JPH09209741A

JPH09209741A - パティキュレイトトラップフィルタの再生装置

Info

Publication number: JPH09209741A
Application number: JP8024019A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Sugimoto; 保杉本
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はトラップフィルタの再生装置に関
し、トラップフィルタの再生時に於ける燃焼効率の向上
を図って、トラップフィルタの再生を効率良く行うこと
のできるトラップフィルタの再生装置を提供することを
目的とする。【解決手段】ディーゼルエンジンの排気通路５に装着
したトラップフィルタ１で捕集されたパティキュレイト
を燃焼除去するフィルタ再生用の加熱装置と、トラップ
フィルタ１の再生時に当該フィルタ１の上流側に助燃用
空気を導入する空気導入手段９とを備えたパティキュレ
イトトラップフィルタ１の再生装置に於て、上記空気導
入手段９に、助燃用空気中の窒素を吸着するゼオライト
を充填した窒素吸着器１３を装着すると共に、当該窒素
吸着器１３に導入する助燃用空気を加圧する加圧手段を
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パティキュレイト
トラップフィルタの再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンから放出される排ガ
ス中にはパティキュレイト（カーボン粒子等の微粒子成
分）が多く含まれており、ディーゼルエンジンの排気浄
化を実施するに当たってはこのパティキュレイトを除去
することが不可欠とされている。

【０００３】そこで、実開平３−１１８２１５号公報等
に開示されるように、昨今、ディーゼルエンジンの排気
系にパティキュレイトを捕集するパティキュレイトトラ
ップフィルタ（以下「トラップフィルタ」という）を装
着して、排ガスの浄化が図られている。そして、パティ
キュレイトの捕集が進むにつれトラップフィルタに目詰
まりが生じて通気抵抗が増大するため、上記公報に開示
されるように従来、パティキュレイトを燃焼除去するフ
ィルタ再生用の加熱装置や当該トラップフィルタの再生
時に助燃用空気を導入する空気導入装置を装着し、捕集
されたパティキュレイトを適当な周期で燃焼してトラッ
プフィルタを再生する手段が講じられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上述の如き
従来構造にあっては、空気導入装置から導入される助燃
用空気は通常の大気であって、大気中には７８．０９％
もの窒素が含まれているため、加熱装置による再生時に
多くの熱量が奪われてエネルギー損失が大きく、例えば
パティキュレイトが５グラム付着した容量１．９リット
ルのトラップフィルタを電気ヒータ（加熱装置）で再生
するには、４００ワットの電力で２０分以上の時間を要
しているのが実情であった。

【０００５】本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもの
で、トラップフィルタの再生時に於ける燃焼効率の向上
を図って、トラップフィルタの再生を効率良く行うこと
のできるトラップフィルタの再生装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、ディーゼルエンジンの排気
通路に装着したトラップフィルタで捕集されたパティキ
ュレイトを燃焼除去するフィルタ再生用の加熱装置と、
トラップフィルタの再生時に当該フィルタの上流側に助
燃用空気を導入する空気導入手段とを備えたトラップフ
ィルタの再生装置に於て、上記空気導入手段に、トラッ
プフィルタに導入される助燃用空気中の窒素を吸着する
ゼオライトを容器内に充填した窒素吸着器を装着すると
共に、当該窒素吸着器に導入する助燃用空気を加圧する
加圧手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】そして、請求項２に係る発明は、請求項１
記載のトラップフィルタの再生装置に於て、空気導入手
段にゼオライトの再生装置を装着したものであり、請求
項３に係る発明は、請求項２記載のトラップフィルタの
再生装置に於て、ゼオライトの再生装置は窒素吸着器内
の減圧手段であることを特徴とし、請求項４に係る発明
は、請求項２記載のトラップフィルタの再生装置に於
て、ゼオライトの再生装置が窒素吸着器内の加熱手段で
あることを特徴としている。

【０００８】（作用）請求項１に係る発明によれば、空
気導入手段と加熱装置が作動してトラップフィルタの再
生処理が行われるが、このとき、加圧された助燃用空気
が窒素吸着器を介してトラップフィルタに導入されるこ
ととなる。そして、加圧された助燃用空気が窒素吸着器
を通過するに伴い、助燃用空気中の窒素が窒素吸着器内
のゼオライトで吸着されて助燃用空気の酸素濃度が高く
なるので、従来に比し燃焼温度が上昇してパティキュレ
イトが高温下で速やかに燃焼除去されることとなる。

【０００９】又、ゼオライトによる窒素の吸着は物理的
な処理であるため、長期に亘る使用でゼオライトの細孔
に目詰まりが生じてしまう虞がある。そこで、請求項２
に係る発明によれば、ゼオライトの再生装置がゼオライ
トを再生処理し、請求項３に係る発明では、減圧手段が
窒素吸着器内を減圧してゼオライトを再生し、又、請求
項４に係る発明では、加熱手段が窒素吸着器内を加熱し
てゼオライトを再生することとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。図１は請求項１乃至請求項３に
係るトラップフィルタの再生装置の一実施形態を示し、
図に於て、１はフィルタケース３を介してディーゼルエ
ンジンの排気通路５に装着された従来周知のトラップフ
ィルタで、当該トラップフィルタ１の外周にはフィルタ
再生用の電気ヒータ７が装着されている。そして、排ガ
スＧ中のパティキュレイトを捕集してトラップフィルタ
１が目詰まりを起こしたことが図示しない周知の目詰ま
り検出手段で検出されると、その検出信号を入力した制
御手段の指令で電気ヒータ７がＯＮされて、エンジンの
停止時にトラップフィルタ１の再生処理が開始されるよ
うになっている。

【００１１】又、トラップフィルタ１の上流側には、ト
ラップフィルタ１の再生時に当該フィルタ１の上流側に
助燃用空気Ａを導入する空気導入手段９の空気通路１１
が接続されているが、本実施形態は、斯かる空気導入手
段９に助燃用空気Ａ中の窒素を吸着する窒素吸着器１３
と、当該窒素吸着器１３に導入する助燃用空気Ａを加圧
する加圧手段としての制御バルブ１５を窒素吸着器１３
の下流側の空気通路１１に設けたことを特徴としてい
る。

【００１２】窒素吸着器１３は、両端を密閉した筒状の
容器１３ａ内にモレキュラーシーブ５Ａを充填してな
り、空気通路１１に装着したポンプ１７で助燃用空気Ａ
を当該窒素吸着器１３に圧送し乍ら、制御バルブ１５の
開度を制御手段で調整して助燃用空気Ａの圧力を３〜４
気圧（絶対圧）まで上昇させると、助燃用空気Ａ中の窒
素がモレキュラーシーブ５Ａ表面の細孔（ミクロポア
ー）に入り込んで、窒素が吸着されるようになってい
る。

【００１３】モレキュラーシーブはゼオライト（フッ
石）に属し、アメリカのＬｉｎｄｅＣｏ．が工業的に製
造している合成フッ石の商品名で、均一細孔径をもった
吸着剤である。そして、このモレキュラーシーブには少
なくとも４Ａ，５Ａ，１３Ｘの種類があり、数字は夫々
の細孔径（Å）を示している。モレキュラーシーブは天
然産フッ石と結晶構造は類似しているが化学的組成は異
なり、その実験式は４Ａが 0.99Ｎａ₂Ｏ・1.0Ａｌ₂Ｏ₃
・1.85ＳｉＯ₂・5.1Ｈ₂Ｏ、１３Ｘが 0.9Ｎａ₂Ｏ・1.0
Ａｌ₂Ｏ₃・2.5ＳｉＯ₂・6.1Ｈ₂Ｏ、又、５Ａは４ＡのＮ
ａの一部をＣａで置換したもので、その名称が示すよう
に分子フルイ作用をもつことを特徴とし、細孔を通じて
ガスを吸着するが、細孔が均一径をもつためこれよりも
有効径の大きな分子は吸着されない。

【００１４】このように、斯様に窒素をモレキュラーシ
ーブ５Ａで吸着させることで、トラップフィルタ１に導
入される助燃用空気Ａの酸素濃度が高くなって再生時の
燃焼が促進されるが、モレキュラーシーブ５Ａによる窒
素吸着は物理的な処理であるため、長期に亘る使用によ
り、モレキュラーシーブ５Ａの細孔に窒素が完全に吸着
して吸着効果に支障が生じてしまう虞がある。

【００１５】そこで、本実施形態は上記構成に加え、モ
レキュラーシーブ５Ａの再生装置として窒素吸着器１３
の上流側の空気通路１１に４個の出入口１９ａ，１９
ｂ，１９ｃ，１９ｄを有する四方コック１９を装着し、
制御手段はトラップフィルタ１の再生終了毎に制御バル
ブ１５を閉じ、図２に示すように四方コック１９を操作
して出入口１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄと空気通路
１１との接続経路を変えてポンプ１７を駆動するように
なっている。そして、斯様にポンプ１７が駆動すると、
容器１３ａ内が０．１〜１気圧程度減圧されるようにな
っており、このように容器１３ａ内が減圧されると、モ
レキュラーシーブ５Ａに吸着されていた窒素Ｎ₂ が強制
的に分離，除去されて、空気通路１１から大気に排出さ
れるようになっている。

【００１６】その他、図中、２１は四方コック１９の下
流側の空気通路１１に装着されたクーラーで、上述した
ように助燃用空気Ａを加圧すると、助燃用空気Ａの温度
が上昇してトラップフィルタ１への充填効率が悪化する
虞がある。又、助燃用空気Ａに含有される水分は、モレ
キュラーシーブ５Ａの劣化を早めてしまう。そこで、本
実施形態は、冷却水導出，入管２１ａ，２１ｂを介して
クーラー２１に導出入するエンジン冷却水Ｗで助燃用空
気Ａを冷却して、充填効率の悪化を防止するようになっ
ている。そして、その凝縮水はドレンバルブ２３を装着
したドレンパイプ２５を介して外部に排水されるように
なっている。

【００１７】又、上述した制御バルブ１５は逆止弁とし
ても機能するようになっているが、当該制御バルブ１５
はトラップフィルタ１の再生時にのみ空気通路１１を開
放し、エンジン駆動時には空気通路１１を閉鎖するよう
に制御手段で制御されている。従って、トラップフィル
タ１の再生はエンジン停止時にのみ行われることとな
る。

【００１８】本実施形態はこのように構成されているか
ら、従来と同様、ディーゼルエンジンから放出された排
ガスＧ中のパティキュレイトは、トラップフィルタ１に
順次捕集されていくこととなる。そして、パティキュレ
イトの捕集によってトラップフィルタ１に目詰まりが発
生したことが目詰まり検出手段で検出されると、エンジ
ンの停止後、制御手段は制御バルブ１５の開度を調節し
乍ら電気ヒータ７及びポンプ１７を駆動させると共に、
図１に示すように四方コック１９を所定の位置に操作し
て、加圧した助燃用空気Ａを窒素吸着器１３を介してト
ラップフィルタ１に導入させるので、トラップフィルタ
１の再生処理が開始されることとなる。

【００１９】而して、斯様に加圧された助燃用空気Ａが
窒素吸着器１３を通過するに伴い、助燃用空気Ａ中の窒
素がモレキュラーシーブ５Ａで吸着されてトラップフィ
ルタ１に導入される助燃用空気Ａの酸素濃度が高くなる
ので、従来に比し燃焼温度が上昇してパティキュレイト
が高温下で速やかに燃焼除去されることとなる。そし
て、本出願人の実験では、パティキュレイトが５グラム
付着した容量１．９リットルのトラップフィルタ１を再
生するに当たり、２０リットルの容器１３ａ内にモレキ
ュラーシーブ５Ａを密に充填して、毎分２０リットルの
助燃用空気Ａを窒素吸着器１３に圧送した結果、酸素濃
度９０％の空気が毎分４．５リットル得られて、２００
ワットの電力により約３分の燃焼でパティキュレイトの
除去が完了した。

【００２０】又、毎分６リットルの助燃用空気Ａを窒素
吸着器１３に圧送した場合には、酸素濃度８５％の空気
が毎分１．５リットル得られて、２００ワットの電力に
より約７．５分の燃焼でパティキュレイトの除去が完了
した。そして、トラップフィルタ１の再生処理が終了す
ると、制御手段の指令でポンプ１７及び電気ヒータ７が
停止すると共に、エンジンの駆動に備えて制御バルブ１
５が閉じられる。

【００２１】又、斯様に窒素をモレキュラーシーブ５Ａ
で吸着することで、トラップフィルタ１に導入される助
燃用空気Ａの酸素濃度が高くなって再生時の燃焼が促進
されるが、上述したようにモレキュラーシーブ５Ａによ
る窒素の吸着は物理的な処理であるため、長期に亘る使
用により、モレキュラーシーブ５Ａの細孔に窒素が完全
に吸着して吸着効果に支障が生じてしまう虞がある。

【００２２】そこで、制御手段は、トラップフィルタ１
の再生終了毎に制御バルブ１５を閉じ、そして、図２に
示す状態に四方コック１９を操作して出入口１９ａ，１
９ｂ，１９ｃ，１９ｄと空気通路１１との接続経路を変
えた後、ポンプ１７を駆動する。而して、斯様にポンプ
１７が駆動すると、容器１３ａ内が減圧されて、モレキ
ュラーシーブ５Ａに吸着されていた窒素Ｎ₂ が強制的に
分離，除去されて空気通路１１から大気に排出されるこ
ととなる。そして、所定時間経過後、制御手段はポンプ
１７を停止させて、モレキュラーシーブ５Ａの再生処理
が完了することとなる。

【００２３】このように本実施形態は、空気導入手段９
に、トラップフィルタ１に導入される助燃用空気Ａ中の
窒素を吸着する窒素吸着器１３を装着すると共に、当該
窒素吸着器１３に導入する助燃用空気Ａを加圧する加圧
手段としての制御バルブ１５を設けたので、従来に比し
トラップフィルタ１に導入される助燃用空気Ａの酸素濃
度が高くなって再生時の燃焼が促進され、その結果、ト
ラップフィルタ１の再生処理が短時間且つ小電力で行う
ことが可能となった。

【００２４】又、本実施形態は、助燃用空気Ａをトラッ
プフィルタ１に圧送させるポンプ１７を利用し、当該ポ
ンプ１７と四方コック１９とを制御手段で制御してモレ
キュラーシーブ５Ａの再生処理を可能としたので、長期
に亘ってモレキュラーシーブ５Ａの機能を良好に維持す
ることが可能である。尚、上記実施形態は、モレキュラ
ーシーブ５Ａの再生装置として上記構成をからなる減圧
手段を用いたが、モレキュラーシーブ５Ａは約３５０℃
までの耐熱性を有する。

【００２５】従って、図示しない請求項１，請求項２及
び請求項４に係る発明の実施形態の如く、モレキュラー
シーブ５Ａの再生装置として加熱空気を窒素吸着器１３
内に送ったり、モレキュラーシーブ５Ａ自身を電気ヒー
タ等で加熱する等の加熱手段としてもよい。而して、斯
かる実施形態によっても、上記実施形態と同様、所期の
目的を達成することが可能である。

【００２６】又、トラップフィルタ１を再生する加熱装
置として上記実施形態では電気ヒータ７を用いたが、本
発明は再生用の加熱装置としてバーナ装置を用いた従来
周知のトラップフィルタに適用できることは勿論であ
る。そして、窒素吸着器１３に用いるゼオライトは上述
したモレキュラーシーブ５Ａが好ましいが、これに限定
されるものではない。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に係るトラ
ップフィルタの再生装置によれば、従来に比しトラップ
フィルタに導入される助燃用空気の酸素濃度が高くなっ
て再生時の燃焼が促進されるので、トラップフィルタの
再生処理が短時間且つ小電力で行うことが可能となっ
た。そして、請求項２乃至請求項４に係る発明によれ
ば、窒素を吸着した窒素吸着器内のゼオライトの再生処
理が可能となるので、長期に亘ってゼオライトの機能を
良好に維持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１乃至請求項３に係るトラップフィルタ
の再生装置の一実施形態によるトラップフィルタの再生
状態を示す概略図である。

【図２】請求項１乃至請求項３に係るトラップフィルタ
の再生装置の一実施形態によるモレキュラーシーブ５Ａ
の再生状態を示す概略図である。

【符号の説明】

１トラップフィルタ５排気通路７電気ヒータ９空気導入手段１１空気通路１３窒素吸着器１５制御バルブ１７ポンプ１９四方コックＡ助燃用空気Ｇ排ガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの排気通路（５）に
装着したパティキュレイトトラップフィルタ（１）で捕
集されたパティキュレイトを燃焼除去するフィルタ再生
用の加熱装置と、パティキュレイトトラップフィルタ
（１）の再生時に当該フィルタ（１）の上流側に助燃用
空気を導入する空気導入手段（９）とを備えたパティキ
ュレイトトラップフィルタ（１）の再生装置に於て、上記空気導入手段（９）に、パティキュレイトトラップ
フィルタ（１）に導入される助燃用空気中の窒素を吸着
するゼオライトを容器（１３ａ）内に充填した窒素吸着
器（１３）を装着すると共に、当該窒素吸着器（１３）
に導入する助燃用空気を加圧する加圧手段を設けたこと
を特徴とするパティキュレイトトラップフィルタの再生
装置。
【請求項２】空気導入手段（９）に、ゼオライトの再
生装置を装着したことを特徴とする請求項１記載のパテ
ィキュレイトトラップフィルタの再生装置。
【請求項３】ゼオライトの再生装置は、窒素吸着器
（１３）内の減圧手段であることを特徴とする請求項２
記載のパティキュレイトトラップフィルタの再生装置。
【請求項４】ゼオライトの再生装置は、窒素吸着器
（１３）内の加熱手段であることを特徴とする請求項２
記載のパティキュレイトトラップフィルタの再生装置。