WO2011043046A1 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus that collects and burns away particulates contained in exhaust gas of a diesel engine or the like.
- the conventional exhaust gas purification device regenerates the particulates collected in the diesel particulate filter using the period when the diesel engine is stopped.
- Such an exhaust gas purification apparatus generally includes a diesel particulate filter, an electric heater for regeneration, and a blowing means.
- the diesel particulate filter collects particulates contained in the exhaust gas of the diesel engine.
- the electric heater for regeneration burns and removes the particulates collected by the diesel particulate filter.
- the air blowing means sends air for regeneration to the diesel particulate filter.
- FIG. 12 is a side view of a conventional exhaust gas purification device.
- the exhaust gas purification device 101 includes a diesel particulate filter 104, a regeneration electric heater 105, and a blowing means 106.
- the diesel particulate filter 104 collects the particulates 103 contained in the exhaust gas of the diesel engine 102.
- the regeneration electric heater 105 burns and removes the particulates 103 collected by the diesel particulate filter 104.
- the air blowing means 106 sends air for regeneration to the diesel particulate filter 104.
- the blower means 106 shares a blower for sending air for regeneration to the diesel particulate filter 104 and a blower for ventilating the interior 108 of the vehicle 107. Further, the exhaust gas purification apparatus 101 includes switching means 109 that sends the air blown from the air blowing means 106 to the interior 108 side of the vehicle 107 and the diesel particulate filter 104 side.
- the exhaust gas purification apparatus 101 can be downsized by sharing the air blowing means 106 for sending the air for regeneration to the diesel particulate filter 104 and the blower for ventilating the room 108 in the vehicle 107.
- the exhaust gas purifying apparatus 101 requires a switching unit 109 and a control unit for controlling the amount of air blown by the air blowing unit 106 separately.
- Some types of vehicles are not equipped with a blower for indoor ventilation, and the exhaust gas purification device 101 has a narrow application range.
- the exhaust gas purification device 101 in order to burn and remove the particulate 103, it is necessary to raise the temperature of the particulate 103 to about 600 ° C. to 650 ° C., which is a flammable temperature, using the electric heater 105 for regeneration. For this reason, the exhaust gas purification device 101 as a whole has been increased in size by a heat insulating structure for keeping the diesel particulate filter 104 warm, a high-output electric heater 105 for regeneration, and the like.
- the present invention includes a diesel particulate filter that collects particulates in exhaust gas in an exhaust passage of a diesel engine, an electric heater for regeneration that burns and removes particulates collected by the diesel particulate filter, and a blower unit.
- the diesel particulate filter carries an oxidation catalyst, and the diesel particulate filter and an electric heater for regeneration driven by an external power source are arranged close to each other, and the air blower is driven by an external power source and is connected to the exhaust passage.
- An opening / closing part that makes the air blowing part detachable is arranged, the air blowing part is removed from the opening / closing part when the diesel engine is operated, the air blowing part is connected to the air opening / closing part when the diesel engine is stopped, and the electric heater for regeneration by the air blowing part is connected to the diesel particulate filter Regenerated sky heated by Blowing.
- the blower is attached to the opening / closing part, so that a more compact exhaust gas purification device can be provided.
- FIG. 1 is a side view of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a perspective view of the regeneration electric heater of the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
- FIG. 4 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 5 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
- FIG. 6 is a configuration diagram showing a control unit of the exhaust gas purification device.
- FIG. 7 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
- FIG. 8 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
- FIG. 9 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 9 of the present invention.
- FIG. 11 is a side configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 10 of the present invention.
- FIG. 12 is a side view of a conventional exhaust gas purification device.
- FIG. 1 is a side view of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. First, the configuration of the exhaust gas purification apparatus 1 of Embodiment 1 will be described.
- the exhaust gas purification device 1 is connected to a diesel engine 2.
- the exhaust gas purification device 1 includes a diesel particulate filter 5, an electric heater 6 for regeneration, a blower 8, and an exhaust passage 3.
- the diesel particulate filter 5 collects the particulates 4 in the exhaust gas.
- the regeneration electric heater 6 burns and removes the particulate 4 collected by the diesel particulate filter 5.
- the exhaust gas purification device 1 may be arranged according to the layout in the engine room of the vehicle. However, it is advantageous for the particulates 4 to be burned and removed when the exhaust gas having the highest exhaust gas temperature flows into the exhaust gas purification device 1. Therefore, the shorter the distance between the exhaust gas purification device 1 and the diesel engine 2, the better.
- diesel particulate filter 5 and the regeneration electric heater 6 are arranged close to each other, and the distance between them is preferably about 10 mm to 20 mm.
- the regeneration electric heater 6 is a sheathed heater in which a heating element is coated with metal, or a ceramic heater in which ceramic is coated. Etc. are desirable.
- the heating element include iron chrome aluminum, nickel chrome, platinum, molybdenum, tantalum, tungsten, silicon carbide, molybdenum silicite, and carbon.
- the coating material include stainless steel (SUS304, SUS316L, SUS321, Incoloy 800, Incoloy 825, Inconel 600), aluminum oxide, silicon nitride, and the like in consideration of high temperature durability, corrosion resistance, vibration resistance, and the like. Can be mentioned.
- the shape of the regeneration electric heater 6 includes a U shape, an M shape, a spiral shape, and the like, but is not particularly limited as long as the shape can be reduced.
- the opening / closing part 7 has a check valve structure that is closed when the diesel engine 2 is operated and opened when the diesel engine 2 is stopped. Since the check valve structure can realize complete shut-off and ventilation depending on the ventilation direction, no opening / closing power is required.
- the pressure for opening and closing the check valve (hereinafter referred to as cracking pressure) is preferably about 20 Pa to 200 Pa. If it falls below this range, complete shutoff is difficult when the diesel engine 2 is operating, and if it exceeds this range, ventilation becomes difficult when the diesel engine 2 is stopped, and the blower 8 becomes large.
- the check valve structure is a simple structure, can reliably have an opening / closing function, and the opening / closing part 7 can be downsized.
- the opening / closing part 7 includes a gate valve (gate valve), globe valve (ball valve), ball valve, butterfly valve (butterfly valve), needle valve, stop valve, and check valve (check valve, check valve). Valve, check valve). Except for the check valve, opening / closing power is required, and the structure of the opening / closing part 7 is enlarged. If the check valve has a check valve structure, the opening / closing part 7 can be completely shut off and ventilated depending on the direction of ventilation.
- the check valve material stainless steel or the like may be used.
- the air blower 8 has a structure that can be attached to the opening / closing part 7 in the middle of the exhaust passage 3 only when the diesel engine 2 is stopped.
- a simple one-touch coupler or the like may be used to attach and detach the opening / closing unit 7 and the air blowing unit 8.
- the air blowing unit 8 only needs to output a pressure loss when the particulates 4 are deposited on the diesel particulate filter 5 and a static pressure that can overcome the cracking pressure of the opening / closing unit 7.
- the type of the air blowing unit 8 includes a fan having a compression ratio of 1.1 or less, a blower having a compression ratio of 1.1 or more, and a pump.
- the fan include those having a low static pressure, an axial blower (propeller fan), a cross flow blower (cross flow fan), a mixed flow blower (diagonal flow fan), and a centrifugal blower (sirocco fan, turbo fan).
- the blower include a turbo blower and a volume blower.
- the pump include non-displacement pumps (centrifugal pumps, propeller pumps, viscous pumps), positive displacement pumps (reciprocating pumps, rotary pumps), injection pumps, bubble pumps, water tank pumps, and submersible pumps.
- the electric heater 6 for regeneration and the air blower 8 are driven by an external power source.
- An oxidation catalyst 14 is carried on the porous wall surface and inside of the diesel particulate filter 5.
- the material of the diesel particulate filter 5 is preferably any one of silicon carbide, silicon nitride, and aluminum titanate. Since these are materials having a high melting point, the diesel particulate filter 5 is not melted by the combustion heat of the particulates 4. Moreover, these can increase the amount of the particulates 4 stored in the diesel particulate filter 5 per unit volume, and the diesel particulate filter 5 is reduced in size. Since these are materials having a high heat capacity, the diesel particulate filter 5 heated by high-temperature exhaust gas and the combustion heat of the particulate 4 is difficult to cool, and the temperature at which the oxidation catalyst 14 is activated is maintained for a long time. .
- the oxidation catalyst 14 may include one or more metals selected from potassium, vanadium, iron, cobalt, nickel, copper, rubidium, zirconium, niobium, molybdenum, silver, cesium, lanthanum, cerium, and praseodymium. .
- the oxidation catalyst 14 can efficiently burn the particulate 4 using oxygen in the regenerated air when the engine is stopped. Therefore, the load per unit volume of the diesel particulate filter 5 is increased, and the diesel particulate filter 5 is reduced in size.
- Alkali metal potassium, rubidium, and cesium oxides have strong ionic bonding and show reducibility, have low electronegativity, and easily give outermost electrons. Therefore, active oxygen is easily generated, and the particulate 4 is oxidized and burned efficiently.
- transition metal vanadium iron, cobalt, nickel, copper, zirconium, niobium, molybdenum, silver oxides, and lanthanoids with atomic numbers 57 to 71, lanthanum, cerium, and praseodymium oxides have various oxidation states. Take. In addition, since these form non-stoichiometric oxides, active oxygen is easily generated, and the particulates 4 are oxidized and burned efficiently.
- the oxidation catalyst 14 is preferably supported on a porous inorganic oxide.
- a porous inorganic oxide one or more of silica, aluminum oxide, titania, zirconia, zeolite, and magnesia, or two or more composite oxides may be used.
- porous inorganic oxides have a very large surface area.
- the catalyst surface area is further increased. Since the contact probability between the particulate 4 and the catalyst surface is improved, and low temperature and highly efficient combustion is possible, the diesel particulate filter 5 is downsized.
- Silica varies depending on the type of starting material and the firing temperature during production, but generally has a surface area of about 40 m 2 / g or more per unit weight, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the oxidation catalyst 14. Yes.
- the surface area is a so-called specific surface area and is a value determined by the BET method.
- Aluminum oxide has a surface area that varies depending on the crystal phase, and ⁇ -alumina (corundum type) is generally as small as about 10 m 2 / g, which is not preferable as an inorganic oxide for supporting the oxidation catalyst 14.
- ⁇ -alumina spinel type
- ⁇ -alumina spinel type
- ⁇ -alumina spinel type
- titanias have a surface area of about 40 m 2 / g or more, and are suitable as inorganic oxides supporting the oxidation catalyst 14.
- Crystal phases include anatase type (also referred to as anatase type), rutile type, brookite type, and amorphous, and anatase type and rutile type are applicable in consideration of crystal stability in a high temperature atmosphere.
- zirconia varies depending on the type of starting material and the production method, it generally has a surface area of about 40 m 2 / g or more, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the oxidation catalyst 14.
- Zeolite includes Y-type, mordenite, beta, ZSM-5, etc. depending on the crystal structure, and generally has a surface area of about 300 m 2 / g or more, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the oxidation catalyst 14.
- Magnesia differs depending on the type of starting material and the production method, but generally has a surface area of about 40 m 2 / g or more, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the oxidation catalyst 14.
- Any porous inorganic oxide has a large surface area and is suitable for supporting the oxidation catalyst 14. From the viewpoint of the surface area, ⁇ -alumina (spinel type) and zeolite are preferred. However, the type of metal used is selected depending on the interaction with the oxidation catalyst 14 and the crystal stability.
- the opening / closing part 7 of the check valve structure is automatically shut off, and the air blowing part 8 is removed. Then, the exhaust gas containing the particulates 4 is passed through the diesel particulate filter 5.
- the particulate 4 is moved and collected by the Brownian motion on the porous wall surface and the inner surface of the diesel particulate filter 5. Further, the particulates 4 coming later are collected by the deposited layer of the particulates 4 collected.
- the particulates 4 collected by the diesel particulate filter 5 are removed by combustion if the exhaust gas temperature reaches the activation temperature of the oxidation catalyst 14, and are deposited without being removed by combustion if the exhaust gas temperature is lower than the activation temperature. move on.
- the air blowing unit 8 When the diesel engine 2 is stopped, the air blowing unit 8 is connected to the opening / closing unit 7. The regeneration air heated by the regeneration electric heater 6 is blown to the diesel particulate filter 5 by the blower 8. The opening / closing part 7 is opened by the blowing pressure at this time. The blown air is heated by the regeneration electric heater 6, and the particulates 4 accumulated without being removed by combustion during the operation of the diesel engine 2 are removed by combustion to regenerate the diesel particulate filter 5.
- the air blowing unit 8 is removed from the opening / closing unit 7 and the opening / closing unit 7 is closed.
- the air blower 8 is detachable from the opening / closing part 7, and the air blowing part 8 is connected to the opening / closing part 7 only when the diesel engine 2 is stopped. As a result, the entire exhaust gas purification device 1 during operation of the diesel engine 2 is reduced in size.
- the particulate 4 is burned at a low temperature and with high efficiency. Therefore, the diesel particulate filter 5 and the regeneration heater 6 are downsized.
- the material used for the exhaust passage 3 may be a material having low heat resistance.
- the oxidation catalyst 14 that burns the particulates 4 using oxygen in the air is effective.
- the noble metal catalyst burns the particulate 4 using NOx in the exhaust gas. Since the regeneration air when the diesel engine 2 is stopped does not contain NOx, the combustion efficiency is poor.
- the forced regeneration method for forcibly removing and regenerating the particulate 4 accumulated during the operation of the diesel engine 2 requires a fuel pump for injecting fuel when the particulate 4 is combusted.
- the exhaust gas purification apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention is a batch regeneration system in which the accumulated particulates 4 are removed by combustion and regenerated when the diesel engine 2 is stopped. Therefore, a fuel pump is not necessary, and the entire exhaust gas purification device 1 is reduced in size.
- an oxidation catalyst 14 for burning the injected fuel and raising the exhaust gas temperature is required in front of the diesel particulate filter 5.
- the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention does not require the oxidation catalyst 14, the entire exhaust gas purifying apparatus 1 is downsized.
- the battery capacity when supplying electric power to the regeneration electric heater 6, when supplying electric power from a battery mounted on the diesel engine 2, the battery capacity must be increased by the amount corresponding to the regeneration electric heater 6.
- the electric battery 6 for reproduction is driven by an external power source, so that the mounted battery is reduced in size.
- the entire exhaust gas purification device 1 can be downsized.
- the regenerative air is efficiently heated by disposing the regenerative electric heater 6 close to the diesel particulate filter 5.
- the diesel particulate filter 5 is efficiently heated by feeding the regeneration air into the diesel particulate filter 5 before the heated regeneration air is cooled. Therefore, the regeneration electric heater 6 is reduced in size by the amount of efficiency, and the entire exhaust gas purification device 1 is reduced in size.
- FIG. 2 is a perspective view of the regeneration electric heater of the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment of the present invention.
- the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- the regeneration electric heater 6 includes a metal honeycomb 9 and a band heater 10.
- the metal honeycomb 9 and the band heater 10 are completely in close contact with each other and stored in the exhaust passage 3.
- the metal honeycomb 9 is not particularly limited in structure as long as the same rectifying effect can be obtained with a general honeycomb cell structure (polygon more than a triangle) and a foam structure.
- the metal honeycomb 9 may be stainless steel considering high temperature corrosion resistance and vibration resistance.
- the band heater 10 it is preferable to take an insulating structure with magnesia powder having higher heat resistance and thermal efficiency than mica. Furthermore, the material used for the band heater 10 is suitably stainless steel.
- Embodiment 2 a metal honeycomb 9 is used for the electric heater 6 for regeneration. Therefore, when the exhaust gas during operation of the diesel engine 2 and the regenerated air when the diesel engine 2 is stopped pass through the metal honeycomb 9, an effect of rectifying while suppressing the ventilation resistance is obtained. As a result, there is no need to separately provide a rectifying plate in the exhaust gas purification device 1, and the entire exhaust gas purification device 1 is reduced in size.
- the regeneration air passing through the metal honeycomb 9 is heated by energizing the band heater 10. At that time, the regenerated air uniformly flows into the diesel particulate filter 5 and the combustibility of the particulate 4 is improved. As a result, the diesel particulate filter 5 is reduced in size, and the entire exhaust gas purification device 1 is reduced in size.
- the band heater 10 and the exhaust gas during operation of the diesel engine 2 are not in direct contact. Therefore, the progress of the corrosion caused by the corrosive gas contained in the exhaust gas is suppressed on the surface of the coating material of the band heater 10, and the heater deterioration due to dielectric breakdown is prevented.
- an oxidation catalyst 14 for purifying carbon monoxide, hydrocarbons, and the like, which are harmful gas components contained in exhaust gas when the diesel engine 2 is operated, may be supported on the surface of the metal honeycomb 9.
- FIG. 3 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
- the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- the diesel particulate filter 5 and the regeneration electric heater 6 are arranged in the same pipe 11.
- the diesel particulate filter 5 and the regeneration electric heater 6 are accommodated from both sides of the pipe 11.
- the diesel particulate filter 5 and the regeneration electric heater 6 are usually housed in separate pipes and connected to each other by a flange.
- the flange portion has a larger diameter than the piping that houses the diesel particulate filter 5 and the regeneration electric heater 6. Therefore, when the flange portion is thermally insulated, the flange portion is inevitably increased in size by the thickness of the heat insulating material. When the flange portion is not thermally insulated, heat dissipation is promoted from the flange portion, and thus the regeneration electric heater 6 needs to be enlarged by the amount of heat dissipation.
- the flange between the diesel particulate filter 5 and the regeneration electric heater 6 can be eliminated by adopting the structure of the exhaust gas purification device 1 of the third embodiment. Therefore, the heat radiation area in the flange portion is reduced, and the heat insulation property is improved.
- the heat insulation structure 12 is simplified, and the entire exhaust gas purification device 1 is downsized.
- the exhaust gas temperature can be sent to the diesel particulate filter 5 while the exhaust gas temperature is maintained at a high level when the diesel engine 2 is operating, and the regeneration air temperature is maintained at a high level when the diesel engine 2 is stopped. Therefore, the combustion efficiency of the particulates 4 is increased, and a heat insulating structure is essential for any of the exhaust gas purification apparatuses 1 of the first to third embodiments.
- the heat insulating material a material obtained by melting raw materials such as silica alumina, silica, and aluminum oxide and fiberizing it with high-speed compressed air or centrifugal force is suitable.
- FIG. 4 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
- the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- a honeycomb filter 13 is installed on the downstream side of the diesel particulate filter 5.
- the upstream side and the downstream side mean a side closer to and far from the air blowing unit 8 in the flow of regenerated air produced by the air blowing unit 8. Therefore, the downstream side of the diesel particulate filter 5 is the direction of the honeycomb filter 13.
- the honeycomb filter 13 carries platinum or palladium serving as an oxidation catalyst 14 and a porous inorganic oxide serving as a catalyst carrier on a channel wall surface of a metal honeycomb serving as a base material.
- the particulates 4 deposited on the diesel particulate filter 5 are combusted, they are completely combusted into water and carbon dioxide when the amount of deposition is small. However, when the amount of deposition is large, harmful gas is generated without complete combustion.
- the harmful gases include hydrocarbons and carbon monoxide. The harmful gas is burned and removed by the honeycomb filter 13.
- the oxidation catalyst 14 used for the honeycomb filter 13 may contain one or more of platinum and palladium.
- the harmful gases hydrocarbons and carbon monoxide are most efficiently burned by platinum and palladium. Therefore, the amount of harmful gas combustion per unit volume can be increased.
- the honeycomb filter 13 is downsized and can be installed in the outlet pipe of the exhaust gas purification device 1 as shown in FIG.
- the honeycomb filter 13 the overall size of the exhaust gas purification device 1 does not change, and harmful gases are burned and removed while maintaining a reduction in size.
- platinum has high combustion activity of paraffin hydrocarbons (saturated chain compounds) having 3 or more carbon atoms.
- Palladium has a high combustion activity such as olefinic hydrocarbon (saturated chain compound having a double bond) or methane. Therefore, platinum and palladium may be used in combination. By alloying platinum and palladium, the affinity of the catalyst carrier with the inorganic oxide is increased, and the effect of suppressing sintering of the noble metal particles can be enhanced.
- the catalyst carrier used for the honeycomb filter 13 may include a porous inorganic oxide, that is, one or more of aluminum oxide, zirconia, zeolite, and ceria, or two or more composite oxides.
- a porous inorganic oxide that is, one or more of aluminum oxide, zirconia, zeolite, and ceria, or two or more composite oxides.
- the porous inorganic oxide adsorbs the harmful gas in the regeneration air and concentrates the harmful gas component in the vicinity of platinum or palladium, so that the contact probability between the harmful gas and the catalyst surface is improved. Therefore, combustion at a low temperature and high efficiency becomes possible, and the honeycomb filter 13 is downsized.
- the base material used for the honeycomb filter 13 is preferably a metal honeycomb.
- Metal honeycombs have a lower heat capacity than commonly used cordierite honeycombs.
- the metal honeycomb has a high thermal conductivity, and the heat of the low energy regenerated air after passing through the diesel particulate filter 5 can be efficiently transmitted to the oxidation catalyst 14 carried on the honeycomb filter 13. Therefore, the amount of harmful gas combustion per unit volume can be increased, and the honeycomb filter 13 can be downsized.
- the metal honeycomb can be installed by being welded to the inner wall of the exhaust passage 3. Therefore, the diameter of the exhaust passage 3 can be reduced, and the exhaust gas purification device 1 is downsized. Since the cordierite honeycomb is fixed in the exhaust passage 3 using an inorganic expansion mat or the like, it is necessary to increase the diameter of the exhaust passage 3 by an amount corresponding to the expansion mat, and the exhaust gas purification device 1 is increased in size. .
- the installation position of the honeycomb filter 13 is preferably as close as possible to the diesel particulate filter 5.
- the regeneration air is allowed to flow into the honeycomb filter 13 while keeping the temperature of the regeneration air high, the harmful gas is burned more efficiently.
- honeycomb filter 13 platinum or palladium serving as the oxidation catalyst 14 and a porous inorganic oxide serving as a catalyst carrier are supported on the channel wall surface of the metal honeycomb.
- FIG. 5 is a side view of an exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 5 of the present invention
- FIG. 6 is a configuration diagram showing a control unit of the exhaust gas purification apparatus.
- the description of the same configuration and effect as those of the first embodiment will be omitted, and only different points will be described.
- the exhaust gas purification device 51 is connected to a diesel engine 52.
- the exhaust gas purification device 51 includes a filter unit 54 that houses a diesel particulate filter 56 and an electric heater 57 for regeneration, a blower unit 59, an exhaust passage 53, and a control unit 60.
- the exhaust passage 53 has an upstream side exhaust passage 53 a upstream from the filter portion 54 and a downstream side exhaust passage 53 b downstream from the filter portion 54.
- the diesel particulate filter 56 is disposed between the upstream side exhaust passage 53a and the downstream side exhaust passage 53b, and collects the particulates 55 in the exhaust gas.
- the regeneration electric heater 57 burns and removes the particulate 55 collected by the diesel particulate filter 56.
- control unit 60 instructs the regeneration electric heater 57 and the air blowing unit 59 to operate and stop.
- the control unit 60 supplies power to the regeneration electric heater 57 and the air blowing unit 59 using an external power source as a driving power source.
- the control unit 60 is connected to the detection unit 61 of the exhaust gas purification device 51.
- Examples of the detector 61 include a transformer, a heater temperature detector, an in-filter temperature detector, a pressure detector, and a CO 2 concentration detector.
- the transformer changes the output of the regeneration electric heater 57 to an arbitrary output value.
- the heater temperature detection unit detects the heater temperature of the regeneration electric heater 57.
- the filter internal temperature detection unit detects the internal temperature of the diesel particulate filter 56.
- a pressure detection part detects the pressure in the pipe line between the ventilation part 59 and the upstream exhaust passage 53a.
- CO 2 concentration detector detects the concentration of CO 2 in the regeneration air downstream of the diesel particulate filter 56. In order to reduce the size of the exhaust gas purification device 51, each detection means should be as small as possible.
- the transformer there is one in which the output value from the transformer is controlled by a multi-step adjustment (step control) switch, a select switch, a toggle switch, and the like.
- the transformer may have any function that can control the output of the regeneration electric heater 57.
- the heater temperature detector and filter internal temperature detector include thermocouples, platinum resistance thermometers, thermistors, radiation thermometers, and expansion thermometers. However, there is a function that can detect the heater temperature and the filter internal temperature. That's fine.
- the pressure detection unit there are a Prudon type, a semiconductor strain gauge type, a capacitance type, a semiconductor piezoresistive type, a silicon resonant type, etc., as long as it has a function capable of detecting the pressure in the pipeline.
- the CO 2 concentration detection unit there are a solid electrolyte system, a non-dispersion type infrared absorption system, and the like, but any CO 2 concentration detection unit may be used as long as it has a function of detecting the CO 2 concentration in the regeneration air.
- the control unit 60 also includes a timer 73.
- the timer 73 there are a method of counting down a remaining time until a preset time, a method of counting up an elapsed time from the start of reproduction, and the like.
- the timer 73 may have any function that can stop the regeneration operation at the set time or time.
- the opening / closing part 58 of the check valve structure is automatically shut off, and the exhaust gas containing the particulate 55 is passed through the diesel particulate filter 56 through the exhaust gas purification device 51.
- the particulate 55 is moved and collected on the porous wall surface and the inner surface of the diesel particulate filter 56 by Brownian motion. Further, the particulates 55 coming later are collected by the deposited layer of the particulates 55 collected.
- the particulates 55 collected by the diesel particulate filter 56 are removed by combustion if the exhaust gas temperature reaches the combustion temperature of the particulates 55, and if the temperature is lower than the combustion temperature, deposition proceeds without being removed by combustion.
- the blowing unit 59 is connected to the opening / closing unit 58, and the blowing unit 59 is driven by the control unit 60 to blow external air to the diesel particulate filter 56 as regenerated air.
- the opening / closing unit 58 is opened by the blowing pressure, and the regeneration air is heated by the regeneration electric heater 57 operated based on the output from the control unit 60. Then, the particulate 55 accumulated without being burned and removed during operation of the diesel engine 52 is burned and removed, and the diesel particulate filter 56 is regenerated.
- the regeneration of the diesel particulate filter 56 can be performed while the detection unit 61 is connected to the control unit 60 and controlled based on the signal from the detection unit 61.
- the particulate 55 is prevented from being excessively deposited on the diesel particulate filter 56.
- a decrease in output of the diesel engine 52 caused by an increase in pressure loss of the diesel particulate filter 56 is avoided.
- the air blower 59 is detachable from the opening / closing part 58. Only when the diesel engine 52 is stopped, the blower unit 59 is connected to the opening / closing unit 58, whereby the entire exhaust gas purifying device 51 during operation of the diesel engine 52 is downsized. That is, when the exhaust gas purification device 51 is installed in the engine room, if the exhaust gas purification device 51 as a whole is miniaturized during operation of the diesel engine, the engine room is also miniaturized and the visibility of the driver is improved.
- the particulate 55 can be combusted at low temperature and high efficiency. Therefore, the diesel particulate filter 56 and the regeneration electric heater 57 are reduced in size, and the power consumption during regeneration is reduced.
- control unit 60 when the control unit 60 is connected to a transformer for changing the output of the regeneration heater 57 to an arbitrary output value, it can be changed to an optimum output value according to the outside air temperature. As a result, the regeneration efficiency of the diesel particulate filter 56 is not lowered, and the power consumption during regeneration can be reduced.
- control unit 60 is connected to a heater temperature detection unit that detects the heater temperature of the electric heater 57 for regeneration. Therefore, the temperature of the diesel particulate filter 56 at the time of regeneration is maintained at an appropriate temperature without being too high or too low. As a result, the particulate 55 is burned efficiently and reliably, and the power consumption during regeneration is reduced.
- control unit 60 is connected to a filter internal temperature detection unit that detects the internal temperature of the diesel particulate filter 56. Therefore, the internal temperature of the diesel particulate filter 56 is detected, and the temperature of the diesel particulate filter 56 at the time of regeneration is maintained at an appropriate temperature without being too high or too low. As a result, the particulate 55 is burned efficiently and reliably, and the power consumption during regeneration is reduced.
- control unit is connected to a pressure measurement unit that detects the pressure in the pipe line between the air blowing unit 59 and the upstream side exhaust passage 53a.
- a pressure measurement unit that detects the pressure in the pipe line between the air blowing unit 59 and the upstream side exhaust passage 53a.
- control unit 60 is connected downstream of the diesel particulate filter 56 to a CO 2 concentration detection unit that can detect the CO 2 concentration in the regeneration air. It is determined that regeneration of the diesel particulate filter 56 has been completed when the CO 2 concentration has decreased to the same level as the regeneration air before the start of regeneration, that is, when the particulate 55 deposited on the diesel particulate filter 56 has finished burning. Is done. By determining that the time is the time when the output to the regeneration electric heater 57 is cut off, the regeneration time of the diesel particulate filter 56 is not excessive and insufficient, and the power consumption during regeneration is reduced.
- control unit 60 has a timer 73. Since the output of the regeneration electric heater 57 and the blower 59 is cut off at a preset time, the regeneration of the diesel particulate filter 56 at night can be performed unattended, and the power consumption during regeneration is reduced.
- FIG. 7 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
- the same components as those of the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- the exhaust gas purification device 80 of the sixth embodiment is further provided with a bypass opening / closing part 64 and a bypass pipe 63 with respect to the exhaust gas purification device 51 of the fifth embodiment.
- the bypass opening / closing part 64 is provided in the downstream side exhaust passage 53b.
- the bypass pipe 63 communicates the bypass opening / closing part 64 and the outside air inlet 62 provided in the air blowing part 59 on the upstream side of the air blowing part 59.
- the blower 59 mixes the circulated regenerated air in which part of the regenerated air that has passed through the filter unit 54 is attracted and the external air sucked from the outside air intake 62, and blows the air to the upstream exhaust passage 53a.
- the blower 59 is connected to the opening / closing part 58, the bypass pipe 63 is connected to the bypass opening / closing part 64, and the blower 59 and the regeneration electric heater 57 are operated by the controller 60.
- the opening / closing unit 58 is opened by the blowing pressure generated by the blowing from the blowing unit 59, and the bypass opening / closing unit 64 is opened manually or by a signal from the control unit 60.
- the outside air inlet 62 and the bypass pipe 63 are connected on the upstream side of the air blowing unit 59 and further connected to the air blowing unit 59.
- the air blower 59 mixes the circulated regenerated air and the external air from the outside air intake 62 and blows the regenerated air to the upstream side exhaust passage 53a.
- the bypass pipe 63 has a long pressure line with respect to the outside air inlet 62 and has a large pressure loss due to bending and the like. Due to this pressure loss difference, the blower 59 mainly takes in external air and blows it to the upstream exhaust passage 53a.
- FIG. 8 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
- the same components as those of the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- the exhaust gas purification device 81 of the seventh embodiment further includes a bypass switching unit 65, a bypass pipe connection unit 66, a bypass pipe 67, and an air release unit 68 with respect to the exhaust gas purification device 51 of the fifth embodiment.
- the bypass switching unit 65 is provided in the downstream side exhaust passage 53b.
- the bypass pipe connecting portion 66 is connected to the downstream side exhaust passage 53b in the bypass switching portion 65.
- the bypass pipe 67 communicates the bypass pipe connecting portion 66 and the air blowing portion 59.
- the air release portion 68 is disposed in the middle of the bypass pipe 67 in order to release the pressure in the bypass pipe 67.
- the blowing unit 59 blows the regenerated air that has passed through the filter unit 54 to the upstream side exhaust passage 53a using the regenerated air that returns to the blowing unit 59 through the bypass pipe 67 or the external air as the regenerated air.
- the air blowing part 59 is connected to the opening / closing part 58 and the bypass pipe 67 is connected to the bypass pipe connection part 66.
- the bypass switching unit 65 switches the flow path of the exhaust gas from the flow path that exhausts out of the exhaust gas purification device 81 from the filter section 54 to the flow path from the filter section 54 to the bypass pipe 67.
- the flow path switching by the bypass switching unit 65 may be either manual or automatic by the control unit 60.
- the blower unit 59 and the regeneration electric heater 57 are operated by the control unit 60.
- the regeneration air blown from the blower 59 to the upstream exhaust passage 53 a is heated by the regeneration electric heater 57.
- the regeneration air passes through the diesel particulate filter 56 and burns and removes the particulate 55.
- the regeneration air flows from the downstream side exhaust passage 53 b to the bypass pipe 67 by the bypass switching unit 65 and returns to the blowing unit 59.
- the air blower 59 uses the air from the bypass pipe 67 as circulation regenerated air and blows the air again to the filter part 54 through the upstream exhaust passage 53a.
- the air release portion 68 disposed in the middle of the bypass pipe 67 has a structure for releasing the pressure in the circulation path to the outside when the pressure of the circulation path of the regeneration air becomes high.
- the circulation path of the regeneration air includes a blower 59, an upstream exhaust passage 53a, a filter portion 54, a downstream exhaust passage 53b, and a bypass pipe 67.
- the effect of the exhaust gas purification device 81 of the seventh embodiment will be described.
- part of the regenerated air that has once passed through the filter unit 54 and heated by the regeneration electric heater 57 is not exhausted outside the exhaust gas purification device 81 as it is.
- Part of the regeneration air heated by the regeneration electric heater 57 is reused as regeneration air, and the regeneration air having a high temperature is blown into the upstream exhaust passage 53a. Therefore, the output value of the regeneration electric heater 57 is lowered, and the power consumption during regeneration is reduced.
- FIG. 9 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
- the same components as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- the exhaust gas purification device 82 according to the eighth embodiment is different from the exhaust gas purification device 51 according to the fifth embodiment in that a bypass switching unit 65, a bypass pipe connection unit 66, and a blower supply pipe 59a connected to the blower 59 are provided. Further, a bypass heating pipe 69 is further provided.
- the bypass switching unit 65 is provided in the downstream side exhaust passage 53b.
- the bypass pipe connecting portion 66 is connected to the downstream exhaust passage 53b at the position where the bypass switching portion 65 is disposed.
- the bypass heating pipe 69 is connected to the bypass pipe connecting portion 66, and one end is opened to the outside air to exhaust the exhaust gas to the outside.
- the bypass pipe connection part 66 and the air blowing part air supply pipe 59a communicate with each other.
- the blower 59 is connected to the opening / closing part 58, and the bypass heating pipe 69 is connected to the bypass pipe connection part 66.
- the flow path of the exhaust gas is switched by the bypass switching section 65 from the flow path exhausted from the filter section 54 to the outside of the exhaust gas purification device 82 to the flow path from the filter section 54 to the bypass heating pipe 69.
- the flow path switching by the bypass switching unit 65 may be either manual or automatic by the control unit 60.
- the blower unit 59 and the regeneration electric heater 57 are operated by the control unit 60.
- the air blowing unit 59 takes in external air and blows it to the filter unit 54 as regenerated air.
- the regeneration air is heated by the regeneration electric heater 57, passes through the diesel particulate filter 56, and the particulate 55 is burned and removed.
- the regenerative air passes through the bypass heating pipe 69 disposed so as to cover the air blowing section air supply pipe 59a from the downstream side exhaust passage 53b by the bypass switching section 65 and is exhausted to the outside of the exhaust gas purification device 82.
- the exhaust gas purification device 82 of the eighth embodiment will be described.
- the regeneration air once passes through the filter unit 54, is heated by the regeneration electric heater 57, and is exhausted outside the exhaust gas purification device 82.
- the regenerated air passes through the bypass heating pipe 69 arranged so as to cover the blower air supply pipe 59a.
- the air heated by passing through the filter unit 54 preheats the regenerated air newly blown to the filter unit 54.
- the regeneration air is efficiently heated by the regeneration electric heater 57, the output of the regeneration electric heater 57 is reduced, and the power consumption during regeneration is reduced.
- FIG. 10 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 9 of the present invention.
- the same components as those of the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- the exhaust gas purification device 83 of the ninth embodiment further includes a bypass switching unit 65 and an exhaust heating pipe 85 with respect to the exhaust gas purification device 51 according to the fifth embodiment.
- the bypass switching unit 65 is provided in the downstream side exhaust passage 53b.
- Pipe line 70 communicates bypass switching unit 65 with exhaust heating pipe 85 disposed so as to cover portions of electric heater 57 for regeneration and diesel particulate filter 56.
- the blower unit 59 is connected to the opening / closing unit 58, and the flow path of the exhaust gas is bypassed by the bypass switching unit 65 from the flow path exhausted from the filter unit 54 to the outside of the exhaust gas purification device 83.
- the flow path switching by the bypass switching unit 65 may be either manual or automatic by the control unit 60.
- the blower unit 59 and the regeneration electric heater 57 are operated by the control unit 60.
- the air blowing unit 59 takes in external air and blows it to the filter unit 54 as regenerated air.
- the regeneration air is heated by the regeneration electric heater 57, passes through the diesel particulate filter 56, and burns and removes the particulate 55 deposited on the diesel particulate filter 56.
- the regeneration air passes through the exhaust heating pipe 85 disposed so as to cover the filter unit 54 from the downstream side exhaust passage 53 b by the bypass switching unit 65 and is exhausted to the outside of the exhaust gas purification device 83.
- the exhaust gas purification device 83 of the ninth embodiment will be described.
- the regeneration air passes once through the filter unit 54, is heated by the regeneration electric heater 57, and is exhausted outside the exhaust gas purification device 83.
- the regenerated air passes through the exhaust heating pipe 85 disposed so as to cover the filter portion 54.
- the regenerated air that has been heated by passing through the filter portion 54 passes around the filter portion 54 and is exhausted to the outside of the exhaust gas purification device 83.
- a heat insulating structure such as a heat insulating material, an air layer, a vacuum layer, or the like may be provided around the filter portion 54, and the exhaust heating pipe 85 may be disposed so as to cover the heat insulating structure. As a result, the amount of heat released from the filter unit 54 is further reduced, and the power consumption during regeneration is further reduced.
- FIG. 11 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 10 of the present invention.
- the same components as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
- the exhaust gas purifying device 84 of the tenth embodiment further includes an introduction pipe opening / closing part 72 and a regeneration air introduction pipe 71.
- the exhaust gas purification device 84 connects the blower 59 and the regenerative air introduction pipe 71 when the diesel particulate filter 56 is regenerated.
- the introduction pipe opening / closing part 72 communicates the middle of the upstream side exhaust passage 53 a and the regeneration air introduction pipe 71.
- the regeneration air introduction pipe 71 is disposed so as to cover a portion where the regeneration electric heater 57 is disposed.
- the blower 59 is connected to the regeneration air introduction pipe 71, and the blower 59 and the regeneration electric heater 57 are operated by the controller 60.
- the regeneration air blown from the blower 59 passes through the regeneration air introduction pipe 71, the introduction pipe opening / closing part 72, and the upstream exhaust passage 53 a and flows to the filter part 54.
- the introduction pipe opening / closing part 72 is structured to open by the blowing pressure of the regeneration air.
- the exhaust gas purification device 84 of the ninth embodiment will be described.
- the regeneration air is blown from the blower 59, and flows into the upstream exhaust passage 53a in contact with the outer periphery of the filter 54 where the regeneration heater 57 is disposed.
- the regenerated air is preheated by the heat released from the inside of the filter unit 54 to the outside, so that the output of the regeneration electric heater 57 is reduced and the power consumption during regeneration is reduced.
- the present invention is useful not only for automobiles but also for exhaust gas purification devices mounted on construction machines, generators, forklifts, cultivators, ships, and the like.
Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジン(diesel engine)等の排気ガスに含まれるパティキュレート(particulate)を捕集および燃焼除去する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus that collects and burns away particulates contained in exhaust gas of a diesel engine or the like.
従来の排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンが停止している期間を利用してディーゼルパティキュレートフィルタ(diesel particulate filter)に捕集したパティキュレートを再生していた。このような排気ガス浄化装置は一般的に、ディーゼルパティキュレートフィルタと、再生用電気ヒータと、送風手段とを備えている。ここでディーゼルパティキュレートフィルタは、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集する。再生用電気ヒータは、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集したパティキュレートを燃焼除去させる。送風手段は、再生のための空気をディーゼルパティキュレートフィルタに送る。 The conventional exhaust gas purification device regenerates the particulates collected in the diesel particulate filter using the period when the diesel engine is stopped. Such an exhaust gas purification apparatus generally includes a diesel particulate filter, an electric heater for regeneration, and a blowing means. Here, the diesel particulate filter collects particulates contained in the exhaust gas of the diesel engine. The electric heater for regeneration burns and removes the particulates collected by the diesel particulate filter. The air blowing means sends air for regeneration to the diesel particulate filter.
このような排気ガス浄化装置は、送風手段が組み込まれているため、装置の小型化に課題があった。これに対し、車両の室内通風用のブロワ(blower)と、再生のための空気をディーゼルパティキュレートフィルタに送る送風手段とを共用化し、小型化を実現した排気ガス浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Such an exhaust gas purification device has a problem in miniaturization of the device because the air blowing means is incorporated. On the other hand, there has been proposed an exhaust gas purifying apparatus that realizes downsizing by sharing a blower for indoor ventilation of a vehicle and a blowing means for sending air for regeneration to a diesel particulate filter ( For example, see Patent Document 1).
以下、その排気ガス浄化装置について図12を参照しながら説明する。 Hereinafter, the exhaust gas purification device will be described with reference to FIG.
図12は、従来の排気ガス浄化装置の側面図である。排気ガス浄化装置101は、ディーゼルパティキュレートフィルタ104と、再生用電気ヒータ105と、送風手段106とを備えている。ここでディーゼルパティキュレートフィルタ104は、ディーゼルエンジン102の排気ガスに含まれるパティキュレート103を捕集する。再生用電気ヒータ105は、ディーゼルパティキュレートフィルタ104に捕集したパティキュレート103を燃焼除去させる。送風手段106は、再生のための空気をディーゼルパティキュレートフィルタ104に送る。
FIG. 12 is a side view of a conventional exhaust gas purification device. The exhaust
そして送風手段106は、再生のための空気をディーゼルパティキュレートフィルタ104に送るブロワと、車両107の室内108通風用のブロワとを共用化している。また排気ガス浄化装置101は、送風手段106からの送風空気を車両107の室内108側と、ディーゼルパティキュレートフィルタ104側とに送る切替手段109を備えている。
The blower means 106 shares a blower for sending air for regeneration to the
排気ガス浄化装置101は、再生のための空気をディーゼルパティキュレートフィルタ104に送る送風手段106と、車両107の室内108通風用のブロワとを共用化によって小型化できる。しかし排気ガス浄化装置101は、切替手段109、および送風手段106の送風量を制御する制御部などを別途必要とする。また、車両の種類によっては、室内送風用のブロワが備えられていないものもあり、排気ガス浄化装置101は適用範囲が狭かった。
The exhaust
また、パティキュレート103を燃焼除去させるためには、再生用電気ヒータ105を用いてパティキュレート103は、可燃温度である600℃~650℃程度まで昇温させる必要がある。そのためディーゼルパティキュレートフィルタ104を保温するための断熱構造、および大出力の再生用電気ヒータ105などによって、排気ガス浄化装置101全体が大型化していた。
In addition, in order to burn and remove the
従って、さらなる小型化が困難という課題を有していた。 Therefore, there was a problem that further miniaturization was difficult.
本発明は、ディーゼルエンジンの排気通路に排気ガス中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタと、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートを燃焼除去する再生用電気ヒータと、送風部とを備えた排気ガス浄化装置において、ディーゼルパティキュレートフィルタは酸化触媒を担持し、ディーゼルパティキュレートフィルタと外部電源駆動する再生用電気ヒータとを近接配置し、送風部は外部電源駆動とし、排気通路に送風部を着脱可能にする開閉部を配置し、ディーゼルエンジン運転時には開閉部から送風部を取り外し、ディーゼルエンジン停止時には送風部を開閉部に接続し、ディーゼルパティキュレートフィルタに送風部によって再生用電気ヒータによって熱せられた再生空気を送風する。 The present invention includes a diesel particulate filter that collects particulates in exhaust gas in an exhaust passage of a diesel engine, an electric heater for regeneration that burns and removes particulates collected by the diesel particulate filter, and a blower unit. The diesel particulate filter carries an oxidation catalyst, and the diesel particulate filter and an electric heater for regeneration driven by an external power source are arranged close to each other, and the air blower is driven by an external power source and is connected to the exhaust passage. An opening / closing part that makes the air blowing part detachable is arranged, the air blowing part is removed from the opening / closing part when the diesel engine is operated, the air blowing part is connected to the air opening / closing part when the diesel engine is stopped, and the electric heater for regeneration by the air blowing part is connected to the diesel particulate filter Regenerated sky heated by Blowing.
その結果、捕集したパティキュレートを燃焼除去する必要がある場合にのみ、開閉部に送風部を装着するため、より小型化した排気ガス浄化装置を提供することができる。 As a result, only when it is necessary to burn and remove the collected particulates, the blower is attached to the opening / closing part, so that a more compact exhaust gas purification device can be provided.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の排気ガス浄化装置の側面図である。まず、実施の形態1の排気ガス浄化装置1の構成を説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side view of an exhaust gas purification apparatus according to
排気ガス浄化装置1は、ディーゼルエンジン2に接続されている。排気ガス浄化装置1は、ディーゼルパティキュレートフィルタ5、再生用電気ヒータ6、送風部8、および排気通路3を備えている。ここでディーゼルパティキュレートフィルタ5は、排気ガス中のパティキュレート4を捕集する。再生用電気ヒータ6は、ディーゼルパティキュレートフィルタ5に捕集されたパティキュレート4を燃焼除去する。
The exhaust
排気ガス浄化装置1は、車両のエンジンルーム内のレイアウトに応じて配置されればよい。しかし、排気ガス浄化装置1に、極力高い排気ガス温度の排気ガスが流入された方が、パティキュレート4が燃焼除去されるのに有利である。そのため、排気ガス浄化装置1と、ディーゼルエンジン2との間隔は短いほど望ましい。
The exhaust
ディーゼルパティキュレートフィルタ5と、再生用電気ヒータ6とは近接配置し、互いの間隔は10mm~20mm程度が望ましい。
It is desirable that the
再生用電気ヒータ6は、ディーゼルエンジン2の排気ガスに含まれる腐食性ガス、およびパティキュレート4への耐久性を考慮して、発熱体を金属により被覆したシーズヒータ、またはセラミックにより被覆したセラミックヒータなどが望ましい。発熱体としては、鉄クロムアルミニウム、ニッケルクロム、白金、モリブデン、タンタル、タングステン、炭化珪素、モリブデンシリサイト、およびカーボンなどが挙げられる。被覆材料としては、高温耐久性、耐腐食性、および耐振動性などを考慮して、ステンレス鋼(SUS304、SUS316L、SUS321、インコロイ800、インコロイ825、インコネル600)、酸化アルミニウム、および窒化珪素などが挙げられる。また、再生用電気ヒータ6の形状としては、U字型、M型、渦巻き型などがあるが、小型化できる形状であれば特に限定しない。
In consideration of the durability to the corrosive gas contained in the exhaust gas of the
開閉部7は、ディーゼルエンジン2運転時に閉じ、ディーゼルエンジン2停止時に開く逆止弁構造を有している。逆止弁構造は、通風方向によって完全遮断と、通風とを実現できるため、開閉動力が必要ない。逆止弁を開閉させる時の圧力(以降、クラッキング圧)は20Pa~200Pa程度が望ましい。この範囲を下回るとディーゼルエンジン2運転時に完全遮断が難しく、この範囲を上回るとディーゼルエンジン2停止時に通風が困難になり、送風部8が大型化する。
The opening /
逆止弁構造は簡便な構造であり、確実に開閉機能をもたせることができ、開閉部7を小型化できる。一般的に開閉部7としては、ゲートバルブ(仕切弁)、グローブバルブ(玉形弁)、ボールバルブ、バタフライバルブ(蝶形弁)、ニードルバルブ、ストップバルブ、およびチェックバルブ(チャッキバルブ、逆止弁、チャッキ弁)などが挙げられる。チェックバルブ以外は全て開閉動力が必要となり、開閉部7の構造が大型化する。チェックバルブの逆止弁構造であれば、開閉部7は通風方向によって完全遮断と、通風とが実現されるため、開閉動力が不必要となり小型化できる。チェックバルブの材料としては、ステンレス鋼等を使用すればよい。
The check valve structure is a simple structure, can reliably have an opening / closing function, and the opening /
送風部8は、ディーゼルエンジン2停止時にのみ排気通路3途中の開閉部7に装着できる構造を有している。開閉部7と、送風部8との着脱には、平易にできるワンタッチカプラなどを用いると良い。送風部8は、ディーゼルパティキュレートフィルタ5にパティキュレート4が堆積したときの圧力損失、及び開閉部7のクラッキング圧に打ち勝つだけの静圧を出力できれば良い。
The
送風部8の種類としては一般的に、圧縮比1.1以下のファン、圧縮比1.1以上のブロワ、およびポンプなどが挙げられる。ファンとしては、静圧の低いものから、軸流送風機(プロペラファン)、横断流送風機(クロスフローファン)、斜流送風機(斜流ファン)、および遠心送風機(シロッコファン、ターボファン)が挙げられる。ブロワとしては、ターボブロワ、および容積ブロワが挙げられる。ポンプとしては、非容積式ポンプ(遠心ポンプ、プロペラポンプ、粘性ポンプ)、容積式ポンプ(往復動ポンプ、回転ポンプ)、噴射ポンプ、気泡ポンプ、水槌ポンプ、および水中ポンプなどが挙げられる。
Generally, the type of the
再生用電気ヒータ6と送風部8とは、外部電源によって駆動する。ディーゼルパティキュレートフィルタ5の多孔壁表面及び内部には、酸化触媒14が担持されている。
The
ディーゼルパティキュレートフィルタ5の材質としては、炭化珪素、窒化珪素、およびチタン酸アルミニウムのうちのいずれか1つであることが望ましい。これらは、融点が高い材質のため、パティキュレート4の燃焼熱によってディーゼルパティキュレートフィルタ5が溶損されることがない。またこれらは、単位体積当たりのディーゼルパティキュレートフィルタ5に溜められるパティキュレート4量を増やすことができ、ディーゼルパティキュレートフィルタ5は小型化される。またこれらは、熱容量が高い材質のため、高温の排ガスおよびパティキュレート4の燃焼熱などによって加熱されたディーゼルパティキュレートフィルタ5は冷却しにくく、酸化触媒14の活性化する温度が長時間維持される。
The material of the
酸化触媒14としては、カリウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルビジウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、セシウム、ランタン、セリウム、およびプラセオジムの内のいずれか1つ以上の金属を含むと良い。酸化触媒14は、エンジン停止時の再生空気中の酸素を利用して、パティキュレート4を効率良く燃焼することができる。そのため、ディーゼルパティキュレートフィルタ5の単位体積当たりの負荷が増大させられ、ディーゼルパティキュレートフィルタ5は小型化される。
The
アルカリ金属のカリウム、ルビジウム、セシウムの酸化物は、イオン結合性が強くて還元性を示し、電気陰性度が低く最外殻電子を与えやすい。そのため、活性酸素が容易に生成され、パティキュレート4は効率良く酸化燃焼される。
Alkali metal potassium, rubidium, and cesium oxides have strong ionic bonding and show reducibility, have low electronegativity, and easily give outermost electrons. Therefore, active oxygen is easily generated, and the
遷移金属のバナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀の酸化物及び、原子番号57から71のランタノイドのうち、ランタン、セリウム、プラセオジムの酸化物は、多様な酸化状態をとる。またこれらは、不定比の酸化物を形成するため、活性酸素が容易に生成され、パティキュレート4が効率良く酸化燃焼される。
Among the transition metal vanadium, iron, cobalt, nickel, copper, zirconium, niobium, molybdenum, silver oxides, and lanthanoids with
また、酸化触媒14は多孔質の無機酸化物に担持されると良い。無機酸化物としては、シリカ、酸化アルミニウム、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、およびマグネシアの内いずれか1つ以上、あるいは、2つ以上の複合酸化物を用いると良い。
The
これら多孔質の無機酸化物は、表面積が非常に大きい。これら多孔質の無機酸化物に酸化触媒14が担持されることによって、さらに触媒表面積が増大する。パティキュレート4と触媒表面との接触確率が向上し、低温、高効率な燃焼が可能になるため、ディーゼルパティキュレートフィルタ5は小型化される。
These porous inorganic oxides have a very large surface area. By supporting the
シリカは、出発原料の種類や製造時の焼成温度によっても異なるが、一般的に単位重量当たりの表面積40m2/g前後以上を有するものが多く、酸化触媒14を担持する無機酸化物として適している。ここで表面積とはいわゆる比表面積のことであり、BET法により求めた値である。
Silica varies depending on the type of starting material and the firing temperature during production, but generally has a surface area of about 40 m 2 / g or more per unit weight, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the
酸化アルミニウムは、結晶相によってその表面積が異なり、α-アルミナ(コランダム型)は一般的に10m2/g前後と小さいので酸化触媒14を担持する無機酸化物として好ましくない。γ-アルミナ(スピネル型)は、出発原料の種類および製造時の焼成温度によっても異なるが、一般的に表面積100m2/g以上を有するものが多く、酸化触媒14を担持する無機酸化物として適している。
Aluminum oxide has a surface area that varies depending on the crystal phase, and α-alumina (corundum type) is generally as small as about 10 m 2 / g, which is not preferable as an inorganic oxide for supporting the
チタニアは、一般的に表面積40m2/g前後以上を有するものが多く、酸化触媒14を担持する無機酸化物として適している。結晶相は、アナターゼ型(アナタース型とも言う)、ルチル型、ブルカイト型、およびアモルファスなどがあり、高温雰囲気下における結晶安定性を考慮し、アナターゼ型、ルチル型が適用可能である。
In general, many titanias have a surface area of about 40 m 2 / g or more, and are suitable as inorganic oxides supporting the
ジルコニアは、出発原料の種類および製造法によっても異なるが、一般的に表面積40m2/g前後以上を有するものが多く、酸化触媒14を担持する無機酸化物として適している。
Although zirconia varies depending on the type of starting material and the production method, it generally has a surface area of about 40 m 2 / g or more, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the
ゼオライトは、結晶構造によってY型、モルデナイト、ベータ、ZSM-5などがあり、一般的に表面積300m2/g前後以上を有するものが多く、酸化触媒14を担持する無機酸化物として適している。
Zeolite includes Y-type, mordenite, beta, ZSM-5, etc. depending on the crystal structure, and generally has a surface area of about 300 m 2 / g or more, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the
マグネシアは、出発原料の種類および製造法によっても異なるが、一般的に表面積40m2/g前後以上を有するものが多く、酸化触媒14を担持する無機酸化物として適している。
Magnesia differs depending on the type of starting material and the production method, but generally has a surface area of about 40 m 2 / g or more, and is suitable as an inorganic oxide for supporting the
いずれの多孔質の無機酸化物も表面積が大きく酸化触媒14を担持するには適している。表面積の大きさからは、γ-アルミナ(スピネル型)とゼオライトとが好ましい。しかし、酸化触媒14との相互作用および結晶安定性によって使用する金属の種類が選択される。
Any porous inorganic oxide has a large surface area and is suitable for supporting the
次に、本発明の実施の形態1の排気ガス浄化装置の作用を説明する。
Next, the operation of the exhaust gas purifying apparatus according to
ディーゼルエンジン2運転時、逆止弁構造の開閉部7が自動的に遮断し、送風部8が取り外される。そしてパティキュレート4を含む排気ガスが、ディーゼルパティキュレートフィルタ5に流される。
When the
パティキュレート4は、ブラウン運動によって、ディーゼルパティキュレートフィルタ5の多孔壁表面及び内部表面に移動し捕集される。さらに捕集されたパティキュレート4の堆積層によって、後から来るパティキュレート4が捕集される。
The
ディーゼルパティキュレートフィルタ5に捕集されたパティキュレート4は、排気ガス温度が酸化触媒14の活性化温度に到達していれば燃焼除去され、活性化温度未満であれば燃焼除去されずに堆積が進む。
The
ディーゼルエンジン2停止時、送風部8は開閉部7に接続される。そしてディーゼルパティキュレートフィルタ5には、再生用電気ヒータ6に熱せられた再生空気が送風部8によって送風される。このときの送風圧により、開閉部7は開放される。再生用電気ヒータ6によって送風空気は加熱され、ディーゼルエンジン2運転時に燃焼除去されずに堆積したパティキュレート4は、燃焼除去されディーゼルパティキュレートフィルタ5が再生される。
When the
ディーゼルパティキュレートフィルタ5の再生が完了したら、開閉部7から送風部8が取り外され、開閉部7が閉じられる。
When the regeneration of the
この操作を繰り返すことによって、ディーゼルパティキュレートフィルタ5にパティキュレート4が過剰に堆積することが防止される。その結果、ディーゼルパティキュレートフィルタ5の圧力損失増大によって引き起こされるディーゼルエンジン2の出力低下が回避される。
By repeating this operation, it is possible to prevent the particulate 4 from being excessively deposited on the
次に、本発明の実施の形態1の排気ガス浄化装置の効果を説明する。
Next, effects of the exhaust gas purifying apparatus according to
送風部8が開閉部7から着脱可能であり、ディーゼルエンジン2停止時にのみ、開閉部7に送風部8が接続される。このことにより、ディーゼルエンジン2運転時の排気ガス浄化装置1全体は小型化される。
The
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ5に酸化触媒14が担持されることにより、パティキュレート4は低温、高効率に燃焼される。そのため、ディーゼルパティキュレートフィルタ5及び再生用電気ヒータ6は、小型化される。また排気通路3に使用する材料は、耐熱性の低い材料でよい。
In addition, by supporting the
従来のようにディーゼルパティキュレートフィルタ5に酸化触媒14が担持されない場合、パティキュレート4の可燃温度である600℃~650℃程度まで昇温する必要がある。そのためディーゼルパティキュレートフィルタ5を保温するための断熱構造が必要となり、また再生用電気ヒータ6が大型化する。従ってディーゼルパティキュレートフィルタ5に、酸化触媒14が担持されることは非常に有効である。
When the
特に、ディーゼルエンジン2停止時に堆積したパティキュレート4を燃焼除去して再生するためには、空気中の酸素を利用してパティキュレート4を燃焼する酸化触媒14が有効である。これに対して、貴金属触媒は排気ガス中のNOxを利用してパティキュレート4を燃焼する。ディーゼルエンジン2停止時の再生空気には、NOxが含まれないため、燃焼効率が悪い。
In particular, in order to burn and remove the
また、ディーゼルエンジン2運転時に堆積したパティキュレート4を強制的に燃焼除去して再生する強制再生方式は、パティキュレート4を燃焼する際に、燃料噴射するための燃料ポンプなどが必要である。しかし本発明の実施の形態1の排気ガス浄化装置1は、ディーゼルエンジン2停止時、堆積したパティキュレート4を燃焼除去して再生するバッチ再生方式である。そのため、燃料ポンプが不要になり、排気ガス浄化装置1全体は小型化される。
Further, the forced regeneration method for forcibly removing and regenerating the
また、強制再生方式の場合、噴射した燃料を燃焼して排気ガス温度を上昇させるための酸化触媒14がディーゼルパティキュレートフィルタ5の前段に必要となる。しかし、本発明の実施の形態1の排気ガス浄化装置では酸化触媒14が不要のため、排気ガス浄化装置1全体は小型化される。
Further, in the case of the forced regeneration system, an
また、再生用電気ヒータ6へ電力供給する際、ディーゼルエンジン2に搭載したバッテリーから電力を供給する場合、再生用電気ヒータ6の分だけバッテリー容量を大きくしておかなければならない。しかし再生用電気ヒータ6は、外部電源駆動とされることにより、搭載バッテリーは小型化される。
In addition, when supplying electric power to the regeneration
また、再生用電気ヒータ6とディーゼルパティキュレートフィルタ5とを近接配置することにより、排気ガス浄化装置1全体は小型化される。
Further, by arranging the regeneration
また、再生用電気ヒータ6をディーゼルパティキュレートフィルタ5に近接配置することにより、再生空気は効率良く加熱される。そして加熱された再生空気が冷却される前に、ディーゼルパティキュレートフィルタ5に再生空気を送り込むことにより、効率良くディーゼルパティキュレートフィルタ5は加熱される。そのため、効率が良い分だけ再生用電気ヒータ6は小型化され、排気ガス浄化装置1全体が小型化される。
Also, the regenerative air is efficiently heated by disposing the regenerative
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2の排気ガス浄化装置の再生用電気ヒータの斜視図である。本発明の実施の形態2では、実施の形態1と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a perspective view of the regeneration electric heater of the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
まず、実施の形態2の排気ガス浄化装置1の再生用電気ヒータ6の構成を説明する。再生用電気ヒータ6は、金属製ハニカム9と、バンドヒータ10とから構成されている。金属製ハニカム9と、バンドヒータ10とは完全に密着され、排気通路3内に収められている。
First, the configuration of the regeneration
金属製ハニカム9としては、一般的なハニカム状のセル構造(三角形以上の多角形)の他、発泡構造などでも同様の整流効果が得られれば特に構造を限定しない。また金属製ハニカム9としては、耐高温腐食性、耐振動性を考慮したステンレス鋼であれば良い。 The metal honeycomb 9 is not particularly limited in structure as long as the same rectifying effect can be obtained with a general honeycomb cell structure (polygon more than a triangle) and a foam structure. The metal honeycomb 9 may be stainless steel considering high temperature corrosion resistance and vibration resistance.
バンドヒータ10としては、マイカより耐熱性および熱効率の高いマグネシア粉により絶縁構造をとると良い。さらに、バンドヒータ10に用いる材料はステンレス鋼が適している。
As the
次に実施の形態2の排気ガス浄化装置1の再生用電気ヒータ6の作用、効果を説明する。実施の形態2では、再生用電気ヒータ6に金属製ハニカム9を用いている。そのためディーゼルエンジン2運転時の排気ガス、およびディーゼルエンジン2停止時の再生空気が、金属製ハニカム9を通過する際、通気抵抗を低く抑えながら整流する効果が得られる。その結果、排気ガス浄化装置1に整流板を別途設ける必要がなくなり、排気ガス浄化装置1全体は小型化される。
Next, the operation and effect of the regeneration
また、ディーゼルエンジン2停止時、バンドヒータ10に通電されることにより、金属製ハニカム9を通過する再生空気が加熱される。そのときディーゼルパティキュレートフィルタ5へ再生空気が均一に流入し、パティキュレート4の燃焼性が向上する。その結果、ディーゼルパティキュレートフィルタ5は小型化され、排気ガス浄化装置1全体は小型化される。
Also, when the
また、実施の形態2の排気ガス浄化装置1の構成であれば、バンドヒータ10とディーゼルエンジン2運転時の排気ガスとが直接接触しない。そのため、バンドヒータ10の被覆材料表面は排気ガスに含まれる腐食性ガスによって起こる腐食の進行が抑制され、絶縁破壊によるヒータ劣化が防止される。
Further, with the configuration of the exhaust
なお、金属製ハニカム9表面に、ディーゼルエンジン2運転時の排気ガスに含まれる有害ガス成分である一酸化炭素、および炭化水素などを浄化するための酸化触媒14が担持されても良い。
Note that an
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3の排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の実施の形態3では、実施の形態1と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to
本発明の実施の形態3の排気ガス浄化装置1は、ディーゼルパティキュレートフィルタ5と、再生用電気ヒータ6とを同じ配管11に配置している。そして配管11の両側から、ディーゼルパティキュレートフィルタ5と再生用電気ヒータ6とが収納される。
In the exhaust
次に、実施の形態3の排気ガス浄化装置の作用、効果を説明する。図には示さないが、通常、メンテナンスを考慮し、ディーゼルパティキュレートフィルタ5、及び再生用電気ヒータ6はそれぞれ別の配管に収納され、互いをフランジにて接続される。フランジ部は、ディーゼルパティキュレートフィルタ5、および再生用電気ヒータ6を収納する配管よりも直径が大きい。そのため、フランジ部が断熱される場合、どうしてもフランジ部は断熱材厚み分だけ大型化される。フランジ部が断熱されない場合、フランジ部から放熱が促進されるため、放熱分だけ再生用電気ヒータ6は大型化される必要がある。
Next, the operation and effect of the exhaust gas purification apparatus of
これに対し、実施の形態3の排気ガス浄化装置1の構造をとることにより、ディーゼルパティキュレートフィルタ5と、再生用電気ヒータ6との間のフランジはなくすことができる。そのため、フランジ部における放熱面積が減少し、熱保温性が高まる。断熱構造12は、簡素化され、排気ガス浄化装置1全体は小型化される。
On the other hand, the flange between the
なお、ディーゼルパティキュレートフィルタ5と、再生用電気ヒータ6とを断熱することによって、以下のようになる。ディーゼルエンジン2運転時は排気ガス温度を、ディーゼルエンジン2停止時は再生空気温度を高い状態に維持したまま、ディーゼルパティキュレートフィルタ5へ送ることができる。そのため、パティキュレート4の燃焼効率は上げられ、実施の形態1から3のいずれの排気ガス浄化装置1には断熱構造は必須である。断熱材としては、シリカアルミナ、シリカ、および酸化アルミニウムなどの原料を溶融して高速圧縮空気、または遠心力によって繊維化したものが適している。
It should be noted that by insulating the
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4の排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の実施の形態4では、実施の形態1と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to
本発明の実施の形態4の排気ガス浄化装置1は、ディーゼルパティキュレートフィルタ5の下流側に、ハニカムフィルタ13を設置している。なお以下の本発明の実施の形態において、上流側、下流側とは、送風部8により作り出される再生空気の流れにおける相対的に送風部8に近い側、遠い側を意味する。従ってディーゼルパティキュレートフィルタ5の下流側とは、ハニカムフィルタ13の方向である。ハニカムフィルタ13は、基材であるメタルハニカムの流路壁面に酸化触媒14となる白金、またはパラジウムと、触媒担体となる多孔質の無機酸化物とを担持している。
In the exhaust
次に、実施の形態4の排気ガス浄化装置1の作用、効果を説明する。ディーゼルパティキュレートフィルタ5に堆積したパティキュレート4は燃焼される際、堆積量が少ない場合は水と二酸化炭素に完全燃焼される。しかし堆積量が多い場合、完全燃焼されずに有害ガスが生成する。有害ガスは、炭化水素、および一酸化炭素などである。有害ガスは、ハニカムフィルタ13によって燃焼除去される。
Next, the operation and effect of the exhaust
ハニカムフィルタ13に用いる酸化触媒14は、白金、およびパラジウムの内いずれか1つ以上を含むと良い。有害ガスである炭化水素、および一酸化炭素は、白金、パラジウムによって最も効率良く燃焼される。そのため、単位体積当りの有害ガス燃焼量は増やすことができる。ハニカムフィルタ13は、小型化され、図4に示すように排気ガス浄化装置1の出口配管内に設置できる。
The
従って、ハニカムフィルタ13を設けても、排気ガス浄化装置1全体の大きさは変わらず、小型化を維持したまま、有害ガスは燃焼除去される。
Therefore, even if the
なお、白金は炭素数が3以上のパラフィン系炭化水素(飽和鎖状化合物)の燃焼活性が高い。パラジウムはオレフィン系炭化水素(二重結合を有する飽和鎖状化合物)、またはメタンなどの燃焼活性が高い。そのため、白金とパラジウムとを組合せて用いても良い。白金とパラジウムとが合金化されることにより、触媒担体の無機酸化物との親和性が増大し、貴金属粒子のシンタリング(sintering)を抑制する効果も高めることができる。 In addition, platinum has high combustion activity of paraffin hydrocarbons (saturated chain compounds) having 3 or more carbon atoms. Palladium has a high combustion activity such as olefinic hydrocarbon (saturated chain compound having a double bond) or methane. Therefore, platinum and palladium may be used in combination. By alloying platinum and palladium, the affinity of the catalyst carrier with the inorganic oxide is increased, and the effect of suppressing sintering of the noble metal particles can be enhanced.
ハニカムフィルタ13に用いる触媒担体は、多孔質の無機酸化物、すなわち酸化アルミニウム、ジルコニア、ゼオライト、およびセリアの内いずれか1つ以上、あるいは、2つ以上の複合酸化物を含むと良い。多孔質の無機酸化物に白金、またはパラジウムが担持されることによって触媒表面積が増大し、有害ガスと触媒表面との接触確率が向上する。低温、高効率な燃焼が可能になるため、ハニカムフィルタ13は小型化される。
The catalyst carrier used for the
また、多孔質の無機酸化物は、再生空気中の有害ガスを吸着して白金、またはパラジウムの近傍に有害ガス成分を濃縮するため、有害ガスと触媒表面との接触確率が向上する。そのため低温、高効率な燃焼が可能になるため、ハニカムフィルタ13は小型化される。
Also, the porous inorganic oxide adsorbs the harmful gas in the regeneration air and concentrates the harmful gas component in the vicinity of platinum or palladium, so that the contact probability between the harmful gas and the catalyst surface is improved. Therefore, combustion at a low temperature and high efficiency becomes possible, and the
ハニカムフィルタ13に用いる基材は、メタルハニカムが良い。メタルハニカムは、通常よく用いられるコージェライトハニカムと比べて熱容量は低い。しかしメタルハニカムは、熱伝導率が高く、ディーゼルパティキュレートフィルタ5通過後の低エネルギーの再生空気の熱をハニカムフィルタ13に担持した酸化触媒14に効率良く伝達することができる。そのため、単位体積当りの有害ガス燃焼量は増やすことができ、ハニカムフィルタ13は小型化される。
The base material used for the
また、メタルハニカムは、排気通路3内壁に溶接して固定し、設置することができる。そのため、排気通路3の直径は小さくでき、排気ガス浄化装置1は小型化される。なおコージェライトハニカムは、排気通路3内に無機系の膨張マットなどを用いて固定するため、膨張マット分だけ、排気通路3の直径を大きくする必要があり、排気ガス浄化装置1は大型化する。
Moreover, the metal honeycomb can be installed by being welded to the inner wall of the
なお、ハニカムフィルタ13の設置位置としては、ディーゼルパティキュレートフィルタ5に極力近いほうが良い。再生空気の温度を高く保持したまま、ハニカムフィルタ13へ再生空気を流入させたほうが、有害ガスは効率良く燃焼される。
The installation position of the
以上のようにハニカムフィルタ13は、メタルハニカムの流路壁面に酸化触媒14となる白金、またはパラジウムと、触媒担体になる多孔質の無機酸化物とが担持されている。ハニカムフィルタ13がディーゼルパティキュレートフィルタ5の下流側、排気ガス浄化装置1の出口配管内に設置されることにより、排気ガス浄化装置1全体の大きさは変わらず、小型化を維持したまま、有害ガスは燃焼除去される。さらに、上述のようにハニカムフィルタ13は小型化できるため、ハニカムフィルタ13の設置による圧力損失の増加が抑制でき、送風部8の大型化も抑制できる。
As described above, in the
(実施の形態5)
図5は本発明の実施の形態5の排気ガス浄化装置の側面図、図6は同排気ガス浄化装置の制御部を示す構成図である。本発明の実施の形態5では、実施の形態1と同じ構成、効果についてはその説明を省略し、異なる点のみを説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a side view of an exhaust gas purification apparatus according to
図5に示すように、排気ガス浄化装置51は、ディーゼルエンジン52に接続されている。排気ガス浄化装置51は、ディーゼルパティキュレートフィルタ56および再生用電気ヒータ57を収納したフィルタ部54と、送風部59と、排気通路53と、制御部60とを備えている。なお排気通路53は、フィルタ部54より上流側を上流側排気通路53a、フィルタ部54より下流側を下流側排気通路53bとする。ここでディーゼルパティキュレートフィルタ56は、上流側排気通路53aと下流側排気通路53bとの間に配置され、排気ガス中のパティキュレート55を捕集する。再生用電気ヒータ57は、ディーゼルパティキュレートフィルタ56に捕集されたパティキュレート55を燃焼除去する。
As shown in FIG. 5, the exhaust
図6に示すように、制御部60は、再生用電気ヒータ57と送風部59との運転及び停止を指示する。また制御部60は、再生用電気ヒータ57と送風部59とへ外部電源を駆動電源として電力を供給させる。そして制御部60は、排気ガス浄化装置51の検出部61と接続されている。
As shown in FIG. 6, the
検出部61としては、変圧部、ヒータ温度検出部、フィルタ内温度検出部、圧力検出部、およびCO2濃度検出部が挙げられる。ここで変圧部は、再生用電気ヒータ57の出力を任意の出力値に変更する。ヒータ温度検出部は、再生用電気ヒータ57のヒータ温度を検出する。フィルタ内温度検出部は、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の内部温度を検出する。圧力検出部は、送風部59と上流側排気通路53aとの間の管路内の圧力を検出する。CO2濃度検出部は、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の下流において再生空気中のCO2濃度を検出する。排気ガス浄化装置51を小型化するために、各検出手段は、なるべく小型なものが良い。
Examples of the
なお変圧部として多段階調整(ステップコントロール)スイッチ、セレクトスイッチ、およびトグルスイッチなどにより変圧器からの出力値がコントロールされるものがあげられる。しかし変圧部は、再生用電気ヒータ57の出力をコントロールできる機能を有するものであればよい。
In addition, as the transformer, there is one in which the output value from the transformer is controlled by a multi-step adjustment (step control) switch, a select switch, a toggle switch, and the like. However, the transformer may have any function that can control the output of the regeneration
またヒータ温度検出部及びフィルタ内温度検出部として、熱電対、白金測温抵抗体、サーミスタ、放射温度計、および膨張式温度計などがあるが、ヒータ温度及びフィルタ内温度を検出できる機能があればよい。 The heater temperature detector and filter internal temperature detector include thermocouples, platinum resistance thermometers, thermistors, radiation thermometers, and expansion thermometers. However, there is a function that can detect the heater temperature and the filter internal temperature. That's fine.
また圧力検出部として、プルドン式、半導体歪ゲージ式、静電容量式、半導体ピエゾ抵抗式、およびシリコンレゾナント式などがあるが、管路内の圧力を検出できる機能を有するものであればよい。 Further, as the pressure detection unit, there are a Prudon type, a semiconductor strain gauge type, a capacitance type, a semiconductor piezoresistive type, a silicon resonant type, etc., as long as it has a function capable of detecting the pressure in the pipeline.
またCO2濃度検出部として、固体電解質方式、非分散型赤外線吸収方式などがあるが、再生空気中のCO2濃度を検出できる機能を有するものであればよい。 As the CO 2 concentration detection unit, there are a solid electrolyte system, a non-dispersion type infrared absorption system, and the like, but any CO 2 concentration detection unit may be used as long as it has a function of detecting the CO 2 concentration in the regeneration air.
また制御部60は、タイマー73を備えている。タイマー73として、あらかじめ設定した時間までの残り時間をカウントダウンする方式、再生開始時からの経過時間をカウントアップする方式などがある。しかし、設定した時間または時刻に再生運転を停止できる機能を有するタイマー73であればよい。
The
次に、実施の形態5の排気ガス浄化装置51の動作と作用を説明する。
Next, the operation and action of the exhaust
ディーゼルエンジン52運転時、逆止弁構造の開閉部58は自動的に遮断され、排気ガス浄化装置51にパティキュレート55を含む排気ガスがディーゼルパティキュレートフィルタ56に通される。
During the operation of the
パティキュレート55は、ブラウン運動によって、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の多孔壁表面及び内部表面に移動し捕集される。さらに捕集されたパティキュレート55の堆積層によって、後から来るパティキュレート55が捕集される。
The particulate 55 is moved and collected on the porous wall surface and the inner surface of the
ディーゼルパティキュレートフィルタ56に捕集されたパティキュレート55は、排気ガス温度がパティキュレート55の燃焼温度に到達していれば燃焼除去され、燃焼温度未満であれば燃焼除去されずに堆積が進む。
The
ディーゼルエンジン52停止時は、送風部59を開閉部58に接続し、制御部60により送風部59を駆動してディーゼルパティキュレートフィルタ56に外部空気を再生空気として送風する。送風圧により開閉部58は開放され、制御部60からの出力に基づき運転された再生用電気ヒータ57により再生空気が加熱される。そして、ディーゼルエンジン52運転時に燃焼除去されずに堆積したパティキュレート55は、燃焼除去されディーゼルパティキュレートフィルタ56は再生される。ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生は、検出部61を制御部60に接続し、検出部61の信号をもとに制御しながら実施することも可能である。
When the
ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生が完了したら、再生用電気ヒータ57と送風部59とを停止した後、開閉部58から送風部59を取り外し、開閉部58を閉じる。
When regeneration of the
この操作を繰り返すことによって、ディーゼルパティキュレートフィルタ56にパティキュレート55が過剰に堆積されることが防止される。その結果、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の圧力損失増大によって引き起こされるディーゼルエンジン52の出力低下が回避される。
By repeating this operation, the particulate 55 is prevented from being excessively deposited on the
次に、実施の形態5の排気ガス浄化装置51の効果を説明する。
Next, the effect of the exhaust
送風部59は、開閉部58に着脱可能である。ディーゼルエンジン52停止時にのみ、送風部59は開閉部58に接続されることにより、ディーゼルエンジン52運転時の排気ガス浄化装置51全体は小型化される。すなわち、排気ガス浄化装置51がエンジンルーム内に設置されている場合、ディーゼルエンジン運転時に排気ガス浄化装置51全体が小型化されると、エンジンルームも小型化され、運転者の視認性は向上される。
The
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ56に酸化触媒が担持されることにより、パティキュレート55は低温、高効率にて燃焼可能とされる。そのため、ディーゼルパティキュレートフィルタ56及び再生用電気ヒータ57は小型化され、再生時の消費電力は低減される。
Also, by supporting the oxidation catalyst on the
また、制御部60が再生用電気ヒータ57の出力を任意の出力値に変更するための変圧部に接続されることにより、外気温度に応じた最適な出力値に変更することができる。その結果、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生効率は、低下させられることなく、再生時の消費電力は、低減させることができる。
Further, when the
また、制御部60が再生用電気ヒータ57のヒータ温度を検出するヒータ温度検出部に接続されている。そのため、再生時のディーゼルパティキュレートフィルタ56の温度は、高すぎたり低すぎたりすることなく、適正な温度で維持される。その結果、効率的にかつ確実にパティキュレート55が燃焼され、再生時の消費電力は、低減される。
Further, the
また、制御部60がディーゼルパティキュレートフィルタ56の内部温度を検出するフィルタ内温度検出部に接続されている。そのため、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の内部温度が検出され、再生時のディーゼルパティキュレートフィルタ56の温度は、高すぎたり低すぎたりすることなく、適正な温度で維持される。その結果、効率的にかつ確実にパティキュレート55が燃焼され、再生時の消費電力は、低減される。
Further, the
また、制御部が、送風部59と上流側排気通路53aとの間の管路内の圧力を検出する圧力測定部に接続されている。ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時、再生空気が流れていない状態において再生用電気ヒータ57は通電されると電気絶縁が低下したり、過熱により焼損したりするなどの不安全な状態となる。そのため、排気通路53内に再生空気が流れていない状態、即ち排気通路53内の圧力が規定以上ない場合、インターロックにより再生用電気ヒータ57への出力が切れ、無人、有人に関わらずディーゼルパティキュレートフィルタ56は、安全に再生が行なわれる。
Further, the control unit is connected to a pressure measurement unit that detects the pressure in the pipe line between the
また、制御部60がディーゼルパティキュレートフィルタ56の下流において、再生空気中のCO2濃度を検出できるCO2濃度検出部に接続されている。再生開始前の再生空気と同程度のCO2濃度まで低下した時点、即ちディーゼルパティキュレートフィルタ56に堆積したパティキュレート55が燃焼し終えた時点は、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生が完了したと判断される。その時点が、再生用電気ヒータ57への出力が切れる時点と判断されることにより、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時間が過不足なく、再生時の消費電力が低減される。
Further, the
また、制御部60がタイマー73を有する。予め設定した時間において再生用電気ヒータ57と送風部59との出力が切れるため、夜間のディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生は、無人で実施することができ、再生時の消費電力は低減される。
Also, the
(実施の形態6)
図7は、本発明の実施の形態6の排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の実施の形態6では、実施の形態5と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 6)
FIG. 7 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to
まず、実施の形態6の排気ガス浄化装置80の構成を説明する。実施の形態6の排気ガス浄化装置80は、実施の形態5の排気ガス浄化装置51に対しバイパス開閉部64とバイパス管63と、をさらに備えている。ここでバイパス開閉部64は、下流側排気通路53bに設けられている。バイパス管63は、バイパス開閉部64と、送風部59に設けられた外気取入口62とを送風部59の上流側にて連通する。送風部59は、フィルタ部54を通過した再生空気の一部が誘引された循環再生空気と、外気取入口62から吸引した外部空気とを混合し、上流側排気通路53aに送風する。
First, the configuration of the exhaust
次に、実施の形態6の排気ガス浄化装置80の動作と作用を説明する。ディーゼルエンジン52停止時、送風部59は開閉部58に、バイパス管63はバイパス開閉部64に接続され、制御部60により送風部59と再生用電気ヒータ57とが運転される。
Next, the operation and action of the exhaust
開閉部58は、送風部59からの送風による送風圧により開放され、バイパス開閉部64は手動または制御部60からの信号により開放される。外気取入口62とバイパス管63とは送風部59の上流側において接続され、さらに送風部59に接続される。送風部59が運転されると、送風部59は循環再生空気と、外気取入口62からの外部空気とを混合して、上流側排気通路53aに再生空気として送風する。バイパス管63は、外気取入口62に対し管路が長く、曲がり等があるため圧力損失が大きい。この圧力損失差により送風部59は、外部空気を主として取り込み、上流側排気通路53aに送風する。
The opening /
次に、実施の形態6の排気ガス浄化装置80の効果を説明する。ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時、フィルタ部54を一度通過し再生用電気ヒータ57にて加熱された再生空気の一部は、そのまま排気ガス浄化装置80外に排気されない。再生用電気ヒータ57にて加熱された再生空気の一部と、外部空気とが混合されて再生空気として再利用する。このことにより、上流側排気通路53aに送風する再生空気の温度を上げることができるため、再生用電気ヒータ57の出力値を下げることができ、再生時の消費電力が低減される。
Next, the effect of the exhaust
(実施の形態7)
図8は、本発明の実施の形態7の排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の実施の形態7では、実施の形態5と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 7)
FIG. 8 is a side view of the exhaust gas purification apparatus according to
まず、実施の形態7の排気ガス浄化装置81の構成を説明する。実施の形態7の排気ガス浄化装置81は、実施の形態5の排気ガス浄化装置51に対しバイパス切替部65と、バイパス管接続部66と、バイパス管67と、大気開放部68とを部さらに備えている。ここでバイパス切替部65は、下流側排気通路53bに設けられる。バイパス管接続部66は、バイパス切替部65において下流側排気通路53bに接続される。バイパス管67は、バイパス管接続部66と送風部59とを連通する。大気開放部68は、バイパス管67の途中にバイパス管67内の圧力を逃がすために配置されている。送風部59は、フィルタ部54を通過した再生空気がバイパス管67を通って送風部59に戻る循環再生空気、または外部空気を再生空気として上流側排気通路53aに送風する。
First, the configuration of the exhaust
次に、実施の形態7の排気ガス浄化装置81の動作と作用を説明する。ディーゼルエンジン52停止時、送風部59は開閉部58に、バイパス管67はバイパス管接続部66に接続される。そしてバイパス切替部65によって排気ガスの流路は、フィルタ部54から排気ガス浄化装置81の外に排気する流路から、フィルタ部54からバイパス管67への流路に切替えられる。バイパス切替部65による流路切替は、手動あるいは制御部60による自動のいずれでも良い。
Next, the operation and action of the exhaust
送風部59と、再生用電気ヒータ57とは制御部60により運転される。送風部59から上流側排気通路53aに送風された再生空気は、再生用電気ヒータ57によって加熱される。再生空気は、ディーゼルパティキュレートフィルタ56を通過してパティキュレート55を燃焼除去する。そして再生空気は、バイパス切替部65により下流側排気通路53bからバイパス管67に流れ、送風部59に戻る。送風部59は、バイパス管67からの空気を循環再生空気として、再び上流側排気通路53aを通じてフィルタ部54に送風する。
The
バイパス管67の途中に配置された大気開放部68は、再生空気の循環路の圧力が高くなったときに、循環路内の圧力を外部に逃がす構造を有する。ここで再生空気の循環路は、送風部59、上流側排気通路53a、フィルタ部54、下流側排気通路53b、及びバイパス管67から構成される。
The
次に、実施の形態7の排気ガス浄化装置81の効果を説明する。ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時、フィルタ部54を一度通過し再生用電気ヒータ57にて加熱された再生空気の一部は、そのまま排気ガス浄化装置81の外に排気されない。再生用電気ヒータ57にて加熱された再生空気の一部は、再生空気として再利用し、上流側排気通路53aに温度の高い再生空気が送風される。そのため、再生用電気ヒータ57の出力値は下げられ、再生時の消費電力は低減される。
Next, the effect of the exhaust
(実施の形態8)
図9は、本発明の実施の形態8の排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の実施の形態8では、実施の形態5と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 8)
FIG. 9 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment of the present invention, the same components as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
まず、実施の形態8の排気ガス浄化装置82の構成を説明する。実施の形態8の排気ガス浄化装置82は、実施の形態5の排気ガス浄化装置51に対しバイパス切替部65と、バイパス管接続部66と、送風部59に接続される送風部送気管59aと、バイパス加熱管69とをさらに備えている。ここでバイパス切替部65は、下流側排気通路53bに設けられている。バイパス管接続部66は、バイパス切替部65が配置された位置において、下流側排気通路53bに接続される。バイパス加熱管69は、バイパス管接続部66に接続され、一端が外気に開放され外部に排気ガスを排気する。バイパス管接続部66と、送風部送気管59aとは連通されている。
First, the configuration of the exhaust
次に、実施の形態8の排気ガス浄化装置82の動作と作用を説明する。ディーゼルエンジン52停止時、送風部59は開閉部58に、バイパス加熱管69はバイパス管接続部66に接続される。バイパス切替部65によって排気ガスの流路は、フィルタ部54から排気ガス浄化装置82の外に排気する流路から、フィルタ部54からバイパス加熱管69への流路に切替えられる。バイパス切替部65による流路の切替えは、手動あるいは制御部60による自動のいずれでも良い。
Next, the operation and action of the exhaust
送風部59と再生用電気ヒータ57とは、制御部60により運転される。送風部59は、外部空気を取り込み再生空気としてフィルタ部54に送風する。再生空気は再生用電気ヒータ57によって加熱され、ディーゼルパティキュレートフィルタ56を通過してパティキュレート55は燃焼除去される。そして再生空気は、バイパス切替部65により下流側排気通路53bから、送風部送気管59aを覆うように配置されたバイパス加熱管69を通過し、排気ガス浄化装置82の外部に排気される。
The
次に、実施の形態8の排気ガス浄化装置82の効果を説明する。ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時、再生空気はフィルタ部54を一度通過し、再生用電気ヒータ57において加熱され、排気ガス浄化装置82の外部に排気される。その際、再生空気は送風部送気管59a覆うように配置されたバイパス加熱管69を通過する。このことにより、フィルタ部54を通過して加熱された空気が、新しくフィルタ部54に送風される再生空気を予備加熱する。その結果、再生用電気ヒータ57による再生空気の加熱は、効率的に行なわれるため、再生用電気ヒータ57の出力は低減され、再生時の消費電力は低減される。
Next, the effect of the exhaust
(実施の形態9)
図10は、本発明の実施の形態9の排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の実施の形態9では、実施の形態5と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 9)
FIG. 10 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to Embodiment 9 of the present invention. In the ninth embodiment of the present invention, the same components as those of the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
まず、実施の形態9の排気ガス浄化装置83の構成を説明する。実施の形態9の排気ガス浄化装置83は、実施の形態5の排気ガス浄化装置51に対しバイパス切替部65と、排気加熱管85とをさらに備えている。ここでバイパス切替部65は、下流側排気通路53bに設けられている。管路70は、バイパス切替部65と、再生用電気ヒータ57およびディーゼルパティキュレートフィルタ56の部分を覆うように配置された排気加熱管85とを連通する。
First, the configuration of the exhaust
次に、実施の形態9の排気ガス浄化装置83の動作と作用を説明する。ディーゼルエンジン52停止時、送風部59は開閉部58に接続され、バイパス切替部65によって排気ガスの流路は、フィルタ部54から排気ガス浄化装置83の外部に排気する流路から、フィルタ部54から排気加熱管85への流路に切替えられる。バイパス切替部65による流路の切替えは、手動あるいは制御部60による自動のいずれでも良い。
Next, the operation and action of the exhaust
送風部59と再生用電気ヒータ57とは、制御部60により運転される。送風部59は、外部空気を取り込み再生空気としてフィルタ部54に送風する。再生空気は、再生用電気ヒータ57によって加熱され、ディーゼルパティキュレートフィルタ56を通過してディーゼルパティキュレートフィルタ56に堆積したパティキュレート55を燃焼除去する。そして再生空気は、バイパス切替部65により下流側排気通路53bからフィルタ部54を覆うように配置された排気加熱管85を通過し、排気ガス浄化装置83の外部に排気される。
The
次に、実施の形態9の排気ガス浄化装置83の効果を説明する。ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時、再生空気はフィルタ部54を一度通過し、再生用電気ヒータ57において加熱され、排気ガス浄化装置83の外部に排気される。その際、再生空気はフィルタ部54を覆うように配置された排気加熱管85を通過する。このことにより、フィルタ部54を通過して加熱された再生空気が、フィルタ部54の周りを通過して排気ガス浄化装置83の外部に排気される。その結果、フィルタ部54の内部から外部に放出される熱量は抑制され、再生用電気ヒータ57によるディーゼルパティキュレートフィルタ56は効率的に加熱されるので、再生用電気ヒータ57の出力は低減され、再生時の消費電力は低減される。
Next, the effect of the exhaust
なお、フィルタ部54の周りに断熱材、空気層、真空層等による断熱構造を施し、断熱構造を覆うように排気加熱管85を配置してもよい。その結果、フィルタ部54からの放熱量はより一層低減され、再生時の消費電力は更に低減される。
Note that a heat insulating structure such as a heat insulating material, an air layer, a vacuum layer, or the like may be provided around the
(実施の形態10)
図11は、本発明の実施の形態10の排気ガス浄化装置の側面図である。本発明の実施の形態10では、実施の形態5と同じ構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、異なる点を説明する。
(Embodiment 10)
FIG. 11 is a side view of the exhaust gas purifying apparatus according to
まず実施の形態10の排気ガス浄化装置84の構成を説明する。実施の形態10の排気ガス浄化装置84は、導入管開閉部72と、再生空気導入管71とをさらに備えている。排気ガス浄化装置84は、ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時、送風部59と再生空気導入管71とを接続する。導入管開閉部72は、上流側排気通路53aの途中と、再生空気導入管71とを連通する。再生空気導入管71は、再生用電気ヒータ57が配置されている部分を覆うように配置されている。
First, the configuration of the exhaust
次に、実施の形態10の排気ガス浄化装置84の動作と作用を説明する。ディーゼルエンジン52停止時、送風部59は再生空気導入管71に接続され、送風部59と再生用電気ヒータ57とは制御部60により運転される。送風部59から送風された再生空気は再生空気導入管71、導入管開閉部72、上流側排気通路53aを通過してフィルタ部54に流れる。導入管開閉部72は、再生空気の送風圧により開く構造である。
Next, the operation and action of the exhaust
次に、実施の形態9の排気ガス浄化装置84の効果を説明する。ディーゼルパティキュレートフィルタ56の再生時、再生空気は送風部59から送風され、再生用電気ヒータ57が配置されたフィルタ部54の外周に接触して上流側排気通路53a内に流れる。このことにより、再生空気はフィルタ部54の内部から外部に放出される熱により予備加熱されるため、再生用電気ヒータ57の出力は低減され、再生時の消費電力は低減される。
Next, the effect of the exhaust
本発明は、自動車だけでなく、建設機械、発電機、フォークリフト、耕運機、船舶などに搭載する排気ガス浄化装置として有用である。 The present invention is useful not only for automobiles but also for exhaust gas purification devices mounted on construction machines, generators, forklifts, cultivators, ships, and the like.
1,51,80,81,82,83,84 排気ガス浄化装置
2,52 ディーゼルエンジン
3,53 排気通路
4,55 パティキュレート
5,56 ディーゼルパティキュレートフィルタ
6,57 再生用電気ヒータ
7,58 開閉部
8,59 送風部
9 金属製ハニカム
10 バンドヒータ
11 配管
12 断熱構造
13 ハニカムフィルタ
14 酸化触媒
53a 上流側排気通路
53b 下流側排気通路
54 フィルタ部
59a 送風部送気管
60 制御部
61 検出部
62 外気取入口
63 バイパス管
64 バイパス開閉部
65 バイパス切替部
66 バイパス管接続部
67 バイパス管
68 大気開放部
69 バイパス加熱管
70 管路
71 再生空気導入管
72 導入管開閉部
73 タイマー
85 排気加熱管
1, 51, 80, 81, 82, 83, 84 Exhaust
Claims (23)
前記ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集された前記パティキュレートを燃焼除去する再生用電気ヒータと、
送風部とを備えた排気ガス浄化装置において、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタは酸化触媒を担持し、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタと外部電源駆動する前記再生用電気ヒータとを近接配置し、
前記送風部は外部電源駆動とし、
前記排気通路に前記送風部を着脱可能にする開閉部を配置し、
前記ディーゼルエンジン運転時には前記開閉部から前記送風部を取り外し、
前記ディーゼルエンジン停止時には前記送風部を前記開閉部に接続し、前記ディーゼルパティキュレートフィルタに前記送風部によって前記再生用電気ヒータによって熱せられた再生空気を送風することを特徴とする排気ガス浄化装置。 A diesel particulate filter that collects particulates in the exhaust gas in the exhaust passage of the diesel engine;
An electric heater for regeneration that burns and removes the particulates collected by the diesel particulate filter;
In an exhaust gas purifying device comprising a blower unit,
The diesel particulate filter carries an oxidation catalyst,
The diesel particulate filter and the regeneration electric heater driven by an external power source are arranged close to each other,
The air blowing unit is driven by an external power source,
An opening / closing part that makes the air blowing part detachable in the exhaust passage is disposed,
When the diesel engine is operating, remove the air blowing part from the opening and closing part,
An exhaust gas purifying apparatus characterized in that, when the diesel engine is stopped, the blowing section is connected to the opening / closing section, and the regeneration air heated by the regeneration electric heater is blown to the diesel particulate filter by the blowing section.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112023697A (en) * | 2020-09-23 | 2020-12-04 | 沈高金 | Multi-stage purification equipment for purifying waste gas released by diesel engine |
| FR3130318A1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-16 | Faurecia Systemes D'echappement | Exhaust line |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59101522A (en) * | 1982-12-02 | 1984-06-12 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | Exhaust gas treating device for diesel engine |
| JPS63174521U (en) * | 1986-12-26 | 1988-11-11 | ||
| JPH0176509U (en) * | 1987-11-10 | 1989-05-24 | ||
| JPH02114723U (en) * | 1989-03-02 | 1990-09-13 | ||
| JPH0319419U (en) * | 1989-07-07 | 1991-02-26 | ||
| JPH0487319U (en) * | 1990-11-30 | 1992-07-29 | ||
| JPH05332124A (en) * | 1992-06-03 | 1993-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Filter regeneration device for internal combustion engine |
| JPH0734856A (en) * | 1993-07-23 | 1995-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Regeneration device for diesel exhaust gas filter |
| JPH0996211A (en) * | 1995-10-03 | 1997-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas purification equipment for internal combustion engines |
| JPH11123306A (en) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas purification filter and exhaust gas purification device using the same |
| JP2003170056A (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas purifying catalyst and exhaust gas purifying material using the same |
-
2010
- 2010-10-01 WO PCT/JP2010/005913 patent/WO2011043046A1/en not_active Ceased
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59101522A (en) * | 1982-12-02 | 1984-06-12 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | Exhaust gas treating device for diesel engine |
| JPS63174521U (en) * | 1986-12-26 | 1988-11-11 | ||
| JPH0176509U (en) * | 1987-11-10 | 1989-05-24 | ||
| JPH02114723U (en) * | 1989-03-02 | 1990-09-13 | ||
| JPH0319419U (en) * | 1989-07-07 | 1991-02-26 | ||
| JPH0487319U (en) * | 1990-11-30 | 1992-07-29 | ||
| JPH05332124A (en) * | 1992-06-03 | 1993-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Filter regeneration device for internal combustion engine |
| JPH0734856A (en) * | 1993-07-23 | 1995-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Regeneration device for diesel exhaust gas filter |
| JPH0996211A (en) * | 1995-10-03 | 1997-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas purification equipment for internal combustion engines |
| JPH11123306A (en) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas purification filter and exhaust gas purification device using the same |
| JP2003170056A (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Exhaust gas purifying catalyst and exhaust gas purifying material using the same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112023697A (en) * | 2020-09-23 | 2020-12-04 | 沈高金 | Multi-stage purification equipment for purifying waste gas released by diesel engine |
| FR3130318A1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-16 | Faurecia Systemes D'echappement | Exhaust line |
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