JPH02146212A - パティキュレートトラップ装置 - Google Patents
パティキュレートトラップ装置Info
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- JPH02146212A JPH02146212A JP63297757A JP29775788A JPH02146212A JP H02146212 A JPH02146212 A JP H02146212A JP 63297757 A JP63297757 A JP 63297757A JP 29775788 A JP29775788 A JP 29775788A JP H02146212 A JPH02146212 A JP H02146212A
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- F01N3/0233—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
種車両、さらには産業用機器、船舶などに使用されるデ
ィーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレ
ートを処理するバティキュレートトラップ装置に関する
。
するパティキュレートがかなりの濃度(0,3〜0.7
g/ロ11P・hr )で含まれ、公害の原因となって
いる。そこで、ディーゼルエンジンのυ畦ガス中からパ
ティキュレ−トを捕集して除去するための各種パティキ
ュレートトラップ装置が提案されている。
に示すようなフィルタ1か開示されている。このフィル
タlは、隔壁2で区画された複数のセル3を有するハニ
カム横造体で、第5図に示すように、一方の端面Aにお
いては、各セル3の端面がシール材4によって交互に市
松模様状に塞がれ。
がれたセル3aは開口し、上記一方の端面Aにおいて開
口していたセル3bはシール材5によって塞がれた横造
をなしている。このフィルタlの他方の端面Bからディ
ーゼル排ガスGを通じると、排ガスGは含塵ガス通路を
なすセル3a内に導入されて通気性のある隔壁2を通過
し、そのときに含塵ガスGに含まれるパティキュレート
が隔壁2の内面にhn集され、パティキュレートを除去
された清浄な排ガスG°が清浄ガス通路をなすセル3b
を通って一方の端面Aから流出する。
装置においては、フィルタのろ過面にパティキュレート
が堆積し、フィルタが目づまりを起し、圧力損失が次第
に増加するという問題を解決する必要があった。
排ガス入口上流側にバ〜す装置を設け、このバーナ装置
からの高温燃焼ガスによってフィルタの壁面上に堆積し
たパティキュレートを着火、燃焼させて焼却させるよう
にしたパティキュレートトラップ装置が開示されている
。
系統に分割し、それぞれの流路にパティキュレートトラ
ップを9置し、各トラップにヒーク手段を設け、パティ
キュレートの捕集、着火、焼却によるトラップの再生を
それぞれの流路およびトラップにおいて交互に行なうよ
うにしたパティキュレートトラップ装置が開示されてい
る。
の方式では、フィルタが反復して高温に加熱されるため
、フィルタの焼結が進み、当初のポアサイズやボア分布
が変化して捕集効率や圧力損失が経時変化を起こし、安
定した性能を維持することが困難であった。また、燃焼
熱によってフィ゛ルクが′r8損したり、熱衝撃によっ
てクラックを生じたりすることがあった。さらに、ディ
ーゼル排ガス中には無視できない量の不燃成分が存在し
ており、これらの不燃成分は燃焼によっても除去されず
にフィルタに堆積するので、フィルタの圧力損失が長期
間経過すると次第に増大するという問題があった。
を逆洗によって行なうようにしたパティキュレートトラ
ップ装置を提案している。この装置は、内燃機関の排気
通路にフィルタを配置し、このフィルタの排ガスの流れ
の下流側に逆洗ノズルを装置し、所定期間毎に逆洗ノズ
ルから高圧ガスを噴出させてフィルタの逆洗を行ない、
フィルタの隔壁から払い落されたパティキュレートを再
抽実部に集め、再抽実部で焼却処理するようにした横造
をなしている。このように、定期的な逆洗によってフィ
ルタを再生させることにより、フィルタの圧力損失を長
期間に互って一定レベルに維持することができる。
、逆洗時に逆洗ノズルから噴出された高圧ガスによるパ
ルス流によってフィルタの薄壁がクラ・ンク等のm傷を
受けたり、また、エンジンの運転条件によって排気ガス
温度がパティキュレートの着火温度(550〜600℃
)以上になった場合、堆積しているパティキュレートの
燃焼が開始され、その結果、フィルタの一9壁が溶損し
たり。
じたりするという問題があった。さらに、逆洗によって
払い落されたパティキュレートが通路内でブリッジング
を起して再捕集部へ落下せずに逆に通路を閉塞してしま
うという問題もしばしば発生していた。
であり、その目的は逆洗によってフィルタの再生を行な
うパティキュレートトラップ装置において、逆洗力によ
る衝撃に耐え、かつエンジン運転条件によって堆積パテ
ィキュレートが着火、燃焼を起してもフィルタの溶損が
起らず、さらには逆洗によって払い落されたパティキュ
レートによってフィルタのセルが閉塞されず、安定した
フィルタ特性が得られるパティキュレートトラップ装置
を提供することにある。
質の隔壁で区画された含塵ガス通路と清浄ガス通路とを
有するフィルタが内燃機関の排気通路に設置され、排ガ
スが前記含塵ガス通路から前記隔壁を通過して前記清浄
ガス通路に法用するように構成されており、このフィル
タより排ガスの流れの下流側に前記清浄ガス通路に向け
て高圧ガスを吹き込む逆洗手段が設けられたパティキュ
レートトラップ装置において、前記フィルタの含塵ガス
通路および清浄ガス通路は、前記隔壁によってそれぞれ
複数のセルに区画されてあり、前記隔壁の厚さが0.4
〜5.0■Iとされ、少なくとも前記含塵ガス通路の各
セルの最小内径が1.5mn+以上とされ、かつ、少な
くとも前記含塵ガス通路の各セルの通路長さと最小内径
との比が60以下とされていることを特徴とする。
向に延在する多数のセルを有するハニカム体からなり、
所定のセルについては一方の端部を封じ2残余のセルに
ついては他方の端部を封じた横造をなしている。
、細孔径100μm以下の材質からなる。
の下流側の排気通路内圧力が、前記フィルタの上流側の
排気通路内圧力に比べて、1000〜6000+nmA
g高くなるようにされている。
mとされているので、逆洗による高圧ガスの圧力に対し
て充分な強度が得られ、また、フィルタに堆積したパテ
ィキュレートが着火、燃焼してもフィルタの溶損やクラ
ックの発生を防止することができる。隔壁の厚さが0.
4mm未満では、必要とされるセルの内径を確保した場
合に強度が充分に得られず、ケーシングへの収容時や逆
洗時にかかる外力に対してフィルタが破損しやすくなる
。
場合に隔壁の溶損が発生する。なお、隔壁の厚さは、0
.6mm以上とすることがさらに好ましい、一方、隔壁
の厚さが5.0mmを超えると、単位容積当たりのろ過
面積を大きくとることが困難となり、フィルタの寸法、
重1が増大して装置のコンパクト化が妨げられる。なお
、隔壁の厚さは、0.6〜1.!+mmとすることがさ
らに好ましい。
ス通路の各セルの最小内径が1.5+am以上とされて
いるので、逆洗によって払い落されたパティキュレート
が通路内でブリッジングを起こしにくくなり、ブリッジ
ングによる通路の閉塞が防止される。金回ガス通路の各
セルの最小内径が1.5mm未満では、逆洗によって払
い落されたパティキュレートがセル内の通路を落下して
いる途中でブリッジングを起こし、通路を閉塞しゃすく
なる。なお、ここでセルの最小内径とは、例えばセルの
端面形状が正方形である場合にはその内周における一辺
の長さであり、セルの端面形状が長方形である場合には
その内周における短い方の辺の長さであり、セルの端面
形状が多角形である場合には内接円の直径であり、セル
の端面形状が円形である場合にはその内周における直径
を意味している。
の通路長さと最小内径との比(通路長さ/最小内径)が
60以下とされているので、上記ブリッジング現象をよ
り効果的に防止できる。すなわち1通路長さが長いほど
ブリッジング現象が起きやすくなるので、セルの最小内
径を大きくする必要があり、通路長さが短いほどブリッ
ジング現象が起きにくくなるので、セルの最小内径は小
さくてもよいことになる。上記通路長さ/最小内径が6
0を超えると、逆洗によって払い落されたパティキュレ
ートが通路を落下している途中でブリッジングを起こし
1通路の閉塞が発生しやすくなる。ただし1通路長さ/
最小内径が小さすぎる場合には、必要なろ過面積を確保
するためにフィルタが大型化して装置のコンパクト化が
損なわれるという問題が生じる。したがって、通路長さ
/最小内径は、30〜60とすることが好ましく、35
〜55とすることがさらに好ましい。
方向に延在する多数のセルを有するハニカム体からなり
、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た横造をなしている場合に
は、比較的簡単な横造で単位体積当たりのろ過面積を大
きくとれる横造とすることができる。
100μm以下の材質からなる場合には、フィルタの圧
損レベルを低く抑えつつ、必要とされるパティキュレー
トの捕集率を確保できる。気孔率が50%を超えると、
ディーゼルエンジンなどの排ガス中に含まれる2次粒子
径数μm以下のパティキュレートの捕集率が急激に低下
し、それと共に材料強度も低下してくる。また、気孔率
が30%未満では、フィルタの通気抵抗が無視できない
レベルトとなり、圧損レベルが高くなる。一方、最大の
細孔径が1100LLを超えると、パティキュレートが
隔壁を通過しやすくなり、パティキュレートの捕集率が
大幅に低下する傾向がある。
の排気通路内圧力が、フィルタの上流側の排気通路内圧
力に比べて、1000〜6000mmAg高くなるよう
にした場合には、逆洗効果を最大限に高めてフィルタの
正相を長期に亙って低いレベルに維持することができる
。上記逆洗差圧かlO口OmAg未満の場合には、充分
な逆洗効果が得られず、フィルタの圧損レベルを長期に
亙って安定させることが困難となる。また、上記逆洗差
圧が6000mAgを超える場合には、フィルタに強い
圧力がかかりクラック等が発生しやすくなる。
置の一実施例が示されている。この装置は、基本的には
前述した特開昭63−203087号と同様な横造を採
用している。
31の内部に、所要のシール部材32を介して筒状のフ
ィルタlOが収容されている。フィルタ10はろ過能(
すなわち気体は通過できるが、カーボンなどの固体微粒
子の多くを、特には実質的にすべてを通過させない機能
)を有する多孔質セラミックス製の隔壁11で区画され
、かつ、この隔壁11を境として相互に隣接する多数の
セル12.13を■するハニカム体を基本横造としてい
る。各セル12.13はいずれも長平方向に平行に延び
ている。
の端部が封材15によって塞がれており、フィルタIO
の他方の端面16側は開口している。残りのセル13は
フィルタIOの一方の端面!7側の端部が開口しており
、フィルタ10の他方の端面16側は1・l材14によ
って塞がれている。セル12とセル13は市松横様とな
るように交互に9置されている。そして、セル12は本
発明における含塵ガス通路を構成しており、セル13は
本発明における清浄ガス通路を構成している。
、15はそれぞれフィルタlOの下面、上面に位置して
いる。図示の簡略化のため、第1図では少放の隔壁11
のみを示しているが、実際にははるかに多数の薄い隔壁
IIが、より小さなピッチで形成され、それによって多
数のセル12.13が形成されている。フィルタIOの
側周を形成する外壁18は隔壁11よりは肉厚とされて
フィルタl口の損イ8防止が図られ、さらに非通気性と
されて、その内側に微粒子がほとんど堆積しないように
図られている。
成されており、ケーシング31と再捕集部41の間には
、側方から来るディーゼルエンジンの排ガスの導入管3
7が開口している。
2を有する。M42のやや上方には、電気抵抗加熱式の
ヒータ46を備えるフィルタ板43がゆるやかに傾斜し
て季設されている。開閉可能かつ通常時には閉じている
i47を備える灰分取り出し口44が、フィルタ板43
の側方すぐ上に開口している。
ンフローを形成させ、パティキュレートの再捕集るよび
燃焼の促進を図ることができる。
ている。ケーシング3!の直上部に位置する流出管38
内には、本発明における逆洗手段としての加圧気体噴射
用のノズル40が、フィルタlOの出口側の端面17に
向けて開口している。
10についてさらに説明すると、フィルタ10の隔壁1
1は、通気性多孔質な材質からなり、例えば多孔質セラ
ミックス、焼結金属、無機繊維体等を採用できるか、耐
熱性、強度の観点より、コージェライト、ムライト、S
iC等の多孔質のセラミックス焼成体がより好ましく使
用される。
4〜5.0mmの範囲とされ、耐熱性1強度、重量の観
点より、より好ましくは0.6〜1 、511111の
範囲とされている。
長方形の内周における短い方の辺の長さ)Wは、 1.
5mm以上とされ、逆洗によって払い落されたパティキ
ュレートによるセルの目詰まりの防止および装置全体の
大きさ1重量の観点からより好ましくは2.5〜61ロ
1TIII+とされている。
比(R/W)は、60以下、装置全体の大きさ、重量の
観点からより好ましくは30〜60の範囲とされている
。なお、通路長さ2は、第1図に示すように、実質的に
フィルタlOの長さを意味している。また、第3図に示
すように、各セル12.13が多角形をなす場合には、
最小内径Wは内接円Rの直径を意味している。
I2/W)に関する限定は、特に含塵ガス通路をなすセ
ル12について必要とされるものであり、清浄ガス通路
をなすセル13については上記の範囲でな(でもよい。
100μm以下の材質からなっている。
て説明する。
経て、フィルタlOの下方端面16より、端面が閉塞さ
れていないセル12内へ導かれる。排ガスはセル12を
上方へ向けて流れるが、このセル12の上方端面は閉塞
材15によって閉塞されているため、隔壁11を通過し
て隣りのセル13へ流出する。
、逆に」ニガ端面17が開放されているため、排ガスは
フィルタIOの上方端面17より流出され、排ガス流出
管38を経てパティキュレートトラップ装置より排出さ
れる。排ガス中に含有されているパティキュレートは、
排ガスが隔壁11を通過する際に捕集され、セル12側
の壁面に堆積される。そして、セル13を通って流出管
38から流出するガスは清浄ガスとなる。
2内壁に堆積するパティキュレート量が増加して排ガス
の通気圧損が上昇し、エンジンの運転に支障をきたす。
IOの通気圧損が所定のレベルに達した時点で、逆洗ノ
ズル40より加圧気体を例えば0.1−1.0秒間噴射
して、セル【2の壁面に堆積したパティキュレートの払
い落とし操作を行なう、パティキュレートが払い落され
たフィルタlOは1通気抵抗が元のレベルに戻り、捕集
操作を再開することができる。なお、逆洗時におけるフ
ィルタ10の下流側の圧力がフィルタlOの上流側の圧
力に比べて1000〜60口(1mmAg高くなるよう
にすることにより、堆積したパティキュレートの払い落
しを効果的に行なうことができる。
が0.4〜5.0 ++uaとされているので、上記逆
洗時において隔壁11にクラックが生じたりすることを
防止できる。また、特にセル12の最小内径Wが1.5
+na+以上とされ、かつ、通路長さβと最小内径Wの
比(g/W)が60以下とされているので、逆洗によっ
て払い落されたパティキュレートがセル12内でブリッ
ジングを起こして通路を閉塞するこが防止される。さら
に、フィルタlOの隔壁11が気孔率30〜50%、細
孔径100μm以下の材質からなるので、パティキュレ
ートを効果的に捕集することができる。
なフィルタ板43によるダウンフロー効果および重力の
効果によりフィルタIO下方に配置された再抽実部41
へ再捕集される。そして、同じく再抽実部41のフィル
タ板43の上部に配置された電気ヒータ46によって着
火され、パティキュレートが燃焼、焼却される。なお、
逆洗操作中は、逆洗流によって排ガス流を一時的ではあ
るが閉塞することになるため、逆洗時間は極めて短時間
、好ましくは0.1−0.5秒程度とすることが好まし
い。
数に分岐させ、分岐された各通路にこのパティキュレー
トトラップ装置をそれぞれ設け、排ガス流を適宜切り換
えて各通路において交互に逆洗を行なうようにする。
の端面を閉塞されたセル12.13が交互に配置されて
なるハニカム体を用いているが、本発明は、上記のよう
なフィルタlOを用いることに限定されるものではなく
1例えば含塵ガス通路と清浄ガス通路とが層状に形成さ
れて、それぞれの通路か異なる方向に開口されているよ
うなフィルタを用いることも可能である。
転試験を行なった。
。なお、フィルタlOの材質は、コージェライトとし、
気孔率40〜45%、平均細孔径35μm、最大細孔径
75〜115μm(計測器の目盛において両者の間)の
ものを使用した。
給ディーゼルエンジンである。この場合、排ガスの一部
をバイパス管より逃がし、フィルタlOに導入するガス
量を各フィルタの単位面積当たりの処理量で約160m
3/hr−m”となるようにした。
0mAgとなるようにした。
果から1本発明で規定したフィルタを有する装置No、
1.2は、フィルタの損傷や目詰まりが防止されること
がわかる。しかし、隔壁IIの厚さの薄い装置No、3
ではフィルタの溶FMが起こり、通路長さとセルの最小
内径の比β/Wが大きい装置N014ではフィルタの目
詰まりが認められ、セルの最小内径Wが小さ(,12/
wがさらに大きい装置No、5ではフィルタの目詰ま
りがより顕著となることがわかる。
を逆洗ノズルから加圧ガスを噴出する逆洗方式で行なう
ので、堆積したパティキュレートをフィルタ面上で燃焼
させる方式に比べて、フィルタの溶損、クラック等の問
題を解決することができる。
にしたので、逆洗時の高圧に充分耐えることができ、か
つ、エンジンの運転条件によって排ガス温度がパティキ
ュレ一トの着火温度以上となって堆積したパティキュレ
ートが着火、燃焼しても、フィルターの溶損やクラック
が発生する問題を解決することができる。
セルの最小内径を1.5mm以上とし、含塵ガス通路に
おけるセルの通路長さと最小内径との比を603.]下
としたので、逆洗によって払い落とされたパティキュレ
ートがセル内を落下している最中に途中でセル内でブリ
ッジングを起こしてセルの目詰まりを起こすという問題
を解決することができる。
実施例を示す縦断面図5第2図は本発明に用いられるフ
ィルタの部分横断面図、第3図は本発明に用いられるフ
ィルタの他の例を示す部分横断面図、第4図は従来より
用いられているフィルタの一例を示す一部切欠き斜視図
、第5図は同フィルタの縦断面図である。 図中510はフィルタ、11は隔壁、12.13はセル
、14.15は封材、16.17は端面、31はケーシ
ング、37は徘ガス導入管、38は排ガス流出管、40
は逆洗ノズル、41は再捕集部、43はフィルタ板、4
6はヒータ、tは隔壁の厚さ、Wはセルの最小内径、2
はセルの通路の長さである。 第2図 第3図 第5図
Claims (4)
- (1) 通気性多孔質な材質の隔壁で区画された含塵ガ
ス通路と清浄ガス通路とを有するフィルタが内燃機関の
排気通路に設置され、排ガスが前記含塵ガス通路から前
記隔壁を通過して前記清浄ガス通路に流出するように構
成されており、このフィルタより排ガスの流れの下流側
に前記清浄ガス通路に向けて高圧ガスを吹き込む逆洗手
段が設けられたパティキュレートトラップ装置において
、前記フィルタの含塵ガス通路および清浄ガス通路は、
前記隔壁によってそれぞれ複数のセルに区画されており
、前記隔壁の厚さが0.4〜5.0mmとされ、少なく
とも前記含塵ガス通路の各セルの最小内径が1.5mm
以上とされ、かつ、少なくとも前記含塵ガス通路の各セ
ルの通路長さと最小内径との比が60以下とされている
ことを特徴とするパティキュレートトラップ装置。 - (2) 前記フィルタは、同方向に延在する多数のセル
を有するハニカム体からなり、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
じた横造をなしている請求項1記載のパティキュレート
トラップ装置。 - (3) 前記フィルタの前記隔壁は、気孔率30〜50
%、細孔径100μm以下の材質からなる請求項1また
は2記載のパティキュレートトラップ装置。 - (4) 前記逆洗手段の作動時において、前記フィルタ
の下流側の排気通路内圧力が、前記フィルタの上流側の
排気通路内圧力に比べて、1000〜6000mmAg
高くなるようにされている請求項1、2または3記載の
パティキュレートトラップ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29775788A JP2544659B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | パティキュレ―トトラップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29775788A JP2544659B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | パティキュレ―トトラップ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02146212A true JPH02146212A (ja) | 1990-06-05 |
| JP2544659B2 JP2544659B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=17850780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29775788A Expired - Lifetime JP2544659B2 (ja) | 1988-11-25 | 1988-11-25 | パティキュレ―トトラップ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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