JP5417959B2 - Filter regeneration system - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスに含まれる微粒子を上記排気ガス中から除去するフィルタと同一の被搭載装置に搭載され、高温ガスによって上記フィルタの加熱を行うことによって上記フィルタの再生を行うフィルタ再生システムに関するものである。 The present invention relates to a filter regeneration system that is mounted on the same mounting apparatus as a filter that removes particulates contained in exhaust gas from the exhaust gas, and that regenerates the filter by heating the filter with high-temperature gas. Is.
ディーゼルエンジン等の排気ガス中には、微粒子(パティキュレートマター)が含まれている。当該微粒子を大気中に放出することによる環境への影響が懸念されることから、近年は、ディーゼルエンジン等を搭載する車両には、排気ガス中の微粒子を除去するためのフィルタ(DPF)が設置されている。
このフィルタは、上記微粒子よりも小さな孔を複数備える多孔質体であるセラミックス等によって形成されており、上記微粒子の通過を阻止することによって微粒子の捕集を行っている。
Fine particles (particulate matter) are contained in exhaust gas such as diesel engines. In recent years, a filter (DPF) for removing particulates in exhaust gas has been installed in vehicles equipped with diesel engines, etc., because there is concern about the environmental impact of releasing the particulates into the atmosphere. Has been.
This filter is formed of ceramics or the like, which is a porous body having a plurality of pores smaller than the fine particles, and collects the fine particles by preventing the fine particles from passing therethrough.
ところが、このようなフィルタを長時間使用していると、捕集した微粒子が蓄積されてフィルタが目詰まり状態となる。
このようなフィルタの目詰まりを防止するために、例えば特許文献1に示されるように、フィルタに対して高温ガスを供給することによって、フィルタに捕集された微粒子を燃焼させて除去する方法が用いられている。
However, when such a filter is used for a long time, the collected fine particles are accumulated and the filter becomes clogged.
In order to prevent such clogging of the filter, for example, as disclosed in
具体的には、特許文献1ではディーゼルエンジンとフィルタとの間にバーナ装置を設置し、燃焼用空気と燃料とが混合された混合気を燃焼させて高温ガスを発生させ、当該高温ガスによってフィルタを加熱することによって微粒子を燃焼させている。
Specifically, in
しかしながら、フィルタに高温ガスを供給する際には、フィルタに多くの微粒子が付着した状態であり、フィルタにおける圧力損失が非常に大きくなっている。したがって、フィルタの上流側であるバーナ装置の設置環境も高圧状態となる。このため、バーナ装置に燃焼用空気を供給する場合には、燃焼用空気を加圧してバーナ装置に供給する必要がある。よって、燃焼用空気をバーナ装置に供給するための圧縮機が必要となり、バーナ装置を含むフィルタ再生システムの大型化及び装置コストの増加を招くこととなる。 However, when high temperature gas is supplied to the filter, many fine particles are attached to the filter, and the pressure loss in the filter is very large. Therefore, the installation environment of the burner device on the upstream side of the filter is also in a high pressure state. For this reason, when supplying combustion air to the burner device, it is necessary to pressurize the combustion air and supply it to the burner device. Therefore, a compressor for supplying combustion air to the burner device is required, leading to an increase in the size of the filter regeneration system including the burner device and an increase in device cost.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、微粒子を除去するフィルタに高温ガスを供給するバーナ装置を含むフィルタ再生システムの大型化及び装置コストの増加を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress an increase in the size and cost of a filter regeneration system including a burner device that supplies a high-temperature gas to a filter that removes fine particles. .
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.
第1の発明は、排気ガスに含まれる微粒子を上記排気ガス中から除去するフィルタと同一の被搭載装置に搭載され、高温ガスによって上記フィルタの加熱を行うことによって上記フィルタの再生を行うフィルタ再生システムであって、燃焼用空気を用いて燃料を燃焼させることによって上記高温ガスを生成するバーナ装置と、上記被搭載装置に既設される既設装置に圧縮空気を供給すると共に上記バーナ装置に上記圧縮空気を上記燃焼用空気として供給可能な圧縮機とを備えるという構成を採用する。 A first aspect of the present invention is a filter regeneration that is mounted on the same mounting apparatus as a filter that removes particulates contained in exhaust gas from the exhaust gas, and that regenerates the filter by heating the filter with high-temperature gas. A burner device that generates the high-temperature gas by burning fuel using combustion air, and supplies compressed air to the existing device installed in the mounted device and compresses the burner device. A configuration including a compressor capable of supplying air as the combustion air is employed.
第2の発明は、上記第1の発明において、上記圧縮機から上記バーナ装置に供給される上記圧縮空気の流量を調節可能な流量調節手段を備えるという構成を採用する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a configuration is adopted in which flow rate adjusting means capable of adjusting the flow rate of the compressed air supplied from the compressor to the burner device is provided.
第3の発明は、上記第1または第2の発明において、上記フィルタの周囲に上記フィルタに沿って配設される高温ガス流路を備え、上記バーナ装置によって生成された上記高温ガスを該高温ガス流路に導入することによって上記フィルタの加熱を行うという構成を採用する。 According to a third invention, in the first or second invention, a high-temperature gas flow path disposed along the filter is provided around the filter, and the high-temperature gas generated by the burner device is used as the high-temperature gas. A configuration is adopted in which the filter is heated by being introduced into the gas flow path.
第4の発明は、上記第3の発明において、上記高温ガス流路から排出された上記高温ガスの浄化を行う酸化触媒を備えるという構成を採用する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, a configuration is provided in which an oxidation catalyst that purifies the high-temperature gas discharged from the high-temperature gas flow path is provided.
第5の発明は、上記第1〜第4の発明において、上記高温ガス流路から排出された上記高温ガスを上記圧縮機に供給するという構成を採用する。 According to a fifth invention, in the first to fourth inventions, the high temperature gas discharged from the high temperature gas flow path is supplied to the compressor.
本発明によれば、本発明のフィルタ再生システムが搭載される被搭載装置に既設された既設装置に対して圧縮空気を供給する圧縮機から、圧縮空気の一部が燃焼用空気としてバーナ装置に供給される。
したがって、本発明によれば、バーナ装置に燃焼用空気を供給するための圧縮機を別途設置する必要がなくなり、フィルタ再生システムの大型化及び装置コストの増加を抑制することが可能となる。
According to the present invention, a part of the compressed air is supplied to the burner apparatus as combustion air from the compressor that supplies the compressed air to the existing apparatus that is already installed in the mounted apparatus on which the filter regeneration system of the present invention is mounted. Supplied.
Therefore, according to the present invention, it is not necessary to separately install a compressor for supplying combustion air to the burner device, and it is possible to suppress an increase in the size of the filter regeneration system and an increase in device cost.
以下、図面を参照して、本発明に係るフィルタ再生システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of a filter regeneration system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態のフィルタ再生システムS1の概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態のフィルタ再生システムS1は、ディーゼルエンジン等のエンジン10と、圧縮機22を含むターボチャージャ20と、DPF(Diesel Particulate Filter)30と共に、車両(被搭載車両)等に搭載されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a system block diagram showing a schematic configuration of a filter regeneration system S1 of the present embodiment.
As shown in this figure, the filter regeneration system S1 of the present embodiment includes a vehicle (mounted vehicle) together with an
エンジン10は、燃料と圧縮空気との混合気を燃焼させて動力を得ると共に燃焼によって生成された燃焼ガスを排気ガスG1として排出する。
ターボチャージャ20は、エンジン10から供給される排気ガスG1に含まれるエネルギを回転動力として取り出すタービン21と、タービン21から伝達される回転動力によって外部より取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気G2を生成する圧縮機22とを備えている。
DPF30(フィルタ)は、ターボチャージャ20のタービン21を介して供給される排気ガスG1から微粒子を除去して排出するものである。
The
The
The DPF 30 (filter) removes particulates from the exhaust gas G1 supplied via the
そして、本実施形態のフィルタ再生システムS1は、高温ガスG3を生成すると共に高温ガスG3によってDPF30の加熱を行うことによってDPF30の再生を行うものであり、上記圧縮機22と、バーナ装置100とを備えている。
The filter regeneration system S1 of the present embodiment generates the high temperature gas G3 and regenerates the
圧縮機22は、上述のように圧縮空気G2を生成し、生成した圧縮空気G2をエンジン10に加えてバーナ装置100に供給可能に構成されている。
The
図2は、バーナ装置100の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、バーナ装置100は、供給流路1と、燃焼部2とを備えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the
供給流路1は、ディーゼルエンジン等の装置から供給される排気ガスG1を直接DPF30に対して供給するための流路であり、一方の端部がディーゼルエンジン等の装置の排気口と接続され、他方の端部がDPF30に接続された円筒形状の配管によって構成されている。
The
燃焼部2は、供給流路1と接続されると共に、内部において供給流路1を流れる排気ガスG1の一部と燃料とを混合させて燃焼させることによって高温ガスを生成するものである。そして、この燃焼部2は、管体部4と、インジェクタ5と、冷却装置6と、グロープラグ7と、燃焼用空気供給配管9を備えている。
The
管体部4は、燃焼部2の外形を形成する管状の部材であり、内部が中空とされている。そして、管体部4は、供給流路1の延在方向と直交する方向から供給流路1と接続されている。
インジェクタ5は、管体部4の内部に向けて燃料Yを噴射するものであり、噴射ノズルが管体部4の底面から露出されて配置される。
冷却装置6は、インジェクタ5の周囲を冷却することによって、インジェクタ5の過熱を防止するものであり、インジェクタ5の温度を間接的に測定する温度センサや、該温度センサの出力に応じてインジェクタ5の周囲に冷却材を供給する冷却材供給装置等を備えている。
グロープラグ7は、先端部が燃料Yと排気ガスG1との混合気の着火温度以上に加熱されるヒータであり、先端部が燃料Yの噴射領域に晒されるように管体部4の底部に設置されている。
燃焼用空気供給配管9は、管体部4の内部に燃焼領域Nにおける燃焼を安定化させるための燃焼用空気として圧縮機22から供給される圧縮空気G2を供給するものである。
The
The
The cooling device 6 prevents the
The glow plug 7 is a heater whose tip is heated above the ignition temperature of the mixture of the fuel Y and the exhaust gas G1, and is attached to the bottom of the
The combustion
このような構成を有するバーナ装置100においては、供給流路1を介して供給される排気ガスG1の一部が燃焼部2に入り込む。そして、車両等に搭載される不図示の制御装置下においてインジェクタ5から例えば間欠的に燃料Yがグロープラグ7に向けて噴射される。インジェクタ5から噴射された燃料Yは、燃焼部2に導入された排気ガスG1と混合されて混合気とされ、圧縮空気G2と共にグロープラグ7において加熱されることによって燃焼領域Nにおいて燃焼される。
このような混合気の燃焼によって高温ガスG3が生成され、バーナ装置100の下流側に設置されるDPF30に高温ガスG3が供給される。
In the
The hot gas G3 is generated by the combustion of the air-fuel mixture, and the hot gas G3 is supplied to the
流量調節装置200は、圧縮機22とバーナ装置100との間に配設されており、圧縮機22からバーナ装置100に供給される圧縮空気G2の流量を調節するものである。
The flow
このように構成された本実施形態のフィルタ再生システムS1は、車両等に搭載される不図示の制御装置からの指令に基づいてDPF30の再生を行う。
具体的には、上記制御装置の制御によって流量が制御された圧縮空気G2が燃焼用空気としてバーナ装置100に供給され、排気ガスG1と燃料Yと共に燃焼されることで、バーナ装置100において高温ガスG3が生成される。そして、バーナ装置100において生成された高温ガスG3がDPF30に供給されることによってDPF30が加熱され、この結果、DPF30に捕集された微粒子が焼却されることによってDPF30が再生する。
The filter regeneration system S1 of the present embodiment configured as described above regenerates the
Specifically, the compressed air G2 whose flow rate is controlled by the control of the control device is supplied to the
以上のような本実施形態のフィルタ再生システムS1によれば、本実施形態のフィルタ再生システムS1が搭載される被搭載装置である車両に既設された既設装置であるエンジン10に対して圧縮空気G2を供給する圧縮機22から、圧縮空気G2の一部が燃焼用空気としてバーナ装置100に供給される。
したがって、本実施形態のフィルタ再生システムS1によれば、バーナ装置100に燃焼用空気を供給するための圧縮機を別途設置する必要がなくなり、フィルタ再生システムの大型化及び装置コストの増加を抑制することが可能となる。
According to the filter regeneration system S1 of the present embodiment as described above, the compressed air G2 is applied to the
Therefore, according to the filter regeneration system S1 of the present embodiment, it is not necessary to separately install a compressor for supplying combustion air to the
また、本実施形態のフィルタ再生システムS1においては、圧縮機22からバーナ装置100に供給される圧縮空気G2の流量を調節可能な流量調節装置200を備える。
このため、バーナ装置100に対して、高温ガスG3の生成に適した流量の圧縮空気G2を供給することが可能となる。
Further, the filter regeneration system S1 of the present embodiment includes a flow
For this reason, it becomes possible to supply the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment is omitted or simplified.
図3は、本実施形態のフィルタ再生システムS2の概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、フィルタ再生システムS2は、DPF30を囲うと共にDPF30に沿って配設される高温ガス流路300を備え、バーナ装置100が圧縮機22と高温ガス流路300との間に配置されている。
FIG. 3 is a system block diagram showing a schematic configuration of the filter regeneration system S2 of the present embodiment.
As shown in this figure, the filter regeneration system S2 includes a high-
このような構成を有する本実施形態のフィルタ再生システムS2においては、バーナ装置100によって生成された高温ガスG3を高温ガス流路300に導入することによってDPF30の加熱が行われる。
In the filter regeneration system S2 of this embodiment having such a configuration, the
以上のような本実施形態のフィルタ再生システムS2においては、高温ガスG3を高温ガス流路300に導入することによってDPF30が加熱され、これによってDPF30に捕集された微粒子の焼却が行われる。つまり、高温ガスG3がDPF30を通過することがなく、DPF30の加熱が行われる。
このため、DPF30において大量の微粒子が捕集されることでDPF30の圧力損失が大きくなった場合であっても、高温ガスG3に対する圧力損失は変化しない。したがって、常に低圧で高温ガスG3を高温ガス流路300に供給することができ、圧縮機22における圧縮空気G2を効率的に燃焼用空気として用いることができる。
In the filter regeneration system S2 of the present embodiment as described above, the
For this reason, even if the pressure loss of DPF30 becomes large because a large amount of particulates are collected in DPF30, the pressure loss with respect to hot gas G3 does not change. Therefore, the high temperature gas G3 can always be supplied to the high temperature
なお、本実施形態のフィルタ再生システムS2が備えるバーナ装置100には、排気ガスG1が供給されない。このためバーナ装置100は、上述した供給流路1を備える必要がなく、供給流路1にかえて高温ガスG3を高温ガス流路300に供給するための流路を備えていれば良い。
Note that the exhaust gas G1 is not supplied to the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第1実施形態及び第2実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment and the second embodiment is omitted or simplified.
図4は、本実施形態のフィルタ再生システムS3の概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態のフィルタ再生システムS3は、上記第2実施形態のフィルタ再生システムS2に加えて、高温ガス流路300から排出された高温ガスG3の浄化を行う酸化触媒400を備えている。
FIG. 4 is a system block diagram showing a schematic configuration of the filter regeneration system S3 of the present embodiment.
As shown in this figure, in addition to the filter regeneration system S2 of the second embodiment, the filter regeneration system S3 of the present embodiment is an
このような構成を有する本実施形態のフィルタ再生システムS3は、バーナ装置100において生成された高温ガスG3を酸化触媒400によって浄化してから排出するため、より環境に配慮したものとなる。
The filter regeneration system S3 of this embodiment having such a configuration is more environmentally friendly because the hot gas G3 generated in the
なお、高温ガスG3は、エンジン10が排出する排気ガスG1の流量に対して少量であるため、本実施形態のフィルタ再生システムS1の酸化触媒400は小型のもので足りる。
In addition, since the high temperature gas G3 is a small amount with respect to the flow rate of the exhaust gas G1 discharged from the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第1実施形態及び第2実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, the description of the same parts as those of the first embodiment and the second embodiment is omitted or simplified.
図5は、本実施形態のフィルタ再生システムS4の概略構成を示すシステムブロック図である。
この図に示すように、本実施形態のフィルタ再生システムS4は、上記第2実施形態のフィルタ再生システムS2において説明した高温ガス流路300から排出された高温ガスG3を圧縮機22に供給する構成を採用する。
FIG. 5 is a system block diagram showing a schematic configuration of the filter regeneration system S4 of the present embodiment.
As shown in this figure, the filter regeneration system S4 of the present embodiment is configured to supply the
このような構成を有する本実施形態のフィルタ再生システムS4においては、バーナ装置100において生成された高温ガスG3を圧縮機22を介してエンジンに供給するため、高温ガスG3に含まれる微粒子等が排気ガスG1としてDPF30に供給されて捕集される。
したがって、本実施形態のフィルタ再生システムS4は、より環境に配慮したものとなる。
In the filter regeneration system S4 of the present embodiment having such a configuration, the high temperature gas G3 generated in the
Therefore, the filter regeneration system S4 of the present embodiment is more environmentally friendly.
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態において説明したバーナ装置100の構成は一例であって、他の構成のバーナ装置を用いても良い。
また、例えば、DPF30の排気ガスG1流れの上流側に排気ガスG1の浄化を行うための酸化触媒を設置しても良い。
For example, the structure of the
Further, for example, an oxidation catalyst for purifying the exhaust gas G1 may be installed on the upstream side of the exhaust gas G1 flow of the
また、上記実施形態においては、本発明の圧縮機としてターボチャージャが備える圧縮機を用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、スーパーチャージャが備える圧縮機や、空調装置が備える圧縮機等を用いることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, the structure which uses the compressor with which a turbocharger is provided as a compressor of this invention was demonstrated.
However, the present invention is not limited to this, and a compressor provided in the supercharger, a compressor provided in the air conditioner, or the like can be used.
S1〜S4……フィルタ再生システム、10……エンジン(既設装置)、100……バーナ装置、200……流量調節装置、300……高温ガス流路、400……酸化触媒、G1……排気ガス、G2……圧縮ガス(燃焼用空気)、G3……高温ガス S1 to S4: Filter regeneration system, 10: Engine (existing device), 100: Burner device, 200: Flow control device, 300: Hot gas flow path, 400: Oxidation catalyst, G1: Exhaust gas , G2 ... compressed gas (combustion air), G3 ... hot gas
Claims (3)
燃焼用空気を用いて燃料を燃焼させることによって前記高温ガスを生成するバーナ装置と、
前記被搭載装置に既設される既設装置に圧縮空気を供給すると共に前記バーナ装置に前記圧縮空気を前記燃焼用空気として供給可能な圧縮機と、
前記フィルタの周囲に前記フィルタに沿って配設される高温ガス流路と
を備え、
前記バーナ装置によって生成された前記高温ガスを、前記フィルタを通過させることなく前記高温ガス流路に導入することによって前記フィルタの加熱を行い、
前記高温ガス流路から排出された前記高温ガスを前記圧縮機に供給する
ことを特徴とするフィルタ再生システム。 A filter regeneration system that is mounted on the same mounted device as a filter that removes particulates contained in exhaust gas from the exhaust gas, and that regenerates the filter by heating the filter with high-temperature gas,
A burner device that generates the hot gas by burning fuel using combustion air;
A compressor capable of supplying compressed air to the existing apparatus installed in the mounted apparatus and supplying the compressed air as the combustion air to the burner apparatus ;
A hot gas flow path disposed along the filter around the filter ;
Heating the filter by introducing the hot gas generated by the burner device into the hot gas flow path without passing through the filter;
A filter regeneration system that supplies the hot gas discharged from the hot gas flow path to the compressor .
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