JPH01171616A - 燃焼排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃焼排ガス中の微粒子を捕集し、燃焼除去す
る燃焼排ガス浄化フィルタートラップに間するものであ
る。

（従来技術およびその問題点） ディーゼル自動車や各種ボイラーの排ガス中に含まれる
微粒子、いわゆる黒煙は、大気汚染の原因−物質である
。この黒煙を除去する手段の一つに、通気性を有する耐
熱性のフィルターを主要構成部材とする黒煙トラップシ
ステムを排気管の途中に設置し、これによって黒煙を捕
捉し、ある程度堆積した黒煙を焼却、除去する方法があ
る。従来の方法では、黒煙の焼却の際の燃焼熱によって
フィルターの劣化や破壊が起こり、黒煙除去効率が低下
するなど耐久性に乏しいことが問題になっている。

（問題を解決するための手段） 本発明者は、前記の問題点を克服するため、フィルター
内部に細長い光透過性媒体でできた光検出プローブを設
置し、捕集した黒煙の焼却の際に、フィルターとともに
熱せられる光検出プローブがその一端より輻射する光の
強度を測ることによりフィルター内部の最高温度を監視
し、これに対応して空気の供給量を制御することにより
、フィルター内部の過熱を防止しつつ安定した黒煙の焼
却を行なうことを特徴とする、燃焼排ガス浄化装置・パ
士、燃焼排ガス中の黒煙を捕捉しつる耐熱性のフ”ｊ ＝シルター１を収納容器２内に保持し、収納容器２の人
気口３側に排ガスの流入を開閉するバルブ４を設ける。

バルブ４とフィルター１の間には、堆積黒煙を焼却する
際に用いる空気を供給するための圧縮空気タンク５、流
量制御バルブ６を供えた空気供給ラインを設置する。フ
ィルター１の人気側端面近くに、電気ヒーターあるいは
小規模のバーナー等、堆積した黒煙を着火させるための
着火補助装置７を置き、また、フィルターの内部、特に
、黒煙焼却の際に温度が最も上昇する可能性があるフィ
ルター中心近傍の人気側端面から排気側端面にかけて細
長い光透過性媒体でできた光検出プローブ８を設置する
。このプローブの一端を収納容器２の外部まで導きここ
から放射される光を光フアイバーケーブル９を介して光
感知器１０へ導き、光量の測定および、これに対応した
バルブ６の制御を行なう。プローブ８と光感知器の間に
は、必要に応じて光学フィルター１１を置く。

第１図において５〜１１までは、フィルター内部の最高
温度を監視するシステムである。光透過部で屈折あるい
は外部との境界層における反射に、１゛ よりその一端に伝播されるものであれば何であっても構
わない。このような光透過性物質を棒状、繊維状等、測
定すべき領域の形状に合わせて加工、成形したものを光
検出プローブとする。温度にむらのある被測温体の一定
範囲の領域に光検出プローブを設置しておくと、被測温
体の輻射する光の一部がプローブ内に取り込まれるとと
もにプローブの各部分も近接した被測温体部分の温度に
等しくなり、その温度に対応する光を輻射する。これら
の光の一部分は屈折や反射によってプローブ内部を伝わ
り、最終的に、プローブの一端から放射される。この光
は赤外線から可視光、紫外線まで連続的な波長の広がり
を持つが、ブランクの輻射式から導かれるように、短波
長の光はと高温部分からの寄与率が高くなる。したがっ
て、プローブ端より放射される光のうち長波長成分をフ
ィルターでカットしたのちの短波長光の強度は、プロー
ブが置かれた領域のうちの最高温度と高い相関がある。

すなわち、被測温体の熱伝導率をはじめとする各種の性
状および光検出プローブの材質、形状、寸法、光学フィ
ルターの光透過特性等が定まったのち、被測温体の最高
温度とフィルター通過］ 法の放射光強度の関係を実測あるいは計算等により求め
れば、検出光強度から最高温度を決定する芦とができる
。光学フィルターは、前記のように、一定の波長より長
波長側の光をほぼ完全にカットし、一方、短波長側の光
を高率で透過するものを原則として用いるが、使用状況
に合わせて、他の光学特性を有するものを用いても、あ
るいは特に気信号に変え、測温領域の最高温度を決め、
最終的に流量制御バルブの制御出力を得るためのもので
、受光部、光電変換素子、増幅回路等を内蔵する。光検
出プローブと光検出器の受光部は直接接続しても、光フ
アイバーケーブル等で光学的に結んでも構わない。光電
変換素子としては、フォトダイオードの他、各種の光電
管など赤外から紫外領域で感受性のあるものであればい
ずれも使用でき　る。

本発明は以下のように作動させる。まず、バルブ４をあ
け、人気側より黒煙を含むディーゼルエンジンあるいは
ボイラー等の排ガスをフィルター１に導入い　排ガス中
の黒煙を捕捉する。この過程でフィルター内部に黒煙が
堆積し、圧損が増大し、また、黒煙の除去効率が低下す
るので、フィルターによる圧損やフィルター内部の電気
伝導度を測定するなとして黒煙の堆積量を推定し、一定
量以上の黒煙が堆積したとみなされた時点でバルブ４を
閉じ、フィルターに捕捉した黒煙の焼却を行なう。焼却
は、まず、流量制御バルブ６を開きタンク５よりフィル
ター１へ適当量の空気を供給しながら着火補助装置７を
作動させて、フィルター人気側端面付近に堆積した黒煙
を着火させる。

この間、光感短冊でフィルター内部の最高温度を監視し
、最高温度が黒煙の着火温度を越えた時点て着火補助装
置を止める。この時点でフィルター端部に黒煙の燃焼帯
が形成され、これがしだいに排気側へ移っていくことに
よって黒煙の焼却が行なわれる。燃焼帯が伝播する過程
においてフィルター内部の最高温度の監視を続け、黒煙
の燃焼熱による過度の温度上昇でフィルターが損壊しな
いように、最高温度がフィルターの耐熱限界（９００〜
１０００℃）に近づくにつれて空気供給量を減らし、さ
らに耐熱限界を越えた場合には空気の供給を完全に停止
するようにバルブ６を自動調節する。燃焼帯がフィルタ
ーの排気側端面に達して焼却がフィルター全体にわたっ
て完了し、最高温度が一定温度以下になったところで、
タンクからの空気の供給を停止し、バルブ４をあけ、再
び黒煙の捕集を始める。以上の操作により、黒煙焼却中
のフィルター内の温度はフィルターの耐熱限界以下に抑
えられ、かつ、焼却も安定して行なわれる。

（発明の効果、用途） 前記のように、本発明により、簡便な機構で黒煙の焼却
を高度に制御することができるので、黒煙除去フィルタ
ーの過度な温度上昇が抑止されるとともに安定した焼却
過程となり、耐久性、信頼性に優れた排ガス浄化を実現
できる。

本発明は、ディーゼルエンジンやボイラー等からの排ガ
ス中の黒煙を除去し、大気汚染を防止する手段として好
適である。

（実施例） 第１図の排ガス浄化装置において、フィルターｌに直径
１１８ｍｍ、長さ２０３ｍｍの円筒形コージライト製ハ
ニカムフィルターを、光検出プローブ８に−スを、着火
補助装置７に１．２ｋＷシース型ニクロム線ヒーターを
、流量調節バルブ６に最大流ｆ！ｔ５０ｔ／ｍ１ｍの質
量流量コントローラーを用いた。また、プローブ８から
の光は、赤外線カットフィルター１１を使用して０．８
μ以下の短波長成分のみを光感短冊１０に導入した。光
感短冊としては入力光の増巾、対数変換、反転回路を備
えたものを使用し、その出力により質Ｊｌ流量コントロ
ーラを制御した。光感短冊への入射光量と制御流量の関
係を表わす特性曲線を第２図に示す。黒煙の焼却過程を
観測するため、フィルター内部の各所に熱電対を配置し
て温度変化を調べた。

排気盟約０．５５乙の副室付単気筒ディーゼルエンジン
をｌｏｏｏｒｐｍ、３／４負荷で運転した際の排出ガス
をフィルターに導入して黒煙を捕集した。この際、燃料
として、黒煙の焼却を促進するための２−エチルヘキサ
ン酸カルシウムを金属の濃度にして約１２５ｐｐｍ添加
した軽油を用いた。前記の運転条件における燃料の消費
率は約ｌａｇ／ｗｉｎ、黒煙の生成量は０．３ｇ／ｍｉ
ｎであった。約５０ｇの黒煙をフィルターに捕捉した後
、エンジンを止め、バルブ４を閉じて焼却を始めた。プ
ローブからの光量と空気制御流量の経時変化を第３図に
示す。はじめ、２０ｔ／ａｋｉｎの空気を流しながらヒ
ーターでフィルター人気側端面を加熱したところ、約６
分後に光検出プローブからの光量が急激に増大したため
、その時点でヒーターを止めた。その後、光量は約２８
分間はぼ一定あるいは漸増し、そのあとしだいに減少し
た。

これに伴って流量が２０ｚ　／ｍｉｎから４ｔ／ｗｉｎ
Ｏ間で制御された。黒煙焼却中のフィルター内の各部の
温度変化を第４図に示す０図中、それぞれの曲線は、フ
ィルター中心軸付近のフィルター人気側端面に近い位置
から排気側端面に近い位置まで２ｃｍ間隔においた熱電
対で測定した温度変化を示している。

これにより、最高温度がいずれの位置においても９００
〜ｔｏｏｏ℃に抑えられ、かつ、最高温度が順次排気側
へ移っていることから、安定した熱焼帯の伝播が起こフ
ていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃焼排ガス浄化装置の概略図である。 １：　耐熱性黒煙捕集フィルター、 ２：　フィルター収納容器、３：　排ガス人気口、４：
　開閉バルブ、５：　圧縮空気タンク、６：　流量制御
バルブ、７：　黒煙着火補助装置、８：　光検出プロー
ブ、 ９：　光フアイバーケーブル、　　ｌＯ：　　光感短冊
、１１：　　光学フィルター、　　１２：　　排ガス出
口、第２図は、実施例における、第１図の光感短冊１０
への大射光量と流量制御バルブ６０制御流量の関係を表
わす特性曲線である。 第３図は、実施例におけるディーゼル黒煙焼却中のプロ
ーブからの光量と空気供給量の経時変化を表わしたもの
である。 Ａ：　空気供給量、Ｂ：　光量 第４図は、実施例におけるディーゼル黒煙焼却中のフィ
ルター内各部の温度変化を表わしたものである。温度測
定の位置は、いずれも円筒形フィルターの中心軸近くで
、フィルターの人気側端面よ　リ、 Ａ：　　１０ｍｍ＋　　Ｂ：　　３０ｍｍ、　　Ｃ：　
　５０ｍｍ、　　　Ｄ＋　　７０ｍｍ。 Ｅ：　　９０ｍｍ、　　Ｆ：　　１１０ｍｎ＋＋　　Ｇ
：　　１３０＋ｎｍ、　　Ｈ：　　１５０ｍｍ。 １　：　　１７０ｍｍ、　　　Ｊ　：　　１９０ｍｍ５
特許出願人　　　工業技術院長　飯　塚　幸　三）ｙｎ
ｌ　　口 児　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼排ガス中に含まれる燃焼性微粒子を捕集し焼却する
   燃焼排ガス浄化フィルタートラップシステムにおいて、
   前記フィルター内部に細長い光透過性媒体を設置し、捕
   集した微粒子の焼却の際に、フィルターとともに熱せら
   れる光透過性媒体がその一端より生ずる輻射光の強度を
   測ることによりフィルター内部の最高温度を監視し、こ
   れに対応して空気の供給量を制御することにより、フィ
   ルター内部の過熱を防止しつつ安定した微粒子の焼却を
   行なうことを特徴とする、燃焼排ガス浄化装置。