JPH08232639A

JPH08232639A - 集塵装置

Info

Publication number: JPH08232639A
Application number: JP7039813A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamada; 敏雄山田; Takeshi Naito; 健内藤; Yukihito Ichikawa; 結輝人市川
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-10
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2886799B2

Abstract

(57)【要約】【目的】圧縮エアを利用して逆洗再生を行うにあたり、
エア量を可能な限り低減しても十分な逆洗効果を得るこ
とができる集塵装置を提供する。【構成】含塵ガス中に含まれる粒子状物質を捕集除去す
るフィルタ３と、フィルタ３における含塵ガス流れとは
逆向きにフィルタ３を通過する清浄なガスの流れを発生
せしめる逆洗気流発生装置４とを備えた集塵装置１にお
いて、フィルタ３またはフィルタ３に流入する含塵ガス
を加熱するための加熱手段５を備えるか、またはフィル
タ３の含塵ガス流れの上流側の管路１０に酸化触媒を坦
持させた酸化触媒装置４１を備えるか、フィルタ３に酸
化触媒を坦持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、含塵ガス中に含まれる
粒子状物質を捕集除去するフィルタと、該フィルタにお
ける含塵ガス流れとは逆向きに該フィルタを通過する清
浄なガスの流れを発生せしめる逆洗気流発生装置とを備
えた集塵装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、バス、トラック等のディーゼ
ルエンジン車から排出されるカーボンを主成分とする微
粒子状物質を、フィルタを使用して排気ガス中から除去
する集塵装置が知られている。そのうち、実公平６−４
０８９７号公報および実公平６−４０９００号公報に
は、一定間隔で逆洗を行うにあたり、逆洗エア供給用の
電磁弁の開き時間をエンジンの回転数およびトルクの変
動に応じて制御する手段を設けたエンジンの排出ガスの
後処理装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、フィルタの圧損値や排気ガス温度に
かかわらず、単にエンジン回転数およびトルクの変動に
応じて逆洗エア量を調整して一定間隔で逆洗を行ってい
る。そのため、例えば、フィルタの圧損値が低下し始め
て逆洗を行う必要のない許容圧損値以下となっても、エ
ンジン回転数およびトルクの変動に応じて逆洗エア量を
決定して逆洗を行ってしまうとともに、捕集した微粒子
状物質の状態が変化しても、エンジンの回転数およびト
ルクが変化しなければ常に同じ逆洗エア量で逆洗を行う
ため、逆洗エアが無駄に消費されてしまう問題があっ
た。

【０００４】この問題は、特にバス、トラック等のディ
ーゼル車に集塵装置を使用しようとした場合に問題とな
っていた。すなわち、逆洗エア源として、ディーゼル車
の場合ブレーキシステムに用いられる加圧エアを用いる
ことが考えられるが、その場合は、ブレーキシステムに
悪影響を及ぼさないよう、１回の逆洗再生に使用可能な
エア量は例えば１０〜３０リットルと非常に僅かな量し
か余裕がなかった。また、１回あたり１０〜３０リット
ルの逆洗エア量でも、逆洗間隔が短かったり頻繁に逆洗
をすることは、車載用の集塵装置としては問題があっ
た。また、逆洗時に発生する逆洗エア放出音のレベルは
逆洗エア量にほぼ比例するが、逆洗エア量が一定である
ため逆洗エア放出により騒音レベルを低減することが困
難であった。

【０００５】本発明の目的は上述した課題を解消して、
圧縮エアを利用して逆洗再生を行うにあたり、エア量を
可能な限り低減しても十分な逆洗効果を得ることができ
る集塵装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の集塵装置の第１
発明は、含塵ガス中に含まれる粒子状物質を捕集除去す
るフィルタと、該フィルタにおける含塵ガス流れとは逆
向きに該フィルタを通過する清浄なガスの流れを発生せ
しめる逆洗気流発生装置とを備えた集塵装置において、
前記フィルタまたはフィルタに流入する含塵ガスを加熱
するための加熱手段を備えることを特徴とするものであ
る。

【０００７】また、本発明の集塵装置の第２発明は、含
塵ガス中に含まれる粒子状物質を捕集除去するフィルタ
と、該フィルタにおける含塵ガス流れとは逆向きに該フ
ィルタを通過する清浄なガスの流れを発生せしめる逆洗
気流発生装置とを備えた集塵装置において、前記フィル
タの含塵ガス流れの上流側に酸化触媒を担持させた酸化
触媒装置を備えるか、前記フィルタの少なくとも一部分
に酸化触媒を担持させたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上述した本発明の第１発明の構成においては、
加熱手段により、フィルタまたは含塵ガスを加熱するこ
とで、フィルタに付着した微粒子状物質が通常に比べて
逆洗により除去しやすくなり、従来と比べて少ない逆洗
気流流量で十分な逆洗再生をすることができる。また、
従来、フィルタ再生手段としてフィルタ内に堆積してい
る微粒子を燃焼除去する手段があり、この場合でもフィ
ルタを加熱もしくはフィルタに流入する含塵ガスを加熱
していたが、微粒子を燃焼させるには、大量のエネルギ
ーが必要とされるとともに、燃焼による発生熱でフィル
タに過大な熱負荷が与えられ、フィルタの損傷を招く危
険を伴っていた。本発明では、加熱に必要なエネルギー
は微粒子を燃焼するよりもはるかに少なくて済み、さら
に微粒子をフィルタ内で燃焼させないのでフィルタにも
過大な熱負荷を与えることもなく、フィルタの耐久性、
信頼性を高めることが可能となる。

【０００９】すなわち、本発明の第１発明においては、
集塵装置のフィルタに付着した微粒子状物質に対する逆
洗効果が、排気ガス温度により変化することを見いだし
た。温度により逆洗効果が変わる理由は、温度が変わる
ことで、排気ガス中に含まれている微粒子状物質の性状
が変化することに起因している。通常のディーゼルエン
ジンから排出される微粒子状物質は、図１８に一例を示
すように、固体カーボン粒子７１の周りを可溶有機物質
（ＳＯＦ）７２が包み込んだ状態となっており、このＳ
ＯＦ分７２が接着剤の役目をして微粒子状物質相互を結
合させている。排気ガス温度が上昇すると、排気ガス中
の微粒子状物質のＳＯＦ分の少なくとも一部は揮発し、
排気ガス中の微粒子状物質は次第によりドライな状態と
なって、フィルタの濾過隔壁表面に堆積していく。ま
た、排気ガス温度の上昇によりフィルタも昇温するの
で、既にフィルタの濾過隔壁表面に堆積していた微粒子
状物質も次第によりドライな状態となる。こうして、粘
着性の低下した微粒子状物質は逆洗エアにより飛散し易
くなり、濾過面から吹き飛ばされ易くなる。

【００１０】従って、内燃機関から排出される排気ガス
温度が低い場合には、排気ガスがフィルタに至る途中
で、排気ガスを加熱するか、もしくはフィルタを加熱す
れば、フィルタの濾過隔壁表面に堆積するあるいはすで
に堆積している微粒子状物質の性状を変化させて、上記
と同様な効果が得られることを見いだした。そのため、
フィルタの濾過隔壁表面に堆積している微粒子状物質の
性状が変化するまでフィルタを所定の温度に到達するま
で十分に加熱した後に逆洗エアを噴出すれば、温度に応
じて微粒子状物質は逆洗され易くなるので、逆洗エア量
を温度により適正量に調整することで逆洗エア量の低減
が可能になる。なお、温度が上昇しすぎると堆積してい
た微粒子状物質が自己着火するので、フィルタに熱的損
傷が加わる危険が生じる。主にカーボン成分よりなる微
粒子状物質のドライ成分は６００℃付近から自己着火し
始めるので、フィルタの温度がこのレベル即ち６００℃
好ましくは５５０℃を越えないように温度制御すること
が必要であり、急な昇温時が想定される場合は冷却手段
を備えることが必要である。

【００１１】また、上述した本発明の第２発明の構成に
おいては、酸化触媒装置をフィルタの排気ガス流の上流
に設けるか、フィルタ自身の少なくとも一部分に酸化触
媒例えば白金等の酸化触媒作用を持つ成分を担持させる
ことで、排気ガス中のＳＯＦ分が酸化触媒に酸化されて
ＳＯＦ分が減少するので、フィルタに堆積する微粒子状
物質は逆洗し易い状態になる。このため、フィルタを加
熱するかフィルタ上流で排気ガスを加熱する第１発明と
同様の効果を、第２発明でも得ることができる。なお、
フィルタ自身に酸化触媒を担持する場合は、フィルタの
排ガス濾過面側に担持すると良い。また、エンジン暖機
運転中あるいは低速低負荷運転中では、排気ガス温度が
触媒が活性化するのに十分な温度まで上昇していない場
合がある。この場合には酸化触媒を加熱するか酸化触媒
の上流の排気ガスを電気ヒータあるいはバーナ等の加熱
手段で加熱することで十分な触媒活性を得ることが可能
となる。その場合は、触媒反応熱が得られる分だけ、加
熱手段に必要なエネルギーを節約することが可能とな
る。

【００１２】上述したように、本発明の第１発明、第２
発明とも使用する逆洗エア量を減少することができる。
ここで、さらに、逆洗気流流量調節装置を備えること
で、逆洗気流発生装置から供給される逆洗気流の流量を
変化させることができ、その時点で十分かつ最小の逆洗
気流をフィルタに流すことができる。そのため、例えば
圧縮エアを利用して逆洗再生を行うにあたり、エア量を
可能な限り低減しても十分な逆洗効果を得ることができ
るため好ましい。

【００１３】これは、フィルタに付着した微粒子状物質
に対する逆洗効果は、排気ガス温度と逆洗エア流量との
関係、圧力損失の値と逆洗エア流量との関係、または排
気ガス温度と圧力損失から求めることができる圧損上昇
率と逆洗エア流量の関係によっても変化することを見い
だしたことによる。すなわち、排気ガス温度が高くなる
に従い、フィルタに付着した微粒子状物質が逆洗し易く
なるために、フィルタの圧損上昇率が、排気ガス温度が
高くなるに従い低下していく。また、同じ排気ガス温度
の場合、逆洗エア量が多い程、圧損上昇率は低下する。
従って、排気ガス温度および／または圧力損失の値を検
出して、検出された温度および／または圧損値に応じて
逆洗エア量を決定することで、逆洗効果の制御が可能で
あり、さらに逆洗エア量の適正化が可能となる。また、
逆洗間隔については、逆洗前の圧損値から、その時点で
の排気ガス温度が判っていれば、どれ位の時間でどの程
度圧損値が上昇するか予測可能なので、逆にどれ位の時
間の後にどれ位のエア量で逆洗を行えばよいか決定でき
る。逆洗間隔が長ければ、当然圧損値も上昇して高くな
りすぎ、逆洗時圧損降下量を大きくする必要が生じてし
まう。従って、適切に逆洗間隔を決定することで、エア
量の消費も少なく抑えることができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の集塵装置の第１発明の一例の
構成を示す図である。図１において、本発明の集塵装置
１は、缶体２内に固定した、含塵ガス中に含まれる粒子
状物質を捕集除去するフィルタ３と、このフィルタ３に
おける含塵ガスの流れとは逆向きにフィルタ３を通過し
た清浄なガスの流れを発生せしめる逆洗気流発生装置４
と、缶体２の外周に設けたフィルタ３を加熱する加熱装
置５とを備えている。本例における加熱装置５は、フィ
ルタ３を直接加熱する構成をとっているが、フィルタ３
の上流側に設けることもできる。

【００１５】本例におけるフィルタ３としては、図２に
その一例を示すように、濾過能を有する隔壁２１で区画
された多数のセル２２を有するハニカム構造であり、押
出し成形により一体形成されており、所定のセル２２に
ついては一方の端部２２ａを封じ、残余のセル２２につ
いては他方の端部２２ｂを封じてなる構造を有するフィ
ルタを使用する。フィルタ材料としては、耐熱性、耐酸
化性、耐熱衝撃性の観点から多孔質コージェライトセラ
ミックスが好ましいが、この他にも多孔質の炭化珪素、
アルミナ、ムライト、窒化珪素、焼結合金等も使用する
ことができる。なお、フィルタ３については、その他の
構成、例えば、図３に一例を示すように、一対の対向す
る端面の一方の端面から他方の端面へ貫通する相互に平
行な複数の貫通孔２３を有するフィルタエレメント２４
を、スペーサ２５を介して複数枚積層してなる構造を有
するものも使用することができる。また、図４（ａ）、
（ｂ）に一例を示すように、隣り合う端面に相互に平行
な複数の貫通孔２６を有する構造のものも使用すること
ができる。さらに、逆洗気流発生装置４は、缶体２のフ
ィルタ３の下流側に設けた管路６に、逆洗エア開閉弁
７、エアタンク８、コンプレッサ９を設けて構成されて
いる。

【００１６】また、図１に示す例では、含塵ガスとして
の例えばディーゼルエンジンからの排気ガスを集塵装置
１へ供給するための排気ガス供給管路１０と、集塵の終
了した清浄な排気ガスを集塵装置１から系外へ排出する
ための排気ガス排出管路１１とを設けている。さらに、
缶体２のフィルタ３の上流側に、管路１２を介して電気
ヒータ付きのスートタンク１３を設けている。このスー
トタンク１３は、フィルタ３より逆洗除去された微粒子
状物質を再捕集して、燃焼処理するのに使用される。そ
して、集塵時は、排気ガス供給管路１０に設けた排気遮
断弁１４および排気ガス排出管路１１に設けた排気遮断
弁１５を開、逆洗エア開閉弁７を閉として集塵を実行す
るとともに、逆洗時は、排気遮断弁１４および１５を
閉、逆洗エア開閉弁７を開として逆洗を実行する。

【００１７】図５〜図８はそれぞれ本発明の集塵装置１
で用いる加熱装置５の一例の構成を示す図である。図５
に示す例では、加熱装置５がフィルタ３を直接加熱する
構成をとっている。本例の加熱装置５は、セラミック繊
維マットからなる断熱材３１の内側にヒータコイル３２
を巻回して形成されている。なお、３３はフィルタ３を
缶体２内でシールするためのセラミック繊維マットから
なるガスシール材、３４はフィルタ３を缶体２内に把持
するためのメタルワイヤメッシュマットからなる把持材
である。フィルタ３の外周からヒータコイル３２で加熱
する場合は、加熱装置５からフィルタ３への伝熱を極力
阻害しないように、熱伝導の比較的良くないセラミック
繊維マットからなるガスシール材３３の使用を一部分と
し、把持は主にメタルワイヤメッシュマットからなる把
持材３４により行うことが望ましい。ガスシール材３３
としてのセラミック繊維マットおよび把持材３４として
のメタルワイヤメッシュマットは、ガソリン車に搭載さ
れている触媒コンバータに用いられているものと同じ材
質であり、市販されているものである。

【００１８】図６および図７に示す例では、加熱装置５
をフィルタ３の上流側に設け、排気ガスを加熱する構成
をとっている。図６に示す加熱装置５は、支持部材３５
内に図６（ｂ）に示すようにシースヒータからなるヒー
タ線３６を配して形成されている。図７に示す例では、
加熱装置５をメタルハニカム状ヒータ３７から構成して
いる。本例ではコルゲート状ヒータを使用することもで
きる。この場合、フィルタ３の外周面からの熱の放出を
阻止するため、フィルタ３を断熱性の高いセラミック繊
維マットからなるガスシール材３３を用いてフィルタ３
の把持を行うことが望ましい。図８は図５〜図７に示し
た電気ヒータ以外の加熱装置５の一例を示す図であり、
図８において、加熱装置５は缶体２のフィルタ３の上流
側に設けバーナ装置３８により構成されている。バーナ
装置３８の燃料としては、石炭もしくは微粉炭、コーク
ス等の固体燃料、重油、軽油、灯油等の液体燃料、石炭
ガス、天然ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガ
ス（ＬＰＧ）等の気体燃料を使用することができる。

【００１９】上述したように加熱装置５を設けた場合
は、フィルタ３の温度が主にカーボン成分よりなる微粒
子状物質のドライ成分の自己着火温度である約６００℃
以上にならないようより好ましくは５５０℃以上になら
ないよう制御することが好ましい。図９は本発明の集塵
装置１における冷却装置の一例の構成を示す図である。
図９において、冷却装置４１は、フィルタ３の上流側の
缶体２に設けたノズル４２と、このノズル４２と管路４
３を介して接続された冷却エア開閉弁４４、エアタンク
４５、コンプレッサ４６とから構成されている。この冷
却装置４１により、フィルタ３の上流側から冷却エアを
放出することで、フィルタ３の温度を制御することがで
きる。なお、冷却エア用ノズル４２にリード弁を装着
し、排気ガスの脈動により冷却エアを導入することも可
能であり、この場合は冷却エア開閉弁４４、冷却エア用
のエアタンク４５、コンプレッサ４６は不要となる。

【００２０】図１０は本発明の集塵装置１における逆洗
気流発生装置４の他の例の構成を示す図である。図１０
に示す例では、逆洗気流発生装置４からの逆洗エアを噴
出するための管路６を複数ここでは２個設けるととも
に、管路６からの逆洗エアの噴出方向をフィルタ３のセ
ルの中心軸Ａとの成す角度を３０度から６０度の範囲と
している。そのため、逆洗エアをより有効にまたより均
一にフィルタ３に供給することができる。これにより、
フィルタ３内に堆積していた微粒子をフィルタ全体にわ
たってより均一に除去することが可能となる。なお、フ
ィルタ３の構造は上述したいずれの構造でも上記角度を
満足することが好ましい。また、管路６の個数は多い程
望ましいが、取付上寸法の制限、コスト上の制限もあ
り、フィルタ３の大きさに応じて適切な個数を選定する
ことになる。

【００２１】図１１は本発明の集塵装置の第２発明の一
例の構成を示す図である。図１１に示す例において、図
１に示す第１発明と同一の部材には同一の符号を付し、
その説明を省略する。図１１に示す第２発明の構成にお
いて、図１に示す第１発明の構成と異なる点は、加熱装
置５を設けず、フィルタ３の上流側の管路１０に酸化触
媒装置５１を設けた点である。そのため、排気ガス中の
ＳＯＦ分を酸化触媒で酸化して少なくすることができ
る。酸化触媒装置５１の一例は、周りを隔壁で区画され
た多数のセルを有するハニカム構造を有する触媒担体５
３に、酸化触媒を担持させて構成されている。触媒担体
５３は、耐熱性、耐酸化性、耐熱衝撃性を有するセラミ
ック材料または金属材料から構成することが好ましい。
また、触媒担体５３は、排気ガス中の微粒子状物質によ
りセル孔が詰まるのを防止するため一定以上の大きさを
有することが望ましく、ハニカム構造体としては、隔壁
厚さが０．０５〜０．５ｍｍ、セルピッチが１〜５ｍｍ
の寸法の組み合わせの構造となるものが望ましい。

【００２２】図１１に示す例では、酸化触媒装置５１の
外周に加熱装置５２を設けている。加熱装置５２がある
と、エンジンが暖機運転中あるいは低速低負荷運転中で
も、酸化触媒装置５１を加熱することで酸化触媒に十分
な活性を与えることができるため好ましい。なお、図１
１に示す第２発明の一例では、フィルタ３の上流側の管
路１０に酸化触媒装置５１を設けたが、場合によって
は、フィルタ３の少なくとも一部に直接酸化触媒を担持
させて、集塵用のフィルタ３を同時に酸化触媒装置５１
としても機能させることができる。また、図１１の例で
は、酸化触媒装置５１に加熱装置５２を設けたが、触媒
担体５３自体を電気抵抗発熱体により構成すれば、加熱
装置５２を設けなくても酸化触媒装置５１を加熱するこ
とができる。

【００２３】図１２は本発明の集塵装置のさらに他の例
の構成を示す図である。図１２に示す例において、図１
に示す第１発明と同一の部材には同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。図１２に示す例において図１に示す
例と異なるのは、逆洗気流発生装置４に逆洗気流流量調
節装置６１を設けた点である。また、逆洗気流流量調節
装置６１の制御に用いる排気ガス温度と圧力損失値を測
定するために、排気ガス供給管路１０に温度センサ６２
を設けるとともに、排気ガス供給管路１０と排気ガス排
出管路１１との接続した差圧計６３を設けている。な
お、逆洗気流流量調節装置６１等の構成は、そのまま図
１１に示す本発明の第２発明に適用できることはいうま
でもない。

【００２４】図１２に示す逆洗気流流量調節装置６１を
設けると、逆洗時の状態に応じた最小かつ十分な逆洗エ
ア量の逆洗エアを流すことができ、上記第１発明および
第２発明の効果に加えて、さらに逆洗エア量を可能な限
り低減しても十分な逆洗効果を得ることができる。すな
わち、本発明者らは、幾多の研究の結果、図１３に示す
圧損上昇率を考慮することで、図１４に示すような排気
ガス温度と圧損上昇率と逆洗エア消費量との間に一定の
関係があることを見い出した。まず、図１３に従って圧
損上昇率を説明すると、通常の集塵状態における圧損値
はフィルタの目詰まりとともに次第に増加し、ある値ａ
に達する。ここで、逆洗を行うと、一瞬圧損値はａ’ま
で下がり、さらに集塵動作を再会すると再び圧損値は上
昇しｂに達する。ここで、再度逆洗を行うと圧損値は
ｂ’に下がり、これを繰り返すことで圧損値の上昇を抑
制することができる。その際、（Ｐ_b−Ｐ_a）／（Ｔ_b
−Ｔ_a）が圧損上昇率となる。

【００２５】このように定義した圧損上昇率は、図１４
（ａ）に示すように、圧損値と時間との関係で定義でき
る。逆洗を行うに従い、圧損値が徐々に上昇する場合を
圧損上昇率が正、圧損値が変化しない場合を圧損上昇率
が０、圧損が徐々に低下する場合を圧損上昇率が負、と
定義している。そして、図１４（ｂ）に示すように、圧
損上昇率は、排気ガス温度と逆洗エア消費量によって変
化する。また、逆洗を行うにあたり、圧損上昇率を０ま
たは負とする必要がある。そのため、温度センサ６２で
測定した排気ガス温度と、差圧計６３で測定した時々刻
々の圧損値とそれから求めた圧損上昇率とがわかれば、
圧損上昇率が０または若干負となる最適な逆洗エア量を
図１４（ｂ）の関係から求めることができる。求めた逆
洗エア量で逆洗を行うよう逆洗気流流量調節装置６１で
制御することで、本発明の集塵装置の好適例を得ること
ができる。なお、図１４（ｂ）に示す関係は、図１２の
装置を用い以下の逆洗試験から求めた。すなわち、エン
ジンとしては直列８気筒で８リットルのディーゼルエン
ジンを使用し、集塵装置のフィルタとしては容量が８リ
ットル／個のハニカム構造コージェライト製フィルタを
１個使用した。また、圧損値が低く１０００ｍｍＨ₂ Ｏ
以下では、逆洗エア量が５リットル、圧損値が３０００
ｍｍＨ₂ Ｏを越えないように、最大３０リットルを１回
の逆洗で消費した。

【００２６】上述した例では、図１４（ｂ）のグラフに
基づいて、排気ガス温度に応じて圧損上昇率が０または
負になるよう逆洗エア量を制御する場合を述べたが、図
１４（ｂ）から明らかなように、一般的に排気ガス温度
が高いときは必要な逆洗エア量が少なく、排気ガス温度
が低いときは必要なエア量が多くなるため、温度計を設
け、この温度計により含塵ガスの温度および／またはフ
ィルタの温度を測定し、測定した温度が低い時は逆洗気
流の流量を多くするとともに、温度が高い時は流量を少
なくするよう制御することもできる。また、一般に、圧
損が高いときは必要な逆洗エア量が多く、圧損が低いと
きは必要な逆洗エア量が少なくできるため、差圧計によ
りフィルタの圧損値を検出し、検出した圧損値が高い時
は逆洗気流の流量を多くするとともに、圧損値が低い時
は流量を少なくするよう制御することもできる。

【００２７】図１５は図１２に示した本発明の集塵装置
における逆洗エア噴出条件設定のフローチャートであ
る。図１５に従って説明すると、まず温度センサ６２に
より排気ガス温度を検出するとともに、差圧計６３によ
り圧損値を検出する。排気ガス温度は、含塵ガスである
排気ガスの温度を直接測定しても良く、またフィルタ３
の温度を測定しても良い。圧損値は、フィルタ３の排気
ガス供給管路１０と排気ガス排出管路１１との間の圧力
差により求める。そして、圧損値は、排気ガス温度及び
正味排気ガス流量によっても変化するので、微粒子状物
質による目詰まりでの圧損上昇率を正確に把握するた
め、排気ガス温度及び排気ガス流量（エンジン回転数等
により求める）によって演算回路で補正している。

【００２８】次に、フィルタ３について、まず演算回路
で必要な温度を算出し、フィルタ３がその温度になるよ
う加熱装置５を使用して制御する。その後、得られた排
気ガス温度及び圧損上昇率と、予め求めておいた排気ガ
ス温度と圧損上昇率と逆洗エア量との関係とから、圧損
値が所定の逆洗実行値となった時、演算回路でフィルタ
の次の逆洗で必要な逆洗エア量を決定する。そして、決
定した逆洗エア量をフィルタ３に流すことで、フィルタ
３の逆洗を行う。なお、逆洗エア量は、コンプレッサ９
によるエアタンク８内の圧力により調整することも可能
であり、またエアタンク８内の圧力を図示しないレギュ
レータで調整することも可能である。さらに、逆洗エア
は電磁弁等の逆洗エア開閉弁７を介して噴出されるの
で、逆洗エア量は、タイマ設定による逆洗エア開閉弁７
の開閉時間を調整することにより、またボール弁等の場
合には、弁開閉時間の調整の他に弁の開度を調整するこ
とにより設定できる。

【００２９】以下、実際の例について説明する。まず、
図８に示すように、フィルタ３の上流に軽油バーナ装置
３８を設置し、３００℃の排気ガスを４００℃に加熱す
る加熱有りの場合と加熱しない場合とで、圧損値の時間
に対する変化を測定した。なお、フィルタ３としては、
壁厚０．４ｍｍ、セルピッチ２．５ｍｍで容量が８リッ
トルのものを用いた。エンジンは直列８気筒で８リット
ルのディーゼルエンジンを１２００ｒｍｐで運転した。
このとき、排気ガス温度は３５０℃であり、バーナによ
り加熱ありの場合加熱により４５０℃まで加熱した。結
果を図１６に示す。図１６の結果から、加熱しないと圧
損上昇は止まらないが、加熱することにより圧損上昇が
止まる圧損値が安定することがわかる。また、加熱なし
でも逆洗エア量を３０リットル／回に増やすと圧損上昇
が止まるが、加熱することで逆洗エア量を８リットル／
回に減らしても圧損上昇が止まることがわかる。なお、
このとき逆洗再生は５分毎に行った。また、上記逆洗エ
ア量は標準状態（２０℃、１ａｔｍ）での値である。

【００３０】次に、図１１に示すように、フィルタ３の
上流にハニカム構造コージェライト担体５３に触媒成分
を担持させた触媒装置５１を設置し、同一逆洗エア量８
リットル／回（２０℃、１ａｔｍの標準状態でのエア
量）で、触媒装置５１の有りと無しでの圧損上昇を測定
した。なお、フィルタ３の構成およびエンジンの運転条
件は上述した例と同様であった。また、触媒装置５１に
は、壁厚０．４ｍｍ，セルピッチ１．５ｍｍで容量が
１．５リットルのコージェライト製ハニカム構造担体に
白金を主成分とする触媒成分を担持したものを用いた。
排気ガス温度は３５０℃であった。結果を図１７に示
す。図１７の結果から、触媒無しでは圧損上昇が止まら
ないが、触媒有りでは圧損上昇が試験開始後しばらく後
に停止し安定することがわかる。また、触媒無しで３０
リットル／回だと圧損上昇が止まるが、触媒を用いるこ
とで逆洗エア量を８リットル／回に減らすことができる
ことがわかる。なお、このとき逆洗は５分毎に行った。
また、フィルタの上流に触媒装置５１を設置する代わり
に、フィルタ３の排気ガス流入側の１／３の部分の排気
ガス濾過面に白金を主成分とする触媒成分を担持させた
場合も、同様の結果が得られた。

【００３１】なお、一連の実施例は一組の集塵装置のみ
を示したが、実使用においては、排気ガスを２または２
以上の複数の流路に分岐させ、その各々に本発明におけ
る集塵装置を設置し、交互に時間をずらして逆洗再生す
ることも可能である。また、この時、図８におけるバー
ナ３８、図１１における酸化触媒装置５１は複数の流路
の各々に設けず、分岐部分の上流に一組のみ設置しても
良いことはいうまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１発明の構成においては、加熱手段によりフィルタ
または含塵ガスを加熱することで、除去すべきフィルタ
に付着した微粒子状物質が通常に比べて除去しやすくな
り、また本発明の第２発明の構成においては、酸化触媒
装置をフィルタの排気ガス流の上流に設けるかフィルタ
自身に酸化触媒を担持させることで、排気ガス中のＳＯ
Ｆ分が酸化触媒に酸化されてＳＯＦ分が減少するので、
いずれも従来と比べて少ない逆洗気流流量で十分な集塵
をすることができる。

【００３３】また、１回あたりの逆洗気流の流量が同じ
でも、本発明によれば、逆洗間隔を長くすることができ
るため、ある所定時間内での合計エア消費量を低減する
ことができる効果もある。すなわち、ある所定の圧損値
に達した時に逆洗を行うようにし、それよりも低い圧損
値では逆洗を行わないようにする。この場合、圧損上昇
率が小さければ、逆洗間隔を長くすることが可能とな
り、合計エア消費量を低減することができる。

【００３４】以上のような逆洗エア量低減の効果は、エ
ア供給源であるコンプレッサの負担軽減による省エネル
ギー効果につながるとともに、自動車の燃費の向上に寄
与することができる。また、逆洗エア放出音による騒音
を低減することもできる。さらにまた、集塵装置がバ
ス、トラック等の自動車搭載用の場合には、エア供給源
のコンプレッサとして、排気ブレーキ、ドア開閉等の既
存の各種エアシステム用のコンプレッサを使用すること
が設計上あり得、大量エア消費によるそれらのシステム
への悪影響を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集塵装置の第１発明の一例の構成を示
す図である。

【図２】本発明の集塵装置に用いるフィルタの一例の構
成を示す図である。

【図３】本発明の集塵装置に用いるフィルタの他の例の
構成を示す図である。

【図４】本発明の集塵装置に用いるフィルタのさらに他
の例の構成を示す図である。

【図５】本発明の集塵装置の第１発明で用いる加熱装置
の一例の構成を示す図である。

【図６】本発明の集塵装置の第１発明で用いる加熱装置
の他の例の構成を示す図である。

【図７】本発明の集塵装置の第１発明で用いる加熱装置
のさらに他の例の構成を示す図である。

【図８】本発明の集塵装置の第１発明で用いる加熱装置
のさらに他の例の構成を示す図である。

【図９】本発明の集塵装置で用いる冷却装置の一例の構
成を示す図である。

【図１０】本発明の集塵装置で用いる逆洗気流発生装置
の他の例の構成を示す図である。

【図１１】本発明の集塵装置の第２発明の一例の構成を
示す図である。

【図１２】本発明の集塵装置の第１発明の他の例の構成
を示す図である。

【図１３】本発明における圧損上昇率の定義を説明する
ためのグラフである。

【図１４】（ａ）は圧損上昇率を説明するためのグラ
フ、（ｂ）は排気ガス温度と圧損上昇率と逆洗エア量と
の関係を示すグラフである。

【図１５】本発明の集塵装置の逆洗気流流量調節装置に
おける逆洗エア量決定の実際の一例を示すフローチャー
トである。

【図１６】本発明の集塵装置における実験例の結果を示
すグラフである。

【図１７】本発明の集塵装置における実験例の結果を示
すグラフである。

【図１８】本発明の集塵対象である微粒子状物質の一例
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１集塵装置、２缶体、３フィルタ、４逆洗気流
発生装置、５加熱装置、６管路、７逆洗エア開閉
弁、８エアタンク、９コンプレッサ、１０排気ガス
供給管路、１１排気ガス排出管路、５１酸化触媒装
置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＦ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢＥ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含塵ガス中に含まれる粒子状物質を捕集除
去するフィルタと、該フィルタにおける含塵ガス流れと
は逆向きに該フィルタを通過する清浄なガスの流れを発
生せしめる逆洗気流発生装置とを備えた集塵装置におい
て、前記フィルタまたはフィルタに流入する含塵ガスを
加熱するための加熱手段を備えることを特徴とする集塵
装置。
【請求項２】前記加熱手段が、前記フィルタの外周部の
全面またはその一部を取り巻くよう配設された電気抵抗
発熱体よりなる請求項１記載の集塵装置。
【請求項３】前記加熱手段が、固体燃料、液体燃料また
は気体燃料を燃焼する手段よりなる請求項１記載の集塵
装置。
【請求項４】前記加熱手段により含塵ガスまたはフィル
タを一定時間加熱した後、前記逆洗気流発生装置により
逆洗するよう制御する制御手段を有する請求項１〜３の
いずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項５】前記加熱手段により含塵ガスまたはフィル
タを予め設定した設定温度まで加熱した後、前記逆洗気
流発生装置により逆洗するよう制御する制御手段を有す
る請求項１〜３のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項６】含塵ガス中に含まれる粒子状物質を捕集除
去するフィルタと、該フィルタにおける含塵ガス流れと
は逆向きに該フィルタを通過する清浄なガスの流れを発
生せしめる逆洗気流発生装置とを備えた集塵装置におい
て、前記フィルタの含塵ガス流れの上流側に酸化触媒を
担持させた酸化触媒装置を備えたことを特徴とする集塵
装置。
【請求項７】前記酸化触媒装置を加熱する酸化触媒加熱
手段、または前記酸化触媒装置の含塵ガス流れの上流側
に設けた含塵ガス加熱手段を備える請求項６記載の集塵
装置。
【請求項８】前記酸化触媒装置の酸化触媒を担持してい
る担体自体が電気抵抗発熱体である請求項７記載の集塵
装置。
【請求項９】前記酸化触媒装置の担体が、周りを隔壁で
区画された多数のセルを有するハニカム構造を有してお
り、耐熱性、耐酸化性、耐熱衝撃性を有するセラミック
材料または金属材料からなる請求項６〜８のいずれか１
項に記載の集塵装置。
【請求項１０】含塵ガス中に含まれる粒子状物質を捕集
除去するフィルタと、該フィルタにおける含塵ガス流れ
とは逆向きに該フィルタを通過する清浄なガスの流れを
発生せしめる逆洗気流発生装置とを備えた集塵装置にお
いて、前記フィルタの排ガス濾過面の少なくとも一部分
に酸化触媒を担持させたことを特徴とする集塵装置。
【請求項１１】冷却手段を設けるとともに、集塵中に前
記フィルタが所定の温度以上になった時に、この冷却手
段によりフィルタの温度を所定の温度以下に制御する制
御手段を有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
集塵装置。
【請求項１２】前記逆洗気流発生装置が、逆洗気流の流
量が可変できるような逆洗気流流量調節手段を有する請
求項１〜１１のいずれか１項に記載の集塵装置。
【請求項１３】前記含塵ガスの温度および前記フィルタ
の温度の少なくとも一方を検出する温度検出手段を有
し、前記逆洗気流流量調節手段により、前記温度検出手
段で検出された温度が予め設定された温度より低い時に
は逆洗気流の流量を多く、また前記温度検出手段で検出
された温度が予め設定された温度より高い時には逆洗気
流の流量を少なくするよう調整する請求項１２記載の集
塵装置。
【請求項１４】前記フィルタの圧力損失を検出する圧力
検出手段を有し、前記逆洗気流流量調節手段により、前
記圧力損失検出手段で検出された圧力損失が高い時には
逆洗気流の流量を多く、また前記圧力損失検出手段で検
出された圧力損失が低い時には逆洗気流の流量を少なく
するよう調整する請求項１２記載の集塵装置。
【請求項１５】前記温度検出手段で検出した含塵ガス温
度および前記フィルタの温度の少なくとも一方の温度
と、前記圧力損失検出手段で検出された圧力損失の経時
的変化から求めた圧損上昇率と、流すべき逆洗気流の流
量との関係を予め求めておき、実際の調整にあたって
は、前記逆洗気流流量調節手段により、前記温度検出手
段で求めた含塵ガス温度およびフィルタ温度の少なくと
も一方の温度に応じて、前記圧損上昇率が０または負と
なるよう、前記予め求めた関係から逆洗気流の流量を決
定するよう調整する請求項１２記載の集塵装置。
【請求項１６】前記逆洗気流流量調節手段が、逆洗気流
の発生間隔の長短により調整する方法、あるいは逆洗気
流の噴出時間の長短により調節する方法、あるいは逆洗
気流の噴出圧力の高低により調節する方法の少なくとも
いずれか１つの方法である請求項１２〜１５のいずれか
１項に記載の集塵装置。
【請求項１７】前記フィルタより逆洗除去された微粒子
状物質を前記フィルタの外で再捕集して燃焼処理する装
置を備える請求項１〜１６のいずれか１項に記載の集塵
装置。
【請求項１８】前記含塵ガスがディーゼルエンジン等の
内燃機関から排出される黒煙等の微粒子状物質を含んだ
高温の排気ガスであり、前記フィルタが、耐熱性、耐酸
化性、耐熱衝撃性を有するセラミック材料または金属材
料からなる請求項１〜１７のいずれか１項に記載の集塵
装置。
【請求項１９】前記フィルタが、濾過能を有する隔壁で
区画された多数のセルを有するハニカム構造であり、所
定のセルについては一方の端部を封じ、残余のセルにつ
いては他方の端部を封じてなる構造を有する請求項１８
記載の集塵装置。
【請求項２０】逆洗気流の噴出口が１個または複数個よ
りなり、逆洗気流の噴出方向と前記フィルタのセルの中
心軸との成す角度が、３０度から６０度の範囲にある請
求項１９記載の集塵装置。
【請求項２１】前記フィルタが、一対の対向する端面の
一方の端面から他方の端面へ貫通する相互に平行な複数
の貫通孔を有する平板状のフィルタエレメントを、複数
枚積層してなる構造を有する請求項１８記載の集塵装
置。
【請求項２２】逆洗気流の噴出口が１個または複数個よ
りなり、逆洗気流の噴出方向と前記フィルタの平板状の
フィルタエレメントの一対の対向する端面の一方から他
方の端面へ貫通する相互に平行な複数の貫通孔との成す
角度が、３０度から６０度の範囲にある請求項２１記載
の集塵装置。