JP4907970B2 - パティキュレートフィルタのメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、パティキュレートフィルタのメンテナンス方法に関するものである。

一般に、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図４に示される如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中に、パティキュレートフィルタ４を装備するようになっている。

尚、前記パティキュレートフィルタ４は、ケーシング５に内蔵されており、該ケーシング５内におけるパティキュレートフィルタ４の入側には、前段酸化触媒６が設けられている。

前記パティキュレートフィルタ４は、図５（ａ）に示される如く、コージェライト等のセラミックで製作された多孔質ハニカム構造のフィルタ本体７を主構成とし、該フィルタ本体７における格子状に区画された各流路８の入口が栓体９により交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路８については、その出口が栓体９により目封じされるようになっており、各流路８を区画する多孔質薄壁１０を透過した排気ガス２のみが下流側へ排出されて、前記多孔質薄壁１０の内側表面にパティキュレートが捕集されるようになっている。

そして、排気ガス２中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁１０の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタ４の再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジン１の運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、前述の如く、ケーシング５内におけるパティキュレートフィルタ４の入側に、前段酸化触媒６を設けると共に、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒をフィルタ本体７に一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタ４が既に実用化されている。

即ち、このような前段酸化触媒６と触媒再生型のパティキュレートフィルタ４を採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となる。

但し、前記パティキュレートフィルタ４では、各流路８を流れる排気ガス２が出口側の栓体９の前面で澱んで流速が低下してしまうので、特にこの部分に、潤滑油中の添加剤や燃料中の硫黄分を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュ１１が徐々に堆積し易く、その堆積量が多くなった場合には大幅な排気圧力の上昇や燃費悪化を招く虞があるため、該燃焼残留物としてのアッシュ１１については定期的にパティキュレートフィルタ４のメンテナンスを行って洗浄除去してやる必要がある。

そして、その具体的なパティキュレートフィルタ４の洗浄方法としては、排気管３途中からパティキュレートフィルタ４を取り外し、該パティキュレートフィルタ４に対し所要温度の温水を高圧で吹き付けて燃焼残留物を洗い流す方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００４−２３９０７２号公報

ところが、前述の如く、パティキュレートフィルタ４の洗浄を温水によって行おうとした場合、該温水が大量に消費されると共に、汚水を産業廃棄物として処理しなければならず、更に洗浄されたパティキュレートフィルタ４の乾燥をも行わねばならず、大掛かりな設備が必要となり、設備費が嵩むという欠点を有していた。

こうした欠点を避けるために、従来においては、メンテナンス時に、排気管３からケーシング５を取り外し、図５（ｂ）に示される如く、該ケーシング５を排気ガス２の流通方向下流端側が上になるように立てた状態で、パティキュレートフィルタ４における排気ガス２の流通方向下流端側、即ち出口が栓体９で目封じされていない流路８の出口側から逆洗エア１２を吹き込むことにより、燃焼残留物としてのアッシュ１１を除去しようとすることが行われていた。

しかしながら、前述の如く、パティキュレートフィルタ４における排気ガス２の流通方向下流端側から単に逆洗エア１２を吹き込むだけでは、主にアッシュ１１が堆積していない多孔質薄壁１０の入口側の部分から逆洗エア１２が抜けてしまい、アッシュ１１の除去を充分に行うことができなかった。

尚、図４及び図５（ａ），（ｂ）には、ケーシング５内におけるパティキュレートフィルタ４の入側に前段酸化触媒６が設けられている例を示したが、図６（ａ），（ｂ）に示される如く、ケーシング５にパティキュレートフィルタ４のみが内蔵され、該パティキュレートフィルタ４の入側に前段酸化触媒６が設けられていないものもあり、この場合も、前述と全く同様に、パティキュレートフィルタ４における排気ガス２の流通方向下流端側から単に逆洗エア１２を吹き込むだけでは、主にアッシュ１１が堆積していない多孔質薄壁１０の入口側の部分から逆洗エア１２が抜けてしまい、アッシュ１１の除去を充分に行うことができなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、温水等を使用せずに設備費を抑えつつ、逆洗エアによって燃焼残留物の除去を確実に行うことができ、運転時における大幅な排気圧力の上昇や燃費悪化を回避し得るパティキュレートフィルタのメンテナンス方法を提供しようとするものである。

本発明は、多孔質材料から成り、入口が目封じされた流路と、出口が目封じされた流路とが互いに隣接するようハニカム状に配設されたフィルタ本体を備え、前記出口が目封じされた流路に導入された排気ガスを、前記入口が目封じされた流路へ向け多孔質薄壁を透過させることにより、排気ガス中のパティキュレートを捕集し得るようにしたパティキュレートフィルタのメンテナンス方法であって、
前記パティキュレートフィルタを排気ガスの流通方向下流端側が上になるように立てた状態で、出口が目封じされていない流路に、該流路の内部容積を減少させる充填体としての粉粒体を、アッシュが堆積している部分と堆積していない部分との境界部を越える高さまで詰め込んだ後、前記出口が目封じされていない流路内へ逆洗エアを吹き込むことを特徴とするパティキュレートフィルタのメンテナンス方法にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

パティキュレートフィルタのメンテナンスを行う際に、前述の如く、前記パティキュレートフィルタを排気ガスの流通方向下流端側が上になるように立てた状態で、出口が目封じされていない流路に、該流路の内部容積を減少させる充填体としての粉粒体を、アッシュが堆積している部分と堆積していない部分との境界部を越える高さまで詰め込んだ後、前記出口が目封じされていない流路内へ逆洗エアを吹き込むようにすると、該逆洗エアが多孔質薄壁を通過できる面積が狭められ且つアッシュのような燃焼残留物が堆積している多孔質薄壁の部分を逆洗エアが確実に通過する形となるため、従来のように、パティキュレートフィルタにおける排気ガスの流通方向下流端側から単に逆洗エアを吹き込むのとは異なり、前記燃焼残留物が堆積していない多孔質薄壁の入口側の部分から逆洗エアが抜けてしまうことが充填体によって防止され、前記燃焼残留物の除去を充分に行うことが可能となる。ここで、前記充填体としての粉粒体を詰め込む高さは、アッシュが堆積している部分と堆積していない部分との境界部近傍に設定した方が良いと考えられがちであるが、仮に前記充填体としての粉粒体を詰め込む高さを前記境界部近傍に設定した場合、前記境界部近傍におけるアッシュが逆洗エアによって除去された後、該逆洗エアがその部分のみを通過してしまい、流路の出口側に堆積したアッシュが除去されなくなってしまうことから、実際には、アッシュが堆積している部分と堆積していない部分との境界部を越える高さまで前記充填体としての粉粒体を詰め込んで、逆洗エアが多孔質薄壁を通過できる面積をかなり狭めた方が、堆積した全範囲のアッシュを除去する上で好ましく、これは実際に行った実験において確認されている。

前記パティキュレートフィルタのメンテナンス方法においては、充填体を、多孔質薄壁の平均孔径より平均粒径の大きい粉粒体とすることができる。

本発明のパティキュレートフィルタのメンテナンス方法によれば、温水等を使用せずに設備費を抑えつつ、逆洗エアによって燃焼残留物の除去を確実に行うことができ、運転時における大幅な排気圧力の上昇や燃費悪化を回避し得るという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明を実施する形態の第一例であって、図中、図４及び図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４及び図５に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、出口が栓体９で目封じされていない流路８に、該流路８の内部容積を減少させる充填体１３を詰め込んだ後、前記出口が栓体９で目封じされていない流路８内へ逆洗エア１２を吹き込むようにした点にある。

本図示例の場合、前記充填体１３は、多孔質薄壁１０の平均孔径より平均粒径の大きいアルミナ等の粉粒体１４としてある。

次に、上記図示例の作用を説明する。

パティキュレートフィルタ４のメンテナンスを行う際に、排気管３からケーシング５を取り外し、図１に示す如く、該ケーシング５を排気ガス２の流通方向下流端側が上になるように立てた状態で、前述の如く、出口が栓体９で目封じされていない流路８に、該流路８の内部容積を減少させる充填体１３としてアルミナ等の粉粒体１４を詰め込んだ後、前記出口が栓体９で目封じされていない流路８内へ逆洗エア１２を吹き込むようにすると、該逆洗エア１２が多孔質薄壁１０を通過できる面積が前記充填体１３としての粉粒体１４によって狭められ且つ前記アッシュ１１が堆積している多孔質薄壁１０の部分を逆洗エア１２が確実に通過する形となるため、従来のように、パティキュレートフィルタ４における排気ガス２の流通方向下流端側から単に逆洗エア１２を吹き込むのとは異なり、燃焼残留物としてのアッシュ１１が堆積していない多孔質薄壁１０の入口側の部分から逆洗エア１２が抜けてしまうことが充填体１３としての粉粒体１４によって防止され、アッシュ１１の除去を充分に行うことが可能となる。

ここで、前記充填体１３としての粉粒体１４を詰め込む高さは、アッシュ１１が図１に示す程度の範囲に堆積している場合、該アッシュ１１が堆積している部分と堆積していない部分との境界部近傍に設定した方が良いと考えられがちであるが、仮に前記充填体１３としての粉粒体１４を詰め込む高さを前記境界部近傍に設定した場合、前記境界部近傍におけるアッシュ１１が逆洗エア１２によって除去された後、該逆洗エア１２がその部分のみを通過してしまい、流路８の出口側（図１の上方）に堆積したアッシュ１１が除去されなくなってしまうことから、実際には、図１に示す程度の高さまで前記充填体１３としての粉粒体１４を詰め込んで、逆洗エア１２が多孔質薄壁１０を通過できる面積をかなり狭めた方が、堆積した全範囲のアッシュ１１を除去する上で好ましく、これは実際に行った実験において確認されている。

尚、前記燃焼残留物としてのアッシュ１１の除去が完了した後、前記充填体１３としての粉粒体１４は、流路８から吸引して排除すれば良い。

こうして、温水等を使用せずに設備費を抑えつつ、逆洗エア１２によってアッシュ１１等の燃焼残留物の除去を確実に行うことができ、運転時における大幅な排気圧力の上昇や燃費悪化を回避し得る。

図２は本発明を実施する形態の参考例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、パティキュレートフィルタ４のメンテナンス時に、出口が栓体９で目封じされていない流路８に詰め込まれ且つ該流路８の内部容積を減少させる充填体１３を、粉粒体１４の代わりに、外径が流路８の内径と略等しい部分を有する棒状体１５としたものである。

前記棒状体１５は、外径を流路８の内径と略等しくした大径部１５ａと、該大径部１５ａの基端から同心状に延びる小径部１５ｂとを備えた樹脂、金属、或いはゴム等の材質で形成してあり、前記大径部１５ａをその先端が入口側の栓体９に突き当たるまで挿入した場合に、該大径部１５ａの基端が流路８の出口側（図２の上方）寄りに位置し、逆洗エア１２が多孔質薄壁１０を通過できる面積を充分に狭められるようにすると共に、前記小径部１５ｂの基端部が流路８からつまめる程度の長さだけ突出するようにしてある。

尚、前記棒状体１５の形状は、逆洗エア１２が多孔質薄壁１０を通過できる面積を充分に狭められる形状であれば良く、例えば、前記棒状体１５の長手方向中間部のみに大径部１５ａを形成し、それ以外の部分を小径部１５ｂとすることも可能である。

図２に示す参考例においては、パティキュレートフィルタ４のメンテナンスを行う際に、排気管３からケーシング５を取り外し、図２に示す如く、該ケーシング５を排気ガス２の流通方向下流端側が上になるように立てた状態で、前述の如く、出口が栓体９で目封じされていない流路８に、該流路８の内部容積を減少させる充填体１３として棒状体１５を詰め込んだ後、前記出口が栓体９で目封じされていない流路８内へ逆洗エア１２を吹き込むようにすると、該逆洗エア１２が多孔質薄壁１０を通過できる面積が前記充填体１３としての棒状体１５の大径部１５ａによって狭められ且つ前記アッシュ１１が堆積している多孔質薄壁１０の部分を逆洗エア１２が確実に通過する形となるため、従来のように、パティキュレートフィルタ４における排気ガス２の流通方向下流端側から単に逆洗エア１２を吹き込むのとは異なり、燃焼残留物としてのアッシュ１１が堆積していない多孔質薄壁１０の入口側の部分から逆洗エア１２が抜けてしまうことが充填体１３としての棒状体１５によって防止され、アッシュ１１の除去を充分に行うことが可能となる。

尚、前記燃焼残留物としてのアッシュ１１の除去が完了した後、前記充填体１３としての棒状体１５は、その小径部１５ｂをつまんで取り出せば良い。

こうして、図２に示す参考例の場合も、図１に示す第一例の場合と同様、温水等を使用せずに設備費を抑えつつ、逆洗エア１２によってアッシュ１１等の燃焼残留物の除去を確実に行うことができ、運転時における大幅な排気圧力の上昇や燃費悪化を回避し得る。

図３は本発明を実施する形態の他の参考例であって、図中、図１及び図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、パティキュレートフィルタ４のメンテナンス時に、出口が栓体９で目封じされていない流路８に詰め込まれ且つ該流路８の内部容積を減少させる充填体１３を、粉粒体１４や棒状体１５の代わりに、多孔質薄壁１０を通過しないゲル状物質１６としたものである。

前記ゲル状物質１６は、粘性が高くて多孔質薄壁１０を通過しないものであれば良い。

図３に示す他の参考例においては、パティキュレートフィルタ４のメンテナンスを行う際に、排気管３からケーシング５を取り外し、図３に示す如く、該ケーシング５を排気ガス２の流通方向下流端側が上になるように立てた状態で、前述の如く、出口が栓体９で目封じされていない流路８に、該流路８の内部容積を減少させる充填体１３としてゲル状物質１６を流入させて詰め込んだ後、前記出口が栓体９で目封じされていない流路８内へ逆洗エア１２を吹き込むようにすると、該逆洗エア１２が多孔質薄壁１０を通過できる面積が前記充填体１３としてのゲル状物質１６によって狭められ且つ前記アッシュ１１が堆積している多孔質薄壁１０の部分を逆洗エア１２が確実に通過する形となるため、従来のように、パティキュレートフィルタ４における排気ガス２の流通方向下流端側から単に逆洗エア１２を吹き込むのとは異なり、燃焼残留物としてのアッシュ１１が堆積していない多孔質薄壁１０の入口側の部分から逆洗エア１２が抜けてしまうことが充填体１３としてのゲル状物質１６によって防止され、アッシュ１１の除去を充分に行うことが可能となる。

ここで、前記充填体１３としてのゲル状物質１６を流入させて詰め込む高さは、粉粒体１４の場合と同様、逆洗エア１２が多孔質薄壁１０を通過できる面積を充分に狭められる高さとすることが、堆積した全範囲のアッシュ１１を除去する上で好ましい。

尚、前記燃焼残留物としてのアッシュ１１の除去が完了した後、前記充填体１３としてのゲル状物質１６は、流路８から吸引して排除すれば良い。

こうして、図３に示す他の参考例の場合も、図１に示す第一例や図２に示す参考例の場合と同様、温水等を使用せずに設備費を抑えつつ、逆洗エア１２によってアッシュ１１等の燃焼残留物の除去を確実に行うことができ、運転時における大幅な排気圧力の上昇や燃費悪化を回避し得る。

尚、本発明のパティキュレートフィルタのメンテナンス方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、ケーシング５内におけるパティキュレートフィルタ４の入側に前段酸化触媒６が設けられているものに限らず、図６（ａ），（ｂ）に示される如く、ケーシング５にパティキュレートフィルタ４のみが内蔵され、該パティキュレートフィルタ４の入側に前段酸化触媒６が設けられていないものにも適用可能なこと等、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の第一例を示す断面図である。 本発明を実施する形態の参考例を示す断面図である。 本発明を実施する形態の他の参考例を示す断面図である。 一般的なパティキュレートフィルタの配置状態を示す概略図である。 図４のパティキュレートフィルタの詳細な構造を示す断面図であって、（ａ）は通常運転時における排気ガスの流れを示す図、（ｂ）はメンテナンス時における逆洗エアの流れを示す図である。 入側に前段酸化触媒が設けられていないパティキュレートフィルタの詳細な構造を示す断面図であって、（ａ）は通常運転時における排気ガスの流れを示す図、（ｂ）はメンテナンス時における逆洗エアの流れを示す図である。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
２ 排気ガス
３ 排気管
４ パティキュレートフィルタ
７ フィルタ本体
８ 流路
９ 栓体
１０ 多孔質薄壁
１１ アッシュ（燃焼残留物）
１２ 逆洗エア
１３ 充填体
１４ 粉粒体
１５ 棒状体
１６ ゲル状物質

Claims (2)

1. 多孔質材料から成り、入口が目封じされた流路と、出口が目封じされた流路とが互いに隣接するようハニカム状に配設されたフィルタ本体を備え、前記出口が目封じされた流路に導入された排気ガスを、前記入口が目封じされた流路へ向け多孔質薄壁を透過させることにより、排気ガス中のパティキュレートを捕集し得るようにしたパティキュレートフィルタのメンテナンス方法であって、
   前記パティキュレートフィルタを排気ガスの流通方向下流端側が上になるように立てた状態で、出口が目封じされていない流路に、該流路の内部容積を減少させる充填体としての粉粒体を、アッシュが堆積している部分と堆積していない部分との境界部を越える高さまで詰め込んだ後、前記出口が目封じされていない流路内へ逆洗エアを吹き込むことを特徴とするパティキュレートフィルタのメンテナンス方法。
2. 充填体を、多孔質薄壁の平均孔径より平均粒径の大きい粉粒体とした請求項１記載のパティキュレートフィルタのメンテナンス方法。

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