JPS59130553A - 排気ガス浄化装置 - 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】 この発明は自動車エンジン等の内燃機関から吐出される
排気ガスから、この排気ガスに含まれているカーボンを
主成分とするダストを分離捕集した上で、これを焼却処
分する排気ガス浄化装置に関する。

内燃機関、特にディゼルエンジン等はその排気ガス中に
カーボンを主成分とする煤が多く含まれており、これが
大気汚染の一要因ともなっている。

このために昨今では排気ガスからカーボン等のダストを
分離捕集して排気ガスを浄化する各種方式の装置が開発
されている。かかる装置は自動車に塔載し内燃機関の排
気ガスを大気中に放出する以前の段階で浄化させるもの
が一般的であるが、その他にも自動車専用道路等のトン
ネル内に充満）７ている排気ガスを浄化する大規模な排
気ガス浄化装置としても使用される。

１だ上記排気ガス浄化装置のダストの分離捕集手段とし
ては、堅牢でメインテナンスもあまシ必要としないサイ
クロン集じん器が多く採用されており、更にサイクロン
集じん器で排気ガスより分離したカーボンダスト等を併
せてサイクロン集じん器内でヒータ加熱によシ焼却処分
する方式も知られている。

この発明は上記のように内燃機関から吐出された排気ガ
スをサイクロン集じん器へ送り込んでカーボンダスト等
を分離捕集した上で、この捕集カーボンダストをサイク
ロン集じん器内のダスト集積室内で焼却させるようにし
た排気ガス浄化装置に関するものであり、まず第１図に
よりこの種の自動車塔載型排気ガス浄化装置の従来にお
ける構成を説明する。

第１図において、１はディーゼルエンジン等の内燃機関
、２は電気集じん器あるいはその他の方式のダスト凝集
器、３はダスト凝集器２の後段に接続されたサイクロン
集じん器、４はサイクロン集じん器３の集じん室内に配
備されたカーボンダスト燃焼用のヒータである。なおト
ンネル集じん装置では図示における内燃機関がなく、こ
の代シにトンネル内の空気をサイクロン集じん器３へ向
けて送り込むブロアがダスト凝集器の前段に接続されて
いる。また第１図に戻り、この構成により機関１から吐
出されたカーボン微粒子を含む排気ガスは凝集器に入り
、ここで単粒径０．２μｍ程度のサブミクロン単位のカ
ーボン微粒子は凝集粗大化されてサイクロン集じん器３
に送り込まれる。

サイクロン集じん器３では周知のようにサイクロン本体
３１内を旋回下降する主気流へに乗って微粒子が遠心分
離され、サイクロン本体３１の内壁を伝って下方に移動
し、集じん室３２内へ沈降集積される。これに対し７、
微粒子を分離して浄化された排気ガスは反転気流Ｂとな
って上昇し、ザイクロン出口管３３を通じて大気中に排
出される。一方、集じん室３２の底部には前述のように
フィルタ５で包囲されたヒータ４が配備されており、エ
ンジンの運転状態に応じて投入されるスイッチ６を介し
て電源７から通電される。したがって集じん室３２内に
捕集されてフィルタ５の上に集積したカーボンダスト８
はヒータ４の加熱によシ焼却されることになる。

一方、カーボンダスト８を燃焼させるだめの条件には、
ヒータ加熱とともに、燃焼部への酸素の十分な供給が不
可欠である。かかる点、第１図のように集じん室内底部
のヒータ上に捕集沈積し７たカーボンダスト８をヒータ
加熱によって焼却する方式では、仮に集じん室３２が閉
じたままの空間であるとカーボンダストの層内に十分な
量の酸素供給が行えない。すなわちサイクロン集じん器
３の中を流れる酸素を含む主気流Ａの一部が集じん口を
通して集じん室３２の中へ矢印Ｃのように流入するが、
この室内気流Ｃは集じん室３２が閉じだ空間であれば、
その中心部から反転して上昇し、出口３３へ向けて流出
する。このだめにカーボンダスト８のヒータ４に近い層
内部への酸素の供給は、カーボンダスト層内の拡散のみ
によって行われるので不十分となり、この結果カーボン
ダストの燃焼速度の低下、未燃焼等の問題が発生する。

このだめの対策として、例えば第１図における集じん室
３２の底部より室内気流の一部を抽気してブローダウン
を行い、強制的にカーボンダスト８の層内へ気流を通風
させることによシ燃焼に必要な酸素の供給を確保するよ
うにしだ方式が従来提案されている。しかしながら上記
のブローダウン方式では抽気気流がカーボンダスト層内
を流れだあとにフィルタ５を透過して抽気されるだめ、
まず風によって奪われる熱損失が犬であるのみならず、
一方ではフィルタ５の目詰まりを引起したり、またカー
ボンダストの焼却によって生じた灰分がそのままフィル
タ５の上に堆積してヒータ熱を断熱して焼却性能を低下
させる等問題が新だに派生する。更に加えて従来のいず
れの方式も、ヒータ４を集じん室内の全面域に亘って張
りめぐらす必要があり、消費電力の大きな大容量のヒー
タが必要となる。

この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、そ
の目的は従来装置の欠点を解消し、分離捕集したカーボ
ンダストを小容量のヒータで効率よく焼却でき、しかも
メインテナンス性にも優れた実用的な排気ガス浄化装置
を提供することにある。

かかる目的はこの発明によシ、カーボンダスト焼却手段
を備えたサイクロン集じん器におけるカーボンダスト集
積室の底部に気流加熱ヒータを備えたブローアンプ配管
の吹出ノズルを直接開口して配備し、該ブローアツプ配
管を通じてヒータで加熱昇温された熱風をカーボンダス
ト層内に吹込んで焼却させるよう構成したことによシ達
成される。

以下この発明のいくつかの実施例を図面に基づいて説明
する。

甘ず第２図に示す自動車塔載型装置の実施例において、
集じん室３２の底部のほぼセンタに位置してブローアン
プ配管９の吹出ノズル１０が下向きに開口するよう配管
されておシ、かつこの吹出ノズル１０の内方には筒形に
構成された気流加熱ヒータエ１が配備しである。ヒータ
１１は第１図と同時に電源、スイッチを介して通電加熱
される。またブローアツプ配管９はプロア１２を通じて
大気側から空気を押込み送風するか、あるいは破線で示
すようにプロアを介することなく内燃機関ｌとサイクロ
ン果しん器３との間の排気ガス通路に分岐接続し排気ガ
ス系における高圧側から抽気した一部の排気ガスを押込
み送風するようにしてサイクロン果じん器３へ外気をブ
ローアンプする。同時にヒータ１工を通電して外気を加
熱昇温し６００℃程度の熱風として集じん室３２へ送シ
込む。これによシ排気ガス流から分離捕集されて集じん
室内底部に沈積しているカーボンダスト８の層内に酸素
を含む熱風が吹出ノズル１０を経て吹付けられ、カーボ
ンダスト８を焼却する。そして燃焼後の排ガス気流は集
じん室３２の中心から上昇し、サイクロン出口３３を通
じて外部へ排出される。

かかる焼却方式によれば、まず熱風を直接カーボンダス
ト層内に吹込むので熱損失が少なく、燃焼効率がよく早
い速度で焼却が進行する。この場合ニ吹出ノズルｌＯを
集じん室３２のセンタに位置させることにより、熱風を
片寄らせることなく室内全域に分散して吹付けることが
できる。またヒータ１１はブローアツプ配管９内に設置
すればよく、更にブローアンプ気流とともに燃焼に必要
な酸素が十分に押込み送風されるので、従来方式のもの
に較べてヒータ４は小形小容量のもので足りる。

しかもフィルタを用いないので目詰まり等の心配がなく
、メインテナンス不要の−１：ま長時間の継続運転が可
能である。なお集じん室内へ吹込むブローアツプ気流の
風量は、サイクロン集じん器３で処理する排気ガス主気
流Ａの風量の０．１　％ないし１．０チ程度で十分であ
って、サイクロン果しん効率には殆ど悪影響を及ぼすこ
とはない。発明者の行った実験によれば、排気容量２ノ
のディーゼルエンジンでは回転数２００Ｏｒｐｍの時の
排気ガス量は約２　ｒｎ’／ｍｉｎであシ、これに対し
て外気送風管路９を通じて吹込むブローアツプ風量を２
　ｌ／ｍｉｎとして好結果が得られた。また前述の外気
送風方式に関し、大気側から空気をブローアツプする方
式は、プロア１２が必要であるが酸素濃度が高く、内燃
機関１の運転状態の如何に関係なくカーボンダストの燃
焼に必要な十分な酸素を外部から供給できる。これに対
し排気ガス系の高圧側から抽気供給する方式は、前者の
方式に較べてブローアップ気流の酸素濃度が多少低下す
るが、反面排気ガス自身が高温であるので、それだけヒ
ータ１１が小容量のもので済むし、更にはプロア１２が
省略できる等の利点がある。

次に第３図に吹出ノズルｉｏの開口位置を変えた実施例
を示す。すなわちヒータ１１を備えた吹出ノズル１０が
集じん室３２の底面のほぼセンタに位置して上向きに開
口されている。この実施例も第２図の実施例と同様に効
率よくカーボンダスト８を焼却することができる。この
実施例は、第２図の実施例と較べて吹出ノズル１０の配
管取付けが容易であるし、ブローアツプ配管９を集じん
室内で引き回わす必要がなく、室内の旋回気流の障害物
とならない利点がある。ただしブローアツプ気流りの風
速が大きくなると、室内に沈積しているカーボンダスト
８が再飛散し、焼却以前に上昇気流に乗って逸出する恐
れがある。この点の防止策を施しだ実施例を次に述べる
。すなわち第４図において、集じん室３２の底面に開口
する吹出ノズル１０に対向ｔ７て、室内上方には傘形の
デフレクタ１３が配置されている。このデフレクタ１３
は室内を上方に吹き上がるブローアンプ気流りを一旦受
は止めてその向きを反転させ、斜め下向きに向きを変え
た後にデフレクタの周縁から上方へ放散させる。したが
って上昇気流とともに沈積ダストの一部が上方に飛散し
たとしても、飛散ダストはその′！ｆ、ま集じん室外へ
逸出することなく、デフレクタ１３に当った後に自重落
下して再び沈積されることになる・次に第５図に別な実
施例を示す。この実施例は自動車塔載用として便利なよ
うにサイクロン集じん器が横置した水平姿勢で使用され
ている。なおり−ボンダストのような微粒子を集じんす
る場合はサイクロン集じん器を水平姿勢で使用しても集
じん効率は殆ど変わらない。かかる横置形サイクロン集
じん器に対して、円筒形集じん室３２に隣接してダスト
集積室としてのダスト回収室１４が画成され、この底部
には第３図と同様にブローアツプ配管のヒータ付吹出ノ
ズル１０が設置されている。

このダスト回収室１４は集じん室３２の周壁に開口され
た巾の狭いダスト回収スリット１５を通じて集じん室３
２と連通し合っている。

かかる構成により、排ガス浄化処理時には、サイクロン
集じん器の主気流Ａから遠心分離されて集じん室内に捕
集されたカーボンダスト粒子は、集じん室３２の中へ流
入して室内を旋回する気流Ｃに乗り、室内周壁面に治っ
て旋回運動する。この過程でダスト粒子が回収スリット
１５に到達しまたところで、遠心力作用によりスリット
１５を透過してダスト回収室１４の中へ飛び込み、この
室内底部に沈降堆積する。この動作は継続的に行われ、
しだがって集じん室３２に捕集されたカーボンダストは
、集じん室と仕切られたダスト回収室１４へ移行して回
収されることになシ、集じん室内での再飛散現象を防い
で高いカーボンダスト捕集率が得られる。

そしてこのダスト回収室１４に対して第２図あるいは第
３図に示した実施例と同様に、室内底部にヒータ付きブ
ローアツプ配管の吹出ノズルを開口し、沈積カーボンダ
ストへ熱風を吹込むことによシ、カーボンダストを効率
よく態動処理させることができる。ここで第５図は第３
図の実施例のように吹出ノズル１０を室内底面に上向き
に開口させた例を示している。なおダスト回収室１４へ
吹込まれた外気のブローアツプ気流りは、ダスト回収室
内を緩かに上昇し、スリット１５を通じて集じん室３２
へ流れ込んだ後に気流Ｃと合流してサイクロン出口３３
へ向けて流出することになるが、この場合のブローアツ
プ気流の風量は僅かであり、遠心力作用によって集じん
室３２からダスト回収室１４へ飛び込んで来るダスト粒
子の運動を阻害することはない。

また図示例のようにダスト回収室１４の断面を底部より
も上部が広くなるように上部がシ形状に構成しておけば
、集じん室３２へ向けて逸出する風の勢いが一層弱めら
れ、それだけダスト粒子の運動に及ぼす影響も少なくで
きる。それでもブローアツプ気流りによりカーボンダス
ト８が未燃焼のままスリン）　１５を通じて集じん室３
２の方へ逸出する恐れのある場合には、次に述べる実施
例によシ良好に防ぐことができる。

すなわち、第６図、第７図において、ダスト回収室１４
には底面に開口する吹出ノズルｌＯに対向して第４図で
述べたと同様な第６図の傘形デフレクタ１６、あるいは
第７図の傾斜板形デフレクタ１７が室内上方に配置され
ている。このデフレクタ１６゜１７によシ室内に吹き上
がるブローアツプ気流りは反転され、したがって一旦は
ブローアツプ気流と一緒に飛散したカーボンダストも、
第４図の動作と同じ経過をたどって自重落下し、集じん
室３２へ向けての逸出が防げる。

なお第３図ないし第７図の各実施例に対しても、そのブ
ローアツプ気流の供給方式については、第２図の実施例
で述べた大気側から得る方式、あるいは排気ガス系の高
圧側から得る方式のいずれかが採用される。

以上述べたようにこの発明によれば、燃焼に必要な酸素
を含む熱風を直接にカーボンダスト集積室内の底部に沈
積されたカーボンダスト層へ向ケて強制的に吹付けるの
で、効率よく早い燃焼速度でカーボンダストを焼却処理
することができる。

しかもヒータは小形小容量のものでよいので省電力効果
が高く、更にはフィルタ等の目詰まシ問題がなくメイン
テナンス不要のまま長時間継続運転が行えるなど、自動
車塔載型排気ガス浄化装置、あるいは頭記したトンネル
内空気浄化装置として内燃機関から吐出される排気ガス
処理用として実用的効果の高い排気ガス浄化装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における排気ガス浄化装置全体の系統図、
第２図はこの発明の一実施例による装置全体の系統を示
す略示構成配置図、第３図ないし第７図はそれぞれ別な
この発明の実施例を示し、第３図、第４図は集じん室部
分の構成断面図、第５図（ａ）は横置形サイクロン集じ
ん器全体の構成断面図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）の
矢視Ｘ−Ｘ断面図、第６図、第７図はそれぞれ第５図の
改良実施例の要部構成断面図である。 １・・・内燃機関、３・・・サイクロン集じん器、３２
・・・集じん室、９・・・ブローアツプ配管、１０・・
・吹出ノズル、１１・・・ヒータ、１２・・・ブロア、
１３　、１６　、１７・・・デフレクタ、１４・・・ダ
スト回収室、１５・・・ダスト回収スリット、Ｄ・・・
外気吹込気流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内燃機関から吐出された排気ガスをサイクロン集じ
   ん器に送シ込み、この排気ガスから分離捕集したカーボ
   ンダスト等をサイクロン集じん器のダスト集積室内で焼
   却させる排気ガス浄化装置において、前記ダスト集積室
   の室内底部に気流加熱ヒータを備えたブローアツプ配管
   の吹出ノズルを直接開口し２て配備し、該ブローアツプ
   配管を通じてヒータで加熱昇温された熱風を室内の沈積
   カーボンダスト層内へ吹込んで焼却させることを特徴と
   する排気ガス浄化装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の排気ガス浄化装置にお
   いて、ブローアツプ配管の吹出ノズルがダスト集積室内
   のほぼセンタ位置で下向きに開口配置されていることを
   特徴とする排気ガス浄化装置３）特許請求の範囲第１項
   記載の排気ガス浄化装置において、ブローアツプ配管の
   吹出ノズルがダスト集積室の底面のほぼセンタ位置で上
   向きに開口配置されていることを特徴とする内燃機関の
   排気ガス浄化装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載の排気ガス浄化装置にお
   いて、ダスト集積室内におけるブローアツプ配管の吹出
   ノズルの上方位置には、室内上方に向けて吹き上がるブ
   ローアンプ気流を受は止めてその向きを反転させるデフ
   レクタが設置されていることを特徴とする排気ガス浄化
   装置。 ５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかの項
   に記載の排気ガス浄化装置において、ブローアツプ配管
   を通じブロアを介して大気中からの空気をダスト集積室
   内へ吹き込み供給するようにしたことを特徴とする排気
   ガス浄化装置。 ６）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかの項
   に記載の排気ガス浄化装置において、ブローアツプ配管
   の他端をサイクロン集じん器よりも上流側の排気ガス通
   路に分岐接続し、高圧側からの抽気排気ガスをブローア
   ツプ配管を通じてダスト集積室内へ吹き込み供給するよ
   うにしたことを特徴とする排気ガス浄化装置。