JP3327753B2 - 排気ガス黒煙除去装置 - Google Patents
排気ガス黒煙除去装置Info
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- JP3327753B2 JP3327753B2 JP28487395A JP28487395A JP3327753B2 JP 3327753 B2 JP3327753 B2 JP 3327753B2 JP 28487395 A JP28487395 A JP 28487395A JP 28487395 A JP28487395 A JP 28487395A JP 3327753 B2 JP3327753 B2 JP 3327753B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス黒煙除去
装置に関する。詳しくは、排気ガスに含まれる黒煙を捕
集した後、その黒煙を燃焼除去する再生機能を備えたも
のである。
装置に関する。詳しくは、排気ガスに含まれる黒煙を捕
集した後、その黒煙を燃焼除去する再生機能を備えたも
のである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、特にディーゼル機関において
は、排ガス中の黒煙が、排ガス規制の対象となりつつあ
り、種々の黒煙除去技術が開発されている。その一つと
して、図２に示すように、排ガス内の黒煙を黒煙捕集用
フィルタに体積させた後、目詰まりを防ぐために、この
フィルタに堆積した黒煙を燃焼除去する再生機能を有す
るものが開発されている。
は、排ガス中の黒煙が、排ガス規制の対象となりつつあ
り、種々の黒煙除去技術が開発されている。その一つと
して、図２に示すように、排ガス内の黒煙を黒煙捕集用
フィルタに体積させた後、目詰まりを防ぐために、この
フィルタに堆積した黒煙を燃焼除去する再生機能を有す
るものが開発されている。
【０００３】即ち、内燃機関の排気系４には排気ガスが
図中左側から右側へ流れると共にこの排気系４には金属
ケース１５が配設され、この金属ケース１５内には、左
から順に、酸化触媒５、黒煙捕集用フィルタ６が気密に
収納されている。黒煙捕集用フィルタ６は、セラミック
ハニカム構造体よりなり、排気系４を矢印方向に流れる
排ガス中の黒煙を捕集するのものである。捕集された黒
煙は、フィルタ内に徐々に堆積していく。
図中左側から右側へ流れると共にこの排気系４には金属
ケース１５が配設され、この金属ケース１５内には、左
から順に、酸化触媒５、黒煙捕集用フィルタ６が気密に
収納されている。黒煙捕集用フィルタ６は、セラミック
ハニカム構造体よりなり、排気系４を矢印方向に流れる
排ガス中の黒煙を捕集するのものである。捕集された黒
煙は、フィルタ内に徐々に堆積していく。
【０００４】酸化触媒５は、ハニカム構造体又は発泡構
造体よりなり、排気ガス中に混合された燃料により低温
触媒燃焼する。その燃焼熱により、フィルタ６に捕集さ
れた黒煙が燃焼除去される。酸化触媒５の上流側におけ
る排気系４には、ノズル７が配設される。このノズル７
は、調整手段１４を介して燃料タンク１０内のポンプ１
１に連通しており、制御回路１３からの指令により、排
気系４内に燃料を噴射する。
造体よりなり、排気ガス中に混合された燃料により低温
触媒燃焼する。その燃焼熱により、フィルタ６に捕集さ
れた黒煙が燃焼除去される。酸化触媒５の上流側におけ
る排気系４には、ノズル７が配設される。このノズル７
は、調整手段１４を介して燃料タンク１０内のポンプ１
１に連通しており、制御回路１３からの指令により、排
気系４内に燃料を噴射する。
【０００５】このノズル７と酸化触媒５の間には気化混
合機構１６が配設される。この気化混合機構１６は、ノ
ズル７から噴射された燃料を効率良く気化、混合するも
のである。更に、酸化触媒５の直前には排圧センサ８が
配置されると共に黒煙捕集用フィルタ６の直後には温度
センサ９が配置され、これらの情報は制御回路１３へ送
られる。
合機構１６が配設される。この気化混合機構１６は、ノ
ズル７から噴射された燃料を効率良く気化、混合するも
のである。更に、酸化触媒５の直前には排圧センサ８が
配置されると共に黒煙捕集用フィルタ６の直後には温度
センサ９が配置され、これらの情報は制御回路１３へ送
られる。
【０００６】制御回路１３は、排圧センサ８、温度セン
サ９からの情報が入力されると共に検出手段１２から内
燃機関のエンジン回転数の情報が入力され、これらの情
報に基づいて、適切な量の燃料をノズル７から噴射する
ように制御する。上述した排気ガス黒煙除去装置におい
ては、排気ガスに含まれる黒煙が黒煙捕集用フィルタ６
を通過する際に捕集され堆積されてゆくため、黒煙捕集
用フィルタ６の目詰まりを防止するための再生処理が行
われる。
サ９からの情報が入力されると共に検出手段１２から内
燃機関のエンジン回転数の情報が入力され、これらの情
報に基づいて、適切な量の燃料をノズル７から噴射する
ように制御する。上述した排気ガス黒煙除去装置におい
ては、排気ガスに含まれる黒煙が黒煙捕集用フィルタ６
を通過する際に捕集され堆積されてゆくため、黒煙捕集
用フィルタ６の目詰まりを防止するための再生処理が行
われる。
【０００７】再生処理は、ノズル７から噴射した適量の
燃料を気化混合機構１６で効率良く気化、混合し、酸化
触媒５において低温触媒燃焼させることにより、その燃
焼熱により、黒煙捕集用フィルタ６内に堆積した黒煙を
燃焼除去することにより行う。
燃料を気化混合機構１６で効率良く気化、混合し、酸化
触媒５において低温触媒燃焼させることにより、その燃
焼熱により、黒煙捕集用フィルタ６内に堆積した黒煙を
燃焼除去することにより行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した排気ガス黒煙
除去装置では酸化触媒５を使用するため、触媒入口温度
による活性変動が大きく、性能が不安定であった。即
ち、図６に示すように、触媒入口温度が、例えば、温度
Ｔ2，Ｔ3のように中高温の場合、燃料は比較的高い効率
で燃焼するが、例えば、温度Ｔ1のように低温の場合に
は、触媒入口温度が低くなるに従って、燃料の燃焼効率
が低下する。
除去装置では酸化触媒５を使用するため、触媒入口温度
による活性変動が大きく、性能が不安定であった。即
ち、図６に示すように、触媒入口温度が、例えば、温度
Ｔ2，Ｔ3のように中高温の場合、燃料は比較的高い効率
で燃焼するが、例えば、温度Ｔ1のように低温の場合に
は、触媒入口温度が低くなるに従って、燃料の燃焼効率
が低下する。
【０００９】そのため、図７に実線で示すように、再生
処理の開始直後の触媒入口温度が低温でしかも、ある振
幅で振動する場合には、燃焼効率が不十分なため、触媒
出口温度は上昇速度は緩やかとなり、ある振幅で振動す
ることになる。このことは、酸化触媒５の燃焼熱が不足
することを意味し、黒煙捕集用フィルタ６から黒煙は効
率的に除去されず、黒煙の燃え残りを生じる結果とな
る。
処理の開始直後の触媒入口温度が低温でしかも、ある振
幅で振動する場合には、燃焼効率が不十分なため、触媒
出口温度は上昇速度は緩やかとなり、ある振幅で振動す
ることになる。このことは、酸化触媒５の燃焼熱が不足
することを意味し、黒煙捕集用フィルタ６から黒煙は効
率的に除去されず、黒煙の燃え残りを生じる結果とな
る。
【００１０】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、酸化触媒の低温始動を迅速化し、且つ、耐
久性を向上させた排気ガス黒煙除去装置を提供すること
を目的とする。
ものであり、酸化触媒の低温始動を迅速化し、且つ、耐
久性を向上させた排気ガス黒煙除去装置を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する請
求項１に係る発明は、機関から排出される排気ガスを、
触媒燃焼器を通過させた後に更に黒煙捕集用フィルタを
通過させることにより、前記排気ガスに含まれる黒煙を
前記フィルタに堆積させる一方、前記触媒燃焼器の酸化
触媒の作用により、前記フィルタに捕集された黒煙を燃
焼除去する排気ガス黒煙除去装置において、前記触媒燃
焼器は、前記排ガスが異なる方向に流れる二つ以上の区
域に区分されると共にこれらの区域間には熱交換可能な
隔壁が介装され、前記触媒燃焼器は、円柱状のハニカム
構造体より構成されると共に該ハニカム構造体の中心区
域とその外周区域との二つに区分され、これら二つの区
域には前記排ガスが逆方向に流れ、前記排ガスは、前記
ハニカム構造体の中心区域を流れた後、当該ハニカム構
造体の外周区域を流れ、その後に、前記フィルタを通過
することを特徴とする。
求項１に係る発明は、機関から排出される排気ガスを、
触媒燃焼器を通過させた後に更に黒煙捕集用フィルタを
通過させることにより、前記排気ガスに含まれる黒煙を
前記フィルタに堆積させる一方、前記触媒燃焼器の酸化
触媒の作用により、前記フィルタに捕集された黒煙を燃
焼除去する排気ガス黒煙除去装置において、前記触媒燃
焼器は、前記排ガスが異なる方向に流れる二つ以上の区
域に区分されると共にこれらの区域間には熱交換可能な
隔壁が介装され、前記触媒燃焼器は、円柱状のハニカム
構造体より構成されると共に該ハニカム構造体の中心区
域とその外周区域との二つに区分され、これら二つの区
域には前記排ガスが逆方向に流れ、前記排ガスは、前記
ハニカム構造体の中心区域を流れた後、当該ハニカム構
造体の外周区域を流れ、その後に、前記フィルタを通過
することを特徴とする。
【００１２】
【００１３】
【００１４】また、請求項２に係る発明では、触媒燃焼
器として、ハニカム構造体を用いることにより、このハ
ニカム構造体の隔壁を温度交換可能な隔壁として利用す
ることが可能となる。更に、請求項３に係る発明では、
円柱状のハニカム構造体を中心区域と外周区域との二つ
に区分したため、排気ガスは先ず中心区域を通過し、次
に外周区域を通過することとなり、燃焼器として直列２
段構造となる。
器として、ハニカム構造体を用いることにより、このハ
ニカム構造体の隔壁を温度交換可能な隔壁として利用す
ることが可能となる。更に、請求項３に係る発明では、
円柱状のハニカム構造体を中心区域と外周区域との二つ
に区分したため、排気ガスは先ず中心区域を通過し、次
に外周区域を通過することとなり、燃焼器として直列２
段構造となる。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。同図に示す
ように、金属ケース１５内には、図中左から順に、酸化
燃焼器１７、黒煙捕集用フィルタ６とが気密に収納され
ている。黒煙捕集用フィルタ６は、円柱状のセラミック
ハニカム構造体よりなり、排気系を流れる排ガス中の黒
煙を捕集するのものである。
ように、金属ケース１５内には、図中左から順に、酸化
燃焼器１７、黒煙捕集用フィルタ６とが気密に収納され
ている。黒煙捕集用フィルタ６は、円柱状のセラミック
ハニカム構造体よりなり、排気系を流れる排ガス中の黒
煙を捕集するのものである。
【００１６】酸化燃焼器１７は、円柱状ハニカム構造の
酸化触媒であり、排気ガス中に混合された燃料により低
温触媒燃焼する。酸化燃焼器１７の図中左側において
は、金属ケース１５の端面が半球状の蓋１８により密封
される一方、酸化燃焼器１７と黒煙捕集用フィルタ６と
の間における金属ケース１５には曲管１９が気密に挿入
され、その一端が酸化燃焼器１７の中心区域と接続して
いる。
酸化触媒であり、排気ガス中に混合された燃料により低
温触媒燃焼する。酸化燃焼器１７の図中左側において
は、金属ケース１５の端面が半球状の蓋１８により密封
される一方、酸化燃焼器１７と黒煙捕集用フィルタ６と
の間における金属ケース１５には曲管１９が気密に挿入
され、その一端が酸化燃焼器１７の中心区域と接続して
いる。
【００１７】この曲管１９の他端は、図示しない内燃機
関に接続し、内燃機関で発生した排気ガスが図中矢印で
示すように流れ、この排気ガス中には再生時に燃料が混
合される。ここで、酸化燃焼器１７は、ハニカム構造体
となっているため、図中左右方向に複数の流路が配設さ
れると共にこれらの流路は隔壁を介して区分されてい
る。
関に接続し、内燃機関で発生した排気ガスが図中矢印で
示すように流れ、この排気ガス中には再生時に燃料が混
合される。ここで、酸化燃焼器１７は、ハニカム構造体
となっているため、図中左右方向に複数の流路が配設さ
れると共にこれらの流路は隔壁を介して区分されてい
る。
【００１８】従って、曲管１９より酸化燃焼器１７へ導
入された排気ガスは、半径方向に広がることなく、先
ず、その中心区域１７ａを図中右側から左側へ流れ、次
いで、蓋１８により反転し、引続き、その外周区域１７
ｂを図中左側から右側へ流れることになる。また、再生
時には排気ガスに燃料が混合されるため、酸化燃焼器１
７においては、その中心区域１７ａとその外周部分で
は、酸化触媒の作用により、二段階に燃焼することとな
る。
入された排気ガスは、半径方向に広がることなく、先
ず、その中心区域１７ａを図中右側から左側へ流れ、次
いで、蓋１８により反転し、引続き、その外周区域１７
ｂを図中左側から右側へ流れることになる。また、再生
時には排気ガスに燃料が混合されるため、酸化燃焼器１
７においては、その中心区域１７ａとその外周部分で
は、酸化触媒の作用により、二段階に燃焼することとな
る。
【００１９】更に、酸化燃焼器１７の中心区域１７ａを
排気ガスが通過する際に、ハニカム構造の隔壁を通じ
て、外周区域１７ｂを流れる排気ガスとの間で熱交換が
行われるため、図７中において破線で示すように、触媒
燃焼器１７の入口部での温度が例えばＴ3以上と迅速に
上昇することとなる。
排気ガスが通過する際に、ハニカム構造の隔壁を通じ
て、外周区域１７ｂを流れる排気ガスとの間で熱交換が
行われるため、図７中において破線で示すように、触媒
燃焼器１７の入口部での温度が例えばＴ3以上と迅速に
上昇することとなる。
【００２０】このように触媒燃焼器１７の入口部での温
度が迅速に上昇する結果、その出口部での温度も迅速に
上昇することになり、結果として、図８に破線で示すよ
うに、触媒燃焼器１７の燃焼効率は、同図中実線で示す
従来例よりも迅速に向上することとなる。尚、図８にお
いては、本発明と従来例とでは、同一堆積の触媒燃焼器
を用いた。
度が迅速に上昇する結果、その出口部での温度も迅速に
上昇することになり、結果として、図８に破線で示すよ
うに、触媒燃焼器１７の燃焼効率は、同図中実線で示す
従来例よりも迅速に向上することとなる。尚、図８にお
いては、本発明と従来例とでは、同一堆積の触媒燃焼器
を用いた。
【００２１】更に、触媒燃焼器１７の燃焼効率が向上す
るため、黒煙捕集用フィルタ６内での堆積した黒煙の燃
焼除去される効率も向上することになる。例えば、再生
効率を下式（１）で定義すると、図９に示すように、従
来例では再生効率は６０％であるにの対して、本発明で
は、８０％以上とるなる。これは、セラミックフィルタ
を再生する場合に、外周部より加熱されることとなるた
め、黒煙の燃え残りが少なくなるためであると考えられ
る。 再生効率（％）＝｛１−（燃え残り量／黒煙堆積量）｝×１００ …（１）
るため、黒煙捕集用フィルタ６内での堆積した黒煙の燃
焼除去される効率も向上することになる。例えば、再生
効率を下式（１）で定義すると、図９に示すように、従
来例では再生効率は６０％であるにの対して、本発明で
は、８０％以上とるなる。これは、セラミックフィルタ
を再生する場合に、外周部より加熱されることとなるた
め、黒煙の燃え残りが少なくなるためであると考えられ
る。 再生効率（％）＝｛１−（燃え残り量／黒煙堆積量）｝×１００ …（１）
【００２２】このように説明したように、本実施例で
は、触媒燃焼器１７内の排ガスの流路を工夫したため、
熱交換器を増設することなく、触媒燃焼器１７を向流型
の熱交換器としても利用することができ、また、燃焼器
としても内周区域１７ａと外周区域１７ｂとの直列２段
構造となる。そのため、本実施例では、１段構造であっ
た従来例に比較して、触媒燃焼器１７の入口温度が迅速
に加熱され、燃焼効率が向上し、その結果、黒煙の再生
効率も向上することとなる。
は、触媒燃焼器１７内の排ガスの流路を工夫したため、
熱交換器を増設することなく、触媒燃焼器１７を向流型
の熱交換器としても利用することができ、また、燃焼器
としても内周区域１７ａと外周区域１７ｂとの直列２段
構造となる。そのため、本実施例では、１段構造であっ
た従来例に比較して、触媒燃焼器１７の入口温度が迅速
に加熱され、燃焼効率が向上し、その結果、黒煙の再生
効率も向上することとなる。
【００２３】本発明の具体例を図３〜図５に示す。この
具体例は、黒煙捕集用フィルタを省略したものである。
寸法は図中に示す通りである。その他の構成は前述した
実施例と同様であり、同様の作用効果を奏する。
具体例は、黒煙捕集用フィルタを省略したものである。
寸法は図中に示す通りである。その他の構成は前述した
実施例と同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００２４】
【発明の効果】以上、実施例に基づいた具体的に説明し
たように、本発明では、触媒燃焼器が少なくとも二つ以
上の区域に区分され、これら区域に排気ガスが流れる
際、熱交換可能であるため、入口温度が速やかに上昇
し、低温始動性に優れる。特に、触媒燃焼器として、ハ
ニカム構造を採用し、直流２段型の熱交換器として機能
させることにより、一層燃焼効率も向上する。また、触
媒燃焼器の燃焼効率が向上するため、低容積化が図れ、
更に、再生時の黒煙捕集用フィルタの燃え残りが少なく
なるため、耐久性が向上する。
たように、本発明では、触媒燃焼器が少なくとも二つ以
上の区域に区分され、これら区域に排気ガスが流れる
際、熱交換可能であるため、入口温度が速やかに上昇
し、低温始動性に優れる。特に、触媒燃焼器として、ハ
ニカム構造を採用し、直流２段型の熱交換器として機能
させることにより、一層燃焼効率も向上する。また、触
媒燃焼器の燃焼効率が向上するため、低容積化が図れ、
更に、再生時の黒煙捕集用フィルタの燃え残りが少なく
なるため、耐久性が向上する。
【図１】本発明の一実施例に係る排気ガス黒煙除去装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】従来の排気ガス黒煙除去装置を示す構成図であ
る。
る。
【図３】触媒燃焼器の具体例を示す左側面図である。
【図４】触媒燃焼器の具体例を示す正面断面図である。
【図５】触媒燃焼器の具体例を示す右側面図である。
【図６】触媒活性（触媒基本性能）を示すグラフであ
る。
る。
【図７】再生時の触媒温度を示すグラフである。
【図８】燃焼効率を示すグラフである。
【図９】再生効率を示す棒グラフである。
５ 酸化触媒 ６ 黒煙捕集用フィルタ ７ ノズル ８ 排圧センサ ９ 温度センサ １０ 燃料タンク１０ １１ ポンプ １２ 検出手段 １３ 制御回路 １４ 調整手段 １５ 金属ケース １６ 気化混合機構 １７ 触媒燃焼器 １７ａ 中心区域 １７ｂ 外周区域 １８ 蓋 １９ 曲管
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/02 F01N 3/24 - 3/28
Claims (1)
- 【請求項１】 機関から排出される排気ガスを、触媒燃
焼器を通過させた後に更に黒煙捕集用フィルタを通過さ
せることにより、前記排気ガスに含まれる黒煙を前記フ
ィルタに堆積させる一方、前記触媒燃焼器の酸化触媒の
作用により、前記フィルタに捕集された黒煙を燃焼除去
する排気ガス黒煙除去装置において、前記触媒燃焼器
は、前記排ガスが異なる方向に流れる二つ以上の区域に
区分されると共にこれらの区域間には熱交換可能な隔壁
が介装され、前記触媒燃焼器は、円柱状のハニカム構造
体より構成されると共に該ハニカム構造体の中心区域と
その外周区域との二つに区分され、これら二つの区域に
は前記排ガスが逆方向に流れ、前記排ガスは、前記ハニ
カム構造体の中心区域を流れた後、当該ハニカム構造体
の外周区域を流れ、その後に、前記フィルタを通過する
ことを特徴とする排気ガス黒煙除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28487395A JP3327753B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 排気ガス黒煙除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28487395A JP3327753B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 排気ガス黒煙除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09125932A JPH09125932A (ja) | 1997-05-13 |
| JP3327753B2 true JP3327753B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=17684147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28487395A Expired - Fee Related JP3327753B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 排気ガス黒煙除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3327753B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19943846A1 (de) * | 1999-09-13 | 2001-03-15 | Emitec Emissionstechnologie | Vorrichtung mit Heizelement zur Abgasreinigung |
| JP2008255858A (ja) | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Yanmar Co Ltd | ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置 |
-
1995
- 1995-11-01 JP JP28487395A patent/JP3327753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09125932A (ja) | 1997-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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