JP6998222B2 - Filter test equipment and its usage - Google Patents

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Description

本発明はフィルタ試験装置に関する。また、本発明はフィルタ試験装置の使用方法に関する。 The present invention relates to a filter test apparatus. The present invention also relates to a method of using a filter test apparatus.

ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の内燃機関を搭載した自動車から排出される排ガスには、炭素を主成分とする煤(PM:Particulate Matter)の他、エンジンオイル由来の未燃成分(Ca、P、Mg等の化合物)を主成分とするアッシュが含まれる。煤やアッシュは環境汚染の原因となるため、従来、これらの内燃機関の排ガスラインには煤及びアッシュを捕集するGPFやDPF等のフィルタが装着されている。 Exhaust gas emitted from automobiles equipped with internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines includes soot (PM: Particulate Meter) whose main component is carbon and unburned components (Ca, P, Mg) derived from engine oil. Etc.) as the main component of ash. Since soot and ash cause environmental pollution, conventionally, the exhaust gas lines of these internal combustion engines are equipped with filters such as GPF and DPF that collect soot and ash.

フィルタに捕集された煤及びアッシュはフィルタの圧力損失を増加させたり捕集機能を劣化させたりする原因となる。このため、煤及びアッシュがフィルタに堆積したときのフィルタの経時的な性能変化を把握することは、フィルタの性能評価及び研究開発において重要である。 Soot and ash collected on the filter cause an increase in the pressure loss of the filter and deterioration of the collection function. Therefore, it is important in the performance evaluation and research and development of the filter to grasp the change in the performance of the filter over time when soot and ash are deposited on the filter.

従来、煤及びアッシュの堆積による影響を検討するために、フィルタを装着したガソリン車若しくはディーゼル車を走行させる、又は、長期間エンジンを回すといった方法で、フィルタを試験することが行われていた。しかしながら、実車輌でのアッシュ堆積速度は非常に緩やかであるため、アッシュを堆積させるのに半年以上もの長時間を要し、試験に要する費用も多大となっていた。 Conventionally, in order to examine the influence of the accumulation of soot and ash, the filter has been tested by running a gasoline vehicle or a diesel vehicle equipped with a filter or running an engine for a long period of time. However, since the ash deposition rate in the actual vehicle is very slow, it takes a long time of more than half a year to deposit the ash, and the cost required for the test is also large.

そこで、実際の自動車から排出される排気ガスを模擬したガスを供給することで、短時間で効率よく試験を行うための装置が従来提案されてきた。 Therefore, a device for efficiently performing a test in a short time by supplying a gas simulating the exhaust gas discharged from an actual automobile has been conventionally proposed.

例えば、特開2012-189454号公報(特許文献1)では、ディーゼルエンジより排出される粒子状物質と同等の燃焼温度を有する粒子状物質を多量に発生させることができ、かつ、所定圧損までのPM堆積量のバラツキが小さい粒子状物質発生装置であると同時に、フィルタ再生用高熱ガス発生装置でもある装置が提案されている。具体的には、気体燃料を内部で燃焼させて粒子状物質含有ガスまたはフィルタ再生用高熱ガスを発生させる燃焼室であって、前記燃焼室に燃焼用空気を供給する空気入口と、前記燃焼室で発生した粒子状物質含有ガスまたはフィルタ再生用高熱ガスを前記燃焼室から排出するガス出口とを備えた燃焼室、前記燃焼室内に挿入され気体燃料を前記燃焼室内に連続的に供給するメインバーナ、および、前記燃焼室内に取り付けられ前記燃焼室に供給された気体燃料と燃焼用空気の混合ガスに着火するパイロットバーナを備えた粒子状物質含有ガスまたはフィルタ再生用高熱ガス発生装置が記載されている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-189454 (Patent Document 1), a large amount of particulate matter having a combustion temperature equivalent to that of the particulate matter discharged from a diesel engine can be generated, and up to a predetermined pressure loss. A device that is not only a particulate matter generator with a small variation in PM deposition amount but also a high heat gas generator for filter regeneration has been proposed. Specifically, it is a combustion chamber that internally burns a gaseous fuel to generate a gaseous substance-containing gas or a high heat gas for filter regeneration, and has an air inlet that supplies combustion air to the combustion chamber and the combustion chamber. A combustion chamber provided with a gas outlet for discharging the particulate substance-containing gas or high-heat gas for filter regeneration generated in the above, and a main burner inserted into the combustion chamber to continuously supply gaseous fuel to the combustion chamber. , And a particulate matter-containing gas or high heat gas generator for filter regeneration equipped with a pilot burner attached to the combustion chamber and igniting a mixed gas of gaseous fuel and combustion air supplied to the combustion chamber. There is.

特開2016-188633号公報(特許文献2)では、DPFの固体成分(PMやアッシュ)の捕集効率を、エンジンやバーナ装置を用いることなく、迅速かつ簡便に測定することができる測定装置が提案されている。具体的には、ディーゼルパティキュレートフィルタに空気を送り込む送気装置と、前記送気装置から前記ディーゼルパティキュレートフィルタに送り込まれた空気を、前記ディーゼルパティキュレートフィルタから引き抜き、外部に排出する排気装置と、前記送気装置から前記ディーゼルパティキュレートフィルタに送り込まれる空気中に、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれる固体成分を模擬した粒子状の模擬固体成分を、一定の周期で断続的に供給する模擬固体成分供給装置とを備えた、ディーゼルパティキュレートフィルタの固体成分捕集効率を測定するための測定装置が記載されている。また、特許文献2には、模擬固体成分として、パティキュレートマターを模擬したカーボンブラック(人工煤)及びアッシュを模擬した不燃性粒子を使用することも記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-188633 (Patent Document 2) provides a measuring device capable of quickly and easily measuring the collection efficiency of a solid component (PM or ash) of a DPF without using an engine or a burner device. Proposed. Specifically, an air supply device that sends air to the diesel particulate filter, and an exhaust device that draws the air sent from the air supply device to the diesel particulate filter from the diesel particulate filter and discharges it to the outside. In the air sent from the air supply device to the diesel particulate filter, particulate simulated solid components simulating the solid components contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine are intermittently supplied at regular intervals. A measuring device for measuring the solid component collection efficiency of a diesel particulate filter equipped with a simulated solid component supply device is described. Further, Patent Document 2 also describes that carbon black (artificial soot) simulating particulate matter and nonflammable particles simulating ash are used as simulated solid components.

また、オイル中のアッシュの添加量を増加させたり、火炎にオイルを注入したりして、オイルを燃焼させたときのアッシュの発生量を増加させて、アッシュをフィルタに加速堆積させる方法も知られている(非特許文献1)。 We also know how to increase the amount of ash added to the oil or inject oil into the flame to increase the amount of ash generated when the oil is burned, and accelerate the accumulation of ash on the filter. (Non-Patent Document 1).

特開2012-189454号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-189454 特開2016-188633号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-188633

Fabian Sonntag, Peter Eilts, “Evaluation of Accelerated Ash Loading Procedures for Diesel Particulate Filters”, SAE International, 2016-01-0939, 04/05/2016Fabian Sonntag, Peter Eilts, “Evaluation of Accelerated Ash Loading Procedures for Diesel Particulate Filters”, SAE International, 2016-01-0939, 04/05/2016

特許文献1に記載の装置は煤の発生に焦点を当てており、アッシュを発生させることは念頭においていない。 The device described in Patent Document 1 focuses on the generation of soot and does not have in mind the generation of ash.

特許文献2によれば、模擬固体成分を空気と混合させてフィルタ試験を行うため、エンジンやバーナ装置を用いることなく安全に試験を行うことができるものの、実車輌では数百℃の高温ガスがフィルタを通過するため、実車輌を使用するときの条件との乖離が大きい。また、模擬固体成分として使用する人工煤は一般には燃焼温度が290~520℃程度であり、実車輌で生成する煤の燃焼温度に比べて低温側にシフトしている。このため、特許文献2に記載の方法で模擬固体成分をフィルタに堆積させ、実車輌のように高温条件下でフィルタの圧力損失を計測すると、大部分の人工煤が燃焼してしまい、高温条件下でのフィルタの圧力損失の挙動を実車輌に近い条件で分析することができない。 According to Patent Document 2, since the simulated solid component is mixed with air and the filter test is performed, the test can be performed safely without using an engine or a burner device, but in an actual vehicle, a high temperature gas of several hundred degrees Celsius is used. Since it passes through the filter, there is a large deviation from the conditions when using the actual vehicle. Further, the artificial soot used as a simulated solid component generally has a combustion temperature of about 290 to 520 ° C., and is shifted to a lower temperature side than the combustion temperature of soot produced in an actual vehicle. Therefore, when the simulated solid component is deposited on the filter by the method described in Patent Document 2 and the pressure loss of the filter is measured under high temperature conditions as in an actual vehicle, most of the artificial soot burns and the high temperature conditions are met. It is not possible to analyze the behavior of the pressure loss of the filter below under conditions close to those of the actual vehicle.

非特許文献1ではオイルの燃焼によりアッシュの発生量を制御しているため、アッシュの発生量の制御が難しい。また、アッシュの発生量にも限度があり、より迅速に加速試験を行うことができることが望まれる。更に、実車輌では、煤とアッシュが排ガス成分として一緒になり混合された状態でフィルタへ堆積するが、非特許文献1ではアッシュを加速堆積させることに力点を置いており、煤の堆積についての検討が不足している。 In Non-Patent Document 1, since the amount of ash generated is controlled by the combustion of oil, it is difficult to control the amount of ash generated. In addition, there is a limit to the amount of ash generated, and it is desired that an accelerated test can be performed more quickly. Further, in an actual vehicle, soot and ash are deposited together as an exhaust gas component on a filter in a mixed state, but in Non-Patent Document 1, the emphasis is on accelerating and depositing ash. There is a lack of consideration.

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、実車輌に近似した条件下で、煤とアッシュが一緒になり混合された状態でフィルタへ堆積する状況を短時間に模擬することを可能とするフィルタ試験装置を提供することを課題の一つとする。また、本発明はそのようなフィルタ試験装置の使用方法を提供することを課題の別の一つとする。 The present invention has been made in view of the above matters, and it is possible to simulate a situation in which soot and ash are mixed together and deposited on a filter under conditions similar to those of an actual vehicle in a short time. One of the issues is to provide a filter test device. Another object of the present invention is to provide a method of using such a filter test apparatus.

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、煤をバーナで発生させると共に、バーナからの燃焼ガス中にアッシュを模擬した不燃性粒子をフィーダから供給することが有効であることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that it is effective to generate soot in the burner and to supply nonflammable particles simulating ash into the combustion gas from the burner from the feeder. , The present invention has been completed.

本発明は一側面において、
燃焼用空気の入口、煤発生用メインバーナ、パイロットバーナ、及び燃焼ガスの生成空間を備えた燃焼部と、
アッシュを模擬した不燃性粒子を供給可能なフィーダと、
フィーダから供給される不燃性粒子を空気輸送するための装置と、
燃焼部で生成した燃焼ガスの流路内に設けられた、前記空気輸送するための装置からの不燃性粒子を同伴する空気の入口、及び前記燃焼ガスと前記空気を混合して混合ガスを生成するための混合空間を備えた混合部と、
混合部で生成した混合ガスの流路内に設けられた、混合ガス中の煤及び不燃性粒子を捕集するフィルタを設置するための空間、及びフィルタからの浄化されたガスの出口を備えたフィルタ設置部と、
を具備するフィルタ試験装置である。
In one aspect, the present invention
Combustion section with combustion air inlet, soot generation main burner, pilot burner, and combustion gas generation space,
A feeder that can supply nonflammable particles that imitate ash,
A device for air transporting non-combustible particles supplied from the feeder,
An air inlet accompanied by non-combustible particles from the air transport device provided in the flow path of the combustion gas generated in the combustion unit, and the combustion gas and the air are mixed to generate a mixed gas. A mixing section with a mixing space for
A space for installing a filter for collecting soot and nonflammable particles in the mixed gas provided in the flow path of the mixed gas generated in the mixing section, and an outlet for purified gas from the filter are provided. Filter installation part and
It is a filter test apparatus provided with.

本発明に係るフィルタ試験装置の一実施形態においては、燃焼部はフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを備える。 In one embodiment of the filter test apparatus according to the present invention, the combustion unit includes a main burner for generating high heat gas for filter regeneration.

本発明に係るフィルタ試験装置の別の一実施形態においては、フィーダは不燃性粒子を定量供給可能に構成されている。 In another embodiment of the filter test apparatus according to the present invention, the feeder is configured to be capable of quantitatively supplying nonflammable particles.

本発明に係るフィルタ試験装置の更に別の一実施形態においては、アッシュを模擬した不燃性粒子はCa、P、Zn、Mg及びSよりなる群から選択される一種以上の元素を含有する化合物を含む。 In still another embodiment of the filter test apparatus according to the present invention, the nonflammable particles simulating ash are compounds containing one or more elements selected from the group consisting of Ca, P, Zn, Mg and S. include.

本発明に係るフィルタ試験装置の更に別の一実施形態においては、フィルタ試験装置はフィルタの入口側及び出口側の間の圧力損失を測定するための圧力計測器を具備する。 In yet another embodiment of the filter test apparatus according to the present invention, the filter test apparatus comprises a pressure measuring instrument for measuring the pressure loss between the inlet side and the outlet side of the filter.

本発明に係るフィルタ試験装置の更に別の一実施形態においては、フィルタ試験装置は燃焼部に供給される燃焼用空気の流量制御装置を具備する。 In still another embodiment of the filter test device according to the present invention, the filter test device includes a flow rate control device for combustion air supplied to the combustion unit.

本発明に係るフィルタ試験装置の更に別の一実施形態においては、フィルタ試験装置は煤発生用メインバーナに供給される燃料の流量制御装置を具備する。 In still another embodiment of the filter test device according to the present invention, the filter test device includes a flow rate control device for fuel supplied to the main burner for soot generation.

本発明に係るフィルタ試験装置の更に別の一実施形態においては、
空気輸送するための装置は、フィーダから供給される不燃性粒子を輸送するための配管及び空気を輸送するための配管を備え、
前記不燃性粒子を輸送するための配管は、空気を輸送するための配管の途中に設けられたベンチュリ部に連結されており、
空気を輸送するための配管は、ベンチュリ部の下流側で、混合部における前記不燃性粒子を同伴する空気の入口に連結されている。
In still another embodiment of the filter test apparatus according to the present invention,
The device for air transport is equipped with a pipe for transporting non-combustible particles supplied from the feeder and a pipe for transporting air.
The pipe for transporting the nonflammable particles is connected to a venturi portion provided in the middle of the pipe for transporting air.
The pipe for transporting air is connected to the air inlet accompanied by the nonflammable particles in the mixing portion on the downstream side of the venturi portion.

本発明に係るフィルタ試験装置の更に別の一実施形態においては、混合部は冷却用空気の入口を備える。 In yet another embodiment of the filter test apparatus according to the present invention, the mixing section includes an inlet for cooling air.

本発明は別の一側面において、フィルタ設置部にフィルタを設置した上でフィルタ試験装置を稼働させて混合ガスを生成し、混合ガス中の煤及び不燃性粒子をフィルタで捕集することを含む本発明に係るフィルタ試験装置の使用方法である。 In another aspect, the present invention includes installing a filter in a filter installation portion, operating a filter test device to generate a mixed gas, and collecting soot and nonflammable particles in the mixed gas with the filter. It is a method of using the filter test apparatus which concerns on this invention.

本発明に係るフィルタ試験装置の使用方法の一実施形態においては、燃焼部での煤の発生量がフィルタの体積1L当たり0.02g/min以上となるように燃焼用空気の流量及び煤発生用メインバーナへ供給する燃料の流量を制御し、且つ、フィーダからの不燃性粒子の供給量がフィルタの体積1L当たり0.05g/min以上となるように制御することを含む。 In one embodiment of the method of using the filter test apparatus according to the present invention, the flow rate of combustion air and the generation of soot so that the amount of soot generated in the combustion portion is 0.02 g / min or more per 1 L of the volume of the filter. It includes controlling the flow rate of the fuel supplied to the main burner and controlling the supply amount of the nonflammable particles from the feeder so as to be 0.05 g / min or more per 1 L of the volume of the filter.

本発明に係るフィルタ試験装置の使用方法の別の一実施形態においては、燃焼部での煤の発生量(g/min)に対するフィーダからの不燃性粒子の供給量(g/min)の比を0.5~40の範囲に制御することを含む。 In another embodiment of the method of using the filter test apparatus according to the present invention, the ratio of the amount of nonflammable particles supplied from the feeder (g / min) to the amount of soot generated in the combustion part (g / min) is determined. It includes controlling in the range of 0.5-40.

本発明に係るフィルタ試験装置の使用方法の更に別の一実施形態においては、フィルタの入口における混合ガスの温度を100~1100℃の範囲に制御することを含む。 Yet another embodiment of the method of using the filter test apparatus according to the present invention includes controlling the temperature of the mixed gas at the inlet of the filter in the range of 100 to 1100 ° C.

本発明に係るフィルタ試験装置の使用方法の更に別の一実施形態においては、燃焼部はフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを備えており、フィーダの運転を停止した状態で、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを用いてフィルタ再生用高熱ガスを発生させ、フィルタに捕集された煤を燃焼することを含む。 In still another embodiment of the method of using the filter test apparatus according to the present invention, the combustion unit is provided with a main burner for generating high heat gas for filter regeneration, and the high heat for filter regeneration is provided with the feeder operation stopped. It involves generating hot gas for filter regeneration using a main burner for gas generation and burning the soot collected in the filter.

本発明の一実施形態によれば、実車輌により近似した条件下で、煤とアッシュが一緒になり混合された状態でフィルタへ堆積する状況を短時間に模擬することを可能とするフィルタ試験装置が提供される。
本発明の一実施形態によれば、フィルタ特性として重要な煤とアッシュが同時に堆積した時の圧力損失を実車輌に近似した条件下(例えば500℃以上の温度)で測定可能である。
本発明の一実施形態によれば、バーナでの煤発生量及びフィーダからの不燃粒子供給量をそれぞれ独立して制御できるので、燃焼ガスに含まれる煤とアッシュの割合を任意に設定できる。このため、実車輌に近似した煤及びアッシュのフィルタへの堆積状態を容易に達成可能である。
According to one embodiment of the present invention, a filter test device capable of simulating a situation in which soot and ash are mixed together and deposited on a filter under conditions more similar to those of an actual vehicle in a short time. Is provided.
According to one embodiment of the present invention, the pressure loss when soot and ash, which are important as filter characteristics, are deposited at the same time can be measured under conditions similar to those of an actual vehicle (for example, a temperature of 500 ° C. or higher).
According to one embodiment of the present invention, the amount of soot generated in the burner and the amount of non-combustible particles supplied from the feeder can be controlled independently, so that the ratio of soot and ash contained in the combustion gas can be arbitrarily set. Therefore, it is possible to easily achieve the state of soot and ash deposited on the filter, which is similar to that of an actual vehicle.

本発明の一実施形態に係るフィルタ試験装置の模式的な側面図である。It is a schematic side view of the filter test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るフィルタ試験装置の燃焼部の模式的な側面図である。It is a schematic side view of the combustion part of the filter test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. アッシュを模擬した不燃性粒子を供給可能なフィーダの構造例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structural example of the feeder which can supply nonflammable particles simulating ash. フィーダから供給される不燃性粒子を空気輸送するための装置の構造例を示す模式的な側面図である。It is a schematic side view which shows the structural example of the apparatus for air transporting nonflammable particles supplied from a feeder. DPFの一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a DPF schematically. DPFの一例をセルの延びる方向に直交する方向から観察したときの模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view when observing an example of a DPF from the direction orthogonal to the extending direction of a cell.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments are appropriately modified or improved based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that those skilled in the art also fall within the scope of the present invention.

(1.試験装置)
図1には、本発明の一実施形態に係るフィルタ試験装置の模式的な側面図が記載されている。
本実施形態に係るフィルタ試験装置100は、
燃焼用空気の入口112、煤発生用メインバーナ114、パイロットバーナ116、及び燃焼ガスの生成空間115を備えた燃焼部110と、
アッシュを模擬した不燃性粒子を供給可能なフィーダ120と、
フィーダ120から供給される不燃性粒子を空気輸送するための装置130と、
燃焼部110で生成した燃焼ガスの流路内に設けられた、前記空気輸送するための装置130からの不燃性粒子を同伴する空気の入口142、及び前記燃焼ガスと前記空気を混合して混合ガスを生成するための混合空間144を備えた混合部140と、
混合部140で生成した混合ガスの流路内に設けられた、混合ガス中の煤及び不燃性粒子を捕集するフィルタ152を設置するための空間154、及びフィルタ152からの浄化されたガスの出口156を備えたフィルタ設置部150と、
を具備する。
(1. Test equipment)
FIG. 1 shows a schematic side view of the filter test apparatus according to the embodiment of the present invention.
The filter test apparatus 100 according to the present embodiment is
A combustion unit 110 having a combustion air inlet 112, a soot generation main burner 114, a pilot burner 116, and a combustion gas generation space 115.
A feeder 120 that can supply nonflammable particles that imitate ash,
A device 130 for air transporting nonflammable particles supplied from the feeder 120, and
An inlet 142 of air accompanied by non-combustible particles from the device 130 for air transportation provided in the flow path of the combustion gas generated by the combustion unit 110, and the combustion gas and the air are mixed and mixed. A mixing section 140 provided with a mixing space 144 for producing gas, and
The space 154 for installing the filter 152 for collecting soot and nonflammable particles in the mixed gas provided in the flow path of the mixed gas generated in the mixing unit 140, and the purified gas from the filter 152. Filter installation unit 150 with outlet 156 and
Equipped with.

(1.1 燃焼部)
一実施形態において、燃焼部110は、燃焼用空気の入口112、煤発生用メインバーナ114、パイロットバーナ116、及び燃焼ガスの生成空間115を備える。燃焼部110を区画する壁の材質としては、限定的ではないが、ステンレス鋼、ニッケル合金等を挙げることができる。煤発生用メインバーナ114に燃料が供給され、また、燃焼用空気が燃焼用空気の入口112から燃焼部110内に供給される。パイロットバーナ116には、燃料及び空気を供給することができる。燃焼ガスの生成空間115では、煤発生用メインバーナ114に供給される燃料が燃焼して燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは煤を含有することができる。
(1.1 Combustion part)
In one embodiment, the combustion unit 110 includes an inlet 112 for combustion air, a main burner 114 for soot generation, a pilot burner 116, and a combustion gas generation space 115. Examples of the material of the wall for partitioning the combustion portion 110 include, but are not limited to, stainless steel, nickel alloy, and the like. Fuel is supplied to the soot generation main burner 114, and combustion air is supplied into the combustion unit 110 from the combustion air inlet 112. Fuel and air can be supplied to the pilot burner 116. In the combustion gas generation space 115, the fuel supplied to the soot generation main burner 114 is burned to generate combustion gas. The combustion gas can contain soot.

パイロットバーナ116は煤発生用メインバーナ114に点火する目的で主に使用される。煤発生用メインバーナ114に着火後にパイロットバーナの運転を停止してもよいが、煤発生用メインバーナ着火後もパイロットバーナの運転を継続してもよい。煤発生用メインバーナ114に着火後にパイロットバーナの運転を停止する場合、煤発生用メインバーナ114に着火してから、10秒以上経過後、例えば10~20秒経過後に、パイロットバーナ116を消火することが好ましい。これによって、安定した燃焼状態で煤を効率よく発生することができる。10秒以上経過前にパイロットバーナ116を消火すると、煤発生用メインバーナ114がその後消えることがある。 The pilot burner 116 is mainly used for the purpose of igniting the soot generation main burner 114. The operation of the pilot burner may be stopped after the soot generation main burner 114 is ignited, but the operation of the pilot burner may be continued even after the soot generation main burner is ignited. When the operation of the pilot burner is stopped after the soot generation main burner 114 is ignited, the pilot burner 116 is extinguished 10 seconds or more after the soot generation main burner 114 is ignited, for example, 10 to 20 seconds later. Is preferable. As a result, soot can be efficiently generated in a stable combustion state. If the pilot burner 116 is extinguished before 10 seconds or more have elapsed, the soot generation main burner 114 may be extinguished thereafter.

一実施形態において、燃焼部110は、全体形状を筒状とすることができ、典型的には円筒状とすることができる。燃焼用空気の入口112を筒状燃焼部の一端に設け、筒状燃焼部110内で発生した燃焼ガスの出口113を筒状燃焼部の他端に設けることができる。燃焼部を筒状(典型的には円筒状)とする場合、図1に示すように、両端がテーパー状に縮径していることが好ましい。両端をテーパー状に縮径させることで、燃焼用空気及び燃焼ガスの流れがスムーズとなり、煤の発生量を多くすることができ、且つ、圧損を低く抑えることができる。また、燃焼用空気の入口112と燃焼ガスの出口113には、図1に示すように、他の部材や配管との接合のために、フランジ部(鍔部)119が形成されていることが好ましい。 In one embodiment, the combustion unit 110 can have a tubular shape as a whole, and can typically have a cylindrical shape. An inlet 112 for combustion air can be provided at one end of the tubular combustion unit, and an outlet 113 for combustion gas generated in the tubular combustion unit 110 can be provided at the other end of the tubular combustion unit. When the combustion portion has a cylindrical shape (typically a cylindrical shape), it is preferable that both ends are tapered in diameter as shown in FIG. By reducing the diameter of both ends in a tapered shape, the flow of combustion air and combustion gas becomes smooth, the amount of soot generated can be increased, and pressure loss can be suppressed to a low level. Further, as shown in FIG. 1, a flange portion (flange portion) 119 is formed at the inlet 112 of the combustion air and the outlet 113 of the combustion gas for joining with other members or pipes. preferable.

燃焼部110の大きさは、特に限定されないが、燃焼用空気により、燃料を燃焼させ、フィルタ試験を短時間で行うのに適当な煤を生成させることができる大きさであることが好ましい。例えば、GPF及びDPFの一般的な大きさの範囲からみて、燃焼部が円筒状であり、燃焼用空気の流量が0.04Nm3/分~0.25Nm3/分であり、煤の発生量(濃度)が0.25~0.75g/Nm3必要となる場合、燃焼部の内径(直径)は130~250mmであることが好ましく、150~200mmであることがより好ましい。また、燃焼部の容積は、6,000~35,000cm3であることが好ましく、6,000~30,000cm3であることがより好ましい。燃焼部の内径が130mmより小さいと、煤の生成量が少なくなることがある。また、燃焼部の内径が250mmより大きいと燃焼部内に均一な分布で燃焼用空気を流すための最小流量が制限されることがある。燃焼部の容積が、6,000cm3より小さいと燃焼部の壁が高温となり、燃焼部が酸化劣化したり、周辺への熱遮蔽が必要となったりすることがある。また、燃焼部の容積が、35,000cm3より大きいと、フィルタ試験装置が大きくなるため、試験装置の製作コストや運転コストが大きくなり、また、設置スペースを大きくする必要が生じることがある。 The size of the combustion unit 110 is not particularly limited, but it is preferable that the size is such that the fuel can be burned by the combustion air and soot suitable for performing the filter test in a short time can be generated. For example, when viewed from the general size range of GPF and DPF, the combustion part is cylindrical, the flow rate of combustion air is 0.04 Nm 3 / min to 0.25 Nm 3 / min, and the amount of soot generated. When the (concentration) is required to be 0.25 to 0.75 g / Nm 3 , the inner diameter (diameter) of the combustion portion is preferably 130 to 250 mm, more preferably 150 to 200 mm. The volume of the combustion portion is preferably 6,000 to 35,000 cm 3 , more preferably 6,000 to 30,000 cm 3 . If the inner diameter of the combustion portion is smaller than 130 mm, the amount of soot produced may be small. Further, if the inner diameter of the combustion portion is larger than 250 mm, the minimum flow rate for flowing combustion air in the combustion portion with a uniform distribution may be limited. If the volume of the combustion part is smaller than 6,000 cm 3 , the wall of the combustion part becomes hot, and the combustion part may be oxidatively deteriorated or heat shielding to the surroundings may be required. Further, if the volume of the combustion portion is larger than 35,000 cm 3 , the filter test device becomes large, so that the manufacturing cost and the operation cost of the test device become large, and it may be necessary to increase the installation space.

(1.2 煤発生用メインバーナ)
煤発生用メインバーナ114により、煤を含有する燃焼ガスを生成することができる。煤発生用メインバーナ114の形状には特に制約はないが、例えば筒状にすることができ、典型的には円筒状にすることができる。
(1.2 Main burner for soot generation)
The soot generation main burner 114 can generate soot-containing combustion gas. The shape of the soot generation main burner 114 is not particularly limited, but may be, for example, tubular, and typically cylindrical.

燃焼ガス中の煤の含有量は、例えば、燃焼部110に供給される燃焼用空気の流量及び煤発生用メインバーナ114に供給される燃料の流量を調整することで制御可能である。従って、本発明の一実施形態においては、フィルタ試験装置100は燃焼部110に供給される燃焼用空気の流量制御装置103を備えることができる。また、本発明の一実施形態においては、フィルタ試験装置は煤発生用メインバーナ114に供給される燃料の流量制御装置106を備えることができる。燃焼用空気の流量制御装置103又は燃料の流量制御装置106としては、空気又は燃料の流量を制御するというそれぞれの目的が達成できれば特段の制限はないが、例えば、減圧弁及び流量制御バルブが挙げられる。流量制御バルブの開閉は手動で行ってもよいし、空気式、電気式、油圧式、ソレノイド式等の電磁バルブ及び電動バルブ等のバルブアクチュエータを介して行ってもよい。流量制御バルブの制御はマスフローコントローラを使用して行ってもよい。燃焼用空気の流量制御装置103及び燃料の流量制御装置106は、それぞれ一つを使用してもよいし、二つ以上を組み合わせて使用してもよい。 The content of soot in the combustion gas can be controlled, for example, by adjusting the flow rate of the combustion air supplied to the combustion unit 110 and the flow rate of the fuel supplied to the soot generation main burner 114. Therefore, in one embodiment of the present invention, the filter test device 100 can include a flow rate control device 103 for combustion air supplied to the combustion unit 110. Further, in one embodiment of the present invention, the filter test device can include a flow rate control device 106 for fuel supplied to the soot generation main burner 114. The combustion air flow rate control device 103 or the fuel flow rate control device 106 is not particularly limited as long as the respective purposes of controlling the flow rate of air or fuel can be achieved, and examples thereof include a pressure reducing valve and a flow rate control valve. Be done. The flow control valve may be opened and closed manually, or may be operated via a valve actuator such as a pneumatic valve, an electric valve, a hydraulic valve, a solenoid valve, or an electric valve. The flow control valve may be controlled by using a mass flow controller. The combustion air flow rate control device 103 and the fuel flow rate control device 106 may be used alone or in combination of two or more.

煤発生用メインバーナ114による燃焼部での煤の発生量は、短時間で実車輌の寿命走行距離に相当する分のアッシュ堆積を模擬するという観点から、フィルタの体積1L当たり0.02g/min以上となるように燃焼用空気の流量及び煤発生用メインバーナへ供給する燃料の流量を制御することが好ましい。煤の発生量は、フィルタの体積1L当たり0.02g/min以上となるように燃焼用空気の流量及び煤発生用メインバーナへ供給する燃料の流量を制御することがより好ましく、フィルタの体積1L当たり0.05g/min以上となるように燃焼用空気の流量及び煤発生用メインバーナへ供給する燃料の流量を制御することが更により好ましい。煤の発生量の上限には特に制約はないが、過度に大きくするとフィルタの入口が煤で閉塞してしまい、フィルタ内部に煤が堆積しにくくなるので、フィルタの体積1L当たり1g/min以下であることが好ましく、フィルタの体積1L当たり0.5g/min以下であることがより好ましい。ここで、フィルタの体積とはフィルタの外形寸法から測定した値を指し、フィルタ内部の空間部分は考慮しない。 The amount of soot generated in the combustion part by the main burner 114 for soot generation is 0.02 g / min per 1 L of filter volume from the viewpoint of simulating ash accumulation corresponding to the life mileage of the actual vehicle in a short time. It is preferable to control the flow rate of the combustion air and the flow rate of the fuel supplied to the soot generation main burner so as described above. It is more preferable to control the flow rate of the combustion air and the flow rate of the fuel supplied to the main burner for soot generation so that the amount of soot generated is 0.02 g / min or more per 1 L of the filter volume, and the volume of the filter is 1 L. It is even more preferable to control the flow rate of the combustion air and the flow rate of the fuel supplied to the soot-generating main burner so as to be 0.05 g / min or more per unit. There is no particular restriction on the upper limit of the amount of soot generated, but if it is made excessively large, the inlet of the filter will be blocked by soot and it will be difficult for soot to accumulate inside the filter. It is preferably 0.5 g / min or less per 1 L of the volume of the filter. Here, the volume of the filter refers to a value measured from the external dimensions of the filter, and does not consider the space inside the filter.

燃焼ガス中の煤の含有量は、煤発生用メインバーナ114の燃料供給孔117aの開口径の大きさによっても変化させることができる。具体的には、煤発生用メインバーナ114に、開口径の大きさ燃料供給孔117aを使用すると燃焼ガス中の煤の量が増加しやすく、開口径の小さな燃料供給孔117aを使用すると燃焼ガス中の煤の量が減少しやすい。燃焼ガス中の煤の含有量を高めるという点から、燃料供給孔117aの開口径は、4mm以上であることが好ましく、6mm以上であることがより好ましい。但し、燃料供給孔117aの開口径が大きすぎても煤の発生量が低下する場合があるため、燃料供給孔117aの開口径は、14mm以下であることが好ましく、10mm以下であることがより好ましい。ここで、燃料供給孔117aの開口径は円相当径を指す。 The content of soot in the combustion gas can also be changed by the size of the opening diameter of the fuel supply hole 117a of the soot generation main burner 114. Specifically, if a fuel supply hole 117a having a large opening diameter is used for the main burner 114 for soot generation, the amount of soot in the combustion gas tends to increase, and if a fuel supply hole 117a having a small opening diameter is used, the combustion gas The amount of soot inside tends to decrease. From the viewpoint of increasing the content of soot in the combustion gas, the opening diameter of the fuel supply hole 117a is preferably 4 mm or more, and more preferably 6 mm or more. However, even if the opening diameter of the fuel supply hole 117a is too large, the amount of soot generated may decrease. Therefore, the opening diameter of the fuel supply hole 117a is preferably 14 mm or less, and more preferably 10 mm or less. preferable. Here, the opening diameter of the fuel supply hole 117a refers to the diameter equivalent to a circle.

燃焼ガス中の煤の含有量は、燃料供給孔117aの個数によっても変化させることができる。燃料供給孔117aの個数は少なくし、燃料を分散させずに集中して燃焼部110内に供給したほうが、煤の発生量が多くなる傾向にある。従って、燃焼ガス中の煤の含有量を増加させるという観点からは、一つの煤発生用メインバーナ114に当たりに設置される燃料供給孔117aの個数は2つ以下であるのが好ましく、1つであるのがより好ましい。 The content of soot in the combustion gas can also be changed by the number of fuel supply holes 117a. If the number of fuel supply holes 117a is small and the fuel is concentrated and supplied into the combustion unit 110 without being dispersed, the amount of soot generated tends to be large. Therefore, from the viewpoint of increasing the soot content in the combustion gas, the number of fuel supply holes 117a installed in one soot generation main burner 114 is preferably two or less, and one is preferable. It is more preferable to have it.

一般には、燃焼ガス中の煤の含有量を多くするには燃料が不完全燃焼しやすいように空気過剰率を低く設定すればよい。しかしながら、実車輌の排ガス中に含まれる煤は燃焼温度が500℃以上と比較的高温であることが多い。そこで、実車輌に近似した燃焼温度の高い煤を発生させるという観点からは、煤発生用メインバーナ114を運転中、燃焼部110内での平均空気過剰率を0.9~2.0、好ましくは1.0~1.5の範囲で燃焼させることにより、燃焼温度の高い煤を生成させることができる。例示的には、燃焼温度が500~560℃の煤を生成させることができる。一実施形態において、煤は炭素を90質量%以上含有することができる。煤は炭素以外にSOF(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)分等を含有することがある。 Generally, in order to increase the content of soot in the combustion gas, the excess air ratio should be set low so that the fuel is likely to be incompletely burned. However, the soot contained in the exhaust gas of an actual vehicle often has a relatively high combustion temperature of 500 ° C. or higher. Therefore, from the viewpoint of generating soot having a high combustion temperature similar to that of an actual vehicle, the average excess air ratio in the combustion unit 110 is preferably 0.9 to 2.0 while the main burner 114 for generating soot is being operated. Can generate soot having a high combustion temperature by burning in the range of 1.0 to 1.5. Illustratively, soot having a combustion temperature of 500 to 560 ° C. can be produced. In one embodiment, soot can contain 90% by weight or more of carbon. Soot may contain SOF (Soluble Organic Fraction: soluble organic component) in addition to carbon.

燃焼部110内での平均空気過剰率は、燃焼用空気の入口112から供給される燃焼用空気全体の流量(Nm3/分)と煤発生用メインバーナ114に供給している燃料の流量(Nm3/分)と、を用いて算出する。 The average excess air ratio in the combustion unit 110 is the flow rate of the entire combustion air supplied from the combustion air inlet 112 (Nm 3 / min) and the flow rate of the fuel supplied to the soot generation main burner 114 (Nm 3 / min). Nm 3 / min) and calculated using.

また、煤発生用メインバーナ114が配置されている位置は、パイロットバーナ116が配置されている位置から下流側(燃焼用空気の流れ方向における下流側)に向かって100mmの位置から、パイロットバーナ116が配置されている位置から上流側(燃焼用空気の流れ方向における上流側)に向かって200mmの位置までの範囲内にあることが好ましい。煤発生用メインバーナ114が配置されている位置が、パイロットバーナ116が配置されている位置から下流側に向かって100mmの位置から、パイロットバーナ116が配置されている位置から上流側に向かって100mmの位置までの範囲内にあることがより好ましい。 The position where the main burner 114 for soot generation is arranged is 100 mm from the position where the pilot burner 116 is arranged toward the downstream side (downstream side in the flow direction of the combustion air), and the pilot burner 116 It is preferable that the soot is within a range of 200 mm from the position where the soot is arranged toward the upstream side (upstream side in the flow direction of the combustion air). The position where the soot generation main burner 114 is arranged is 100 mm from the position where the pilot burner 116 is arranged to the downstream side, and 100 mm from the position where the pilot burner 116 is arranged to the upstream side. It is more preferable that it is within the range up to the position of.

煤発生用メインバーナ114を運転させる際に燃焼部110に供給する燃焼用空気は、送気装置101から空気配管102を通して供給することができる。送気装置101としては、限定的ではないが、ドライエアー供給装置、送風機、コンプレッサ等が好適に使用できる。コンプレッサによって空気を加圧して生成させることが好ましい。そして、流量制御装置103によって流量制御された燃焼用空気(圧縮空気)が、燃焼用空気の入口112に供給されることが好ましい。これにより、燃焼用空気の流速が高くなり、燃焼温度の高い煤を生成しやすくなる。具体的には、燃焼用空気の入口112における燃焼用空気の平均流速が0.1m/秒以上であることが好ましく、0.5m/秒以上であることがより好ましい。また、煤の発生量を多くするという観点からは、燃焼用空気の入口112における燃焼用空気の平均流速が4.0m/秒以下であることが好ましく、2.0m/秒以下であることがより好ましい。平均流速は、空気の供給流量(Nm3/秒)÷入口の断面積(m2)により算出される。 The combustion air supplied to the combustion unit 110 when operating the soot generation main burner 114 can be supplied from the air supply device 101 through the air pipe 102. The air supply device 101 is not limited, but a dry air supply device, a blower, a compressor, or the like can be preferably used. It is preferable to pressurize the air with a compressor to generate it. Then, it is preferable that the combustion air (compressed air) whose flow rate is controlled by the flow rate control device 103 is supplied to the inlet 112 of the combustion air. As a result, the flow velocity of the combustion air becomes high, and soot having a high combustion temperature is easily generated. Specifically, the average flow velocity of the combustion air at the inlet 112 of the combustion air is preferably 0.1 m / sec or more, and more preferably 0.5 m / sec or more. Further, from the viewpoint of increasing the amount of soot generated, the average flow velocity of the combustion air at the inlet 112 of the combustion air is preferably 4.0 m / sec or less, and is preferably 2.0 m / sec or less. More preferred. The average flow velocity is calculated by the air supply flow rate (Nm 3 / sec) ÷ the cross-sectional area of the inlet (m 2 ).

図2を参照すると、図2には本発明の一実施形態に係るフィルタ試験装置の燃焼部の模式的な側面図が記載されている。好ましい一実施形態において、煤発生用メインバーナ114は筒状(典型的には円筒状)であり、その中心軸が燃焼用空気の流れる方向に直交するように、燃焼部110内部に挿入される。煤発生用メインバーナ114の挿入方向は特に制限はないが、例えば燃焼部110の横側面から水平に挿入することができる。図2中、煤発生用メインバーナ114の中心軸を起点とした矢印は、燃料供給孔の向き、すなわち燃料の噴射方向を示している。燃料供給孔の向きは、燃焼用空気の流れ方向に逆らう向きに設定するほうが、燃焼温度の高い煤を多量に発生することができる。具体的には、燃焼温度の高い煤を多量に発生させるには、燃料供給孔の向きと、燃焼用空気の流れ方向のなす角度Q1が、90°~180°であることが好ましく、135°~180°であることがより好ましい。 Referring to FIG. 2, FIG. 2 shows a schematic side view of a combustion portion of the filter test apparatus according to the embodiment of the present invention. In a preferred embodiment, the soot-generating main burner 114 has a tubular shape (typically cylindrical) and is inserted inside the combustion unit 110 so that its central axis is orthogonal to the direction in which the combustion air flows. .. The insertion direction of the soot generation main burner 114 is not particularly limited, but for example, it can be inserted horizontally from the side surface of the combustion unit 110. In FIG. 2, the arrow starting from the central axis of the soot generation main burner 114 indicates the direction of the fuel supply hole, that is, the fuel injection direction. If the direction of the fuel supply hole is set to be opposite to the flow direction of the combustion air, a large amount of soot having a high combustion temperature can be generated. Specifically, in order to generate a large amount of soot having a high combustion temperature, the angle Q1 formed by the direction of the fuel supply hole and the flow direction of the combustion air is preferably 90 ° to 180 °, preferably 135 °. It is more preferably ~ 180 °.

(1.3 フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ)
図1を参照すると、燃焼部110は更に、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118を備えてもよい。フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118により高温の燃焼ガスを発生させ、高温の燃焼ガスを利用してフィルタ内部に蓄積した煤を燃焼除去することができる。従って、フィルタ試験装置100の使用方法の一実施形態においては、フィーダの運転を停止した状態で、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを用いてフィルタ再生用高熱ガスを発生させ、フィルタに捕集された煤を燃焼することを含む。フィルタ再生用高熱ガス発生用バーナの形状には特に制約はないが、例えば筒状にすることができ、典型的には円筒状にすることができる。
(1.3 Main burner for generating high heat gas for filter regeneration)
Referring to FIG. 1, the combustion unit 110 may further include a main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration. The main burner 118 for generating high-temperature gas for filter regeneration generates high-temperature combustion gas, and the high-temperature combustion gas can be used to burn and remove soot accumulated inside the filter. Therefore, in one embodiment of the method of using the filter test apparatus 100, the hot gas for filter regeneration is generated by using the main burner for generating high heat gas for filter regeneration with the operation of the feeder stopped, and the hot gas for filter regeneration is collected by the filter. Includes burning soot. The shape of the burner for generating high heat gas for filter regeneration is not particularly limited, but may be, for example, a cylinder, and typically a cylinder.

先述した煤発生用メインバーナ114では、燃焼ガス温度は100~300℃程度とすることができ、典型的には180~250℃程度とすることができる。一方、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118では、生成する燃焼ガス温度を500℃以上とすることができる。フィルタに蓄積された煤を除去するという観点からは、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118で生成する燃焼ガス温度は600℃以上とすることがより好ましい。フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118の燃焼ガス温度の上限は特に設定されないが、安全上の理由から、1000℃以下とすることが好ましい。 In the soot generation main burner 114 described above, the combustion gas temperature can be about 100 to 300 ° C., and typically about 180 to 250 ° C. On the other hand, in the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration, the temperature of the generated combustion gas can be set to 500 ° C. or higher. From the viewpoint of removing soot accumulated in the filter, it is more preferable that the temperature of the combustion gas generated by the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is 600 ° C. or higher. The upper limit of the combustion gas temperature of the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is not particularly set, but it is preferably 1000 ° C. or lower for safety reasons.

燃焼ガスの温度は、例えば、燃焼部110に供給される燃焼用空気の流量及びフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118に供給される燃料の流量を調整することで制御可能である。例えば燃焼用空気の流量を増やしたり、燃料の流量を増やしたりすることで燃焼ガスの温度を高くすることができる。従って、本発明の一実施形態においては、フィルタ試験装置100は燃焼部110に供給される燃焼用空気の流量制御装置103を備えることができる。また、本発明の一実施形態においては、フィルタ試験装置100はフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118に供給される燃料の流量制御装置106を備えることができる。燃焼用空気の流量制御装置103又は燃料の流量制御装置106としては、空気又は燃料の流量を制御するという目的が達成できれば特段の制限はないが、例えば、減圧弁及び流量制御バルブが挙げられる。流量制御バルブの開閉は手動で行ってもよいし、空気式、電気式、油圧式、ソレノイド式等の電磁バルブ及び電動バルブ等のバルブアクチュエータを介して行ってもよい。流量制御バルブの制御はマスフローコントローラを使用して行ってもよい。燃焼用空気の流量制御装置103は、一つの流量制御装置を使用してもよいし、二つ以上の流量制御装置を組み合わせて使用してもよい。同様に、燃料の流量制御装置106も、一つの流量制御装置を使用してもよいし、二つ以上の流量制御装置を組み合わせて使用してもよい。 The temperature of the combustion gas can be controlled, for example, by adjusting the flow rate of the combustion air supplied to the combustion unit 110 and the flow rate of the fuel supplied to the main burner 118 for generating the high heat gas for filter regeneration. For example, the temperature of the combustion gas can be raised by increasing the flow rate of the combustion air or increasing the flow rate of the fuel. Therefore, in one embodiment of the present invention, the filter test device 100 can include a flow rate control device 103 for combustion air supplied to the combustion unit 110. Further, in one embodiment of the present invention, the filter test device 100 can include a fuel flow rate control device 106 supplied to the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration. The combustion air flow rate control device 103 or the fuel flow rate control device 106 is not particularly limited as long as the object of controlling the flow rate of air or fuel can be achieved, and examples thereof include a pressure reducing valve and a flow rate control valve. The flow control valve may be opened and closed manually, or may be operated via a valve actuator such as a pneumatic valve, an electric valve, a hydraulic valve, a solenoid valve, or an electric valve. The flow control valve may be controlled by using a mass flow controller. As the flow rate control device 103 for combustion air, one flow rate control device may be used, or two or more flow rate control devices may be used in combination. Similarly, as the fuel flow rate control device 106, one flow rate control device may be used, or two or more flow rate control devices may be used in combination.

フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118では、煤発生用メインバーナ114と異なり、燃焼ガス中の煤の含有量が少ないほうが望ましい。煤の含有量はフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118の燃料供給孔117bの開口径によって変化させることができる。具体的には、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118に、開口径の小さな燃料供給孔117bを形成すると燃焼ガス中の煤の量が減少しやすい。燃焼ガス中の煤の含有量を低減するという観点から、燃料供給孔117bの開口径は、6mm以下であることが好ましく、4mm以下であることがより好ましく、3mm以下であることが更により好ましい。ここで、燃料供給孔117bの開口径は円相当径を指す。 In the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration, unlike the main burner 114 for generating soot, it is desirable that the content of soot in the combustion gas is small. The soot content can be changed by the opening diameter of the fuel supply hole 117b of the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration. Specifically, if the fuel supply hole 117b having a small opening diameter is formed in the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration, the amount of soot in the combustion gas tends to decrease. From the viewpoint of reducing the soot content in the combustion gas, the opening diameter of the fuel supply hole 117b is preferably 6 mm or less, more preferably 4 mm or less, and even more preferably 3 mm or less. .. Here, the opening diameter of the fuel supply hole 117b refers to a circle-equivalent diameter.

燃焼ガス中の煤の含有量は、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118の燃料供給孔117bの個数によっても変化させることができる。燃料供給孔117bの個数を多くし、燃料を分散させて燃焼部110内に供給したほうが、煤の発生量が少なくなる傾向にある。従って、燃焼ガス中の煤の含有量を減少させるという観点からは、一つのフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118に当たりに設置される燃料供給孔117bの個数は5以上が好ましく、10以上がより好ましく、20以上が更により好ましい。また、燃料供給孔(燃料噴射口)117bを複数設置するときは、一列に並べる方が、燃焼安定性、煤の抑制の観点から、好ましい。 The content of soot in the combustion gas can also be changed by the number of fuel supply holes 117b of the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration. When the number of fuel supply holes 117b is increased and the fuel is dispersed and supplied into the combustion unit 110, the amount of soot generated tends to be smaller. Therefore, from the viewpoint of reducing the soot content in the combustion gas, the number of fuel supply holes 117b installed in one main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is preferably 5 or more, preferably 10 or more. More preferably, 20 or more is even more preferable. Further, when a plurality of fuel supply holes (fuel injection ports) 117b are installed, it is preferable to arrange them in a row from the viewpoint of combustion stability and suppression of soot.

燃焼ガス中の煤の含有量を少なくするという観点では、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118を運転中、燃焼部110内での平均空気過剰率は好ましくは2~10であり、より好ましくは3~8である。燃焼部110内での平均空気過剰率は、燃焼用空気の入口112から供給される燃焼用空気全体の流量(Nm3/分)とフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118に供給している燃料の流量(Nm3/分)と、を用いて算出する。 From the viewpoint of reducing the soot content in the combustion gas, the average excess air ratio in the combustion unit 110 is preferably 2 to 10 while the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is in operation, which is more preferable. Is 3-8. The average excess air ratio in the combustion unit 110 is supplied to the flow rate (Nm 3 / min) of the entire combustion air supplied from the inlet 112 of the combustion air and the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration. Calculated using the fuel flow rate (Nm 3 / min).

また、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118が配置されている位置は、パイロットバーナ116が配置されている位置から下流側(燃焼用空気の流れ方向における下流側)に向かって100mmの位置から、パイロットバーナ116が配置されている位置から上流側(燃焼用空気の流れ方向における上流側)に向かって200mmの位置までの範囲内にあることが好ましい。フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118が配置されている位置が、パイロットバーナ116が配置されている位置から下流側に向かって100mmの位置から、パイロットバーナ116が配置されている位置から上流側に向かって100mmの位置までの範囲内にあることがより好ましい。 The position where the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is arranged is 100 mm from the position where the pilot burner 116 is arranged toward the downstream side (downstream side in the flow direction of the combustion air). , It is preferable that the pilot burner 116 is within a range of 200 mm toward the upstream side (upstream side in the flow direction of the combustion air) from the position where the pilot burner 116 is arranged. The position where the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is arranged is 100 mm from the position where the pilot burner 116 is arranged toward the downstream side, and the position upstream from the position where the pilot burner 116 is arranged. It is more preferable that it is within the range up to the position of 100 mm toward.

フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118を運転させる際に燃焼部110に供給する燃焼用空気も、コンプレッサによって空気を加圧して生成させることが好ましい。そして、流量制御装置103によって調整された燃焼用空気(圧縮空気)が、燃焼用空気の入口112に供給されることが好ましい。煤の発生量を少なくするという観点からは、燃焼用空気の入口112における燃焼用空気の平均流速が1.0m/秒以上であることが好ましく、4.0m/秒以上であることがより好ましい。また、安定した燃焼を確保するという観点からは、燃焼用空気の入口112における燃焼用空気の平均流速が40.0m/秒以下であることが好ましく、20.0m/秒以下であることがより好ましい。平均流速は、空気の供給流量(Nm3/秒)÷入口の断面積(m2)により算出される。 It is preferable that the combustion air supplied to the combustion unit 110 when the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is operated is also generated by pressurizing the air with a compressor. Then, it is preferable that the combustion air (compressed air) adjusted by the flow rate control device 103 is supplied to the combustion air inlet 112. From the viewpoint of reducing the amount of soot generated, the average flow velocity of the combustion air at the inlet 112 of the combustion air is preferably 1.0 m / sec or more, and more preferably 4.0 m / sec or more. .. Further, from the viewpoint of ensuring stable combustion, the average flow velocity of the combustion air at the inlet 112 of the combustion air is preferably 40.0 m / sec or less, and more preferably 20.0 m / sec or less. preferable. The average flow velocity is calculated by the air supply flow rate (Nm 3 / sec) ÷ the cross-sectional area of the inlet (m 2 ).

図2を参照すると、図2には本発明の一実施形態に係るフィルタ試験装置の燃焼部の模式的な側面図が記載されている。好ましい一実施形態において、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118は筒状(典型的には円筒状)であり、その中心軸が燃焼用空気の流れる方向に直交するように、燃焼部110内部に挿入される。フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118の挿入方向は特に制限はないが、例えば燃焼部110の横側面から水平に挿入することができる。図2中、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118の中心軸を起点とした矢印は、燃料供給孔の向き、すなわち燃料の噴射方向を示している。燃料供給孔の向きは、燃焼用空気の流れ方向と同じ方向に設定するほうが、煤の発生を抑制することができる。具体的には、煤の発生を抑制するには、燃料供給孔の向きと、燃焼用空気の流れ方向(図示の態様では筒状燃焼部の中心軸方向)のなす角度Q2が、0°~90°であることが好ましく、0°~45°であることがより好ましい。 Referring to FIG. 2, FIG. 2 shows a schematic side view of a combustion portion of the filter test apparatus according to the embodiment of the present invention. In a preferred embodiment, the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration has a cylindrical shape (typically a cylindrical shape), and the inside of the combustion unit 110 is formed so that its central axis is orthogonal to the direction in which the combustion air flows. Will be inserted into. The insertion direction of the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration is not particularly limited, but for example, it can be inserted horizontally from the side surface of the combustion unit 110. In FIG. 2, the arrow starting from the central axis of the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration indicates the direction of the fuel supply hole, that is, the fuel injection direction. The generation of soot can be suppressed by setting the direction of the fuel supply hole in the same direction as the flow direction of the combustion air. Specifically, in order to suppress the generation of soot, the angle Q2 formed by the direction of the fuel supply hole and the flow direction of the combustion air (in the illustrated embodiment, the direction of the central axis of the tubular combustion portion) is 0 ° to 0. It is preferably 90 °, more preferably 0 ° to 45 °.

燃焼部110は、煤発生用メインバーナ114及びフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118をそれぞれ少なくとも一つ設けるのが好ましい。しかしながら、煤発生用メインバーナ114及びフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118の何れか又は双方を複数設けることも可能である。さらに、煤発生用メインバーナ114とフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118とを1つのメインバーナで共用することも可能である。この場合、燃料供給孔の向きを、煤を発生させるときと、高熱ガスを発生させるときとの間で、切り替え可能に構成することもできる。さらに、メインバーナの燃料供給孔の開口径を、煤を発生させるときと、フィルタ再生用高熱ガスを発生させるときとの間で、切り替え可能に構成することもできる。 It is preferable that the combustion unit 110 is provided with at least one main burner 114 for generating soot and a main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration. However, it is also possible to provide a plurality of one or both of the soot generation main burner 114 and the filter regeneration high heat gas generation main burner 118. Further, it is also possible to share the soot generation main burner 114 and the filter regeneration high heat gas generation main burner 118 with one main burner. In this case, the orientation of the fuel supply hole can be configured to be switchable between when soot is generated and when high heat gas is generated. Further, the opening diameter of the fuel supply hole of the main burner can be configured to be switchable between the time of generating soot and the time of generating high heat gas for filter regeneration.

煤発生用メインバーナ114、パイロットバーナ116及びフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118の燃料としては、液体燃料及び気体燃料が使用できるが、取り扱い易さ及び安全面から、気体燃料が好ましい。気体燃料としては、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス等が挙げられる。燃料は一種類を単独使用してもよいし、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。煤発生用メインバーナ114、パイロットバーナ116及びフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ118を運転させる際に燃焼部110に供給する燃料は、燃料供給装置104から燃料配管105を通して供給することができる。燃料供給装置104としては、限定的ではないが、燃料ボンベ、燃料供給ポンプ等が好適に使用できる。 Liquid fuel and gaseous fuel can be used as fuels for the main burner 114 for generating soot, the pilot burner 116, and the main burner 118 for generating high heat gas for filter regeneration, but gaseous fuel is preferable from the viewpoint of ease of handling and safety. Examples of the gaseous fuel include methane gas, ethane gas, propane gas, butane gas and the like. One type of fuel may be used alone, or two or more types may be used in combination. The fuel supplied to the combustion unit 110 when operating the soot generation main burner 114, the pilot burner 116, and the filter regeneration high heat gas generation main burner 118 can be supplied from the fuel supply device 104 through the fuel pipe 105. The fuel supply device 104 is not limited, but a fuel cylinder, a fuel supply pump, or the like can be preferably used.

(1.4 フィーダ)
図1を参照すると、フィーダ120は一実施形態において、アッシュを模擬した不燃性粒子を供給可能である。実車輌において、エンジンオイル由来のアッシュがフィルタに堆積する速度は非常に緩やかであるため、フィーダ120を用いて予め用意したアッシュを模擬した不燃性粒子を供給することが、実車輌に近似したアッシュの堆積状態を短時間で模擬するのに有効である。
(1.4 feeder)
Referring to FIG. 1, the feeder 120 can supply nonflammable particles simulating ash in one embodiment. In an actual vehicle, the speed at which ash derived from engine oil deposits on the filter is very slow, so supplying nonflammable particles that imitate ash prepared in advance using the feeder 120 is an ash that is similar to the actual vehicle. It is effective for simulating the state of deposition in a short time.

アッシュを模擬した不燃性粒子は一実施形態において、Ca、P、Zn、Mg及びSよりなる群から選択される一種以上の元素を含有する化合物を含む。アッシュを模擬した不燃性粒子の具体例としては、限定的ではないが、硫酸カルシウム粒子、炭酸カルシウム粒子、リン酸塩、硫酸亜鉛が挙げられる。これらの中でも、実際にエンジンから排出される排ガスに含まれるアッシュの成分に類似しているという理由から、硫酸カルシウム、炭酸カルシウムが好ましい。不燃性粒子は一種類を単独使用してもよいし、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The nonflammable particles simulating ash contain, in one embodiment, a compound containing one or more elements selected from the group consisting of Ca, P, Zn, Mg and S. Specific examples of the nonflammable particles simulating ash include, but are not limited to, calcium sulfate particles, calcium carbonate particles, phosphates, and zinc sulfate. Among these, calcium sulfate and calcium carbonate are preferable because they are similar to the components of ash actually contained in the exhaust gas discharged from the engine. One type of nonflammable particles may be used alone, or two or more types may be used in combination.

フィーダ120によって供給される不燃性粒子には、実際にエンジンから排出される排ガスに含まれる固体成分の粒径と同程度の粒径を有するものを用いることが好ましい。従って、不燃性粒子の平均粒径は、100~100000nmであることが好ましく、100~1000nmがより好ましい。このような不燃性粒子を用いることにより、実際にエンジンから排出される排ガスの状態をより正確に模擬することが可能となる。ここで、不燃性粒子の平均粒径は、光散乱法を測定原理とするレーザー回折/散乱式粒度測定装置により体積基準の累積粒度分布を測定したときの50%粒子径のことである。 As the nonflammable particles supplied by the feeder 120, it is preferable to use particles having a particle size similar to the particle size of the solid component actually contained in the exhaust gas discharged from the engine. Therefore, the average particle size of the nonflammable particles is preferably 100 to 100,000 nm, more preferably 100 to 1000 nm. By using such nonflammable particles, it becomes possible to more accurately simulate the state of the exhaust gas actually discharged from the engine. Here, the average particle size of the nonflammable particles is a 50% particle size when the cumulative particle size distribution on a volume basis is measured by a laser diffraction / scattering particle size measuring device based on a light scattering method.

アッシュを模擬した不燃性粒子を供給可能である限り、フィーダ120の構成に特に制限はないが、フィーダ120は不燃性粒子を定量供給可能に構成されていることが、アッシュの堆積速度を管理するという点で好ましい。フィーダ120は一実施形態において、不燃性粒子を保持するための収容部121と、収容部121内の不燃性粒子の排出機構122とを備える。排出機構122はモータ等の駆動装置によって作動させることができる。フィーダ120からの不燃性粒子の排出速度は例えばモータ等の駆動装置をインバータ制御することにより制御することができる。 The configuration of the feeder 120 is not particularly limited as long as it can supply nonflammable particles simulating ash, but the feeder 120 is configured to be able to supply nonflammable particles in a fixed amount, which controls the deposition rate of ash. It is preferable in that. In one embodiment, the feeder 120 includes an accommodating portion 121 for holding the non-combustible particles and a non-combustible particle discharging mechanism 122 in the accommodating portion 121. The discharge mechanism 122 can be operated by a drive device such as a motor. The discharge rate of nonflammable particles from the feeder 120 can be controlled by, for example, controlling a drive device such as a motor by inverter control.

短時間でフィルタにアッシュを堆積させるという観点からは、フィーダからの不燃性粒子の供給量を、フィルタの体積1L当たり0.05g/min以上となるように、好ましくは1g/min以上となるように、制御することが有利である。また、フィーダからの不燃性粒子の供給量の上限には特に制約はないが、過度に大きくするとフィルタの入口が不燃性粒子で閉塞してしまい、フィルタ内部に不燃性粒子が堆積しにくくなるのでフィーダからの不燃性粒子の供給量を、フィルタの体積1L当たり30g/min以下となるように、好ましくは15g/min以下となるように、制御することが有利である。 From the viewpoint of depositing ash on the filter in a short time, the supply amount of nonflammable particles from the feeder should be 0.05 g / min or more per 1 L of the volume of the filter, preferably 1 g / min or more. In addition, it is advantageous to control. In addition, there is no particular restriction on the upper limit of the amount of non-combustible particles supplied from the feeder, but if it is made excessively large, the inlet of the filter will be blocked by the non-combustible particles, and it will be difficult for non-combustible particles to accumulate inside the filter. It is advantageous to control the supply of nonflammable particles from the feeder to be 30 g / min or less per 1 L of the filter volume, preferably 15 g / min or less.

そして、フィルタに堆積する煤及びアッシュの堆積状態を、実車輌に近似した煤及びアッシュの堆積状態に近づけるという観点からは、燃焼部での煤の発生量(g/min)に対するフィーダからの不燃性粒子の供給量(g/min)の比を0.5~40の範囲に制御することが好ましく、5~15の範囲に制御することがより好ましい。 Then, from the viewpoint of bringing the accumulated state of soot and ash deposited on the filter closer to the accumulated state of soot and ash similar to the actual vehicle, the non-combustibility from the feeder with respect to the amount of soot generated (g / min) in the combustion part. It is preferable to control the ratio of the supply amount (g / min) of the sex particles in the range of 0.5 to 40, and more preferably in the range of 5 to 15.

図3には、アッシュを模擬した不燃性粒子を供給可能なフィーダ300の構造例を模式的に示す斜視図が記載されている。フィーダ300は、収容容器311と、収容容器311の下方に設置され、鉛直方向に延びる回転軸を中心にして一定方向に回転可能な羽根車312とを備える。収容容器311は、アッシュを模擬した不燃性粒子305を収容するためのものであり、底部に孔315を設けることができる。収容容器311の底部には鉛直方向に延びる回転軸を中心にして一定方向に回転可能なすり切り羽根303が設置されている。羽根車312は、孔315の下方に配置され、モータ等の駆動装置(図示せず)によって、一定方向(例えば、時計回り)に回転することができる。フィーダ300は、羽根車312の回転速度を制御可能なコントローラを有することが好ましい。羽根車312の回転速度を変化させることにより、不燃性粒子305のフィーダ300からの供給速度を変化させることが可能である。 FIG. 3 is a perspective view schematically showing a structural example of a feeder 300 capable of supplying nonflammable particles simulating ash. The feeder 300 includes a storage container 311 and an impeller 312 that is installed below the storage container 311 and can rotate in a fixed direction about a rotation axis extending in the vertical direction. The storage container 311 is for accommodating the nonflammable particles 305 simulating ash, and can be provided with a hole 315 at the bottom. At the bottom of the storage container 311 is a fraying blade 303 that can rotate in a fixed direction about a rotation axis extending in the vertical direction. The impeller 312 is arranged below the hole 315 and can be rotated in a certain direction (eg, clockwise) by a drive device (not shown) such as a motor. The feeder 300 preferably has a controller capable of controlling the rotation speed of the impeller 312. By changing the rotation speed of the impeller 312, it is possible to change the supply speed of the nonflammable particles 305 from the feeder 300.

羽根車312には、隣接する羽根313同士の間に、平面視略U字状の受容空間314を形成することができる。羽根車312が回転する過程において、受容空間314が、収容容器311の孔315の直下の位置Aにあるときに、収容容器311に収容されている不燃性粒子305が、底部の孔315を通じて重力により落下し、この受容空間314に収まる。この際、すり切り羽根303が、受容空間314の上を回転しながら通過することで、不燃性粒子305のオーバーフロー分がすり切られる。その後、羽根車312の回転により、この受容空間314が、出口306の位置Cに到達したときに、受容空間314に収まっていた不燃性粒子305が、重力により下方に落下し、フィーダ300から流出し、後述する空気輸送するための装置130に供給される。 In the impeller 312, a substantially U-shaped receiving space 314 in a plan view can be formed between adjacent blades 313. In the process of rotating the impeller 312, when the receiving space 314 is located at the position A directly below the hole 315 of the containing container 3, the non-combustible particles 305 contained in the containing container 311 gravity through the hole 315 at the bottom. It falls and fits in this receiving space 314. At this time, the frayed blade 303 passes while rotating on the receiving space 314, so that the overflow portion of the nonflammable particles 305 is worn out. After that, when the receiving space 314 reaches the position C of the outlet 306 due to the rotation of the impeller 312, the nonflammable particles 305 contained in the receiving space 314 fall downward due to gravity and flow out from the feeder 300. Then, it is supplied to the device 130 for air transportation described later.

受容空間314に収まっていた不燃性粒子305が落下してから、次の受容空間314に収まっていた不燃性粒子305が落下するまでには、一定の時間を要する。つまり、ある一つの受容空間314が出口306の位置Cに到達した時点から、当該一つの受容空間314の1つ手前の位置Bにある受容空間314が上記位置Cに到達し、その後、受容空間314に収まっていた不燃性粒子305が落下する時点までには、一定の時間を要する。このため、図3に示すフィーダ300からの不燃性粒子305の供給が、一定の周期で断続的に行われることになる。なお、位置Bは、羽根車312の回転方向において、位置Cの1つ手前の位置である。 It takes a certain amount of time from the fall of the incombustible particles 305 contained in the receiving space 314 to the falling of the incombustible particles 305 contained in the next receiving space 314. That is, from the time when one receiving space 314 reaches the position C of the exit 306, the receiving space 314 located at the position B immediately before the one receiving space 314 reaches the above position C, and then the receiving space. It takes a certain amount of time for the nonflammable particles 305 contained in 314 to fall. Therefore, the nonflammable particles 305 are supplied intermittently from the feeder 300 shown in FIG. 3 at regular intervals. The position B is a position immediately before the position C in the rotation direction of the impeller 312.

(1.5 フィーダから供給される不燃性粒子を空気輸送するための装置)
図1を参照すると、フィルタ試験装置100は一実施形態において、フィーダ120から供給される不燃性粒子を空気輸送するための装置130を具備する。空気輸送するための装置130としては、フィーダ120から供給される不燃性粒子を、混合部140へ空気輸送することができれば特に制限はなく、圧送式及び吸引式の何れを採用してもよいが、エンジンからの排ガスを模擬するという観点から、送気装置134を用いた圧送式により空気輸送可能な装置とすることが好ましい。
(1.5 A device for air transporting nonflammable particles supplied from a feeder)
Referring to FIG. 1, the filter test apparatus 100 includes, in one embodiment, an apparatus 130 for air transporting nonflammable particles supplied from the feeder 120. The device 130 for air transportation is not particularly limited as long as the nonflammable particles supplied from the feeder 120 can be air-transported to the mixing unit 140, and either a pressure feeding type or a suction type may be adopted. From the viewpoint of simulating the exhaust gas from the engine, it is preferable to use a device capable of air transportation by a pressure feeding type using an air supply device 134.

空気輸送するための装置130は一実施形態において、空気の流量制御装置135を備えることができる。空気の流量制御装置135としては、空気の流量を制御するという目的が達成できれば特段の制限はないが、例えば、減圧弁及び流量制御バルブが挙げられる。流量制御バルブの開閉は手動で行ってもよいし、空気式、電気式、油圧式、ソレノイド式等の電磁バルブ及び電動バルブ等のバルブアクチュエータを介して行ってもよい。流量制御バルブの制御はマスフローコントローラを使用して行ってもよい。空気の流量制御装置135は、それぞれ一つを使用してもよいし、二つ以上を組み合わせて使用してもよい。 In one embodiment, the device 130 for air transportation may include an air flow rate control device 135. The air flow rate control device 135 is not particularly limited as long as the object of controlling the air flow rate can be achieved, and examples thereof include a pressure reducing valve and a flow rate control valve. The flow control valve may be opened and closed manually, or may be operated via a valve actuator such as a pneumatic valve, an electric valve, a hydraulic valve, a solenoid valve, or an electric valve. The flow control valve may be controlled by using a mass flow controller. One of the air flow rate control devices 135 may be used, or two or more of them may be used in combination.

空気輸送するための装置130から供給する空気の圧力は、不燃性粒子を円滑に空気輸送するという観点から、0.05MPaG以上とすることが好ましく、0.1MPaG以上とすることがより好ましい。空気輸送するための装置130から供給する空気の圧力は、過度に大きくする必要はないことから、0.5MPaG以下とすることが好ましく、0.3MPaG以下とすることがより好ましい。 The pressure of the air supplied from the device 130 for air transportation is preferably 0.05 MPaG or more, and more preferably 0.1 MPaG or more, from the viewpoint of smooth air transportation of nonflammable particles. Since the pressure of the air supplied from the device 130 for air transportation does not need to be excessively increased, it is preferably 0.5 MPaG or less, and more preferably 0.3 MPaG or less.

図4には、フィーダから供給される不燃性粒子を空気輸送するための装置400の構造例が模式的に記載されている。空気輸送するための装置400は、フィーダから供給される不燃性粒子を輸送するための配管402、空気を輸送するための配管404、空気を輸送するための配管404を流れる空気の流量制御装置407及び空気を配管404に送り込むための送気装置408を備える。送気装置408としては、限定的ではないが、ドライエアー供給装置、送風機、コンプレッサ等が好適に使用できる。 FIG. 4 schematically describes a structural example of the device 400 for air-transporting nonflammable particles supplied from the feeder. The device 400 for air transportation includes a pipe 402 for transporting noncombustible particles supplied from the feeder, a pipe 404 for transporting air, and a flow control device 407 for air flowing through the pipe 404 for transporting air. And an air supply device 408 for sending air to the pipe 404. The air blower 408 is not limited, but a dry air supply device, a blower, a compressor and the like can be preferably used.

不燃性粒子を輸送するための配管402は、空気を輸送するための配管404の途中に設けられたベンチュリ部406に連結されている。ベンチュリ部406では空気を輸送するための配管404が縮径しており、ベンチュリ効果によって空気の流速が増加し、低圧が発生する。これにより、不燃性粒子を輸送するための配管402を流れる不燃性粒子が空気を輸送するための配管404に吸引導入される。空気を輸送するための配管404は、ベンチュリ部406の下流側で、混合部140における不燃性粒子を同伴する空気の入口142に連結している。よって、ベンチュリ部406で空気と不燃性粒子が混合することで生成した不燃性粒子を同伴する空気は、配管404内を下流側に進み、空気の入口142から混合部140内に供給される。 The pipe 402 for transporting nonflammable particles is connected to a venturi portion 406 provided in the middle of the pipe 404 for transporting air. In the Venturi section 406, the diameter of the pipe 404 for transporting air is reduced, and the air flow velocity increases due to the Venturi effect, and a low pressure is generated. As a result, the non-combustible particles flowing through the pipe 402 for transporting the non-combustible particles are sucked and introduced into the pipe 404 for transporting the air. The pipe 404 for transporting air is connected to the air inlet 142 accompanied by the incombustible particles in the mixing portion 140 on the downstream side of the venturi portion 406. Therefore, the air accompanied by the non-combustible particles generated by mixing the air and the non-combustible particles in the venturi section 406 proceeds downstream in the pipe 404 and is supplied into the mixing section 140 from the air inlet 142.

(1.6 混合部)
図1を参照すると、フィルタ試験装置100は一実施形態において、空気輸送するための装置130からの不燃性粒子を同伴する空気の入口142、及び前記燃焼ガスと前記空気を混合して混合ガスを生成するための混合空間144を備えた混合部140を具備する。混合部140を区画する壁の材質としては、限定的ではないが、ステンレス鋼、ニッケル合金等を挙げることができる。一実施形態において、混合部140は、全体形状を筒状とすることができ、典型的には円筒状とすることができる。この場合、燃焼部で生成した燃焼ガスの入口146を筒状混合部の一端(一方の底面側)に設け、筒状混合部140内で発生した混合ガスの出口148を筒状混合部の他端(他方の底面側)に設けることができる。また、不燃性粒子を同伴する空気の入口142は筒状混合部の側面に設けることができる。
(1.6 mixed part)
Referring to FIG. 1, in one embodiment, the filter test apparatus 100 has an air inlet 142 accompanied by nonflammable particles from the apparatus 130 for air transportation, and a mixed gas by mixing the combustion gas and the air. A mixing section 140 is provided with a mixing space 144 for generation. Examples of the material of the wall for partitioning the mixing portion 140 include, but are not limited to, stainless steel, nickel alloy, and the like. In one embodiment, the mixing unit 140 can have a tubular shape as a whole, and can typically have a cylindrical shape. In this case, the inlet 146 of the combustion gas generated in the combustion section is provided at one end (on the bottom side of one side) of the tubular mixing section, and the outlet 148 of the mixed gas generated in the tubular mixing section 140 is other than the tubular mixing section. It can be provided at the end (the other bottom side). Further, the air inlet 142 accompanied by the nonflammable particles can be provided on the side surface of the cylindrical mixing portion.

また、燃焼ガスの入口146と混合ガスの出口148には、図1に示すように、他の部材や配管との接合のために、フランジ部(鍔部)147が形成されていることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 1, it is preferable that a flange portion (flange portion) 147 is formed at the inlet 146 of the combustion gas and the outlet 148 of the mixed gas for joining with other members or pipes. ..

一実施形態において、混合部140は冷却用空気の入口149を備えることができる。冷却用空気を混合部140に供給することで、混合部140の温度を低下させることができる。また、冷却用空気の入口149に供給する冷却用空気の流量を調整することで、混合部140内の温度を調整することもできる。また、フィルタへ送り込むガスの総流量を調整することもできる。混合部140が筒状である場合、冷却用空気の入口149は混合部140の側面に設けることができる。冷却用空気の入口149は、空気輸送するための装置130からの不燃性粒子を同伴する空気の入口142よりも、燃焼ガスの流れ方向を基準に上流側又は下流側にずらして設置することが、不燃性粒子の流れの乱れを防止するという理由により好ましい。 In one embodiment, the mixing unit 140 may include an inlet 149 for cooling air. By supplying cooling air to the mixing unit 140, the temperature of the mixing unit 140 can be lowered. Further, the temperature inside the mixing unit 140 can be adjusted by adjusting the flow rate of the cooling air supplied to the inlet 149 of the cooling air. It is also possible to adjust the total flow rate of the gas sent to the filter. When the mixing unit 140 has a cylindrical shape, the cooling air inlet 149 can be provided on the side surface of the mixing unit 140. The cooling air inlet 149 may be installed so as to be offset from the air inlet 142 accompanied by the incombustible particles from the device 130 for air transportation to the upstream side or the downstream side with respect to the flow direction of the combustion gas. , Preferably because it prevents the flow of non-combustible particles from being disturbed.

混合部140に供給する冷却用空気は、送気装置101から空気配管102を通して供給することができる。送気装置101としては、限定的ではないが、ドライエアー供給装置、送風機、コンプレッサ等が好適に使用できる。冷却用空気のために個別に送気装置101を設置して独立した配管系を形成してもよいが、燃焼用空気と共通の送気装置101を利用し、空気配管102を分岐することで冷却用空気のための配管系を形成するのが経済的である。冷却用空気の配管途中には流量制御装置103を設置することができる。冷却用空気の流量制御装置103は、燃焼用空気の説明の中で述べた流量制御装置103と同様であるため、詳細な説明を割愛する。 The cooling air supplied to the mixing unit 140 can be supplied from the air supply device 101 through the air pipe 102. The air supply device 101 is not limited, but a dry air supply device, a blower, a compressor, or the like can be preferably used. An air supply device 101 may be individually installed for the cooling air to form an independent piping system, but by using the air supply device 101 common to the combustion air and branching the air piping 102. It is economical to form a piping system for cooling air. A flow rate control device 103 can be installed in the middle of the cooling air piping. Since the flow rate control device 103 for the cooling air is the same as the flow rate control device 103 described in the description of the combustion air, detailed description thereof will be omitted.

(1.7 フィルタ設置部)
図1を参照すると、フィルタ試験装置100は一実施形態において、混合ガス中の煤及び不燃性粒子を捕集するフィルタ152を設置するための空間154、及びフィルタ152からの浄化されたガスの出口156を備えたフィルタ設置部150を具備する。フィルタ設置部150は混合部140で生成した混合ガスの流路内に設けることができる。フィルタ設置部150を区画する壁の材質としては、限定的ではないが、ステンレス鋼、ニッケル合金等を挙げることができる。フィルタ設置部150にフィルタ152を設置した上でフィルタ試験装置100を稼働させて混合ガスを生成させると、混合部140からの煤及びアッシュを含む混合ガスは、フィルタ設置部150に設置されたフィルタ152を通過する。混合ガス中の煤及び不燃性粒子はフィルタ152で捕集されるので、フィルタ152の出口からは、フィルタの性能に応じて浄化されたガスが排出される。浄化されたガスは、ダクト等の排気系統に流すことができる。
(1.7 filter installation part)
Referring to FIG. 1, in one embodiment, the filter test apparatus 100 has a space 154 for installing a filter 152 for collecting soot and nonflammable particles in a mixed gas, and an outlet of purified gas from the filter 152. A filter installation unit 150 provided with 156 is provided. The filter installation unit 150 can be provided in the flow path of the mixed gas generated by the mixing unit 140. Examples of the material of the wall for partitioning the filter installation portion 150 include, but are not limited to, stainless steel, nickel alloy, and the like. When the filter 152 is installed in the filter installation unit 150 and the filter test device 100 is operated to generate the mixed gas, the mixed gas containing soot and ash from the mixing unit 140 is transferred to the filter installed in the filter installation unit 150. Pass through 152. Since the soot and nonflammable particles in the mixed gas are collected by the filter 152, the purified gas is discharged from the outlet of the filter 152 according to the performance of the filter. The purified gas can be sent to an exhaust system such as a duct.

フィルタ設置部150は一実施形態において、全体形状を筒状とすることができ、典型的には円筒状とすることができる。この場合、混合部140で生成した混合ガスの入口155を筒状フィルタ設置部の一端(一方の底面側)に設け、フィルタを通過した後の浄化されたガスの出口156を筒状混合部の他端(他方の底面側)に設けることができる。燃焼部110、混合部140及びフィルタ設置部150が共に筒状である場合、これらを同軸上に配列することができる。 In one embodiment, the filter installation portion 150 can have a cylindrical shape as a whole, and can typically have a cylindrical shape. In this case, the inlet 155 of the mixed gas generated in the mixing section 140 is provided at one end (on the bottom surface side of one side) of the tubular filter installation section, and the outlet 156 of the purified gas after passing through the filter is provided in the tubular mixing section. It can be provided at the other end (the bottom side of the other). When the combustion unit 110, the mixing unit 140, and the filter installation unit 150 are all cylindrical, they can be arranged coaxially.

一実施形態において、フィルタ設置部150には、フィルタ152の入口側及び出口側の間の圧力損失を測定するための圧力計測器158を設置してもよい。圧力損失を測定することは、例えばフィルタの経時的な性能変化を評価及び分析するのに有用である。 In one embodiment, the filter installation unit 150 may be provided with a pressure measuring instrument 158 for measuring the pressure loss between the inlet side and the outlet side of the filter 152. Measuring the pressure drop is useful, for example, to evaluate and analyze changes in the performance of the filter over time.

フィルタ152の入口における混合ガスの温度は、燃焼部で生成した燃焼ガスの温度に依存するところ、フィルタ152の入口における混合ガスの温度は、例えば100~1100℃の範囲に制御することができる。本発明に係るフィルタ試験装置の一実施形態においては、先述したように燃焼温度が500℃以上の煤を生成することが可能である。実車輌においても同様の燃焼温度をもつ煤が生成する。このため、燃焼温度が500℃以上の煤を生成することで、実車輌に近似した状態でフィルタの圧力損失を測定することも可能である。 The temperature of the mixed gas at the inlet of the filter 152 depends on the temperature of the combustion gas generated in the combustion unit, and the temperature of the mixed gas at the inlet of the filter 152 can be controlled in the range of, for example, 100 to 1100 ° C. In one embodiment of the filter test apparatus according to the present invention, it is possible to generate soot having a combustion temperature of 500 ° C. or higher as described above. Soot with the same combustion temperature is generated in the actual vehicle. Therefore, by generating soot having a combustion temperature of 500 ° C. or higher, it is possible to measure the pressure loss of the filter in a state similar to that of an actual vehicle.

また、混合ガスの入口155と浄化されたガスの出口156には、図1に示すように、他の部材や配管との接合のために、フランジ部(鍔部)157が形成されていることが好ましい。 Further, as shown in FIG. 1, a flange portion (flange portion) 157 is formed at the inlet 155 of the mixed gas and the outlet 156 of the purified gas for joining with other members and pipes. Is preferable.

(1.8 フィルタ)
本発明に係るフィルタ試験装置の試験対象となるフィルタ152としては、ガス中の煤及びアッシュを捕集可能な構造を有することができれば特に制限はない。典型的なフィルタとして、燃焼装置の排ガスラインに装着される煤及びアッシュを捕集するGPF(Gasoline Particulate Filter)及びDPF(Diesel Particulate Filter)が挙げられる。GPF及びDPFは一実施形態において、第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面が目封止された複数の第1セルと、第一底面から第二底面まで延び、第二底面が目封止されて第一底面が開口する複数の第2セルと、第1セル及び第2セルを区画形成する多孔質の隔壁とを有する柱状のハニカム構造部を備える。
(1.8 filter)
The filter 152 to be tested by the filter test apparatus according to the present invention is not particularly limited as long as it can have a structure capable of collecting soot and ash in the gas. Typical filters include GPF (Gasoline Particulate Filter) and DPF (Diesel Particulate Filter) that collect soot and ash attached to the exhaust gas line of the combustion device. In one embodiment, the GPF and DPF extend from the first bottom surface to the second bottom surface, and a plurality of first cells in which the first bottom surface is opened and the second bottom surface is sealed, and from the first bottom surface to the second bottom surface. It comprises a columnar honeycomb structure having a plurality of second cells extending and sealing the second bottom surface and opening the first bottom surface, and a porous partition wall forming the first cell and the second cell.

図5には、DPFの一例を模式的に示す斜視図が記載されている。図6には、DPFの一例をセルの延びる方向に直交する方向から観察したときの模式的な断面図が記載されている。図示のフィルタ500は外周側壁502と、外周側壁502の内側に配設され、第一底面504から第二底面506まで延び、第一底面504が開口して第二底面506が目封止された複数の第1セル508と、外周側壁502の内側に配設され、第一底面504から第二底面506まで延び、第一底面504が目封止されて第二底面506が開口する複数の第2セル510とを備える。また、図示のフィルタ500においては、第1セル508及び第2セル510を区画形成する多孔質の隔壁512を備えており、第1セル508及び第2セル510が隔壁512を挟んで交互に隣接配置されている。 FIG. 5 shows a perspective view schematically showing an example of the DPF. FIG. 6 shows a schematic cross-sectional view when an example of the DPF is observed from a direction orthogonal to the extending direction of the cell. The illustrated filter 500 is arranged inside the outer peripheral side wall 502 and the outer peripheral side wall 502, extends from the first bottom surface 504 to the second bottom surface 506, the first bottom surface 504 is opened, and the second bottom surface 506 is sealed. A plurality of first cells 508 and a plurality of first cells arranged inside the outer peripheral side wall 502, extending from the first bottom surface 504 to the second bottom surface 506, the first bottom surface 504 is sealed, and the second bottom surface 506 is opened. It is equipped with two cells 510. Further, the illustrated filter 500 includes a porous partition wall 512 that partitions the first cell 508 and the second cell 510, and the first cell 508 and the second cell 510 are alternately adjacent to each other with the partition wall 512 interposed therebetween. Have been placed.

フィルタ500の上流側の第一底面504に煤及びアッシュを含む燃焼ガスが供給されると、燃焼ガスは第1セル508に導入されて第1セル508内を下流に向かって進む。第1セル508は下流側の第二底面506が目封止されているため、燃焼ガスは第1セル508と第2セル510を区画する多孔質の隔壁512を透過して第2セル510に流入する。煤及びアッシュは隔壁512を通過できないため、第1セル508内に捕集され、堆積する。煤及びアッシュが除去された後、第2セル510に流入した清浄な排ガスは第2セル510内を下流に向かって進み、下流側の第二底面506から流出する。 When the combustion gas containing soot and ash is supplied to the first bottom surface 504 on the upstream side of the filter 500, the combustion gas is introduced into the first cell 508 and advances downstream in the first cell 508. Since the second bottom surface 506 on the downstream side of the first cell 508 is sealed, the combustion gas passes through the porous partition wall 512 that separates the first cell 508 and the second cell 510 into the second cell 510. Inflow. Since soot and ash cannot pass through the partition wall 512, they are collected and deposited in the first cell 508. After the soot and ash are removed, the clean exhaust gas flowing into the second cell 510 travels downstream in the second cell 510 and flows out from the second bottom surface 506 on the downstream side.

フィルタ152の材質としては、限定的ではないが、多孔質セラミックスを挙げることができる。セラミックスとしては、コージェライト、ムライト、ジルコン、チタン酸アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、スピネル、インディアライト、サフィリン、コランダム、チタニア等が挙げられる。そして、これらのセラミックスは、1種を単独で含有するものでもよいし、2種以上を同時に含有するものであってもよい。 The material of the filter 152 is not limited, but may include porous ceramics. Examples of the ceramics include corgerite, mullite, zircon, aluminum titanate, silicon carbide, zirconia, spinel, indialite, sapphirine, corundum, and titania. And, these ceramics may contain one kind alone or may contain two or more kinds at the same time.

フィルタ152の外周側壁502とフィルタ設置部150の内壁の間に隙間が生じないように、フィルタ152の外周側壁502をキャニングすることが好ましい。 It is preferable to can the outer peripheral side wall 502 of the filter 152 so that there is no gap between the outer peripheral side wall 502 of the filter 152 and the inner wall of the filter installation portion 150.

以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を例示するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples for better understanding the present invention and its advantages will be illustrated, but the present invention is not limited to the examples.

(1.フィルタの用意)
試験用に以下の仕様のDPFを用意した。
材質:コージェライト製
形状:円柱状
寸法:直径118.4mm×高さ127.0mm(体積:1397439mm3
セル密度:34セル/cm2
隔壁の厚さ:150μm
セル形状(セルの長さ方向に垂直な断面におけるセルの断面形状):正方形
隔壁の気孔率:48%
隔壁の平均細孔径:12μm
構造:第一底面から第二底面まで延び、第一底面が開口して第二底面が目封止された複数の第1セルと、第一底面から第二底面まで延び、第二底面が目封止されて第一底面が開口する複数の第2セルと、第1セル及び第2セルを区画形成する多孔質の隔壁とを有する柱状のハニカム構造部を有する。第1セル及び第2セルは隔壁を挟んで交互に隣接配置されており、各底面は市松模様状を呈する。
(1. Preparation of filter)
A DPF with the following specifications was prepared for the test.
Material: Made of Cordellite Shape: Cylindrical Dimensions: Diameter 118.4 mm x Height 127.0 mm (Volume: 1397439 mm 3 )
Cell density: 34 cells / cm 2
Bulkhead thickness: 150 μm
Cell shape (cross-sectional shape of the cell in the cross section perpendicular to the length of the cell): Porosity of the square partition: 48%
Average pore size of septum: 12 μm
Structure: Multiple first cells extending from the first bottom surface to the second bottom surface, opening the first bottom surface and sealing the second bottom surface, and extending from the first bottom surface to the second bottom surface, the second bottom surface is the eye. It has a columnar honeycomb structure having a plurality of second cells that are sealed and the first bottom surface is open, and a porous partition that partitions the first cell and the second cell. The first cell and the second cell are alternately arranged adjacent to each other with the partition wall in between, and each bottom surface has a checkered pattern.

(2.試験装置の構成)
図1に示す構造のフィルタ試験装置を作製した。各部の仕様は以下の通りである。燃焼部、混合部及びフィルタ設置部は略円筒状であり、これらを同軸上に配列した。
(2. Configuration of test equipment)
A filter test device having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. The specifications of each part are as follows. The combustion part, the mixing part and the filter installation part are substantially cylindrical, and these are arranged coaxially.

(3.フィルタへの煤及び不燃性粒子の蓄積)
フィルタ設置部にフィルタを設置した上でフィルタ試験装置の煤発生用メインバーナ、フィーダ、及び不燃性粒子を空気輸送するための装置を以下の条件で稼働させて混合ガスを生成し、混合ガス中の煤及び不燃性粒子をフィルタで捕集した。
<煤発生用メインバーナ>
燃焼用空気:コンプレッサからの圧縮空気をマスフローコントローラを用いて1.5Nm3/分の流量で供給、平均流速1.6m/秒
燃料:ボンベからのプロパンガスをマスフローコントローラを用いて0.01Nm3/分の流量で供給
平均空気過剰率:0.9
フィルタ入口における燃焼ガス温度:200℃
<フィーダ>
構造:粉体定量供給装置(株式会社アイシンナノテクノロジーズ社製マイクロンフィーダー TF-70-CT)
不燃性粒子の種類:Ca化合物
不燃性粒子の平均粒径:40μm
不燃性粒子の供給量:0.5g/min
不燃性粒子の供給量制御方法:粉体を供給する歯車の回転数をモータでインバータ制御(不燃性粒子を空気輸送するための装置)
方式:圧送式(ベンチュリ効果を利用して不燃性粒子を空気を輸送するための配管に導入)
空気圧力:0.1MPaG
試験時間は1Hrとした。試験終了後、フィルタに蓄積した煤及び不燃性粒子の重量を、試験前後のフィルタの重量差から求めたところ、30gであった。このうち、不燃性粒子の重量は、29gであった。不燃性粒子の重量はガソリン車の走行寿命時の不燃性粒子の堆積量に相当する。また、不燃性粒子の供給量に基づいて算出した不燃性粒子の重量を差し引き、煤の重量を求めた。その結果、フィルタの体積1L当たり平均して0.02g/minの煤が蓄積したことが確認された。
(3. Accumulation of soot and nonflammable particles in the filter)
After installing the filter in the filter installation section, the main burner for soot generation, the feeder, and the device for air transporting nonflammable particles of the filter test device are operated under the following conditions to generate a mixed gas in the mixed gas. Soot and nonflammable particles were collected by a filter.
<Main burner for soot generation>
Combustion air: Compressed air from the compressor is supplied at a flow rate of 1.5 Nm 3 / min using a mass flow controller, and an average flow rate of 1.6 m / sec. Fuel: Propane gas from a bomb is 0.01 Nm 3 using a mass flow controller. Supplied at a flow rate of / min Average air excess rate: 0.9
Combustion gas temperature at filter inlet: 200 ° C
<Feeder>
Structure: Powder quantitative supply device (Micron Feeder TF-70-CT manufactured by Aisin Nano Technologies Co., Ltd.)
Types of nonflammable particles: Ca compound Average particle size of nonflammable particles: 40 μm
Supply of nonflammable particles: 0.5 g / min
Control method of supply amount of non-combustible particles: Inverter control of the rotation speed of the gear that supplies the powder with a motor (device for air-transporting non-combustible particles)
Method: Pumping type (introduced into piping for transporting air using non-combustible particles using the Venturi effect)
Air pressure: 0.1MPaG
The test time was 1 Hr. After the test was completed, the weights of the soot and nonflammable particles accumulated in the filter were determined from the weight difference of the filters before and after the test and found to be 30 g. Of these, the weight of the nonflammable particles was 29 g. The weight of the non-combustible particles corresponds to the amount of non-combustible particles deposited during the running life of the gasoline-powered vehicle. In addition, the weight of the soot was calculated by subtracting the weight of the nonflammable particles calculated based on the supply amount of the nonflammable particles. As a result, it was confirmed that 0.02 g / min of soot was accumulated on average per 1 L of the filter volume.

(4.圧力損失測定)
上記の試験によりフィルタへ煤及び不燃性粒子を蓄積後、フィーダの運転を停止した状態で、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを、平均空気過剰率=2、フィルタ入口における燃焼ガス温度=500℃、フィルタ1L当たりの高熱ガス=1Nm3/minの条件で1Hr稼働させたときの、フィルタの入口側及び出口側の間の圧力損失を測定した。試験後にフィルタ内を観察したところ、煤は実質的に全量残存しており、煤をほとんど燃焼させることなく圧力損失の測定が可能であったことが確認した。
(4. Pressure loss measurement)
After accumulating soot and nonflammable particles in the filter by the above test, with the feeder operation stopped, the main burner for generating high heat gas for filter regeneration was used with an average excess air ratio = 2 and the combustion gas temperature at the filter inlet = 500. The pressure loss between the inlet side and the outlet side of the filter was measured when the filter was operated for 1 Hr under the condition of high temperature gas per 1 L of the filter = 1 Nm 3 / min. When the inside of the filter was observed after the test, it was confirmed that substantially all of the soot remained and the pressure loss could be measured without burning the soot.

(5.フィルタ再生)
上記の試験によりフィルタへの煤及び不燃性粒子を蓄積後、フィーダの運転を停止した状態で、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを平均空気過剰率=5、フィルタ入口における燃焼ガス温度=650℃、フィルタ1L当たりの高熱ガス=1Nm3/minの条件で稼働させながらフィルタ再生用高熱ガスを発生させ、フィルタに捕集された煤を燃焼させた。その結果、フィルタ内の煤が除去され、アッシュのみが残存したことが確認された。
(5. Filter playback)
After accumulating soot and nonflammable particles in the filter by the above test, with the feeder operation stopped, the main burner for generating high heat gas for filter regeneration has an average excess air ratio = 5, and the combustion gas temperature at the filter inlet = 650. While operating at ° C. and high heat gas per 1 L of the filter = 1 Nm 3 / min, high heat gas for filter regeneration was generated, and the soot collected in the filter was burned. As a result, it was confirmed that the soot in the filter was removed and only the ash remained.

100 フィルタ試験装置
101 送気装置
102 空気配管
103 空気の流量制御装置
104 燃料供給装置
105 燃料配管
106 燃料の流量制御装置
110 燃焼部
112 燃焼用空気の入口
113 燃焼ガスの出口
114 煤発生用メインバーナ
115 燃焼ガスの生成空間
116 パイロットバーナ
117a 煤発生用メインバーナの燃料供給孔
117b フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナの燃料供給孔
118 フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナ
119 フランジ部(鍔部)
120 フィーダ
121 収容部
122 不燃性粒子の排出機構
130 不燃性粒子を空気輸送するための装置
134 送気装置
135 空気の流量制御装置
140 混合部
142 不燃性粒子を同伴する空気の入口
144 混合空間
146 燃焼ガスの入口
148 混合ガスの出口
147 フランジ部(鍔部)
148 混合ガスの出口
149 冷却用空気の入口
150 フィルタ設置部
152 フィルタ
154 フィルタを設置するための空間
156 浄化されたガスの出口
157 フランジ部(鍔部)
158 圧力計測器
300 フィーダ
303 すり切り羽根
305 不燃性粒子
306 出口
311 収容容器
312 羽根車
313 羽根
314 受容空間
315 孔
400 不燃性粒子を空気輸送するための装置
402 不燃性粒子を輸送するための配管
404 空気を輸送するための配管
406 ベンチュリ部
407 空気の流量制御装置
408 送気装置
500 フィルタ
502 外周側壁
504 第一底面
506 第二底面
508 第1セル
510 第2セル
512 隔壁
100 Filter test device 101 Air supply device 102 Air piping 103 Air flow control device 104 Fuel supply device 105 Fuel piping 106 Fuel flow control device 110 Combustion unit 112 Combustion air inlet 113 Combustion gas outlet 114 Main burner for soot generation 115 Combustion gas generation space 116 Pilot burner 117a Fuel supply hole of main burner for soot generation 117b Fuel supply hole of main burner for filter regeneration High heat gas generation Main burner 119 Flange part (flange part)
120 Feeder 121 Storage unit 122 Discharge mechanism of non-combustible particles 130 Device for transporting non-combustible particles by air 134 Air supply device 135 Air flow control device 140 Mixing unit 142 Mixing unit 142 Air inlet accompanied by non-combustible particles 144 Mixing space 146 Combustion gas inlet 148 Mixed gas outlet 147 Flange part (flange part)
148 Mixed gas outlet 149 Cooling air inlet 150 Filter installation part 152 Filter 154 Space for installing the filter 156 Purified gas outlet 157 Flange part (flange part)
158 Pressure measuring instrument 300 Feeder 303 Frayed blade 305 Non-combustible particles 306 Outlet 311 Containment vessel 312 Impeller 313 Blade 314 Receiving space 315 Hole 400 Device for air-transporting non-combustible particles 402 Pipe for transporting non-combustible particles 404 Piping for transporting air 406 Venturi part 407 Air flow control device 408 Air supply device 500 Filter 502 Outer side wall 504 First bottom surface 506 Second bottom surface 508 First cell 510 Second cell 512 partition wall

Claims (14)

燃焼用空気の入口、煤発生用メインバーナ、パイロットバーナ、及び燃焼ガスの生成空間を備えた燃焼部と、
アッシュを模擬した不燃性粒子を供給可能なフィーダと、
フィーダから供給される不燃性粒子を空気輸送するための装置と、
燃焼部で生成した燃焼ガスの流路内に設けられた、前記空気輸送するための装置からの不燃性粒子を同伴する空気の入口、及び前記燃焼ガスと前記空気を混合して混合ガスを生成するための混合空間を備えた混合部と、
混合部で生成した混合ガスの流路内に設けられた、混合ガス中の煤及び不燃性粒子を捕集するフィルタを設置するための空間、及びフィルタからの浄化されたガスの出口を備えたフィルタ設置部と、
を具備するフィルタ試験装置。
Combustion section with combustion air inlet, soot generation main burner, pilot burner, and combustion gas generation space,
A feeder that can supply nonflammable particles that imitate ash,
A device for air transporting non-combustible particles supplied from the feeder,
An air inlet accompanied by non-combustible particles from the air transport device provided in the flow path of the combustion gas generated in the combustion unit, and the combustion gas and the air are mixed to generate a mixed gas. A mixing section with a mixing space for
A space for installing a filter for collecting soot and nonflammable particles in the mixed gas provided in the flow path of the mixed gas generated in the mixing section, and an outlet for purified gas from the filter are provided. Filter installation part and
A filter test device equipped with.
燃焼部はフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを備える請求項1に記載のフィルタ試験装置。 The filter test apparatus according to claim 1, wherein the combustion unit includes a main burner for generating high heat gas for filter regeneration. フィーダは不燃性粒子を定量供給可能に構成されている請求項1又は2に記載のフィルタ試験装置。 The filter test apparatus according to claim 1 or 2, wherein the feeder is configured to be capable of quantitatively supplying nonflammable particles. アッシュを模擬した不燃性粒子はCa、P、Zn、Mg及びSよりなる群から選択される一種以上の元素を含有する化合物を含む請求項1~3の何れか一項に記載のフィルタ試験装置。 The filter test apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the nonflammable particles simulating ash contain a compound containing one or more elements selected from the group consisting of Ca, P, Zn, Mg and S. .. フィルタの入口側及び出口側の間の圧力損失を測定するための圧力計測器を具備する請求項1~4の何れか一項に記載のフィルタ試験装置。 The filter test apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a pressure measuring instrument for measuring a pressure loss between the inlet side and the outlet side of the filter. 燃焼部に供給される燃焼用空気の流量制御装置を具備する請求項1~5の何れか一項に記載のフィルタ試験装置。 The filter test apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a flow rate control device for combustion air supplied to the combustion unit. 煤発生用メインバーナに供給される燃料の流量制御装置を具備する請求項1~6の何れか一項に記載のフィルタ試験装置。 The filter test device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a flow rate control device for fuel supplied to the soot generation main burner. 空気輸送するための装置は、フィーダから供給される不燃性粒子を輸送するための配管及び空気を輸送するための配管を備え、
前記不燃性粒子を輸送するための配管は、空気を輸送するための配管の途中に設けられたベンチュリ部に連結されており、
空気を輸送するための配管は、ベンチュリ部の下流側で、混合部における前記不燃性粒子を同伴する空気の入口に連結されている、
請求項1~7の何れか一項に記載のフィルタ試験装置。
The device for air transport is equipped with a pipe for transporting non-combustible particles supplied from the feeder and a pipe for transporting air.
The pipe for transporting the nonflammable particles is connected to a venturi portion provided in the middle of the pipe for transporting air.
The piping for transporting air is connected to the air inlet accompanying the nonflammable particles in the mixing section on the downstream side of the venturi section.
The filter test apparatus according to any one of claims 1 to 7.
混合部は冷却用空気の入口を備える請求項1~8の何れか一項に記載のフィルタ試験装置。 The filter test apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the mixing unit includes an inlet for cooling air. フィルタ設置部にフィルタを設置した上でフィルタ試験装置を稼働させて混合ガスを生成し、混合ガス中の煤及び不燃性粒子をフィルタで捕集することを含む請求項1~9の何れか一項に記載のフィルタ試験装置の使用方法。 Any one of claims 1 to 9, which includes installing a filter in the filter installation portion, operating a filter test device to generate a mixed gas, and collecting soot and nonflammable particles in the mixed gas with a filter. How to use the filter test equipment described in section. 燃焼部での煤の発生量がフィルタの体積1L当たり0.02g/min以上となるように燃焼用空気の流量及び煤発生用メインバーナへ供給する燃料の流量を制御し、且つ、フィーダからの不燃性粒子の供給量がフィルタの体積1L当たり0.05g/min以上となるように制御することを含む請求項10に記載の使用方法。 The flow rate of the combustion air and the flow rate of the fuel supplied to the main burner for soot generation are controlled so that the amount of soot generated in the combustion part is 0.02 g / min or more per 1 L of the filter volume, and the flow rate of the fuel is controlled from the feeder. The method of use according to claim 10, wherein the supply amount of the nonflammable particles is controlled to be 0.05 g / min or more per 1 L of the volume of the filter. 燃焼部での煤の発生量(g/min)に対するフィーダからの不燃性粒子の供給量(g/min)の比を0.5~40の範囲に制御することを含む請求項10又は11に記載の使用方法。 15. The usage described. フィルタの入口における混合ガスの温度を100~1100℃の範囲に制御することを含む請求項10~12の何れか一項に記載の使用方法。 The method of use according to any one of claims 10 to 12, comprising controlling the temperature of the mixed gas at the inlet of the filter in the range of 100 to 1100 ° C. 燃焼部はフィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを備えており、フィーダの運転を停止した状態で、フィルタ再生用高熱ガス発生用メインバーナを用いてフィルタ再生用高熱ガスを発生させ、フィルタに捕集された煤を燃焼することを含む請求項10~13の何れか一項に記載の使用方法。 The combustion unit is equipped with a main burner for generating high heat gas for filter regeneration, and with the feeder operation stopped, the main burner for generating high heat gas for filter regeneration is used to generate high heat gas for filter regeneration and is captured by the filter. The method of use according to any one of claims 10 to 13, which comprises burning the collected soot.
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