JP6150001B1 - Particulate matter combustion equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】粒子状物質を燃焼させる燃焼部を常時稼働させる場合、余分に電力を消費するのでエネルギー効率の観点で望ましくない。【解決手段】粒子状物質燃焼装置であって、粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、帯電部から離間して設けられ、帯電部により帯電された粒子状物質を捕集する捕集部と、捕集部の内部に設けられ、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させる燃焼部とを備え、粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて燃焼部の動作タイミングを制御することにより、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させる粒子状物質燃焼装置を提供する。【選択図】図1When a combustion section for burning particulate matter is constantly operated, extra power is consumed, which is not desirable from the viewpoint of energy efficiency. A particulate matter combustion apparatus is provided with a charging unit that charges particulate matter in a particulate matter-containing gas, and a particulate matter that is provided apart from the charging unit and charged by the charging unit. A collection unit that collects, and a combustion unit that is provided inside the collection unit and that burns the particulate matter collected in the collection unit, and according to the operating state of the particulate matter combustion device, By controlling the operation timing, a particulate matter combustion apparatus for burning particulate matter collected in a collection part is provided. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、粒子状物質燃焼装置に関する。 The present invention relates to a particulate matter combustion apparatus.
従来、コロナ放電を利用して、排気ガス中の粒子状物質(Particulate Matter、以下PMと略記)を捕集していた(例えば、特許文献1および2参照)。また、ニクロム線に通電させることによりPMを燃焼させることが知られている(例えば、特許文献3参照)。さらに、コロナ電極の付いた汚染物質を取り除くためにコロナ電極を連続的または周期的に加熱することが知られている(例えば、特許文献4参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特許第4931602号公報
[特許文献2] 特許第4823027号公報
[特許文献3] 特許第6028348号公報
[特許文献4] 特許第4714155号公報
Conventionally, particulate matter (Particulate Matter, hereinafter abbreviated as PM) in exhaust gas has been collected using corona discharge (see, for example,
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 4931602 [Patent Document 2] Japanese Patent No. 4823027 [Patent Document 3] Japanese Patent No. 6028348 [Patent Document 4] Japanese Patent No. 4714155
粒子状物質を燃焼させる燃焼部を常時稼働させる場合、余分に電力を消費するのでエネルギー効率の観点で望ましくない。 When the combustion section for burning the particulate matter is always operated, extra power is consumed, which is not desirable from the viewpoint of energy efficiency.
本発明の第1の態様においては、粒子状物質燃焼装置を提供する。粒子状物質燃焼装置は、帯電部と、捕集部と、燃焼部とを備えてよい。帯電部は、粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させてよい。捕集部は、帯電部から離間して設けられてよい。捕集部は、帯電部により帯電された粒子状物質を捕集してよい。燃焼部は、捕集部の内部に設けられてよい。燃焼部は、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させてよい。粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて燃焼部の動作タイミングを制御することにより、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させてよい。 In a first aspect of the present invention, a particulate matter combustion apparatus is provided. The particulate matter combustion apparatus may include a charging unit, a collection unit, and a combustion unit. The charging unit may charge the particulate matter in the particulate matter-containing gas. The collection unit may be provided apart from the charging unit. The collection unit may collect the particulate matter charged by the charging unit. The combustion unit may be provided inside the collection unit. The combustion unit may burn the particulate matter collected in the collection unit. The particulate matter collected in the collection unit may be burned by controlling the operation timing of the combustion unit according to the operation state of the particulate matter combustion apparatus.
また、捕集部に捕集された粒子状物質の重量に応じて、粒子状物質を燃焼させてよい。 Further, the particulate matter may be combusted according to the weight of the particulate matter collected in the collection part.
捕集部の内部の体積をVc[cm3]とし、粒子状物質の密度を10−4[kg/cm3]とする場合に、捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量が、10−6×Vc[kg]以上10−5×Vc[kg]以下になった場合に、捕集部に捕集された粒子状物質を燃焼させてよい。 When the volume inside the collection part is Vc [cm 3 ] and the density of the particulate matter is 10 −4 [kg / cm 3 ], the weight of the particulate matter collected in the collection part is , if it becomes 10 -6 × Vc [kg] or 10 -5 × Vc [kg] or less, was collected in the collecting portion the particulate matter may be burned.
燃焼部は、捕集部において捕集された粒子状物質に対して熱を供給する発熱体を含んでよい。 The combustion unit may include a heating element that supplies heat to the particulate matter collected in the collection unit.
発熱体は、粒子状物質に対して輻射熱を供給するセラミックヒーターであってよい。 The heating element may be a ceramic heater that supplies radiant heat to the particulate matter.
帯電部は放電用電極を有してよい。燃焼部は、放電用電極と同じ極性の電位を有する導電部をさらに有してよい。 The charging unit may have a discharge electrode. The combustion part may further include a conductive part having the same polarity as the discharge electrode.
粒子状物質燃焼装置は、複数の単位構造を備えてよい。複数の単位構造は、流れ方向において直列に配置されてよい。流れ方向は、粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう方向であってよい。複数の単位構造は、帯電部と捕集部と燃焼部とを各々有してよい。この場合に、粒子状物質含有ガスの風速に応じて、複数の単位構造の各々における帯電部へ供給する電圧を制御してよい。これに代えて、粒子状物質含有ガスの風速に応じて、複数の単位構造の各々における燃焼部へ供給する電力を制御してもよい。 The particulate matter combustion apparatus may include a plurality of unit structures. The plurality of unit structures may be arranged in series in the flow direction. The flow direction may be a direction from upstream to downstream of the particulate matter-containing gas. The plurality of unit structures may each include a charging unit, a collection unit, and a combustion unit. In this case, the voltage supplied to the charging unit in each of the plurality of unit structures may be controlled according to the wind speed of the particulate matter-containing gas. Instead of this, the power supplied to the combustion section in each of the plurality of unit structures may be controlled according to the wind speed of the particulate matter-containing gas.
粒子状物質含有ガスの温度に応じて、燃焼部へ供給する電力を制御してよい。さらに、捕集部に捕集された粒子状物質の重量に応じて、燃焼部へ供給する電力を制御してもよい。 The power supplied to the combustion section may be controlled according to the temperature of the particulate matter-containing gas. Furthermore, the electric power supplied to the combustion unit may be controlled according to the weight of the particulate matter collected by the collection unit.
帯電部は放電用電極を有してよい。放電用電極は、複数のトゲ部を含んでよい。複数のトゲ部は、流れ方向において各々異なる位置に設けられてよい。流れ方向は、粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう方向であってよい。捕集部は、開口部を有してよい。開口部は、放電用電極と対向する面に設けられてよい。複数のトゲ部の位置に応じて、開口部と燃焼部におけるセラミックヒーターの輻射部とが配置されてよい。 The charging unit may have a discharge electrode. The discharge electrode may include a plurality of barbs. The plurality of barbs may be provided at different positions in the flow direction. The flow direction may be a direction from upstream to downstream of the particulate matter-containing gas. The collection part may have an opening. The opening may be provided on a surface facing the discharge electrode. Depending on the position of the plurality of barbs, the opening and the radiating part of the ceramic heater in the combustion part may be arranged.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、第1実施形態におけるPM燃焼装置100の断面図である。なお、PM燃焼装置は粒子状物質燃焼装置と読み替えてよい。PM燃焼装置100は、PM含有ガス74に含まれるPMを捕集し、当該捕集したPMを燃焼させてよい。PM含有ガス74は、PM燃焼装置100におけるガス通過領域70を通過してよい。本例において、ガス通過領域70は、帯電部10の放電用電極12と、当該帯電部10からZ軸方向に離間して設けられた捕集部との間の領域である。なお、本例の捕集部は、金属製の筐体を有する捕集箱20である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
本例のPM含有ガス74は、ガス通過領域70をY軸負方向から正方向に向かって通過する。Y軸負方向はPM含有ガス74の上流であり、Y軸正方向はPM含有ガス74の下流である。本明細書においては、当該上流から下流に向かう方向をPM含有ガス74の流れ方向とも称する。
The PM-containing
図1において、X軸とY軸とは互いに直交し、Z軸はX‐Y軸平面に垂直である。X、YおよびZ軸は、いわゆる右手系を成す。X、YおよびZ軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。Z軸方向は、必ずしも重力方向と平行でなくてよい。本明細書における「上」、「下」、「上方」および「下方」の用語もまた、重力方向における上下方向に限定されない。これらの用語は、Z軸に対する相対的な方向を指すに過ぎない。 In FIG. 1, the X axis and the Y axis are orthogonal to each other, and the Z axis is perpendicular to the XY axis plane. The X, Y, and Z axes form a so-called right-handed system. The X, Y and Z axes only specify the relative positions of the components and do not limit the specific direction. The Z-axis direction is not necessarily parallel to the gravity direction. The terms “upper”, “lower”, “upper” and “lower” in this specification are also not limited to the vertical direction in the direction of gravity. These terms only refer to the direction relative to the Z axis.
本例のPM燃焼装置100は、X‐Y平面と平行な面に対して対称に設けられた2つの単位構造60を有する。1つの単位構造60は、帯電部10、捕集箱20と、燃焼部30とを含んでよい。本例の単位構造60は、1つの捕集箱20と1つの燃焼部30とを共有するが、単位構造60‐1が1つの捕集箱20の上半分と1つの燃焼部30の上半分とを有し、単位構造60‐2が1つの捕集箱20の下半分と1つの燃焼部30の下半分とを有するとみなしてよい。なお、他の例においては、単位構造60‐1と単位構造60‐2とを合わせて、1つの単位構造60とみなしてもよい。
The
帯電部10は、放電用電極12と、直流電源24とを含んでよい。本例の帯電部10‐1は、放電用電極12‐1および12‐2と直流電源24‐1とを含み、本例の帯電部10‐2は、放電用電極12‐3および12‐4と直流電源24‐2とを含む。なお、本例においては1つの帯電部10に対して1つの直流電源24が設けられるが、他の例においてはZ軸方向に隣接する単位構造60‐1および60‐2において1つの直流電源24が設けられてもよい。
The charging
本例の帯電部10は、一対の放電用電極12を含む。本例の放電用電極12は、X‐Y平面と平行な平板形状である。一対の放電用電極12は、Y軸と平行な直線に対して線対称に配置されてよい。また、一対の放電用電極12は、X軸方向において互いに離間して設けられてよい。
The charging
放電用電極12は、端部の一辺においてX軸方向に突出する複数のトゲ部14を有してよい。トゲ部14は、放電用電極12のY軸方向に沿って複数設けられてよい。つまり、複数のトゲ部14は、PM含有ガス74の流れ方向において各々異なる位置に設けられてよい。複数のトゲ部14は、一対の放電用電極12の互いに向かい合う辺においてそれぞれ設けられてよい。本例のトゲ部14は、1つの三角形の頂点のうちX軸方向に突出する頂点部分である。
The
放電用電極12には、直流電源24から負電圧が印加されてよい。負電圧の大きさは、マイナス数kVであってよい。なお、kは10の3乗を意味するSI接頭辞であり、Vはボルトを意味する。帯電部10は、金属製の放電用電極12と接地電位を有する金属製の捕集箱20との間の気体に数kVの電位差を設けることにより、ガス通過領域70の気体を絶縁破壊させることができる。これにより、帯電部10はトゲ部14と捕集箱20との間に放電プラズマ(つまり、荷電粒子)を生成することができる。
A negative voltage may be applied to the
PM含有ガス74は、空気よりも低い酸素濃度および空気よりも高い二酸化炭素濃度を有する。PM含有ガス74は、常温よりも高温である。PM含有ガス74は、例えばエンジンからの排気ガスであり、270℃程度の温度を有する。このような低酸素濃度、高二酸化炭素濃度および高温のPM含有ガス74に対して、コロナ放電を安定して生成することができる稼働領域(電流電圧特性領域)は、正電圧よりも負電圧の方が広い。本例では、放電用電極12に負電圧を印加することにより、正電圧を印加する場合に比べて安定してコロナ放電を生成することができる。
The PM-containing
荷電粒子は、電子等の負イオンであってよく、正イオンであってもよい。また、放電プラズマは、コロナ放電であってよく、グロー放電であってもよい。生成された荷電粒子とPM含有ガス74中のPMとが衝突することにより、PM含有ガス74中のPMは帯電してよい。本例においては、帯電部10はコロナ放電を生成し、PMは負に帯電する。
The charged particles may be negative ions such as electrons or positive ions. The discharge plasma may be corona discharge or glow discharge. The PM in the PM-containing
帯電したPMは、接地電位を有する捕集箱20に引き寄せられてよい。また、帯電したPMは、コロナ放電により形成されるイオン風に乗り、捕集箱20へ引き寄せられてよい。PM含有ガス74中のPMのうち一定の割合のPMは、帯電して捕集箱20に捕集されてよい。帯電したが捕集箱20の捕集されなかったPMは、下流に位置する捕集箱20に捕集されてよい。また、帯電しなかったPMは、下流の帯電部10において帯電されてよい。
The charged PM may be drawn to a
捕集箱20は、放電用電極12と対向する面に複数の開口部22を有してよい。本例の捕集箱20は、Z軸方向の正および負方向において放電用電極12と対向する。本例の捕集箱20は、Z軸方向の正および負方向の二面(上面21および下面23)に複数の開口部22を有する。本例の捕集箱20は直方体形状であり、当該二面を囲む四面は開口部22を有しない。本例の捕集箱20は、接地電位を有する。
The
帯電したPMは、開口部22を通って捕集箱20の内部に捕集されてよい。帯電したPMは、捕集箱20の表面に捕集されてもよい。捕集箱20は、内部においてPM含有ガス74の風速よりも低速な風速を有する空間を提供することができる。例えば、PM含有ガス74の風速が20m/sである場合に、捕集箱20の内部の風速は1m/sとすることができる。なお、mはメートルを意味し、sは秒を意味する。捕集箱20を設けることによって、捕集箱20の内部に捕集したPMがPM含有ガス74の流れに乗って飛散することを低減することができる。これにより、安定的にPMを捕集することができる。
The charged PM may be collected in the
なお、帯電部10は、捕集箱20の上面21または下面23を含んでもよい。本例において、捕集箱20の上面21は開口部22を含むX‐Y平面に平行な平面部分であり、捕集箱20の下面23は開口部22を含むX‐Y平面に平行な平面部分である。帯電部10‐1は上面21をさらに含んでよく、帯電部10‐2は下面23をさらに含んでよい。
The charging
燃焼部30は、捕集箱20の内部に設けられてよい。燃焼部30は、捕集箱20において捕集されたPMを燃焼させてよい。燃焼部30は、PMに対して熱を供給する発熱体を含んでよい。発熱体からの熱でPMを燃焼させることにより、数kVから数十kVの高電圧を使用して放電によりPM燃焼させる誘電体バリア放電に比べて、十分に低い数Vから100Vの電圧でPMを燃焼させることができる。これにより、誘電体バリア放電に比べて、より小さい電力でPMを燃焼させることができる。また、本例の燃焼部30は、誘電体バリア放電に比べて十分に低い電圧を使用するので、より安全に取り扱うことができる。
The
本例の燃焼部30における発熱体は、PMに対して輻射熱を供給するセラミックヒーター32である。図1においては、セラミックヒーター32からPMへ電磁波等が輻射される様子を点線およびハッチングにて示す。輻射熱は、セラミックヒーター32の輻射部から放射状に広がってよい。セラミックヒーター32は、輻射熱により、PMを直接加熱することができる。それゆえ、本例においては、電熱線が組み込まれた金属製の板を使用してPMを加熱する場合に比べて、エネルギー効率を高くすることができる。
The heating element in the
本例の燃焼部30は、複数のセラミックヒーター32と、一対の絶縁板34と、複数対のボルト36およびナット38とを有する。複数のセラミックヒーター32は、Y軸方向に長手部を有する直方体形状であってよい。複数のセラミックヒーター32は、X軸方向の異なる位置において互いに離間して設けられてよい。なお、ヘッド37は、ボルト36の一部であり、ボルト36およびナット38の締め付け時に利用されてよい。
The
絶縁板34は、PMが燃焼する400℃程度の高温において数百Vの電気的絶縁性を確保することができる高温対応絶縁板であってよい。絶縁板34は、マイカ系セラミックの板であってよい。本例の絶縁板34は、マイカレックス(登録商標)の板である。
The insulating
一対の絶縁板34は、複数のセラミックヒーター32を間に挟んでZ軸方向に重ねて設けられてよい。また、複数対のボルト36およびナット38は、当該一対の絶縁板34を固定してよい。本例において、二対のボルト36およびナット38は、X軸方向において一つのセラミックヒーター32を間に挟むように設けられる。
The pair of insulating
セラミックヒーター32は、絶縁板34に挟まれることにより位置が固定されてよい。セラミックヒーター32は、絶縁板34に挟まれていない部分において捕集箱20の内部に露出する輻射部を有してよい。本例のセラミックヒーター32は、Z軸の正および負方向の表面に輻射部を有する。これにより、本例のセラミックヒーター32は、Z軸の正および負方向に輻射熱を供給することができる。
The position of the
燃焼部30は、捕集箱20のZ軸方向の略中央に固定されてよい。これにより、隣接する2つの単位構造60において、セラミックヒーター32が設けられるX‐Y平面から捕集箱20の開口部22が設けられる上面21および下面23までの距離を均等にすることができる。このように、本例のセラミックヒーター32は上下対称な構造を有するので、燃焼部30の上半分を有する単位構造60‐1と燃焼部30の下半分を有する60‐2とは、同様に機能してよい。
The
セラミックヒーター32を用いる本例において、捕集されたPMとセラミックヒーター32とは所定距離だけ離間させることが望ましい。本例では、セラミックヒーター32から捕集箱20の上面21および下面23までの距離を均等にするので、隣接する単位構造60の一方(つまり、単位構造60‐1および60‐2のいずれか)において、セラミックヒーター32と捕集されたPMとが極端に近接することを防ぐことができる。
In this example using the
ところで、捕集したPMを燃焼させずに定期的に回収する場合には、ブロア等のダスト回収機構を設ける必要がある。ただし、ブロア等のダスト回収機構は、一般的に捕集箱20に比べて大きい。一例において、ブロア等のダスト回収機構は、捕集箱20の2倍程度の体積を有する。本例においては、ブロア等のダスト回収機構ではなく、捕集したPMを燃焼させる燃焼部30を有する。これにより、捕集したPMを燃焼させない場合に比べて装置全体のサイズを小さくすることができる。なお、ブロア等のダスト回収機構を用いる場合は、回収したPMを取り出すべく定期的にメンテナンスする必要がある。しかしながら、本例においてはPMを燃焼させてガスとして外部に放出するので、メンテナンスそのものが不要である点も有利である。
By the way, when collecting the collected PM periodically without burning, it is necessary to provide a dust collecting mechanism such as a blower. However, a dust recovery mechanism such as a blower is generally larger than the
本例のPM燃焼装置100は、制御部90をさらに有する。制御部90はプロセッサ、CPU、MPUおよびメモリ等を含んでよく、PM燃焼装置100全体の動作を制御してよい。制御部90は、燃焼部30の発熱体の通電を制御してよい。制御部90は、セラミックヒーター32に電流を流す(つまり、セラミックヒーター32をオンする)、または、電流を流さない(つまり、セラミックヒーター32をオフする)ことにより、セラミックヒーター32からの輻射熱の供給の有無を制御してよい。また、制御部90は、セラミックヒーター32へ供給する電流およびセラミックヒーター32に印加する電圧の少なくともいずれかを制御することにより、セラミックヒーター32からの輻射熱の供給量を制御してもよい。
The
なお、図面の見易さを考慮して、図1においては、制御部90が1つのセラミックヒーター32を制御するように図示する。しかしながら、本例の制御部90は、燃焼部30における全てのセラミックヒーター32を制御してよい。
In consideration of easy viewing of the drawing, in FIG. 1, the
制御部90は、PM燃焼装置100の動作状態に応じて燃焼部30の動作タイミングを制御することにより、捕集箱20において捕集されたPMを燃焼させてよい。PM燃焼装置100の動作状態とは、現在の動作状態であってよく、過去の動作状態(即ち、動作履歴)であってもよい。PM燃焼装置100の動作状態は、捕集箱20に捕集されたPMの重量に反映されてよい。それゆえ、制御部90は、捕集箱20に捕集されたPMの重量に応じて、PMを燃焼させてよい。なお、動作タイミングとは、発熱体が輻射熱を放出するタイミングであってよく、発熱体に通電が開始されるタイミングであってもよい。
The
捕集されたPMは一定の大きさを有する塊に成長してよい。塊となったPMは、所定温度(例えば、400℃)以上の温度で燃焼し始める。例えば、PMの塊のうち、セラミックヒーター32の輻射部に最も近接する領域において燃焼が開始する。当該領域において燃焼が開始すると、徐々に燃焼が拡大することでPMの塊全体が燃焼し得る。
The collected PM may grow into a mass having a certain size. Agglomerated PM begins to burn at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 400 ° C.). For example, combustion starts in a region of the PM lump that is closest to the radiating portion of the
このように、本例においては、一定の重量のPMが捕集箱20に捕集された場合に、燃焼部30を動作させてPMを燃焼させる。これにより、燃焼部30を常時動作させる場合に比べて、より低い電力で効率よくPMを燃焼させることができる。
Thus, in this example, when PM of a fixed weight is collected in the
次に、PMをどれくらい捕集した場合に、燃焼部30を動作させるべきかを検討する。捕集箱20の内部の体積がVc[cm3]であり、PMの密度が10−4[kg/cm3]である場合において、捕集箱20の内部にPMが充満したとするとPMの重量は、10−4×Vc[kg]となる。例えば、Vcが100[cm]×100[cm]×2[cm]である場合に、Vc=2×104[cm3]であるので、10−4×Vc=2[kg]となる。なお、「×」は、積を意味する。
Next, it is examined how much PM should be operated when PM is collected. When the internal volume of the
本例と同じ帯電部10および捕集箱20と、ブロア等のダスト回収機構とを用いた場合、1日あたり2[kg](2[kg]/day)のPMが捕集箱20の捕集された実績がある。この場合、PMは、2[kg]の5分の1の重量が捕集された時点で定期メンテナンスが必要であった。そこで、本例においても、(10−4×Vc)/5=2.0×Vc×10−5[kg]だけPMが捕集された時点でPMを燃焼させてよい。
When the
なお、上述の定期メンテナンスは、コロナ放電を安定に発生させることを目的として行った。捕集箱20の表面に堆積したPMは捕集箱20と同電位であるので、トゲ部14と上面21または下面23とのギャップ長が実質的に短くなる。これにより、帯電部10において発生するコロナ放電が不安定となり、スパークが発生する場合がある。特に、PM含有ガス74は100℃を超える高温である場合に、ギャップ長が短くなるとスパークが発生しやすくなる。このように、上述のPMを燃焼させるタイミングは、安定的なコロナ放電を発生させることを考慮したタイミングであってよい。
The regular maintenance described above was performed for the purpose of stably generating corona discharge. Since PM deposited on the surface of the
たとえば、PM燃焼装置100において捕集箱20がZ軸方向に5個重ねて設けられる場合、5つの捕集箱20の内部にそれぞれPMが充満したとすると、PMの重量の合計は、2[kg]×5=10[kg]となる。つまり、PMを捕集していない状態に比べて、PM燃焼装置100の重量は10[kg]増加する。なお、実際のPM燃焼装置100においては、PMは完全に均一に捕集箱20に充填しないので、10[kg]の1/10、即ち、1[kg]だけ重量が増加すると捕集箱20からPMがはみ出す場合がある。
For example, in the
捕集箱20のZ軸方向の長さ(即ち、厚み)と、捕集箱20の開口部22の穴径とは、PMの捕集に関係し得る。通常、開口部22の穴径は、捕集箱20の厚みの1/10以上1以下の大きさを有する。例えば、捕集箱20の厚みが2[cm]の場合、開口部22の穴径は2[mm]以上20[mm]以下となる。これに対して、捕集箱20に堆積するPMの厚みは、捕集箱20に一度捕集されたけれども飛散して下流に流れることを抑制するべく、開口部22の穴径の半分程度にすることが望ましい。つまり、捕集箱20の厚みが2[cm]の例では、PMの厚みが1[mm]以上10[mm]以下になった時点でPMを燃焼させることが望ましい。
The length in the Z-axis direction (that is, the thickness) of the
以上を考慮すると、堆積させるPMの厚みは、捕集箱20の厚みの(1/20)以上(1/2)以下とすることが望ましい。PMの厚みの変化は捕集されたPMの体積に比例する。また、PMの密度が一定であることを仮定すれば、PMの厚みの変化は捕集されたPMの重量に比例する。それゆえ、PMを燃焼させるタイミングの指標となる捕集されたPMの重量の上限および下限は、次の値であってよい。
下限:2.0×Vc×10−5[kg]×(1/20)=Vc×10−6[kg]
上限:2.0×Vc×10−5[kg]×(1/2)=Vc×10−5[kg]
Considering the above, it is desirable that the thickness of the PM to be deposited is not less than (1/20) and not more than (1/2) the thickness of the
Lower limit: 2.0 × Vc × 10 −5 [kg] × (1/20) = Vc × 10 −6 [kg]
Upper limit: 2.0 × Vc × 10 −5 [kg] × (1/2) = Vc × 10 −5 [kg]
このように、捕集箱20に捕集されたPMの重量が、10−6×Vc[kg]以上10−5×Vc[kg]以下になった場合に、捕集箱20に捕集されたPMを燃焼させてよい。これにより、捕集されたPMが下流に流れることを抑制しつつ、PMが捕集箱20にある程度充填されたことを契機として、PMを燃焼させることができる。
Thus, when the weight of PM collected in the
PM燃焼装置100は、捕集箱20の重量を測定する重量センサ80を有してもよい。重量センサ80は、捕集箱20の重量を検出して、検出した重量を制御部90に知らせてよい。制御部90は、PMが捕集された状態における捕集箱20の重量から、PMが全く捕集されていない状態の捕集箱20の重量を差し引くことにより、増加したPMの重量を検出してよい。重量センサが検出した増加重量を制御部90に知らせるタイミングは、1分毎であってよく、1秒毎であってもよい。なお、重量センサ80に代えて、光学的手段によりPMの体積を推定してもよい。上述のように、PMの密度は既知であるので、体積測定によって捕集されたPMの重量を推定してもよい。
The
制御部90は、捕集箱20に捕集されたPMの重量に応じて、燃焼部30へ供給する電力を制御してよい。本例の制御部90は、捕集されたPMの重量が、上述した10−6×Vc[kg]以上10−5×Vc[kg]以下の範囲である場合に、セラミックヒーター32の通電の有無、または、セラミックヒーター32に流す電流(もしくは、セラミックヒーター32へ印加する電圧)を制御する。これにより、PMが一定重量だけ捕集されたことを契機としてPMを燃焼させることができるので、燃焼部30における余分な電力消費を低減することができる。
The
また、制御部90は、PMの重量が所定値を超えた場合には、燃焼部30へ供給する電力を高くしてもよい。制御部90は、上述した10−6×Vc[kg]以上10−5×Vc[kg]以下の範囲を細分化した複数の数値範囲のテーブルを有してもよい。制御部90が燃焼部30へ電力を供給するときに、捕集したPMの重量がより重い範囲にあるほど燃焼部30へ供給する電力をより高くしてよい。これにより、PMの重量に応じて、PMが燃焼するのに要する時間を制御することができる。例えば、PMが比較的多い場合に、PMが比較的少ない場合に与える電力よりも高い電力を与えることにより、捕集されたPMを早急に燃焼させることができる。
Further, the
図2の(a)は、帯電部10および捕集箱20の上面図である。図2の(a)に示す様に、本例の放電用電極12は、PM含有ガス74の流れ方向に沿って複数のトゲ部14を有する。捕集箱20の開口部22は、トゲ部14の位置に応じて配置されてよい。本例においては、1つのトゲ部14の下には、1つの開口部22が配置される。
FIG. 2A is a top view of the charging
図2の(b)は、燃焼部30の上面図である。ただし、放電用電極12と捕集箱20の上面21とは除いた状態を示す。セラミックヒーター32の一端は、絶縁板34およびボルト36により固定される。また、セラミックヒーター32の他の一端には、輻射部33が設けられる。
FIG. 2B is a top view of the
一例において、セラミックヒーター32の輻射部33は、X‐Y平面において4mm×4mmの面積を有してよい。例えば、捕集されたPMと輻射部33とが5mm以上10mm以下離れている場合に、1つのセラミックヒーター32当たり40[mg/min]以上50[mg/min]の燃焼速度でPMを燃焼させることができる。
In one example, the
一例において、1つの捕集箱20内に40個のセラミックヒーター32が設けられてよい。PM燃焼装置100が捕集箱20をZ軸方向に重ねて5つ有する場合、PM燃焼装置100は、40[mg/min]以上50[mg/min]×200=8000[mg/min]以上10000[mg/min]の燃焼速度でPMを燃焼させることができる。
In one example, 40
例えば、2kgのPMを燃焼するには、2000[g]/10[g/min]=200min以上、2000[g]/8[g/min]=250[min]以下を要する。つまり、およそ3時間から4時間を要する。ただし上記時間は、常温雰囲気でセラミックヒーター32が熱を供給する場合の時間である。
For example, burning 2 kg of PM requires 2000 [g] / 10 [g / min] = 200 min or more and 2000 [g] / 8 [g / min] = 250 [min] or less. That is, it takes about 3 to 4 hours. However, the above time is a time when the
通常、エンジン等から排出されるPM含有ガス74の温度は、100℃から300℃(典型的には200℃)と高温であるので、セラミックヒーター32が断続的に熱を供給しても捕集箱20に捕集されたPMを燃焼させることができる。また、一旦発火したPMの塊は延焼し得る。それゆえ、2kgのPMを燃焼するには、200[min]以上250[min]以下の半分の時間、つまり、およそ1時間半から2時間だけセラミックヒーター32から熱を供給することにより、捕集されたPMを燃焼させることができる。
Normally, the temperature of the PM-containing
そこで、制御部90は、PM含有ガス74の温度に応じて、燃焼部30へ供給する電力を制御してもよい。上述のように、PM含有ガス74の温度は比較的高温であり、捕集箱に捕集されたPMは400℃程度になると燃焼し始める。そこで、制御部90は、PM含有ガス74の温度が相対的に低い場合は燃焼部30へ供給する電力を高くし、PM含有ガス74の温度が相対的に高い場合は燃焼部30へ供給する電力を小さくしてよい。
Therefore, the
これにより、PM含有ガス74の温度が相対的に低い場合に、いつまでのPMが燃焼しないという事態を防ぐことができる。また、PM含有ガス74の温度が相対的に高い場合に、PMを加熱しすぎることにより、燃焼部30において余分に電力を消費することを抑制することができる。なお、制御部90は、PMが400[℃]程度に到達するまでの時間を考慮して、燃焼部30へ供給する電力を制御してもよい。
As a result, when the temperature of the PM-containing
輻射部33もまた、トゲ部14の位置に応じて配置されてよい。本例においては、1つのトゲ部14と、1つの開口部22と、1つの輻射部33とがZ軸方向において重なってよい。なお、1つのトゲ部14と、1つの開口部22と、1つの輻射部33とは、少なくとも部分的にZ軸方向に重なってよい。単位構造60‐1においてはトゲ部14の直下近傍において、単位構造60‐2においてはトゲ部14の直上近傍において、それぞれPMは捕集されやすい傾向がある。それゆえ、トゲ部14の位置に応じて開口部22および輻射部33を配置することで、PMが捕集されにくい領域に輻射熱を供給する場合に比べて、効率よくPMを燃焼させることができる。
The
図3は、燃焼部30の上面図の部分拡大図である。理解を容易にするために、絶縁板34およびボルト36のヘッド37を点線にて示す。セラミックヒーター32は、正極配線および負極配線を有する。本例においては、正極配線および負極配線を可能な限り短くする。そして、各セラミックヒーター32の正極配線を圧着端子42にて正極の耐熱被覆配線44に接続する。同様に、各セラミックヒーター32の負極配線を圧着端子43にて負極の耐熱被覆配線45に接続する。これにより、セラミックヒーター32の熱劣化を低減することができ、セラミックヒーター32の動作信頼性を確保することができる。
FIG. 3 is a partially enlarged view of the top view of the
図4Aは、セラミックヒーター32の配置に関する第1変形例である。理解を容易にするために、捕集箱20の開口部22を省略し、放電用電極12においてトゲ部14が設けられる放電用電極12の一辺を点線で示す。本例において、複数のセラミックヒーター32は、Y軸方向の異なる位置において互いに離間して設けられる。また、本例において、放電用電極12‐1の直下の複数のセラミックヒーター32と、放電用電極12‐2の直下の複数のセラミックヒーター32とは、Y軸に平行な直線に対して線対称に設けられる。
FIG. 4A is a first modification example regarding the arrangement of the
本例においても、トゲ部14の位置に応じて、開口部22と輻射部33とが配置される。つまり、1つのトゲ部14と、1つの開口部22と、1つの輻射部33とが、少なくとも部分的にZ軸方向に重なる。これにより、PMが捕集されにくい領域に輻射熱を供給する場合に比べて、より効率よくPMを燃焼させることができる。
Also in this example, the opening
図4Bは、セラミックヒーター32の配置に関する第2変形例である。理解を容易にするために、開口部22を省略し、トゲ部14が設けられる放電用電極12の一辺を点線で示す。本例のセラミックヒーター32は、捕集箱20においてY軸方向に対向する一面から他の面まで延伸して設けられる。本例のセラミックヒーター32はY軸方向の両端部が絶縁板34により固定される。
FIG. 4B is a second modification example regarding the arrangement of the
本例のセラミックヒーター32は、絶縁板34により被覆されていない領域に輻射部33を有する。本例の輻射部33も、セラミックヒーター32の上面および下面に設けられる。ただし、本例の輻射部33は、Y軸方向に対向する2つの絶縁板34の間において延在して設けられる。輻射部33は、最も上流に位置するトゲ部14の直下から、最も下流に位置するトゲ部14の直下まで少なくとも延在してよい。本例において、複数のセラミックヒーター32は、X軸方向の異なる位置において互いに離間して設けられる。
The
本例においても、トゲ部14の位置に応じて、開口部22と輻射部33とが配置される。つまり、1つのトゲ部14と、1つの開口部22と、1つの輻射部33とが、少なくとも部分的にZ軸方向に重なる。これにより、PMが捕集されにくい領域に輻射熱を供給する場合に比べて、効率よくPMを燃焼させることができる。
Also in this example, the opening
図5の(a)は、第2実施形態における燃焼部30の上面図である。図5の(b)は、第2実施形態における捕集箱20および燃焼部30の断面図である。本例の燃焼部30は、放電用電極12と同じ極性の電位を有する導電部35をさらに有する。係る点が第1実施形態との主な相違点である。導電部35は、X軸方向において隣接する2つのセラミックヒーター32の間に設けられてよい。導電部35は、セラミックヒーター32と同様に一端が絶縁板34において固定され、他端がY軸方向に突出して絶縁板34から露出してよい。
FIG. 5A is a top view of the
導電部35は金属製の導電体であってよい。導電部35全体が金属で形成されていてよく、導電部35の表面のみに金属箔が設けられていてもよい。本例の導電部35には、帯電部10の放電用電極12と同極性の電圧が印加されてよい。例えば、数十Vの負電圧が、導電部35に印加される。負に帯電したPMは、負電圧が印加された導電部35に対して反発し得る。それゆえ、PMは、セラミックヒーター32および導電部35が設けられるX‐Y平面に比べて、捕集箱20の表面(内容面および外表面)に付着しやすくなる。これにより、セラミックヒーター32から離間した位置にPMを捕集することができる。
The
図6は、第3実施形態におけるPM燃焼装置100の断面図である。本例の燃焼部30は、セラミックヒーター32に代えて電熱線52を有する。かかる点が、第1実施形態との主要な相違点である。電熱線52を用いることにより、セラミックヒーター32に比べて燃焼部30の製造コストを下げることができる。電熱線52は、一続きのニクロム線であってよい。ただし、図6においては、電熱線52の複数の断面が離間して示されている。第1実施形態と同様に、本例においても、制御部90がPM燃焼装置100の動作状態に応じて燃焼部30の動作タイミングを制御することにより、PMを燃焼させてよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
本例においても、制御部90は、電熱線52に電流を流す(電熱線52をオンする)、または、電熱線52に電流を流さない(電熱線52をオフする)ことにより、電熱線52からの熱の供給の有無を制御してよい。また、制御部90は、電熱線52へ供給する電流および電熱線52に印加する電圧の少なくともいずれかを制御することにより、電熱線52からの熱の供給量を制御してよい。
Also in this example, the
図7の(a)は、帯電部10および捕集箱20の上面図である。本例の開口部22も、トゲ部14の位置に応じて配置されてよい。図7の(b)は、燃焼部30の上面図である。ただし、放電用電極12と捕集箱20の上面21とは除いた状態を示す。本例の電熱線52は、捕集箱20のX軸方向の一端から他端に向かって、蛇行形状で設けられる。つまり、本例の電熱線52は、X軸方向において交互に上下逆さまにしたU字形状をX軸方向につなげた構造を有する。
FIG. 7A is a top view of the charging
U字形状の1つの長手部分は、トゲ部14の位置に応じて配置されてよい。本例においては、複数のトゲ部14と、複数の開口部22と、電熱線52におけるU字形状の1つの長手部分とがZ軸方向において重なってよい。これにより、U字形状の1つの長手部分が、複数のトゲ部14および複数の開口部22と重ならない場合に比べて、効率よくPMを燃焼させることができる。
One longitudinal portion of the U shape may be arranged according to the position of the
図8Aは、電熱線52の配置に関する第1変形例である。理解を容易にするために、捕集箱20の開口部22を省略し、放電用電極12においてトゲ部14が設けられる一辺を点線で示す。本例の電熱線52は、トゲ部14が設けられる放電用電極12の一辺の形状に応じた形状を有する。本例において、トゲ部14が設けられる一辺は、Y軸方向に延伸する三角波形状である。当該三角波形状は、X軸方向に凹凸を有する。これに対して、電熱線52は、Y軸方向に延伸する正弦波形状56である。当該正弦波形状56は、X軸方向に凹凸を有する。それゆえ、トゲ部14が設けられる一辺と電熱線52の正弦波形状56とは、Z軸方向において略重なる。
FIG. 8A is a first modification example regarding the arrangement of the
本例の電熱線52は、2つの正弦波形状56と、3つの直線形状54とを有する。直線形状54‐1は、X軸方向に延伸する。本例において、正弦波形状56‐1のY軸正方向の一端は直線形状54‐1と接続する。また、正弦波形状56‐1のY軸負方向の一端は直線形状54‐2と接続する。同様に、正弦波形状56‐2のY軸正方向の一端は直線形状54‐3と接続し、正弦波形状56‐2のY軸負方向の一端は直線形状54‐2と接続する。
The
図8Bは、電熱線52の配置に関する第2変形例である。本例の燃焼部30は、互いに分離された電熱線52‐1と電熱線52‐2とを有する。本例において、電熱線52‐1の正弦波形状56‐1と電熱線52‐2の正弦波形状56‐2とは、互いに分離されている。また、正弦波形状56‐1のY軸方向の両端には直線形状54‐1および直線形状54‐2が設けられ、正弦波形状56‐2のY軸方向の両端には直線形状54‐3および直線形状54‐4が設けられる。係る点が、第3実施形態およびその第1変形例と異なる。
FIG. 8B is a second modification example regarding the arrangement of the
図9は、第4実施形態におけるPM燃焼装置100の断面図である。図9以降においては、図1のようにY軸方向と平行な向きではなく、X軸方向と平行な向きに視点が変更されていることに留意されたい。本例では、PM含有ガス74の上流側に帯電部10を設けて、PM含有ガス74の下流側に捕集箱20および燃焼部30を設ける。本例において、帯電部10と、捕集箱20および燃焼部30とはZ軸方向において重ならない。本例は係る点において第1実施形態と異なるが、他の点においては第1実施形態と同じである。また、本例は、第1実施形態を基礎として記載しているが、第1実施形態の変形例、第2実施形態、ならびに、第3実施形態およびその変形例と組み合わせてよいのは勿論である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
図10は、第5実施形態におけるPM燃焼装置100の断面図である。本例のPM燃焼装置100は、Z軸方向において重ねて設けられた2n個の単位構造60を有する(nは2以上の自然数である)。本例における単位構造60の配置を、複数の単位構造60が並列に配置されると表現してよい。複数の単位構造60を並列に配置することにより、1つの単位構造60を設ける場合に比べて、単位時間あたりより多くのPM含有ガスを処理することができる。本例は、第1実施形態を基礎として記載しているが、第1実施形態の変形例、第2実施形態、第3実施形態およびその変形例、ならびに、第4実施形態と組み合わせてよいのは勿論である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
図11は、第6実施形態におけるPM燃焼装置100の断面図である。本例のPM燃焼装置100は、PM含有ガス74の上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された複数の単位構造60を有する。本例においては、並列に配置された2つの単位構造60‐1および60‐2が、流れ方向において直列にm個配置される(なお、mは2以上の自然数である)。なお、本例においては、1つの直流電源24‐1がZ軸正方向に位置し直列に配置されたm個の帯電部10に負電圧を印加し、かつ、他の1つの直流電源24‐2がZ軸負方向に位置し直列に配置されたm個の帯電部10に負電圧を印加する。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the
ただし、他の例においては、1つの直流電源24がZ軸正方向およびZ軸負方向に位置し直列に配置された2m個の帯電部10に負電圧を印加してもよい。また、当該2m個の帯電部10は各々異なる直流電源24を含んでもよく、流れ方向(Y軸方向)において同じ位置にある各2つの単位構造60が1つの直流電源24を共有してもよい。なお、本例は、第1実施形態を基礎として記載しているが、第1実施形態の変形例、第2実施形態、第3実施形態およびその変形例、第4実施形態、ならびに、第5実施形態と組み合わせてよいのは勿論である。例えば、本例と第5実施形態とを組み合わせる場合に、PM燃焼装置100は、流れ方向(Y軸方向)において直列に配置されたm個の単位構造60を有し、且つ、Z軸方向において並列に配置されたn個の単位構造60を有する。即ち、この場合、PM燃焼装置100は、m個×n個の単位構造60を有する。
However, in another example, one
本例では、各帯電部10の電圧が同じであるので、最も上流に位置する捕集箱20‐1に捕集されるPMが相対的に少なく、下流に行くに従い捕集箱20に捕集されるPMが増加する可能性がある。そこで、制御部90は、複数の単位構造60の各々における燃焼部30へ供給する電力を制御してよい。
In this example, since the voltage of each charging
本例の制御部90は、捕集されたPMの重量が相対的に小さい上流の燃焼部30ほど小さい電力を供給し、捕集されたPMの重量が相対的に大きい下流の燃焼部30ほど大きい電力を供給する。これにより、捕集されるPMの重量が相対的に小さい上流においては余分な電力消費を抑制することができ、捕集されるPMの重量が相対的に大きい下流においてはPMを十分に燃焼させることができる。
The
また、PM含有ガス74の風速に応じて、燃焼部30へ供給する電力を制御してよい。例えば、風速が大きいほど捕集箱20の捕集されたPMは下流に飛散しやすくなるので、捕集される重量が減る傾向にある。そこで、制御部90は、PM含有ガス74の風速が大きいほど燃焼部30へ供給する電力を大きくし、PM含有ガス74の風速が小さいほど燃焼部30へ供給する電力を小さくしてよい。これにより、余分な電力消費の抑制と、PMの十分な燃焼をさらに確実にすることができる。
Further, the power supplied to the
図12は、第7実施形態におけるPM燃焼装置100の断面図である。第6実施形態と同様に、本例のPM燃焼装置100も、PM含有ガス74の上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された複数の単位構造60を有する。ただし、本例においては、各単位構造60が1つの可変直流電源26を有する。制御部90は、各可変直流電源26の出力電圧を制御してよい。制御部90から可変直流電源26への制御信号を点線で示す。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the
PM含有ガス74は、上流のガス通過領域70から下流のガス通過領域70へ順に通過する。仮に、全ての単位構造60の帯電部10に同じ電圧を同じにする場合、最も上流に位置する捕集箱20‐1に捕集されるPMが相対的に少なく、下流に行くに従い捕集箱20に捕集されるPMが増加する可能性がある。例えば、捕集されるPMの重量は、中流の捕集箱20にて極大値を持つこともあり得る。そこで、制御部90は、複数の単位構造60の各々における帯電部10へ供給する電圧を制御してよい。これにより、PM含有ガス74の風速、および、PM含有ガス74の流れ方向における単位構造60の位置に関わらず、各捕集箱20に捕集されるPMの重量を均しくすることができる。この場合に、制御部90は、各燃焼部30に同じ電力を供給してよい。なお、他の例においては、Z軸方向に重ねられた2つの単位構造60で1つの可変直流電源26が共有され、制御部90が当該共有されている1つの可変直流電源26の電圧を制御してもよい。
The PM-containing
なお、第6実施形態と同様に、PM含有ガス74の風速に応じて、燃焼部30へ供給する電力を制御してもよい。例えば、制御部90は、PM含有ガス74の風速が大きいほど燃焼部30へ供給する電力を大きくし、PM含有ガス74の風速が小さいほど燃焼部30へ供給する電力を小さくしてよい。これにより、余分な電力消費の抑制と、PMの十分な燃焼をさらに確実にすることができる。なお、本例は、第1実施形態を基礎として記載しているが、第1実施形態の変形例、第2実施形態、第3実施形態およびその変形例、第4実施形態、ならびに、第5実施形態と組み合わせてよいのは勿論である。
As in the sixth embodiment, the power supplied to the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the description, and the drawings is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10・・帯電部、12・・放電用電極、14・・トゲ部、20・・捕集箱、21・・上面、22・・開口部、23・・下面、24・・直流電源、26・・可変直流電源、30・・燃焼部、32・・セラミックヒーター、33・・輻射部、34・・絶縁板、35・・導電部、36・・ボルト、37・・ヘッド、38・・ナット、42、43・・圧着端子、44、45・・耐熱被覆配線、52・・電熱線、54・・直線形状、56・・正弦波形状、60・・単位構造、70・・ガス通過領域、74・・PM含有ガス、80・・重量センサ、90・・制御部、100・・PM燃焼装置 10 .... Charging part, 12 .... Discharge electrode, 14 .... Thorn part, 20 .... Collecting box, 21..Top face, 22..Opening part, 23..Bottom face, 24..DC power supply, 26 ..・ Variable DC power supply, 30 ・ ・ Burning part, 32 ・ ・ Ceramic heater, 33 ・ ・ Radiation part, 34 ・ ・ Insulating plate, 35 ・ ・ Conducting part, 36 ・ ・ Bolt, 37 ・ ・ Head, 38 ・ ・ Nut, 42, 43 ... Crimp terminal, 44, 45 ... Heat-resistant coated wiring, 52 ... Heating wire, 54 ... Linear shape, 56 ... Sinusoidal shape, 60 ... Unit structure, 70 ... Gas passage area, 74 ..PM containing gas, 80..weight sensor, 90..control unit, 100..PM combustion apparatus
Claims (9)
粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、
前記帯電部から離間して設けられ、前記帯電部により帯電された前記粒子状物質を捕集し、前記粒子状物質が通過するための開口を有し金属製の筐体を有する捕集箱である、捕集部と、
前記捕集部の内部に設けられ、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、前記粒子状物質に対して輻射熱を供給するセラミックヒーターを含む燃焼部と
を備え、
前記粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて前記燃焼部の動作タイミングを制御することにより、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、
前記帯電部は、前記捕集箱の外に位置する
粒子状物質燃焼装置。 A particulate matter combustion apparatus,
A charging unit for charging the particulate matter in the particulate matter-containing gas;
A collection box provided apart from the charging unit, collecting the particulate matter charged by the charging unit, and having an opening for allowing the particulate matter to pass therethrough and having a metal casing. Oh Ru, and the collecting unit,
A combustion unit that is provided inside the collection unit, includes a ceramic heater that burns the particulate matter collected in the collection unit and supplies radiant heat to the particulate matter ;
By controlling the operation timing of the combustion unit according to the operating state of the particulate matter combustion device, the particulate matter collected in the collection unit is burned ,
The charging unit is a particulate matter combustion apparatus located outside the collection box .
請求項1に記載の粒子状物質燃焼装置。 The particulate matter combustion apparatus according to claim 1, wherein the particulate matter is combusted according to the weight of the particulate matter collected by the collection unit.
前記捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量が、10−6×Vc[kg]以上10−5×Vc[kg]以下になった場合に、前記捕集部に捕集された前記粒子状物質を燃焼させる
請求項2に記載の粒子状物質燃焼装置。 When the volume inside the collection part is Vc [cm 3 ] and the density of the particulate matter is 10 −4 [kg / cm 3 ],
When the weight of the particulate matter collected in the collection part became 10 −6 × Vc [kg] or more and 10 −5 × Vc [kg] or less, it was collected in the collection unit. The particulate matter combustion apparatus according to claim 2, wherein the particulate matter is combusted.
粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、
前記帯電部から離間して設けられ、前記帯電部により帯電された前記粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記捕集部の内部に設けられ、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させる燃焼部と
を備え、
前記粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて前記燃焼部の動作タイミングを制御することにより、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、
前記燃焼部は、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質に対して熱を供給する発熱体を含み、
前記帯電部は放電用電極を有し、
前記燃焼部は、前記放電用電極と同じ極性の電位を有する導電部をさらに有する
粒子状物質燃焼装置。 A particulate matter combustion apparatus,
A charging unit for charging the particulate matter in the particulate matter-containing gas;
A collecting unit that is provided apart from the charging unit and collects the particulate matter charged by the charging unit;
A combustion section provided inside the collection section and configured to burn the particulate matter collected in the collection section;
With
By controlling the operation timing of the combustion unit according to the operating state of the particulate matter combustion device, the particulate matter collected in the collection unit is burned,
The combustion section includes a heating element that supplies heat to the particulate matter collected in the collection section,
The charging unit has a discharge electrode,
The combustion part further includes a conductive part having a potential of the same polarity as the discharge electrode.
Grain child matter combustion device.
前記粒子状物質含有ガスの風速に応じて、前記複数の単位構造の各々における前記帯電部へ供給する電圧を制御する
請求項1から4のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。 A plurality of unit structures each having the charging unit, the collection unit, and the combustion unit, arranged in series in the flow direction from the upstream to the downstream of the particulate matter-containing gas,
The particulate matter combustion apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein a voltage supplied to the charging unit in each of the plurality of unit structures is controlled according to a wind speed of the particulate matter-containing gas.
粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、
前記帯電部から離間して設けられ、前記帯電部により帯電された前記粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記捕集部の内部に設けられ、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させる燃焼部と
を備え、
前記粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて前記燃焼部の動作タイミングを制御することにより、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、
前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された、前記帯電部と前記捕集部と前記燃焼部とを各々有する複数の単位構造を備え、
前記粒子状物質含有ガスの風速に応じて、前記複数の単位構造の各々における前記燃焼部へ供給する電力を制御する
粒子状物質燃焼装置。 A particulate matter combustion apparatus,
A charging unit for charging the particulate matter in the particulate matter-containing gas;
A collecting unit that is provided apart from the charging unit and collects the particulate matter charged by the charging unit;
A combustion section provided inside the collection section and configured to burn the particulate matter collected in the collection section;
With
By controlling the operation timing of the combustion unit according to the operating state of the particulate matter combustion device, the particulate matter collected in the collection unit is burned,
A plurality of unit structures each having the charging unit, the collection unit, and the combustion unit, arranged in series in the flow direction from the upstream to the downstream of the particulate matter-containing gas,
The electric power supplied to the combustion part in each of the plurality of unit structures is controlled according to the wind speed of the particulate matter-containing gas.
Grain child matter combustion device.
請求項1から6のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。 The particulate matter combustion apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein electric power supplied to the combustion unit is controlled according to a temperature of the particulate matter-containing gas.
請求項1から7のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。 The particulate matter combustion apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein electric power supplied to the combustion unit is controlled according to a weight of the particulate matter collected by the collection unit.
前記放電用電極は、前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において各々異なる位置に設けられた複数のトゲ部を含み、
前記捕集部は、前記放電用電極と対向する面に開口部を有し、
前記複数のトゲ部の位置に応じて、前記開口部と前記燃焼部におけるセラミックヒーターの輻射部とが配置される
請求項1から8のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。 The charging unit has a discharge electrode,
The discharge electrode includes a plurality of barbs provided at different positions in the flow direction from the upstream to the downstream of the particulate matter-containing gas,
The collection part has an opening on the surface facing the discharge electrode,
The particulate matter combustion apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the opening and a radiating portion of a ceramic heater in the combustion portion are arranged according to the positions of the plurality of thorn portions.
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