JP2643219B2

JP2643219B2 - 含塵ガス処理装置

Info

Publication number: JP2643219B2
Application number: JP1580988A
Authority: JP
Inventors: 崇聡首藤; 義正新井; 直也清水
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1988-01-28
Filing date: 1988-01-28
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPH01193011A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、例えばディーゼルエンジンの排ガスなどに
含まれる微粒子を捕捉しあるいは除去するのに適した含
塵ガス処理装置に関する。

「従来技術およびその問題点」ディーゼルエンジンの排ガス中にはカーボンを主とす
る微粒子がかなりの濃度で含まれ、公害の原因となって
いる。そこで、ディーゼル排ガス中のこうした微粒子を
フィルタ体を用いて捕集したり除去したりする各種装置
が提案されている。

特開昭56−124417には、第６図に示すクロスフロー型
のフィルタ33が示されている。このフィルタ33は全体と
して直方体状の外形を有し、相互に平行な複数枚（第６
図では８枚）の長方形の板状体21とリブ22、23とからな
る。板状体21およびリブ22、23は、いずれもフィルタ機
能を有するセラミックス質通気性多孔質固体からなる。
となりあう板状体21、21間には所定の間隔をおいて複数
本のリブ22がいずれも板状体21の一辺に平行に延在す
る。各リブ22は両側の板状体21と一体的に接しており、
これにより両端が開口する複数の含塵ガス通路34が形成
される。板状体21の片側にはかかるリブ22が設けられて
いるのに対し、同じ板状体21の他の片側にはリブ22とは
直交する方向に延在するリブ23が設けられている。走行
方向が異なる点の他はリブ23はリブ22と本質的に同様で
ある。かくして両端が開口し走行方向が含塵ガス通路34
と直交する複数の清浄ガス通路35が形成される。

このフィルタ33において、含塵ガス通路34が開口する
両端面のうち、一方の端面を閉塞し、他方の端面からデ
ィーゼル排ガスを通じる。あるいは含塵ガス通路34の開
口する両端面から同時に内方にディーゼル排ガスを通じ
る。板状体21が濾壁となって微粒子が板状体21の含塵ガ
ス通路34側の面に捕集され、微粒子を除去された清浄な
排ガスが板状体21を通過して清浄ガス通路35を経て系外
に流出する。捕集された微粒子は、適宜な時間間隔ごと
にこのフィルタ33をカーボン質微粒子の燃焼開始温度ま
で加熱することにより燃焼除去され、フィルタ33が再生
される。

しかし、かかる先行技術では、微粒子の燃焼除去によ
り、フィルタが反復して高温に加熱され、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、捕集
効率や圧力損失の経時変化を伴なって安定した性能維持
がしがたく、しかもそれらの多くは経時的な性能劣化を
もたらした。なかんずく、高温燃焼除去によって板状体
21が溶損し、実質的に全く微粒子を捕集できなくなる事
態がしばしば発生した。

また、ディーゼル排ガス中には、カーボン質微粒子の
他に、無視できぬ量（例えば微粒子全重量の１〜５％）
の不燃性成分が存在し、これもフィルタによって捕集さ
れる。あるいはディーゼル排ガス中のSOxやNOxが排ガス
管路構成物質やフィルタ構成物質と反応して生成する不
燃性固形分がフィルタ上に沈着する。これらの不燃性固
形分は燃焼によって除去されることなく堆積してフィル
タの性能を低下させる。

そこで、本出願人は、上記のような問題点を解決する
ため、第７図に示すような微粒子処理装置を既に提案し
ている（特開平１−77715）。

すなわち、上方、下方および一つの側方に開口部を有
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、直方体状のフィルタ33が収容されている。フィルタ
33は、第６図のフィルタ33と本質的に同様のものであっ
て、上方から下方に貫通する含塵ガス通路34（図中、実
線矢印で示す）と、一端が閉じられ他端が側方に開口す
る清浄ガス通路35（図中、破線矢印で示す）とが通気性
多孔質材製の濾壁で区画されてできている。

ケーシング31の上部にはディーゼル排ガスの導入管37
が設けられ、清浄ガス通路35が開口する側のケーシング
31には清浄ガスの導出管38が接続している。導出管38は
縮径されたスロート39を備え、その上流と下流はゆるや
かに拡径している。スロート39のすぐ下流には上流側に
向けて開口する加圧気体噴射用のノズル40が設けられて
いる。

ケーシング31の下部に設けられた微粒子受け部41は、
トレイ42、電熱ヒータ46を備える補助フィルタ43、開閉
可能かつ通常時は閉じている蓋47を備える灰分取出し口
44、補助導出管45を有する。

トレイ42の底部がくりぬかれて補助フィルタ43がはめ
こまれており、このトレイ42と補助フィルタ43とが全体
としてすべての含塵ガス通路34の下側開口端をとり囲ん
でいる。灰分取出し口44はトレイ42の底部に開口し、補
助フィルタ43の外側には補助導出管45が位置している。
補助フィルタ43は通気性多孔質固体からなり、その通気
抵抗は、導入管37から導入された排ガス量のうち、約20
％以下、特には0.5〜５％程度がこの補助フィルタ43を
通過し、残りがフィルタ33を通過して導出管38に流出す
るように選択される。

ディーゼル排ガスが導入管37を経てフィルタ33の含塵
ガス通路34にその上流開口端から導入される。排ガスの
大部分は濾壁を通過し、清浄ガス通路35を経て導出管38
に流出するが、排ガス中の微粒子は濾壁を通過できず、
含塵ガス通路34の内面に付着堆積し、場合によっては微
粒子の一部は含塵ガス通路34の下側開口端を通って微粒
子受け部41に流出する。排ガスの一部も微粒子受け部41
に流出し、補助フィルタ43を通過して補助導出管45へと
導かれるが、ここでも排ガス中の微粒子は補助フィルタ
43を通過できず、補助フィルタ43の内面に付着堆積す
る。

かかる集塵操作を適宜時間継続後、短時間の逆洗操作
を行なう。逆洗操作では、ノズル40から加圧気体、特に
は加圧空気を、例えば0.1〜１秒程度の時間噴射する。
噴射された気体はノズル40の周辺の気体を誘引し、当初
の加圧気体量の数倍の気体がパルス流となって清浄ガス
通路35に流れ込み、濾壁を経て含塵ガス通路34へと流れ
る。その際に含塵ガス通路34内面に付着堆積していた微
粒子は剥落し、その一部は含塵ガス通路34内に浮遊する
が、多くは落下して微粒子受け部41に入る。

かくして集塵操作において含塵ガス通路34内面に捕え
られた微粒子は逆洗操作において補助フィルタ43の内面
に移され、フィルタ33のフィルタ機能も再生される。補
助フィルタ43上の微粒子は電熱ヒータ46の加熱によって
燃焼除去される。

比較的長期間の使用によって微粒子受け部41、特には
補助フィルタ43に不燃性の微粒子、灰分が蓄積したとき
には、蓋47を開いてこの微粒子や灰分を自然落下させた
り、適宜な掻き採り機構によって強制的に排出すること
もできる。

しかし、上記微粒子処理装置では、逆洗操作時に逆洗
気体が清浄ガス通路35から濾壁を通って含塵ガス通路34
へ流れ込み、さらに微粒子受け部41にも流れ込む。微粒
子受け部41には含塵ガス通路34から落下した微粒子が堆
積しており、この堆積微粒子が上記逆洗気流により飛散
し、その一部は含塵ガス通路35内に逆戻りする。また、
逆洗気流により含塵ガス通路34から剥落した微粒子の一
部は、微粒子受け部41ではなく導入管37内に逆流する。
このため、逆洗操作が終了して集塵操作に戻ると、微粒
子受け部41から飛散した微粒子や導入管37内に逆流した
微粒子が、排ガスの流れに乗って再び含塵ガス通路34の
内壁に付着し、逆洗効果が充分に達成されないという問
題点があった。

「発明の目的」本発明の目的は、逆洗気流によって微粒子が飛散する
ことなく微粒子が所定の箇所に集められるようにし、逆
洗効果を高めるようにした含塵ガスの処理装置を提供す
ることにある。

「発明の構成」本発明の含塵ガスの処理装置は、濾壁で区画された含
塵ガス通路と清浄ガス通路とを有するフィルタと、該含
塵ガス通路に含塵ガスを導入する導入管と、該含塵ガス
通路から該濾壁を通って該清浄ガス通路に流れ出た清浄
ガスを導出する導出管と、該清浄ガス通路から該濾壁を
通って該含塵ガス通路に流れるガス流を間欠的に発生さ
せる逆洗手段と、該含塵ガス通路からの微粒子を受ける
ように配置された微粒子受け部とを備え、該微粒子受け
部には該微粒子を捕捉しガスを通過させる補助フィルタ
を介して補助導出管が接続されており、該補助導出管に
該逆洗手段と同期して作動する吸引手段が設けられてい
ることを特徴とする。

「作用」したがって、本発明では、逆洗手段により逆洗が行な
われるとき、それと同期して吸引手段により補助導出管
から微粒子受け部の内側にあるガスが吸引される。逆洗
気流は、フィルタの清浄ガス通路から濾壁を通って含塵
ガス通路に流れ込み、含塵ガス通路の内壁に付着した微
粒子を剥落させる。この微粒子は、補助導出管から吸引
される気流に乗って、その大部分が微粒子受け部に入
り、微粒子受け部の補助フィルタに捕捉される。そし
て、上記補助導出管から吸引される気流のために含塵ガ
ス通路から導入管に逆流する微粒子は極めて少なくな
る。また、上記気流のため、補助フィルタに堆積してい
た微粒子が逆洗気流によって飛散することも防止され
る。こうして、逆洗により含塵ガス通路内壁から剥落し
た微粒子の殆どが微粒子受け部の補助フィルタ上に集め
られることになり、含塵ガス通路内壁への再付着が防止
されるので、逆洗効果をより高めることができる。

「発明の実施例」以下、本発明の実施例を第１〜４図を参照して説明す
るが、各図で、第７図の装置と実質的に同一の部分には
同符号を付し、説明を簡略化する。

第１図に示す本発明の第１実施例の含塵ガス処理装置
は、第７図に示した装置と実質的に殆ど同様な構造をな
しているが、補助導出管45に吸引手段としての吸引ファ
ン48が接続されている点のみが異なっている。この吸引
ファン48は、ノズル40の作動と同期して作動する。

したがって、この含塵ガス処理装置を用いた逆洗操作
は、ノズル40から加圧気体を噴出させ、スロート39にお
けるエゼクタ効果により、ノズル40の周辺の気体を誘引
し、当初の加圧気体量の数倍の気体をパルス流として清
浄ガス通路35に流れ込ませる。この逆洗気流はフィルタ
33の濾壁を通って含塵ガス通路34へと流れ込み、含塵ガ
ス通路34内壁に付着した微粒子を剥落させる。

一方、上記ノズル40の作動と同期して吸引ファン48を
作動させ、補助導出管45を通してガスを吸引する。この
ため、含塵ガス通路34から微粒子受け部41内を通り、さ
らに補助フィルタ43を通って補助導出管45に抜ける気流
が発生する。この気流により、含塵ガス通路34内壁から
剥落した微粒子は、その殆どが微粒子受け部41内に引き
込まれ、補助フィルタ43に捕捉されて堆積する。したが
って、逆洗気流によって含塵ガス通路34内壁から剥落し
た微粒子のうち、導入管37に逆流する微粒子の量は極め
て少なくなる。また、逆洗気流が微粒子受け部41内に流
入しても、補助フィルタ43に堆積した微粒子は、吸引フ
ァン48により吸引されているので、飛散が防止される。

こうして逆洗により含塵ガス通路34から剥落した微粒
子の殆どが補助フィルタ43上に集められ、逆洗効果が高
まる。補助フィルタ43に集められた微粒子は、電熱ヒー
タ46によって燃焼除去でき、さらに燃焼によっても残っ
た灰分は、蓋47を開いて灰分取出し口44から取出すこと
ができる。

第２図に示す本発明の第２実施例の含塵ガス処理装置
は、補助導出管45が導出管38のスロート39に接続されて
吸引手段が構成されている。その他の点は、第１図の実
施例と同様である。

この装置における逆洗操作は、上記と同じくノズル40
からの加圧気体の噴出によってなされる。前述の如く、
ノズル40から加圧気体が噴出されると、スロート39のエ
ゼクタ効果によりノズル40の周辺の気体が誘引される。
このとき、スロート39に接続された補助導出管45内の気
体も誘引され、この吸引力により含塵ガス通路34から微
粒子受け部41内を通り、さらに補助フィルタ43を通って
補助導出管45に抜ける気流が発生する。この気流により
上記実施例と同様な逆洗効果が得られる。

第３図に示す本発明の第３実施例の含塵ガス処理装置
は、導出管38にバルブ49が設けてある。補助導出管45
は、導出管38においてバルブ49よりも清浄ガスの流れの
上流部分に接続されている。補助導出管45の途中には、
縮径されたスロート50が設けてある。スロート50よりも
上流側の補助導出管45内には、導出管38への流れ方向に
向けて開口する加圧気体噴射用のノズル40が配置してあ
る。ノズル40が加圧気体を噴出するとき、それと同期し
てバルブ49が閉じられるようになっている。

この装置では、集塵操作時には、バルブ49が開いてお
り、含塵ガスは導入管37からフィルタ33の含塵ガス通路
34内に導入され、フィルタ33の濾壁を通過して清浄ガス
となり、清浄ガス通路35を経て導出管38から排出され
る。一部の含塵ガスは、微粒子受け部41内に入り、補助
フィルタ43を通過して清浄ガスとなり、補助導出管45を
通り、さらに導出管38の清浄ガスと合流して排出され
る。

この装置における逆洗操作は、ノズル40から加圧気体
を噴出させ、それと同期してバルブ49を閉じてなされ
る。ノズル40から加圧気体が噴出されると、スロート50
のエゼクタ効果によりノズル40の周辺の気体が誘引さ
れ、当初の加圧気体量の数倍の気体がパルス流として補
助導出管45から導出管38内に流れ込む。導出管38ではバ
ルブ49が閉じており、ノズル40で引き起こされた気流
は、導出管38を逆流してフィルタ33の清浄ガス通路35内
に流れ込み、逆洗気流として作用する。一方、ノズル40
からの加圧気体に誘引されて補助導出管45内の気体が導
出管38内に流れるので、含塵ガス通路34から微粒子受け
部41内を通り、さらに補助フィルタ43を通って補助導出
管45に抜ける気流が発生する。この気流により第１図に
示した実施例と同様な逆洗効果が得られる。

第４図に示す本発明の第４実施例の含塵ガス処理装置
では、フィルタとして第５図に示すようなフィルタ10が
用いられている。

このフィルタ10は、通気性多孔質セラミックス製の濾
壁11で区画され、かつ、この濾壁11を境として相互に隣
接する多数の平行なガス通路を有する柱状体（いわゆる
セラミックスハニカム体）を基本構造とし、その一方の
端面においては第５図の斜線ハッチングで示すように各
ガス通路の端面が交互に市松模様状に塞がれ、この柱状
体の他方の端面においては、前記一方の端面において塞
がれたガス通路は開口し、前記一方の端面において開口
していたガス通路は塞がれている。かくして濾壁11で区
画された多数の含塵ガス通路34と多数の清浄ガス通路35
とが形成されている。

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を介して上記フィルタ10が収容
されている。フィルタ10は、含塵ガス通路34および清浄
ガス通路35が上下方向に延びるように配置されている。
ケーシング31の直下部には微粒子受け部41が形成されて
おり、ケーシング31と微粒子受け部41との間には、含塵
ガスの導入管37が側方から接続されて開口している。

微粒子受け部41の底部は開口されて、そこに補助フィ
ルタ43がはめ込まれており、補助フィルタ43には電熱ヒ
ータ46が取付けてある。また、微粒子受け部41の下部側
壁には蓋47を有する灰分取出し管44が形成されている。
微粒子受け部41の底部開口には、上記補助フィルタ43を
介して補助導出管45の一端が接続されている。

ケーシング31の上方開口部には清浄ガスの導出管38が
接続され、導出管38には縮径されたスロート39が設けて
ある。スロート39よりも上方の導出管38内には、下方に
向けて開口する加圧気体噴出用のノズル40が設置してあ
る。補助導出管45の他端が導出管38のスロート39に接続
されている。

この含塵ガス処理装置では、導入管37から導入された
含塵ガスはフィルタ10の下方から含塵ガス通路34内に導
かれ、フィルタ10の濾壁を通過して清浄ガスとなり、清
浄ガス通路35を通って上方に流出し、導出管38から排出
される。また、含塵ガスの一部は、微粒子受け部41内を
通り、補助フィルタ43を通過して清浄ガスとなり、さら
に補助導出管45を通って、導出管38の清浄ガスと合流し
て排出される。かくして、含塵ガス中に含まれる微粒子
の大部分はフィルタ10の濾壁で、また微粒子の一部のも
のは補助フィルタ43で、それぞれ捕捉されて除去され
る。フィルタ10で捕捉された微粒子のあるものは含塵ガ
ス通路34の内壁にそのまま付着し、他のものは微粒子受
け部41内に落下して補助フィルタ43上に堆積する。

この装置においても、フィルタ10の含塵ガス通路34の
内壁に微粒子が堆積してガスの通過圧損が増大した場合
には、逆洗を行なう。逆洗は、導出管38内に配置された
ノズル40から加圧気体を噴出させてなされる。ノズル40
から加圧気体が噴出されると、スロート39におけるエゼ
クタ効果によりノズル40の周辺の気体が誘引され、当初
の加圧気体量の数倍の気体がパルス流として導出管38か
らフィルタ10の清浄ガス通路35内に流れ込む。この逆洗
気流は、フィルタ10の濾壁を通過して含塵ガス通路34内
に流れ込み、含塵ガス通路34の内壁に付着した微粒子を
剥落させる。

一方、ノズル40から噴出された加圧気体が導出管38の
スロート39を通るとき、スロート39に接続された補助導
出管45からも気体を誘引する。この結果、フィルタ33の
含塵ガス通路34から微粒子受け部41を通り、補助フィル
タ43を通過して補助導出管45に流れ込む気流が発生し、
この気流によって、含塵ガス通路34の内壁から剥落した
微粒子が微粒子受け部41の補助フィルタ43に集められ、
前述の各実施例と同様な逆洗効果が得られる。

なお、前述の各実施例において、フィルタ33、10およ
び補助フィルタ43の材質としては、例えばセラミック
ス、焼結金属、ポーラスガラスなどが採用でき、中でも
強度や耐熱性に優れたコージライトなどのセラミックス
が特に好ましい。

また、電熱ヒータ46の代りに例えば酸化触媒、燃料流
体燃焼バーナなどの他の燃焼手段も採用でき、さらに
は、この燃焼手段を設けず、フィルタ43上に堆積した微
粒子を燃焼することなく、取出し管44から取出すように
してもよい。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、逆洗操作時に
逆洗手段の作動と同期して吸引手段を作動させることに
より、含塵ガス通路から微粒子受け部、補助フィルタを
通して補助導出管に抜ける気流を発生させるようにした
ので、含塵ガス通路内壁から剥落した微粒子の導入管へ
の逆流や、微粒子受け部に堆積した微粒子の飛散が防止
され、剥落した微粒子の殆どを微粒子受け部の補助フィ
ルタ上に集めて逆洗効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の含塵ガス処理装置の第１実施例を示す
縦断面図、第２図は本発明の含塵ガス処理装置の第２実
施例を示す縦断面図、第３図は本発明の含塵ガス処理装
置の第３実施例を示す縦断面図、第４図は本発明の含塵
ガス処理装置の第４実施例を示す縦断面図、第５図は第
４実施例で用いられるフィルタの斜視図、第６図は第１
〜第３実施例で用いられるフィルタの斜視図、第７図は
既提案の含塵ガス処理装置を示す縦断面図。 31はケーシング、33はフィルタ、34は含塵ガス通路、35
は清浄ガス通路、37は導入管、38は導出管、39はスロー
ト、40はノズル、41は微粒子受け部、42はトレイ、43は
補助フィルタ、44は灰分取出し口、45は補助導出管、46
は電熱ヒータ、48は吸引ファン。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】濾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と、該含塵ガス通路に含塵ガス
を導入する導入管と、該含塵ガス通路から該濾壁を通っ
て該清浄ガス通路に流れ出た清浄ガスを導出する導出管
と、該清浄ガス通路から該濾壁を通って該含塵ガス通路
に流れるガス流を間欠的に発生させる逆洗手段と、該含
塵ガス通路からの微粒子を受けるように配置された微粒
子受け部とを備え、該微粒子受け部には該微粒子を捕捉
しガスを通過させる補助フィルタを介して補助導出管が
接続されており、該補助導出管に該逆洗手段と同期して
作動する吸引手段が設けられていることを特徴とする含
塵ガス処理装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において、該逆洗手
段は、該導出管内に清浄ガスの流れの上流側に向けて開
口するように配置された加圧気体噴射用のノズルであ
り、該導出管に縮径されたスロートが設けられ、該ノズ
ルは該スロートよりも清浄ガスの流れの下流側に配置さ
れている含塵ガス処理装置。
【請求項３】特許請求の範囲第２項において、該補助導
出管が該導出管の該スロートに接続されることにより、
該吸引手段が構成された含塵ガス処理装置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項において、該導出管
にはバルブが設けられ、該バルブよりも清浄ガスの流れ
の上流側に該補助導出管が接続されており、該補助導出
管内に該導出管への流れ方向に向けて開口する加圧気体
噴射用のノズルが配置されることにより、該逆洗手段お
よび該吸引手段が構成された含塵ガス処理装置。
【請求項５】特許請求の範囲第４項において、該補助導
出管に縮径されたスロートが設けられ、該ノズルは該ス
ロートよりもガス流れの上流側に配置されている含塵ガ
ス処理装置。
【請求項６】特許請求の範囲第１〜５項のいずれか一に
おいて、該補助フィルタ近傍に該微粒子の燃焼手段及び
／又は該微粒子の取出し口が設けられている含塵ガス処
理装置。