JP3365244B2 - Exhaust gas purification equipment - Google Patents

Exhaust gas purification equipment

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JP3365244B2
JP3365244B2 JP05131897A JP5131897A JP3365244B2 JP 3365244 B2 JP3365244 B2 JP 3365244B2 JP 05131897 A JP05131897 A JP 05131897A JP 5131897 A JP5131897 A JP 5131897A JP 3365244 B2 JP3365244 B2 JP 3365244B2
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康弘 藤原
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等から排出されるパティキュレート(煤等の可燃性微
粒子)をフィルタにより捕集し、捕集したパティキュレ
ートを燃焼させてフィルタを再生させる排ガス浄化装置
に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、ディーゼルエンジン等から排出さ
れるパティキュレートが環境保護の観点および健康上の
理由から規制され始めている。パティキュレートを取り
除いてディーゼルエンジンの排ガスを浄化する方法とし
て、排気管の途中に耐熱性のセラミックハニカム構造の
フィルタを取り付けてパティキュレートを濾過する方法
がある。この方法の特徴は、或る程度パティキュレート
が堆積したとき、この堆積したパティキュレートに火を
つけて燃焼させ、炭酸ガスに変えて大気に放出し、フィ
ルタをクリーンに再生して、繰り返し使用することであ
る。このようなフィルタの再生を燃焼再生(リジェネレ
ーション)と呼ぶ。 【0003】一般にディーゼルエンジンの排ガスはパテ
ィキュレートの着火温度より低いので、そのままではパ
ティキュレートは燃焼せず堆積するだけであり、堆積し
たパティキュレートは排気圧力を過度に上昇させ、エン
ジンおよびエミッションの性能を低下させる。従って、
フィルタの燃焼再生をさせるには、何らかの方法によっ
て排ガス温度を上げるか又はフィルタ温度を上げる必要
がある。近年は、排気系に2個のフィルタを備えて排ガ
ス浄化を交互に行う方法が提案されている。このときの
一方のフィルタの燃焼再生は、排ガス濾過中ではなく、
一方のフィルタに或る程度のパティキュレートが堆積し
た後、排ガス浄化を他方のフィルタで行っているときに
行われる。加熱部としては電気ヒータ、バーナー、マイ
クロ波発信器などがあり、この加熱部によりフィルタを
加熱してフィルタの温度を上げ、パティキュレートを燃
焼させることにより燃焼再生を行っている。以下、従来
の排ガス浄化装置について説明する。 【0004】図8は従来の排ガス浄化装置を示す構成図
である。図8において、1はディーゼルエンジンの排ガ
ス浄化装置、2はディーゼルエンジン、3はマニホール
ド、4、5a、5b、9a、9bはそれぞれエンジン排
ガスの流路配管、6はエンジン排ガスの流路を制御する
弁、7a、7bはフィルタ8a、8bを収納するフィル
タ収納容器、10a、10b、12は燃焼再生の二次空
気が導入される流路配管、11は二次空気の流路を制御
する導入弁、13はエアブロア、16は弁6、導入弁1
1、エアブロア13、排気弁18a、18b、電気ヒー
タ20a、20bを制御するコントローラ、19a、1
9bは燃焼再生の二次空気を排気する流路配管である。 【0005】以上のような構成の従来の排ガス浄化装置
について、その燃焼再生の動作を説明する。 【0006】フィルタ8aの排ガス浄化中にコントロー
ラ16が差圧センサ(図示せず)等の捕集量検知装置で
再生開始時期と判定すると、これまで配管4から配管5
aに流れていた排ガスは、弁6、導入弁11が作動し
て、配管4から配管5bに流れ、フィルタ8bを通過す
ることにより浄化され、配管9bから流出される。一
方、コントローラ16により再生開始時期と判定された
フィルタ8a側では、電気ヒータ20aに電力が供給さ
れ、加熱される。同時に排気弁18aが開き、エアブロ
ア13から配管10aを通ってフィルタ8aに二次空気
が供給される。或る時間経過すると、フィルタ8aの温
度がパティキュレート着火温度に達し、パティキュレー
トが燃焼を開始する。その燃焼排ガスは配管19aから
流出される。 【0007】或る時間経過後、電気ヒータ20aへの電
力供給が終了し、二次空気のみによるパティキュレート
燃焼が継続する。この燃焼はパティキュレートの火炎伝
搬によって実現される。さらに或る時間経過すると、コ
ントローラ16は、燃焼再生が完了したと判定し、エア
ブロア13を停止し、排気弁18aを閉じ、二次空気の
供給も終了させ、フィルタ8aを浄化待機の状態とす
る。その後、差圧センサ等の捕集量検知装置でフィルタ
8bが再生開始時期に達したと判定すると、コントロー
ラ16は、いままで配管4から配管5bに流れていた排
ガスを弁6、導入弁11を作動させて配管4から配管5
aに流し、フィルタ8aを通過させることにより浄化
し、配管9aから流出させる。これ以降は、上述の燃焼
再生動作が繰り返し継続され、フィルタ8aと8bとで
交互に排ガス浄化と燃焼再生が繰り返される。 【0008】上記従来例では、電気ヒータによる加熱を
例としたが、加熱方法としては、軽油等をバーナーによ
り燃焼させて加熱する方法やマイクロ波を発信させて加
熱する方法(特開平4−136409号公報)がある。
バーナーによる加熱方法はバーナーの安定性や火炎を出
すための安全性の確保等に問題点を有する。 【0009】また、マイクロ波による加熱方法は、パテ
ィキュレートの捕集量を検知できる利点があるが、フィ
ルタ内の均一加熱やマイクロ波の漏れ対策、高電圧使用
による安全性確保等に問題点を有する。 【0010】さらに、フィルタの入口部の温度を規定し
た特公平3−36133号公報があるが、これはパティ
キュレートを完全に燃焼するために必要な温度を規定し
ているだけで、この方法では、着火現象が見られ、急激
な温度上昇が発生し、フィルタが破損する可能性がある
という問題点がある。 【0011】さらに、二重容器をフィルタ収納容器に利
用した排ガス浄化装置として特開平7−247826号
公報があるが、これは上述したような電気ヒータやマイ
クロ波加熱を用いた火炎伝搬による燃焼再生方法を適用
したものであり、フィルタ収納容器からの熱の拡散を最
小限に止めることにより、フィルタの信頼性および再生
効率の向上が期待できるものであるが、火炎伝搬による
燃焼再生方法では着火を伴うため、フィルタ内温度分布
の差分を小さくするのには限界があり、フィルタの信頼
性および再生効率の向上にも限界があるという問題点が
ある。 【0012】さらに、フィルタを加熱せずに、高圧エア
でパティキュレートを払い落とし、フィルタ外部で加熱
燃焼する逆洗と呼ばれるフィルタ再生方法もあるが、高
圧エアでパティキュレートを払い落とすので効率が低
く、また、高圧エアを漏らさないような高いシール性が
必要で構造が複雑になるという問題点がある。 【0013】 【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の排ガス浄化装置では、電気ヒータ等による加熱である
ため、フィルタ内のパティキュレートの燃焼は火炎伝搬
による燃焼となって着火を伴い、また、フィルタ外周部
ではフィルタ収納容器を伝わって熱が逃げるためにフィ
ルタ内の温度勾配が非常に大きくなってフィルタのクラ
ック発生の要因となるという問題点を有していた。 【0014】また、火炎伝搬で燃焼継続を実現するた
め、温度が低下したフィルタ外周部ではパティキュレー
トの燃え残りが発生して再生効率を下げると共に捕集再
生を繰り返しているうちに異常燃焼で高温になり溶損の
原因となるという問題点を有していた。 【0015】上記クラック、溶損は共にフィルタの機能
を大きく損なうものであり、実用化に向けての大きな課
題となっている。また、再生動作中はフィルタ収納容器
が高温になり危険であり、再生動作時以外でもフィルタ
収納容器外部からの振動、衝撃によりフィルタが破損し
やすいことも実用化に向けての課題である。 【0016】この排ガス浄化装置では、フィルタにクラ
ックが入ったり、溶損・破損することが防止されること
が要求されている。 【0017】本発明は、フィルタにクラックが入った
り、溶損・破損することを防止できると共に効率良くフ
ィルタを再生することができる排ガス浄化装置を提供す
ることを目的とする。 【0018】 【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の排ガス浄化装置は、排ガスを通過させて排ガ
ス中のパティキュレートを捕集するフィルタに付着した
パティキュレートを燃焼させる排ガス浄化装置であっ
て、外筒金属管とフィルタを内蔵する内筒金属管とから
成り、外筒金属管と内筒金属管との間の空隙が密閉され
た中空部である二重容器と、内筒金属管に内蔵され、導
入する所定流量の空気を加熱して熱風をフィルタに吹き
付ける加熱部とを有し、二重容器は、中空部に連通する
安全弁を有する構成を備えている。 【0019】これにより、フィルタにクラックが入った
り、溶損・破損することを防止できると共に効率良くフ
ィルタを再生することができる排ガス浄化装置が得られ
る。 【0020】 【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、排ガスを通過させて排ガス中のパティキュレートを
捕集するフィルタに付着したパティキュレートを燃焼さ
せる排ガス浄化装置であって、外筒金属管とフィルタを
内蔵する内筒金属管とから成り、外筒金属管と内筒金属
管との間の空隙が密閉された中空部である二重容器と、
内筒金属管に内蔵され、導入する所定流量の空気を加熱
して熱風をフィルタに吹き付ける加熱部とを有し、二重
容器は、中空部に連通する安全弁を有することとしたも
のであり、熱風がフィルタに吹き付けられてフィルタ全
体が均一に加熱されると共に熱風が二重容器により外部
と断熱され、更に、フィルタ再生動作中の高温下での密
閉された中空部内の気体膨脹による内圧上昇が防止され
るという作用を有する。 【0021】 【0022】 【0023】以下、本発明の実施の形態について、図1
〜図7を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1による
排ガス浄化装置を示す構成図であり、ディーゼルエンジ
ンの排ガス浄化装置を示すものである。 【0024】図1において、101はディーゼルエンジ
ンの排ガス浄化装置、102はディーゼルエンジン、1
03はディーゼルエンジン102の各排気孔(図示せ
ず)に各上流端部がそれぞれ連設された排気マニホール
ド、104は排気マニホールド103の下流端部に上流
端部が連設された排気管(以下、「上流側排気管」とい
う)、105a、105bは上流側排気管104の下流
側から2つに分岐された流路配管、106は上流側排気
管104から各流路配管105a、105bに分岐され
る分岐部に配設され、上流側排気管104から流路配管
105a、105bに導入される排気ガスの流路を切り
換える切換えバルブ、107a、107bは各流路配管
105a、105bの下流端部にそれぞれ連設され、ス
テンレス鋼を溶接して成るフィルタ収納二重容器、10
8a、108bはコージェライト(2MgO・5SiO
2・2Al23)を押出し成型法により作製した直径
(φ)5.66インチ×長さ(L)6インチのウォール
フロー型のハニカム構造のセラミックフィルタから成
り、各フィルタ収納二重容器107a、107b内にそ
れぞれが収納されたフィルタ、109a、109bは各
フィルタ収納二重容器107a、107bの下流側に連
設された下流側排気管、110a、110bは二次空気
供給配管、111は二次空気供給流路を切り換える切換
えバルブ、112は二次空気供給管、113は二次空気
供給管112の端部に配設され、各フィルタ収納二重容
器107a、107bに所定流量の二次空気を供給する
エアブロア等の二次空気供給部、114a、114bは
各フィルタ収納二重容器107a、107bに取り付け
られ、二次空気供給配管110a、110bに接続され
た電気ヒータ等の加熱部、115a、115bは温度セ
ンサ、116は切換えバルブ106、111、二次空気
供給部113、加熱部114a、114bに電気的に接
続され、排ガス浄化装置101の全体を制御するコント
ローラ、118a、118bは放出弁、119a、11
9bは各端部が各放出弁118a、118bを介して各
流路配管105a、105bに接続された放出管、12
1a、121bは各フィルタ収納二重容器107a、1
07b内のフィルタ108a、108bのそれぞれの両
端の圧力差を測定する差圧センサである。 【0025】ここで、フィルタ収納二重容器107a、
107b、フィルタ108a、108b、二次空気供給
部113、加熱部114a、114b、温度センサ11
5a、115b、差圧センサ121a、121bの材質
等について説明する。 【0026】フィルタ収納二重容器107a、107b
は、予め熱処理を施したステンレスSUS304から成
る内径の異なる大小2つの金属管(外筒金属管と内筒金
属管)と2つの金属管を接続するための2枚のリングと
から構成され、そのリングの断面は高温下で二重容器を
使用する際に発生する内外の金属管の延びの差を吸収す
るためにV字形あるいはU字形に成形した。これらの部
材を気密性よく溶接により接続し、密閉された中空部を
有する二重容器を構成した。容器107a、107bの
材料としては上記ステンレスSUS304のように耐熱
性、耐食性のある金属が使用され、フィルタ108a、
108bとの間には蛭石等が含有され熱によって膨脹す
る材料のシールド材を用い、パティキュレートの漏れを
防止する。 【0027】上記構成の説明では、パティキュレートを
捕集するフィルタ108a、108bは、コージェライ
トを押出し成型法により作製した直径5.66インチ×
長さ6インチのウォールフロー型のハニカム構造のセラ
ミックフィルタとしたが、材質としてはムライトを用い
てもよく、また耐熱性、耐食性に優れた金属材料でも構
わない。形状は円筒形のものがほとんどであるが、楕円
筒形や方形でもかまわない。大きさは例えば直径4〜1
3インチ、長さ5〜14インチで、セル数は1インチ平
方あたり50〜400個である。フィルタに捕集される
パティキュレートの捕集量は、フィルタの単位体積(1
リットル)当たりの重量(グラム)で表すと、1〜30
程度である。パティキュレートの成分の1つに可溶性有
機物(SOF)があり、フィルタ108a、108bに
捕集された場合でも、再生中に燃焼せず、蒸発して大気
中に放出されるので、フィルタ108a、108bの前
または後に貴金属等を担持したSOF酸化触媒を設ける
ことが好ましい。 【0028】二次空気供給部113としては、エアブロ
ア、エアポンプ、コンプレッサ等があるが、エアブロア
は大流量であるが小静圧であり、エアポンプやコンプレ
ッサは大静圧であるが小流量である。空気の流量として
は0.1〜2.0立米で多ければ多いほど良いが、送風
手段の能力から1立米以下が適当である。また、1立米
程度の空気を加熱するには多大な電力が必要となるた
め、加熱空気の循環やエンジン排ガス利用等の電力削減
手段を設けることが好ましい。 【0029】加熱部114a、114bは例えば、Fe
−Cr−Al系から成る発熱体をコイル状に巻回してそ
の巻回物を絶縁体等で覆い、更にそれをステンレス等の
金属保護管に挿入したもの、あるいは、セラミック製の
サポート部内に発熱体を熱効率の良い巻き方で巻いたも
のを収納したものが好ましい。加熱部114a、114
bが空気加熱用の電気ヒータの場合、発熱体と空気が接
触する構造を有し、発熱体としてはニクロム線、カンタ
ル線、セラミックヒータ等がある。また、耐食性等の信
頼性を考慮してシースタイプとしてもかまわない。加熱
する空気量と熱交換率に応じてヒータ容量は決定され
る。 【0030】温度センサ115a、115bは、シース
タイプの熱電対や白金抵抗体等の比較的高温を検知でき
るものであれば良いが、排ガスに晒されるので耐食性が
良いものが好ましい。また、放射伝熱による指示温度の
低下を防ぐように各センサの配置を考慮することが好ま
しい。 【0031】差圧センサ121a、121bのフィルタ
収納二重容器107a107bに配置される部分には半
導体圧力センサ等を用いることが好ましいが、排ガスが
直接触れないようにミストフィルタ等をセンサの周りに
配置することが好ましい。 【0032】以上のように構成された排ガス浄化装置に
ついて以下、その動作を図2〜図4を用いて説明する。
図2は図1の排ガス浄化装置における燃焼再生の動作を
示すフローチャートであり、図3は図1の排ガス浄化装
置のフィルタ108a、108b内の温度を求める際の
測定位置を示す測定位置図、図4(a)は二重容器を用
い、空気を加熱媒体とした場合の実験結果を示すグラフ
図、図4(b)は一重容器を用い、空気を加熱媒体とし
た場合の実験結果を示すグラフ図、図4(c)は一重容
器を用い、電気ヒータによる火炎伝搬で燃焼再生を行っ
た場合の実験結果を示すグラフ図である。図3におい
て、130は熱風流入面、140は熱風流出面である。 【0033】ここでは、排ガス浄化装置101は、ディ
ーゼルエンジン102から排出された排気ガスを一方の
フィルタ108aで浄化しているものとする。まず、コ
ントローラ116が、燃焼再生時期か否かを判定するの
に、差圧センサ121aの出力信号を参照する。すなわ
ち、コントローラ116は、差圧センサ121aの出力
信号に基づいて差圧信号を生成し、その差圧信号によっ
て燃焼再生時期か否かを判定する。本実施の形態では、
フィルタ収納二重容器107aの排ガス流入側の圧力と
排ガス流出側の圧力との圧力差が大きくなればなるほど
フィルタ108aに煤などが多く捕集されていることに
なるので、圧力差が所定圧力差以上の場合にコントロー
ラ116はフィルタ108aは燃焼再生時期であると判
定する。 【0034】次に、コントローラ116は、他方のフィ
ルタ108bで排気ガスを浄化するために、切換えバル
ブ106を流路配管105aを閉塞するように流路配管
105b側に傾斜させると同時に、切換えバルブ111
を二次空気供給配管110b側を閉塞するように二次空
気供給配管110a側に傾斜させ、かつ、放出弁118
aを開とする(S1)。これによりディーゼルエンジン
102から排出された排気ガスは、排気マニホールド1
03、上流側排気管104から流路配管105bを順次
介してフィルタ収納二重容器107b内に導入され、フ
ィルタ108bで排気ガス中の煤等が捕集された後、煤
等が除かれた浄化ガスが下流側排気管109bから大気
中に放出される。 【0035】次に、コントローラ116は、走行距離や
ステップ1で生成した差圧信号から煤等のパティキュレ
ートの捕集量を算出する(S2)。 【0036】次に、コントローラ116は、算出された
パティキュレートの捕集量に応じて、二次空気供給部1
13からの風量を一定として加熱部114aに印加する
電圧、電流を制御する燃焼再生プログラムを決定する
(S3)。二次空気供給部113からは所定流量の常温
の空気が吐出され、その吐出空気量が風量となる。 【0037】次に、コントローラ116は、ステップ3
で決定した燃焼再生プログラムに従い、二次空気供給部
113をオンとし、また、加熱部114aに印加する電
圧、電流を温度センサ115aからの温度信号を参照し
ながら制御して、燃焼再生動作が開始する(S4)。 【0038】次に、コントローラ116は、燃焼再生プ
ログラム上で設定された時間が経過すると、フィルタ1
08aの排気ガス流路方向の前後の差圧を差圧センサ1
21aにより測定し、その差圧が設定値より低いか否か
を判定する(S5)。コントローラ116は、ステップ
5で差圧が設定値より高いと判定したときには燃焼再生
プログラムを継続する(S6)。差圧が設定値より低い
と判定したときには、コントローラ116は、二次空気
供給部113の風量を一定として加熱部114aに印加
する電圧、電流を制御する燃焼再生プログラムにおける
所定の降温動作を開始する(S7)。 【0039】次に、コントローラ116は、上記所定の
降温動作開始から所定時間が経過すると、加熱部114
aに印加する電圧、電流を停止し、さらに二次空気供給
部113をオフとし、フィルタ108aの燃焼再生動作
を終了する(S8)。 【0040】ここで、本実施の形態による排ガス浄化装
置における実験について説明する。この実験において
は、中空部を減圧下に置いたフィルタ収納二重容器を用
い、空気を加熱媒体とする排ガス浄化装置を用いて、排
気ガス中の煤等のパティキュレートを捕集させた後、パ
ティキュレートの捕集量に応じた燃焼再生プログラムを
設定し、かつ、実験のため図3に示すようにフィルタ内
に合計9個の温度センサT1〜T9を位置Z1〜Z9に
配置し、燃焼再生動作における温度を測定した。 【0041】実験結果を図4(a)に示す。また、比較
のため、二重容器ではなく一重容器を用い、空気を加熱
媒体としてフィルタを加熱して燃焼再生を行った場合の
結果を図4(b)に示し、一重容器を用い、電気ヒータ
による火炎伝搬で燃焼再生を行った場合の結果(つまり
従来の装置における結果)を図4(c)に示す。また、
各々の実験結果における各時間でのフィルタ内9点の温
度ばらつきを(表1)に示す。 【0042】 【表1】 【0043】図4(a)〜(c)、(表1)から明らか
なように、中空部を減圧下に置いた二重容器を用い、空
気を加熱媒体とした場合の方が、一重容器を用いた場
合、および、一重容器を用い且つ電気ヒータによる火炎
伝搬で燃焼再生を行った場合に比べ、最もフィルタの均
一加熱が実現できる。 【0044】図5は本実施の形態による排ガス浄化装置
を構成するフィルタ収納二重容器を示す断面図である。
図5において、105はエンジン排ガスの導入および燃
焼再生の二次空気の排気の流路配管、107は後述のフ
ィルタ108を収納するフィルタ収納二重容器、108
はセラミックハニカム構造のフィルタ、109はフィル
タ108を通過した排ガスの排気用および燃焼再生の二
次空気の導入用の流路配管、114は導入された二次空
気123を加熱して熱風とするための電気ヒータ、12
2はエンジン排ガスである。なお、それぞれの配管は耐
食性のあるステンレス鋼等で構成することが好ましい。
また、フィルタ108は上述したように圧力損失の小さ
なハニカム構造が好ましい。さらに、フィルタ108の
少なくとも一方に酸化触媒を設けてもよい。 【0045】フィルタ108を収納する二重容器107
は、2つの円筒状の金属管すなわち外筒金属管117
a、内筒金属管117bおよび金属管117a、117
bの双方の端部を接続する2つの金属リング117c、
117dにより構成されている。また、金属管117
a、117bおよび金属リング117c、117dはそ
れぞれ溶接により接合され、中空部を有する密閉構造と
なっている。これらは耐食性、耐熱性のあるステンレス
鋼等で構成することが好ましい。 【0046】以上のように構成されたフィルタ収納二重
容器107の機能等を説明する。まず、エンジン排ガス
122がフィルタ108を通過することにより所定量の
煤等のパティキュレートをフィルタ108により捕集し
た後、エンジン排ガス122を遮断し、切換えバルブ1
06、111の切換えにより燃焼再生の二次空気および
その排気の流路を確保する。その後、パティキュレート
が捕集されたフィルタ108の再生を開始する。まず、
燃焼再生の二次空気の導入用流路配管109から燃焼再
生の二次空気123を導入する。二次空気123は電気
ヒータ114により加熱され、熱風となる。この熱風は
フィルタ108に吹き付けられ、フィルタ108を加熱
する。フィルタ108の加熱を熱風により行うことによ
り熱風はフィルタ108を一様に通過するため、フィル
タ108全体を一様に加熱する。 【0047】また、フィルタ108の外周部から収納容
器を伝わって逃げていく熱は二重容器107の中空部に
ある空気層により断熱され、熱の逃げを低減することが
できる。 【0048】これにより、フィルタ108に捕集された
パティキュレートが各部で一様に燃焼し、フィルタ10
8にダメージを与えることなく再生が可能となる。ま
た、二重容器107に振動、衝撃等の外力が加わった場
合、外力は外筒金属管117aと中空部に吸収されてフ
ィルタ108に伝わりにくく、フィルタ108にダメー
ジを与えることが少ない。 【0049】以上のように本実施の形態によれば、フィ
ルタ108aを密閉された中空部を有する二重容器に収
納し、火炎伝搬による燃焼再生ではなく、空気を加熱媒
体とし、この加熱された空気をフィルタ108aに吹き
付けることにより、フィルタ108a全体を効率的にむ
らなく加熱昇温させることができるので、パティキュレ
ートが捕集されたフィルタ108a内でパティキュレー
トは、着火(急激な温度上昇を伴う燃焼)の連続による
燃焼ではなく、一様な燃焼となり、フィルタ108a内
の温度分布、温度勾配が小さく、フィルタをクラック、
溶損の発生なしに再生することができる。また、フィル
タ108aが二重容器107aにより保護されているた
め、外部からの衝撃、振動によるフィルタ108aの破
損が防止できると共に二重容器107aの中空部による
断熱効果も期待できるため、再生効率よくフィルタ10
8aを再生することができる。中空部による断熱効果に
より、フィルタ108a外周部の温度低下がなく、フィ
ルタ108a内の温度勾配を小さくし、かつ、異常高温
および燃え残りも防止される。 【0050】(実施の形態2)図6は本実施の形態によ
る排ガス浄化装置を構成するフィルタ収納二重容器を示
す断面図である。図6において、流路配管105、フィ
ルタ収納二重容器107、フィルタ108、流路配管1
09、電気ヒータ114、エンジン排ガス122、二次
空気123は図5と同様のものであり、同一符号を付
し、説明は省略する。124は中空部に連通し、中空部
の内圧が所定値以上になったときに自動的に弁から中空
部内部の気体を大気中に解放する安全弁である。また、
本実施の形態1における図1のフィルタ収納二重容器1
07a、107b、フィルタ108a、108b、図5
のフィルタ収納二重容器107、フィルタ108につい
て述べたことと同様のことが、本実施の形態における図
6のフィルタ収納二重容器107、フィルタ108につ
いても言える。 【0051】本実施の形態と(実施の形態1)との相違
は、図5と図6との比較から分かるように、安全弁12
4の有無であるので、安全弁124についてのみを説明
する。熱風によるフィルタ108加熱中の高温下では密
閉された中空部内の気体は膨脹してその内圧が上昇す
る。この内圧上昇により自動的に安全弁124が作動し
て、上昇圧を大気中に解放する。このことにより、内圧
の上昇を防止することができ、内圧上昇による容器破裂
等を防止することができる。 【0052】以上のように本実施の形態によれば、フィ
ルタ108の再生動作中の高温下での密閉された中空部
内の気体膨脹による内圧上昇を安全弁124により防止
することができるので、内圧上昇によるフィルタ収納二
重容器107の破裂等を防止することができる。 【0053】(実施の形態3)図7は本実施の形態によ
る排ガス浄化装置を構成するフィルタ収納二重容器を示
す断面図である。図7において、流路配管105、フィ
ルタ収納二重容器107、フィルタ108、流路配管1
09、電気ヒータ114、エンジン排ガス122、二次
空気123は図5と同様のものであり、同一符号を付
し、説明は省略する。125は外筒金属管117aに溶
接により取り付けられ、中空部を減圧する(例えば高真
空状態にする)ための吸気口である。また、実施の形態
1における図1のフィルタ収納二重容器107a、10
7b、フィルタ108a、108b、図5のフィルタ収
納二重容器107、フィルタ108について述べたこと
と同様のことが、本実施の形態における図7のフィルタ
収納二重容器107、フィルタ108についても言え
る。 【0054】本実施の形態と実施の形態1との相違は、
図5と図7との比較から分かるように、吸気口125の
有無であるので、吸気口125についてのみを説明す
る。 【0055】中空部を減圧下に置く場合、吸気口125
に真空ポンプを接続し、10-4Torr程度の真空度ま
で減圧した後、吸気口125を密封する。このときの真
空度の程度は、断熱性能の面からは真空度は小さいほど
望ましいが、製造上の制約から、10-1Torr〜10
-6Torrの範囲が好ましい。このように構成されるフ
ィルタ収納二重容器107は耐食性、耐熱性のある金属
材料たとえばステンレス鋼で制作することが好ましい。
また、中空部の減圧状態を維持するためには、高温時に
金属材料から発生するガスによる減圧状態の劣化を防止
する目的で金属材料使用時の高温状態(例えば熱風温度
を600℃と設定する場合には600℃以上)で熱処理
するか、あるいは、発生するガスを吸収する吸着剤を配
置することが好ましい。この吸着剤には一例として、ゲ
ッタ材と呼ばれる合金が用いられる。ゲッタ材はジルコ
ニウムを主成分とするジルコニウム−バナジウム−鉄等
の合金である。 【0056】以上のように本実施の形態によれば、中空
部を適正な減圧下状態とすることができるので、中空部
を確実に断熱状態とすることができる。 【0057】 【発明の効果】以上のように本発明の排ガス浄化装置に
よれば、フィルタを密閉された中空部を有する二重容器
に収納し、加熱媒体である空気をフィルタに吹き付ける
ことにより、フィルタ全体を効率的にむらなく加熱昇温
させることができるので、パティキュレートが捕集され
たフィルタ内でパティキュレートは一様な燃焼となり、
フィルタ内の温度分布、温度勾配が小さく、フィルタを
クラック、溶損の発生なしに再生することができるとい
う有利な効果がある。また、フィルタが二重容器により
保護されているため、外部からの衝撃、振動によるフィ
ルタの破損が防止できると共に二重容器の中空部による
断熱効果も期待できるため、再生効率よくフィルタを再
生することができるという有利な効果も得られる。 【0058】また、二重容器は、中空部に連通する安全
弁を有することにより、フィルタの再生動作中の高温下
での密閉された中空部内の気体膨脹による内圧上昇を安
全弁により防止することができるので、内圧上昇による
フィルタ収納二重容器の破裂等を防止することができる
という有利な効果が得られる。 【0059】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a diesel engine.
Particulates (such as flammable fines such as soot)
Particles) collected by a filter, and the collected particulates
Exhaust gas purification device that regenerates the filter by burning the heat
About. [0002] 2. Description of the Related Art In recent years, emissions from diesel engines and the like have been increasing.
Particulates are environmental protection and health concerns
It is beginning to be regulated for reasons. Take the particulates
Except for the method of purifying exhaust gas from diesel engines.
In the middle of the exhaust pipe, a heat-resistant ceramic honeycomb structure
How to filter particulates by installing a filter
There is. The feature of this method is that the particulate
When fire accumulates, the deposited particulates are ignited.
Burn it, convert it to carbon dioxide and release it to the atmosphere.
Is to regenerate the filter cleanly and use it repeatedly.
You. Combustion regeneration (regeneration)
Option). [0003] Generally, exhaust gas from diesel engines is putty.
Is lower than the ignition temperature of the
Ticulates do not burn and only accumulate,
Particulates cause the exhaust pressure to rise excessively,
Reduces gin and emission performance. Therefore,
To regenerate the filter by combustion, use some method.
Need to raise the exhaust gas temperature or filter temperature
There is. In recent years, two filters have been installed in the exhaust system to
There has been proposed a method of alternately performing cleaning. At this time
Combustion regeneration of one filter is not during exhaust gas filtration,
Some particulates accumulate on one filter
After the exhaust gas purification with the other filter
Done. Electric heaters, burners,
There is a black wave transmitter, etc.
Heat to raise filter temperature and burn particulates
Combustion regeneration is performed by burning. Below, conventional
Exhaust gas purifying device will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a conventional exhaust gas purifying apparatus.
It is. In FIG. 8, reference numeral 1 denotes an exhaust gas of a diesel engine.
2 Purification device, 2 for diesel engine, 3 for manifold
, 4, 5a, 5b, 9a, 9b
Gas flow path piping, 6 controls the flow path of engine exhaust gas
The valves 7a and 7b are filters for storing the filters 8a and 8b.
Storage containers, 10a, 10b and 12 are secondary empty for combustion regeneration.
Flow pipe for introducing air, 11 controls the flow path of secondary air
Introduction valve, 13 is an air blower, 16 is valve 6, introduction valve 1
1, air blower 13, exhaust valves 18a, 18b, electric heater
Controllers 20a and 20b, 19a, 1
9b is a flow path pipe for exhausting secondary air for combustion regeneration. [0005] A conventional exhaust gas purifying apparatus having the above configuration.
The operation of the combustion regeneration will be described. During the exhaust gas purification of the filter 8a,
Is a collecting amount detecting device such as a differential pressure sensor (not shown).
If it is determined that it is time to start regeneration, the pipes 4 to 5
Exhaust gas flowing to a is operated by the valve 6 and the introduction valve 11.
Flow from the pipe 4 to the pipe 5b and pass through the filter 8b.
And is discharged from the pipe 9b. one
On the other hand, the controller 16 has determined that it is time to start reproduction.
On the filter 8a side, electric power is supplied to the electric heater 20a.
And heated. At the same time, the exhaust valve 18a opens, and the air blow
A from secondary air to filter 8a through pipe 10a
Is supplied. After a certain time, the temperature of the filter 8a
When the temperature reaches the particulate ignition temperature,
Starts burning. The flue gas from pipe 19a
Will be leaked. After a certain period of time, the power to the electric heater 20a is
Power supply ends, particulates only with secondary air
Combustion continues. This combustion is a particulate flame
It is realized by carrying. After a certain period of time,
The controller 16 determines that the combustion regeneration has been completed, and
The blower 13 is stopped, the exhaust valve 18a is closed, and the secondary air
The supply is also terminated, and the filter 8a is set in a state of waiting for purification.
You. After that, filter with a trapping amount detection device such as a differential pressure sensor.
8b determines that the playback start time has been reached,
La 16 is the drainage that has been flowing from pipe 4 to pipe 5b.
The gas 6 and the introduction valve 11 are operated to operate the pipe 4 to the pipe 5.
a, and purified by passing through a filter 8a.
Then, it flows out from the pipe 9a. After this, the combustion described above
The regenerating operation is continued repeatedly, and the filters 8a and 8b
The exhaust gas purification and the combustion regeneration are alternately repeated. In the above conventional example, heating by an electric heater is
As an example, as a heating method, light oil etc.
Heating by heating or applying microwaves to heat
There is a heating method (Japanese Patent Laid-Open No. 4-136409).
The method of heating with a burner produces burner stability and flame.
There is a problem in ensuring safety for safety. [0009] The heating method using microwaves has a
Has the advantage of being able to detect the amount of trapped
Uniform heating inside the filter, microwave leakage countermeasures, use of high voltage
There is a problem in safety assurance, etc. Further, the temperature at the inlet of the filter is defined.
There is Japanese Patent Publication No. 3-36133,
Specify the temperature required to completely burn the curate
Just by this method, the ignition phenomenon is seen,
Temperature rise may cause filter breakage
There is a problem. Further, the double container is used as a filter container.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-247826 as an exhaust gas purifying apparatus used
There is a gazette, but this is an electric heater
Application of combustion regeneration method by flame propagation using microwave heating
It minimizes the diffusion of heat from the filter storage container.
Minimize filter reliability and regeneration
It can be expected to improve efficiency, but due to flame propagation
Since the combustion regeneration method involves ignition, the temperature distribution in the filter
There is a limit to reducing the difference between
The problem is that there is a limit to the improvement of reproducibility and regeneration efficiency.
is there. [0012] Further, without heating the filter, high-pressure air
To remove particulates and heat outside the filter
There is also a filter regeneration method called backwash that burns,
Efficiency is low because particulates are wiped off with compressed air
High sealing performance that does not leak high-pressure air
There is a problem that the structure is necessary and complicated. [0013] As described above, the conventional
In the exhaust gas purifying device of the above, heating is performed by an electric heater or the like.
Therefore, the combustion of the particulates in the filter
Combustion caused by ignition and ignition, and the outer periphery of the filter
Then, the heat is transmitted through the filter
The temperature gradient inside the filter becomes so large that the filter
There is a problem that this may cause a lock. Further, it is possible to realize the continuation of combustion by flame propagation.
Therefore, at the outer periphery of the cooled filter,
The unburned residue occurs, lowering the regeneration efficiency and collecting
During repeated production, abnormal combustion causes high temperature and melting
It had the problem of causing a problem. Both cracks and erosion are functions of the filter.
And greatly impede its practical use.
It has become a problem. During the regeneration operation, the filter storage container
Is dangerous because of high temperature.
Vibration and shock from outside the storage container may damage the filter.
Easiness is also an issue for practical use. In this exhaust gas purifying apparatus, the filter is
Damage, damage or damage
Is required. According to the present invention, the filter has cracks.
To prevent melting and damage
To provide an exhaust gas purification device that can regenerate filters
The porpose is to do. [0018] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
In addition, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention
Attached to the filter that collects particulates in wastewater
Exhaust gas purifier that burns particulates
From the outer metal tube and the inner metal tube that contains the filter.
The gap between the outer metal tube and the inner metal tube is sealed.
The hollow container, which is a hollow part,
Heats the air at a specified flow rate and blows hot air to the filter.
Heating part to attachHaving a double container communicating with the hollow part
Safety valveIt has the structure which has. As a result, the filter was cracked.
To prevent melting and damage
An exhaust gas purification device capable of regenerating filters was obtained.
You. [0020] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention
Passes the exhaust gas to reduce the particulates in the exhaust gas.
Burn particulate matter adhering to the trapping filter.
Exhaust gas purifying equipment, comprising an outer metal tube and a filter.
Built-in inner metal tube, outer metal tube and inner metal tube
A double container in which the gap between the tube and the tube is a closed hollow portion,
Built-in internal metal tube heats air at a specified flow rate to be introduced
And a heating unit that blows hot air to the filterHave, double
The container has a safety valve communicating with the hollow part.I decided to have
Hot air is blown on the filter
Body is heated evenly and hot air is blown out by double container
And insulationIn addition, the density at high temperature during the filter regeneration operation
Prevents internal pressure rise due to gas expansion in closed hollowIs
It has the effect of [0021] [0022] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. (Embodiment 1) FIG. 1 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an exhaust gas purifying apparatus, and is a diesel engine.
FIG. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a diesel engine.
Exhaust gas purification device, 102 is a diesel engine, 1
Reference numeral 03 denotes each exhaust hole of the diesel engine 102 (not shown).
Exhaust manifold with each upstream end connected to each other
And 104 are upstream at the downstream end of the exhaust manifold 103.
Exhaust pipe with a continuous end (hereinafter referred to as “upstream exhaust pipe”
), 105a and 105b are downstream of the upstream exhaust pipe 104.
Flow path piping branched into two from the side, 106 is upstream exhaust
Branched from the pipe 104 to each of the flow pipes 105a and 105b.
From the upstream exhaust pipe 104
Cut off the flow path of exhaust gas introduced into 105a and 105b.
Changeover valves, 107a and 107b are provided for each flow path piping.
105a and 105b are connected to the downstream ends, respectively.
Filter storage double container made by welding stainless steel, 10
8a and 108b are cordierite (2MgO.5SiO)
Two・ 2AlTwoOThree) By extrusion molding method
(Φ) 5.66 inch x length (L) 6 inch wall
It consists of a ceramic filter with a flow-type honeycomb structure.
Each filter storage container 107a, 107b
Each of the stored filters, 109a and 109b
It is connected to the downstream side of the filter storage double containers 107a and 107b.
The installed downstream exhaust pipes, 110a and 110b are secondary air
Supply piping, 111 switches to switch the secondary air supply flow path
Valve, 112 is a secondary air supply pipe, 113 is secondary air
Disposed at the end of the supply pipe 112, each filter storage double volume
Supplies a predetermined amount of secondary air to the heaters 107a and 107b
Secondary air supply units 114a and 114b such as air blowers
Attached to each filter storage double container 107a, 107b
And connected to the secondary air supply pipes 110a and 110b.
Heating sections such as electric heaters, and 115a and 115b
And 116 are switching valves 106 and 111 and secondary air
The supply unit 113 and the heating units 114a and 114b are electrically connected.
And a controller for controlling the entire exhaust gas purifying apparatus 101.
Rollers 118a, 118b are discharge valves, 119a, 11
9b is connected to each end through each discharge valve 118a, 118b.
A discharge pipe connected to the flow pipes 105a and 105b, 12
Reference numerals 1a and 121b denote double containers 107a, 1
07b, both filters 108a and 108b
This is a differential pressure sensor that measures the pressure difference at the end. Here, the filter storage double container 107a,
107b, filters 108a and 108b, secondary air supply
Unit 113, heating units 114a and 114b, temperature sensor 11
5a, 115b, materials of differential pressure sensors 121a, 121b
Will be described. Dual filter storage container 107a, 107b
Consists of stainless steel SUS304 that has been heat-treated in advance.
Large and small metal tubes with different inner diameters (the outer metal tube and the inner metal tube)
And two rings to connect the two metal tubes
The cross section of the ring is a double container under high temperature
Absorbs the difference in the extension of the inner and outer metal pipes that occurs during use
For this purpose, it was formed into a V-shape or U-shape. These parts
Materials are connected by welding in an airtight manner, and the sealed hollow
To form a double container. Of the containers 107a, 107b
The material is heat resistant like the above stainless steel SUS304
The filter 108a is made of a metal having corrosion resistance and corrosion resistance.
108b contains vermiculite etc. and expands due to heat
Using a shielding material made of different materials to prevent particulate leakage
To prevent. In the above description of the structure, the particulate
The filters 108a and 108b to be collected are
5.66 inch diameter manufactured by extrusion molding
6 inch long wall flow type honeycomb structure ceramic
Mic filter was used, but mullite was used as the material.
Metal materials with excellent heat and corrosion resistance.
I don't know. Mostly cylindrical, but elliptical
It may be cylindrical or rectangular. The size is, for example, diameter 4-1
3 inches, length 5-14 inches, number of cells 1 inch flat
There are 50 to 400 pieces per side. Collected by the filter
The amount of particulates collected is determined by the filter unit volume (1
When expressed in weight (gram) per liter), 1 to 30
It is about. Soluble in one of the components of particulates
There is a device (SOF) and filters 108a and 108b
Even if collected, they do not burn during regeneration but evaporate to the atmosphere
In front of the filters 108a, 108b
Alternatively, an SOF oxidation catalyst supporting a noble metal or the like is provided later.
Is preferred. As the secondary air supply unit 113, an air blow
A, air pump, compressor, etc.
Has a large flow rate but a small static pressure.
The compressor has a large static pressure but a small flow rate. As air flow
Is 0.1-2.0 cubic meters, the more the better, the better
1 cubic meter or less is appropriate from the capacity of the means. In addition, one cubic meter
A large amount of electricity is required to heat air
To reduce power consumption by circulating heated air and using engine exhaust gas
Preferably, means are provided. The heating units 114a and 114b are made of, for example, Fe
-A heating element made of a Cr-Al alloy
Covered with an insulator, etc.
Inserted in a metal protection tube or made of ceramic
The heating element is wrapped in the support part in a heat-efficient manner.
Is preferable. Heating units 114a, 114
If b is an electric heater for heating air, the heating element and air
It has a touching structure and the heating element is a nichrome wire,
Wire, ceramic heater and the like. In addition, such as corrosion resistance
The sheath type may be used in consideration of reliability. heating
The heater capacity is determined according to the amount of air
You. The temperature sensors 115a and 115b are sheathed.
Can detect relatively high temperatures such as thermocouples and platinum resistors
It is good as long as it is exposed to exhaust gas, so corrosion resistance
Good ones are preferred. In addition, the indicated temperature by radiant heat transfer
It is preferable to consider the placement of each sensor to prevent degradation.
New Filter for differential pressure sensors 121a and 121b
The part arranged in the storage double container 107a107b has a half
Although it is preferable to use a conductor pressure sensor or the like,
Place a mist filter, etc. around the sensor to prevent direct contact.
It is preferable to arrange them. In the exhaust gas purifying apparatus configured as described above,
Hereinafter, the operation will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows the operation of combustion regeneration in the exhaust gas purifying apparatus of FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the exhaust gas purifying apparatus of FIG.
When determining the temperature inside the filters 108a and 108b
FIG. 4 (a) shows a measurement position diagram showing a measurement position, using a double container.
Graph showing the experimental results when using air as the heating medium
Fig. 4 (b) uses a single container and uses air as a heating medium.
FIG. 4 (c) is a graph showing the experimental results in the case of
Regeneration by flame propagation by an electric heater using a heater
FIG. 9 is a graph showing the experimental results when the test is performed. Figure 3
130 is a hot air inflow surface, and 140 is a hot air outflow surface. Here, the exhaust gas purifying apparatus 101 is
Exhaust gas discharged from the diesel engine 102
It is assumed that purification is performed by the filter 108a. First,
The controller 116 determines whether it is the combustion regeneration time.
Next, the output signal of the differential pressure sensor 121a will be referred to. Sand
That is, the controller 116 outputs the output of the differential pressure sensor 121a.
A differential pressure signal is generated based on the signal, and the differential pressure signal
It is determined whether it is the combustion regeneration time. In the present embodiment,
The pressure on the exhaust gas inflow side of the filter housing double container 107a
The greater the pressure difference with the pressure at the exhaust gas outlet, the greater
That a lot of soot etc. is collected in the filter 108a
Control when the pressure difference is equal to or greater than the specified pressure difference.
The filter 116 determines that the filter 108a is at the time of combustion regeneration.
Set. Next, the controller 116 sends the other
In order to purify the exhaust gas with the filter
Pipe 106 so as to close the flow pipe 105a.
At the same time that the switching valve 111
Of the secondary air supply pipe 110b so as to close the side.
Inclined to the air supply pipe 110a side and the discharge valve 118
a is opened (S1). This allows diesel engines
Exhaust gas exhausted from the exhaust manifold 1
03, the flow path piping 105b is sequentially arranged from the upstream side exhaust pipe 104
Through the filter housing double container 107b through the
After the soot and the like in the exhaust gas are collected by the filter 108b, the soot
The purified gas from which the air has been removed flows from the downstream exhaust pipe 109b to the atmosphere.
Released during. Next, the controller 116 determines the running distance and
From the differential pressure signal generated in step 1, particulates such as soot
The trapping amount is calculated (S2). Next, the controller 116 calculates the calculated
Depending on the amount of particulates collected, the secondary air supply unit 1
13 is applied to the heating unit 114a while keeping the air volume from 13 constant.
Determine a combustion regeneration program that controls voltage and current
(S3). Normal temperature at a predetermined flow rate from the secondary air supply unit 113
Is discharged, and the amount of the discharged air becomes the air volume. Next, the controller 116 executes step 3
In accordance with the combustion regeneration program determined in
113 is turned on, and the voltage applied to the heating unit 114a is
Refer to the temperature signal from the temperature sensor 115a for the pressure and current.
While performing the control, the combustion regeneration operation starts (S4). Next, the controller 116 executes the combustion regeneration process.
When the time set on the program elapses, filter 1
08a is a differential pressure sensor 1
Measured by 21a, and whether the differential pressure is lower than the set value
Is determined (S5). Controller 116
When it is determined in step 5 that the differential pressure is higher than the set value, combustion regeneration
The program is continued (S6). Differential pressure lower than set value
Controller 116 determines that the secondary air
Applying to the heating unit 114a with the air volume of the supply unit 113 constant
In the combustion regeneration program that controls the voltage and current
A predetermined temperature lowering operation is started (S7). Next, the controller 116 sets the predetermined
When a predetermined time has elapsed from the start of the temperature lowering operation, the heating unit 114
Stop the voltage and current applied to a and supply secondary air
The unit 113 is turned off and the combustion regeneration operation of the filter 108a is performed.
Is completed (S8). Here, the exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment is described.
The experiment in the device will be described. In this experiment
Uses a filter storage double container with the hollow part placed under reduced pressure.
Using an exhaust gas purifier using air as the heating medium
After collecting particulates such as soot in the gas,
Combustion regeneration program according to the amount of trapped particulates
Set and inside the filter as shown in Fig. 3 for the experiment
9 temperature sensors T1 to T9 at positions Z1 to Z9
The temperature in the combustion regeneration operation was measured. FIG. 4A shows the experimental results. Also compare
Therefore, use a single container instead of a double container and heat the air
When burning and regenerating by heating the filter as a medium
The results are shown in FIG. 4 (b).
Of combustion regeneration by flame propagation by
FIG. 4C shows the result of the conventional apparatus. Also,
The temperature of 9 points in the filter at each time in each experimental result
The degree variation is shown in (Table 1). [0042] [Table 1] 4 (a) to 4 (c) and (Table 1)
Use a double container with the hollow part placed under reduced pressure
When using air as the heating medium,
And flame using electric heater with single container
Compared to the case where combustion regeneration is performed by propagation,
One heating can be realized. FIG. 5 shows an exhaust gas purifying apparatus according to this embodiment.
It is sectional drawing which shows the filter storage double container which comprises.
In FIG. 5, reference numeral 105 denotes introduction of engine exhaust gas and fuel
A passage pipe 107 for exhausting the secondary air for baking regeneration is provided with a fan 107 described later.
Filter storage double container for storing the filter 108, 108
Is a filter having a ceramic honeycomb structure, and 109 is a filter.
Exhaust gas that has passed through the heater 108 and combustion regeneration.
Flow path piping for introducing the secondary air, 114 is the secondary air introduced
An electric heater for heating the air 123 to generate hot air;
2 is engine exhaust gas. Each pipe is resistant
It is preferable to use a stainless steel or the like having corrosion properties.
Further, the filter 108 has a small pressure loss as described above.
A simple honeycomb structure is preferable. Further, the filter 108
At least one may be provided with an oxidation catalyst. Double container 107 containing filter 108
Are two cylindrical metal tubes, ie, an outer metal tube 117.
a, inner cylinder metal tube 117b and metal tube 117a, 117
b two metal rings 117c connecting both ends of b.
117d. Also, the metal tube 117
a, 117b and metal rings 117c, 117d
Each is joined by welding and has a closed structure with a hollow part
Has become. These are corrosion-resistant and heat-resistant stainless steel
It is preferred to be made of steel or the like. The filter housing double constructed as described above.
The function and the like of the container 107 will be described. First, the engine exhaust
122 passes through the filter 108 so that a predetermined amount of
Particulates such as soot are collected by the filter 108
After that, the engine exhaust gas 122 is shut off and the switching valve 1
06, 111 and secondary air for combustion regeneration and
A flow path for the exhaust is secured. Then the particulates
Starts regeneration of the collected filter 108. First,
Combustion regeneration from the secondary air introduction flow passage pipe 109 for combustion regeneration
Raw secondary air 123 is introduced. Secondary air 123 is electric
It is heated by the heater 114 and becomes hot air. This hot air
Sprayed on the filter 108, heating the filter 108
I do. By heating the filter 108 with hot air
Hot air passes through the filter 108 uniformly,
The entire heater 108 is uniformly heated. Further, the storage capacity from the outer peripheral portion of the filter 108 is
The heat that escapes through the vessel is
Insulated by a layer of air to reduce heat escape
it can. As a result, the air collected by the filter 108
Particulates burn uniformly in each part, and filter 10
8 can be reproduced without causing any damage. Ma
When external force such as vibration or impact is applied to the double container 107,
In this case, the external force is absorbed by the outer metal tube 117a and the hollow portion and
Hard to reach the filter 108,
Gives less. As described above, according to the present embodiment, the filter
Filter 108a in a double container having a closed hollow part.
Instead of burning and regenerating by flame propagation, air is used as a heating medium.
And blow this heated air to the filter 108a.
By attaching the filter, the entire filter 108a is efficiently used.
The temperature can be raised without heating.
Particles in the filter 108a
Is due to the continuous ignition (combustion with rapid temperature rise)
It is not combustion but uniform combustion, and
Temperature distribution, temperature gradient is small, filter cracks,
It can be regenerated without erosion. Also Phil
Tab 108a is protected by the double container 107a.
Of the filter 108a due to external shock or vibration
Loss can be prevented and the hollow portion of the double container 107a
Since a heat insulating effect can be expected, the filter 10 can be efficiently regenerated.
8a can be reproduced. For insulation effect by hollow part
As a result, the temperature of the outer peripheral portion of the filter 108a does not decrease,
Reduce the temperature gradient inside the filter 108a, and
And unburned residue is also prevented. (Embodiment 2) FIG. 6 shows a second embodiment.
Shows a double container containing filters that constitutes an exhaust gas purification device
FIG. In FIG.
Filter container double container 107, filter 108, flow path piping 1
09, electric heater 114, engine exhaust gas 122, secondary
The air 123 is the same as in FIG.
The description is omitted. 124 communicates with the hollow part,
When the internal pressure exceeds a predetermined value, the valve automatically
This is a safety valve that releases gas inside the unit to the atmosphere. Also,
Dual container 1 for accommodating filter of FIG. 1 according to the first embodiment.
07a, 107b, filters 108a, 108b, FIG.
Filter storage double container 107 and filter 108
The same thing as described in FIG.
6, the filter storage double container 107 and the filter 108
I can say it. Difference between this embodiment and (Embodiment 1)
Is the safety valve 12 as can be seen from the comparison between FIG. 5 and FIG.
4 only the safety valve 124 is explained.
I do. Density is high at high temperature while heating the filter 108 with hot air.
The gas in the closed hollow expands and its internal pressure rises
You. The safety valve 124 is automatically activated by the increase of the internal pressure.
To release the rising pressure into the atmosphere. This allows the internal pressure
Can be prevented from rising, and container rupture due to internal pressure rise
Etc. can be prevented. As described above, according to the present embodiment, the filter
Sealed hollow part at high temperature during regeneration operation of Luta 108
Safety valve 124 prevents internal pressure rise due to gas inflation
The filter can be stored by increasing the internal pressure.
Burst of the heavy container 107 can be prevented. (Embodiment 3) FIG. 7 shows a third embodiment.
Shows a double container containing filters that constitutes an exhaust gas purification device
FIG. In FIG. 7, the flow path piping 105
Filter container double container 107, filter 108, flow path piping 1
09, electric heater 114, engine exhaust gas 122, secondary
The air 123 is the same as in FIG.
The description is omitted. 125 melts into the outer metal tube 117a.
To reduce the pressure in the hollow space (for example,
This is an intake port for emptying. Also, the embodiment
1, the filter containing double containers 107a, 10a of FIG.
7b, the filters 108a and 108b, and the filters shown in FIG.
What has been said about the double container 107 and the filter 108
Is the same as the filter of FIG.
The same applies to the storage double container 107 and the filter 108.
You. The difference between the present embodiment and the first embodiment is as follows.
As can be seen from a comparison between FIG. 5 and FIG.
Since there is the presence / absence, only the intake port 125 will be described.
You. When the hollow portion is placed under reduced pressure, the air inlet 125
Connect a vacuum pump to-FourVacuum of about Torr
After reducing the pressure, the inlet 125 is sealed. True at this time
As for the degree of airness, the smaller the degree of vacuum, the better the insulation performance.
Although desirable, due to manufacturing constraints, 10-1Torr-10
-6The range of Torr is preferred. A file configured in this way
Filter storage double container 107 is made of metal with corrosion resistance and heat resistance
Preferably, it is made of a material such as stainless steel.
Also, in order to maintain the reduced pressure state in the hollow part,
Prevents deterioration of reduced pressure due to gas generated from metal materials
High temperature conditions (eg hot air temperature)
Heat treatment at 600 ° C or higher when setting to 600 ° C)
Or provide an adsorbent to absorb the evolving gas.
It is preferable to place them. As an example, this adsorbent
An alloy called a cutter material is used. Getter material is zircon
Zirconium-Vanadium-Iron, etc., containing as its main component
Alloy. As described above, according to the present embodiment, the hollow
Since the part can be put in a state of proper decompression, the hollow part
Can be reliably insulated. [0057] As described above, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention has
According to the double container with a hollow part closed filter
And blow air as a heating medium to the filter
By heating the entire filter efficiently and evenly
So that the particulates are collected
The particulates become uniform combustion in the filter
The temperature distribution and temperature gradient in the filter are small,
It can be regenerated without cracks and erosion
There are advantageous effects. Also, the filter is a double container
Protected by external shocks and vibrations
It is possible to prevent breakage of the filter and the hollow part of the double container
Since the heat insulation effect can also be expected, the filter can be
There is also obtained an advantageous effect that it can be produced. Further, the double container has a safety part communicating with the hollow part.
By having a valve, high temperature during regeneration operation of the filter
Internal pressure rise due to gas expansion inside the closed hollow
Because it can be prevented by all valves,
Rupture of the double container with filter can be prevented.
The advantageous effect described above can be obtained. [0059]

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態1による排ガス浄化装置を
示す構成図 【図2】図1の排ガス浄化装置における燃焼再生の動作
を示すフローチャート 【図3】図1の排ガス浄化装置のフィルタ内の温度を求
める際の測定位置を示す測定位置図 【図4】(a)二重容器を用い、空気を加熱媒体とした
場合の実験結果を示すグラフ図 (b)一重容器を用い、空気を加熱媒体とした場合の実
験結果を示すグラフ図 (c)一重容器を用い、電気ヒータによる火炎伝搬で燃
焼再生を行った場合の実験結果を示すグラフ図 【図5】本実施の形態1による排ガス浄化装置を構成す
るフィルタ収納二重容器を示す断面図 【図6】本実施の形態2による排ガス浄化装置を構成す
るフィルタ収納二重容器を示す断面図 【図7】本実施の形態3による排ガス浄化装置を構成す
るフィルタ収納二重容器を示す断面図 【図8】従来の排ガス浄化装置を示す構成図 【符号の説明】 101 排ガス浄化装置 102 ディーゼルエンジン 103 排気マニホールド 104 上流側排気管 105、105a、105b、109、109a、10
9b 流路配管 106、111 切換えバルブ 107、107a、107b フィルタ収納二重容器 108、108a、108b フィルタ 110a、110b 二次空気供給配管 112 二次空気供給管 113 二次空気供給部 114、114a、114b 加熱部 115a、115b 温度センサ 116 コントローラ 117a 外筒金属管 117b 内筒金属管 118a、118b 放出弁 119a、119b 放出管 121a、121b 差圧センサ 122 エンジン排ガス 123 二次空気 124 安全弁 125 吸気口 130 熱風流入面 140 熱風流出面
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing an exhaust gas purification device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing an operation of combustion regeneration in the exhaust gas purification device of FIG. FIG. 4 (a) is a graph showing the experimental results when using a double container and using air as a heating medium (b). FIG. 5 is a graph showing experimental results when a single container is used and air is used as a heating medium. FIG. 5C is a graph showing experimental results when a single container is used to perform combustion regeneration by flame propagation using an electric heater. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a dual filter storage container that forms the exhaust gas purification device according to the first embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a double filter storage container that forms the exhaust gas purification device according to the second embodiment. According to the third embodiment FIG. 8 is a cross-sectional view showing a filter storage double container constituting an exhaust gas purifying apparatus. FIG. 8 is a structural view showing a conventional exhaust gas purifying apparatus. [Description of References] 101 Exhaust gas purifying apparatus 102 Diesel engine 103 Exhaust manifold 104 Upstream exhaust pipe 105 , 105a, 105b, 109, 109a, 10
9b Flow path piping 106, 111 Switching valve 107, 107a, 107b Filter storage double container 108, 108a, 108b Filter 110a, 110b Secondary air supply pipe 112 Secondary air supply pipe 113 Secondary air supply section 114, 114a, 114b Heating parts 115a, 115b Temperature sensor 116 Controller 117a Outer tube metal tube 117b Inner tube metal tube 118a, 118b Release valve 119a, 119b Release tube 121a, 121b Differential pressure sensor 122 Engine exhaust gas 123 Secondary air 124 Safety valve 125 Inlet 130 Hot air inflow Surface 140 Hot air outflow surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/02 F01N 3/02 341R ZAB ZAB (56)参考文献 特開 平7−247826(JP,A) 特開 平8−144740(JP,A) 実開 平5−21121(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/02 F01N 3/02 341R ZAB ZAB (56) References JP-A-7-247826 (JP, A) JP-A 8- 144740 (JP, A) Japanese Utility Model 5-21121 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F01N 3/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 排ガスを通過させて排ガス中のパティキ
ュレートを捕集するフィルタに付着した前記パティキュ
レートを燃焼させる排ガス浄化装置であって、外筒金属
管と前記フィルタを内蔵する内筒金属管とから成り、前
記外筒金属管と前記内筒金属管との間の空隙が密閉され
た中空部である二重容器と、前記内筒金属管に内蔵さ
れ、導入する所定流量の空気を加熱して熱風を前記フィ
ルタに吹き付ける加熱部とを有し、前記二重容器は、前
記中空部に連通する安全弁を有することを特徴とする排
ガス浄化装置。
(1) An exhaust gas purifying apparatus that burns the particulates attached to a filter that captures the particulates in the exhaust gas by allowing the exhaust gas to pass therethrough. A double container, which is a hollow container in which a gap between the outer metal tube and the inner metal tube is a sealed hollow portion, the inner container being made of an inner cylindrical metal tube containing the filter; A heating unit for heating a predetermined flow of air to be introduced and blowing hot air to the filter , wherein the double container is
An exhaust gas purifying apparatus having a safety valve communicating with the hollow portion .
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