JP2847737B2 - 排気黒煙の除去方法 - Google Patents
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- 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
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- 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
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ディーゼル機関等の排気ガスに含まれる微
粒子を捕捉、除去するのに適した排気黒煙除去装置によ
る排気黒煙の除去方法に関する。
粒子を捕捉、除去するのに適した排気黒煙除去装置によ
る排気黒煙の除去方法に関する。
[従来の技術] ディーゼルエンジンの排気ガス中には、カーボンを主
成分とする微粒子(パティキュレートとも云う)がかな
りの濃度(150〜250mg/Nm3)で含まれ、公害の原因の1
つとなっている。そこで、、ディーゼルエンジンの排気
ガス中から微粒子を捕捉、除去するための各種フィルタ
装置が提案されている。
成分とする微粒子(パティキュレートとも云う)がかな
りの濃度(150〜250mg/Nm3)で含まれ、公害の原因の1
つとなっている。そこで、、ディーゼルエンジンの排気
ガス中から微粒子を捕捉、除去するための各種フィルタ
装置が提案されている。
例えば特開昭57−35918号には、第3図,第4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を有するいわゆる
セラミックスハニカム体で、第3図に示すように、一方
の端面Aにおいては各セル3の端面開口部がシール材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るセル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の一方の端面Bからディーゼルエンジンの排気
ガスを導入すると、排気ガスは含塵ガス流路をなすセル
3a内に導入されて通気性のある隔壁2を通過し、その時
に含塵ガスに含まれる微粒子がセル3aの隔壁面に捕捉さ
れ、微粒子が除去された清浄な排気ガスが清浄ガス流路
をなすセル3bを通って他方の端面Aより流出する。
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を有するいわゆる
セラミックスハニカム体で、第3図に示すように、一方
の端面Aにおいては各セル3の端面開口部がシール材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るセル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の一方の端面Bからディーゼルエンジンの排気
ガスを導入すると、排気ガスは含塵ガス流路をなすセル
3a内に導入されて通気性のある隔壁2を通過し、その時
に含塵ガスに含まれる微粒子がセル3aの隔壁面に捕捉さ
れ、微粒子が除去された清浄な排気ガスが清浄ガス流路
をなすセル3bを通って他方の端面Aより流出する。
また、特開昭56−124417号には、第5図に示すような
セラミックス製のフィルタ20が開示されている。このフ
ィルタ20は、全体として直方体状の外形を有し、相互に
平行な複数枚の長方形状の板状体21,22と、リブ23,25
と、スペーサ24,26とから構成されている。これらの板
状体21,22,リブ23,25およびスペーサ24,26は、いずれも
フィルタ機能を有する通気性多孔質なセラミックスから
なる。板状体21はフィルタ20の上面と下面を形成し、板
状体22は中間面を形成する。隣り合う板状体21,22と中
間部に位置するスペーサ24がいずれも板状体21の一つの
辺に平行に延在する。リブ23およびスペーサ24の上縁は
上側の板状体21または22と一体的に接しており、リブ23
およびスペーサ24の下縁は下側の板状体22または21と一
体的に接している。これにより両端が開口する複数の含
塵ガス流路27が形成される。板状体22の片側にはこうし
たリブ23およびスペーサ24が設けられているのに対し、
同じ板状体22の他の片側にはリブ23およびスペーサ24と
は直交する方向に延在するリブ25とスペーサ26が設けら
れている。走行方向が異なる点の他は、リブ25,スペー
サ26は、それぞれリブ23,スペーサ24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流路
27と直交する複数の清浄ガス流路28が形成されている。
セラミックス製のフィルタ20が開示されている。このフ
ィルタ20は、全体として直方体状の外形を有し、相互に
平行な複数枚の長方形状の板状体21,22と、リブ23,25
と、スペーサ24,26とから構成されている。これらの板
状体21,22,リブ23,25およびスペーサ24,26は、いずれも
フィルタ機能を有する通気性多孔質なセラミックスから
なる。板状体21はフィルタ20の上面と下面を形成し、板
状体22は中間面を形成する。隣り合う板状体21,22と中
間部に位置するスペーサ24がいずれも板状体21の一つの
辺に平行に延在する。リブ23およびスペーサ24の上縁は
上側の板状体21または22と一体的に接しており、リブ23
およびスペーサ24の下縁は下側の板状体22または21と一
体的に接している。これにより両端が開口する複数の含
塵ガス流路27が形成される。板状体22の片側にはこうし
たリブ23およびスペーサ24が設けられているのに対し、
同じ板状体22の他の片側にはリブ23およびスペーサ24と
は直交する方向に延在するリブ25とスペーサ26が設けら
れている。走行方向が異なる点の他は、リブ25,スペー
サ26は、それぞれリブ23,スペーサ24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流路
27と直交する複数の清浄ガス流路28が形成されている。
このフィルタ20においては、含塵ガス流路27が開口す
る2つの端面のうち一方の端面を直接または間接に閉塞
しておき、他方の端面からディーゼル排気ガスを導入す
る。あるいは、含塵ガス流路27の開口する2つの端面か
ら同時に内方にディーゼル排気ガスを導入する。そし
て、板状体22がフィルタ面となって微粒子が板状体22の
含塵ガス流路27の内面に捕捉され、微粒子が除去された
清浄な排気ガス流路28を経て系外へ流出される。
る2つの端面のうち一方の端面を直接または間接に閉塞
しておき、他方の端面からディーゼル排気ガスを導入す
る。あるいは、含塵ガス流路27の開口する2つの端面か
ら同時に内方にディーゼル排気ガスを導入する。そし
て、板状体22がフィルタ面となって微粒子が板状体22の
含塵ガス流路27の内面に捕捉され、微粒子が除去された
清浄な排気ガス流路28を経て系外へ流出される。
このようなフィルタを用いたフィルタ装置において
は、捕捉作用によって、フィルタの過面に微粒子が堆
積して、フィルタの目詰まりを起こし、排気ガスの通過
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。
は、捕捉作用によって、フィルタの過面に微粒子が堆
積して、フィルタの目詰まりを起こし、排気ガスの通過
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62−35849号には、フィルタ体の排
気ガス入口上流側にバーナを設け、このバーナからの高
温燃焼ガスによってフィルタの壁面上に堆積した微粒子
を着火、燃焼させて焼却す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。
気ガス入口上流側にバーナを設け、このバーナからの高
温燃焼ガスによってフィルタの壁面上に堆積した微粒子
を着火、燃焼させて焼却す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、これらの流路においてフィルタの再生、微
粒子の捕捉を交互に行わせる方式が提案されている。こ
の場合の再生も、上記と同様に微粒子を着火、燃焼させ
て焼却する方法が採用されている。
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、これらの流路においてフィルタの再生、微
粒子の捕捉を交互に行わせる方式が提案されている。こ
の場合の再生も、上記と同様に微粒子を着火、燃焼させ
て焼却する方法が採用されている。
しかしながら、捕捉された微粒子を燃焼させる上記従
来の方法では、微粒子の燃焼熱によってフィルタが溶損
したり、熱衝撃あるいは温度分布に起因する熱応力によ
りクラックが発生し易いという問題点があった。さら
に、ディーゼル排気ガス中には無視できない量の不燃成
分が含有され、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上に堆積され、長時間運動するとフ
ィルタの通気圧損が増大するという問題もあった。
来の方法では、微粒子の燃焼熱によってフィルタが溶損
したり、熱衝撃あるいは温度分布に起因する熱応力によ
りクラックが発生し易いという問題点があった。さら
に、ディーゼル排気ガス中には無視できない量の不燃成
分が含有され、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上に堆積され、長時間運動するとフ
ィルタの通気圧損が増大するという問題もあった。
このような問題点を解決するため、本出願人は、第6
図に示すようなパティキュレートトラップ装置を既に提
案している。
図に示すようなパティキュレートトラップ装置を既に提
案している。
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103a,103bの内部に、所要のシール部材3
2を介して外形直方体状のフィルタ104a,104bが収容され
ている。フィルタ104a,104bは、上方から下方に貫通す
る含塵ガス流路34と、一端が閉じられ他端が側方に開口
する清浄ガス流路35とが通気性多孔質な材質の隔壁で区
画されて形成されている。
するケーシング103a,103bの内部に、所要のシール部材3
2を介して外形直方体状のフィルタ104a,104bが収容され
ている。フィルタ104a,104bは、上方から下方に貫通す
る含塵ガス流路34と、一端が閉じられ他端が側方に開口
する清浄ガス流路35とが通気性多孔質な材質の隔壁で区
画されて形成されている。
ディーゼルエンジン101に接続された排気管102が2本
の排気ガスの導入管102a,102bに分岐され、各々ケーシ
ング103a,103bの上部に接続されている。そして、各々
清浄ガス流路が開口する側のケーシング38a,38bには、
各々清浄ガスの導出管102a,102bが接続されている。さ
らに、各々導出管102a,102bには、上流側に向けて開口
する加圧気体噴射用の逆洗ノズル108a,108bおよび開閉
弁109a,109bが設けられている。
の排気ガスの導入管102a,102bに分岐され、各々ケーシ
ング103a,103bの上部に接続されている。そして、各々
清浄ガス流路が開口する側のケーシング38a,38bには、
各々清浄ガスの導出管102a,102bが接続されている。さ
らに、各々導出管102a,102bには、上流側に向けて開口
する加圧気体噴射用の逆洗ノズル108a,108bおよび開閉
弁109a,109bが設けられている。
各々ケーシング103a,103bの下部には微粒子受け部112
a,112bが設けられている。微粒子受け部112a,112bは、
各々トレイ42,電気ヒータ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から構成されている。
a,112bが設けられている。微粒子受け部112a,112bは、
各々トレイ42,電気ヒータ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から構成されている。
補助フィルタ43は、トレイ42の底部をくりぬいた部分
にはめ込まれており、この補助フィルタ43をはめ込んだ
トレイ42が全体としてすべての含塵ガス流路34の下側開
口端をとり囲んでいる。補助フィルタ43は通気性多孔質
固体からなり、補助フィルタ43を通過するガス量が、導
入管102a,102bから導入された排気ガスの20体積%以下
となるように、その通気抵抗およびフィルタ面積が選定
されている。
にはめ込まれており、この補助フィルタ43をはめ込んだ
トレイ42が全体としてすべての含塵ガス流路34の下側開
口端をとり囲んでいる。補助フィルタ43は通気性多孔質
固体からなり、補助フィルタ43を通過するガス量が、導
入管102a,102bから導入された排気ガスの20体積%以下
となるように、その通気抵抗およびフィルタ面積が選定
されている。
ディーゼルエンジンからの排出ガスは、導入管37a,37
bを経てフィルタ104a,104bの含塵ガス流路34にその上流
開口端から導入される。排気ガスの大部分は、隔壁を通
過して清浄ガス流路35を経て導出管102a,102bに流出す
るが、排気ガス中の微粒子は隔壁を通過できず、含塵ガ
ス流路34の内壁面に付着堆積する。排気ガスの一部は、
前述したように、微粒子受け部112a,112bの補助フィル
タ43を通過して系外へ排出されるが、この場合にも、排
気ガス中の微粒子は補助フィルタ43の内面に付着、堆積
する。
bを経てフィルタ104a,104bの含塵ガス流路34にその上流
開口端から導入される。排気ガスの大部分は、隔壁を通
過して清浄ガス流路35を経て導出管102a,102bに流出す
るが、排気ガス中の微粒子は隔壁を通過できず、含塵ガ
ス流路34の内壁面に付着堆積する。排気ガスの一部は、
前述したように、微粒子受け部112a,112bの補助フィル
タ43を通過して系外へ排出されるが、この場合にも、排
気ガス中の微粒子は補助フィルタ43の内面に付着、堆積
する。
こうした集塵操作を適宜な時間継続した後、短時間の
逆洗をおこなう。逆洗は、二つのフィルタ104a,104bに
対して交互に行う。
逆洗をおこなう。逆洗は、二つのフィルタ104a,104bに
対して交互に行う。
逆洗操作では、先ず開閉弁109aもしくは109bを閉じ、
0〜1秒の後に逆洗ノズル108aもしくは108b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、周囲のガスを誘引し、パルス
流となって清浄ガス流路35に流れ込み、隔壁を通って含
塵ガス流路34へと通常時と逆の方向へ流れる。その際
に、含塵ガス流路44の内面に付着し、堆積していた微粒
子は剥離し、その一部は含塵ガス流路34内に浮遊する
が、大部分は落下して微粒子受け部112a,112bに捕集さ
れる。
0〜1秒の後に逆洗ノズル108aもしくは108b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、周囲のガスを誘引し、パルス
流となって清浄ガス流路35に流れ込み、隔壁を通って含
塵ガス流路34へと通常時と逆の方向へ流れる。その際
に、含塵ガス流路44の内面に付着し、堆積していた微粒
子は剥離し、その一部は含塵ガス流路34内に浮遊する
が、大部分は落下して微粒子受け部112a,112bに捕集さ
れる。
かくして、集塵操作において含塵ガス流路34内面に捕
捉された微粒子は、逆洗操作によって、微粒子受け部11
2a,112bの補助フィルタ43の内面上に移しかえられ、フ
ィルタ33a,33bのフィルタ機能は再生される。補助フィ
ルタ43上の微粒子は、電気ヒータ46によって着火、焼却
される。
捉された微粒子は、逆洗操作によって、微粒子受け部11
2a,112bの補助フィルタ43の内面上に移しかえられ、フ
ィルタ33a,33bのフィルタ機能は再生される。補助フィ
ルタ43上の微粒子は、電気ヒータ46によって着火、焼却
される。
しかしながらこのパティキュレートトラップ装置で
は、運転時間の経過と共に、微粒子中に含まれている不
燃分(主に灰分)が、微粒子受け部112a,112b、特に補
助フィルタ43の上に堆積するために、適当な使用時間の
後に灰分取出し口44より取出さなければならなかった。
この場合、不燃分(灰分)と微粒子が混合した状態で存
在し、これらの混合物を取出す作業の手間、黒い微粒子
による周辺の汚染および取出した灰分と微粒子混合物の
処理が問題となっていた。
は、運転時間の経過と共に、微粒子中に含まれている不
燃分(主に灰分)が、微粒子受け部112a,112b、特に補
助フィルタ43の上に堆積するために、適当な使用時間の
後に灰分取出し口44より取出さなければならなかった。
この場合、不燃分(灰分)と微粒子が混合した状態で存
在し、これらの混合物を取出す作業の手間、黒い微粒子
による周辺の汚染および取出した灰分と微粒子混合物の
処理が問題となっていた。
また、不燃分は、電気ヒータ46の近傍に堆積し易いた
め、堆積した不燃分の上に後から堆積する微粒子への着
火を妨げ、10〜100時間の比較的短時間の運転の後に微
粒子受け部112a,112bに微粒子が燃えない状態で充満し
てしまう事もしばしば問題となっていた。
め、堆積した不燃分の上に後から堆積する微粒子への着
火を妨げ、10〜100時間の比較的短時間の運転の後に微
粒子受け部112a,112bに微粒子が燃えない状態で充満し
てしまう事もしばしば問題となっていた。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
のであり、微粒子受け部において微粒子を確実に燃焼せ
しめ、かつ、微粒子中の不燃分が蓄積しないように、連
続的に灰分として排出しながら、ディーゼルエンジン等
の排気ガス中に含まれる微粒子を捕捉、除去する黒煙除
去方法を提供することにある。
のであり、微粒子受け部において微粒子を確実に燃焼せ
しめ、かつ、微粒子中の不燃分が蓄積しないように、連
続的に灰分として排出しながら、ディーゼルエンジン等
の排気ガス中に含まれる微粒子を捕捉、除去する黒煙除
去方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の排気黒煙除去方法
では、内燃機関の排気通路に、壁で区画された含塵ガ
ス流路と清浄ガス流路とを有するフィルタと、前記含塵
ガス流路に含塵ガスを導入する導入管と、前記清浄ガス
流路から前記壁を通って前記含塵ガス流路へ流れるガ
ス流を間欠的に発生させる逆洗手段と、前記含塵ガス流
路から逆洗により脱着する黒煙の微粒子を受けるように
配置された微粒子受け部とが配置され、さらに前記微粒
子受け部の底部に不燃成分を蓄積しない焼却装置を用い
る。
では、内燃機関の排気通路に、壁で区画された含塵ガ
ス流路と清浄ガス流路とを有するフィルタと、前記含塵
ガス流路に含塵ガスを導入する導入管と、前記清浄ガス
流路から前記壁を通って前記含塵ガス流路へ流れるガ
ス流を間欠的に発生させる逆洗手段と、前記含塵ガス流
路から逆洗により脱着する黒煙の微粒子を受けるように
配置された微粒子受け部とが配置され、さらに前記微粒
子受け部の底部に不燃成分を蓄積しない焼却装置を用い
る。
本発明の排気黒煙の除去方法の好ましい態様では、電
気ヒータまたは燃焼バーナからなる微粒子着火手段と、
微粒子燃焼用空気供給手段とを備えた微粒子焼却装置を
用いる。
気ヒータまたは燃焼バーナからなる微粒子着火手段と、
微粒子燃焼用空気供給手段とを備えた微粒子焼却装置を
用いる。
本発明の排気黒煙の除去方法の他の好ましい態様で
は、前記フィルタが、通気性の多孔質材質からなる板状
体の一対の対向する端面の一方の端面から他方の端面前
記板状体を貫通して複数の孔が形成されている板状体
を、前記端面を揃えるようにして複数枚平行に積層し、
前記板状体相互間に前記複数の孔とは前記板状体の多孔
質壁により区画される別の流路を備えるように構成され
ているフィルタである。
は、前記フィルタが、通気性の多孔質材質からなる板状
体の一対の対向する端面の一方の端面から他方の端面前
記板状体を貫通して複数の孔が形成されている板状体
を、前記端面を揃えるようにして複数枚平行に積層し、
前記板状体相互間に前記複数の孔とは前記板状体の多孔
質壁により区画される別の流路を備えるように構成され
ているフィルタである。
本発明の排気黒煙の除去方法の他の好ましい態様で
は、前記フィルタが過能を有するセル壁で区画され、
互いに同じ方向に延在する多数のセルを有するハニカム
構造を備え、所定のセルについては一方の端部を閉じ、
残余のセルについては他方の端部を閉じてなるハニカム
型のフィルタである。
は、前記フィルタが過能を有するセル壁で区画され、
互いに同じ方向に延在する多数のセルを有するハニカム
構造を備え、所定のセルについては一方の端部を閉じ、
残余のセルについては他方の端部を閉じてなるハニカム
型のフィルタである。
本発明の排気黒煙の除去方法の他の好ましい態様とし
ては、加圧空気源を備えた排気黒煙除去装置を用い、該
加圧空気源を逆洗手段と燃焼用空気供給手段を用いる。
ては、加圧空気源を備えた排気黒煙除去装置を用い、該
加圧空気源を逆洗手段と燃焼用空気供給手段を用いる。
本発明の排気黒煙の除去方法では、内燃機関の排気通
路に、壁で区画された含塵ガス流路と清浄ガス流路と
を有するフィルタと、前記含塵ガス流路に含塵ガスを導
入する導入管と、前記清浄ガス流路から前記壁を通っ
て前記含塵ガス流路へ流れるガス流を間欠的に発生させ
る逆洗手段と、前記含塵ガス流路から逆洗により脱着す
る黒煙の微粒子を受けるように配置された微粒子受け部
とが配置され、さらに前記微粒子受け部の底部に微粒子
焼却装置を備えた排気黒煙除去装置を用い、前記微粒子
焼却装置より排気ガスの全排出量の内0.2〜5体積%を
排出し、微粒子中の不燃分を継続的に排出する。
路に、壁で区画された含塵ガス流路と清浄ガス流路と
を有するフィルタと、前記含塵ガス流路に含塵ガスを導
入する導入管と、前記清浄ガス流路から前記壁を通っ
て前記含塵ガス流路へ流れるガス流を間欠的に発生させ
る逆洗手段と、前記含塵ガス流路から逆洗により脱着す
る黒煙の微粒子を受けるように配置された微粒子受け部
とが配置され、さらに前記微粒子受け部の底部に微粒子
焼却装置を備えた排気黒煙除去装置を用い、前記微粒子
焼却装置より排気ガスの全排出量の内0.2〜5体積%を
排出し、微粒子中の不燃分を継続的に排出する。
本発明の排気黒煙の除去方法では、好ましくはフィル
タの再生を逆洗ノズルからの圧縮ガスを噴出する逆洗方
式で行う。従って、逆洗を行うことにより、フィルタ面
上で微粒子を燃焼させる方式におけるフィルタの熱損傷
や不燃性成分の堆積などの問題が回避される。
タの再生を逆洗ノズルからの圧縮ガスを噴出する逆洗方
式で行う。従って、逆洗を行うことにより、フィルタ面
上で微粒子を燃焼させる方式におけるフィルタの熱損傷
や不燃性成分の堆積などの問題が回避される。
また、微粒子受け部に接続した微粒子焼却装置より排
気ガスの0.2〜5体積%を排出させ、同時に不燃分を継
続的に系外へ排出しているので、不燃分が堆積すること
による微粒子燃焼への妨害も無く、さらに、定期的に不
燃分を取出すメンテナンスの必要性がなく、手間もかか
らない。
気ガスの0.2〜5体積%を排出させ、同時に不燃分を継
続的に系外へ排出しているので、不燃分が堆積すること
による微粒子燃焼への妨害も無く、さらに、定期的に不
燃分を取出すメンテナンスの必要性がなく、手間もかか
らない。
さらに好ましい態様では、微粒子焼却装置に燃焼用の
空気を別系統から供給しているので、エンジンの負荷が
増加して排気ガス中の残存酸素濃度が大巾に低下して
も、微粒子の燃焼は常に安定して継続される。
空気を別系統から供給しているので、エンジンの負荷が
増加して排気ガス中の残存酸素濃度が大巾に低下して
も、微粒子の燃焼は常に安定して継続される。
[実施例] 第1図に、本発明による排気黒煙除去装置の一実施例
を示す。
を示す。
ディーゼルエンジン101には、排気管などで構成され
た排気通路102が接続されており、この排気通路102は2
つの排気通路102a,102bに分岐されている。排気通路102
a,102bの途中には、それぞれフィルタケーシング103a,1
03bが取付けられており、フィルタケーシング103a,103b
中には、黒煙の微粒子を捕捉するためのフィルタ104a,1
04bが配置されている。フィルタケーシング103a,103bの
下流にも排気通路102a,102bが接続されている。
た排気通路102が接続されており、この排気通路102は2
つの排気通路102a,102bに分岐されている。排気通路102
a,102bの途中には、それぞれフィルタケーシング103a,1
03bが取付けられており、フィルタケーシング103a,103b
中には、黒煙の微粒子を捕捉するためのフィルタ104a,1
04bが配置されている。フィルタケーシング103a,103bの
下流にも排気通路102a,102bが接続されている。
フィルタ104aの下流の排気通路102aには、圧縮空気容
器105から配管106および電磁駆動弁107aを介して接続さ
れた逆洗ノズル108aが配置されている。また、フィルタ
ケーシング103aの下部の微粒子受け部112aには、微粒子
焼却装置120aが接続されている。さらにこの微粒子焼却
装置120aには、電気ヒータからなる着火手段121aおよび
圧縮空気容器105から配管123aを介して接続された燃焼
用空気供給ノズル122aが配置されている。
器105から配管106および電磁駆動弁107aを介して接続さ
れた逆洗ノズル108aが配置されている。また、フィルタ
ケーシング103aの下部の微粒子受け部112aには、微粒子
焼却装置120aが接続されている。さらにこの微粒子焼却
装置120aには、電気ヒータからなる着火手段121aおよび
圧縮空気容器105から配管123aを介して接続された燃焼
用空気供給ノズル122aが配置されている。
同様に、フィルタ104bの下流側の排気通路102bには、
圧縮空気容器105から配管106および電磁駆動弁107bを介
して接続された逆洗ノズル108bが配置されている。ま
た、フィルタケーシング103bの下部の微粒子受け部112b
には、微粒子焼却装置120bが接続されている。さらにこ
の微粒子焼却装置120bには、電気ヒータからなる着火手
段121bおよび圧縮空気容器105から配管123bを介して接
続された燃焼用空気供給ノズル122bが配置されている。
圧縮空気容器105から配管106および電磁駆動弁107bを介
して接続された逆洗ノズル108bが配置されている。ま
た、フィルタケーシング103bの下部の微粒子受け部112b
には、微粒子焼却装置120bが接続されている。さらにこ
の微粒子焼却装置120bには、電気ヒータからなる着火手
段121bおよび圧縮空気容器105から配管123bを介して接
続された燃焼用空気供給ノズル122bが配置されている。
そして、逆洗ノズル108a,108bのさらに下流の排気通
路102a,102bには、それぞれ開閉弁109a,109bが配置され
ている。開閉弁109a,109bとしては、例えばトラックな
どで使用されるエキゾーストブレーキ用のバタフライ式
弁などが好適に使用される。なお、圧縮空気容器105
は、配管101を介して図示していないコンプレッサに接
続されている。
路102a,102bには、それぞれ開閉弁109a,109bが配置され
ている。開閉弁109a,109bとしては、例えばトラックな
どで使用されるエキゾーストブレーキ用のバタフライ式
弁などが好適に使用される。なお、圧縮空気容器105
は、配管101を介して図示していないコンプレッサに接
続されている。
本発明においてフィルタ104a,104bとしては、通気性
の多孔質なセラミックスを素材とするものが耐腐蝕性、
耐久性の観点で好ましく、例えば前述した第3図、第5
図に示すようなフィルタが好ましく使用できる。しか
し、本発明の排気黒煙除去装置の好ましい形態として
は、第8図に示すようなフィルタが使用される。
の多孔質なセラミックスを素材とするものが耐腐蝕性、
耐久性の観点で好ましく、例えば前述した第3図、第5
図に示すようなフィルタが好ましく使用できる。しか
し、本発明の排気黒煙除去装置の好ましい形態として
は、第8図に示すようなフィルタが使用される。
第7図は上記フィルタを構成するフィルタ素子51を示
している。このフィルタ素子51は、通気性の多孔質セラ
ミックスを素材とする板状体52からなる。フィルタ素子
51の板状体52の主面とは異なる一対の対向する耐面53,5
4には、板状体を貫通する複数の孔55が開口している。
この実施例では、上記複数の孔55として円形断面の孔が
採用されているが、楕円形断面の孔や、正方形、六角形
などの多角形断面の孔なども採用することができる。ま
た、第7図において、板状体52の孔55が開口する端面5
3,54に沿う一対の端縁部には、孔55の軸方向に対し垂直
方向に突出するリブ58が端面53,54に沿って延在してい
る。
している。このフィルタ素子51は、通気性の多孔質セラ
ミックスを素材とする板状体52からなる。フィルタ素子
51の板状体52の主面とは異なる一対の対向する耐面53,5
4には、板状体を貫通する複数の孔55が開口している。
この実施例では、上記複数の孔55として円形断面の孔が
採用されているが、楕円形断面の孔や、正方形、六角形
などの多角形断面の孔なども採用することができる。ま
た、第7図において、板状体52の孔55が開口する端面5
3,54に沿う一対の端縁部には、孔55の軸方向に対し垂直
方向に突出するリブ58が端面53,54に沿って延在してい
る。
第8図は上記フィルタ素子51を複数枚積層、接合して
構成したフィルタ61が示されている。フィルタ素子51の
リブ58は、隣接するフィルタ素子51と、耐熱性の接着剤
による接合、パッキンなどを挟み込んで圧縮押付け、あ
るいはセラミックス焼結時に反応焼結させて一体化させ
るなどの手段によって気密的に接合されている。この結
果、フィルタ素子51相互の間には、リブ58によって区画
された清浄ガス通路62が孔55の開口面とは異なる端面に
開口するように形成される。第8図の例では、孔55は微
粒子を含む排気ガスの通路を構成することになる。
構成したフィルタ61が示されている。フィルタ素子51の
リブ58は、隣接するフィルタ素子51と、耐熱性の接着剤
による接合、パッキンなどを挟み込んで圧縮押付け、あ
るいはセラミックス焼結時に反応焼結させて一体化させ
るなどの手段によって気密的に接合されている。この結
果、フィルタ素子51相互の間には、リブ58によって区画
された清浄ガス通路62が孔55の開口面とは異なる端面に
開口するように形成される。第8図の例では、孔55は微
粒子を含む排気ガスの通路を構成することになる。
また、第2図には、本発明による排気黒煙除去装置の
構成部位の中の微粒子焼却装置について、その一実施例
の詳細を示してある。
構成部位の中の微粒子焼却装置について、その一実施例
の詳細を示してある。
この実施例では、高さ40mm,幅70mm、長さ100mmの長方
形断面のケース124の中に、外径12mmの外径状U字形の
シース型電気ヒータ121および燃焼用空気供給ノズルと
して外径8mm、肉厚0.3mmのステンレス製パイプ122とが
配置されている。また、ケース124の入口端面125は開放
され、第2図では示されていない微粒子受け部112a,112
bとそれぞれ接続されている。一方、出口側端面126は閉
塞され、その外面側に排出パイプ127が接続され、内径6
mmの小孔128により外系へ開口している。
形断面のケース124の中に、外径12mmの外径状U字形の
シース型電気ヒータ121および燃焼用空気供給ノズルと
して外径8mm、肉厚0.3mmのステンレス製パイプ122とが
配置されている。また、ケース124の入口端面125は開放
され、第2図では示されていない微粒子受け部112a,112
bとそれぞれ接続されている。一方、出口側端面126は閉
塞され、その外面側に排出パイプ127が接続され、内径6
mmの小孔128により外系へ開口している。
微粒子焼却装置からの排出ガス量は、この小孔128の
開口面積によって設定できる。
開口面積によって設定できる。
電気ヒータ121は、微粒子への着火を効果的に行い、
かつ、電気ヒータ自身の耐久性を確保するために、外表
面温度を600〜800℃に設定し、さらに、シース材とし
て、微粒子中に含まれる硫酸に対して耐蝕性を有する金
属材料、例えば、ステンレス310S、インコネル600を用
いている。
かつ、電気ヒータ自身の耐久性を確保するために、外表
面温度を600〜800℃に設定し、さらに、シース材とし
て、微粒子中に含まれる硫酸に対して耐蝕性を有する金
属材料、例えば、ステンレス310S、インコネル600を用
いている。
燃焼用空気の供給量は、排気ガスの排出量、排気ガス
温度等の運転条件、および電気ヒータの容量によって設
定が決まるが、本実施例では、30リットル/分としてあ
る。
温度等の運転条件、および電気ヒータの容量によって設
定が決まるが、本実施例では、30リットル/分としてあ
る。
排出パイプ127は、少量の排気ガスを外系へ放出する
役目を果たす。
役目を果たす。
次に、第1図のディーゼルエンジン等の排気黒煙除去
装置を用いた本発明の排気黒煙の除去方法についてさら
に詳しく説明する。
装置を用いた本発明の排気黒煙の除去方法についてさら
に詳しく説明する。
通常のディーゼルエンジンの運転状態では、開閉弁10
9a,109bは両方とも全開としてある。微粒子を含んだ排
気ガスは、ディーゼルエンジン101から排気通路102およ
び分岐された排気通路102a,102bを通り、それぞれのフ
ィルタケーシング103a,103bのフィルタ104a,104bに流入
する。そして、フィルタ104a,104bにより排出ガス中の
微粒子が捕捉、除去され、清浄ガスとなって排気通路10
2a,102bを経て系外へ放出される。
9a,109bは両方とも全開としてある。微粒子を含んだ排
気ガスは、ディーゼルエンジン101から排気通路102およ
び分岐された排気通路102a,102bを通り、それぞれのフ
ィルタケーシング103a,103bのフィルタ104a,104bに流入
する。そして、フィルタ104a,104bにより排出ガス中の
微粒子が捕捉、除去され、清浄ガスとなって排気通路10
2a,102bを経て系外へ放出される。
捕捉された微粒子はフィルタ104a,104bの壁に堆積
し、フィルタ104a,104bの通気圧力損失が時間経過と共
に増加してくる。そこで、フィルタの再生を、2分割さ
れたフィルタ104a,104bについて時間をずらして交互に
行う。
し、フィルタ104a,104bの通気圧力損失が時間経過と共
に増加してくる。そこで、フィルタの再生を、2分割さ
れたフィルタ104a,104bについて時間をずらして交互に
行う。
先ず開閉弁109aを全閉として、エンジン101からの排
気ガスを、フィルタ104b、開閉弁109b、および排気通路
102bにのみ流す。そして、t1秒後に電磁駆動弁107aをt2
秒間のみ開放して、逆洗ノズル108aより圧縮空気をt2秒
の間噴出する。t2秒間の圧縮空気噴出が終了した後、t3
秒後に再び開閉弁109aが開放され、エンジン101からの
排気ガスは、フィルタ104b、104a、開閉弁109b、109a,
および排気通路102b,102aの両方へ導入される。
気ガスを、フィルタ104b、開閉弁109b、および排気通路
102bにのみ流す。そして、t1秒後に電磁駆動弁107aをt2
秒間のみ開放して、逆洗ノズル108aより圧縮空気をt2秒
の間噴出する。t2秒間の圧縮空気噴出が終了した後、t3
秒後に再び開閉弁109aが開放され、エンジン101からの
排気ガスは、フィルタ104b、104a、開閉弁109b、109a,
および排気通路102b,102aの両方へ導入される。
さらに、フィルタ104aの逆洗終了後t5秒後に、今度は
フィルタ103bの逆洗が、上記と同様になされる。これら
の一連の操作によりフィルタ104a、104bの逆洗、再生が
終了する。また、これらの一連の逆洗操作は、t6秒後に
再開され、以降、このような逆洗、再生をディーゼルエ
ンジンの運転中継続的に行う。
フィルタ103bの逆洗が、上記と同様になされる。これら
の一連の操作によりフィルタ104a、104bの逆洗、再生が
終了する。また、これらの一連の逆洗操作は、t6秒後に
再開され、以降、このような逆洗、再生をディーゼルエ
ンジンの運転中継続的に行う。
t1〜t6の時間については、フィルタ104a、104bの圧力
損失が長期に亙って一定レベル以下に維持されるよう
に、個々のケースによって調節され、自動的に行うこと
ができる。通常、t1は0.1〜3秒、好ましくは0.1〜0.3
秒,t2は0.1〜2秒、好ましくは0.1〜0.3秒、またt3は0.
1〜3秒、好ましくは0.1〜1秒程度とされる。
損失が長期に亙って一定レベル以下に維持されるよう
に、個々のケースによって調節され、自動的に行うこと
ができる。通常、t1は0.1〜3秒、好ましくは0.1〜0.3
秒,t2は0.1〜2秒、好ましくは0.1〜0.3秒、またt3は0.
1〜3秒、好ましくは0.1〜1秒程度とされる。
また、燃焼用空気供給ノズル122a,112bからは、逆洗
用加圧空気の一部を、50リットル/分、特に好ましくは
30リットル/分の流量で微粒子焼却装置120a,120bに連
続的あるいは断続的に供給する。
用加圧空気の一部を、50リットル/分、特に好ましくは
30リットル/分の流量で微粒子焼却装置120a,120bに連
続的あるいは断続的に供給する。
電気ヒータからなる着火手段121a,121bには、ヒータ
外表面温度が600〜800℃になるように、100〜400Wの電
力を同じく連続的あるいは断続的に供給する。
外表面温度が600〜800℃になるように、100〜400Wの電
力を同じく連続的あるいは断続的に供給する。
一例として、第8図に示した構造のフィルタを第1図
に示した排気黒煙除去装置に組込んだもの、および第6
図に示した構成の排気黒煙除去装置に組込んだものとを
試作し、ディーゼルエンジンの排気ガスを流して両者を
比較した。
に示した排気黒煙除去装置に組込んだもの、および第6
図に示した構成の排気黒煙除去装置に組込んだものとを
試作し、ディーゼルエンジンの排気ガスを流して両者を
比較した。
試験条件および試験結果を以下に示す。
(1)試験条件 フィルタ103a,103bの有効過面積:7m2 圧縮空気容器107の内容積 :35 圧縮空気容器107の内圧 :7kg/cm2 逆洗ノズル108a,108bの有効径 :28mm ディーゼルエンジン排気量 :6560cc ディーゼルエンジン出力 :145PS/2700rpm 逆洗前時間 t1 :0.2sec 逆洗時間 t2 :0.2sec 逆洗後時間 t3 :0.6sec 逆洗間隔 t5 :10sec 逆洗サイクルt6 :300sec 燃焼用空気供給量 :20Nl/min 電気ヒータ容量 :200w/12VDC (2)試験結果 それぞれの装置で、8時間/日x22日間の運転を行
い、微粒子受け部に残留した微粒子残滓の重量を計測し
た。なお、微粒子受け部の壁面に付着している微粒子残
滓については、下記の重量値には含まれていない。
い、微粒子受け部に残留した微粒子残滓の重量を計測し
た。なお、微粒子受け部の壁面に付着している微粒子残
滓については、下記の重量値には含まれていない。
*第1図の構成(本発明の実施例) → 微粒子残滓=33g *第6図の構成(比較例) → 微粒子残滓=260g [発明の効果] 以上説明したように、本発明の排気黒煙の除去方法を
用いれば、微粒子焼却装置より、常時微量の排気ガスを
排出して、同時に不燃分を系外へ放出しているので、不
燃分の堆積、不燃分による微粒子の燃焼阻害、および定
常的な不燃分の排出作業の手間から解放される。さら
に、微粒子焼却装置に加圧空気源から燃焼用空気を供給
する場合は、エンジン負荷が高くなって排気ガス中の残
留酸素濃度が著しく低下した場合でも、安定、かつ継続
的に微粒子を燃焼、焼却することができる。
用いれば、微粒子焼却装置より、常時微量の排気ガスを
排出して、同時に不燃分を系外へ放出しているので、不
燃分の堆積、不燃分による微粒子の燃焼阻害、および定
常的な不燃分の排出作業の手間から解放される。さら
に、微粒子焼却装置に加圧空気源から燃焼用空気を供給
する場合は、エンジン負荷が高くなって排気ガス中の残
留酸素濃度が著しく低下した場合でも、安定、かつ継続
的に微粒子を燃焼、焼却することができる。
本発明の排気黒煙除去の除去方法をディーゼルエンジ
ンに適用することにより、長時間の運転においても、安
定した微粒子捕捉除去効果と安定したエンジン運転が確
保される。
ンに適用することにより、長時間の運転においても、安
定した微粒子捕捉除去効果と安定したエンジン運転が確
保される。
第1図は本発明による排気黒煙除去装置の一実施例を示
す概略構成図、第2図は本発明による排気黒煙除去装置
の一構成部位である微粒子焼却装置の一実施例を示す構
成図、第7図は本発明による排気黒煙除去装置に好まし
く適用されるフィルタのフィルタ素子を示す斜視図、第
8図は上記フィルタ素子で構成されたフィルタを示す斜
視図、第3図は従来からパティキュレートトラップ装置
で用いられているフィルタの一例を示す斜視図、第4図
は第3図のパティキュレートトラップ装置で用いられて
いるフィルタの捕捉原理を説明するための構造説明図、
第5図は従来から知られているフィルタの他の例を示す
斜視図、第6図は本出願人が先に提案しているディーゼ
ル排気黒煙除去装置を示す概略構成図である。 図中、101はディーゼルエンジン、102は排気通路、102
a,102bは分岐された排気通路、104a,104bはフィルタ、1
05は圧縮空気容器、107a,107bは電磁駆動弁、108a,108b
は逆洗ノズル、109a,109bは開閉弁、120a,120bは微粒子
焼却装置、122a,122bは燃焼用空気供給ノズル,121a,121
bは電気ヒータである。
す概略構成図、第2図は本発明による排気黒煙除去装置
の一構成部位である微粒子焼却装置の一実施例を示す構
成図、第7図は本発明による排気黒煙除去装置に好まし
く適用されるフィルタのフィルタ素子を示す斜視図、第
8図は上記フィルタ素子で構成されたフィルタを示す斜
視図、第3図は従来からパティキュレートトラップ装置
で用いられているフィルタの一例を示す斜視図、第4図
は第3図のパティキュレートトラップ装置で用いられて
いるフィルタの捕捉原理を説明するための構造説明図、
第5図は従来から知られているフィルタの他の例を示す
斜視図、第6図は本出願人が先に提案しているディーゼ
ル排気黒煙除去装置を示す概略構成図である。 図中、101はディーゼルエンジン、102は排気通路、102
a,102bは分岐された排気通路、104a,104bはフィルタ、1
05は圧縮空気容器、107a,107bは電磁駆動弁、108a,108b
は逆洗ノズル、109a,109bは開閉弁、120a,120bは微粒子
焼却装置、122a,122bは燃焼用空気供給ノズル,121a,121
bは電気ヒータである。
Claims (2)
- 【請求項1】内燃機関の排気通路に、壁で区画された
含塵ガス流路と清浄ガス流路とを有するフィルタと、前
記含塵ガス流路に含塵ガスを導入する導入管と、前記清
浄ガス流路から前記壁を通って前記含塵ガス流路へ流
れるガス流を間欠的に発生させる逆洗手段と、前記含塵
ガス流路から逆洗により脱着する黒煙の微粒子を受ける
ように配置された微粒子受け部とが配置され、さらに前
記微粒子受け部の底部に微粒子焼却装置を備えた排気黒
煙除去装置を用い、前記微粒子焼却装置により、排気ガ
スの全排出量の内0.2〜5体積%を排出し、系外へ微粒
子中の不燃分を継続的に排出することを特徴とする排気
黒煙の除去方法。 - 【請求項2】上記排気黒煙除去装置が加圧空気源を備
え、該加圧空気源が、逆洗手段と微粒子焼却装置の燃焼
用空気供給手段とに用いられている請求項1記載の排気
黒煙の除去方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7677189A JP2847737B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 排気黒煙の除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7677189A JP2847737B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 排気黒煙の除去方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02256811A JPH02256811A (ja) | 1990-10-17 |
JP2847737B2 true JP2847737B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=13614851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7677189A Expired - Fee Related JP2847737B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 排気黒煙の除去方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2847737B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0521117U (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-19 | いすゞ自動車株式会社 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
JP2531047B2 (ja) * | 1991-10-14 | 1996-09-04 | いすゞ自動車株式会社 | 排ガス中の微粒子除去装置 |
CN116537914A (zh) * | 2023-07-06 | 2023-08-04 | 泰州威虎环保科技有限公司 | 柴油机尾气净化装置 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP7677189A patent/JP2847737B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH02256811A (ja) | 1990-10-17 |
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