JP2544659B2 - パティキュレ―トトラップ装置 - Google Patents
パティキュレ―トトラップ装置Info
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- JP2544659B2 JP2544659B2 JP29775788A JP29775788A JP2544659B2 JP 2544659 B2 JP2544659 B2 JP 2544659B2 JP 29775788 A JP29775788 A JP 29775788A JP 29775788 A JP29775788 A JP 29775788A JP 2544659 B2 JP2544659 B2 JP 2544659B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/0233—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、乗用車、トラック、バス、鉄道車両などの
各種車両、さらには産業用機器、船舶などに使用される
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュ
レートを処理するパティキュレートトラップ装置に関す
る。
各種車両、さらには産業用機器、船舶などに使用される
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュ
レートを処理するパティキュレートトラップ装置に関す
る。
［従来の技術］ ディーゼルエンジンの排ガス中にはカーボンを主成分
とするパティキュレートがかなりの濃度（0.3〜0.7g/BH
P・hr）で含まれ、公害の原因となっている。そこで、
ディーゼルエンジンの排ガス中からパティキュレートを
捕集して除去するための各種パティキュレートトラップ
装置が提案されている。
とするパティキュレートがかなりの濃度（0.3〜0.7g/BH
P・hr）で含まれ、公害の原因となっている。そこで、
ディーゼルエンジンの排ガス中からパティキュレートを
捕集して除去するための各種パティキュレートトラップ
装置が提案されている。
例えば特開昭57−35918号には、第４図、第５図に示
すようなフィルタ１が開示されている。このフィルタ１
は、隔壁２で区画された複数のセル３を有するハニカム
構造体で、第５図に示すように、一方の端面Ａにおいて
は、各セル３の端面がシール材４によって交互に市松模
様状に塞がれ、他方の端面Ｂにおいては、上記一方の端
面Ａにおいて塞がれたセル3aは開口し、上記一方の端面
Ａにおいて開口していたセル3bはシール材５によって塞
がれた構造をなしている。このフィルタ１の他方の端面
Ｂからディーゼル排ガスＧを通じると、排ガスＧは含塵
ガス通路をなすセル3a内に導入されて通気性のある隔壁
２を通過し、そのときに含塵ガスＧに含まれるパティキ
ュレートが隔壁２の内面に捕集され、パティキュレート
を除去された清浄な排ガスＧ′が清浄ガス通路をなすセ
ル3bを通って一方の端面Ａから流出する。
すようなフィルタ１が開示されている。このフィルタ１
は、隔壁２で区画された複数のセル３を有するハニカム
構造体で、第５図に示すように、一方の端面Ａにおいて
は、各セル３の端面がシール材４によって交互に市松模
様状に塞がれ、他方の端面Ｂにおいては、上記一方の端
面Ａにおいて塞がれたセル3aは開口し、上記一方の端面
Ａにおいて開口していたセル3bはシール材５によって塞
がれた構造をなしている。このフィルタ１の他方の端面
Ｂからディーゼル排ガスＧを通じると、排ガスＧは含塵
ガス通路をなすセル3a内に導入されて通気性のある隔壁
２を通過し、そのときに含塵ガスＧに含まれるパティキ
ュレートが隔壁２の内面に捕集され、パティキュレート
を除去された清浄な排ガスＧ′が清浄ガス通路をなすセ
ル3bを通って一方の端面Ａから流出する。
このようなフィルタを用いたパティキュレートトラッ
プ装置においては、フィルタのろ過面にパティキュレー
トが堆積し、フィルタが目づまりを起し、圧力損失が次
第に増加するという問題を解決する必要があった。
プ装置においては、フィルタのろ過面にパティキュレー
トが堆積し、フィルタが目づまりを起し、圧力損失が次
第に増加するという問題を解決する必要があった。
このため、実開昭62−35851号には、フィルタの排ガ
ス入口上流側にバーナ装置を設け、このバーナ装置から
の高温燃焼ガスによってフィルタの壁面上に堆積したパ
ティキュレートを着火、燃焼させて焼却させるようにし
たパティキュレートトラップ装置が開示されている。
ス入口上流側にバーナ装置を設け、このバーナ装置から
の高温燃焼ガスによってフィルタの壁面上に堆積したパ
ティキュレートを着火、燃焼させて焼却させるようにし
たパティキュレートトラップ装置が開示されている。
また、特開昭56−92318号には排気ガス流路を２系統
に分割し、それぞれの流路にパティキュレートトラップ
を配置し、各トラップにヒータ手段を設け、パティキュ
レートの捕集、着火、焼却によるトラップの再生をそれ
ぞれの流路およびトラップにおいて交互に行なうように
したパティキュレートトラップ装置が開示されている。
に分割し、それぞれの流路にパティキュレートトラップ
を配置し、各トラップにヒータ手段を設け、パティキュ
レートの捕集、着火、焼却によるトラップの再生をそれ
ぞれの流路およびトラップにおいて交互に行なうように
したパティキュレートトラップ装置が開示されている。
しかしながら、捕集された微粒子を燃焼させる上記従
来の方式では、フィルタが反復して高温に加熱されるた
め、フィルタの焼結が進み、当初のポアサイズやポア分
布が変化して捕集効率や圧力損失が経時変化を起こし、
安定した性能を維持することが困難であった。また、燃
焼熱によってフィルタが溶損したり、熱衝撃によってク
ラックを生じたりすることがあった。さらに、ディーゼ
ル排ガス中には無視できない量の不燃成分が存在してお
り、これらの不燃成分は燃焼によっても除去されずにフ
ィルタに堆積するので、フィルタの圧力損失が長期間経
過すると次第に増大するという問題があった。
来の方式では、フィルタが反復して高温に加熱されるた
め、フィルタの焼結が進み、当初のポアサイズやポア分
布が変化して捕集効率や圧力損失が経時変化を起こし、
安定した性能を維持することが困難であった。また、燃
焼熱によってフィルタが溶損したり、熱衝撃によってク
ラックを生じたりすることがあった。さらに、ディーゼ
ル排ガス中には無視できない量の不燃成分が存在してお
り、これらの不燃成分は燃焼によっても除去されずにフ
ィルタに堆積するので、フィルタの圧力損失が長期間経
過すると次第に増大するという問題があった。
このような問題を解決するため、本出願人は、特願昭
63−203087号（特開平１−159408号）において、フィル
タの再生を逆洗によって行なうようにしたパティキュレ
ートトラップ装置を提案している。この装置は、内燃機
関の排気通路にフィルタを配置し、このフィルタの排ガ
スの流れの下流側に逆洗ノズルを配置し、所定期間毎に
逆洗ノズルから高圧ガスを噴出させてフィルタの逆洗を
行ない、フィルタの隔壁から払い落されたパティキュレ
ートを再捕集部に集め、再捕集部で焼却処理するように
した構造をなしている。このように、定期的な逆洗によ
ってフィルタを再生させることにより、フィルタの圧力
損失を長期間に亙って一定レベルに維持することができ
る。
63−203087号（特開平１−159408号）において、フィル
タの再生を逆洗によって行なうようにしたパティキュレ
ートトラップ装置を提案している。この装置は、内燃機
関の排気通路にフィルタを配置し、このフィルタの排ガ
スの流れの下流側に逆洗ノズルを配置し、所定期間毎に
逆洗ノズルから高圧ガスを噴出させてフィルタの逆洗を
行ない、フィルタの隔壁から払い落されたパティキュレ
ートを再捕集部に集め、再捕集部で焼却処理するように
した構造をなしている。このように、定期的な逆洗によ
ってフィルタを再生させることにより、フィルタの圧力
損失を長期間に亙って一定レベルに維持することができ
る。
［発明の解決しようとする課題］ しかしながら、このパティキュレートトラップ装置で
は、逆洗時に逆洗ノズルから噴出された高圧ガスによる
パルス流によってフィルタの薄壁がクラック等の損傷を
受けたり、また、エンジンの運転条件によって排気ガス
温度がパティキュレートの着火温度（550〜600℃）以上
になった場合、堆積しているパティキュレートの燃焼が
開始され、その結果、フィルタの薄壁が溶損したり、燃
焼熱の分布による熱応力の発生によりクラック等が生じ
たりするという問題があった。さらに、逆洗によって払
い落されたパティキュレートが通路内でブリッジングを
起して再捕集部へ落下せずに逆に通路を閉塞してしまう
という問題もしばしば発生していた。
は、逆洗時に逆洗ノズルから噴出された高圧ガスによる
パルス流によってフィルタの薄壁がクラック等の損傷を
受けたり、また、エンジンの運転条件によって排気ガス
温度がパティキュレートの着火温度（550〜600℃）以上
になった場合、堆積しているパティキュレートの燃焼が
開始され、その結果、フィルタの薄壁が溶損したり、燃
焼熱の分布による熱応力の発生によりクラック等が生じ
たりするという問題があった。さらに、逆洗によって払
い落されたパティキュレートが通路内でブリッジングを
起して再捕集部へ落下せずに逆に通路を閉塞してしまう
という問題もしばしば発生していた。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は逆洗によってフィルタの再生を行
なうパティキュレートトラップ装置において、逆洗力に
よる衝撃に耐え、かつエンジン運転条件によって堆積パ
ティキュレートが着火、燃焼を起してもフィルタの溶損
が起らず、さらには逆洗によって払い落されたパティキ
ュレートによってフィルタのセルが閉塞されず、安定し
たフィルタ特性が得られるパティキュレートトラップ装
置を提供することにある。
のであり、その目的は逆洗によってフィルタの再生を行
なうパティキュレートトラップ装置において、逆洗力に
よる衝撃に耐え、かつエンジン運転条件によって堆積パ
ティキュレートが着火、燃焼を起してもフィルタの溶損
が起らず、さらには逆洗によって払い落されたパティキ
ュレートによってフィルタのセルが閉塞されず、安定し
たフィルタ特性が得られるパティキュレートトラップ装
置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、通気性多孔質な
セラミックスからなる隔壁で区画された含塵ガス通路と
清浄ガス通路とを有するフィルタが内燃機関の排気通路
に設置され、排ガスが前記含塵ガス通路から前記隔壁を
通過して前記清浄ガス通路に流出するように構成されて
おり、このフィルタより排ガスの流れの下流側に前記清
浄ガス通路に向けて高圧ガスを吹き込む逆洗手段が設け
られたパティキュレートトラップ値において、前記フィ
ルタの含塵ガス通路および清浄ガス通路は、前記隔壁に
よってそれぞれ複数のセルに区画されており、前記隔壁
の厚さが0.4〜5.0mmとされ、少なくとも前記含塵ガス通
路の各セルの最小内径が1.5mm以上とされ、かつ、少な
くとも前記含塵ガス通路の各セルの通路長さと最小内径
との比が60以下とされており、前記逆洗手段は、前記フ
ィルタの通気圧損が上昇して前記内燃機関の運転に支障
をきたす前に作動することを特徴とする。
セラミックスからなる隔壁で区画された含塵ガス通路と
清浄ガス通路とを有するフィルタが内燃機関の排気通路
に設置され、排ガスが前記含塵ガス通路から前記隔壁を
通過して前記清浄ガス通路に流出するように構成されて
おり、このフィルタより排ガスの流れの下流側に前記清
浄ガス通路に向けて高圧ガスを吹き込む逆洗手段が設け
られたパティキュレートトラップ値において、前記フィ
ルタの含塵ガス通路および清浄ガス通路は、前記隔壁に
よってそれぞれ複数のセルに区画されており、前記隔壁
の厚さが0.4〜5.0mmとされ、少なくとも前記含塵ガス通
路の各セルの最小内径が1.5mm以上とされ、かつ、少な
くとも前記含塵ガス通路の各セルの通路長さと最小内径
との比が60以下とされており、前記逆洗手段は、前記フ
ィルタの通気圧損が上昇して前記内燃機関の運転に支障
をきたす前に作動することを特徴とする。
本発明の好ましい態様において、前記フィルタは、同
方向に延材する多数のセルを有するハニカム体からな
り、所定のセルについては一方の端部を封じ、残余のセ
ルについては他方の端部を封じた構造をなしている。
方向に延材する多数のセルを有するハニカム体からな
り、所定のセルについては一方の端部を封じ、残余のセ
ルについては他方の端部を封じた構造をなしている。
また、前記フィルタの前記隔壁は、気孔率30〜50％、
細孔径100μｍ以下の材質からなる。
細孔径100μｍ以下の材質からなる。
さらに、前記逆洗手段の作動時において、前記フィル
タの下流側の排気通路内圧力が、前記フィルタの上流側
の排気通路内圧力に比べて、1000〜6000mmAq高くなるよ
うにされている。
タの下流側の排気通路内圧力が、前記フィルタの上流側
の排気通路内圧力に比べて、1000〜6000mmAq高くなるよ
うにされている。
［作用］ 本発明では、フィルタの隔壁の厚さが0.4〜5.0mmとさ
れているので、逆洗による高圧ガスの圧力に対して充分
な強度が得られ、また、フィルタに堆積したパティキュ
レートが着火、燃焼してもフィルタの溶損やクラックの
発生を防止することができる。隔壁の厚さが0.4mm未満
では、必要とされるセルの内径を確保した場合に強度が
充分に得られず、ケーシングへの収容時や逆洗時にかか
る外力に対してフィルタが破損しやすくなる。また、パ
ティキュレートがフィルタ内で着火、燃焼した場合に隔
壁の溶損が発生する。なお、隔壁の厚さは、0.6mm以上
とすることがさらに好ましい。一方、隔壁の厚さが5.0m
mを超えると、単位容積当たりのろ過面積を大きくとる
ことが困難となり、フィルタの寸法、重量が増大して装
置のコンパクト化が妨げられる。なお、隔壁の厚さは、
0.6〜1.5mmとすることがさらに好ましい。
れているので、逆洗による高圧ガスの圧力に対して充分
な強度が得られ、また、フィルタに堆積したパティキュ
レートが着火、燃焼してもフィルタの溶損やクラックの
発生を防止することができる。隔壁の厚さが0.4mm未満
では、必要とされるセルの内径を確保した場合に強度が
充分に得られず、ケーシングへの収容時や逆洗時にかか
る外力に対してフィルタが破損しやすくなる。また、パ
ティキュレートがフィルタ内で着火、燃焼した場合に隔
壁の溶損が発生する。なお、隔壁の厚さは、0.6mm以上
とすることがさらに好ましい。一方、隔壁の厚さが5.0m
mを超えると、単位容積当たりのろ過面積を大きくとる
ことが困難となり、フィルタの寸法、重量が増大して装
置のコンパクト化が妨げられる。なお、隔壁の厚さは、
0.6〜1.5mmとすることがさらに好ましい。
また、本発明では、フィルタにおいて少なくとも含塵
ガス通路の各セルの最小内径が1.5mm以上とされている
ので、逆洗によって払い落されたパティキュレートが通
路内でブリッジングを起こしにくくなり、ブリッジング
による通路の閉塞が防止される。含塵ガス通路の各セル
の最小内径が1.5mm未満では、逆洗によって払い落され
たパティキュレートがセル内の通路を落下している途中
でブリッジングを起こし、通路を閉塞しやすくなる。な
お、ここでセルの最小内径とは、例えばセルの端面形状
が正方形である場合にはその内周における一辺の長さで
あり、セルの端面形状が長方形である場合にはその内周
における短い方の辺の長さであり、セルの端面形状が多
角形である場合には内接円の直径であり、セルの端面形
状が円形である場合にはその内周における直径を意味し
ている。
ガス通路の各セルの最小内径が1.5mm以上とされている
ので、逆洗によって払い落されたパティキュレートが通
路内でブリッジングを起こしにくくなり、ブリッジング
による通路の閉塞が防止される。含塵ガス通路の各セル
の最小内径が1.5mm未満では、逆洗によって払い落され
たパティキュレートがセル内の通路を落下している途中
でブリッジングを起こし、通路を閉塞しやすくなる。な
お、ここでセルの最小内径とは、例えばセルの端面形状
が正方形である場合にはその内周における一辺の長さで
あり、セルの端面形状が長方形である場合にはその内周
における短い方の辺の長さであり、セルの端面形状が多
角形である場合には内接円の直径であり、セルの端面形
状が円形である場合にはその内周における直径を意味し
ている。
さらに、本発明では、少なくとも含塵ガス通路の各セ
ルの通路長さと最小内径との比（通路長さ／最小内径）
が60以上とされているので、上記ブリッジング現象をよ
り効果的に防止できる。すなわち、通路長さが長いほど
ブリッジング現象が起きやすくなるので、セルの最小内
径を大きくする必要があり、通路長さが短いほどブリッ
ジング現象が起きにくくなるので、セルの最小内径は小
さくてもよいことになる。上記通路長さ／最小内径が60
を超えると、逆洗によって払い落されたパティキュレー
トが通路を落下している途中でブリッジングを起こし、
通路の閉塞が発生しやすくなる。ただし、通路長さ／最
小内径が小さすぎる場合には、必要なろ過面積を確保す
るためにフィルタが大型化して装置のコンパクト化が損
なわれるという問題が生じる。したがって、通路長さ／
最小内径は、30〜60とすることが好ましく、35〜55とす
ることがさらに好ましい。
ルの通路長さと最小内径との比（通路長さ／最小内径）
が60以上とされているので、上記ブリッジング現象をよ
り効果的に防止できる。すなわち、通路長さが長いほど
ブリッジング現象が起きやすくなるので、セルの最小内
径を大きくする必要があり、通路長さが短いほどブリッ
ジング現象が起きにくくなるので、セルの最小内径は小
さくてもよいことになる。上記通路長さ／最小内径が60
を超えると、逆洗によって払い落されたパティキュレー
トが通路を落下している途中でブリッジングを起こし、
通路の閉塞が発生しやすくなる。ただし、通路長さ／最
小内径が小さすぎる場合には、必要なろ過面積を確保す
るためにフィルタが大型化して装置のコンパクト化が損
なわれるという問題が生じる。したがって、通路長さ／
最小内径は、30〜60とすることが好ましく、35〜55とす
ることがさらに好ましい。
また、本発明の好ましい態様において、フィルタが、
同方向に延在する多数のセルを有するハニカム体からな
り、所定のセルについては一方の端部を封じ、残余のセ
ルについては他方の端部を封じた構造をなしている場合
には、比較的簡単な構造で単位堆積当たりのろ過面積を
大きくとれる構造とすることができる。
同方向に延在する多数のセルを有するハニカム体からな
り、所定のセルについては一方の端部を封じ、残余のセ
ルについては他方の端部を封じた構造をなしている場合
には、比較的簡単な構造で単位堆積当たりのろ過面積を
大きくとれる構造とすることができる。
また、フィルタの隔壁が、気孔率30〜50％、細孔径10
0μｍ以下の材質からなる場合には、フィルタの圧損レ
ベルを低く抑えつつ、必要とされるパティキュレートの
捕集率を確保できる。気孔率が50％を超えると、ディー
ゼルエンジンなどの排ガス中に含まれる２次粒子径数μ
ｍ以下のパティキュレートの捕集率が急激に低下し、そ
れと共に材料強度も低下してくる。また、気孔率が30％
未満では、フィルタの通気抵抗が無視できないレベルと
なり、圧損レベルが高くなる。一方、最大の細孔径が10
0μｍを超えると、パティキュレートが隔壁を通過しや
すくなり、パティキュレートの捕集率が大幅に低下する
傾向がある。
0μｍ以下の材質からなる場合には、フィルタの圧損レ
ベルを低く抑えつつ、必要とされるパティキュレートの
捕集率を確保できる。気孔率が50％を超えると、ディー
ゼルエンジンなどの排ガス中に含まれる２次粒子径数μ
ｍ以下のパティキュレートの捕集率が急激に低下し、そ
れと共に材料強度も低下してくる。また、気孔率が30％
未満では、フィルタの通気抵抗が無視できないレベルと
なり、圧損レベルが高くなる。一方、最大の細孔径が10
0μｍを超えると、パティキュレートが隔壁を通過しや
すくなり、パティキュレートの捕集率が大幅に低下する
傾向がある。
さらに、逆洗手段の作動時において、フィルタの下流
側の排気通路内圧力が、フィルタの上流側の排気通路内
圧力に比べて、1000〜6000mmAq高くなるようにした場合
には、逆洗効果を最大限に高めてフィルタの圧損を長期
に亙って低いレベルに維持することができる。上記逆洗
差圧が1000mmAq未満の場合には、充分な逆洗効果が得ら
れず、フィルタの圧損レベルを長期に亙って安定させる
ことが困難となる。また、上記逆洗差圧が6000mmAqを超
える場合には、フィルタに強い圧力がかかりクラック等
が発生しやすくなる。
側の排気通路内圧力が、フィルタの上流側の排気通路内
圧力に比べて、1000〜6000mmAq高くなるようにした場合
には、逆洗効果を最大限に高めてフィルタの圧損を長期
に亙って低いレベルに維持することができる。上記逆洗
差圧が1000mmAq未満の場合には、充分な逆洗効果が得ら
れず、フィルタの圧損レベルを長期に亙って安定させる
ことが困難となる。また、上記逆洗差圧が6000mmAqを超
える場合には、フィルタに強い圧力がかかりクラック等
が発生しやすくなる。
［実施例］ 第１図には、本発明によるパティキュレートトラップ
装置の一実施例が示されている。この装置は、基本的に
は前述した特願昭63−203087号（特開平１−1594098
号）と同様な構造を採用している。
装置の一実施例が示されている。この装置は、基本的に
は前述した特願昭63−203087号（特開平１−1594098
号）と同様な構造を採用している。
すなわち、上方および下方に開口部を有するケーシン
グ31の内部に、所要のシール部材32を介して筒状のフィ
ルタ10が収容されている。フィルタ10はろ過能（すなわ
ち気体は通過できるが、カーボンなどの固体微粒子の多
くを、特には実質的にすべてを通過させない機能）を有
する多孔質セラミックス製の隔壁11で区画され、かつ、
この隔壁11を境として相互に隣接する多数のセル12、13
を有するハニカム体を基本構造としている。各セル12,1
3はいずれも長手方向に平行に延びている。
グ31の内部に、所要のシール部材32を介して筒状のフィ
ルタ10が収容されている。フィルタ10はろ過能（すなわ
ち気体は通過できるが、カーボンなどの固体微粒子の多
くを、特には実質的にすべてを通過させない機能）を有
する多孔質セラミックス製の隔壁11で区画され、かつ、
この隔壁11を境として相互に隣接する多数のセル12、13
を有するハニカム体を基本構造としている。各セル12,1
3はいずれも長手方向に平行に延びている。
ほぼ半数のセル12はフィルタ10の一方の端面17側の端
部が封材15によって塞がれており、フィルタ10の他方の
端面16側は開口している。残りのセル13はフィルタ10の
一方の端面17側の端部が開口しており、フィルタ10の他
方の端面16側は封材14によって塞がれている。セル12と
セル13は市松模様となるように交互に配置されている。
そして、セル12は本発明における含塵ガス通路を構成し
ており、セル13は本発明における清浄ガス通路を構成し
ている。
部が封材15によって塞がれており、フィルタ10の他方の
端面16側は開口している。残りのセル13はフィルタ10の
一方の端面17側の端部が開口しており、フィルタ10の他
方の端面16側は封材14によって塞がれている。セル12と
セル13は市松模様となるように交互に配置されている。
そして、セル12は本発明における含塵ガス通路を構成し
ており、セル13は本発明における清浄ガス通路を構成し
ている。
さらに、セル12、13は上下方向に延材し、封材14、15
はそれぞれフィルタ10の下面、上面に位置している。図
示の簡略化のため、第１図では少数の隔壁11のみを示し
ているが、実際にははるかに多数の薄い隔壁11が、より
小さなピッチで形成され、それによって多数のセル12、
13が形成されている。フィルタ10の側周を形成する外壁
18は隔壁11よりは肉厚とされてフィルタ10の損傷防止が
図られ、さらに非通気性とされて、その内側に微粒子が
ほとんど堆積しないように図られている。
はそれぞれフィルタ10の下面、上面に位置している。図
示の簡略化のため、第１図では少数の隔壁11のみを示し
ているが、実際にははるかに多数の薄い隔壁11が、より
小さなピッチで形成され、それによって多数のセル12、
13が形成されている。フィルタ10の側周を形成する外壁
18は隔壁11よりは肉厚とされてフィルタ10の損傷防止が
図られ、さらに非通気性とされて、その内側に微粒子が
ほとんど堆積しないように図られている。
ケーシング31の直下部には微粒子の再捕集部41が形成
されており、ケーシング31と再捕集部41の間には、側方
から来るディーゼルエンジンの排ガスの導入管37が開口
している。
されており、ケーシング31と再捕集部41の間には、側方
から来るディーゼルエンジンの排ガスの導入管37が開口
している。
再捕集部41は中空筒状をなし、底部に開閉可能な蓋42
を有する。蓋42のやや上方には、電気抵抗加熱式のヒー
タ46を備えるフィルタ板43がゆるやかに傾斜して架設さ
れている。開閉可能かつ通常時には閉じている蓋47を備
える灰分取り出し口44が、フィルタ板43の側方すぐ上に
開口している。なお、蓋42は、運転時に開いておいて常
時少量のダウンフローを形成させ、パティキュレートの
再捕集および燃焼の促進を図ることができる。
を有する。蓋42のやや上方には、電気抵抗加熱式のヒー
タ46を備えるフィルタ板43がゆるやかに傾斜して架設さ
れている。開閉可能かつ通常時には閉じている蓋47を備
える灰分取り出し口44が、フィルタ板43の側方すぐ上に
開口している。なお、蓋42は、運転時に開いておいて常
時少量のダウンフローを形成させ、パティキュレートの
再捕集および燃焼の促進を図ることができる。
ケーシング31の上部には排ガスの流出管38が接続して
いる。ケーシング31の直上部に位置する流出管38内に
は、本発明における逆洗手段としての加圧気体噴射用の
ノズル40が、フィルタ10の出口側の端面17に向けて開口
している。
いる。ケーシング31の直上部に位置する流出管38内に
は、本発明における逆洗手段としての加圧気体噴射用の
ノズル40が、フィルタ10の出口側の端面17に向けて開口
している。
上記において、本発明の特徴とする部分であるフィル
タ10についてさらに説明すると、フィルタ10の隔壁11
は、通気性多孔質な材質からなり、例えば多孔質セラミ
ックス、焼結金属、無機繊維体等を採用できるが、耐熱
性、強度の観点より、コージェライト、ムライト、SiC
等の多孔質のセラミックス焼成体がより好ましく使用さ
れる。
タ10についてさらに説明すると、フィルタ10の隔壁11
は、通気性多孔質な材質からなり、例えば多孔質セラミ
ックス、焼結金属、無機繊維体等を採用できるが、耐熱
性、強度の観点より、コージェライト、ムライト、SiC
等の多孔質のセラミックス焼成体がより好ましく使用さ
れる。
また、第２図に示すように、隔壁11の壁厚ｔは、0.4
〜5.0mmの範囲とされ、耐熱性、強度、重量の観点よ
り、より好ましくは0.6〜1.5mmの範囲とされている。
〜5.0mmの範囲とされ、耐熱性、強度、重量の観点よ
り、より好ましくは0.6〜1.5mmの範囲とされている。
そして、各セル12、13の最小内径（この実施例では長
方形の内周における短い方の辺の長さ）ｗは、1.5mm以
上とされ、逆洗によって払い落されたパティキュレート
によるセルの目詰まりの防止および装置全体の大きさ、
重量の観点からより好ましくは2.5〜6.0mmとされてい
る。
方形の内周における短い方の辺の長さ）ｗは、1.5mm以
上とされ、逆洗によって払い落されたパティキュレート
によるセルの目詰まりの防止および装置全体の大きさ、
重量の観点からより好ましくは2.5〜6.0mmとされてい
る。
さらに、各セル12、13の通路長さｌと最小内径ｗの比
（l/w）は、60以下、装置全体の大きさ、重量の観点か
らより好ましくは30〜60の範囲とされている。なお、通
路長さｌは、第１図に示すように、実質的にフィルタ10
の長さを意味している。また、第３図に示すように、各
セル12、13が多角形をなす場合には、最小内径ｗは内接
円Ｒの直径を意味している。
（l/w）は、60以下、装置全体の大きさ、重量の観点か
らより好ましくは30〜60の範囲とされている。なお、通
路長さｌは、第１図に示すように、実質的にフィルタ10
の長さを意味している。また、第３図に示すように、各
セル12、13が多角形をなす場合には、最小内径ｗは内接
円Ｒの直径を意味している。
なお、最小内径ｗおよび通路長さｌと最小内径ｗの比
（l/w）に関する限定は、特に含塵ガス通路をなすセル1
2について必要とされるものであり、清浄ガス通路をな
すセル13については上記の範囲でなくてもよい。
（l/w）に関する限定は、特に含塵ガス通路をなすセル1
2について必要とされるものであり、清浄ガス通路をな
すセル13については上記の範囲でなくてもよい。
さらにまた、隔壁11は、気孔率30〜50％、細孔径100
μｍ以下の材質からなっている。
μｍ以下の材質からなっている。
次に、このパティキュレートトラップ装置の作動につ
いて説明する。
いて説明する。
ディーゼルエンジンからの排ガスは排ガス導入管37を
経て、フィルタ10の下方端面16より、端面が閉塞されて
いないセル12内へ導かれる。排ガスはセル12を上方へ向
けて流れるが、このセル12の上方端面は閉塞材15によっ
て閉塞されているため、隔壁11を通過して隣りのセル13
へ流出する。セル13は下方端面16が閉塞材14によって閉
塞され、逆に上方端面17が開放されているため、排ガス
はフィルタ10の上方端面17より流出され、排ガス流出管
38を経てパティキュレートトラップ装置より排出され
る。排ガス中に含有されているパティキュレートは、排
ガスが隔壁11を通過する際に捕集され、セル12側の壁面
に堆積される。そして、セル13を通って流出管38から流
出するガスは清浄ガスとなる。
経て、フィルタ10の下方端面16より、端面が閉塞されて
いないセル12内へ導かれる。排ガスはセル12を上方へ向
けて流れるが、このセル12の上方端面は閉塞材15によっ
て閉塞されているため、隔壁11を通過して隣りのセル13
へ流出する。セル13は下方端面16が閉塞材14によって閉
塞され、逆に上方端面17が開放されているため、排ガス
はフィルタ10の上方端面17より流出され、排ガス流出管
38を経てパティキュレートトラップ装置より排出され
る。排ガス中に含有されているパティキュレートは、排
ガスが隔壁11を通過する際に捕集され、セル12側の壁面
に堆積される。そして、セル13を通って流出管38から流
出するガスは清浄ガスとなる。
この捕集作業を継続していくと、フィルタ10のセル12
内壁に堆積するパティキュレート量が増加して排ガスの
通気圧損が上昇し、エンジンの運転に支障をきたす。そ
こで、上記捕集操作を適宜時間継続した後、フィルタ10
の通気圧損が所定のレベルに達した時点で、逆洗ノズル
40より加圧気体を例えば0.1〜1.0秒間噴射して、セル12
の壁面に堆積したパティキュレートの払い落とし操作を
行なう。パティキュレートが払い落されたフィルタ10
は、通気抵抗が元のレベルに戻り、捕集操作を再開する
ことができる。なお、逆洗時におけるフィルタ10の下流
側の圧力がフィルタ10の上流側の圧力に比べて1000〜60
00mmAq高くなるようにすることにより、堆積したパティ
キュレートの払い落しを効果的に行なうことができる。
内壁に堆積するパティキュレート量が増加して排ガスの
通気圧損が上昇し、エンジンの運転に支障をきたす。そ
こで、上記捕集操作を適宜時間継続した後、フィルタ10
の通気圧損が所定のレベルに達した時点で、逆洗ノズル
40より加圧気体を例えば0.1〜1.0秒間噴射して、セル12
の壁面に堆積したパティキュレートの払い落とし操作を
行なう。パティキュレートが払い落されたフィルタ10
は、通気抵抗が元のレベルに戻り、捕集操作を再開する
ことができる。なお、逆洗時におけるフィルタ10の下流
側の圧力がフィルタ10の上流側の圧力に比べて1000〜60
00mmAq高くなるようにすることにより、堆積したパティ
キュレートの払い落しを効果的に行なうことができる。
この場合、本発明では、フィルタ10の隔壁11の厚さが
0.4〜5.0mmとされているので、上記逆洗時において隔壁
11にクラックが生じたりすることを防止できる。また、
特にセル12の最小内径ｗが1.5mm以上とされ、かつ、通
路長さｌと最小内径ｗの比（l/w）が60以下とされてい
るので、逆洗によって払い落されたパティキュレートが
セル12内でブリッジングを起こして通路を閉塞すること
が防止される。さらに、フィルタ10の隔壁11が気孔率30
〜50％、細孔径100μｍ以下の材質からなるので、パテ
ィキュレートを効果的に捕集することができる。
0.4〜5.0mmとされているので、上記逆洗時において隔壁
11にクラックが生じたりすることを防止できる。また、
特にセル12の最小内径ｗが1.5mm以上とされ、かつ、通
路長さｌと最小内径ｗの比（l/w）が60以下とされてい
るので、逆洗によって払い落されたパティキュレートが
セル12内でブリッジングを起こして通路を閉塞すること
が防止される。さらに、フィルタ10の隔壁11が気孔率30
〜50％、細孔径100μｍ以下の材質からなるので、パテ
ィキュレートを効果的に捕集することができる。
一方、払い落されたパティキュレートは、前述したよ
うなフィルタ板43によるダウンフロー効果および重力の
効果によりフィルタ10下方に配置された再捕集部41へ再
捕集される。そして、同じく再捕集部41のフィルタ板43
の上部に配置された電気ヒータ46によって着火され、パ
ティキュレートが燃焼、焼却される。なお、逆洗操作中
は、逆洗流によって排ガス流を一時的ではあるが閉塞す
ることになるため、逆洗時間は極めて短時間、好ましく
は0.1〜0.5秒程度とすることが好ましい。さらに好まし
い態様としては、内燃機関の排気通路を複数に分岐さ
せ、分岐された各通路にこのパティキュレートトラップ
装置をそれぞれ設け、排ガス流を適宜切り換えて各通路
において交互に逆洗を行なうようにする。
うなフィルタ板43によるダウンフロー効果および重力の
効果によりフィルタ10下方に配置された再捕集部41へ再
捕集される。そして、同じく再捕集部41のフィルタ板43
の上部に配置された電気ヒータ46によって着火され、パ
ティキュレートが燃焼、焼却される。なお、逆洗操作中
は、逆洗流によって排ガス流を一時的ではあるが閉塞す
ることになるため、逆洗時間は極めて短時間、好ましく
は0.1〜0.5秒程度とすることが好ましい。さらに好まし
い態様としては、内燃機関の排気通路を複数に分岐さ
せ、分岐された各通路にこのパティキュレートトラップ
装置をそれぞれ設け、排ガス流を適宜切り換えて各通路
において交互に逆洗を行なうようにする。
なお、上記実施例では、フィルタ10として異なる方向
の端面を閉塞されたセル12、13が交互に配置されてなる
ハニカム体を用いているが、本発明は、上述のようなフ
ィルタ10を用いることに限定されるものではなく、例え
ば含塵ガス通路と清浄ガス通路とが層状に形成されて、
それぞれの通路が異なる方向に開口されているようなフ
ィルタを用いることも可能である。
の端面を閉塞されたセル12、13が交互に配置されてなる
ハニカム体を用いているが、本発明は、上述のようなフ
ィルタ10を用いることに限定されるものではなく、例え
ば含塵ガス通路と清浄ガス通路とが層状に形成されて、
それぞれの通路が異なる方向に開口されているようなフ
ィルタを用いることも可能である。
試験例 上記構造のパティキュレートトラップ装置を試作して
運転試験を行なった。
運転試験を行なった。
フィルタ10としては次表に示す５種類のものを用い
た。なお、フィルタ10の材質は、コージェライトとし、
気孔率40〜45％、平均細孔径35μｍ、最大細孔径75〜11
5μｍ（計測器の目盛において両者の間）のものを使用
した。
た。なお、フィルタ10の材質は、コージェライトとし、
気孔率40〜45％、平均細孔径35μｍ、最大細孔径75〜11
5μｍ（計測器の目盛において両者の間）のものを使用
した。
使用したエンジンは、6.7の直接噴射式の無過給デ
ィーゼルエンジンである。この場合、排ガスの一部をバ
イパス管より逃がし、フィルタ10に導入するガス量を各
フィルタの単位面積当たりの処理量で約160m3/hr・m2と
なるようにした。
ィーゼルエンジンである。この場合、排ガスの一部をバ
イパス管より逃がし、フィルタ10に導入するガス量を各
フィルタの単位面積当たりの処理量で約160m3/hr・m2と
なるようにした。
また、逆洗時における逆洗差圧は、1300〜1600mmAqと
なるようにした。
なるようにした。
こうして運転試験を行なった結果を次表に示す。この
結果から、本発明で規定したフィルタを有する装置No.
1、２は、フィルタの損傷や目詰まりが防止されること
がわかる。しかし、隔壁11の厚さの薄い装置No.3ではフ
ィルタの溶損が起こり、通路長さとセルの最小内径の比
l/wが大きい装置No.4ではフィルタの目詰まりが認めら
れ、セルの最小内径ｗが小さく、l/wがさらに大きい装
置No.5ではフィルタの目詰まりがより顕著となることが
わかる。
結果から、本発明で規定したフィルタを有する装置No.
1、２は、フィルタの損傷や目詰まりが防止されること
がわかる。しかし、隔壁11の厚さの薄い装置No.3ではフ
ィルタの溶損が起こり、通路長さとセルの最小内径の比
l/wが大きい装置No.4ではフィルタの目詰まりが認めら
れ、セルの最小内径ｗが小さく、l/wがさらに大きい装
置No.5ではフィルタの目詰まりがより顕著となることが
わかる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、フィルタの再
生を逆洗ノズルから加圧ガスを噴出する逆洗方式で行な
うので、堆積したパティキュレートをフィルタ面上で燃
焼させる方式に比べて、フィルタの溶損、クラック等の
問題を解決することができる。
生を逆洗ノズルから加圧ガスを噴出する逆洗方式で行な
うので、堆積したパティキュレートをフィルタ面上で燃
焼させる方式に比べて、フィルタの溶損、クラック等の
問題を解決することができる。
また、フィルタの隔壁の厚さを0.4〜5.0mmの範囲にし
たので、逆洗時の高圧に充分耐えることができ、かつ、
エンジンの運転条件によって排ガス温度がパティキュレ
ートの着火温度以上となって堆積したパティキュレート
が着火、燃焼しても、フィルターの溶損やクラックが発
生する問題を解決することができる。
たので、逆洗時の高圧に充分耐えることができ、かつ、
エンジンの運転条件によって排ガス温度がパティキュレ
ートの着火温度以上となって堆積したパティキュレート
が着火、燃焼しても、フィルターの溶損やクラックが発
生する問題を解決することができる。
さらに、フィルターの少なくとも含塵ガス通路におけ
るセルの最小内径を1.5mm以上とし、含塵ガス通路にお
けるセルの通路長さと最小内径との比を60以下としたの
で、逆洗によって払い落とされたパティキュレートがセ
ル内を落下している最中に途中でセル内でブリッジング
を起こしてセルの目詰まりを起こすという問題を解決す
ることができる。
るセルの最小内径を1.5mm以上とし、含塵ガス通路にお
けるセルの通路長さと最小内径との比を60以下としたの
で、逆洗によって払い落とされたパティキュレートがセ
ル内を落下している最中に途中でセル内でブリッジング
を起こしてセルの目詰まりを起こすという問題を解決す
ることができる。
第１図は本発明によるパティキュレートトラップ装置の
実施例を示す縦断面図、第２図は本発明に用いられるフ
ィルタの部分横断面図、第３図は本発明に用いられるフ
ィルタの他の例を示す部分横断面図、第４図は従来より
用いられているフィルタの一例を示す一部切欠き斜視
図、第５図は同フィルタの縦断面図である。 図中、10はフィルタ、11は隔壁、12、13はセル、14、15
は封材、16、17は端面、31はケーシング、37は排ガス導
入管、38は排ガス流出管、40は逆洗ノズル、41は再捕集
部、43はフィルタ板、46はヒータ、ｔは隔壁の厚さ、ｗ
はセルの最小内径、ｌはセルの通路の長さである。
実施例を示す縦断面図、第２図は本発明に用いられるフ
ィルタの部分横断面図、第３図は本発明に用いられるフ
ィルタの他の例を示す部分横断面図、第４図は従来より
用いられているフィルタの一例を示す一部切欠き斜視
図、第５図は同フィルタの縦断面図である。 図中、10はフィルタ、11は隔壁、12、13はセル、14、15
は封材、16、17は端面、31はケーシング、37は排ガス導
入管、38は排ガス流出管、40は逆洗ノズル、41は再捕集
部、43はフィルタ板、46はヒータ、ｔは隔壁の厚さ、ｗ
はセルの最小内径、ｌはセルの通路の長さである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−35918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−187013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−119317（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−268813（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−26312（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】通気性多孔質なセラミックスからなる隔壁
で区画された含塵ガス通路と清浄ガス通路とを有するフ
ィルタが内燃機関の排気通路に設置され、排ガスが前記
含塵ガス通路から前記隔壁を通過して前記清浄ガス通路
に流出するように構成されており、このフィルタより排
ガスの流れの下流側に前記清浄ガス通路に向けて高圧ガ
スを吹き込む逆洗手段が設けられたパティキュレートト
ラップ装置において、前記フィルタの含塵ガス通路およ
び清浄ガス通路は、前記隔壁によってそれぞれ複数のセ
ルに区画されており、前記隔壁の厚さが0.4〜5.0mmとさ
れ、少なくとも前記含塵ガス通路の各セルの最小内径が
1.5mm以上とされ、かつ、少なくとも前記含塵ガス通路
の各セルの通路長さと最小内径との比が60以下とされて
おり、前記逆洗手段は、前記フィルタの通気圧損が上昇
して前記内燃機関の運転に支障をきたす前に作動するこ
とを特徴とするパティキュレートトラップ装置。 - 【請求項２】前記フィルタは、同方向に延在する多数の
セルを有するハニカム体からなり、所定のセルについて
は一方の端部を封じ、残余のセルについては他方の端部
を封じた構造をなしている請求項１記載のパティキュレ
ートトラップ装置。 - 【請求項３】前記フィルタの前記隔壁は、気孔率30〜50
％、細孔径100μｍ以下の材質からなる請求項１または
２記載のパティキュレートトラップ装置。 - 【請求項４】前記逆洗手段の作動時において、前記フィ
ルタの下流側の排気通路内圧力が、前記フィルタの上流
側の排気通路内圧力に比べて、1000〜6000mmAq高くなる
ようにされている請求項１、２または３記載のパティキ
ュレートトラップ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29775788A JP2544659B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | パティキュレ―トトラップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29775788A JP2544659B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | パティキュレ―トトラップ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02146212A JPH02146212A (ja) | 1990-06-05 |
| JP2544659B2 true JP2544659B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=17850780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29775788A Expired - Lifetime JP2544659B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | パティキュレ―トトラップ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2544659B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04171210A (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 内燃機関用フイルタ再生装置 |
| CN100365252C (zh) * | 2002-03-04 | 2008-01-30 | 揖斐电株式会社 | 废气净化用蜂巢式过滤器以及废气净化装置 |
| US7229597B2 (en) | 2003-08-05 | 2007-06-12 | Basfd Catalysts Llc | Catalyzed SCR filter and emission treatment system |
| US8821609B2 (en) * | 2010-04-01 | 2014-09-02 | Hitachi Metals, Ltd. | Ceramic honeycomb filter and its production method |
| AU2011264915B2 (en) | 2010-06-09 | 2015-07-23 | Filter Sensing Technologies, Inc. | Method and system for removing retentate from filters |
| JP2017533823A (ja) | 2014-11-13 | 2017-11-16 | シーティーエス・コーポレーションＣｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | フィルタ滞留物除去システム及び方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4329162A (en) * | 1980-07-03 | 1982-05-11 | Corning Glass Works | Diesel particulate trap |
| JPS57147415A (en) * | 1981-03-07 | 1982-09-11 | Nippon Soken Inc | Structure for filtering carbon particulate in exhaust gas and production of the same |
| JPS57187013A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-17 | Toyota Motor Corp | Waste gas filter |
| JPS6154750A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-19 | Toshiba Corp | 秘話通信方式 |
-
1988
- 1988-11-25 JP JP29775788A patent/JP2544659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02146212A (ja) | 1990-06-05 |
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