JPS6361488B2

JPS6361488B2 -

Info

Publication number: JPS6361488B2
Application number: JP21057482A
Authority: JP
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1988-11-29
Also published as: JPS59101521A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、デイーゼル機関の排気ガス中のカー
ボン等を主体とする微粒子をフイルタで捕集し、
そして燃焼処理することにより、排気ガスの浄化
をはかりうるデイーゼル機関の排気ガス処理装置
に関するものである。

従来、微粒子捕集用のフイルタにより排気ガス
中の微粒子を捕集する排気ガス処理装置が使用さ
れているが、この場合、長期間の使用によつてフ
イルタに目詰りをきたすため、フイルタをひんぱ
んに交換する必要があり、不経済であつた。

そこで、耐熱性材料のフイルタを２個備え、こ
れら２個のフイルタへの排気ガスの流れを切換え
うる弁を備え、一方のフイルタに排気ガスを通過
させながら、微粒子を捕集し、かつ他方のフイル
タで、その捕集した微粒子を燃焼させる操作を交
互に行なうようにした特開昭57―79209号の発明
がなされている。

即ち、上記の発明を第１図の概略側断面図によ
り説明すると、図示されていないデイーゼル機関
の排気ガスＥは上記図中の左側より矢印のごとく
流入し、切換弁１により片側のフイルタ２Ａに流
入し、排気ガスＥ中のカーボン微粒子が捕集され
る。

また、切換弁１の軸後部の弁開閉により、他の
フイルタ２Ｂ側に火炎口３よりバーナ燃焼による
残留空気をもつた高温ガスＢが流入し、フイルタ
２Ｂで前回捕集したカーボン等の微粒子を酸化燃
焼させ、フイルタ２Ｂ後部で、その微粒子燃焼ガ
スＧをフイルタ２Ａよりの排気ガスＥと合流し、
排出させることにより、クリーンな排気ガスEc
が得られるようになつている。

以上のごとくその入り側を仕切壁６で仕切られ
た２個のフイルタ２Ａ，２Ｂによる微粒子捕集
と、捕集微粒子の燃焼とを切換弁１の切換により
交互に行なわせ、フイルタ２Ａ，２Ｂによる捕集
と燃焼とを交互に実施し、デイーゼル機関の排気
ガスＥのカーボンの微粒子を除去したクリーンな
排気ガスEcとし、矢印のごとく排気出口部５よ
り外部に排出している。

しかしながら、上記第１図の右側の各フイルタ
２Ａ，２Ｂ出側の合流部４及び排気出口部５以後
に、図示されていない排気管及び消音器等を取り
付けると、排気抵坑が増大し、排圧が上昇する。

この排圧の上昇は、機関回転数及び負荷等に関
係して変化し、この排圧の変化によりバーナ燃焼
器の排圧が変化したこととなり、バーナ燃焼器の
ブロワーによる送風量が低下し、バーナ燃焼その
ものが悪化し、かつ残留空気量が低下し、場合に
よつてはバーナ火炎中にカーボンを発生し、フイ
ルタ２Ｂで焼却するはずがかえつてフイルタ２Ｂ
を目詰りさせることがあり、更にはフイルタ２Ｂ
の目詰り過大のため、デイーゼル機関に過大排圧
がかかり、出力低下を起し、黒煙発生をうなが
し、逆にカーボン発生を促進し、排気ガス処理装
置自身が異常発生源となる場合がある。

一方、上記と同様に、デイーゼル機関の排気ガ
スＥ中のカーボン及び他の微粒子を集積し処理す
るデイーゼル機関排ガス清浄器に関する特開昭54
−111010号の発明においては、転換弁と２個のフ
イルタ部材との間に、空気−燃料噴霧化用ノズル
及び点火手段が２個必要であり、また焼却中のフ
イルタの燃焼生成物を排出するために大きなフア
ンを要し、それだけ抵坑が大きくなるという問題
がある。

更に、内燃機関の排気系に設けられるトラツパ
容器の内部を左右２つに分けて、その各々にトラ
ツパを配置すると共に、それぞれのトラツパはヒ
ータ手段によつて加熱可能とし、これらのトラツ
パの前方に、どちらか一方のトラツパを開、他方
を閉とする板材切換弁を配置し、かつその板材切
替弁に制御された量の排気ガスの通過を可能とす
る孔を穿設した排気ガス微粒子捕集装置に関する
特開昭56−92318号の発明がなされている。

しかしながら、この発明は内燃機関が定格出力
以下等のシリンダ内の燃焼に必要とする空気量が
燃料量に対して過剰にある場合に対するものであ
る。

即ち、内燃機関の排気ガス中に残留空気が充分
残つている場合のカーボン捕集及びその排気ガス
中の残留空気で板材切替弁を閉とし、板材切替弁
の孔よりカーボン燃焼用空気として排気ガスを少
量通過させ、燃焼促進のためヒータ加熱を行なわ
せるものである。

一般に、デイーゼル機関の定格出力時には、燃
料の燃焼に必要な理論空気の1.5から1.6倍の空燃
比を有しているので、上記の方式が可能である。

しかしながら、燃焼室内での空気利用効率を上
げる高出力デイーゼル機関では、理論空気の1.3
から1.4倍以下の空燃比になり、フイルタ内のカ
ーボンを再燃焼させる過剰空気をもつた排気ガス
の排出はなく空燃比が少なくなる程多量のカーボ
ンが発生し、そのカーボンがフイルタに捕集さ
れ、かつその焼却力が落ち、フイルタの抵坑が大
となり、そのデイーゼル機関は排気ブレーキ作用
を受け、増々カーボンが発生するという悪循環が
行なわれることになる。

さらに、この種排気ガス処理装置においては、
排気ガス燃焼室の後流側に熱交換器を設け燃焼用
空気を予熱して排気ガス処理装置全体の効率向上
を計ることは、例えば実公昭52−6726号のように
公知である。しかし、これらの装置においては燃
焼用空気のためのエアポンプを有しているのが普
通である。

そこで本発明は前記従来の問題点を解消するた
めになされたものであり、デイーゼル機関の排気
ガスのカーボン等の微粒子を除いてクリーンな排
気ガスとして排出させる排気ガス処理装置を堤供
すると共に、その排気ガス処理装置における捕集
された微粒子の燃焼性の向上をはかることを目的
としたものである。

即ち、本発明のデイーゼル機関の排気ガス処理
装置は、デイーゼル機関の排ガス通路に微粒子捕
集用の２個のフイルタを配設すると共に、それら
２個のフイルタの一方に排気ガスを通過させなが
ら微粒子を捕集し、かつ他方で捕集した微粒子を
燃焼させる操作を交互に切換可能なデイーゼル機
関の排気ガス処理装置において、これら２個のフ
イルタの各下流側を、それぞれ出口に絞り部を有
する２分割室に形成すると共に、一方の出口から
排出される微粒子捕集後の排気ガスにより他方の
微粒子燃焼ガスを吸出す効果を有するエゼクタ効
果用可変板を、該２分割室の出口に設けることに
より構成される。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
るが、第１図の従来例に示す部品及び下記の各図
面に示す部品において、同じ部品は同じ部品番号
で示している。

まず、第２図に示す本発明の実施例１において
は、第１図の従来例とほぼ同様にデイーゼル機関
の排気ガス通路に設けられる排気ガス処理装置を
示しており、この装置の入口に、切換弁１を介し
て排気ガスＥの微粒子捕集用の２個のフイルタ２
Ａ，２Ｂを配設し、その切換弁１によつて図に示
すごとく一方のフイルタ２Ａに排気ガスＥを通過
させながら微粒子を捕集すると共に、他方のフイ
ルタ２Ａで捕集した微粒子を火炎口３からの高温
ガスＢで焼却させる操作を交互に切換可能とした
排気ガス処理装置を構成している。

そこで本発明では、フイルタ２Ａ，２Ｂの各下
流側の、第１図の従来例にて合流部４であつた部
分を仕切壁７で２分割し、かつそれぞれの出口に
絞り部を形成し、かつそれらの出口に回転軸８に
より回動可能なエゼクタ効果用可変板９を設けて
いる。

上記の構成からなる排気ガス処理装置におい
て、フイルタ２Ａで微粒子を捕集中には、このデ
イーゼル機関からの多量の排気ガスＥがエゼクタ
効果用可変板９の下面を流出し、後部の排気管１
０から排出するが、この場合、エゼクタ効果用可
変板９はフイルタ２Ａの通過ガス量に比例して上
部に押し上げられ、エゼクタ効果用可変板９に
て、フイルタ２Ｂからの微粒子を焼却した微粒子
燃焼ガスＧが上記フイルタ２Ａ通過後の排気ガス
Ｅにより吸出されることになる。

即ち、後部の排気管１０等による抵坑に打ち勝
ち、フイルタ２Ａからの排気ガスＥが流出するこ
とによるエゼクタ効果により、フイルタ２Ｂの後
部室は負圧となり、バーナ燃焼に幣害を与えず、
フイルタ２Ａ通過の排気ガス量が多い程その吸出
し効果が大となり、残留空気量を多くし、カーボ
ン粒子のフイルタ２Ｂでの燃焼を良好とすること
ができる。

一方、フイルタ２Ｂをデイーゼル機関の排気ガ
スＥが通過している場合には、エゼクタ効果用可
変板９は第２図の下側に押され、バランスした位
置で停止し、フイルタ２Ａからの微粒子燃焼ガス
Ｇを吸出すことになる。

なお、上記実施例１では、回転軸８に対しエゼ
クタ効果用可変板９を回動自由に取り付け、フイ
ルタ２Ａまたは２Ｂからの排気ガスＥの流れによ
り移動するようになつているが、第３―Ａ図の側
断面図及び第３―Ｂ図の上部平面図に示すごと
く、回転軸８の上端にレバー１１を取付け、その
レバー１１の先端部を２個のばね１２で中立にバ
ランスさせ、ばね１２の力と、各フイルタ２Ａ、
または２Ｂからの排気ガスＥの力とでバランスさ
せても良い。

また、第４図に示すごとく、回転軸８の上端部
に取付けたレバー１１の先端を、フイルタ２Ａの
後部室からの圧力P_Aを導入するポート１３Ａ及
びフイルタ２Ｂの後部室からの圧力P_Bを導入す
るポート１３Ｂを有する可変ピストン１３に連結
し、フイルタ２Ａ、または２Ｂからの排気ガスＥ
の圧力により、この可変ピストン１３を介してエ
ゼクタ効果用仕切板９の角度を自動調整させても
良い。

次に、第５図は本発明の実施例２におけるデイ
ーゼル機関の排気ガス処理装置の平断面図、第６
図は第５図の側断面図であり、実施例１とほぼ同
様な構成及び機能を有するものであるが、本実施
例２ではフイルタ２Ａ，２Ｂからの排気ガスＥ及
び微粒子燃焼ガスＧの合流する第２図の排気管１
０に相当する部分に、熱交換器１４を配設し、矢
印Ａのごとく、新規空気を熱交換器１４に導入
し、その熱交換器において排気ガスＥ及び微粒子
燃焼ガスＧによつて100℃から650℃に加熱した
後、その加熱空気Ahをバーナ用空気として第６
図のバーナ１５に供給するようにしている。

これにより、バーナ１５に使用する燃料消費量
低減及びフイルタ２Ａ，２Ｂの微粒子燃焼時の過
剰空気温度の上昇が得られ、フイルタ２Ａ，２Ｂ
で捕集されたカーボン等の微粒子の焼却が短時間
に可能となるため、デイーゼル機関からの排気ガ
スＥ中の微粒子捕集用のフイルタ２Ａ，２Ｂのサ
イズを小形化し、短時間にフイルタ２Ａ，２Ｂの
切換実施が可能となり、高価なフイルタ２Ａ，２
Ｂの小形化による低コスト化及び装置の小形化、
低コスト化が得られる。

なお、上記第６図のバーナ１５の代りに電気ヒ
ータを使用する場合も、上記熱交換器１４からの
加熱空気Ahをフイルタ２Ａ，２Ｂに切換えて導
入することができ、上記と同様な効果が得られ
る。

更に、第７図は本発明の実施例３における排気
ガス処理装置の平断面図、第８図は第７図の平面
図であり、実施例１とほぼ同様の構成及び機能を
有したものであるが、実施例３ではフイルタ２
Ａ，２Ｂの後部室を２重壁ケース１６に形成し、
この２重壁ケース１６の壁間に新規空気Ａを導入
して排気ガスＥ及び微粒子燃焼ガスＧで予熱し、
その加熱空気Ahをバーナ１５または加熱源ヒー
タ等へ供給し、実施例２と同様な機能及び効果を
持たせているが、本実施例３では熱交換器１４を
必要としないので、それだけ低コスト化がはかれ
る。

従つて、本発明の排気ガス処理装置を適用した
デイーゼル機関では、２個のフイルタを交互に使
用して排気ガス処理を行なう際、一方のフイルタ
から排出される排気ガスのエゼクタ効果により、
他方のフイルタで燃焼された微粒子燃焼ガスが吸
出され、微粒子の燃焼を良好にするので、フイル
タの目詰りも少なくなり、その結果、そのデイー
ゼル機関の出力を良好に維持すると共に、排気ガ
スの清浄効果を向上させる上で極めて有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデイーゼル機関の排気ガス処理
装置の平断面図、第２図は本発明の実施例１にお
けるデイーゼル機関の排気ガス処理装置の平断面
図、第３―Ａ図は第２図のエゼクタ効果用可変板
を支持する回転軸保持部の他の実施例を示す側断
面図、第３―Ｂ図は第３―Ａ図の上部平面図、第
４図は第２図のエゼクタ効果用可変板を支持する
回転軸保持部の異なる実施例を示す要部平断面
図、第５図は本発明の実施例２における排気ガス
処理装置の平断面図、第６図は第５図の側断面
図、第７図は本発明の実施例３における排気ガス
処理装置の平断面図、第８図は第７図の上部平面
図である。１…切換弁、２Ａ，２Ｂ…フイルタ、３…火炎
口、６，７…仕切壁、８…回転軸、９…エゼクタ
効果用可変板、１１…レバー、１５…バーナ、Ｅ
…排気ガス、Ｇ…微粒子燃焼ガス。

Claims

【特許請求の範囲】

１デイーゼル機関の排ガス通路に微粒子捕集用
の２個のフイルタを配設すると共に、それら２個
のフイルタの一方に排気ガスを通過させながら微
粒子を捕集し、かつ他方で捕集した微粒子を燃焼
させる操作を交互に切換可能なデイーゼル機関の
排気ガス処理装置において、これら２個のフイル
タの各下流側を、それぞれ出口に絞り部を有する
２分割室に形成すると共に、一方の出口から排出
される微粒子捕集後の排気ガスにより他方の微粒
子燃焼ガスを吸出す効果を有するエゼクタ効果用
可変板を、該２分割室の出口に設けたことを特徴
とするデイーゼル機関の排気ガス処理装置。