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JP2001295628A - Dpf device for incinerating spm by means of microwave - Google Patents

Dpf device for incinerating spm by means of microwave

Info

Publication number
JP2001295628A
JP2001295628A JP2000113719A JP2000113719A JP2001295628A JP 2001295628 A JP2001295628 A JP 2001295628A JP 2000113719 A JP2000113719 A JP 2000113719A JP 2000113719 A JP2000113719 A JP 2000113719A JP 2001295628 A JP2001295628 A JP 2001295628A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
exhaust gas
microwave
case
particulate matter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000113719A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2000113719A priority Critical patent/JP2001295628A/en
Publication of JP2001295628A publication Critical patent/JP2001295628A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust 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
    • F01N3/023Exhaust 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
    • F01N3/027Exhaust 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 using electric or magnetic heating means
    • F01N3/028Exhaust 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 using electric or magnetic heating means using microwaves

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DPF(diesel particulate filter) device for collecting particulate matters in exhaust gas with a filter, and heating and incinerating the collected particulate matters by means of microwaves. SOLUTION: This DPF device has the filter 3 for collecting particulate matters, included in exhaust gas arranged in a case 2 and a microwave generator 1 for generating microwaves to incinerate the collected particulates. The case 2 is formed with metallic inner wail plates 6, metallic outer wall plates 5 and thermal insulators 4. The microwaves generated by the microwave generator 1 are introduced into the case 2 via a waveguide 12 provided on the case 2, to incinerate the particulate matters collected by the filter 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,ディーゼルエン
ジンから排出される排気ガス中のパティキュレートを捕
集してマイクロ波を利用してSPMを焼却するDPF装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DPF device for collecting particulates in exhaust gas discharged from a diesel engine and incinerating SPM using microwaves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,エンジンの排気ガスを処理する排
気ガス処理装置は,排気管に配設したフィルタの面積を
大きく形成すると共にフィルタに対して加熱コイルを取
り付け,排気ガスに含まれるカーボン等のパティキュレ
ート物質をフィルタの前面部に堆積させて捕集し,次い
でフィルタに堆積したカーボンを加熱コイルを通電して
加熱してカーボンを加熱燃焼させて焼却し,フィルタを
再生している。
2. Description of the Related Art Conventionally, an exhaust gas treatment apparatus for treating exhaust gas of an engine has a large filter area provided in an exhaust pipe, a heating coil attached to the filter, and a carbon or the like contained in the exhaust gas. The particulate matter is deposited on the front surface of the filter and collected, and then the carbon deposited on the filter is heated by energizing a heating coil to burn and burn the carbon, thereby regenerating the filter.

【0003】例えば,実開平1−144427号公報に
開示されたディーゼルパティキュレートフィルタ装置
は,排気ガスをフィルタ本体に通し,該フィルタ本体で
排気ガス中のカーボン,スモーク等のパティキュレート
を捕集し,フィルタ本体にパティキュレートが堆積して
目詰まりした場合に,フィルタ本体に排気ガスを流すの
を遮断し,別のフィルタ本体に排気ガスを流すように切
り換え,目詰まりしたフィルタ本体の下流側から空気を
送り込み,フィルタ本体を加熱して目詰まりしているパ
ティキュレートを焼却するものである。
For example, a diesel particulate filter device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 1-144427 passes exhaust gas through a filter body, and the filter body collects particulates such as carbon and smoke in the exhaust gas. When particulates accumulate in the filter body and clog the filter, shut off the flow of exhaust gas to the filter body and switch to the flow of exhaust gas to another filter body. From the downstream side of the clogged filter body It blows in air and heats the filter body to incinerate the clogged particulates.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ディーゼルエンジンか
ら排出される排気ガス中には,カーボン,スモーク,H
C,SOX 等のパティキュレート物質が含まれている
が,パティキュレート物質は,カーボンと炭化水素の合
成物であり,その大きさは,極めて大きい粒子から小さ
いもの,具体的には,40μm〜0.1μmの粒径の範
囲であり,20μm程度のものが多く,これらのサイズ
のものが排気ガス中に分散している。特に,パティキュ
レート物質のサイズ中で,2.5μm以下の小さい粒径
のものが,環境上,喘息等の人体に悪影響を与えるとい
うことで問題とされている。
The exhaust gas discharged from a diesel engine contains carbon, smoke, H
Although particulate matter such as C and SO X is contained, the particulate matter is a composite of carbon and hydrocarbon, and the size of the particulate is from very large to small, specifically 40 μm to 40 μm. The particle size is in the range of 0.1 μm, often about 20 μm, and these sizes are dispersed in the exhaust gas. In particular, among the sizes of the particulate substances, those having a small particle size of 2.5 μm or less are problematic in that they adversely affect the human body such as asthma in the environment.

【0005】しかしながら,ディーゼルパティキュレー
トフィルタ装置で微粒子のパティキュレート物質を捕集
する場合に,微粒子が繊維フィルタの繊維間の交差空間
を通り抜けて排出される恐れがあり,これらのフィルタ
によって微粒子を捕集することが極めて困難である。そ
こで,これらの粒子径の小さなパティキュレート物質を
捕集することが,大気汚染を防止する上からも大きな問
題になっている。
[0005] However, when a particulate particulate matter is collected by a diesel particulate filter device, there is a risk that the fine particles may be discharged through an interstitial space between the fibers of the fiber filter, and the particulates may be captured by these filters. It is extremely difficult to gather. Therefore, collecting these particulate matter having a small particle size is a major problem from the viewpoint of preventing air pollution.

【0006】また,ディーゼルパティキュレートフィル
タで捕集されたパティキュレートは,酸素が存在して約
600℃以上に加熱されると,酸素と反応して容易に燃
焼して焼却させることができる。そこで,ディーゼルパ
ティキュレートフィルタには,フィルタ本体で捕集され
たパティキュレートを加熱焼却してフィルタ本体を再生
できる機能を有する必要がある。そこで,フィルタ本体
を再生するため,フィルタ本体に排気ガスを流しながら
金網に通電し,パティキュレートの燃焼状態に温度を昇
温することが考えられる。
[0006] When the particulate matter collected by the diesel particulate filter is heated to about 600 ° C or more in the presence of oxygen, it reacts with the oxygen and easily burns to be incinerated. Therefore, the diesel particulate filter must have a function of regenerating the filter body by heating and burning the particulates collected by the filter body. Therefore, in order to regenerate the filter body, it is conceivable to energize the wire mesh while flowing exhaust gas to the filter body to raise the temperature to a particulate combustion state.

【0007】また,フィルタをセラミックス繊維で作製
した場合には,繊維間に堆積されたパティキュレート
は,約600℃以上の温度に昇温されると,着火燃焼し
て焼却される。セラミック繊維がランダムに積層された
フィルタ用繊維間に堆積したパティキュレートは三次元
的に堆積しているので,パティキュレート間に隙間が形
成され易く,パティキュレート間をぬって排気ガスが通
過し易く,排気ガスに含まれている空気によってパティ
キュレートが着火燃焼することになる。
When the filter is made of ceramic fibers, the particulates accumulated between the fibers are ignited, burned and incinerated when the temperature is raised to a temperature of about 600 ° C. or higher. Since the particulates deposited between the filter fibers in which the ceramic fibers are randomly laminated are three-dimensionally deposited, gaps are easily formed between the particulates, and the exhaust gas easily passes between the particulates. Then, the particulates are ignited and burned by the air contained in the exhaust gas.

【0008】ところで,マイクロ波は,高周波電波によ
って発生する電子波であり,1GH Z 〜40GHZ の電
子波であり,通常,発振器としてマグネトロンを用い,
その熱陰極から出た電子が径方向電界と軸方向磁界の中
を動き,1GHZ 〜40GH Z の周波数領域で発生す
る。そこで,発生した電子波を,パティキュレート物質
等の物体に吸収させ振動させ,発熱反応を起こさせるこ
とが考えられる。マイクロ波は,カーボン,水分に吸収
され,また,テフロン(登録商標),ポリエチレン,セ
ラミックス,プラスチックには吸収され難く透過し,金
属を透過することなく,金属表面で反射されるという特
性を持っている。
[0008] By the way, microwaves are generated by high-frequency radio waves.
Is an electron wave generated at 1 GH Z~ 40GHZNo electricity
It is a sub wave, usually using a magnetron as an oscillator,
The electrons emitted from the hot cathode are in a radial electric field and an axial magnetic field.
Move, 1GHZ~ 40GH ZOccurs in the frequency domain of
You. Then, the generated electron wave is converted to a particulate matter
Absorb by an object such as
You could think so. Microwave is absorbed by carbon and moisture
Teflon (registered trademark), polyethylene,
Lamix and plastic are hardly absorbed and penetrate,
Is reflected on the metal surface without passing through the metal.
Have sex.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明の目的は,上記
の問題を解決することであり,内壁面を金属プレートで
形成したケース内に,セラミック繊維,ハニカム等の材
料から構成したフィルタを配置し,マイクロ波発生装置
で発振させたマイクロ波によってフィルタに捕集された
パティキュレート物質即ちSPMを着火燃焼させて焼却
し,フィルタを再生するディーゼルパティキュレートフ
ィルタ装置即ちDPF装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and dispose a filter made of a material such as ceramic fiber or honeycomb in a case having an inner wall surface formed of a metal plate. It is another object of the present invention to provide a diesel particulate filter device, ie, a DPF device, which regenerates a filter by igniting and burning particulate matter, ie, SPM, collected in a filter by microwaves oscillated by a microwave generator to regenerate the filter. .

【0010】この発明は,エンジンからの排気ガスを排
出する排気管に配置されたケース,前記ケース内に配置
された排気ガスに含まれるパティキュレート物質を捕集
するセラミックス製フィルタ,及び前記フィルタに捕集
された前記パティキュレート物質を焼却するためマイク
ロ波を発振するマイクロ波発生装置を具備し,前記ケー
スは内壁面を構成する金属製内壁プレート,外壁面を構
成する金属製外壁プレート及び前記内壁プレートと前記
外壁プレートとの間に介在された断熱材から形成され,
前記フィルタは前記排気ガスが通過する排気ガス通路を
備えたセラミックス製フィルタ本体から形成され,前記
エンジンに取り付けられた高周波交流発電機の出力を変
換し,前記ケースに巻回された磁場コイルにより磁場を
形成し,前記マイクロ波発生装置で発振したマイクロ波
は,前記ケースに設けられた導波管を通じて前記ケース
内に導入され,前記フィルタ本体に捕集された前記パテ
ィキュレート物質を焼却することから成るDPF装置に
関する。
According to the present invention, there is provided a case disposed in an exhaust pipe for discharging exhaust gas from an engine, a ceramic filter for collecting particulate matter contained in the exhaust gas disposed in the case, and a filter provided in the filter. A microwave generator for oscillating microwaves to incinerate the collected particulate matter, wherein the case includes a metal inner wall plate forming an inner wall surface, a metal outer wall plate forming an outer wall surface, and the inner wall; A heat insulating material interposed between the plate and the outer wall plate,
The filter is formed of a ceramic filter body provided with an exhaust gas passage through which the exhaust gas passes, converts the output of a high-frequency AC generator attached to the engine, and generates a magnetic field by a magnetic field coil wound around the case. Is formed, and the microwave oscillated by the microwave generator is introduced into the case through a waveguide provided in the case, and incinerates the particulate matter collected by the filter body. A DPF device.

【0011】前記マイクロ波発生装置は前記導波管に配
置されたマグネトロンによって構成され,前記マグネト
ロンは前記エンジンに設けた発電機で発電された電力を
昇圧した高電圧によって前記マイクロ波を発振する。
The microwave generator is constituted by a magnetron disposed in the waveguide, and the magnetron oscillates the microwave by a high voltage obtained by boosting the power generated by a generator provided in the engine.

【0012】このDPF装置には,前記フィルタの上流
側と下流側との前記排気管には排気ガス圧を検出する圧
力センサがそれぞれ設けられ,コントローラは前記圧力
センサによる上流側と下流側との前記排気ガス圧の圧力
比が予め決められた値より大きいことに応答して前記マ
イクロ波発生装置によって発生する前記マイクロ波と磁
場コイルの磁力を増強する制御を行う。
In this DPF device, pressure sensors for detecting exhaust gas pressure are respectively provided in the exhaust pipes on the upstream side and the downstream side of the filter, and a controller is provided between the upstream side and the downstream side based on the pressure sensors. In response to the pressure ratio of the exhaust gas pressure being greater than a predetermined value, control is performed to enhance the microwave generated by the microwave generator and the magnetic force of the magnetic field coil.

【0013】前記フィルタ本体は,多数の長手方向通孔
を備えた多孔質セラミックスから作製されたハニカムフ
ィルタ本体から構成されている。
The filter main body is formed of a honeycomb filter main body made of porous ceramics having a plurality of longitudinal through holes.

【0014】前記ハニカムフィルタ本体は,炭化ケイ
素,窒化ケイ素,アルミナ又はコーディエライトから成
り,前記長手方向通孔の両端が互い違いに閉鎖され,前
記通孔に前記パティキュレート物質が所定量以上堆積し
た時に,前記マイクロ波で前記パティキュレート物質が
焼却される。
The honeycomb filter body is made of silicon carbide, silicon nitride, alumina or cordierite, and both ends of the longitudinal through holes are alternately closed, and a predetermined amount or more of the particulate matter is deposited in the through holes. Sometimes, the particulate matter is incinerated by the microwave.

【0015】前記フィルタ本体は,多数の通孔を備えた
セラミックス製の外側多孔筒体と内側多孔筒体,及び前
記外側多孔筒体と前記内側多孔筒体との間にランダムに
積層配置されたセラミックス製繊維部材から構成され,
前記内外の多孔筒体の側面を通過するように構成されて
いる。
[0015] The filter main body is randomly arranged and laminated between an outer porous tube and an inner porous tube made of ceramics having a large number of through holes, and between the outer porous tube and the inner porous tube. Consisting of ceramic fiber members,
It is configured to pass through the side surfaces of the inner and outer porous cylinders.

【0016】前記セラミックス製繊維部材は,SiC繊
維,或いはアルミナ,Si3 4 又はシリカの耐熱性繊
維材の繊維表面にSiCのコーティングが施されてい
る。
In the ceramic fiber member, a SiC fiber or a fiber surface of a heat resistant fiber material of alumina, Si 3 N 4 or silica is coated with SiC.

【0017】このDPF装置は,上記のように構成した
ので,エンジンの運転時に,マグネトロンを作動して断
続的又は連続的にマイクロ波を発生させ,フィルタに捕
集されたパティキュレート物質即ちSPMをマイクロ波
によって着火燃焼させ,SPMを焼却し,フィルタを再
生して排気ガスを浄化する。マイクロ波は,マグネトロ
ンの発振器により高周波振動波を作り,高周波発振電力
による電圧変化により電子運動を励起し,カーボンを含
むSPMにマイクロ波を吸収させ,SPMを加熱焼却す
る。マイクロ波は,磁場中に発振されることで共振を起
こし,エネルギ密度が増加するので,SPMを焼却させ
たり,又はNOとHCとが反応してN2,H2 O,CO
2 に転化し,言い換えれば,NOX が還元される。
Since this DPF device is constructed as described above, the magnetron is operated to generate microwaves intermittently or continuously during operation of the engine, and the particulate matter, ie, SPM, collected by the filter is removed. It ignites and burns by microwaves, incinerates SPM, and regenerates filters to purify exhaust gas. The microwave generates a high-frequency vibration wave by a magnetron oscillator, excites electron motion by a voltage change due to the high-frequency oscillation power, causes the SPM containing carbon to absorb the microwave, and heats and burns the SPM. Microwaves oscillate in a magnetic field to cause resonance and increase in energy density, so that SPM is incinerated or NO and HC react to react with N 2 , H 2 O, CO 2.
It was converted to 2, in other words, NO X is reduced.

【0018】電源により駆動されたマグネトロンは,マ
イクロ波発生回路によってマイクロ波を発振させるもの
であり,交流をトランスで高圧化した電波を全波整流
し,或いは半波整流することによって,高周波振動マイ
クロ波を発生させる。高周波振動マイクロ波によって励
起された電波が物体即ちSPM中に吸収され,SPMの
みを振動させて発熱させるので,小さなエネルギでSP
Mを高温度に昇温し,SPMを焼却させることができ
る。
A magnetron driven by a power supply oscillates microwaves by means of a microwave generating circuit, and performs full-wave rectification or half-wave rectification of radio waves whose AC voltage has been increased by a transformer, thereby producing a high-frequency vibrating microwave. Generate waves. Radio waves excited by the high-frequency oscillating microwave are absorbed into the object, ie, the SPM, and only the SPM is vibrated to generate heat.
M can be heated to a high temperature to incinerate SPM.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下,図面を参照して,この発明
によるマイクロ波でSPMを焼却するDPF装置の実施
例を説明する。図1はこの発明によるマイクロ波でSP
Mを焼却するDPF装置の一実施例を示す概略説明図で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a DPF device for incinerating SPM by microwaves according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a microwave SP according to the present invention.
It is a schematic explanatory view showing one example of a DPF device which incinerates M.

【0020】このマイクロ波でSPMを焼却するDPF
装置は,エンジンを構成する燃焼室からの排気ガスを排
出する排気管13に組み込まれ,排気ガス中に含まれる
パティキュレート物質(SPM)をフィルタ3で捕集
し,捕集されたパティキュレート物質をマイクロ波を発
生させ,該マイクロ波でパティキュレート物質を加熱焼
却し,排気ガスを浄化するものである。このDPF装置
は,二重壁のケース2内にハニカム構造のフィルタ3が
配置され,排気管13からの排気ガスがケース2内の上
流側排気ガス通路29に流入し,フィルタ3を通過して
浄化され,次いで,浄化された排気ガスはケース2内の
下流側排気ガス通路30から排気管13へ排出される。
DPF that incinerates SPM with this microwave
The device is incorporated in an exhaust pipe 13 for exhausting exhaust gas from a combustion chamber constituting an engine, and the particulate matter (SPM) contained in the exhaust gas is collected by a filter 3 and the collected particulate matter is collected. Generates a microwave, and the particulate matter is heated and incinerated by the microwave to purify the exhaust gas. In this DPF device, a filter 3 having a honeycomb structure is disposed in a double-walled case 2, and exhaust gas from an exhaust pipe 13 flows into an upstream exhaust gas passage 29 in the case 2 and passes through the filter 3. The purified exhaust gas is then discharged from the downstream exhaust gas passage 30 in the case 2 to the exhaust pipe 13.

【0021】ケース2は,内壁面を構成する透磁性の悪
い,例えば,オーステナイトステンレス等の金属製内壁
プレート6,外壁面を構成する金属製外壁プレート5及
び内壁プレート6と外壁プレート5との間に介在された
低熱伝導率のセラミックス等の断熱材4から形成されて
いる。内壁プレート6には,マイクロ波発生装置1のマ
グネトロン20で発振したマイクロ波を導入するため,
上流側排気ガス通路29に開口する導波管12が接続さ
れている。フィルタ3の下流側の排気管13には,マイ
クロ波がケース2以外の排気管13への漏出を防止する
ため,遮波プレート28が設けられている。遮波プレー
ト28は,排気ガスを通すように孔空きプレートが複数
枚積層して配置されている。また,図示していないが,
遮波プレートは,フィルタ3の上流側の排気管13に設
けることもできる。
The case 2 is made of a metal inner wall plate 6 having poor magnetic permeability, such as austenitic stainless steel, which constitutes the inner wall surface, a metal outer wall plate 5 constituting the outer wall surface, and a space between the inner wall plate 6 and the outer wall plate 5. It is formed of a heat insulating material 4 such as ceramics having a low thermal conductivity interposed between them. In order to introduce the microwave oscillated by the magnetron 20 of the microwave generator 1 into the inner wall plate 6,
The waveguide 12 opening to the upstream side exhaust gas passage 29 is connected. In the exhaust pipe 13 on the downstream side of the filter 3, a wave shielding plate 28 is provided to prevent the microwave from leaking to the exhaust pipe 13 other than the case 2. The wave blocking plate 28 is formed by stacking a plurality of perforated plates so as to allow exhaust gas to pass therethrough. Although not shown,
The wave shielding plate can be provided in the exhaust pipe 13 on the upstream side of the filter 3.

【0022】マイクロ波を発振させるマイクロ波発生装
置1は,マグネトロン20と,マグネトロン20へ高電
圧を印加する電気回路によって構成され,電気回路はエ
ンジンに設けられた発電機で発電した電力を高電圧にし
てマグネトロン20によってマイクロ波を発振させる。
電気回路は,交流電源16からの電圧がトランス15に
よって高電圧にされ,交流電源17からの電圧がトラン
ス14によって高電圧にされ,それらの高電圧は,コン
トローラ10の指令でマグネトロン20に印加され,マ
グネトロン20からマイクロ波が発振される。マイクロ
波発生装置1は,コントローラ10の電源即ちバッテリ
26からの電力で作動される。また,エンジンには高周
波交流発電機48が設けられ,高周波交流発電機48の
出力は,コントローラ10で変換されてケース2に巻回
された磁場コイル49に供給され,ケース2内に磁場を
形成する。図中,21,22はダイオード,23,24
はコンデンサ,25は抵抗,及び27はアースを示す。
The microwave generator 1 for oscillating a microwave is composed of a magnetron 20 and an electric circuit for applying a high voltage to the magnetron 20, and the electric circuit converts the electric power generated by a generator provided in the engine to a high voltage. Then, the microwave is oscillated by the magnetron 20.
In the electric circuit, the voltage from the AC power supply 16 is raised to a high voltage by the transformer 15, the voltage from the AC power supply 17 is raised to the high voltage by the transformer 14, and the high voltages are applied to the magnetron 20 by a command from the controller 10. , A microwave is oscillated from the magnetron 20. The microwave generator 1 is operated by the power from the controller 10, that is, the power from the battery 26. The engine is provided with a high-frequency AC generator 48, and the output of the high-frequency AC generator 48 is converted by the controller 10 and supplied to a magnetic field coil 49 wound around the case 2 to form a magnetic field in the case 2. I do. In the figure, 21 and 22 are diodes, 23 and 24.
Denotes a capacitor, 25 denotes a resistor, and 27 denotes a ground.

【0023】フィルタ3は,セラミックス製ハニカムフ
ィルタ本体から構成されている。ハニカムフィルタ本体
は,炭化ケイ素,窒化ケイ素,アルミナ又はコーディエ
ライトから成り,多数の長手方向通孔41,44を備え
た多孔質セラミックスから作製されたハニカムフィルタ
本体から構成され,軸方向の通孔41,44の両端を互
い違いに閉鎖し,通孔41,44にパティキュレート物
質が所定量以上堆積した時に,マイクロ波でパティキュ
レート物質を焼却するように構成されている。例えば,
フィルタ3における長手方向に延びる通孔41は,上流
側排気ガス通路29側に入口42を形成し,下流側排気
ガス通路30側が閉鎖され,また,長手方向に延びる隣
接する通孔44は,上流側排気ガス通路29側が閉鎖さ
れ,下流側排気ガス通路30側に出口43が形成されて
いる。入口42から通孔41に流入した排気ガスは,通
孔41の壁を通過して隣接する通孔44へ通過し,通孔
44の出口43から下流側排気ガス通路30へ放出され
る。
The filter 3 is composed of a ceramic honeycomb filter body. The honeycomb filter body is composed of a honeycomb filter body made of porous ceramics made of silicon carbide, silicon nitride, alumina or cordierite and having a number of longitudinal through holes 41 and 44, and has an axial through hole. The ends of the particulate matter 41 and 44 are alternately closed, and when the particulate matter is deposited in the through holes 41 and 44 by a predetermined amount or more, the particulate matter is incinerated by microwaves. For example,
The through hole 41 extending in the longitudinal direction of the filter 3 forms an inlet 42 on the upstream exhaust gas passage 29 side, the downstream exhaust gas passage 30 side is closed, and the adjacent through hole 44 extending in the longitudinal direction is provided on the upstream side. The side exhaust gas passage 29 side is closed, and an outlet 43 is formed on the downstream side exhaust gas passage 30 side. The exhaust gas that has flowed into the through hole 41 from the inlet 42 passes through the wall of the through hole 41, passes through the adjacent through hole 44, and is discharged from the outlet 43 of the through hole 44 to the downstream exhaust gas passage 30.

【0024】このDPF装置では,ケース2には,導波
管12が接続された内壁プレート6にマイクロ波を導入
する入口部47が形成され,マグネトロン20で発振さ
れたマイクロ波は入口部47から内壁プレート6内に導
入され,フィルタ3に捕集されたパティキュレート物質
を焼却する。コントローラ10は,フィルタ3に排気ガ
スを流す際に,フィルタ3の上流側の排気管13に設け
られた圧力センサ9と,フィルタ3の下流側の排気管1
3に設けられた圧力センサ11とからのパティキュレー
ト物質の捕集状態,及び回転センサ18と負荷センサ1
9からのエンジンの運転状態に応答し,マイクロ波発生
装置1によるマイクロ波の発生状態を調整し,パティキ
ュレート物質を着火燃焼させて焼却する制御をする。コ
ントローラ10は,排気ガス圧を検出する圧力センサ
9,11による上流側と下流側との排気ガス圧の圧力比
が予め決められた値より大きいことに応答してマイクロ
波と磁場コイル49の磁力の発生を増強するように制御
する。
In this DPF device, the case 2 is formed with an inlet portion 47 for introducing microwaves into the inner wall plate 6 to which the waveguide 12 is connected, and the microwave oscillated by the magnetron 20 receives the microwaves from the inlet portion 47. The particulate matter introduced into the inner wall plate 6 and collected by the filter 3 is incinerated. When exhaust gas flows through the filter 3, the controller 10 controls the pressure sensor 9 provided on the exhaust pipe 13 on the upstream side of the filter 3 and the exhaust pipe 1 on the downstream side of the filter 3.
3, the state of collection of particulate matter from the pressure sensor 11 provided in the rotation sensor 18 and the rotation sensor 18 and the load sensor 1
In response to the operation state of the engine from step 9, the microwave generation state of the microwave generator 1 is adjusted, and the particulate matter is ignited and burned for control. The controller 10 responds to the fact that the pressure ratio of the exhaust gas pressure between the upstream side and the downstream side by the pressure sensors 9 and 11 for detecting the exhaust gas pressure is larger than a predetermined value, and the magnetic force of the microwave and the magnetic field coil 49 Is controlled to enhance the occurrence of

【0025】また,コントローラ10は,回転センサ1
8で検出されたエンジン回転数,及び負荷センサ19で
検出されたエンジン負荷の運転状態に応じてエンジンで
発生する排気ガス中のパティキュレート物質の発生量が
変化するが,発生したパティキュレート物質の量や,フ
ィルタ3の捕集されたパティキュレート物質の量に応じ
てマイクロ波発生装置1を制御し,マイクロ波の発振状
態を制御し,排気ガス中のパティキュレート物質を常に
良好に焼却し,フィルタ3を再生する。例えば,マイク
ロ波発生装置1は,エンジン負荷が部分負荷時及び始動
直後の冷却水温度が低い時に,マグネトロン20に高電
圧を印加してマイクロ波を発振させ,パティキュレート
物質の化学反応を促進し,NOとHCの反応を促進させ
る。
The controller 10 includes the rotation sensor 1
The amount of particulate matter generated in the exhaust gas generated by the engine changes according to the engine speed detected at 8 and the operating state of the engine load detected by the load sensor 19. The microwave generator 1 is controlled in accordance with the amount and the amount of the trapped particulate matter in the filter 3 to control the oscillation state of the microwave, and the particulate matter in the exhaust gas is always incinerated well. Regenerate filter 3. For example, the microwave generator 1 applies a high voltage to the magnetron 20 to oscillate microwaves when the engine load is a partial load and when the cooling water temperature is low immediately after starting, thereby promoting the chemical reaction of the particulate matter. , Promotes the reaction between NO and HC.

【0026】次に,図2及び図3を参照して,この発明
によるDPF装置の別の実施例を説明する。図2はこの
発明によるマイクロ波でSPMを焼却するDPF装置の
別の実施例を示す概略説明図,及び図3は図2のDPF
装置におけるフィルタを示す概略斜視図である。この実
施例のDPF装置は,上記実施例と比較して,フィルタ
の構造が異なる以外は,実質的に同一の構造であるの
で,同一の部品には同一の符号を付して重複する説明を
省略する。
Next, another embodiment of the DPF device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic explanatory view showing another embodiment of a DPF device for incinerating SPM by microwaves according to the present invention, and FIG. 3 is a DPF of FIG.
It is a schematic perspective view which shows the filter in an apparatus. The DPF device of this embodiment has substantially the same structure as that of the above-described embodiment except that the structure of the filter is different. Omitted.

【0027】フィルタ31は,ケース2の出口8側のフ
ィルタ端部の外周に出口46を形成し且つフィルタ端面
を遮蔽プレート37で閉鎖するように支持バー35によ
ってフィルタ端部が支持され,また,ケース2の入口7
側のフィルタ端部の周囲を閉鎖し且つ中央部に入口45
を形成した遮蔽プレート36で支持されている。従っ
て,排気管13からケース2の入口7へ流入した排気ガ
スは,遮蔽プレート36の中央部に入口45と上流側通
路38を通ってフィルタ31をその内周面から側面を通
過して外周面へと流れ,外周側の下流側排気ガス通路3
9へ排出され,フィルタ31でパティキュレート物質が
捕集され,浄化された排気ガスは出口46からケース2
の出口8を通って排気管13へ排出される。エンジンか
ら排出される排気ガスは,フィルタ31を通過する際に
フィルタ31において排気ガス中に含まれるカーボン,
スモーク,HC,SOX 等のパティキュレート物質即ち
SPMが捕集され,浄化される。
The filter 31 has an outlet 46 formed on the outer periphery of the filter end on the outlet 8 side of the case 2, and the filter end is supported by a support bar 35 so that the filter end face is closed by a shielding plate 37. Entrance 7 of case 2
Closed around the filter end and the inlet 45 in the center
And is supported by a shielding plate 36 formed with. Therefore, the exhaust gas flowing from the exhaust pipe 13 to the inlet 7 of the case 2 passes through the filter 31 through the inlet 45 and the upstream passage 38 at the center of the shielding plate 36, passes through the filter 31 from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface, and passes through the filter 31. And the downstream exhaust gas passage 3 on the outer peripheral side
9, the particulate matter is collected by the filter 31, and the purified exhaust gas is discharged from the outlet 46 through the case 2.
Is discharged to the exhaust pipe 13 through the outlet 8 of the nozzle. Exhaust gas discharged from the engine passes through the filter 31 when passing through the filter 31.
Particulate substances such as smoke, HC, and SO X , that is, SPM are collected and purified.

【0028】フィルタ31を形成するフィルタ本体は,
多数の通孔34を備えた外側多孔筒体33,多数の通孔
34を備えた内側多孔筒体32,及び外側多孔筒体33
と内側多孔筒体32との間にランダムに積層配置された
繊維部材40から構成されている。セラミックス製繊維
部材は,SiC繊維,或いはアルミナ,Si3 4 又は
シリカの耐熱性繊維材の繊維表面にSiCのコーティン
グが施されている。フィルタ31は,図2では円筒状に
形成されているが,フィルタ表面積をアップさせるた
め,全体として襞付き筒形状の所定の形状に成形するこ
ともできる。また,フィルタ31は,その他,平板状,
波状等の形状に構成することもできる。フィルタ31を
構成する外側多孔筒体33,内側多孔筒体32及び繊維
部材40は,耐熱性,耐腐食性に優れたマイクロ波を通
過させるセラミックス等の材料から作製されている。繊
維部材40は,例えば,SiCで被覆されたSi
3 4 ,及び/又はSiC(Si−C−O,Si−Ti
−C−O,Si−C)のセラミックス繊維をランダムに
積層した不織布で形成され,セラミック繊維の繊維径
は,例えば,5〜15μm程度であり,長さは30〜1
50mm程度である。また,フェルト状に積層したセラ
ミックス繊維材は,例えば,その厚さが3〜5mm程度
に形成されている。
The filter body forming the filter 31 is
An outer porous cylinder 33 having a number of through holes 34, an inner porous cylinder 32 having a number of through holes 34, and an outer porous cylinder 33
And a fiber member 40 that is randomly stacked between the inner porous cylindrical body 32 and the inner porous cylindrical body 32. In the ceramic fiber member, SiC coating is applied to the fiber surface of SiC fiber or a heat-resistant fiber material of alumina, Si 3 N 4 or silica. Although the filter 31 is formed in a cylindrical shape in FIG. 2, the filter 31 may be formed into a predetermined shape of a foldable cylindrical shape as a whole in order to increase the surface area of the filter. In addition, the filter 31 has a flat shape,
It can also be configured in a wavy or other shape. The outer porous tubular body 33, the inner porous tubular body 32, and the fiber member 40 that constitute the filter 31 are made of a material such as ceramics that transmits microwaves having excellent heat resistance and corrosion resistance. The fiber member 40 is made of, for example, SiC-coated SiC.
3 N 4 and / or SiC (Si-CO, Si-Ti
-CO, Si-C) is formed of a nonwoven fabric in which ceramic fibers are laminated at random, the fiber diameter of the ceramic fibers is, for example, about 5 to 15 µm, and the length is 30 to 1 µm.
It is about 50 mm. The ceramic fiber material laminated in a felt shape is formed, for example, to have a thickness of about 3 to 5 mm.

【0029】[0029]

【発明の効果】この発明によるDPF装置は,上記のよ
うに構成されているので,ディーゼルエンジンから排出
される排気ガスが排気管からフィルタを通過する際に排
気ガスに含まれるパティキュレート物質の微粒子が捕集
され,捕集されたパティキュレート物質はマイクロ波に
よって加熱焼却される。このDPF装置を用いれば,特
に問題となる0.25μm以下の小さい粒径のパティキ
ュレート物質を捕集でき,外部に放出することがないの
で,クリーンな排気ガスに浄化でき,健康を害するよう
な環境汚染等を引き起こすことがない。
Since the DPF device according to the present invention is constructed as described above, the particulate matter of the particulate matter contained in the exhaust gas when the exhaust gas discharged from the diesel engine passes through the filter from the exhaust pipe. Is collected, and the collected particulate matter is heated and incinerated by microwaves. If this DPF device is used, particulate matter having a small particle size of 0.25 μm or less, which is particularly problematic, can be collected and not released to the outside, so that it can be purified into clean exhaust gas, which is harmful to health. Does not cause environmental pollution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明によるマイクロ波でSPMを焼却する
DPF装置の一実施例を示す概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a DPF device for incinerating SPM by microwaves according to the present invention.

【図2】この発明によるマイクロ波でSPMを焼却する
DPF装置の別の実施例を示す概略説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing another embodiment of the DPF device for incinerating SPM by microwaves according to the present invention.

【図3】図2のDPF装置におけるフィルタを示す概略
斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a filter in the DPF device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロ波発生装置 2 ケース 3,31 フィルタ 4 断熱材 5 外壁プレート 6 内壁プレート 7,42,45 入口 8,43,46 出口 9,11 圧力センサ 10 コントローラ 12 導波管 13 排気管 14,15 トランス 16,17 交流電源 18 回転センサ 19 負荷センサ 20 マグネトロン 28 遮波プレート 29,38 上流側排気ガス通路 30,39 下流側排気ガス通路 32 内側多孔筒体 33 外側多孔筒体 34 通孔 35 支持バー 36,37 遮蔽プレート 40 セラミックス繊維部材 41,44 長手方向通孔 48 高周波交流発電機 49 磁場コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microwave generator 2 Case 3,31 Filter 4 Heat insulating material 5 Outer wall plate 6 Inner wall plate 7,42,45 Inlet 8,43,46 Outlet 9,11 Pressure sensor 10 Controller 12 Waveguide 13 Exhaust pipe 14,15 Transformer 16, 17 AC power supply 18 Rotation sensor 19 Load sensor 20 Magnetron 28 Wave shielding plate 29, 38 Upstream exhaust gas passage 30, 39 Downstream exhaust gas passage 32 Inner porous cylinder 33 Outer porous cylinder 34 Through hole 35 Support bar 36 , 37 Shielding plate 40 Ceramic fiber member 41, 44 Longitudinal through-hole 48 High-frequency AC generator 49 Magnetic field coil

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンからの排気ガスを排出する排気
管に配置されたケース,前記ケース内に配置された排気
ガスに含まれるパティキュレート物質を捕集するセラミ
ックス製フィルタ,及び前記フィルタに捕集された前記
パティキュレート物質を焼却するためマイクロ波を発振
するマイクロ波発生装置を具備し,前記ケースは内壁面
を構成する金属製内壁プレート,外壁面を構成する金属
製外壁プレート及び前記内壁プレートと前記外壁プレー
トとの間に介在された断熱材から形成され,前記フィル
タは前記排気ガスが通過する排気ガス通路を備えたセラ
ミックス製フィルタ本体から形成され,前記エンジンに
取り付けられた高周波交流発電機の出力を変換し,前記
ケースに巻回された磁場コイルにより磁場を形成し,前
記マイクロ波発生装置で発振したマイクロ波は,前記ケ
ースに設けられた導波管を通じて前記ケース内に導入さ
れ,前記フィルタ本体に捕集された前記パティキュレー
ト物質を焼却することから成るDPF装置。
1. A case disposed in an exhaust pipe for discharging exhaust gas from an engine, a ceramic filter for collecting particulate matter contained in exhaust gas disposed in the case, and a filter collected by the filter. A microwave generator that oscillates microwaves to incinerate the particulate matter, wherein the case includes a metal inner wall plate forming an inner wall surface, a metal outer wall plate forming an outer wall surface, and the inner wall plate. The filter is formed of a ceramics filter main body having an exhaust gas passage through which the exhaust gas passes, and is formed of a heat insulating material interposed between the outer wall plate and the high frequency AC generator attached to the engine. The output is converted and a magnetic field is formed by a magnetic field coil wound around the case. A microwave oscillated by the device is introduced into the case through a waveguide provided in the case, and the particulate matter collected by the filter body is incinerated.
【請求項2】 前記マイクロ波発生装置は前記導波管に
配置されたマグネトロンによって構成され,前記マグネ
トロンは前記エンジンに設けた発電機で発電された電力
を昇圧した高電圧によって前記マイクロ波を発振するこ
とから成る請求項1に記載のDPF装置。
2. The microwave generator includes a magnetron arranged in the waveguide, and the magnetron oscillates the microwave by a high voltage obtained by boosting electric power generated by a generator provided in the engine. The DPF device according to claim 1, comprising:
【請求項3】 前記フィルタの上流側と下流側との前記
排気管には排気ガス圧を検出する圧力センサがそれぞれ
設けられ,コントローラは前記圧力センサによる上流側
と下流側との前記排気ガス圧の圧力比が予め決められた
値より大きいことに応答して前記マイクロ波発生装置に
よって発生する前記マイクロ波と前記磁場コイルの磁力
を増強する制御を行うことから成る請求項1に記載のD
PF装置。
3. A pressure sensor for detecting exhaust gas pressure is provided in each of the exhaust pipes on the upstream and downstream sides of the filter, and a controller controls the exhaust gas pressure on the upstream and downstream sides by the pressure sensor. 2. The method according to claim 1, further comprising: performing control to increase the magnetic force of the microwave generated by the microwave generator and the magnetic field coil in response to the pressure ratio of the microwave being greater than a predetermined value.
PF device.
【請求項4】 前記フィルタ本体は,多数の長手方向通
孔を備えた多孔質セラミックスから作製されたハニカム
フィルタ本体から構成されていることから成る請求項1
に記載のDPF装置。
4. The filter body according to claim 1, wherein said filter body comprises a honeycomb filter body made of porous ceramics having a plurality of longitudinal through holes.
2. The DPF device according to 1.
【請求項5】 前記ハニカムフィルタ本体は,炭化ケイ
素,窒化ケイ素,アルミナ又はコーディエライトから成
り,前記長手方向通孔の両端が互い違いに閉鎖され,前
記通孔に前記パティキュレート物質が所定量以上堆積し
た時に,前記マイクロ波で前記パティキュレート物質が
焼却されることから成る請求項4に記載のDPF装置。
5. The honeycomb filter body is made of silicon carbide, silicon nitride, alumina or cordierite, and both ends of the longitudinal through-hole are alternately closed, and the particulate matter is filled in the through-hole at a predetermined amount or more. 5. The DPF of claim 4, wherein the particulate matter is incinerated with the microwave when deposited.
【請求項6】 前記フィルタ本体は,多数の通孔を備え
たセラミックス製の外側多孔筒体と内側多孔筒体,及び
前記外側多孔筒体と前記内側多孔筒体との間にランダム
に積層配置されたセラミックス製繊維部材から構成さ
れ,前記内外多孔筒体の側面を通過するように構成され
ていることから成る請求項1に記載のDPF装置。
6. The filter body has a ceramic outer porous cylinder and an inner porous cylinder having a large number of through-holes, and is randomly disposed between the outer porous cylinder and the inner porous cylinder. 2. The DPF device according to claim 1, wherein the DPF device comprises a ceramic fiber member formed so as to pass through a side surface of the inner and outer porous cylindrical body.
【請求項7】 前記セラミックス製繊維部材は,SiC
繊維,或いはアルミナ,Si3 4 又はシリカの耐熱性
繊維材の繊維表面にSiCのコーティングが施されてい
ることから成る請求項6に記載のDPF装置。
7. The ceramic fiber member is made of SiC.
7. The DPF apparatus according to claim 6, wherein the surface of the fiber or a heat-resistant fiber material of alumina, Si 3 N 4 or silica is coated with SiC.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100480098B1 (en) * 2002-02-05 2005-04-06 엘지전자 주식회사 Apparatus for purified exhaust gas of car
JP2012154247A (en) * 2011-01-26 2012-08-16 Denso Corp Exhaust gas treatment device
CN109107318A (en) * 2018-09-12 2019-01-01 郑州大学 A kind of sootiness system and its Fumigator flue gas purification device
CN109424393A (en) * 2018-01-08 2019-03-05 陈爱国 A kind of exhaust gas processing device and method

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