JPH08232638A - 集塵装置 - Google Patents
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- JPH08232638A JPH08232638A JP7034902A JP3490295A JPH08232638A JP H08232638 A JPH08232638 A JP H08232638A JP 7034902 A JP7034902 A JP 7034902A JP 3490295 A JP3490295 A JP 3490295A JP H08232638 A JPH08232638 A JP H08232638A
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Abstract
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3−1(3−2)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4−1(4−
2)とを備えた集塵装置1−1(1−2)において、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14−1(14−2)を
有し、前記フィルタの圧力損失を検出する圧力検出手段
15を有するとともに、前記逆洗気流発生装置4−1
(4−2)が、前記温度検出手段で求めた排気ガス温度
および/または前記圧力検出手段で求めた圧力損失に基
づき、逆洗気流の流量が可変できるような記憶回路およ
び演算回路を有する逆洗気流流量調節手段9−1(9−
2)を有するよう集塵装置を構成する。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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、前記フィルタの圧力損失
を検出する圧力検出手段を有するとともに、前記逆洗気
流発生装置が、前記温度検出手段で求めた排気ガス温度
および/または前記圧力検出手段で求めた圧力損失に基
づき、逆洗気流の流量が可変できるような逆洗気流流量
調節手段を有することを特徴とするものである。
により、逆洗気流発生装置から供給される逆洗気流の流
量を、排気ガスの温度および圧力損失に応じて時間とと
もに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。
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り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の性状が変化し
て逆洗し易くなるために、フィルタの圧損上昇率が、同
一の逆洗条件においても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、逆洗エア
量の適正化が可能となる。
温度センサを設け、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調整する方法、(2)圧力
検出装置を設け、この圧力検出装置によりフィルタの圧
力損失を検出し、検出した圧力損失が高い時は逆洗気流
の流量を多くするとともに、圧力損失が低い時は流量を
少なくするよう調整する方法が好ましい。さらに、
(3)排気ガス温度と、圧力損失の経時的変化から求め
た圧損上昇率と、流すべき逆洗エア量との関係を、予め
先行試験で求めておき、排気ガス温度に応じて圧損上昇
率が0または負となるよう、予め求めた関係から逆洗エ
アの流量を決定するよう調整すると、より精度の良い制
御ができるため好ましい。
図である。図1に示す例では、2個の集塵装置を使用
し、一方の集塵装置が集塵を行うと同時に他方の集塵装
置の逆洗再生を行いそれを交互に行うことで、連続して
集塵が可能な構成をとっている。図1において、本発明
の集塵装置1−1(1−2)は、缶体2−1(2−2)
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3−1(3−2)と、このフィルタ3
−1(3−2)における含塵ガスの流れとは逆向きにフ
ィルタ3−1(3−2)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4−1(4−2)とを備
えている。
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3−1
(3−2)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
を有しその一端面を封じた平板状の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を有しそれぞれの一端面を
封じた構造を有するものも使用することができる。
は、缶体2−1(2−2)のフィルタ3−1(3−2)
の下流側に設けた管路5−1(5−2)に、逆洗エア開
閉弁6−1(6−2)、エアタンク7−1(7−2)、
コンプレッサ8−1(8−2)を設けるとともに、逆洗
エア開閉弁6−1(6−2)の開閉動作を制御するため
の、記憶回路、演算回路を有する逆洗気流流量調節装置
9−1(9−2)を設けて構成されている。
ルタ部を有し、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1−1(1−2)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1−1(1−2)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2−1(2−2)のフィルタ3−1(3−
2)の上流側に、管路12−1(12−2)を介して電
気ヒータ付きのスートタンク13−1(13−2)を設
けている。本例では、逆洗気流流量調節装置7へ供給す
べき排気ガス温度とフィルタ1−1(1−2)の圧損と
を測定するため、排気ガス供給管路10に温度センサ1
4−1(14−2)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とに接続した差圧計15
を設けている。また、排気ガス供給管路10と排気ガス
排出管路11とには、運転を切り換えるための排気遮断
弁16−1と17−1(16−2と17−2)を設けて
いる。なお、差圧計15を集塵装置1−1および1−2
の各々に設けることもできる。こうすることで、各々の
フィルタの圧損上昇をより正確に把握でき、より効率よ
く逆洗動作の制御を行うことが可能となる。
たシステムでは、排気遮断弁16−1、17−1を開状
態、洗浄エア開閉弁6−1を閉状態とするとともに、排
気遮断弁16−2、17−2を閉状態、逆洗エア開閉便
6−2を開状態とすることで、集塵装置1−1で集塵を
行うと同時に、集塵装置1−2で逆洗を行っている。す
なわち、上述した弁の開閉状態で、まず集塵動作は、含
塵ガスとしての排気ガスをフィルタ3−1の一方の開口
端からフィルタ3−1内に供給し、フィルタ3−1の隔
壁を通過させて集塵を行ったのち、フィルタ3−1の他
方の開口端から集塵後の正常な排気ガスを外部へ排出す
ることで行うことができる。
洗エアを、フィルタ3−2の他方の開口端から供給し、
フィルタ3−2の隔壁を通過させたのち、除去すべき粒
子状物質であるスートとともにフィルタ3−2の一方の
開口端から排出し、排出したスートをスートタンク13
−2に貯めることで行うことができる。なお、スートタ
ンク13−2内のスートは、スートタンク13−2に付
属した電気ヒータを利用して定期的にあるいは連続的に
燃焼除去させることができる。また、流すべき逆洗エア
量は、温度センサ14−2から伝達される信号に基づき
検出された排気ガスの温度および差圧計15から伝達さ
れる信号に基づき検出された圧損に基づいて、記憶回
路、演算回路を有する逆洗気流流量調節装置9−2で決
定することができる。
点は、圧縮した逆洗エアを使用してフィルタ3−1(3
−2)の再生を行うにあたり、逆洗気流流量調節装置9
−1(9−2)を設け、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で、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ている点で
ある。すなわち、本発明者らは、幾多の研究の結果、図
5に示す厚損上昇率を考慮することで、図6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5に従っ
て厚損上昇率を説明すると、通常の集塵状態における厚
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、一瞬厚損値は
a’まで下がり、さらに集塵動作を再会すると再び厚損
値は上昇しbに達する。ここで、再度逆洗を行うと厚損
値はb’に下がり、これを繰り返すことで厚損値の上昇
を抑制することができる。その際、(Pb −Pa )/
(Tb −Ta )が厚損上昇率となる。
(a)に示すように、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、と定義することができる。そして、図6
(b)に示すように、圧損上昇率は、排気ガス温度を逆
洗エア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、温度センサで測定した排気ガス温度と、差圧計で測
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または負となる最適な逆洗
エア量を図6(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
9−1(9−2)で制御することで、本発明の集塵装置
を得ることができる。なお、図6(b)に示す関係は、
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約3〜4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2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リットル前後、圧損値が3000
mmH2 Oを越えないように、最大30絵一途留を1回
の逆洗で消費した。
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6
(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なるため、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。なお、厚損値
が許容値よりもかなり低く厚損上昇率も小さければ、逆
洗を頻繁に行うことも必要なく、使用する逆洗エア量を
節約することができる。
節装置9−1(9−2)における逆洗エア量決定の実際
の例を示すフローチャートの一例である。図7に従って
説明すると、まず温度センサ14−1(14−2)によ
り排気ガス温度を検出するとともに、差圧計15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、この場合は出来る
限りフィルタの直前で測定することが望ましい。また、
フィルタ3−1(3−2)の温度を測定しても良く、こ
の場合はフィルタの排気ガス入口側中央付近もしくは周
辺部でフィルタ表面に接するように温度センサを取り付
けることが望ましい。圧損値は、フィルタ3−1(3−
2)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
回転数等のエンジン運転条件により求める)によって演
算回路で補正している。
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3−1の次の逆洗で必要
な逆洗エア量を決定する。そして、排気遮断弁及び逆洗
エア開閉弁の状態を切り換え、集塵装置1−1と1−2
の運転状態を切り換えた後、決定した逆洗エア量をフィ
ルタ3−1に流すことで、フィルタ3−1の逆洗を行
う。なお、逆洗エア量は、コンプレッサ8−1(8−
2)によるエアタンク7−1(7−2)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7−1(7
−2)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6−1(6−2)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6−1
(6−2)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開閉度を
調整することにより設定できる。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。
によれば、逆洗気流流量調節手段により、逆洗気流発生
装置から供給される逆洗気流の流量を、排気ガスの温度
および圧力損失に応じて時間とともに変化させることが
でき、逆洗気流の流量を所定の方法により適切に決定す
ることで、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。
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。
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。
る。
成を示す図である。
構成を示す図である。
の例の構成を示す図である。
めのグラフである。
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。
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。
−1、3−2 フィルタ、4−1、4−2 逆洗気流発
生装置、5−1、5−2 管路、6−1、6−2逆洗エ
ア開閉弁、7−1、7−2 エアタンク、8−1、8−
2 コンプレッサ、9−1、9−2 逆洗気流流量調節
装置、10 排気ガス供給管路、11排気ガス排出管
路、12−1、12−2 管路、13−1、13−2
スートタンク、14−1、14−2 温度センサ、15
差圧計、16−1、16−2、17−1、17−2
排気遮断弁
(a)に示すように、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、と定義することができる。そして、図6
(b)に示すように、圧損上昇率は、排気ガス温度を逆
洗エア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、温度センサで測定した排気ガス温度と、差圧計で測
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または負となる最適な逆洗
エア量を図6(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
9−1(9−2)で制御することで、本発明の集塵装置
を得ることができる。なお、図6(b)に示す関係は、
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4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2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リットル前後、圧損値が3000mmH
2 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。
の例の構成を示す図である。
Claims (8)
- 【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、前記フィ
ルタの圧力損失を検出する圧力検出手段を有するととも
に、前記逆洗気流発生装置が、前記温度検出手段で求め
た排気ガス温度および/または前記圧力検出手段で求め
た圧力損失に基づき、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ことを特徴とする集塵
装置。 - 【請求項2】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1記載
の集塵装置。 - 【請求項3】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1記載の集塵装置。 - 【請求項4】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鉛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あるいは金属材
料からなる請求項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高
い時には逆洗気流の流量を少なくなるよう調整する請求
項1〜4のいずれか1項に記載の集塵装置。 - 【請求項6】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1〜5のいずれか1項に記載の集塵
装置。 - 【請求項7】前記温度検出手段で検出した排気ガス温度
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
段で求めた排気ガス温度に応じて、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6記載の集塵装
置。 - 【請求項8】前記逆洗気流流量調節手段が、逆洗気流の
噴出時間の長短により調節する方法および逆洗気流の噴
出圧力の高低により調節する方法のうち、少なくとも一
方の方法である請求項1〜7のいずれか1項に記載の集
塵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034902A JP3014940B2 (ja) | 1995-02-23 | 1995-02-23 | 集塵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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