JPH0712654Y2

JPH0712654Y2 - パティキュレートトラップフィルタの再生装置

Info

Publication number: JPH0712654Y2
Application number: JP5828790U
Authority: JP
Inventors: 三千雄大野; 明朗永田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2005-03-29
Also published as: JPH0417115U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案はディーゼル機関における燃焼排出ガス中のパテ
ィキュレートを捕集し燃焼して除去するためのパティキ
ュレートトラップフィルタの再生装置に関するものであ
る。

［従来の技術］従来よりディーゼル機関においては、燃料の燃焼時に発
生するカーボン粒子等のパティキュレートが黒煙となっ
て大気中に排出されることを防止するため、排気管路中
に前記パティキュレートを捕集するパティキュレートト
ラップフィルタを備えた排気浄化装置が設けられている
が、長期間の使用等により排気浄化装置の円筒状容器に
収納されたパティキュレートトラップフィルタが目詰ま
りを起こすと、背圧が高くなりディーゼル機関の出力が
低下する。そこで、前記排気浄化装置には定期的に、あ
るいは背圧が一定以上になった時に、前記パティキュレ
ートトラップフィルタの濾過面に堆積したカーボン粒子
等のパティキュレートを燃焼させることにより目詰まり
を解消させるバーナー装置が備えられている。

しかしながら、前記バーナー装置の火炎噴射口からの火
炎をそのままパティキュレートトラップフィルタに流す
と、該火炎の流れはパティキュレートトラップフィルタ
の外周部より中央部に多く流れるため、中央部は温度が
高くなる傾向にあり、カーボン粒子等のパティキュレー
トが均一に燃焼されず、その上、前記パティキュレート
トラップフィルタが局部的に過熱され、パティキュレー
トトラップフィルタの外周部と中央部に発生する熱応力
の差から外周部と中央部との間で亀裂等の破損を生じた
り、限界温度に達すると当該フィルタ自体が溶損したり
する恐れが大であった。

そこで上記課題を解決するために、バーナー装置の火炎
噴射口からの火炎を排気管路の周縁側に偏らせる流量調
整部材を、パティキュレートトラップフィルタとバーナ
ー装置の間に取り付けたパティキュレートトラップフィ
ルタの再生装置が実開平1-15713号公報等に提案されて
いる。

［考案が解決しようとする課題］しかしながら、前記パティキュレートトラップフィルタ
の再生装置は、火炎噴射口からの火炎の流れを排気管路
の周縁部に偏らせることにより、火炎の流れを平均化す
ることはできるものの、パティキュレートトラップフィ
ルタ周囲の当該フィルタの固定部材による熱引け等でパ
ティキュレートトラップフィルタ内部に堆積したパティ
キュレートの燃焼分布に時間差を生じ、その結果、熱応
力の差からパティキュレートトラップフィルタに亀裂を
生じたり、過熱による溶損がみられた。また、火炎燃焼
ガスの流量が少ないと再生中に当該フィルター内のパテ
ィキュレートの発熱量が増加して温度が限界を越えるた
め、燃焼空気の流量を絞って少量づつ再燃焼させる必要
があり、パティキュレートトラップフィルタの再生に長
時間を必要とするという課題があった。

［考案の目的］本考案は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的
は、パティキュレートトラップフィルタに捕集されたパ
ティキュレートを均一に、かつ短時間に燃焼して、パテ
ィキュレートトラップフィルタに亀裂等の破損や溶損を
発生したりすることなく、その目詰まりを解消させるこ
とができるパティキュレートトラップフィルタの再生装
置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本考案のパティキュレートトラップフィルタの再生装置
は、排気管路に設けた円筒状容器内に、燃焼排出ガス中
のパティキュレートを捕集するパティキュレートトラッ
プフィルタと、該パティキュレートを燃焼させるため当
該フィルタの上流に設けたバーナー装置とを備えたパテ
ィキュレートトラップフィルタの再生装置において、当
該フィルタ側の燃焼排出ガスのディストリビュータ周縁
部に穴明きプレートを、他方の周縁部に邪魔板をそれぞ
れ具備した先端がロート状の開口部を成すディストリビ
ュータと前記円筒状容器とで形成される空間に、バーナ
ー装置の火炎噴射口と燃焼空気の噴出口とをそれぞれ配
設したことを特徴とするものである。

［実施例］以下、本考案を詳細に説明する。

第１図は本考案に係る一実施例としてのパティキュレー
トトラップフィルタの再生装置の要部破断図であり、第
２図は第１図に示すディストリビュータに組み込まれた
部品を示す斜視図である。

第１図及び第２図において、１は排気管路、２は円筒状
容器３に収納したパティキュレートトラップフィルタ、
４はパティキュレートトラップフィルタ２の上流に設け
た火炎噴射口５を有するバーナー装置で、６はパティキ
ュレートトラップフィルタ２側の周縁部8aに設けた穴明
きプレート９と、他方の周縁部8bには邪魔板10を具備し
たロート状の開口部７を有するディストリビュータで、
円筒状容器３とディストリビュータ６とで形成される空
間12にはバーナー装置４の火炎噴射口５と燃焼空気とし
て燃焼排出ガスの噴出口11とが配設されてパティキュレ
ートトラップフィルタの再生装置が構成されている。

前記再生装置の稼働に際しては、エンジンはアイドリン
グの状態であり、先ず排気管路１から分岐した分岐管13
の排気ガス導入バルブ（不図示）を開き、排気管路１の
排気ガスカットバルブ14を閉じる。次いで、バーナー装
置４の燃焼空気制御バルブ（不図示）を少し開き、バー
ナー装置１に着火して火炎をディストリビュータ６に組
み込まれた邪魔板10に噴射する。と同時に、火炎噴射口
５の周囲から分岐管12を通り噴出口11より供給される約
100乃至150℃の燃焼排出ガスが、火炎噴射口５から噴射
された火炎と共に邪魔板10に当たり、ディストリビュー
タ６の表面を渦流状に回転しながら混合され、周縁部8a
に設けた穴明きプレート９により、火炎を分散し、その
流速を均一にしてパティキュレートトラップフィルタ２
に流れる。

また、バーナー装置４の火炎噴射口５は、円筒状容器３
の周りから邪魔板10に火炎が当たる角度に取り付けるこ
とにより、火炎と燃焼排出ガスが邪魔板10で吹き返さ
れ、混合されて渦流を形成し、穴明きプレート９で均一
化される。その結果、混合ガスの流速分布は乱流分布と
なり、当該フィルタ内部のガスの熱伝導もほぼ均一とな
り、燃焼タイミングも均一化され、温度勾配により発生
する当該フィルタの亀裂等を防ぐことができる。

このようにして混合された火炎は、パティキュレートト
ラップフィルタ２に堆積したカーボン粒子等のパティキ
ュレートを再燃焼する。再燃焼時間は予め設定した時間
とし、該時間でバーナー装置４の燃焼を止め、約１分間
掃気後、排気ガスカットバルブ14を開くと共に排気ガス
導入バルブを閉じる。

かくして、エンジンの燃焼排出ガスは再びパティキュレ
ートトラップフィルタ２を通って車外に排出されるた
め、車外にはパティキュレートをほとんど含まない燃焼
ガスが排出されることとなる。

本実施例のパティキュレートトラップフィルタの再生装
置では、排気管路１を流れる燃焼排出ガスを利用してパ
ティキュレートの燃焼時に多量の空気を送り込むため、
パティキュレートは完全燃焼し、かつパティキュレート
の発熱量を前記空気が奪うため当該フィルタ自体が高温
になるのを押え、短時間でパティキュレートを再燃焼す
ることができることになる。その際の適切な燃焼空気量
は、熱量をＱ、空気容積をＶ、空気比熱をC_P、密度を
γ、t₁−t₂を煤燃焼による温度上昇分とするとＱ＝Ｖ・C_P・γ（t₁−t₂）の式よりＶ＝Q/C_P・γ（t₁−t₂）となる。

例えば、パティキュレートとしてカーボン粒子を主体と
する煤の発熱量が約8000Kcal/Kgとすると、煤40gの発熱
量は320Kcalとなり、これを500乃至800℃の再燃焼ガス
により120秒で燃焼させ、該燃焼による温度の上昇を200
℃以内に押えるに必要な燃焼空気量は、前記算出式より 320000/120＝Ｖ・0.24・1.29・200となり、Ｖ＝43.1 1/sec ＝2586 1/min であるから、2500 1/min以上の燃焼空気を流せば、煤の
発熱量によるパティキュレートトラップフィルタの温度
上昇を200℃以内に押さえて、当該フィルタ内部の温度
を900℃以下で煤を再燃焼することが可能となる。

尚、燃焼空気量の制御には、差圧センサーにより流量を
検知し、該流量が少ない時には、燃料噴射ポンプ制御装
置に信号を出してエンジンの回転数を上昇させ、燃焼排
出ガスを増加させる。また、燃焼空気量が十分で当該フ
ィルタ入り口の燃焼用ガスの温度が高い時には、温度セ
ンサーにてその温度を検知し、バーナー装置の燃料ポン
プを制御して温度を一定に保つことにより、安定して煤
を再燃焼させることができる。

次に、本考案に係るパティキュレートトラップフィルタ
の再生装置の実験例を第１図に基づいて述べる。

排気管路１に設けた円筒状容器３内に、煤40gをフルイ
にかけながら目詰めした直径178mm、長さ190mmのコージ
ライト製のハニカム構造体から成るパティキュレートト
ラップフィルタ２を収容し、燃焼ガスの出口より30mmの
位置に測温用熱電対を配置するとともに、当該フィルタ
２の入口温度が600℃の煤燃焼用ガスをバーナー装置４
の火炎噴射口５と燃焼排出ガスの供給口である噴出口11
から総量で3500 1/min流して燃焼用混合ガスの出口側よ
り煤の燃焼状態を観察した。

その結果を、第３図乃至第６図に示す。図中の斜線部が
煤の燃焼部分である。

第３図は煤燃焼用ガスを流し初めてから２分30秒後の煤
の燃焼状態を示し、第４図は同じく３分後、第５図は同
じく３分30秒後、第６図は同じく４分後の煤の燃焼状態
を示す。この結果、当該フィルタに堆積し40gの煤は５
分で燃焼を完了し、前記出口側の煤が燃焼し始めてから
80％を越える面積が燃焼するまでの所要時間は、最大約
１分であり、最高温度も878℃と低く、垂直方向の中心
部と外周部の温度差も最大110℃を示したが、コージラ
イト製のパティキュレートトラップフィルタを破損した
り、溶損したりすることはなかった。

尚、本実施例では燃焼空気の供給源としてエンジンから
の燃焼排出ガスを利用したが、別途、コンプレッサーか
ら再燃焼用の空気を供給しても同様の効果が得られるこ
とを確認している。

［考案の効果］本考案のパティキュレートトラップフィルタの再生装置
は、パティキュレートトラップフィルタに供給されるバ
ーナー装置の火炎噴射口からの火炎と導入された燃焼空
気との混合ガスがデイストリビユータにより均一な流速
となり、パティキュレートの発熱量を押えて該パティキ
ュレートを一様に極めて速やかに燃焼することから、パ
ティキュレートトラップフィルタの目詰まりを短時間に
解消することができ、しかもパティキュラートラップフ
ィルタを破損したり溶損したりすることがなく、耐久性
と信頼性に優れたパティキュレートトラップフィルタの
再生装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るパティキュレートトラップフィル
タの再生装置の一実施例を示す要部破断図、第２図は第
１図に示すディストリビュータに組み込まれた部品を示
す斜視図、第３図は煤燃焼用ガスを流し初めてから２分
30秒後の煤の燃焼状態を示す図、第４図は同じく３分後
の煤の燃焼状態を示す図、第５図は同じく３分30秒後の
煤の燃焼状態を示す図、第６図は同じく４分後の煤の燃
焼状態を示す図である。１……排気管路２……パティキュレートトラップフィルタ３……円筒状容器４……バーナー装置５……火炎噴射口６……ディストリビュータ７……開口部 8a、8b……周縁部９……穴明きプレート 10……邪魔板 11……噴出口 12……空間

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】排気管路に設けた円筒状容器と、該容器内
に収納した燃焼排出ガス中のパティキュレートを捕集す
るパティキュレートトラップフィルターと、捕集したパ
ティキュレートを燃焼させるため当該フィルタの上流に
設けたバーナー装置を備えたパティキュレートトラップ
フィルタの再生装置において、当該フィルタ側の燃焼排
出ガスのディストリビュータ周縁部に穴明きプレート
を、他方の周縁部に邪魔板をそれぞれ具備した先端がロ
ート状の開口部を成すディストリビュータと前記円筒状
容器とで形成される空間に、バーナー装置の火炎噴射口
と燃焼空気の噴出口とを配設したことを特徴とするパテ
ィキュレートトラップフィルタの再生装置。