JP4636504B2 - ディーゼル媒煙フィルターの再生システム及び再生方法 - Google Patents
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Description
本発明はディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）−ディーゼル媒煙フィルター（ＤＰＦ）組立体に係り、より詳しくは、ディーゼル媒煙フィルターを再生するための再生システム及び再生方法に関する。
一般に、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体は、一つのハウジングにディーゼル酸化触媒とディーゼル媒煙フィルターが、排気ガスの排出方向を基準に順次に装着されたものである。そして、このようなＤＯＣ−ＤＰＦ組立体は、ディーゼルエンジンの排気システムに装着されてディーゼルエンジンから排出される汚染物質を除去する。このディーゼル酸化触媒は、粒子性物質の低減だけでなく、ＣＯ、ＨＣ、アルデヒド及びＰＡＨのような気相及び粒子性物質に結合された有害物質まで除去する。ディーゼル媒煙フィルターは、ディーゼル酸化触媒で除去できなかったＮＯと乾燥されたススなど大部分の粒子性物質（ＰＭ）を除去する。
ディーゼル媒煙フィルターに粒子性物質が積まれる場合、排気がよくできなくなりエンジン効率が低下する。したがって、エンジン効率を高めるためにディーゼル媒煙フィルターに積まれた粒子性物質を除去しなければならない。このような粒子性物質を除去するために、高温の排気ガスを利用して粒子性物質を燃焼させることや、さらには、排気ガスの温度を高めるために燃焼室に燃料を追加噴射してエンジン回転数を上げることが行なわれる。
しかし、粒子性物質が過剰堆積されている場合、排気圧が過剰に上昇してしまうのでエンジン回転数を上げることができない問題が発生する。結局、粒子性物質が燃焼できないため、高価なＤＯＣ−ＤＰＦ組立体を廃棄し、新しなものに交替しているのが実情である。
特開２００２−２２７６３２号公報
そこで、本発明は従来技術における問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、ディーゼル媒煙フィルターを再生することができるディーゼル媒煙フィルターの再生システム及び再生方法を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生システムは、ディーゼル酸化触媒とディーゼル媒煙フィルターが排気ガスの排出方向であるハウジングの前端から後端に向かって順次装着された組立体をディーゼルエンジンの排気システムから脱去し、前記ディーゼル媒煙フィルターを再生するシステムであって、前記ハウジングを固定する固定部と、前記ハウジングの後端に高温高圧の流体を供給する流体供給部と、前記ハウジングの後端から入り、前記ディーゼル媒煙フィルターを通って、前記ハウジングの前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間の排出口から排出される前記流体を吸入する流体吸入部と、前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間の温度が第１設定温度に至るように前記流体供給部を制御する制御部、とを含むことを特徴とする。
また、前記流体供給部は、前記ハウジングの後端に既に形成された第１排出口と連結される第１パイプと、前記第１パイプに備えられ、前記流体の温度を上昇させるバーナーと、前記第１パイプに備えられ、前記流体を前記ディーゼル媒煙フィルターに吐出させるタービンとを含むことが好ましい。
また、前記流体吸入部は、前記ハウジングにおける前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間に形成された第２排出口と、前記第２排出口と連結される第２パイプと、前記第２パイプに備えられ、前記ディーゼル媒煙フィルターを経た流体を吸入するポンプと、前記第２パイプの後端に備えられ、前記流体を捕集する捕集部とを含むことが好ましい。
また、前記ハウジングの前端に既に形成された吸入口を開閉する第１栓をさらに含むことが好ましい。
また、前記流体吸入部は前記第２排出口に備えられて前記第２排出口を開閉する第２栓をさらに含むことが好ましい。
また、前記ハウジングにおける前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間に備えられる第１温度センサーをさらに含むことが好ましい。
また、前記制御部は、前記ポンプ、前記タービン、そして前記バーナーを稼動させ、前記第１温度センサーで測定される温度が前記第１設定温度に至れば前記バーナーをオフすることが好ましい。
また、流体供給部は前記第１パイプにおける前記第１排出口側に備えられる第２温度センサーをさらに含み、そして前記制御部は前記第１温度センサーの温度が前記第１設定温度に至る間に、前記第２温度センサーで測定される温度が第２設定温度になるように前記バーナーを反復的にオン／オフすることが好ましい。
本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生方法は、ディーゼル酸化触媒とディーゼル媒煙フィルターが排気ガスの排出方向である組立体の前端から後端に向かって順次装着され、前記組立体の前記ディーゼル媒煙フィルターをバーナーとタービンとポンプが備えられた再生システムを利用して再生する方法であって、前記組立体をディーゼルエンジンの排気システムから脱去する段階と、前記組立体を前記再生システムの固定部に固定する段階と、前記組立体の前端の吸入口を閉鎖し、前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターの間に形成された前記組立体の第２排出口を開放して、前記第２排出口に第２パイプを連結する段階と、前記組立体の後端の第１排出口に第１パイプを連結する段階と、前記バーナーと前記タービンで高温高圧とした流体を前記第１排出口に送り、前記ディーゼル媒煙フィルターを通過させ、前記第２排出口に排出される前記流体を前記ポンプで吸入するように稼動させる段階と、前記組立体内の前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターの間に備えられた第１温度センサーで測定される温度が第１設定温度に至るかどうかを判断する段階と、前記第１設定温度に至れば、前記ポンプ、前記タービンおよび前記バーナーの稼働を停止する段階と、を含むことを特徴とする。
また、前記バーナーを制御する段階は、前記第１温度センサーの温度が前記第１設定温度に至る間に前記第２温度センサーで測定される温度が第２設定温度になるように前記バーナーを反復的にオン／オフする段階をさらに含むことが好ましい。
本発明によれば、高価のディーゼル媒煙フィルターを再使用することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は多様で相異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
図１は、本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生システムを示した概略的な構成図である。図２は、本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生システムにおいて、制御部及びこれと関連する要素等の関係を示すブロック図である。本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生システムは、図１及び図２に示すように、固定部１００と、流体供給部３００と、流体吸入部５００と、制御部７００とを含んで成る。
固定部１００は、ディーゼル酸化触媒−ディーゼル媒煙フィルター組立体１０（以下、“ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体”と言う）のハウジング２０が動かないようにハウジング２０を固定する。流体供給部３００は、ハウジング２０の後端に高温高圧の流体を供給する。流体吸入部５００は、ハウジング２０におけるディーゼル酸化触媒３０とディーゼル媒煙フィルター４０との間から流体を吸入する。制御部７００は流体供給部３００を制御して、ディーゼル酸化触媒３０とディーゼル媒煙フィルター４０との間の温度を第１設定温度に維持する。
したがって、流体供給部３００から供給される高温高圧の流体によってディーゼル媒煙フィルター４０に堆積された粒子性物質１が燃焼し、ディーゼル媒煙フィルター４０から分離された後、分離された粒子性物質は、流体吸入部５００の吸入力によって流体吸入部５００に移動する。また、流体供給部３００から供給される流体の圧力が高いために、粒子性物質だけでなくディーゼル媒煙フィルター４０に堆積された灰などのような異物も一緒にディーゼル媒煙フィルター４０で除去される。また、制御部７００によって流体の温度が最適に制御されるので、周囲部品の劣化などを防止することができる。
以下、流体供給部３００を具体的に説明する。流体供給部３００は、第１パイプ３１０と、バーナー３３０と、タービン３５０とを含む。より具体的には、第１パイプ３１０は、ハウジング２０の後端に既に形成された第１排出口２１と連結される。バーナー３３０は、第１パイプ３１０に備えられて、流体の温度を上昇させるために流体を加熱する。そしてタービン３５０は、第１パイプ３１０に備えられ、流体をディーゼル媒煙フィルター４０に吐出させるために回転する。また、流体供給部３００は、より円滑な送風のために、流体の流動方向を基準にバーナー３５０の前端に別途の送風機３７０をさらに備えることができる。
以下、流体吸入部５００を具体的に説明する。流体吸入部５００は、第２排出口５１０と、第２パイプ５３０と、ポンプ５５０と、捕集部５７０とを含んで成る。より具体的には、第２排出口５１０は、ハウジング２０におけるディーゼル酸化触媒３０とディーゼル媒煙フィルター４０の間に形成される。第２パイプ５３０は、第２排出口５１０と連結される。ポンプ５５０は、第２パイプ５３０に備えられ、ディーゼル媒煙フィルター４０を経た流体が円滑に排出されるように流体を吸入する。捕集部５７０は、第２パイプ５３０の後端に備えられて流体を捕集する。
本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生システムは、図１に示すように、ハウジング２０の前端に既に形成された吸入口２２を開閉する第１栓２００をさらに含むことができる。したがって、第１栓２００は、ディーゼル酸化触媒３０で高温の流体が流入されることを防止することができる。
また、流体吸入部５００は、第２排出口５１０に備えられて第２排出口５１０を開閉する第２栓４００をさらに含むことができる。したがって、後処理中に排気ガスが、第２排出口５１０に排出されることを未然に防止することができる。
また、本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生システムは、図１に示すように、第１温度センサー８１０をさらに含むことができる。具体的には、第１温度センサー８１０は、ハウジング２０におけるディーゼル酸化触媒３０とディーゼル媒煙フィルター４０の間に備えられて、ディーゼル酸化触媒３０とディーゼル媒煙フィルター４０の間の温度を検出する。
また、流体供給部３００は、第１パイプ３１０における第１排出口２１側に備えられる第２温度センサー８２０をさらに含むことができる。第２温度センサー８２０をさらに備える理由は、タービン３５０の劣化を防止するためである。具体的には、バーナー３３０によって加熱された流体は、ディーゼル媒煙フィルター４０を経るために、ディーゼル酸化触媒３０とディーゼル媒煙フィルター４０との間の流体温度を直ちに第１設定温度まで上げることができない。したがって、ディーゼル酸化触媒３０とディーゼル媒煙フィルター４０との間の流体温度を第１設定温度まで上げるために、バーナー３３０は瞬間的に過度な熱を発生させる。その結果、バーナー３３０の過度な熱によりタービン３５０及びディーゼル媒煙フィルター４０が急に熱膨張して破損することがある。しかし、第２温度センサー８２０及び制御部７００によって第１パイプ３１０の温度を第２設定温度に優先管理すれば、タービン３５０及びディーゼル媒煙フィルター４０が熱により破損することを未然に防止することができる。ここで、第１設定温度はほぼ８００℃であり、第２設定温度はほぼ６００℃乃至６５０℃である。ディーゼル酸化触媒の発熱反応によって相応する温度を勘案しなければならないので、第２設定温度が第１設定温度より低くなる。
以下、制御部７００を具体的に説明する。制御部７００は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のマイクロプロセッサーで実現できる。制御部７００は、ポンプ５５０とタービン３５０、そしてバーナー３３０を稼動させ、第１温度センサー８１０で測定される温度が、第１設定温度に至ればバーナー３３０をオフする。また、制御部７００は、第１温度センサー８１０の温度が第１設定温度に至る間に、第２温度センサー８２０で測定される温度が第２設定温度になるようにバーナー３３０を反復的にオン／オフする。したがって、第２温度センサー８２０及び制御部７００によって、第１パイプ３１０の温度が第２設定温度となるように管理すれば、前述したようにタービン３５０またはディーゼル媒煙フィルター４０が熱によって破損することを未然に防止することができる。
以下、本発明によるディーゼル媒煙フィルターの再生方法を具体的に説明する。まず、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体１０が再生を要する場合、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体１０を排気システム（図示せず）から脱去し、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体１０を固定部１００に固定する。その後、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体１０の吸入口２２を閉鎖し、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体１０の第２排出口５１０を開放して、第２パイプ５３０を連結し、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体１０の第１排出口２１に第１パイプ３１０を連結する。そして、ポンプ５５０とタービン３５０、そしてバーナー３３０を稼動させる。稼動される間に、第１温度センサー８１０で測定される温度が、第１設定温度（ほぼ８００℃）に至るかどうか制御部７００が判断する。具体的には、第１温度センサー８１０の温度が第１設定温度に至る間に、第２温度センサー８２０で測定される温度が第２設定温度（ほぼ６５０℃乃至７００℃）に至るようにバーナー３３０をオン／オフする。つまり、第２設定温度を基準にして第２設定温度以上であればバーナー３３０をオフし、第２設定温度以下であればバーナー３３０を稼動する。このようなバーナーのオン／オフは、第１温度センサー８１０で測定される温度が第１設定温度に至るまで反復的に行われる。
次に、第１温度センサーで測定される温度が第１設定温度に至れば、ポンプ５５０と、タービン３５０、そしてバーナー３３０の稼動を停止させる。その結果、ＤＯＣ−ＤＰＦ組立体１０の温度及び圧力は徐々に落ちる。温度と圧力が定常状態になる時間はほぼ５〜１０分程度である。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、さまざまな変形及び改良も本発明に属する。
本発明は、ディーゼル媒煙フィルターを再生することができる。
１００ 固定部
３００ 流体供給部
３１０ 第１パイプ
３３０ バーナー
３５０ タービン
５００ 流体吸入部
５１０ 第２排出口
５３０ 第２パイプ
５５０ ポンプ
５７０ 捕集部
７００ 制御部
８１０ 第１温度センサー
８２０ 第２温度センサー
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Claims (10)
- ディーゼル酸化触媒とディーゼル媒煙フィルターが排気ガスの排出方向であるハウジングの前端から後端に向かって順次装着された組立体をディーゼルエンジンの排気システムから脱去し、前記ディーゼル媒煙フィルターを再生するシステムであって、
前記ハウジングを固定する固定部と、
前記ハウジングの後端に高温高圧の流体を供給する流体供給部と、
前記ハウジングの後端から入り、前記ディーゼル媒煙フィルターを通って、前記ハウジングの前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間の排出口から排出される前記流体を吸入する流体吸入部と、
前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間の温度が第１設定温度に至るように前記流体供給部を制御する制御部、とを含むことを特徴とするディーゼル媒煙フィルターの再生システム。
- 前記流体供給部は、
前記ハウジングの後端に既に形成された第１排出口と連結される第１パイプと；
前記第１パイプに備えられ、前記流体の温度を上昇させるバーナーと；
前記第１パイプに備えられ、前記流体を前記ディーゼル媒煙フィルターに吐出させるタービンとを含むことを特徴とする請求項１に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システム。 - 前記流体吸入部は、
前記ハウジングにおける前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間に形成された第２排出口と；
前記第２排出口と連結される第２パイプと；
前記第２パイプに備えられ、前記ディーゼル媒煙フィルターを経た流体を吸入させるポンプと；
前記第２パイプの後端に備えられ、前記流体を捕集する捕集部とを含むことを特徴とする請求項２に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システム。 - 前記ハウジングの前端に既に形成された吸入口を開閉する第１栓をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システム。
- 前記流体吸入部は、
前記第２排出口に備えられて前記第２排出口を開閉する第２栓をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システム。 - 前記ハウジングにおける前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターとの間に備えられる第１温度センサーをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システム。
- 前記制御部は、
前記ポンプと前記タービン、そして前記バーナーを稼動させ、
前記第１温度センサーで測定される温度が前記第１設定温度に至れば、前記バーナーをオフすることを特徴とする請求項６に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システム。 - 前記第１パイプにおける前記第１排出口側に備えられる第２温度センサーをさらに含み、
前記制御部は、
前記第１温度センサーの温度が前記第１設定温度に至る間に、前記第２温度センサーで測定される温度が第２設定温度になるように前記バーナーを反復的にオン／オフすることを特徴とする請求項７に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システム。 - ディーゼル酸化触媒とディーゼル媒煙フィルターが排気ガスの排出方向である組立体の前端から後端に向かって順次装着され、前記組立体の前記ディーゼル媒煙フィルターをバーナーとタービンとポンプが備えられた再生システムを利用して再生する方法であって、
前記組立体をディーゼルエンジンの排気システムから脱去する段階と、
前記組立体を前記再生システムの固定部に固定する段階と、
前記組立体の前端の吸入口を閉鎖し、前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターの間に形成された前記組立体の第２排出口を開放して、前記第２排出口に第２パイプを連結する段階と、
前記組立体の後端の第１排出口に第１パイプを連結する段階と、
前記バーナーと前記タービンで高温高圧とした流体を前記第１排出口に送り、前記ディーゼル媒煙フィルターを通過させ、前記第２排出口に排出される前記流体を前記ポンプで吸入するように稼動させる段階と、
前記組立体内の前記ディーゼル酸化触媒と前記ディーゼル媒煙フィルターの間に備えられた第１温度センサーで測定される温度が第１設定温度に至るかどうかを判断する段階と、
前記第１設定温度に至れば、前記ポンプ、前記タービンおよび前記バーナーの稼働を停止する段階と、を含むことを特徴とするディーゼル媒煙フィルターの再生方法。
- 前記第１温度センサーの温度が前記第１設定温度に至る間に、
前記第２温度センサーで測定される温度が第２設定温度になるように前記バーナーを反復的にオン／オフする段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のディーゼル媒煙フィルターの再生システムを利用した再生方法。
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