型金属板136を重ねた状態で、波型金属板135及び平型金属板136を長手方向に向けて、図26に示すように、渦巻き状に巻き上げて作成される。   In addition, as shown in FIGS. 26 and 27, the metal filter 134 is subjected to, for example, press processing, roller press processing, or the like on the band-shaped metal flat plate, so that a large number of triangular shapes having the planar protrusions pa and pb at the edges. Are formed in a longitudinal corrugated metal plate 135 in which a plurality of through holes are formed in a strip-shaped metal flat plate. In the state where the plate 136 is formed and the corrugated metal plate 135 and the flat metal plate 136 obtained in this manner are stacked, the corrugated metal plate 135 and the flat metal plate 136 are directed in the longitudinal direction, and FIG. As shown in Fig. 4, it is created by winding up in a spiral.

図27に拡大して示すように、波型金属板135に穿設されている貫通孔Haは、縁部に裏面から表面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する三角形状の4つの有面突起paを持っている。また、貫通孔Hbは、表面から裏面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する4つの三角形状の有面突起pbを持っている。   As shown in an enlarged view in FIG. 27, the through-hole Ha formed in the corrugated metal plate 135 has four triangular shapes facing each other that are bent and protruded from the back surface to the front surface at the edge. Has a planar projection pa. The through-hole Hb has four triangular planar protrusions pb that face each other and are bent and protruded from the front surface to the back surface.

しかしながら、このようなハニカムフィルタや、金属フィルタでは、内部に捕集した黒煙微粒子が大量に堆積すると、黒煙微粒子によって目詰まりを起こし、圧力損失が増加し、ディーゼルエンジン側の排気系に背圧がかかることによって、ディーゼルエンジンの性能を低下させ、最悪の場合には、ディーゼルエンジンが停止してしまう。
このため、フィルタ内部に堆積した黒煙微粒子を定期的に除去して、フィルタを再生しなければならない。
However, in such a honeycomb filter or a metal filter, if a large amount of black smoke particulates collected inside accumulates, the black smoke particulates cause clogging and pressure loss increases, and the exhaust system on the diesel engine side increases. When the pressure is applied, the performance of the diesel engine is deteriorated, and in the worst case, the diesel engine is stopped.
For this reason, the black smoke particles accumulated in the filter must be periodically removed to regenerate the filter.

ハニカムフィルタ等を再生するために、例えば、電気ヒータや、アフタバーナ等を用いて黒煙微粒子を燃焼させて除去する排出ガス処理装置が用いられている。
しかしながら、ハニカムフィルタを600℃以上の温度に加熱しなければならないために、ハニカムフィルタが急激な温度変化や局所的な発熱に晒されて、内部に不均一な温度分布が生じ易くなり、破損に至るという問題があった。
In order to regenerate a honeycomb filter or the like, for example, an exhaust gas processing apparatus that burns and removes black smoke particulates using an electric heater, an afterburner, or the like is used.
However, since the honeycomb filter must be heated to a temperature of 600 ° C. or more, the honeycomb filter is exposed to a sudden temperature change or local heat generation, and thus an uneven temperature distribution is likely to occur inside, resulting in damage. There was a problem of reaching.

このために、排出ガス処理装置に流入するガスに含まれるNOを、まず、酸化力の強いNOに酸化させ、得られたNOをフィルタに導入し、NOを用いて、ハニカムフィルタの隔壁の表面に堆積した黒煙微粒子等の可燃性の粒子状物質を、酸化させて、燃焼除去する排出ガス処理装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
すなわち、この技術は、ハニカムフィルタの前段に、酸化触媒を配置し、ディーゼルエンジンから排出される排出ガスに含まれるNOをNOに酸化させ、NOを用いてハニカムフィルタを再生するものである。
For this purpose, NO contained in the gas flowing into the exhaust gas treatment device is first oxidized to NO 2 having a strong oxidizing power, and the obtained NO 2 is introduced into the filter, and NO 2 is used to form the honeycomb filter. There has been proposed an exhaust gas treatment device that oxidizes and removes inflammable particulate matter such as black smoke particles deposited on the surface of the partition wall (see, for example, Patent Document 1).
That is, this technique, in front of the honeycomb filter, an oxidation catalyst is arranged, the NO contained in the exhaust gas discharged from a diesel engine is oxidized to NO 2, it is intended to reproduce the honeycomb filter by using the NO 2 .

また、プラズマを用いる方法も提案されている。すなわち、黒煙微粒子等をハニカムフィルタを用いて捕集し、排気流路の内部又は外部に設置されたプラズマリアクタによって、排ガスに含まれるNOを、ハニカムフィルタに流入する前に、酸化力の強いNOに酸化させ、NOを用いて、ハニカムフィルタの隔壁の表面に堆積した黒煙微粒子等を比較的低温で、燃焼除去する排出ガス処理装置が提案されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照。)。
特開2001−280121号公報 特開2004−68684号公報 特表2003−535255号公報
A method using plasma has also been proposed. That is, black smoke particulates and the like are collected using a honeycomb filter, and NO contained in the exhaust gas is strongly oxidized before flowing into the honeycomb filter by a plasma reactor installed inside or outside the exhaust passage. is oxidized to NO 2, with NO 2, at a relatively low temperature black smoke particles or the like deposited on the surface of the partition walls of the honeycomb filter, the exhaust gas processing apparatus has been proposed for removing combustion (e.g., Patent Document 2, (See Patent Document 3).
JP 2001-280121 A JP 2004-68684 A Special table 2003-535255 gazette

解決しようとする問題点は、上記従来の金属フィルタでは、燃焼条件により、再生機能が左右され、かつ、例えば、装置構成が複雑となり、コストが嵩むという点である。
例えば、ハニカムフィルタの前段に酸化触媒を配置する技術では、ディーゼルエンジンが低速、低負荷での運転では、排気系の温度が低いために、酸化触媒が活性化されず、ハニカムフィルタを再生することができないという問題があった。
The problem to be solved is that, in the conventional metal filter, the regeneration function is influenced by the combustion conditions, and, for example, the device configuration is complicated and the cost is increased.
For example, in the technology in which an oxidation catalyst is arranged in front of the honeycomb filter, when the diesel engine is operated at a low speed and a low load, the oxidation catalyst is not activated and the honeycomb filter is regenerated because the temperature of the exhaust system is low. There was a problem that could not.

また、NOの酸化効率は、高々50[%]程度であり、フィルタ再生のために十分とはいえない。さらに、この技術で、ハニカムフィルタの隔壁に大量に黒煙微粒子等が堆積した場合に、酸化触媒が活性化される温度に達すると、堆積した黒煙微粒子等が一度に酸化燃焼して、装置内が急激に高温となって、内部のハニカムフィルタが熱応力によって破損してしまうという問題があった。 In addition, the oxidation efficiency of NO x is about 50 [%] at most, which is not sufficient for filter regeneration. Furthermore, with this technology, when a large amount of black smoke particulates or the like is deposited on the partition walls of the honeycomb filter, the accumulated black smoke particulates etc. are oxidized and burned at a time when the temperature at which the oxidation catalyst is activated is reached. There was a problem in that the inside rapidly became hot and the internal honeycomb filter was damaged by thermal stress.

また、ハニカムフィルタの前段に、プラズマを用いた技術では、プラズマ発生電極で、放電により熱非平衡プラズマを発生させ、300℃以下の比較的低温で排気ガス中のNOをNOに酸化できるため、黒煙微粒子の燃焼の寄与するものの、反応後にNOは、NOとなり、下流側でNOの処理装置が必要となり、装置が複雑化してコストが嵩むという問題があった。 Also, in the technology using plasma in the front stage of the honeycomb filter, thermal non-equilibrium plasma is generated by discharge at the plasma generation electrode, and NO in the exhaust gas can be oxidized to NO 2 at a relatively low temperature of 300 ° C. or lower. Although it contributes to the combustion of the black smoke fine particles, NO 2 becomes NO after the reaction, and there is a problem that a processing apparatus for NO is required on the downstream side, which complicates the apparatus and increases costs.

また、触媒やプラズマを用いて、排気ガス中のNOをNOに酸化し、NOにより黒煙微粒子等を燃焼させて、フィルタを再生する上記両技術とも、ディーゼルエンジンの運転条件によって、NOの量が不足し、フィルタの再生が困難となるという問題があった。すなわち、排気ガス中には、(NO/C>8)、好ましくは、(NO/C>24)のNOが必要であるがこの条件を満たせない場合がある。
また、ディーゼルエンジン運転時に、同じ排気管を用いて同時に排ガス処理を行うため、NOと黒煙微粒子等との濃度比等のディーゼルエンジンの排気制御を詳細に行う必要があり、かつ、その効率を低下させてしまう場合もあるという問題があった。
In addition, both of the above-described technologies for regenerating a filter by oxidizing NO in exhaust gas to NO 2 using a catalyst or plasma and burning black smoke particulates or the like with NO 2 depends on the operating conditions of the diesel engine. There was a problem that the amount of 2 was insufficient and it was difficult to regenerate the filter. That is, in the exhaust gas, (NO 2 / C> 8), preferably (NO 2 / C> 24) NO 2 is required, but this condition may not be satisfied.
Further, when the diesel engine operation, for simultaneously exhaust gas treatment using the same exhaust pipe, it is necessary to perform the exhaust control of diesel engine concentration ratio etc. of the NO x and black smoke particles or the like in detail, and its efficiency There has been a problem that it may decrease.

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、例えば、排気ガスの温度や、NOx等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態(負荷の割合等)等の燃焼条件に関わらず安定的に、かつ、簡素な構成により、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を常に確実に除去し、フィルタを確実にかつ低コストで再生することができる粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances. For example, the present invention relates to combustion conditions such as the temperature of exhaust gas, the amount of an oxidant such as NOx, and the operating state (load ratio, etc.) of a diesel engine. Particulate matter removal device and particulate matter removal that can reliably remove black smoke particulates accumulated on the filter at all times with a stable and simple configuration, and can reliably regenerate the filter at low cost It aims to provide a method.

上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、排ガスの流路上に組み込まれた、上記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するためのフィルタ部と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成手段とを備えてなる粒子状物質除去装置に係り、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部が配置され、上記活性ガス生成手段から上記活性ガスの供給を受け、上記フィルタ部に堆積した上記粒子状物質の上記活性ガスを用いた燃焼除去によって上記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生部を備えたことを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a filter unit, which is incorporated on a flow path of exhaust gas, for capturing particulate matter in the exhaust gas, or capturing and removing it by combustion, and plasma The present invention relates to a particulate matter removing apparatus comprising an active gas generating means for generating an active gas that promotes an oxidation reaction from a raw material gas and supplying the active gas to the filter unit on which the particulate matter is deposited, The filter unit in which the particulate matter is deposited is disposed, receives the supply of the active gas from the active gas generation means, and the filter unit is subjected to combustion removal using the active gas of the particulate matter deposited on the filter unit. It is characterized by having a filter regeneration unit for regenerating.

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の粒子状物質除去装置に係り、上記排ガス又は上記活性ガスが通流され、上記排ガスが流入すると、上記排ガス中の上記粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去する上記フィルタ部の機能と、上記活性ガスが流入すると、上記粒子状物質が上記活性ガスによって酸化燃焼して除去される上記フィルタ再生部の機能とを兼ね備えた除去/再生部と、上記除去/再生部に上記排ガスと上記活性ガスとのうちいずれか一方を流入させるための流路方向切換手段とを備えたことを特徴としている。   Further, the invention according to claim 2 relates to the particulate matter removing apparatus according to claim 1, wherein when the exhaust gas or the active gas is flowed and the exhaust gas flows in, the particulate matter in the exhaust gas is captured. Alternatively, the removal function combines the function of the filter unit for capturing and removing by combustion, and the function of the filter regeneration unit for removing the particulate matter by oxidizing and burning with the active gas when the active gas flows in. / Regeneration unit, and a flow path direction switching means for allowing any one of the exhaust gas and the active gas to flow into the removal / regeneration unit.

また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の粒子状物質除去装置に係り、複数の上記除去/再生部と、上記流路方向切換手段を制御する切換制御手段とを備え、上記切換制御手段は、上記複数の除去/再生部のうちの一部の上記除去/再生部に、上記排ガスを流入させて粒子状物質除去処理を実施させると共に、他の上記除去/再生部に上記活性ガスを流入させてフィルタ再生処理を実施させ、かつ、上記各除去/再生部が、粒子状物質除去処理とフィルタ再生処理とを交互に実施するように上記流路方向切換手段を制御することを特徴としている。   A third aspect of the present invention relates to the particulate matter removing apparatus according to the second aspect, comprising a plurality of the removal / regeneration sections and a switching control means for controlling the flow path direction switching means. The control means causes the exhaust gas to flow into some of the removal / regeneration units of the plurality of removal / regeneration units to perform the particulate matter removal process, and causes the other removal / regeneration units to perform the activity. The filter regeneration process is performed by introducing a gas, and each of the removal / regeneration units controls the flow path direction switching means so as to alternately perform the particulate matter removal process and the filter regeneration process. It is a feature.

また、請求項4記載の発明は、請求項3記載の粒子状物質除去装置に係り、粒子状物質除去処理を実施する上記除去/再生部の上流側及び下流側の圧力差に基づいてフィルタの目詰りを検知する目詰り検知手段を備え、上記切換制御手段は、上記目詰り検知手段の検知結果に基づいて、上記流路方向切換手段を制御することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the particulate matter removing apparatus according to the third aspect, wherein the filter is based on a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the removal / regeneration unit that performs the particulate matter removal process. Clogging detection means for detecting clogging is provided, and the switching control means controls the flow path direction switching means based on the detection result of the clogging detection means.

また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置に係り、フィルタ再生処理を実施する上記除去/再生部又は上記フィルタ再生部から排出されたガスの少なくとも一部は、フィルタ再生処理を実施する上記除去/再生部又は上記フィルタ再生部の流入口へ戻されることを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the particulate matter removing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the particulate matter removing device is discharged from the removal / regeneration unit or the filter regeneration unit that performs the filter regeneration process. At least a part of the gas is returned to the removal / regeneration unit that performs the filter regeneration process or the inlet of the filter regeneration unit.

また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置に係り、粒子状物質除去処理を実施する上記除去/再生部又は上記フィルタ部の下流側には、窒素酸化物を処理するための窒素酸化物処理装置が配設されていることを特徴としている。   A sixth aspect of the present invention relates to the particulate matter removing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, and the downstream side of the removal / regeneration unit or the filter unit that performs the particulate matter removal process. Is characterized in that a nitrogen oxide treatment apparatus for treating nitrogen oxides is provided.

また、請求項7記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置に係り、粒子状物質除去処理を実施する上記フィルタ部と上記フィルタ再生部との間、又は粒子状物質除去処理を実施する上記除去/再生部とフィルタ再生処理を実施する上記除去/再生部との間で熱交換を行って、再生処理中の上記フィルタ部の温度を高めて再生を促進するための熱交換手段を備えたことを特徴としている。   Further, the invention according to claim 7 relates to the particulate matter removing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein between the filter unit that performs the particulate matter removing process and the filter regeneration unit, Alternatively, heat exchange is performed between the removal / regeneration unit that performs the particulate matter removal process and the removal / regeneration unit that performs the filter regeneration process, and the temperature of the filter unit during the regeneration process is increased to perform regeneration. It is characterized by having a heat exchange means for promoting.

また、請求項8記載の発明は、請求項1乃至7のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置に係り、捕捉した上記粒子状物質の燃焼を促進するための触媒が、粒子状物質除去処理を実施する上記除去/再生部又は上記フィルタ部の前段側若しくは後段側に配置されているか、又は上記フィルタ部に担持されていることを特徴としている。   The invention according to claim 8 relates to the particulate matter removing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the catalyst for promoting combustion of the trapped particulate matter is particulate matter removal. It is characterized in that it is disposed on the upstream side or the downstream side of the removal / regeneration unit or the filter unit for performing processing, or is carried by the filter unit.

また、請求項9記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置に係り、内燃機関から排出される排ガスの流路上に組み込まれ、フィルタ再生処理を実施する上記除去/再生部又は上記フィルタ再生部から排出されたガスを上記内燃機関に還流させる還流手段を備えたことを特徴としている。   The invention described in claim 9 relates to the particulate matter removing apparatus according to any one of claims 1 to 8, and is incorporated in a flow path of exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and performs filter regeneration processing. A recirculation unit is provided for recirculating the gas discharged from the removal / regeneration unit or the filter regeneration unit to the internal combustion engine.

また、請求項10記載の発明は、請求項1乃至9のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置に係り、上記活性ガス生成手段は、導入された原料ガスとしての空気又は酸素ガスから、上記活性ガスとしてのオゾンガスを生成するオゾン生成装置からなることを特徴としている。   The invention according to claim 10 relates to the particulate matter removing apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the active gas generating means is based on air or oxygen gas as the introduced source gas. It is characterized by comprising an ozone generator for generating ozone gas as the active gas.

また、請求項11記載の発明は、請求項10記載の粒子状物質除去装置に係り、酸素吸着剤、酸素分離膜、窒素吸着剤、及び窒素分離膜のうち、少なくともいずれか1つが配置され、上記オゾン生成装置に酸素ガスを含むガスを供給するガス供給装置を備えたことを特徴としている。   The invention according to claim 11 relates to the particulate matter removing device according to claim 10, wherein at least one of an oxygen adsorbent, an oxygen separation membrane, a nitrogen adsorbent, and a nitrogen separation membrane is arranged, The ozone generator is provided with a gas supply device for supplying a gas containing oxygen gas.

また、請求項12記載の発明は、請求項10又は11記載の粒子状物質除去装置に係り、上記オゾン生成装置は、沿面放電式又は無声放電式のオゾン生成装置であることを特徴としている。   The invention described in claim 12 relates to the particulate matter removing apparatus according to claim 10 or 11, wherein the ozone generator is a creeping discharge type or silent discharge type ozone generator.

また、請求項13記載の発明は、請求項1乃至12のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置に係り、上記フィルタ部は、金属フィルタ又は/及びセラミックスフィルタを有してなることを特徴としている。   A thirteenth aspect of the present invention relates to the particulate matter removing apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the filter section includes a metal filter and / or a ceramic filter. It is said.

また、請求項14記載の発明は、排ガスの流路上に組み込まれたフィルタ部によって、上記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するための粒子状物質除去工程と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成工程とを含む粒子状物質除去方法に係り、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部に、上記活性ガス生成手段から上記活性ガスを供給し、上記フィルタ部に堆積した上記粒子状物質の上記活性ガスを用いた燃焼除去によって上記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生工程を含むことを特徴としている。   According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a particulate matter removing step for capturing particulate matter in the exhaust gas, or capturing and removing the particulate matter in the exhaust gas by means of a filter part incorporated in the exhaust gas flow path, and plasma. The present invention relates to a particulate matter removing method including an active gas generation step for generating an active gas that promotes an oxidation reaction from a raw material gas and supplying the active gas to the filter unit on which the particulate matter is deposited. The active gas is supplied from the active gas generating means to the filter portion on which the material is deposited, and the filter portion is regenerated by burning and removing the particulate matter deposited on the filter portion using the active gas. A filter regeneration step is included.

この発明の構成によれば、活性ガス生成手段において、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、粒子状物質が堆積したフィルタ部へ供給するので、フィルタ部に堆積した粒子状物質が活性ガスによって酸化燃焼して除去し、フィルタを再生するので、例えば、排気ガスの温度や、NO等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態(負荷の割合等)等の燃焼条件に関わらず安定的に、かつ、簡素な構成により、フィルタ部に堆積した黒煙微粒子等の粒子状物質を常に確実に除去し、フィルタ部を確実にかつ低コストで再生することができる。 According to the configuration of the present invention, the active gas generating means generates the active gas that promotes the oxidation reaction from the raw material gas by the plasma reaction, and supplies the active gas to the filter portion on which the particulate matter is deposited. particulate matter is removed by oxidation combustion by the active gas, since regenerating the filter, for example, temperature or the exhaust gas, the amount of oxidizing agent such as NO x, (the ratio of load, etc.) the operation state of the diesel engine, such as Regardless of the combustion conditions, with a stable and simple configuration, particulate matter such as black smoke particulates deposited on the filter part can always be reliably removed, and the filter part can be reliably and inexpensively regenerated. .

活性ガス生成手段において、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、粒子状物質が堆積したフィルタ部へ供給するので、フィルタ部に堆積した粒子状物質が活性ガスによって酸化燃焼して除去し、フィルタを再生することによって、例えば、排気ガスの温度や、NO等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態(負荷の割合等)等の燃焼条件に関わらず安定的に、かつ、簡素な構成により、フィルタ部に堆積した黒煙微粒子等の粒子状物質を常に確実に除去し、フィルタ部を確実にかつ低コストで再生するという目的を実現した。 In the active gas generation means, an active gas that promotes an oxidation reaction is generated from the raw material gas by a plasma reaction, and is supplied to the filter portion on which the particulate matter is deposited. Therefore, the particulate matter deposited on the filter portion is oxidized by the active gas. It was removed by burning, by playing a filter, for example, stable despite temperature and the exhaust gas, the amount of oxidizing agent such as NO x, the combustion conditions such as the operating state of the diesel engine (the ratio of load, etc.) In addition, with the simple configuration, the purpose of always removing particulate matter such as black smoke particulates deposited on the filter portion reliably and regenerating the filter portion reliably and at low cost has been realized.

図1は、この発明の実施例1である排出ガス浄化装置の構成を示す図、図2は、同排出ガス浄化装置のPM除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図、図3は、同PM除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す斜視図、図4は、同PM除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を一部破断して示す断面図、図5は、同PM除去部及び同フィルタ再生部の着脱手段の構成を説明するための斜視図、図6は、同PM除去部及び同フィルタ再生部のフィルタユニットの金属フィルタの構成を示す斜視図、図7は、同金属フィルタの構成を示す断面図、図8は、同金属フィルタの波形金属板の構成を示す斜視図、図9は、同排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図、図10は、同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図、図11は、同排出ガス浄化装置の機能を評価するための評価システムの構成を示す図、図12は、同PM除去部によるPM除去開始からの経過時間と同PM除去部によって捕集されたPMの質量との間の関係を示す示性図、図13は、同排出ガス浄化装置を接続したディーゼルエンジンの負荷の割合と同PM除去部から排出されるガス成分の濃度との間の関係を示す示性図、また、図14は、同フィルタ再生部によるフィルタ再生開始からの経過時間と同フィルタ再生部から排出される一酸化炭素及び二酸化炭素ガスの濃度との間の関係、並びに同経過時間と同フィルタ再生部の容器の外壁の温度との間の関係を示す示性図である。   1 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a side view showing schematic configurations of a PM removing unit and a filter regeneration unit of the exhaust gas purifying device, and FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the PM removal unit and the filter regeneration unit, FIG. 4 is a cross-sectional view partially showing the schematic configuration of the PM removal unit and the filter regeneration unit, and FIG. FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a removal unit and a filter regeneration unit of the filter regeneration unit, FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a metal filter of a filter unit of the PM removal unit and the filter regeneration unit, and FIG. FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the corrugated metal plate of the metal filter, FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the ozone supply unit of the exhaust gas purification device, and FIG. , Showing the configuration of the controller of the exhaust gas purification device Fig. 11 is a diagram showing the configuration of an evaluation system for evaluating the function of the exhaust gas purification device. Fig. 12 shows the elapsed time from the start of PM removal by the PM removal unit and the PM removal unit. FIG. 13 is a schematic diagram showing the relationship between the mass of the collected PM, and FIG. 13 shows the ratio of the load of the diesel engine connected to the exhaust gas purification device and the concentration of the gas component discharged from the PM removal unit. FIG. 14 shows a relationship between the elapsed time from the start of filter regeneration by the filter regeneration unit and the concentrations of carbon monoxide and carbon dioxide gas discharged from the filter regeneration unit. FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the elapsed time and the temperature of the outer wall of the container of the filter regeneration unit.

この例の排出ガス浄化装置1は、図1に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン2の排出経路3に接続され、ディーゼルエンジン2から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、ディーゼル微粒子(PM)を捕捉して燃焼除去するためのPM除去部4と、ディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生部5と、フィルタ再生部5に活性ガスとしてのオゾンを供給するオゾン供給部6と、コントローラ7とを備えている。
この排出ガス浄化装置1は、例えば、ディーゼル車等のディーゼルエンジンによって駆動される移動体に搭載され、又は定置式のディーゼル発電機等のディーゼルエンジンを有する燃焼装置の直後に配設されて使用される。
As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 1 of this example is connected to a discharge path 3 of a diesel engine 2 as an internal combustion engine and used to purify exhaust gas discharged from the diesel engine 2. Then, the PM removal unit 4 for capturing and removing diesel particulates (PM), the filter regeneration unit 5 for regenerating the filter on which the diesel particulates are deposited, and ozone as an active gas in the filter regeneration unit 5 The ozone supply part 6 to supply and the controller 7 are provided.
The exhaust gas purifying apparatus 1 is mounted on a moving body driven by a diesel engine such as a diesel vehicle or disposed immediately after a combustion apparatus having a diesel engine such as a stationary diesel generator. The

PM除去部4は、図1乃至図4に示すように、排出経路3に接続され、ディーゼル排出ガスの流入側と流出側とに開口を有する外管9と、外管9に納着されて、ディーゼル排出ガス中の微粒子を捕捉又は捕捉して燃焼除去するための複数(例えば、2本)のフィルタユニット11,11とを備えてなると共に、複数のフィルタユニット11,11は、ディーゼル排出ガスの流れに沿って、互いに接続され、さらに、ディーゼル排出ガスの流入口管12、流出口管13とも組み合されて、流入側及び流出側を除き、密封構造の内管14が構成されて、全体として二重管構造となっている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the PM removal unit 4 is connected to the exhaust path 3 and has an outer pipe 9 having openings on the inflow side and the outflow side of diesel exhaust gas, and is fitted to the outer pipe 9. And a plurality of (for example, two) filter units 11 and 11 for capturing or capturing and removing particulates in diesel exhaust gas, and the plurality of filter units 11 and 11 are diesel exhaust gas. Are connected to each other along the flow of, and further combined with the diesel exhaust gas inlet pipe 12 and the outlet pipe 13 to form an inner pipe 14 having a sealed structure except for the inflow side and the outflow side. As a whole, it has a double tube structure.

この例では、図2乃至図5に示すように、前段及び後段合わせて、2本の円筒形のフィルタユニット11,11と、フィルタユニット11,11同士を接合するガスケット付きのジョイント管15と、流入口管12と、流出口管13とがボルトナット構造を持つ着脱手段16によって締め付け固定されて、気密構造の内管11が構成されている。
流入口管12には、内管11の前蓋部17が溶着され、流出口管13には、内管11の後蓋部18が溶着されている。上流側に配置されたフィルタユニット11と前蓋部17(流入口管12)との間、下流側に配置されたフィルタユニット11と後蓋部18(流出口管13)との間には、環状のガスケット(不図示)が挿入されて、密封構造が確保されている。上記ガスケットは、環状の金属板の両面がカーボン粒子で被覆されてなっている。
In this example, as shown in FIG. 2 to FIG. 5, two cylindrical filter units 11, 11, and a joint pipe 15 with a gasket that joins the filter units 11, 11 together in the front and rear stages, The inlet pipe 12 and the outlet pipe 13 are fastened and fixed by an attaching / detaching means 16 having a bolt-nut structure to constitute an inner pipe 11 having an airtight structure.
A front lid portion 17 of the inner tube 11 is welded to the inlet tube 12, and a rear lid portion 18 of the inner tube 11 is welded to the outlet tube 13. Between the filter unit 11 arranged on the upstream side and the front lid part 17 (inlet pipe 12), between the filter unit 11 arranged on the downstream side and the rear lid part 18 (outlet pipe 13), An annular gasket (not shown) is inserted to ensure a sealing structure. In the gasket, both surfaces of an annular metal plate are coated with carbon particles.

各フィルタユニット11は、内部シリンダ部21と、内部シリンダ部21に軸心を共通にして収納されたロール状の金属フィルタ22と、十字状のフィルタ受け23とから概略構成されている。
金属フィルタ22は、この例では、図6及び図7に示すように、共に金属多孔体としての長手方向波型の波型金属板24と平板状の平型金属板25とを、重ね合わせた状態で渦巻き状に巻き上げて構成され、金属多孔体の層間隙間に、燃焼排ガスとしての例えばディーゼル排気ガスを通し、該ディーゼル排気ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するために用いられる。金属板の材料としては、オゾンに対して腐食耐久性の高いステンレス鋼等が用いられる。
Each filter unit 11 is generally configured by an internal cylinder portion 21, a roll-shaped metal filter 22 housed in the internal cylinder portion 21 with a common axis, and a cross-shaped filter receiver 23.
In this example, as shown in FIGS. 6 and 7, the metal filter 22 is formed by laminating a corrugated metal plate 24 in the longitudinal direction as a porous metal body and a flat metal plate 25 in a flat plate shape. For example, diesel exhaust gas as combustion exhaust gas is passed through the interlayer gap of the metal porous body, and is used to capture and remove black smoke particles contained in the diesel exhaust gas. As the material of the metal plate, stainless steel having high corrosion durability against ozone is used.

金属フィルタ22は、帯状金属平板(例えば、厚さ略40μmのSUS304等のステンレス鋼板が好ましい。)に、例えばプレス加工、ローラプレス加工等を施すことで、図6及び図8に示すような縁部に有面突起pa,pbを持つ多数の四角形状の貫通孔Ha、Hb、…が穿設されている長手方向波型の波型金属板24を形成し、帯状金属平板に図6に示すような多数の円形状の貫通孔Ma、Ma、…が穿設されている平板状の平型金属板25を形成し、このようにして得られた波型金属板24及び平型金属板25を重ねた状態で、波型金属板24及び平型金属板25を長手方向に向けて、図6に示すように、渦巻き状に巻き上げて作成される。   The metal filter 22 has an edge as shown in FIG. 6 and FIG. 8 by performing, for example, pressing, roller pressing, or the like on a strip-shaped metal flat plate (for example, a stainless steel plate such as SUS304 having a thickness of about 40 μm is preferable). Is formed in a longitudinal corrugated metal plate 24 having a plurality of rectangular through holes Ha, Hb,... Having planar protrusions pa, pb. A flat metal plate 25 having a flat shape in which a large number of circular through holes Ma, Ma,... Are formed is formed, and the corrugated metal plate 24 and the flat metal plate 25 thus obtained are formed. In a state where the two are stacked, the corrugated metal plate 24 and the flat metal plate 25 are oriented in the longitudinal direction, and are wound up in a spiral shape as shown in FIG.

図8に拡大して示すように、貫通孔Ha、Hbは、列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、かつ、上記有面突起pa,pbの略全部又は過半数が、山部では下方に谷部では上方に相当する列状凹部26側に設けられている。
すなわち、波型金属板25に穿設されている貫通孔Haは、縁部に裏面から表面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する4つの有面突起paを持っている。また、貫通孔Hbは、表面から裏面側へ向けけて折曲されて突起する互いに対向する4つの有面突起pbを持っている。
As shown in an enlarged view in FIG. 8, the through holes Ha and Hb are provided in the crests and troughs constituting the line-like undulations, and substantially all or the majority of the above-mentioned planar protrusions pa and pb are crests. It is provided on the side of the row-shaped recess 26 corresponding to the lower part in the part and the upper part in the valley part.
That is, the through-hole Ha drilled in the corrugated metal plate 25 has four planar protrusions pa facing each other that are bent and protruded from the back surface to the front surface side at the edge. The through-hole Hb has four planar protrusions pb that face each other and protrude from the front surface to the back surface.

この例では、図8に示すように、貫通孔Ha(Hb)の縁部を構成する4辺のうち、排出ガスの流れの上流側と下流側の2辺には、三角形状の有面突起pa(pb)が立設され、他の2辺には、台形状の有面突起pa(pb)が立設されている。
また、平型金属板26に穿設されている貫通孔Maは、縁部に有面突起を持っていない。
In this example, as shown in FIG. 8, among the four sides constituting the edge of the through hole Ha (Hb), the two sides on the upstream side and the downstream side of the exhaust gas flow have triangular planar protrusions. pa (pb) is erected, and trapezoidal planar protrusions pa (pb) are erected on the other two sides.
Further, the through hole Ma formed in the flat metal plate 26 does not have a planar protrusion at the edge.

外管9は、両面開口で長尺の外部シリンダ部27と、前蓋部28と、円板状の後蓋部29とから概略構成されている。また、前蓋部28には、内管14の流入口管12を挿通させる開口が設けられ、後蓋部29には、内管14の流出口管13を挿通させる開口が設けられている。また、外管9の周側面には、フィルタユニット11等を装着し又は取り外すための側蓋31付きの着脱用開口部32が設けられている。   The outer tube 9 is schematically composed of a long outer cylinder portion 27 having a double-sided opening, a front lid portion 28, and a disc-shaped rear lid portion 29. Further, the front lid portion 28 is provided with an opening through which the inlet pipe 12 of the inner tube 14 is inserted, and the rear lid portion 29 is provided with an opening through which the outlet tube 13 of the inner pipe 14 is inserted. In addition, an attachment / detachment opening 32 with a side cover 31 for attaching or removing the filter unit 11 or the like is provided on the peripheral side surface of the outer tube 9.

また、後蓋部29には、内管14と外管9とを着脱自在に接合する着脱手段16が設けられている。着脱手段16は、単数又は複数(この例では、複数)の例えば炭素鋼からなる長ボルト34,34,…と、ナット(好適にはダブルナット)35,35,…とを有してなっている。また、内管14の流出口管13の側周面には、長ボルト34,34,…の押圧力を受け止めるための力受け板36が嵌合されている。   In addition, the rear cover portion 29 is provided with attachment / detachment means 16 for detachably joining the inner tube 14 and the outer tube 9. The attaching / detaching means 16 has one or a plurality (in this example, a plurality) of long bolts 34, 34,... Made of, for example, carbon steel, and nuts (preferably double nuts) 35, 35,. Yes. Further, a force receiving plate 36 for receiving the pressing force of the long bolts 34, 34,... Is fitted to the side peripheral surface of the outlet pipe 13 of the inner pipe 14.

また、流入側における内管14と外管9との軸方向隙間、すなわち、内管14の前蓋部17と、外管9の前蓋部28との軸方向隙間には、皿ばね当て37を介して、内管14を外管9に押し付け固定すると共に、熱膨張を吸収するための板ばね部材からなる皿ばね38が設けられている。皿ばね38の中央部には、内管14の流出口管13を挿通させるための開口が設けられている。   Further, a disc spring contact 37 is provided in the axial gap between the inner tube 14 and the outer tube 9 on the inflow side, that is, in the axial gap between the front lid portion 17 of the inner tube 14 and the front lid portion 28 of the outer tube 9. A disc spring 38 made of a leaf spring member is provided for pressing and fixing the inner tube 14 against the outer tube 9 and absorbing thermal expansion. An opening through which the outlet pipe 13 of the inner pipe 14 is inserted is provided at the center of the disc spring 38.

また、フィルタユニット11の目詰りを検知するための上流側圧力センサ41及び下流側圧力センサ42が、それぞれ、フィルタユニット11の上流側及び下流側に設けられている。上流側圧力センサ41及び下流側圧力センサ42としては、例えば、半導体式や歪ゲージ式の圧力センサが用いられる。また、外管9の外壁面の中央部には温度センサ43が取り付けられている。   An upstream pressure sensor 41 and a downstream pressure sensor 42 for detecting clogging of the filter unit 11 are provided on the upstream side and the downstream side of the filter unit 11, respectively. As the upstream pressure sensor 41 and the downstream pressure sensor 42, for example, a semiconductor type or strain gauge type pressure sensor is used. A temperature sensor 43 is attached to the center of the outer wall surface of the outer tube 9.

この例では、図4に示すように、内管14の外周面と、外管9の内周面との間の断面輪帯状の隙間は、ディーゼルエンジン2の運転時に、何らかの理由で、内管14の排出ガスの圧力が急激に増大するとき、酸素フラッシュ等の爆発的燃焼を未然に回避するための非常持迂回流路Kとして用いられる。
内管14の前蓋部17には、急激に増大した場合に、非常持迂回流路Kへ排出ガスを流すためのバイパス弁(安全弁)44が取着されている。
In this example, as shown in FIG. 4, the gap between the outer circumferential surface of the inner tube 14 and the inner circumferential surface of the outer tube 9 is caused by a certain reason for the inner tube for the operation of the diesel engine 2. When the pressure of the exhaust gas 14 rapidly increases, it is used as an emergency detour channel K for avoiding explosive combustion such as oxygen flash.
A bypass valve (safety valve) 44 is attached to the front lid portion 17 of the inner pipe 14 for flowing the exhaust gas to the emergency bypass flow path K when it suddenly increases.

バイパス弁(安全弁)44では、常時は、圧縮コイルばねのばね力によって弁棒が弁を塞いでいるが、異常時、内管14内の排気圧が所定のしきい値圧力を超えると、内管14内の排気圧によって、弁棒が後退させられて、弁が開き、そこから、内管14内の排出ガスが、非常持迂回流路Kに流れ込んで、管外に排出される構成とされている。
なお、前段のフィルタユニット11の上流側には、流入口管12から高速に導入されるディーゼル排出ガスを減速させ、かつ、フィルタユニット11に均等に分散させるために、衝突板Sが設けられている。
In the bypass valve (safety valve) 44, the valve rod is normally closed by the spring force of the compression coil spring. However, when the exhaust pressure in the inner pipe 14 exceeds a predetermined threshold pressure, The valve rod is retracted by the exhaust pressure in the pipe 14 to open the valve, from which the exhaust gas in the inner pipe 14 flows into the emergency bypass flow path K and is discharged out of the pipe. Has been.
In addition, a collision plate S is provided on the upstream side of the front-stage filter unit 11 in order to decelerate the diesel exhaust gas introduced from the inlet pipe 12 at a high speed and disperse it evenly in the filter unit 11. Yes.

フィルタ再生部5は、金属フィルタとして、再生処理対象の黒煙が堆積した(目詰り状態の)金属フィルタ22を有するフィルタユニット11が外管9に収納され、外管9に接続されたオゾンガス供給経路46を介してオゾン供給部6からオゾンガスが導入されること以外は、PM除去部4と略同一の構成とされている。
また、フィルタユニット11の再生状態を検知するための上流側圧力センサ47及び下流側圧力センサ48、それぞれ、フィルタユニット11の上流側及び下流側に設けられている。また、外管9の外壁面の中央部には温度センサ49が取り付けられている。
The filter regeneration unit 5 is a supply of ozone gas in which a filter unit 11 having a metal filter 22 in which black smoke to be regenerated is accumulated (clogged) is housed in an outer tube 9 and connected to the outer tube 9 as a metal filter. The configuration is substantially the same as that of the PM removal unit 4 except that ozone gas is introduced from the ozone supply unit 6 via the path 46.
Further, an upstream pressure sensor 47 and a downstream pressure sensor 48 for detecting the regeneration state of the filter unit 11 are provided on the upstream side and the downstream side of the filter unit 11, respectively. A temperature sensor 49 is attached to the center of the outer wall surface of the outer tube 9.

オゾン供給部6は、放電方式(沿面放電方式や無声放電方式等)によって、大気圧下で、かつ、比較的低温で、プラズマ(非熱平衡プラズマ、低温プラズマ)を発生させ、オゾンガスを生成するオゾナイザを有してなっている。
この例のオゾナイザは、沿面放電方式のものであり、図9に示すように、原料としての空気又は酸素ガスを導入するためのガス導入口及び生成されたオゾンガスを含むガス排出するための排出口が形成された反応容器51と、反応容器51内に互いに平行に配置され、接地電極53及び放電極54が形成されたアルミナ等からなる複数のセラミック板52と、各セラミック板52の接地電極53と放電極54との間に交流電圧を印加するための交流電源55とを有している。
The ozone supply unit 6 is an ozonizer that generates ozone gas by generating plasma (non-thermal equilibrium plasma, low temperature plasma) at atmospheric pressure and at a relatively low temperature by a discharge method (surface discharge method, silent discharge method, etc.). Have.
The ozonizer of this example is of a creeping discharge type, and as shown in FIG. 9, a gas inlet for introducing air or oxygen gas as a raw material and an outlet for discharging a gas containing the generated ozone gas. , A plurality of ceramic plates 52 made of alumina or the like on which a ground electrode 53 and a discharge electrode 54 are formed, and a ground electrode 53 of each ceramic plate 52. And an AC power source 55 for applying an AC voltage between the electrode 54 and the discharge electrode 54.

各セラミック板52の内部には、平板状の接地電極53が埋め込まれ、セラミック板52の表面には、複数の長尺な放電極54が互いに平行に形成されている。
交流電源55は、例えば、ピーク電圧が略1kV以上、周波数が略1kHz以上の交流電圧を発生させる。この例では、交流電源55は、ディーゼルエンジン2に接続されたバッテリ57から供給された直流電圧をインバータによって交流電圧に変換して出力する。
A flat ground electrode 53 is embedded in each ceramic plate 52, and a plurality of long discharge electrodes 54 are formed on the surface of the ceramic plate 52 in parallel with each other.
For example, the AC power supply 55 generates an AC voltage having a peak voltage of approximately 1 kV or higher and a frequency of approximately 1 kHz or higher. In this example, the AC power supply 55 converts the DC voltage supplied from the battery 57 connected to the diesel engine 2 into an AC voltage by an inverter and outputs the AC voltage.

接地電極53と放電極54との間に交流高電圧が印加されると、放電極54の端部の電界強度が強くなり、誘電体としてのセラミック板52の表面で放電が起きる。放電領域は、導電性が高いことから、電界強度が強い領域は、放電領域の先端とセラミック板52表面となり、セラミック板52の内部には、接地電極52が形成されていることから、放電がセラミック板52表面全体に進展する。すなわち、沿面放電が起こる。   When an alternating high voltage is applied between the ground electrode 53 and the discharge electrode 54, the electric field strength at the end of the discharge electrode 54 becomes strong, and discharge occurs on the surface of the ceramic plate 52 as a dielectric. Since the discharge region is highly conductive, the region where the electric field strength is strong is the tip of the discharge region and the surface of the ceramic plate 52, and since the ground electrode 52 is formed inside the ceramic plate 52, the discharge is generated. It progresses over the entire surface of the ceramic plate 52. That is, creeping discharge occurs.

コントローラ7は、CPU(中央処理装置)等を有してなる主制御部59と、主制御部59が実行する処理プログラムや各種データ等を記憶するための記憶部61と、操作スイッチ等からなる操作部62と、メッセージ等を表示する表示部63と、警報出力部64とを備えている。
主制御部59は、記憶部61に記憶された各種処理プログラムを実行し、記憶部に確保された各種レジスタやフラグを用いて、構成各部を制御し、目詰り判定処理や、警報出力処理、再生判定処理等を実行する。
The controller 7 includes a main control unit 59 having a CPU (Central Processing Unit), a storage unit 61 for storing processing programs executed by the main control unit 59 and various data, an operation switch, and the like. An operation unit 62, a display unit 63 for displaying messages and the like, and an alarm output unit 64 are provided.
The main control unit 59 executes various processing programs stored in the storage unit 61, controls various components using various registers and flags secured in the storage unit, clogging determination processing, alarm output processing, A reproduction determination process or the like is executed.

主制御部59は、目詰り判定処理では、PM除去部4の両圧力センサ41,42からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定する。
また、主制御部59は、警報出力処理では、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、警報出力部64に例えば警報音を発生させる。
また、主制御部59は、再生判定処理では、フィルタ再生部5の両圧力センサ47,48からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定する。主制御部59は、再生判定処理で、フィルタの再生が完了したものと判定すると、オゾン供給部6を自動的に停止させる。
In the clogging determination process, the main control unit 59 determines that the filter is in a clogged state when the pressure difference exceeds a predetermined value based on detection signals from both the pressure sensors 41 and 42 of the PM removal unit 4. Judge that there is.
When the main control unit 59 determines that the filter is clogged in the clogging determination process in the alarm output process, the main control unit 59 causes the alarm output unit 64 to generate an alarm sound, for example.
In the regeneration determination process, the main control unit 59 completes the regeneration of the filter when the pressure difference becomes a predetermined value or less based on the detection signals from both the pressure sensors 47 and 48 of the filter regeneration unit 5. It is determined that When the main control unit 59 determines in the regeneration determination process that the regeneration of the filter has been completed, the main control unit 59 automatically stops the ozone supply unit 6.

記憶部61は、内部記憶装置からなり、主制御部59が実行する目詰り判定処理プログラムや、警報出力処理プログラム、再生判定処理プログラム等の各種処理プログラム等が記憶されたプログラム記憶領域と、各種設定情報等の各種情報が記憶される情報記憶領域とを有している。
内部記憶装置は、ROMやRAM等の半導体メモリからなる。また、操作部62は、オゾン供給部6の起動/停止キー等からなる。表示部63は、警報メッセージや装置の現在の状態等が表示される液晶ディスプレイ等からなる。警報出力部64は、例えば、装置の現在の状態を示すための表示灯と、警報音を発生するブザーとからなる。
The storage unit 61 includes an internal storage device, a program storage area in which various processing programs such as a clogging determination processing program executed by the main control unit 59, an alarm output processing program, a reproduction determination processing program, and the like are stored. And an information storage area for storing various information such as setting information.
The internal storage device includes a semiconductor memory such as a ROM or a RAM. The operation unit 62 includes a start / stop key for the ozone supply unit 6 and the like. The display unit 63 includes a liquid crystal display that displays an alarm message, the current state of the apparatus, and the like. The alarm output unit 64 includes, for example, an indicator lamp for indicating the current state of the apparatus and a buzzer that generates an alarm sound.

次に、図1乃至図5と、図10とを用いて、この例の動作について説明する。
この例では、PM除去部4において黒煙微粒子を除去すると同時に、フィルタ再生部5において目詰りしたフィルタユニット11を再生する。後述するように、PM除去期間内にフィルタ再生処理が完了し、少なくとも2基のフィルタユニット11を用意すれば、排出ガス浄化装置1内でフィルタユニット11の継続使用が可能となる。
Next, the operation of this example will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and FIG.
In this example, the PM removal unit 4 removes black smoke particulates, and the filter regeneration unit 5 regenerates the clogged filter unit 11. As will be described later, if the filter regeneration process is completed within the PM removal period and at least two filter units 11 are prepared, the filter unit 11 can be continuously used in the exhaust gas purification device 1.

まず、PM除去部4及びフィルタ再生部5におけるフィルタユニット11の装着方法について説明する。
PM除去部4において、新品のフィルタユニット11,11を外管9内に装着する際、すなわち、外管9内に内管14を組み付ける際には、操作者は、前蓋部17(流入口管12)と後蓋部18(流出口管13)とが、予め外管9に装着された状態で、着脱用開口部32の側蓋31を開け、着脱用開口部32から、各フィルタユニット11やガスケット付きのジョイント管15等を挿入する。
First, a method for mounting the filter unit 11 in the PM removal unit 4 and the filter regeneration unit 5 will be described.
When the new filter units 11, 11 are mounted in the outer tube 9 in the PM removal unit 4, that is, when the inner tube 14 is assembled in the outer tube 9, the operator uses the front lid 17 (inlet port). With the tube 12) and the rear cover 18 (outlet tube 13) mounted in advance on the outer tube 9, the side cover 31 of the attachment / detachment opening 32 is opened, and each filter unit is opened from the attachment / detachment opening 32. 11 or a joint pipe 15 with a gasket is inserted.

次に、操作者は、外管9の後蓋部29のボルト挿入孔に着脱手段16の長ボルト34を挿通し、工具を用いて、ナット35をねじ込んで、流入側の内管14と外管9との軸方向隙間に、皿ばね38を押し付ける。
長ボルト34を締め付けると、皿ばね38が圧迫変形され、内管14が外管9に押圧固定されると共に、気密構造の内管14が形成される。
フィルタ再生部5において、目詰りしたフィルタユニット11を外管9内に装着する際にも同様の手順で実施する。
Next, the operator inserts the long bolt 34 of the attaching / detaching means 16 into the bolt insertion hole of the rear cover portion 29 of the outer tube 9, screws the nut 35 with a tool, and connects the outer tube 14 with the outer tube 14. A disc spring 38 is pressed into the axial gap with the tube 9.
When the long bolt 34 is tightened, the disc spring 38 is compressed and deformed, the inner tube 14 is pressed and fixed to the outer tube 9, and the inner tube 14 having an airtight structure is formed.
The same procedure is performed when the clogged filter unit 11 is mounted in the outer tube 9 in the filter regeneration unit 5.

次に、排出ガス浄化装置1の作用について説明する。
ディーゼルエンジン運転時に、ディーゼル排気ガスが、PM除去部4の金属フィルタ22の層間隙間を通過する際に、有面突起が流れの障害物として、具体的には、衝突片・減速片、進路変更片として、あるいは、貫通孔導入片として働くため、排出ガス中に浮遊している未燃黒煙微粒子が有面突起や貫通孔近傍の金属フィルタ22に表裏面に捕捉され易くなる。
Next, the operation of the exhaust gas purification device 1 will be described.
When diesel exhaust gas passes through the interlayer gap of the metal filter 22 of the PM removal unit 4 when the diesel engine is operated, the surface protrusions are, specifically, collision pieces / deceleration pieces, route changes Since it works as a piece or as a through-hole introduction piece, unburned black smoke particles floating in the exhaust gas are easily captured on the front and back surfaces by the surface protrusions and the metal filter 22 near the through-hole.

金属フィルタ22も捕捉された未燃黒煙微粒子のうち、一部は、高温度の金属フィルタ22や、周囲雰囲気(排出ガス)によって加熱されて燃焼し、金属フィルタ22から除去され、残りは金属フィルタ22に付着されたままとなる。
この結果、金属フィルタ22を通過した流れは、黒煙微粒子を含まない清浄なガスとして排出される。
金属フィルタ22に未燃黒煙微粒子が堆積していくと目詰りが生ずる。主制御部59は、PM除去部4の両圧力センサ41,42からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定し、警報出力部64に例えば警報音を発生させ、フィルタの交換を促す。
Some of the unburned black smoke particles that have also been captured by the metal filter 22 are heated and burned by the high-temperature metal filter 22 and the surrounding atmosphere (exhaust gas), removed from the metal filter 22, and the rest being metal It remains attached to the filter 22.
As a result, the flow that has passed through the metal filter 22 is discharged as a clean gas that does not contain black smoke particulates.
As unburned black smoke particles accumulate on the metal filter 22, clogging occurs. The main control unit 59 determines that the filter is clogged based on detection signals from both the pressure sensors 41 and 42 of the PM removal unit 4 when the pressure difference becomes a predetermined value or more. For example, an alarm sound is generated in the output unit 64 to prompt replacement of the filter.

一方、フィルタ再生部5に、目詰りしたフィルタが装着されている場合に、オゾン供給部6からオゾン供給部6からフィルタ再生部5に供給されたオゾンガスは、金属フィルタ22の層間隙間を通過する際に、金属フィルタ22に付着している黒煙微粒子を触れて、黒煙微粒子を酸化させ、これによって、式(1)、式(2)に示すように反応して、黒煙微粒子は、酸化燃焼除去される。   On the other hand, when a clogged filter is attached to the filter regeneration unit 5, the ozone gas supplied from the ozone supply unit 6 to the filter regeneration unit 5 passes through the interlayer gap of the metal filter 22. At this time, the black smoke fine particles adhering to the metal filter 22 are touched to oxidize the black smoke fine particles, thereby reacting as shown in the formulas (1) and (2). Oxidized combustion is removed

〔化1〕
C+O→CO+O …(1)
[Chemical formula 1]
C + O 3 → CO + O 2 (1)

〔化2〕
C+2O→CO+O …(2)
[Chemical formula 2]
C + 2O 3 → CO 2 + O 2 (2)

主制御部59は、フィルタ再生部5の両圧力センサ47,48からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定し、オゾン供給部6を自動的に停止させる。   Based on detection signals from both pressure sensors 47 and 48 of the filter regeneration unit 5, the main control unit 59 determines that the regeneration of the filter has been completed when the pressure difference becomes equal to or less than a predetermined value, and the ozone The supply unit 6 is automatically stopped.

なお、ディーゼルエンジン2の運転時に、何らかの理由で、内管14の排出ガスの圧力が急激に増大したとき、バイパス弁(安全弁)44が開く。この結果、図4に示すように、高圧状態の排出ガスが、開放されたバイパス弁(安全弁)44を介して、内管14の外周面と外管9の内周面との間の非常持迂回流路Kを経由して、外管9の後蓋部29に穿孔された非常時排出口から、外部空間に排出される。これによって、酸素フラッシュ等の爆発的燃焼が未然に回避される。   When the diesel engine 2 is operated, when the pressure of the exhaust gas in the inner pipe 14 suddenly increases for some reason, the bypass valve (safety valve) 44 is opened. As a result, as shown in FIG. 4, the exhaust gas in a high-pressure state passes through an open bypass valve (safety valve) 44 to hold the emergency gas between the outer peripheral surface of the inner tube 14 and the inner peripheral surface of the outer tube 9. Via the bypass channel K, it is discharged to the external space from the emergency discharge port drilled in the rear cover portion 29 of the outer tube 9. This avoids explosive combustion such as oxygen flash.

次に、PM除去部4及びフィルタ再生部5におけるフィルタユニット11の取出方法について説明する。
操作者は、例えば、警報出力部64から警報音が発せられ、フィルタの交換を促されると、目詰りしたフィルタユニット11を取り出す。
PM除去部4において、目詰りしたフィルタユニット11を取り出すには、操作者は、着脱用開口部32の側蓋31を開け、外管9に装着されている後蓋部29に取着されている着脱手段16の長ボルト34を、工具を用いて緩める。
Next, the extraction method of the filter unit 11 in the PM removal unit 4 and the filter regeneration unit 5 will be described.
For example, when an alarm sound is emitted from the alarm output unit 64 and the operator is prompted to replace the filter, the operator takes out the clogged filter unit 11.
In order to take out the clogged filter unit 11 in the PM removal unit 4, the operator opens the side lid 31 of the opening / removal opening 32 and is attached to the rear lid 29 attached to the outer tube 9. The long bolt 34 of the attaching / detaching means 16 is loosened with a tool.

これによって、皿ばね38が圧迫から開放され、内管14を構成する各部(フィルタユニット11,11、ガスケット付きのジョイント管15、前蓋部17(流入口管12)、後蓋部18(流出口管13))の結合が解けて分解される。
ここで、操作者は、目詰りしたフィルタユニット11を開放された着脱用開口部32から取り出す。
フィルタ再生部5において、再生処理が完了したフィルタユニット11を取り出す際にも同様の手順で実施する。
As a result, the disc spring 38 is released from the compression, and each part constituting the inner pipe 14 (filter units 11, 11, joint pipe 15 with gasket, front lid part 17 (inlet pipe 12), rear lid part 18 (flow) The connection of the outlet pipe 13)) is broken and disassembled.
Here, the operator takes out the clogged filter unit 11 from the opened opening 32 for attachment / detachment.
The same procedure is performed when the filter regeneration unit 5 takes out the filter unit 11 for which regeneration processing has been completed.

次に、フィルタユニット11の再装着方法について説明する。
PM除去部4において、フィルタユニット11,11を外管9内に再装着する際には、操作者は、再び、着脱用開口部32の側蓋31を開け、着脱用開口部32から、各フィルタユニット11やガスケット付きのジョイント管15等を挿入する。
次に、操作者は、外管9の後蓋部29のボルト挿入孔に着脱手段16の長ボルト34を挿通して、工具を用いて、ナット35をねじ込んで、流入側の内管14と外管9との軸方向隙間に、皿ばね38を押し付ける。
長ボルト34を締め付けると、皿ばね38が圧迫変形され、内管14が外管9に押圧固定されると共に、気密構造の内管14が再び形成されて再装着が完了する。
フィルタ再生部5において、PM除去部4で用いて目詰りが生じたフィルタユニット11を再装着する際にも同様の手順で実施する。
Next, a method for reattaching the filter unit 11 will be described.
In the PM removal unit 4, when the filter units 11, 11 are remounted in the outer tube 9, the operator again opens the side cover 31 of the attachment / detachment opening 32, The filter unit 11 and the joint pipe 15 with a gasket are inserted.
Next, the operator inserts the long bolt 34 of the attaching / detaching means 16 into the bolt insertion hole of the rear cover portion 29 of the outer tube 9, screws the nut 35 with a tool, and connects the inner tube 14 on the inflow side. A disc spring 38 is pressed into the axial clearance with the outer tube 9.
When the long bolt 34 is tightened, the disc spring 38 is compressed and deformed, the inner tube 14 is pressed and fixed to the outer tube 9, and the inner tube 14 having an airtight structure is formed again to complete the remounting.
The same procedure is performed when the filter regeneration unit 5 reattaches the clogged filter unit 11 used in the PM removal unit 4.

発明者らは、図11に示すように、評価システム66を用いて、排出ガス浄化装置1を構成するPM除去部4の浄化機能と、フィルタ再生部5の再生機能とを調べた。すなわち、ディーゼルエンジン2の排気管に、PM除去部4を接続して、排気の浄化機能を調べると共に、オゾン供給部6からPM捕集済のフィルタユニットが装着されたフィルタ再生部5に、オゾンガスを供給して、除去機能を調べた。なお、この試験では、フィルタ再生部5の外管9の外壁は、厚さ略1[cm]の断熱材で保温した。   As shown in FIG. 11, the inventors investigated the purification function of the PM removal unit 4 and the regeneration function of the filter regeneration unit 5 constituting the exhaust gas purification device 1 using an evaluation system 66. That is, the PM removal unit 4 is connected to the exhaust pipe of the diesel engine 2 to check the exhaust purification function, and the ozone gas is supplied from the ozone supply unit 6 to the filter regeneration unit 5 to which a filter unit that has collected PM is attached. The removal function was examined. In this test, the outer wall of the outer tube 9 of the filter regeneration unit 5 was kept warm with a heat insulating material having a thickness of about 1 [cm].

ここで用いた評価システム66は、PM除去部4から排出される各ガスの濃度を測定するためのガス分析器67と、フィルタ再生部5から排出されるオゾンガス濃度を測定するためのオゾン分析計68と、PM除去部4の上流側に設けられたブルドン管圧力計69と、ブルドン管圧力計69の脈動を抑えるための減衰タンク71とを有している。   The evaluation system 66 used here includes a gas analyzer 67 for measuring the concentration of each gas discharged from the PM removal unit 4 and an ozone analyzer for measuring the ozone gas concentration discharged from the filter regeneration unit 5. 68, a Bourdon tube pressure gauge 69 provided on the upstream side of the PM removal unit 4, and a damping tank 71 for suppressing pulsation of the Bourdon tube pressure gauge 69.

ガス分析器67によって、測定ポートを用いて、NO、CO、CO、O等の濃度を測定する。なお、測定後のガスは、排気口67aから排出される。
ここでは、一例として、小型定置式ディーゼル発電機(水冷2気筒、排気量479[cc]、3000[rpm]、定格負荷5.5[kW])から排出されるガスについて測定した。また、オゾン供給部6においては、オゾナイザとして、沿面放電式のオゾナイザを用いた。このオゾナイザは、表1に示すような出力特性を有している。オゾナイザの消費電力等は、インバータ電力のパネル表示値と、表1に記載されたデータとに基づいて求めることができる。なお、流量の単位で[NL/min]は、0[℃]、1気圧における値であることを意味する。
The concentration of NO x , CO, CO 2 , O 3, etc. is measured by the gas analyzer 67 using the measurement port. The measured gas is discharged from the exhaust port 67a.
Here, as an example, measurement was performed on gas discharged from a small stationary diesel generator (water-cooled two-cylinder, displacement 479 [cc], 3000 [rpm], rated load 5.5 [kW]). In the ozone supply unit 6, a creeping discharge type ozonizer was used as the ozonizer. This ozonizer has output characteristics as shown in Table 1. The power consumption and the like of the ozonizer can be obtained based on the panel display value of the inverter power and the data described in Table 1. In addition, [NL / min] in a unit of flow means a value at 0 [° C.] and 1 atmosphere.

Figure 2007187136
Figure 2007187136

また、PM除去部4においては、上述したように、金属フィルタの材料としてはステンレス鋼を用い、炭素鋼ボルトによってフランジの締め付けを行っている。なお、この試験では、外管(容器)9としては、フィルタユニット11が配置された部位の長さ(両フランジの接合部位間の距離)が、略200[mm]、外径が略56.5[mm]のものを用いた。
また、ブルドン管圧力計69によって、PM除去部4の上流側の圧力を測定し、差圧が所定の値となったところで、PM除去部4のフィルタユニット11を交換する。
Moreover, in PM removal part 4, as above-mentioned, stainless steel is used as a material of a metal filter, and the flange is clamped with a carbon steel bolt. In this test, as the outer tube (container) 9, the length of the portion where the filter unit 11 is disposed (the distance between the joint portions of both flanges) is approximately 200 [mm], and the outer diameter is approximately 56. The thing of 5 [mm] was used.
Further, the pressure on the upstream side of the PM removal unit 4 is measured by a Bourdon tube pressure gauge 69, and the filter unit 11 of the PM removal unit 4 is replaced when the differential pressure reaches a predetermined value.

ディーゼルエンジン2は、その運転開始と共に、空気Q1を吸気して燃料を燃焼させ、排気ガスQ2をPM除去部4へ向けて排出する。PM除去部4は、排気ガスQ2中の黒煙微粒子を除去した後、浄化されたガスQ3を排出する。
オゾナイザが、原料としての空気Q4を吸気し、流量10[NL/min]、圧力0.05[MPa]、濃度2.1[%](消費電力380[W]、電流2.0[A])で、オゾンガスQ5をフィルタ再生部5へ供給するように設定した。フィルタ再生部5からは、上述した式(1)及び式(2)によって示される反応の結果発生したガスQ6が排出される。
When the diesel engine 2 starts its operation, the diesel engine 2 sucks the air Q1 to burn the fuel, and discharges the exhaust gas Q2 toward the PM removal unit 4. The PM removal unit 4 removes the black smoke particles in the exhaust gas Q2, and then discharges the purified gas Q3.
The ozonizer inhales air Q4 as a raw material, the flow rate is 10 [NL / min], the pressure is 0.05 [MPa], the concentration is 2.1 [%] (power consumption 380 [W], the current is 2.0 [A]. ) To supply the ozone gas Q5 to the filter regeneration unit 5. From the filter regeneration unit 5, the gas Q6 generated as a result of the reaction shown by the above-described equations (1) and (2) is discharged.

まず、ディーゼルエンジン2の運転開始からの経過時間と、PM除去部4において捕集され堆積した黒煙微粒子(PM)の質量(積算値)との間の関係を測定した。これにより、図12に示すような結果が得られた。黒煙微粒子の質量は、一定時間毎にフィルタユニット11を取り出し、電子天秤によって測定した。   First, the relationship between the elapsed time from the start of operation of the diesel engine 2 and the mass (integrated value) of the black smoke particulates (PM) collected and deposited in the PM removal unit 4 was measured. Thereby, the result as shown in FIG. 12 was obtained. The mass of the black smoke particles was measured by taking out the filter unit 11 at regular intervals and using an electronic balance.

また、ディーゼルエンジンの負荷を変化させながら、ガス分析器67によって、排出ガスの各成分の濃度を測定した。これにより、図13に示すような結果が得られた。図13において、折線La,Lb,Lc,Ld,Le,Lfは、それぞれ、NO、NO、O、NO、CO、COのディーゼルエンジンの負荷の変化に伴う濃度の測定結果を示す。
図13に示す測定結果からわかるように、最大650[ppm]程度のNOが発生していることがわかる。
Further, the concentration of each component of the exhaust gas was measured by the gas analyzer 67 while changing the load of the diesel engine. As a result, a result as shown in FIG. 13 was obtained. In FIG. 13, broken lines La, Lb, Lc, Ld, Le, and Lf indicate the measurement results of the concentrations of NO, NO 2 , O 2 , NO x , CO, and CO 2 with changes in the diesel engine load, respectively. .
As can be seen from the measurement results shown in FIG. 13, it can be seen that a maximum of about 650 [ppm] of NO x is generated.

また、オゾナイザ起動開始(プラズマ印加開始)からの経過時間と、フィルタ再生部5から排出されるガスの各成分の濃度との間の関係について測定した。同時に、経過時間と、フィルタ再生部5の外管9の外壁面の温度とのとの間の関係について測定した。
これにより、図14に示すような結果が得られた。図14において、折線Lg,Lh,Liは、それぞれ、経過時間に伴うCO、COの濃度、フィルタ再生部5の外管9の外壁面の温度の測定結果を示す。
Further, the relationship between the elapsed time from the start of activation of the ozonizer (plasma application start) and the concentration of each component of the gas discharged from the filter regeneration unit 5 was measured. At the same time, the relationship between the elapsed time and the temperature of the outer wall surface of the outer tube 9 of the filter regeneration unit 5 was measured.
Thereby, the result as shown in FIG. 14 was obtained. In FIG. 14, broken lines Lg, Lh, and Li indicate the measurement results of the concentrations of CO and CO 2 with the elapsed time, and the temperature of the outer wall surface of the outer tube 9 of the filter regeneration unit 5.

図14に示す測定結果からわかるように、フィルタ再生時のCOの濃度の最大値は、3500[ppm]、COの濃度の最大値は、7000[ppm]であった。また、オゾナイザ起動後に、COの濃度が上昇していることから、黒煙微粒子の燃焼、すなわち、フィルタの再生が行われていることが確認できる。なお、再生時のOの濃度は、例えば、4000[ppm]であるが、COの濃度が最大となる経過時間5[min]後では、0となる場合もあった。この排気ガス中には、燃焼性の高いO、COが多量に含まれていることがわかる。 As can be seen from the measurement results shown in FIG. 14, the maximum value of the CO concentration during filter regeneration was 3500 [ppm], and the maximum value of the CO 2 concentration was 7000 [ppm]. Further, since the concentration of CO x is increased after the ozonizer is started, it can be confirmed that the black smoke particulates are burned, that is, the filter is being regenerated. The O 3 concentration at the time of regeneration is, for example, 4000 [ppm], but may be 0 after an elapsed time of 5 [min] when the concentration of CO x is maximum. It can be seen that the exhaust gas contains a large amount of highly combustible O 3 and CO.

また、フィルタ再生時のフィルタ再生部5の外管9の外壁面の温度は、略60[℃]に達し、式(1)、式(2)に示す黒煙微粒子の燃焼発熱反応によって、温度が上昇したことが確認された。なお、試験終了後に、フィルタユニットを取り外して、断面を確認したところ、肉眼でもPMの燃焼除去が確認された。   Further, the temperature of the outer wall surface of the outer tube 9 of the filter regeneration unit 5 at the time of filter regeneration reaches approximately 60 [° C.], and the temperature is increased by the combustion exothermic reaction of the black smoke particulates represented by the equations (1) and (2) Was confirmed to have risen. After the test was completed, the filter unit was removed and the cross section was confirmed. As a result, combustion removal of PM was confirmed with the naked eye.

この試験で、オゾナイザを作動させた20[min]間のフィルタ再生部5の質量減少量は、発生したCOの量から概算すると、0.50[g]であった。また、電子天秤を用いて実測した質量減少量は、0.65[g]であった。CO換算の0.50[g]という質量減少量は、ディーゼルエンジンが100[%]の負荷(この例では、5.5[kW])としても、略45[min]間の捕集量に相当し、再生(除去)速度が、捕集速度の2.2倍以上であることから、ディーゼルエンジンの運転を継続しつつ、フィルタユニットを切り換えながらの連続的なPM除去及び連続的なフィルタ再生が可能であることがわかる。
また、排出ガス単位流量当りのプラズマエネルギSEDは、8.8[Wh/m]であり、ディーゼルエンジン出力の略7%で捕集速度の2.2倍の速度で再生が可能であることが確認された。
In this test, the mass reduction amount of the filter regeneration unit 5 during 20 [min] in which the ozonizer was operated was 0.50 [g] when estimated from the amount of CO x generated. Moreover, the mass reduction amount measured using the electronic balance was 0.65 [g]. The amount of mass reduction of 0.50 [g] in terms of CO x is approximately 45 [min] even when the diesel engine is loaded at 100 [%] (5.5 [kW] in this example). Since the regeneration (removal) speed is 2.2 times or more of the collection speed, continuous PM removal and continuous filter while switching the filter unit while continuing the operation of the diesel engine It can be seen that playback is possible.
In addition, the plasma energy SED per unit flow rate of exhaust gas is 8.8 [Wh / m 3 ], and it can be regenerated at about 7% of the diesel engine output and 2.2 times the collection speed. Was confirmed.

このように、この例の構成によれば、金属フィルタ11の表面孔形状に工夫を凝らしているので、排気ガスに含まれる黒煙微粒子等の粒子状物質(PM)を高効率で捕捉して除去し、排出ガスを清浄化することができる。
かつ、独立したオゾン供給部6から酸化剤としてのオゾンガスをフィルタ再生部5に導入して、黒煙微粒子等の粒子状物質を酸化して燃焼除去するので、例えば、排気ガスの温度や、NO等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態(負荷の割合等)等の燃焼条件に関わらず安定的に、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を常に確実に除去し、フィルタを確実に再生することができる。
As described above, according to the configuration of this example, the surface pore shape of the metal filter 11 is devised, so that particulate matter (PM) such as black smoke particulates contained in the exhaust gas is captured with high efficiency. It can be removed and the exhaust gas can be cleaned.
In addition, ozone gas as an oxidant is introduced from the independent ozone supply unit 6 into the filter regeneration unit 5 to oxidize and remove particulate matter such as black smoke particulates. For example, the temperature of exhaust gas, NO Regardless of combustion conditions such as the amount of oxidizer such as x and diesel engine operating condition (load ratio, etc.), the black smoke particulates accumulated on the filter are always removed reliably and the filter is regenerated reliably. can do.

さらに、オゾンガスを用いて低エネルギで酸化燃焼除去を行うことができるので、簡素な構成により低コストで、かつ、比較的小さい消費電力で、省エネルギー化に寄与しつつ、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を確実に除去し、フィルタを再生することができる。
また、PM除去部4において黒煙微粒子を除去すると同時に、フィルタ再生部5において目詰りしたフィルタユニット11を再生し、PM除去期間内にフィルタ再生処理を完了させることができるので、少なくとも2基のフィルタユニット11を用意すれば、切り換えて、排出ガス浄化装置1内でフィルタユニット11をPM除去のために継続使用することができる。
また、この排出ガス浄化装置1によって、地球環境の保全に資することができる。
Furthermore, since it is possible to perform oxidative combustion removal with low energy using ozone gas, the black smoke particulates deposited on the filter while contributing to energy saving with a simple structure at low cost and with relatively low power consumption. Etc. can be reliably removed and the filter can be regenerated.
Further, at the same time as the black smoke particulates are removed by the PM removal unit 4, the clogged filter unit 11 can be regenerated by the filter regeneration unit 5, and the filter regeneration process can be completed within the PM removal period. If the filter unit 11 is prepared, it can be switched and the filter unit 11 can be continuously used in the exhaust gas purification device 1 for PM removal.
Further, the exhaust gas purification device 1 can contribute to the preservation of the global environment.

図15は、この発明の実施例2である排出ガス浄化装置の構成を示す図、図16は、同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図、また、図17は、同排出ガス浄化装置の動作を説明するための説明図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例1の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、実施例1では、PM除去部4及びフィルタ再生部5で、それぞれPM除去機能及びフィルタ再生機能が固定されていたのに対して、第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75で、PM除去機能とフィルタ再生機能との切換を交互に行い、かつ、方向制御弁としての四方弁によって自動的に切り換える構成とした点、及びフィルタ再生のために導入され排出されたオゾンガスをディーゼルエンジンに還流させるようにした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例1の構成と略同一であるので、実施例1と同一の構成要素については、例えば、図15において、図1で用いた符号と同一の符号を付し、その説明を簡略にする。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a controller of the exhaust gas purification apparatus, and FIG. It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of an apparatus.
The exhaust gas purification apparatus of this example is greatly different from the exhaust gas purification apparatus of Example 1 described above. In Example 1, the PM removal unit 4 and the filter regeneration unit 5 have a PM removal function and a filter regeneration function, respectively. In contrast to being fixed, the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75 alternately switch between the PM removal function and the filter regeneration function, and a four-way valve as a direction control valve And the ozone gas introduced and discharged for filter regeneration is recirculated to the diesel engine.
Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. The description will be simplified.

この例の排出ガス浄化装置73は、図15に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン2の排出経路3に接続され、ディーゼルエンジン2から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、共にディーゼル微粒子(PM)を捕捉して燃焼除去するためのPM除去機能とディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生機能とを有する第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75と、フィルタ再生部5にオゾンを供給するオゾン供給部6と、流路を切り換えるための方向制御弁としての上流側四方弁76及び下流側四方弁77と、コントローラ78とを備えている。   As shown in FIG. 15, the exhaust gas purifying device 73 of this example is connected to a discharge path 3 of a diesel engine 2 as an internal combustion engine and used to purify exhaust gas discharged from the diesel engine 2. The first removal / regeneration unit 74 and the second removal / having both a PM removal function for capturing and removing diesel particulates (PM) and burning and a filter regeneration function for regenerating the filter on which diesel particulates are deposited. A regenerator 75; an ozone supply unit 6 for supplying ozone to the filter regenerator 5; an upstream four-way valve 76 and a downstream four-way valve 77 as direction control valves for switching the flow path; and a controller 78. Yes.

この例では、コントローラ78は、第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75を、PM除去機能とフィルタ再生機能とが、交互に入れ替わるように制御する。
なお、第1除去/再生部74(第2除去/再生部75)においてフィルタ再生処理が行われている際に第1除去/再生部74(第2除去/再生部75)から排出されたオゾンガスを含む排出ガスの一部をディーゼルエンジン2の吸気口側に戻すための還流管79が配設されている。
In this example, the controller 78 controls the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75 so that the PM removal function and the filter regeneration function are alternately switched.
The ozone gas discharged from the first removal / regeneration unit 74 (second removal / regeneration unit 75) when the filter regeneration process is performed in the first removal / regeneration unit 74 (second removal / regeneration unit 75). A recirculation pipe 79 for returning a part of the exhaust gas including the gas to the intake port side of the diesel engine 2 is provided.

第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75は、実施例1で述べたPM除去部4及びフィルタ再生部5と略同一の構成とされている。但し、第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75は、上流側で上流側四方弁76に接続され、下流側で下流側四方弁77に接続されている。
また、第1除去/再生部74(第2除去/再生部75)のフィルタユニット11の目詰りを検知するための上流側圧力センサ81(84)及び下流側圧力センサ82(85)が、それぞれ、フィルタユニット11の上流側及び下流側に設けられている。また、外管9の外壁面の中央部には温度センサ83(86)が取り付けられている。
The first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75 have substantially the same configuration as the PM removal unit 4 and the filter regeneration unit 5 described in the first embodiment. However, the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75 are connected to the upstream four-way valve 76 on the upstream side and to the downstream four-way valve 77 on the downstream side.
Further, an upstream pressure sensor 81 (84) and a downstream pressure sensor 82 (85) for detecting clogging of the filter unit 11 of the first removal / regeneration unit 74 (second removal / regeneration unit 75) are respectively provided. The filter unit 11 is provided on the upstream side and the downstream side. A temperature sensor 83 (86) is attached to the center of the outer wall surface of the outer tube 9.

上流側四方弁76は、ディーゼルエンジン2の排出経路3と、オゾン供給部6のオゾン供給経路46と、第1除去/再生部74の流入口管12と、第2除去/再生部75の流入口管12とに接続され、コントローラ78の制御によって、図15に示すように、第1除去/再生部74の流入口管12をディーゼルエンジン2の排出経路3に接続すると共に、第2除去/再生部75の流入口管12をオゾン供給部6のオゾン供給経路46にガスが通流可能なように接続する接続状態と、図17に示すように、第1除去/再生部74の流入口管12をオゾン供給部6のオゾン供給経路46に接続すると共に、第2除去/再生部75の流入口管12をディーゼルエンジン2の排出経路3にガスが通流可能なように接続する接続状態との間で切換を行うために用いられる。   The upstream four-way valve 76 is connected to the exhaust path 3 of the diesel engine 2, the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6, the inlet pipe 12 of the first removal / regeneration unit 74, and the flow of the second removal / regeneration unit 75. As shown in FIG. 15, the inlet pipe 12 of the first removal / regeneration unit 74 is connected to the discharge path 3 of the diesel engine 2 and is connected to the inlet pipe 12 and controlled by the controller 78. A connection state in which the inlet pipe 12 of the regeneration unit 75 is connected so that gas can flow to the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6, and the inlet of the first removal / regeneration unit 74 as shown in FIG. Connection state in which the pipe 12 is connected to the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6 and the inlet pipe 12 of the second removal / regeneration unit 75 is connected to the exhaust path 3 of the diesel engine 2 so that gas can flow. Switch between Used in order.

なお、上流側四方弁76によって、図15に示す接続状態では、第1除去/再生部74の流入口管12とオゾン供給経路46、第2除去/再生部75の流入口管12と排出経路3は、共にガスが通流不能な非接続状態とされ、図17に示す接続状態では、第1除去/再生部74の流入口管12と排出経路3、第2除去/再生部75の流入口管12とオゾン供給経路46は、共にガスが通流不能な非接続状態とされる。   Note that the upstream side four-way valve 76 causes the inlet pipe 12 and the ozone supply path 46 of the first removal / regeneration section 74 and the inlet pipe 12 and the discharge path of the second removal / regeneration section 75 in the connection state shown in FIG. 3 are in a non-connected state in which gas cannot flow. In the connected state shown in FIG. 17, the inlet pipe 12 and the discharge path 3 of the first removal / regeneration unit 74 and the flow of the second removal / regeneration unit 75 are not connected. Both the inlet pipe 12 and the ozone supply path 46 are in a non-connected state in which gas cannot flow.

また、下流側四方弁77は、第1除去/再生部74の流出口管13と、第2除去/再生部75の流出口管13と、排出ガス浄化装置73の排出経路87と、オゾン供給部6のオゾン供給経路46とに接続され、コントローラ78の制御によって、図15に示すように、第1除去/再生部74の流出口管13を排出経路87にガスが通流可能なように接続すると共に、第2除去/再生部75の流出口管13をオゾン供給部6のオゾン供給経路46に接続する接続状態と、図17に示すように、第1除去/再生部74の流出口管13をオゾン供給部6のオゾン供給経路46に接続すると共に、第2除去/再生部75の流出口管13を排出経路87にガスが通流可能なように接続する第2の接続状態との間で切換を行うために用いられる。   The downstream four-way valve 77 includes an outlet pipe 13 of the first removal / regeneration unit 74, an outlet pipe 13 of the second removal / regeneration unit 75, a discharge path 87 of the exhaust gas purification device 73, and an ozone supply. 15 is connected to the ozone supply path 46 of the unit 6 and is controlled by the controller 78 so that the gas can flow through the outlet path 13 of the first removal / regeneration unit 74 to the discharge path 87 as shown in FIG. In addition to the connection, the outlet pipe 13 of the second removal / regeneration unit 75 is connected to the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6, and the outlet of the first removal / regeneration unit 74 as shown in FIG. A second connection state in which the pipe 13 is connected to the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6 and the outlet pipe 13 of the second removal / regeneration unit 75 is connected to the discharge path 87 so that gas can flow. Used to switch between.

なお、下流側四方弁77によって、図15に示す接続状態では、第1除去/再生部74の流出口管13とオゾン供給経路46、第2除去/再生部75の流出口管13と排出経路87は、共にガスが通流不能な非接続状態とされ、図17に示す接続状態では、第1除去/再生部74の流出口管13と排出経路87、第2除去/再生部75の流出口管13とオゾン供給経路46は、共にガスが通流不能な非接続状態とされる。   Note that, in the connected state shown in FIG. 15, the outlet side pipe 13 and the ozone supply path 46 of the first removal / regeneration unit 74 and the outlet pipe 13 and the discharge path of the second removal / regeneration unit 75 are connected by the downstream side four-way valve 77. 87 is in a non-connected state in which gas cannot flow. In the connected state shown in FIG. 17, the outlet pipe 13 and the discharge path 87 of the first removal / regeneration unit 74 and the flow of the second removal / regeneration unit 75 are not connected. Both the outlet pipe 13 and the ozone supply path 46 are in a non-connected state in which gas cannot flow.

この例のコントローラ78は、CPU(中央処理装置)等を有してなる主制御部89と、主制御部89が実行する処理プログラムや各種データ等を記憶するための記憶部91と、操作スイッチ等からなる操作部92と、メッセージ等を表示する表示部93と、四方弁を制御する弁制御部94と、警報出力部95とを備えている。
主制御部89は、記憶部91に記憶された各種処理プログラムを実行し、記憶部91に確保された各種レジスタやフラグを用いて、構成各部を制御し、目詰り判定処理や、警報出力処理、フィルタ切換処理、再生判定処理等を実行する。
The controller 78 in this example includes a main control unit 89 having a CPU (central processing unit), a storage unit 91 for storing processing programs executed by the main control unit 89, various data, and the like, and an operation switch. And the like, a display unit 93 for displaying a message, a valve control unit 94 for controlling the four-way valve, and an alarm output unit 95.
The main control unit 89 executes various processing programs stored in the storage unit 91, controls each component using various registers and flags secured in the storage unit 91, and performs clogging determination processing and alarm output processing. , Filter switching processing, regeneration determination processing, and the like are executed.

主制御部89は、目詰り判定処理では、PM除去処理を行っている第1除去/再生部74(第2除去/再生部75)の両圧力センサ81,82(84,85)からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定する。
また、主制御部89は、警報出力処理では、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、警報出力部64に例えば切換報知音を発生させる。
In the clogging determination process, the main control unit 89 detects from the pressure sensors 81 and 82 (84, 85) of the first removal / regeneration unit 74 (second removal / regeneration unit 75) performing the PM removal process. Based on the signal, it is determined that the filter is clogged when the pressure difference is equal to or greater than a predetermined value.
When the main control unit 89 determines that the filter is clogged in the clogging determination process in the alarm output process, the main control unit 89 causes the alarm output unit 64 to generate a switching notification sound, for example.

また、主制御部58は、再生判定処理では、フィルタ再生処理を行っている第1除去/再生部74(第2除去/再生部75)の両圧力センサ81,82(84,85)からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定する。主制御部59は、再生判定処理で、フィルタの再生が完了したものと判定すると、オゾン供給部6を自動的に停止させる。   In the regeneration determination process, the main control unit 58 receives the pressure from the pressure sensors 81 and 82 (84 and 85) of the first removal / regeneration unit 74 (second removal / regeneration unit 75) performing the filter regeneration process. Based on the detection signal, it is determined that the regeneration of the filter is completed when the pressure difference is equal to or smaller than a predetermined value. When the main control unit 59 determines in the regeneration determination process that the regeneration of the filter has been completed, the main control unit 59 automatically stops the ozone supply unit 6.

また、主制御部59は、フィルタ切換処理では、第1除去/再生部74においてPM除去処理を行わせている場合に、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、弁制御部94を介して、上流側四方弁76及び下流側四方弁77を制御し、第1除去/再生部74の流入口管12をオゾン供給部6のオゾン供給経路46に接続すると共に、第2除去/再生部75の流入口管12をディーゼルエンジン2の排出経路3にガスが通流可能なように接続させる。   Further, when the main control unit 59 determines that the filter is clogged in the clogging determination process when the PM removal process is performed in the first removal / regeneration unit 74 in the filter switching process, The upstream four-way valve 76 and the downstream four-way valve 77 are controlled via the control unit 94 to connect the inlet pipe 12 of the first removal / regeneration unit 74 to the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6, and 2 The inlet pipe 12 of the removal / regeneration unit 75 is connected to the exhaust path 3 of the diesel engine 2 so that gas can flow.

また、主制御部59は、フィルタ切換処理では、第2除去/再生部75においてPM除去処理を行わせている場合に、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、弁制御部94を介して、上流側四方弁76及び下流側四方弁77を制御し、第1除去/再生部74の流入口管12をディーゼルエンジン2の排出経路3に接続すると共に、第2除去/再生部75の流入口管12をオゾン供給部6のオゾン供給経路46にガスが通流可能なように接続させる。   When the main control unit 59 determines that the filter is clogged in the clogging determination process when the second removal / regeneration unit 75 performs the PM removal process in the filter switching process, The upstream four-way valve 76 and the downstream four-way valve 77 are controlled via the control unit 94 to connect the inlet pipe 12 of the first removal / regeneration unit 74 to the discharge path 3 of the diesel engine 2 and to perform the second removal. / The inlet pipe 12 of the regeneration unit 75 is connected to the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6 so that gas can flow.

記憶部91は、主制御部89が実行する目詰り判定処理プログラムや、警報出力処理プログラム、フィルタ切換処理プログラム、再生判定処理プログラム等の各種処理プログラム等が記憶されたプログラム記憶領域と、目詰り判定や再生判定に用いる予め設定された圧力差等の各種設定情報等の各種情報が記憶される情報記憶領域とを有している。   The storage unit 91 includes a program storage area in which various processing programs such as a clogging determination processing program executed by the main control unit 89, an alarm output processing program, a filter switching processing program, a regeneration determination processing program, and the like are stored. And an information storage area for storing various information such as various setting information such as a preset pressure difference used for determination and regeneration determination.

次に、図15乃至図17を用いて、この例の動作について説明する。
まず、実施例1で述べた方法によって、操作者は、第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75において、新品のフィルタユニット11,11を外管9内に装着する。
次に、主制御部89は、例えば、第1除去/再生部74においてPM除去処理を行せ、第2除去/再生部75を休止状態とするように制御する。すなわち、主制御部89は、弁制御部94を介して、上流側四方弁76及び下流側四方弁77を制御し、第1除去/再生部74の流入口管12をディーゼルエンジン2の排出経路3に接続すると共に、第2除去/再生部75の流入口管12をオゾン供給部6のオゾン供給経路46にガスが通流可能なように接続させる。
Next, the operation of this example will be described with reference to FIGS.
First, according to the method described in the first embodiment, the operator installs new filter units 11 and 11 in the outer tube 9 in the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75.
Next, the main control unit 89 controls the first removal / regeneration unit 74 to perform the PM removal process and put the second removal / regeneration unit 75 into a pause state, for example. That is, the main control unit 89 controls the upstream four-way valve 76 and the downstream four-way valve 77 via the valve control unit 94, and connects the inlet pipe 12 of the first removal / regeneration unit 74 to the exhaust path of the diesel engine 2. 3 and the inlet pipe 12 of the second removal / regeneration unit 75 is connected to the ozone supply path 46 of the ozone supply unit 6 so that gas can flow.

ディーゼルエンジン運転時に、ディーゼル排気ガスが、PM除去処理を行っている第1除去/再生部74の金属フィルタ22の層間隙間を通過する際に、有面突起が流れの障害物として、具体的には、衝突片・減速片、進路変更片として、あるいは、貫通孔導入片として働くため、排出ガス中に浮遊している未燃黒煙微粒子が有面突起や貫通孔近傍の金属フィルタ22に表裏面に捕捉され易くなる。   When the diesel engine passes through the interlayer gap of the metal filter 22 of the first removal / regeneration unit 74 that is performing the PM removal process during the diesel engine operation, Works as a collision piece / deceleration piece, a course changing piece, or as a through-hole introduction piece, so that unburned black smoke particles floating in the exhaust gas appear on the surface protrusions and the metal filter 22 near the through-hole. It becomes easy to be captured on the back surface.

金属フィルタ22も捕捉された未燃黒煙微粒子のうち、一部は、高温度の金属フィルタ22や、周囲雰囲気(排出ガス)によって加熱されて燃焼し、金属フィルタ22から除去され、残りは金属フィルタ22に付着されたままとなる。
この結果、金属フィルタ22を通過した流れは、黒煙微粒子を含まない清浄なガスとして排出される。
Some of the unburned black smoke particles that have also been captured by the metal filter 22 are heated and burned by the high-temperature metal filter 22 and the surrounding atmosphere (exhaust gas), removed from the metal filter 22, and the rest being metal It remains attached to the filter 22.
As a result, the flow that has passed through the metal filter 22 is discharged as a clean gas that does not contain black smoke particulates.

金属フィルタ22に未燃黒煙微粒子が堆積していくと目詰りが生ずる。主制御部89は、目詰り判定処理で、第1除去/再生部74の両圧力センサ81,82からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定すると、警報出力部64に例えば切換報知音を発生させ、フィルタ切換処理で、オゾン供給部6を起動し、かつ、弁制御部94を介して、上流側四方弁76及び下流側四方弁77を制御し、第1除去/再生部74の流入口管12をディーゼルエンジン2の排出経路3に接続すると共に、第2除去/再生部75の流入口管12をオゾン供給部6のオゾン供給経路46にガスが通流可能なように接続させる。
これにより、主制御部59は、第1除去/再生部74にフィルタ再生処理を行わせると同時に、第2除去/再生部75にPM除去処理を行わせるように切り換える。
As unburned black smoke particles accumulate on the metal filter 22, clogging occurs. In the clogging determination process, the main control unit 89 detects the filter when the pressure difference exceeds a predetermined value based on the detection signals from both the pressure sensors 81 and 82 of the first removal / regeneration unit 74. If it is determined that the clogged state is present, for example, a switching notification sound is generated in the alarm output unit 64, the ozone supply unit 6 is activated by the filter switching process, and the upstream side four-way valve 76 and The downstream four-way valve 77 is controlled to connect the inlet pipe 12 of the first removal / regeneration unit 74 to the discharge path 3 of the diesel engine 2 and to connect the inlet pipe 12 of the second removal / regeneration unit 75 to the ozone supply unit. 6 is connected to the ozone supply path 46 so that the gas can flow therethrough.
As a result, the main control unit 59 switches the first removal / regeneration unit 74 to perform the filter regeneration process and simultaneously causes the second removal / regeneration unit 75 to perform the PM removal process.

オゾン供給部6からオゾン供給部6からフィルタ再生処理を行っている第1除去/再生部74に供給されたオゾンガスは、金属フィルタ22の層間隙間を通過する際に、金属フィルタ22に付着している黒煙微粒子を触れて、黒煙微粒子を酸化させ、これによって、式(1)、式(2)に示すように反応して、黒煙微粒子は、酸化燃焼除去される。   The ozone gas supplied from the ozone supply unit 6 to the first removal / regeneration unit 74 performing the filter regeneration process from the ozone supply unit 6 adheres to the metal filter 22 when passing through the interlayer gap of the metal filter 22. The black smoke fine particles are touched to oxidize the black smoke fine particles, thereby reacting as shown in the equations (1) and (2), and the black smoke fine particles are oxidized and removed by oxidation.

主制御部89は、第1除去/再生部74の両圧力センサ81,82からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定し、オゾン供給部6を自動的に停止させる。
一方、第2除去/再生部75では、PM除去処理が行われ、フィルタが目詰り状態であると判定されると、第1除去/再生部74と切り換って、フィルタ再生処理が行われる。
Based on the detection signals from both pressure sensors 81 and 82 of the first removal / regeneration unit 74, the main control unit 89 determines that the regeneration of the filter has been completed when the pressure difference becomes a predetermined value or less. Then, the ozone supply unit 6 is automatically stopped.
On the other hand, in the second removal / regeneration unit 75, when the PM removal process is performed and it is determined that the filter is clogged, the first removal / regeneration unit 74 is switched to perform the filter regeneration process. .

このように、第1除去/再生部74と第2除去/再生部75とにおいて、PM除去機能とフィルタ再生機能とが交互に切り換えれられて、連続的にかつ同時にPM除去及びフィルタ再生が実施される。
また、実施例1で述べたように、フィルタ再生処理を行わせている第1除去/再生部74(第2除去/再生部75)から排出されたガスには、燃焼性の高いO、COが大量に含まれていることが評価試験で確認されており、ディーゼルエンジン2の吸気口に戻すことによって、ディーゼルエンジン2の出力が向上する。
As described above, the PM removal function and the filter regeneration function are alternately switched between the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75, and PM removal and filter regeneration are performed continuously and simultaneously. Is done.
Further, as described in the first embodiment, the gas discharged from the first removal / regeneration unit 74 (second removal / regeneration unit 75) that performs the filter regeneration process includes O 3 , which has high combustibility, It is confirmed in the evaluation test that a large amount of CO is contained, and the output of the diesel engine 2 is improved by returning to the intake port of the diesel engine 2.

このように、この例の構成によれば、上述した実施例1と略同一の効果を得ることができる。
加えて、第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75において、PM除去機能とフィルタ再生機能との切換を可能とし、かつ、自動的に切り換える構成としたので、何ら手間をかけることなく、フィルタを常に清浄な状態に保つことができ、フィルタの清掃はもとより、半永久的に交換も不要であり、排出ガス浄化装置1の維持保守に要するコストや労力も低減することができる。
また、フィルタの再生のために用いられ排出されたオゾンガスをディーゼルエンジン2に還流させるようにしたので、ディーゼルエンジン2の燃焼効率を向上させることができる。また、有害ガスの外気への排出を防ぐことができる。
As described above, according to the configuration of this example, substantially the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
In addition, since the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75 are configured to switch between the PM removal function and the filter regeneration function and automatically switch them, it takes time and effort. Therefore, the filter can be kept clean at all times, the filter is not only cleaned but also semi-permanently not required to be replaced, and the cost and labor required for maintenance of the exhaust gas purification device 1 can be reduced.
Moreover, since the exhausted ozone gas used for filter regeneration is recirculated to the diesel engine 2, the combustion efficiency of the diesel engine 2 can be improved. Moreover, discharge of harmful gas to the outside air can be prevented.

図18は、この発明の実施例3である排出ガス浄化装置の構成及びフィルタ再生方法を説明するための説明図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例1のフィルタ再生方法と大きく異なるところは、フィルタの再生を独立した専用のフィルタ再生装置で行うようにした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例1の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the exhaust gas purifying apparatus and the filter regeneration method according to the third embodiment of the present invention.
The exhaust gas purification apparatus of this example is greatly different from the filter regeneration method of the first embodiment described above in that the filter regeneration is performed by an independent dedicated filter regeneration apparatus.
Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the description thereof will be simplified.

この例の排出ガス浄化装置97は、図18に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン2の排出経路3に接続され、ディーゼルエンジン2から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、ディーゼル微粒子(PM)を捕捉して燃焼除去するためのPM除去部98と、コントローラ99とを備えている。
PM除去部98は、実施例1で述べたPM除去部4及びフィルタ再生部5と略同一の構成とされている。また、PM除去部98のフィルタユニット11の目詰りを検知するための上流側圧力センサ101及び下流側圧力センサ102、それぞれ、フィルタユニット11の上流側及び下流側に設けられている。また、外管9の外壁面の中央部には温度センサ103が取り付けられている。
As shown in FIG. 18, the exhaust gas purifying device 97 of this example is connected to the exhaust path 3 of the diesel engine 2 as an internal combustion engine and used for purifying exhaust gas exhausted from the diesel engine 2. Thus, a PM removal unit 98 for capturing and removing diesel particulates (PM) and combustion and a controller 99 are provided.
The PM removal unit 98 has substantially the same configuration as the PM removal unit 4 and the filter regeneration unit 5 described in the first embodiment. Further, an upstream pressure sensor 101 and a downstream pressure sensor 102 for detecting clogging of the filter unit 11 of the PM removal unit 98 are provided on the upstream side and the downstream side of the filter unit 11, respectively. A temperature sensor 103 is attached to the center of the outer wall surface of the outer tube 9.

この例では、所定の場所(例えば、ガソリンスタンドや、工場等)に配設された専用のフィルタ再生装置104を用いて、PM除去部98のフィルタユニット11の再生を行う。
フィルタ再生装置104は、単数又は複数(この例では複数)のフィルタ再生部105,105,…と、各フィルタ再生部105にオゾンガスを供給するオゾン供給部106とを有している。各フィルタ再生部105は、実施例1で述べたPM除去部4及びフィルタ再生部5の外管9等を備えている。
In this example, the filter unit 11 of the PM removal unit 98 is regenerated using a dedicated filter regeneration device 104 disposed in a predetermined place (for example, a gas station or a factory).
The filter regeneration device 104 has one or a plurality (in this example, a plurality) of filter regeneration units 105, 105,..., And an ozone supply unit 106 that supplies ozone gas to each filter regeneration unit 105. Each filter regeneration unit 105 includes the PM removal unit 4 and the outer tube 9 of the filter regeneration unit 5 described in the first embodiment.

このように、この例の構成によれば、オゾンガスを用いて低エネルギで酸化燃焼除去を行うことができるので、従来の電気炉等を用いた高温空気燃焼(例えば、600℃の空気)による再生に比べて、簡素な構成により低コストで、かつ、省エネルギー化に寄与しつつ、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を確実に除去し、フィルタを再生することができる。   As described above, according to the configuration of this example, it is possible to perform oxidative combustion removal with low energy using ozone gas. Therefore, regeneration by high-temperature air combustion (for example, air at 600 ° C.) using a conventional electric furnace or the like. Compared to the above, it is possible to regenerate the filter by reliably removing the black smoke particles and the like deposited on the filter at low cost and contributing to energy saving with a simple configuration.

図19は、この発明の実施例4である排出ガス浄化装置のフィルタユニットの構成を示す模式断面図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例1の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、フィルタユニットを、複数種のフィルタの組合せとした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例1の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the filter unit of the exhaust gas purifying apparatus that is Embodiment 4 of the present invention.
The exhaust gas purifying apparatus of this example is greatly different from the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment described above in that the filter unit is a combination of a plurality of types of filters.
Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the description thereof will be simplified.

フィルタユニット108は、排出ガスの流入口109及び流出口111を有する容器112内に、例えば、上流側に配置された金属フィルタ22,22と、下流側に配置されたセラミックス製のハニカムフィルタ113とが収納されて概略構成されている。
金属フィルタ22において、排出ガス中の比較的粗大な微粒子が除去され、ハニカムフィルタ113によって、比較的微小な微粒子が除去される。
ここで、容器112について、材料及び形状は特に限定されないが、この例では、ステンレス鋼製の円筒型の容器を用いる。
The filter unit 108 includes, for example, metal filters 22 and 22 disposed on the upstream side and a ceramic honeycomb filter 113 disposed on the downstream side in a container 112 having an exhaust gas inlet 109 and an outlet 111. Is housed and is schematically configured.
In the metal filter 22, relatively coarse particles in the exhaust gas are removed, and relatively fine particles are removed by the honeycomb filter 113.
Here, the material and shape of the container 112 are not particularly limited, but in this example, a stainless steel cylindrical container is used.

このように、この例の構成によれば、上述した実施例1と略同一の効果を得ることができる。
加えて、圧力損失の低下速度を抑制することができる。
As described above, according to the configuration of this example, substantially the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
In addition, the rate of decrease in pressure loss can be suppressed.

図20は、この発明の実施例5である排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例1の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、オゾン供給部を、オゾンを発生するオゾナイザと、オゾナイザに空気又は酸素を供給するガス供給装置とから構成した点である。
これ以外の構成は、上述した実施例1の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of an ozone supply section of an exhaust gas purifying apparatus that is Embodiment 5 of the present invention.
The exhaust gas purifying apparatus of this example is greatly different from the exhaust gas purifying apparatus of the first embodiment described above. The ozone supply unit includes an ozonizer that generates ozone and a gas supply apparatus that supplies air or oxygen to the ozonizer. It is a point that has been configured.
Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the description thereof will be simplified.

この例では、オゾン供給部115は、オゾンを発生するオゾナイザ116と、オゾナイザ116に空気又は酸素を供給する酸素供給部117とを有している。
オゾナイザ116は、実施例1で述べたオゾナイザと略同一の構成とされている。
酸素供給部117内には、例えば、酸素吸着剤、酸素分離膜、窒素吸着剤、及び窒素分離膜のうち、少なくともいずれか1つが配置されている。
In this example, the ozone supply unit 115 includes an ozonizer 116 that generates ozone, and an oxygen supply unit 117 that supplies air or oxygen to the ozonizer 116.
The ozonizer 116 has substantially the same configuration as the ozonizer described in the first embodiment.
In the oxygen supply unit 117, for example, at least one of an oxygen adsorbent, an oxygen separation membrane, a nitrogen adsorbent, and a nitrogen separation membrane is disposed.

このように、この例の構成によれば、上述した実施例1と略同一の効果を得ることができる。
加えて、高効率でオゾンガスを発生させることができる。
As described above, according to the configuration of this example, substantially the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
In addition, ozone gas can be generated with high efficiency.

この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例1の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、例えば、金属フィルタに触媒を担持させた点である。
これ以外の構成は、上述した実施例1の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
黒煙微粒子等の燃焼を促進させるための触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、カリウム、バリウム、リチウム、ナトリウム等のなかから少なくとも1つが選択される。
The exhaust gas purification apparatus of this example is greatly different from the exhaust gas purification apparatus of Example 1 described above, for example, in that a catalyst is supported on a metal filter.
Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the description thereof will be simplified.
For example, at least one selected from platinum, palladium, rhodium, potassium, barium, lithium, sodium, and the like is selected as a catalyst for promoting combustion of black smoke fine particles.

このように、この例の構成によれば、上述した実施例1と略同一の効果を得ることができる。
加えて、ディーゼル微粒子の除去効率を向上させることができる。
As described above, according to the configuration of this example, substantially the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
In addition, the diesel particulate removal efficiency can be improved.

図21は、この発明の実施例7である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例1の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、PM除去部の下流側に窒素酸化物を処理するためのNO処理装置を配設した点である。
これ以外の構成は、上述した実施例1の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus that is Embodiment 7 of the present invention.
The exhaust gas purifying apparatus of this example is greatly different from the exhaust gas purifying apparatus of Example 1 described above in that a NO x processing apparatus for processing nitrogen oxides is disposed downstream of the PM removal unit. is there.
Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, the description thereof will be simplified.

この例の、排出ガス浄化装置119は、図21に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン2の排出経路3に接続され、ディーゼルエンジン2から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、ディーゼル微粒子(PM)を捕捉して燃焼除去するためのPM除去部4と、ディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生部5と、フィルタ再生部5にオゾンを供給するオゾン供給部6と、PM除去部4の下流側に配置されたNO処理装置121と、コントローラ7とを備えている。
NO処理装置121としては、例えば、NO吸蔵還元触媒を担持したハニカム構造体や、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)等を用いる。
As shown in FIG. 21, the exhaust gas purifying device 119 of this example is connected to the exhaust path 3 of the diesel engine 2 as an internal combustion engine and is used to purify exhaust gas exhausted from the diesel engine 2. In particular, a PM removal unit 4 for capturing and removing diesel particulates (PM), a filter regeneration unit 5 for regenerating a filter on which diesel particulates are deposited, and ozone supplying ozone to the filter regeneration unit 5 A supply unit 6, a NO x processing device 121 disposed on the downstream side of the PM removal unit 4, and a controller 7 are provided.
As the NO x treatment device 121, for example, a honeycomb structure carrying a NO x storage reduction catalyst, urea SCR (Selective Catalytic Reduction), or the like is used.

このように、この例の構成によれば、上述した実施例1と略同一の効果を得ることができる。
加えて、ディーゼル微粒子のみならず、窒素酸化物の除去も同時に実施することができ、一段と排出ガスを浄化することができる。
As described above, according to the configuration of this example, substantially the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.
In addition, not only diesel particulates but also nitrogen oxides can be removed at the same time, and exhaust gas can be further purified.

図22は、この発明の実施例8である排出ガス浄化装置のPM除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図、また、図23は、同PM除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す断面図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例2の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75を隣接させて、PM除去処理中のフィルタユニットの熱を再生処理中のフィルタユニットに伝導させて、熱交換によってフィルタの再生を促進させるようにした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例2の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
FIG. 22 is a side view showing a schematic configuration of the PM removal unit and the filter regeneration unit of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 8 of the present invention, and FIG. 23 is a schematic configuration of the PM removal unit and the filter regeneration unit. FIG.
The exhaust gas purifying apparatus of this example is greatly different from the exhaust gas purifying apparatus of the second embodiment described above, and the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75 are adjacent to each other and the PM removal process is being performed. The heat of the filter unit is conducted to the filter unit being regenerated and the regeneration of the filter is promoted by heat exchange.
Since the configuration other than this is substantially the same as the configuration of the second embodiment described above, the description thereof will be simplified.

この例の排出ガス浄化装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジン2の排出経路3に接続され、ディーゼルエンジン2から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、共にディーゼル微粒子(PM)を捕捉して燃焼除去するためのPM除去機能とディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生機能とを有する第1除去/再生部74及び第2除去/再生部75と、フィルタ再生部5にオゾンを供給するオゾン供給部6と、流路を切り換えるための方向制御弁としての上流側四方弁76及び下流側四方弁77と、コントローラ78とを備えている。
さらに、第1除去/再生部74と第2除去/再生部75とは、外管9,9の外壁同士が接合されるようにセラミックス製や金属製等の高熱伝導材料からなる結合体123によって、結合されている。
The exhaust gas purification apparatus of this example is connected to an exhaust path 3 of a diesel engine 2 as an internal combustion engine and is used for purifying exhaust gas discharged from the diesel engine 2, both of which are diesel particulate (PM) A first removal / regeneration unit 74 and a second removal / regeneration unit 75 having a PM removal function for capturing and removing the particulate matter and a filter regeneration function for regenerating the filter on which diesel particulates are deposited, and a filter regeneration unit 5, an ozone supply unit 6 that supplies ozone, an upstream four-way valve 76 and a downstream four-way valve 77 as direction control valves for switching the flow path, and a controller 78.
Further, the first removal / regeneration unit 74 and the second removal / regeneration unit 75 are formed by a combination 123 made of a high heat conductive material such as ceramic or metal so that the outer walls of the outer tubes 9 and 9 are joined to each other. Are combined.

このように、この例の構成によれば、上述した実施例2と略同一の効果を得ることができる。
加えて、再生時にフィルタ温度を比較的高温に保つことができるので、フィルタの再生速度を向上させることができる。
As described above, according to the configuration of this example, substantially the same effect as that of the second embodiment described above can be obtained.
In addition, since the filter temperature can be kept relatively high during regeneration, the regeneration speed of the filter can be improved.

以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、オゾン発生装置(オゾナイザ)としては、沿面放電方式や無声放電方式のオゾン発生装置のほか、例えば、極低温動作グロー放電方式のオゾン発生装置等でも良い。また、放電方式に限らず、紫外線照射方式や、水の電気分解による方式のオゾン発生装置、オゾンボンベでも良い。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention.
For example, the ozone generator (ozonizer) may be a creeping discharge type or silent discharge type ozone generator, or a cryogenic operation glow discharge type ozone generator. Further, the present invention is not limited to the discharge method, but may be an ultraviolet irradiation method, an ozone generator using water electrolysis, or an ozone cylinder.

また、黒煙微粒子等を燃焼させる活性ガスとして、オゾンガスに限らず、一般に、プラズマ発生装置によって、活性化されたものを用いるようにしても良い。例えば、NOや、トルエンやキシレン等の揮発性有機化合物(VOC:Volatile Organic Compounds)等を用いるようにしても良い。
また、予め反応容器内で生成されたプラズマを、原料ガスと反応させて活性ガスを生成させるようにしても良い。
また、活性ガスが、黒煙微粒子等が堆積したフィルタに供給されれば良く、フィルタ再生部において、フィルタは、必ずしも、密閉された容器に収納されていなくても良い。
In addition, the active gas for burning the black smoke fine particles or the like is not limited to ozone gas. In general, an activated gas that is activated by a plasma generator may be used. For example, NO 2 or volatile organic compounds (VOC) such as toluene and xylene may be used.
Moreover, you may make it react the raw material gas with the plasma produced | generated beforehand in the reaction container, and may produce | generate active gas.
Further, the active gas only needs to be supplied to the filter on which black smoke particulates or the like are deposited, and the filter is not necessarily stored in a sealed container in the filter regeneration unit.

また、実施例1で、フィルタユニットを、手動で交換する場合について述べたが、例えば、ガスの流入部及び流出部を固定し、ガスの流入口及び流出口を有する容器内にフィルタが収納されてなる複数のフィルタユニットを、モータによって、流路に沿った回転軸の周りに回転させて、所定のフィルタユニットを、その流入口及び流出口が、固定された流入部及び流出部にシール部材を介して嵌め込まれるように、排気ガス又は活性ガスの流路上に配置したり、同時に別のフィルタユニットを流路から外すようにしても良い。   Further, in the first embodiment, the case where the filter unit is manually replaced has been described. For example, the filter is housed in a container having a gas inlet and outlet and a gas inlet and outlet. The plurality of filter units are rotated around a rotation axis along the flow path by a motor, and a predetermined filter unit is sealed at an inflow portion and an outflow portion with fixed inlets and outlets. It may be arranged on the flow path of the exhaust gas or the active gas so as to be fitted through, or another filter unit may be removed from the flow path at the same time.

また、実施例1で、平板状のオゾナイザを用いる場合について述べたが、円筒型としても良い。また、オゾナイザには、例えば、酸素ボンベから酸素を供給するようにしても良いし、大気をこのまま導入しても良い。
また、実施例1で、PM除去部とフィルタ再生部を各1つ配置する場合について述べたが、それぞれ複数としても良いし、直列に接続しても並列に接続しても良い。また、配置されたフィルタのうち、所定期間休止させるものを設けるようにしても良い。
In the first embodiment, the case of using a flat plate ozonizer is described, but a cylindrical shape may be used. Further, for example, oxygen may be supplied to the ozonizer from an oxygen cylinder, or air may be introduced as it is.
Further, in the first embodiment, the case where one PM removing unit and one filter regeneration unit are arranged has been described. However, a plurality of PM removing units and one filter regeneration unit may be provided, or may be connected in series or in parallel. Moreover, you may make it provide what makes it pause for a predetermined period among the arrange | positioned filters.

また、実施例1で、フィルタ再生部の再生能力に応じて、例えば、再生時間が除去時間の略半分となるように設定した場合には、PM除去部を2基、フィルタ再生部を1基として、フィルタ再生部でフィルタユニット2基分の処理を同時に行うようにしても良い。
また、実施例1では、容器の側面に設けた脱着口からフィルタを取り出して交換する場合について述べたが、容器毎交換するようにしても良い。
また、実施例1では、微粒子除去部とフィルタ再生部とは、一体化して配置しても良いし(例えば、車載用(ディーゼル車等)とする場合)、容器も共通としても良い。また、分離した状態で配置しても良い。
In the first embodiment, for example, when the regeneration time is set to be approximately half of the removal time according to the regeneration capability of the filter regeneration unit, two PM removal units and one filter regeneration unit are provided. As an alternative, the filter regeneration unit may perform processing for two filter units simultaneously.
Moreover, in Example 1, although the case where the filter was taken out and replaced | exchanged from the attachment / detachment opening provided in the side surface of the container was described, you may make it replace | exchange every container.
In the first embodiment, the fine particle removing unit and the filter regeneration unit may be integrated with each other (for example, in the case of on-vehicle use (diesel vehicle or the like)), and the container may be common. Moreover, you may arrange | position in the isolate | separated state.

また、実施例1で、内管と外管との間に排出ガスバイパス流通通路が形成されるように、二重管構造とする場合について述べたが、バイパス流通通路を設けなくても良い。また、PM除去部とフィルタ再生部とのうち、いずれか一方にバイパス流通通路を設けるようにしても良い。また、特に、フィルタ再生部では、バイパス流通通路やバイパス弁(圧力弁)を省いても良い。
また、実施例1で、オゾナイザは、コントローラを介さずに、直接起動/停止させるようにしても良い。
Moreover, in Example 1, although the case where it was set as the double pipe structure so that an exhaust-gas bypass distribution channel was formed between an inner tube and an outer tube was described, it is not necessary to provide a bypass distribution channel. Moreover, you may make it provide a bypass distribution channel in any one among PM removal part and a filter reproduction | regeneration part. In particular, in the filter regeneration unit, the bypass circulation passage and the bypass valve (pressure valve) may be omitted.
In the first embodiment, the ozonizer may be started / stopped directly without using a controller.

また、実施例1で、フィルタ再生部では、温度センサを廃しても良い。
また、実施例1で、コントローラの記憶部として、外部記憶装置を設けるようにしても良い。すなわち、外部記憶装置として、FD(フレキシブル・ディスク)が装着されるFDドライバ、HD(ハード・ディスク)が装着されるHDドライバ、MO(光磁気)ディスクが装着されるMOディスクドライバ、あるいはCD(コンパクト・ディスク)−ROM、CD−R(Recordable)、CD−RW(ReWritable)やDVD(デジタル・ビデオ・ディスク)−ROM、DVD−R、DVD−RW等が装着されるCD/DVDドライバ等を設けても良い。
In the first embodiment, the filter regeneration unit may eliminate the temperature sensor.
In the first embodiment, an external storage device may be provided as the storage unit of the controller. That is, as an external storage device, an FD driver to which an FD (flexible disk) is mounted, an HD driver to which an HD (hard disk) is mounted, an MO disk driver to which an MO (magneto-optical) disk is mounted, or a CD ( CD / DVD driver to which a compact disk (ROM), CD-R (Recordable), CD-RW (ReWritable), DVD (digital video disk) -ROM, DVD-R, DVD-RW, etc. are mounted It may be provided.

また、実施例1で、表示部に警報メッセージを表示させるようにしても良い。
また、実施例1で、フィルタユニットを、金属フィルタと、金属フィルタの上流側に配置し、金属メッシュに担持された例えば白金系の酸化触媒とを組み合わせて構成しても良い。
また、実施例1で、金属フィルタを平板状金属板を除いた構成としても良い。
また、実施例1で、フィルタユニットの軸心に沿って羽根を設けて、外管と内管との間に隙間を確保するようにしても良い。
In the first embodiment, an alarm message may be displayed on the display unit.
In the first embodiment, the filter unit may be configured by combining a metal filter and, for example, a platinum-based oxidation catalyst disposed on the upstream side of the metal filter and supported on a metal mesh.
Further, in the first embodiment, the metal filter may be configured to exclude the flat metal plate.
Further, in the first embodiment, blades may be provided along the axis of the filter unit so as to ensure a gap between the outer tube and the inner tube.

また、実施例1で、主制御部59は、オゾン供給部6を起動後一定時間経過後に自動的に停止させるようにしても良いし、例えば、目詰り判定と同時に停止させるようにしても良い。
また、実施例1で、巻上げ状の金属フィルタを用いる場合について述べたが、金属フィルタは、巻上げ状に限らず、例えば折重ね状にして用いても良い。
In the first embodiment, the main control unit 59 may automatically stop the ozone supply unit 6 after a certain period of time has elapsed since startup, or may stop the ozone supply unit 6 simultaneously with the clogging determination, for example. .
In the first embodiment, the case of using a wound-up metal filter has been described. However, the metal filter is not limited to a wound-up shape, and may be used in a folded shape, for example.

また、実施例1で、フィルタユニットを直列に2段設ける場合について述べたが、単一のフィルタユニットから構成するようにしても良いし、フィルタユニットを直列に3段以上設けるようにしても良いし、フィルタユニット並列に配置して切り換えて用いるようにしても良い。
また、実施例1で、例えば、分岐管と三方弁とを用いて、フィルタユニットへのガスの流入方向を周期的に切り換えるようにしても良い。これによって、フィルタの黒煙微粒子の捕集密度を均一化し、除去効率を向上させることができる。
In the first embodiment, the case where two stages of filter units are provided in series has been described. However, a single filter unit may be provided, or three or more stages of filter units may be provided in series. However, the filter units may be arranged in parallel and switched for use.
Moreover, in Example 1, you may make it switch periodically the inflow direction of the gas to a filter unit, for example using a branch pipe and a three-way valve. Thereby, the collection density of the black smoke fine particles of the filter can be made uniform, and the removal efficiency can be improved.

また、実施例2で、容器の外壁部を断熱材で被覆するようにしても良い。また、再生装置からの排気を、ディーゼルエンジンの吸気口に戻すように構成しても良い。
また、実施例2で、圧力差に応じてフィルタユニットを切り換えるほか、警報を発するようにしても良い。
また、実施例2で、目詰り検知前に、比較的短時間で切り換えるようにしても良い。
また、実施例2で、オゾンガスが略全て消費されると考えられる場合や、排気ガスの成分に安全上問題ない場合には、ディーゼルエンジンに還流させずに、外気に排出させるようにしても良い。
In Example 2, the outer wall of the container may be covered with a heat insulating material. Moreover, you may comprise so that the exhaust_gas | exhaustion from a regeneration apparatus may be returned to the intake port of a diesel engine.
In the second embodiment, the filter unit may be switched according to the pressure difference, and an alarm may be issued.
In the second embodiment, switching may be performed in a relatively short time before clogging is detected.
Further, in Example 2, when it is considered that almost all ozone gas is consumed, or when there is no safety problem with the components of the exhaust gas, the exhaust gas may be discharged to the outside without being recirculated to the diesel engine. .

また、実施例2で、タイマを用いて周期的に切り換えるようにしても良い。この場合は、圧力センサを廃しても良い。
また、実施例2で、除去/再生部を2基設けた場合について述べたが、除去/再生部を3基以上配置するようにしても良い。また、除去/再生部を1基として、PM除去処理とフィルタ再生処理とを交互に切り換えて行うようにしても良い。
In the second embodiment, it may be switched periodically using a timer. In this case, the pressure sensor may be eliminated.
In the second embodiment, the case where two removal / regeneration units are provided has been described. However, three or more removal / regeneration units may be arranged. Alternatively, the PM removal process and the filter regeneration process may be switched alternately with one removal / regeneration unit.

この場合、フィルタ再生処理は、例えば、ディーゼルエンジンの休止時間に実施する。また、複数基を同時にPM除去処理のみ、フィルタ再生処理のみを行わせて、処理能力を向上させて、例えば、PM除去継続時間の長時間化を図るようにしても良い。
また、1基の除去/再生部を、ディーゼルエンジンの排出経路と、オゾン供給部のオゾン供給経路とに同時に接続し、排出ガスと、オゾンガスを同時に除去/再生部に導入するようにしても良い。
また、実施例2で、オゾンガスを含むガスは、必ずしも循環させずに、フィルタ再生処理後に、排出させるようにしても良い。
また、実施例2で、フィルタ再生が完了した時点で切り換えるようにしても良い。
In this case, the filter regeneration process is performed, for example, during the downtime of the diesel engine. Further, a plurality of units may be subjected to only PM removal processing and filter regeneration processing at the same time to improve processing capability, for example, to increase the PM removal continuation time.
Further, one removal / regeneration unit may be simultaneously connected to the exhaust path of the diesel engine and the ozone supply path of the ozone supply unit, and the exhaust gas and the ozone gas may be simultaneously introduced into the removal / regeneration unit. .
Further, in the second embodiment, the gas containing ozone gas may be discharged after the filter regeneration process without necessarily being circulated.
Further, in the second embodiment, the switching may be performed when the filter regeneration is completed.

また、実施例3で、1台のオゾン供給部に複数のフィルタ再生部を接続する場合に、並列に接続しても良いし、少なくとも一部のフィルタを、例えば、黒煙微粒子がより堆積した順に直列に接続しても良い。
また、実施例3で、PM除去部の下流側に、窒素酸化物を処理するための窒素酸化物処理装置を配設するようにしても良い。
また、実施例1でも、再生処理中のフィルタに、燃焼除去中のフィルタを隣接させて、熱交換によってフィルタの再生を促進させるようにしても良い。
Further, in Example 3, when a plurality of filter regeneration units are connected to one ozone supply unit, they may be connected in parallel, or at least some of the filters, for example, black smoke particulates are deposited more. You may connect in series in order.
In Example 3, a nitrogen oxide treatment apparatus for treating nitrogen oxides may be disposed downstream of the PM removal unit.
Also in the first embodiment, the filter being burned and removed may be adjacent to the filter being regenerated, and the regeneration of the filter may be promoted by heat exchange.

また、実施例4で、多孔質フォームフィルタを付加しても良い。
また、実施例6で、金属フィルタに換えて、例えば、セラミックス製のハニカムフィルタを用いても良いし、触媒担持セラミックス粒体を金属フィルタの隙間空間に充填しても良い。触媒担持セラミックス粒体は、例えば、アルミナ、ベリリア、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪素、ジルコニア、コージェライト等からなり、原料のセラミックス粉体を所定の高温で加熱して作製された焼結体に触媒を担持させて得られる。
また、実施例7で、NO処理装置121を上流側に配置しても良い。また、PM除去部とNO処理装置とは、接していても離れていても良い。
In Example 4, a porous foam filter may be added.
In Example 6, for example, a ceramic honeycomb filter may be used instead of the metal filter, or catalyst-carrying ceramic particles may be filled in the gap space of the metal filter. The catalyst-supporting ceramic particles are made of, for example, alumina, beryllia, silicon nitride, boron nitride, silicon carbide, zirconia, cordierite, etc., and are formed into a sintered body produced by heating the raw ceramic powder at a predetermined high temperature. Obtained by supporting a catalyst.
In the seventh embodiment, the NO x processing device 121 may be arranged on the upstream side. Further, the PM removal unit and the NO x treatment device may be in contact with each other or may be separated from each other.

移動体(自動車、汽動車、船舶等)等に搭載されたディーゼルエンジンや、定置式の発電機等で用いられるディーゼルエンジンのほか、ディーゼルエンジン以外の内燃機関に対して適用可能である。また、内燃機関のほか、拡散燃焼を利用した燃焼装置、例えば、微粉炭燃焼炉、重油燃焼炉、ガスタービン、コジェネレーション等の固定燃焼装置等のPMが発生する炭化水素系燃料を用いる一般の燃焼装置に対して適用可能である。また、例えば硝酸製造工場等から排出される排出ガス中の窒素酸化物等の除去のために適用することができる。また、異種のガスの流路上に組み込んで、ガスの浄化のために用いることができる。   The present invention can be applied to a diesel engine mounted on a moving body (automobile, train, ship, etc.), a diesel engine used in a stationary generator, and the like, and an internal combustion engine other than a diesel engine. In addition to internal combustion engines, combustion apparatuses using diffusion combustion, such as pulverized coal combustion furnaces, heavy oil combustion furnaces, gas turbines, hydrocarbon combustion fuels that generate PM such as cogeneration, etc. Applicable to combustion devices. Further, the present invention can be applied to remove nitrogen oxides or the like in exhaust gas discharged from a nitric acid production factory or the like. Moreover, it can incorporate in the flow path of different gas and can be used for the purification | cleaning of gas.

この発明の実施例1である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus which is Example 1 of this invention. 同排出ガス浄化装置のPM除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows schematic structure of PM removal part and filter regeneration part of the same exhaust gas purification apparatus. 同PM除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the PM removal part and the filter reproduction | regeneration part. 同PM除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を一部破断して示す断面図である。It is sectional drawing which partially fractures and shows schematic structure of the PM removal part and the filter reproduction | regeneration part. 同PM除去部及び同フィルタ再生部の着脱手段の構成を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the attachment or detachment means of the PM removal part and the filter reproduction | regeneration part. 同PM除去部及び同フィルタ再生部のフィルタユニットの金属フィルタの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the metal filter of the filter unit of the PM removal part and the filter regeneration part. 同金属フィルタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the metal filter. 同金属フィルタの波形金属板の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the corrugated metal plate of the same metal filter. 同排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ozone supply part of the same exhaust gas purification apparatus. 同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller of the same exhaust gas purification apparatus. 同排出ガス浄化装置の機能を評価するための評価システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the evaluation system for evaluating the function of the same exhaust gas purification apparatus. 同PM除去部によるPM除去開始からの経過時間と同PM除去部によって捕集されたPMの質量との間の関係を示す示性図である。It is a directional diagram which shows the relationship between the elapsed time from the PM removal start by the PM removal part, and the mass of PM collected by the PM removal part. 同排出ガス浄化装置を接続したディーゼルエンジンの負荷の割合と同PM除去部から排出されるガス成分の濃度との間の関係を示す示性図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between the ratio of the load of the diesel engine which connected the same exhaust gas purification apparatus, and the density | concentration of the gas component discharged | emitted from the PM removal part. 同フィルタ再生部によるフィルタ再生開始からの経過時間と同フィルタ再生部から排出される一酸化炭素及び二酸化炭素ガスの濃度との間の関係、並びに同経過時間と同フィルタ再生部の容器の外壁の温度との間の関係を示す示性図である。The relationship between the elapsed time from the start of filter regeneration by the filter regeneration unit and the concentrations of carbon monoxide and carbon dioxide gas discharged from the filter regeneration unit, and the elapsed time and the outer wall of the container of the filter regeneration unit It is a schematic diagram which shows the relationship between temperature. この発明の実施例2である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus which is Example 2 of this invention. 同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller of the same exhaust gas purification apparatus. 同排出ガス浄化装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the same exhaust gas purification apparatus. この発明の実施例3である排出ガス浄化装置の構成及びフィルタ再生方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure and filter regeneration method of the exhaust gas purification apparatus which are Example 3 of this invention. この発明の実施例4である排出ガス浄化装置のフィルタユニットの構成を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the filter unit of the exhaust gas purification apparatus which is Example 4 of this invention. この発明の実施例5である排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ozone supply part of the exhaust-gas purification apparatus which is Example 5 of this invention. この発明の実施例7である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus which is Example 7 of this invention. この発明の実施例8である排出ガス浄化装置のPM除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows schematic structure of PM removal part and filter regeneration part of the exhaust gas purification apparatus which is Example 8 of this invention. 同PM除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the PM removal part and the filter reproduction | regeneration part. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1,73,97,119 排出ガス浄化装置(粒子状物質除去装置)
2 ディーゼルエンジン(内燃機関)
4 PM除去部(フィルタ部)
5 フィルタ再生部
6 オゾン供給部(活性ガス生成手段、オゾン生成装置)
7,78,99 コントローラ
22 金属フィルタ
41,47 上流側圧力センサ(目詰り検知手段の一部)
42,48 下流側圧力センサ(目詰り検知手段の一部)
59,89 主制御部(切換制御手段、目詰り検知手段の一部)
74 第1除去/再生部(除去/再生部)
75 第2除去/再生部(除去/再生部)
76 上流側四方弁(流路方向切換手段)
104 フィルタ再生装置
113 ハニカムフィルタ
115 オゾン供給部(ガス供給装置)
121 NO処理装置(窒素酸化物処理装置)
123 結合体(熱交換手段)
1,73,97,119 Exhaust gas purification device (particulate matter removal device)
2 Diesel engine (internal combustion engine)
4 PM removal part (filter part)
5 Filter regeneration unit 6 Ozone supply unit (active gas generation means, ozone generation device)
7, 78, 99 Controller 22 Metal filter 41, 47 Upstream pressure sensor (part of clogging detection means)
42, 48 Downstream pressure sensor (part of clogging detection means)
59, 89 Main control unit (switching control means, part of clogging detection means)
74 First removal / reproduction unit (removal / reproduction unit)
75 Second removal / reproduction unit (removal / reproduction unit)
76 Upstream four-way valve (channel direction switching means)
104 Filter regeneration device 113 Honeycomb filter 115 Ozone supply unit (gas supply device)
121 NO x treatment equipment (nitrogen oxide treatment equipment)
123 Combined body (heat exchange means)

Claims (14)

排ガスの流路上に組み込まれた、前記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するためのフィルタ部と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成手段とを備えてなる粒子状物質除去装置であって、
前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部が配置され、前記活性ガス生成手段から前記活性ガスの供給を受け、前記フィルタ部に堆積した前記粒子状物質の前記活性ガスを用いた燃焼除去によって前記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生部を備えたことを特徴とする粒子状物質除去装置。
An active gas that promotes an oxidation reaction from a raw material gas is generated by a filter unit for capturing particulate matter in the exhaust gas, or capturing and removing the particulate matter in the exhaust gas, which is incorporated in the exhaust gas flow path, and a plasma reaction. A particulate matter removing device comprising an active gas generating means for supplying the particulate matter deposited to the filter unit,
The filter unit in which the particulate matter is deposited is disposed, receives the supply of the active gas from the active gas generation unit, and is burned and removed using the active gas of the particulate matter deposited on the filter unit. Particulate matter removing apparatus comprising a filter regeneration unit for regenerating the part.
前記排ガス又は前記活性ガスが通流され、前記排ガスが流入すると、前記排ガス中の前記粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去する前記フィルタ部の機能と、前記活性ガスが流入すると、前記粒子状物質が前記活性ガスによって酸化燃焼して除去される前記フィルタ再生部の機能とを兼ね備えた除去/再生部と、前記除去/再生部に前記排ガスと前記活性ガスとのうちいずれか一方を流入させるための流路方向切換手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の粒子状物質除去装置。   When the exhaust gas or the active gas is flown and the exhaust gas flows in, the particulate matter in the exhaust gas is captured, or the function of the filter unit for capturing and removing by combustion, and the active gas flows in, One of the removal / regeneration unit having the function of the filter regeneration unit that removes the particulate matter by oxidizing and burning with the active gas, and the exhaust gas and the active gas in the removal / regeneration unit The particulate matter removing device according to claim 1, further comprising: a flow direction switching means for causing the gas to flow. 複数の前記除去/再生部と、前記流路方向切換手段を制御する切換制御手段とを備え、前記切換制御手段は、前記複数の除去/再生部のうちの一部の前記除去/再生部に、前記排ガスを流入させて粒子状物質除去処理を実施させると共に、他の前記除去/再生部に前記活性ガスを流入させてフィルタ再生処理を実施させ、かつ、前記各除去/再生部が、粒子状物質除去処理とフィルタ再生処理とを交互に実施するように前記流路方向切換手段を制御することを特徴とする請求項2記載の粒子状物質除去装置。   A plurality of the removal / regeneration units; and a switching control unit that controls the flow path direction switching unit, wherein the switching control unit includes a part of the plurality of removal / regeneration units. The exhaust gas is allowed to flow to perform the particulate matter removal process, and the active gas is allowed to flow to the other removal / regeneration unit to perform the filter regeneration process. 3. The particulate matter removing apparatus according to claim 2, wherein the flow path direction switching means is controlled so as to alternately perform the particulate matter removing process and the filter regeneration process. 粒子状物質除去処理を実施する前記除去/再生部の上流側及び下流側の圧力差に基づいてフィルタの目詰りを検知する目詰り検知手段を備え、前記切換制御手段は、前記目詰り検知手段の検知結果に基づいて、前記流路方向切換手段を制御することを特徴とする請求項3記載の粒子状物質除去装置。   Clogging detection means for detecting clogging of the filter based on the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the removal / regeneration unit that performs the particulate matter removal processing, and the switching control means includes the clogging detection means. 4. The particulate matter removing apparatus according to claim 3, wherein the flow path direction switching means is controlled based on the detection result. フィルタ再生処理を実施する前記除去/再生部又は前記フィルタ再生部から排出されたガスの少なくとも一部は、フィルタ再生処理を実施する前記除去/再生部又は前記フィルタ再生部の流入口へ戻されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置。   At least a part of the gas discharged from the removal / regeneration unit or the filter regeneration unit that performs filter regeneration processing is returned to the inlet of the removal / regeneration unit or the filter regeneration unit that performs filter regeneration processing. The particulate matter removing device according to any one of claims 1 to 4, wherein 粒子状物質除去処理を実施する前記除去/再生部又は前記フィルタ部の下流側には、窒素酸化物を処理するための窒素酸化物処理装置が配設されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置。   2. A nitrogen oxide treatment apparatus for treating nitrogen oxide is disposed on the downstream side of the removal / regeneration unit or the filter unit that performs the particulate matter removal process. The particulate matter removing device according to any one of 1 to 5. 粒子状物質除去処理を実施する前記フィルタ部と前記フィルタ再生部との間、又は粒子状物質除去処理を実施する前記除去/再生部とフィルタ再生処理を実施する前記除去/再生部との間で熱交換を行って、再生処理中の前記フィルタ部の温度を高めて再生を促進するための熱交換手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置。   Between the filter unit that performs the particulate matter removal process and the filter regeneration unit, or between the removal / regeneration unit that performs the particulate matter removal process and the removal / regeneration unit that performs the filter regeneration process. The particulate matter according to any one of claims 1 to 6, further comprising heat exchange means for promoting heat regeneration by increasing the temperature of the filter section during regeneration processing. Removal device. 捕捉した前記粒子状物質の燃焼を促進するための触媒が、粒子状物質除去処理を実施する前記除去/再生部又は前記フィルタ部の前段側若しくは後段側に配置されているか、又は前記フィルタ部に担持されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置。   A catalyst for promoting combustion of the trapped particulate matter is disposed on the front side or the rear side of the removal / regeneration unit or the filter unit for performing the particulate matter removal process, or on the filter unit The particulate matter removing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the particulate matter removing apparatus is supported. 内燃機関から排出される排ガスの流路上に組み込まれ、フィルタ再生処理を実施する前記除去/再生部又は前記フィルタ再生部から排出されたガスを前記内燃機関に還流させる還流手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置。   The removal / regeneration unit that is incorporated in a flow path of exhaust gas discharged from the internal combustion engine and performs filter regeneration processing or a recirculation unit that recirculates the gas discharged from the filter regeneration unit to the internal combustion engine. The particulate matter removing device according to any one of claims 1 to 8. 前記活性ガス生成手段は、導入された原料ガスとしての空気又は酸素ガスから、前記活性ガスとしてのオゾンガスを生成するオゾン生成装置からなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置。   The said active gas production | generation means consists of an ozone production | generation apparatus which produces | generates the ozone gas as said active gas from the air or oxygen gas as the introduced raw material gas, The any one of Claim 1 thru | or 9 characterized by the above-mentioned. Particulate matter removal equipment. 酸素吸着剤、酸素分離膜、窒素吸着剤、及び窒素分離膜のうち、少なくともいずれか1つが配置され、前記オゾン生成装置に酸素ガスを含むガスを供給するガス供給装置を備えたことを特徴とする請求項10記載の粒子状物質除去装置。   At least one of an oxygen adsorbent, an oxygen separation membrane, a nitrogen adsorbent, and a nitrogen separation membrane is disposed, and a gas supply device that supplies a gas containing oxygen gas to the ozone generator is provided. The particulate matter removing apparatus according to claim 10. 前記オゾン生成装置は、沿面放電式又は無声放電式のオゾン生成装置であることを特徴とする請求項10又は11記載の粒子状物質除去装置。   The particulate matter removing device according to claim 10 or 11, wherein the ozone generating device is a creeping discharge or silent discharge type ozone generating device. 前記フィルタ部は、金属フィルタ又は/及びセラミックスフィルタを有してなることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1に記載の粒子状物質除去装置。   The particulate matter removing apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the filter unit includes a metal filter and / or a ceramic filter. 排ガスの流路上に組み込まれたフィルタ部によって、前記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するための粒子状物質除去工程と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成工程とを含む粒子状物質除去方法であって、
前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部に、前記活性ガス生成手段から前記活性ガスを供給し、前記フィルタ部に堆積した前記粒子状物質の前記活性ガスを用いた燃焼除去によって前記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生工程を含むことを特徴と粒子状物質除去方法。
Particulate matter removal process for capturing particulate matter in the exhaust gas, or capturing and removing it by combustion, and a plasma reaction by the filter part built in the exhaust gas flow path, and promoting the oxidation reaction from the source gas An active gas generating step for generating an active gas to be supplied and supplying the active gas to the filter unit on which the particulate matter is deposited,
The active gas is supplied from the active gas generating unit to the filter unit on which the particulate matter has been deposited, and the filter unit is regenerated by combustion removal using the active gas of the particulate matter deposited on the filter unit. And a particulate matter removing method including a filter regeneration step for the purpose.
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