JP2002129933A

JP2002129933A - 排気ガス処理装置とそれを使用した排気ガス処理方法

Info

Publication number: JP2002129933A
Application number: JP2000318937A
Authority: JP
Inventors: Isao Kataoka; 勲片岡
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンなどから排出される浮遊性
粒子状物質を熱泳動現象を利用して捕集する排気ガス処
理装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気ガス内に含まれる浮遊性
粒子状物質を補集する熱泳動フィルターを排気ガス排出
経路内に設けた排気ガス処理装置であって、前記熱泳動
フィルターは、内部に多数の細管３と、その細管の排気
ガス流入部を高温に、また排気ガス流出部を低温とする
温度差を付与する冷却手段６、７、８とを備えており、
排気ガスを細管内部に導入し、熱泳動現象により浮遊性
粒子状物質を細管内壁に付着させ除去することを特徴と
する排気ガス処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンなどから排出される浮遊性粒子状物質（ＳＰＭSuspen
ded Particulate Matter）を熱泳動現象を利用して捕集
する熱泳動フィルターを有する排気ガス処理装置および
それを使用した排気ガス処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、環境問題として、ディーゼルエン
ジンから排出される浮遊性粒子状物質の健康に及ぼす影
響が重要な問題となってきており、浮遊性粒子状物質の
排出率の低減が公害訴訟の判決や、地方自治体（東京
都）から厳しく求められるようになってきている。浮遊
性粒子状物質はディーゼルエンジンから排出される未燃
焼の炭素を中心とする粒子であり、浮遊性粒子状物質は
Ｃ、ＨＣ、ＳＯx からなり、大きさは数μm〜数１０μm
以下である。これは、エアロゾルとよばれるものの一種
であり、この程度の粒径になると、粒子の重力沈降によ
る速度は極めて小さくなり、大気中の流れに追随して浮
遊する。これが呼吸により人間の肺に取りこまれ沈着す
ることにより様々な慢性的健康障害に関連すると言われ
ている。特に、粒子の表面に未燃焼の炭化水素を中心と
する化学物質が付着している場合にはこうした健康上の
影響は大きいと懸念されている。

【０００３】一方ディーゼルエンジンはその熱効率の高
さから、環境問題特に自動車による二酸化炭素排出量を
大幅に低減することが期待されており、ガソリンエンジ
ン車に代わって、その普及を促進する動きもある。ま
た、実際にトラック、バスの大型車を中心に、現在の人
間社会における流通手段の大きな部分の占めており、デ
ィーゼルエンジン車を早急にほかのエンジンを用いたも
のに変えることは事実上不可能である。このようなディ
ーゼルエンジンの相反する二つの特性を合理的に調和さ
せ、引き続き地球環境の改善を図っていくためには、デ
ィーゼルエンジンから排出される浮遊性粒子状物質を効
率的にかつエンジンの性能を落とすことなく除去する方
法の開発が急務である。しかしながら、現在、エンジン
性能を落とすことなくかつ合理的な経済性を持った除去
方法は開発されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】浮遊性粒子状物質を除
去する方法としては、フィルターを用いることが現在考
えられている唯一の方法であり、フィルタ材料には主に
ＳｉＣが用いられている。しかし、除去効率の良いフィ
ルターは圧力損失も大きくかつ使用中にフィルターが目
詰まりしてしまう欠点がある。このことを解決する方法
として、排気ガス通路に一対のフィルタを並列に配置
し、一方のフィルタで浮遊性粒子状物質を捕集し、捕集
した浮遊性粒子状物質が所定量以上になると、排気ガス
の流れを切り替えて他方のフィルタに排気ガスを流すと
共に、捕集された浮遊性粒子状物質を別途設けた加熱装
置で加熱焼却し、フィルタを再生するという技術が提案
されている。しかし、この切り替えはかなり頻繁（数時
間毎）であり、装置も高価である（数十万円）等の問題
がある。

【０００５】また、上記とは別にディーゼルエンジンか
ら排出される浮遊性粒子状物質を捕集するために他の種
々の装置が提案されている（例えば、特開平７−１９０
２５、特開平７−２７９６４６、特開平８−３１２３２
９、特開２０００−３８９１７、特開２０００−３８９
１７等）。これらの内、特開平７−１９０２５号公報に
記載された排気ガス処理装置は、清浄筒内に高温部と低
温部を生じさせる高温発熱体を設けてその直前を分離室
とし、分離室で熱泳動を利用してガス中の固体粒子を分
離補集するものであるが、熱泳動現象を効率的に利用し
ているものではない。即ち、この装置では、低温と高温
のガスが直接混合するための固体粒子の移行においては
実際には温度勾配があまり大きくなく従って熱による固
体粒子の移動はそれほど大きくはなく、熱泳動を有効に
利用して固体粒子を補集するものではない。

【０００６】そこで、本発明は、熱泳動という現象を効
果的に利用したディーゼルエンジンの排気ガス中の浮遊
性粒子状物質を効率的に除去できる熱泳動フィルターを
有する排気ガス処理装置およびそれを使用した排気ガス
処理方法を提供し、従来の諸問題を解決することを目的
とする。

【０００７】本発明の熱泳動フィルターは、微小粒子が
温度勾配により壁面へ付着する性質（熱泳動と呼ばれ
る）を利用したものであり、ディーゼル排気ガスを直径
１ｍｍ程度の細い流路の管群に流し、その管群の外側を
低温の水または空気で冷却するものである。細管は熱伝
達が良好であり、細管のディーゼル排気ガス中には大き
な温度勾配が生ずる。この結果、熱泳動により浮遊性粒
子状物質は細管壁に付着し効率的に除去される。この方
法はディーゼルエンジンの排気ガスのように高温のガス
中の浮遊性粒子状物質を取り除くには極めて有効な方法
である。かつ、狭いとは言え１ｍｍ程度の流路を用い長
さは１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度のため圧力損失も小さく、
浮遊性粒子状物質による目詰まりも通常のフィルターに
比べてはるかに起こりにくくなる。また、洗浄も容易で
あり、ディーゼルエンジンの浮遊性粒子状物質除去装置
として極めて有効である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明が採用
した技術解決手段は、エンジンの排気ガス内に含まれる
浮遊性粒子状物質を補集する熱泳動フィルターを排気ガ
ス排出経路内に設けた排気ガス処理装置であって、前記
熱泳動フィルターは、内部に多数の細管と、その細管の
排気ガス流入部を高温に、また排気ガス流出部を低温と
する温度差を付与する冷却手段とを備えており、排気ガ
スを細管内部に導入し、熱泳動現象により浮遊性粒子状
物質を細管内壁に付着させ除去することを特徴とする排
気ガス処理装置である。また、前記熱泳動フィルターを
収容する排気ガス排出経路部は大径部として構成され、
前記フィルターの前方の排気ガス流路集合管入口流路
は、下流側に向けて径が大きくなる円錐状に形成され、
これによって排気ガスの流速を低下させて整流し、多数
の細管群へ均一の排気ガスを流入させるようにしたこと
を特徴とする排気ガス処理装置である。また、前記冷却
手段は、外部より細管の周囲に空気または冷却材を供給
・排出する手段であることを特徴とする排気ガス処理装
置である。また、前記冷却手段によって冷却される細管
の高温部と低温部との間の温度差は３００℃以上である
ことを特徴とする排気ガス処理装置である。また、前記
細管は少なくとも内径３mm以下で１００本以上設けたこ
とを特徴とする排気ガス処理装置である。また、前記細
管は細管の内部に、さらに細管を設け、ガス流路が細管
内で複層になるように流路仕切板を設けたことを特徴と
する排気ガス処理装置である。また、前記複層を形成す
る流路仕切板に冷却材流路を形成したことを特徴とする
排気ガス処理装置である。また、前記細管の排気ガス流
入部に向けて液滴を噴射させる手段を設けるとともに、
前記細管の排気ガス流出部後方に液滴分離器を設けたこ
とを特徴とする排気ガス処理装置である。また、エンジ
ンの排気ガス排出経路内に設けた、多数の細管内の入口
側と出口側との間に所定の温度差を設け、排気ガスを前
記細管内を通過させることにより、熱泳動現象を利用し
て浮遊性粒子状物質を細管内壁で補集除去することを特
徴とする排気ガス浄化方法である。

【０００９】

【実施の形態】以下、本発明に係る熱泳動フィルターを
有する排気ガス処理装置について図面を参照して説明す
ると、図１は熱泳動フィルターの正面図、図２は図１中
のＡ−Ａ断面図である。図において、１は排気ガス入口
流路、２は排気ガス流路集合管入口流路、３は多数の細
管内排気ガス流路、４は排気ガス流路集合管出口流路、
５は排気ガス出口流路、６は冷却材入口流路、７は冷却
材流路、８は冷却材出口流路であり、排気ガス経路は図
のように一部が大径として形成され、この大径内に多数
の細管が配置されている。大径となっている排気ガス流
路集合管入口流路２部分は下流側が大径となる円錐状に
形成され、これによって排気ガスの流速を低下させて整
流し、多数の細管群へ均一の排気ガスが流入する機能を
備えている。また細管の周囲には冷却材流路７が形成さ
れ、この冷却材流路７には図２に示すように冷却材入口
流路６から導入された冷却材が、各細管を冷却しなが
ら、冷却材出口流路８に流れるようになっており、これ
らによって細管の排気ガス入り口部を高温に、また出口
部を低温とする温度差を付与する冷却手段を構成してい
る。

【００１０】上記構成からなる熱泳動フィルターでは、
ディーゼルエンジンからの浮遊性粒子状物質を多く含ん
だ排気ガスは、排気ガス入口流路１から排気ガス流路集
合管入口流路２へ入る。排気ガス流路集合管入口流路２
では排気ガスの流速が低下して整流され、排気ガスは多
数の細管の各流入部から細管内排気ガス流路３に流入す
る。この細管群は冷却材流路７の中に置かれており、冷
却材流路７には冷却材としての低温の水又は低温の空気
が冷却材入口流路６から流れ込み、細管内ガス排気ガス
流路３を冷却して冷却材出口流路８より流出する。細管
内排気ガス流路３を流れるディーゼル排気ガスは入口で
は高温であるが、細管内排気ガス流路３中を流れる間に
急速に冷却される。細管内排気ガス流路の熱伝達係数は
非常に大きく、また細管の流路径は小さいため排気ガス
中には極めて大きな温度勾配が生じる。この温度勾配に
より排気ガス中の浮遊性粒子状物質は熱泳動により細管
内排気ガス流路壁に沈着する。こうして、浮遊性粒子状
物質が除去され、冷却材温度程度まで冷却された排気ガ
スは各細管の流出部から排気ガス流路集合管出口流路４
に集められ、排気ガス出口流路５を通して大気中に放出
される。

【００１１】この熱泳動フィルターは、熱泳動現象とい
う現在まで応用されていなかった現象を用いてディーゼ
ルエンジンの排気ガス中の浮遊性粒子状物質を効率的に
除去するものであり、構造が簡単でかつ、浮遊性粒子状
物質の除去効率も高い。また、従来の多孔質、繊維状フ
ィルターに比べ圧力損失が極めて小さく目詰まりを起こ
すことがないため、フィルターを二系統にして切りかえ
るといった複雑な操作を必要としないなどの特徴があ
る。

【００１２】ここで熱泳動フィルターの理論について説
明しておく。小さな粒径の粒子状物質には気相の流れ場
に完全に追随し、かつ層流底層においてはブラウン運動
により拡散する。また、温度場がある場合には熱泳動が
支配的となる。熱泳動はブラウン運動が重要となるよう
な小さな粒径の粒子状物質に対して特に影響が顕著な現
象であり、気相に温度勾配が存在する場合に粒子状物質
が低温部へと拡散し壁面に付着する現象である。すなわ
ち気相の温度が高く、壁面の温度が低い場合には通常の
拡散、付着よりも熱泳動による拡散、付着がはるかに支
配的となる。この現象は、気相の分子運動が温度の高い
方が活発であるため、粒子に衝突して与える運動量が温
度の高い側の方が、低い側の方よりも大きく結果として
粒子状物質を高温側から低温側へと輸送する力が働くこ
とによる。

【００１３】熱泳動現象は上に述べたように温度の違い
による分子運動の差から粒子状物資に働く力が生じるも
のであり、この力が粒子状物質に対する気相の抗力とつ
りあい、粒子状物質に移動速度Ｖ_Tが発生する。これは
次式で与えられる。

【数１】ここでＴは気体の温度、ν_Gは気体の動粘性係数であ
る。またＫ_Tは熱泳動の係数であり次式で与えられる。

【数２】ここでλ_Gは気相の熱伝導度、λ_Pは粒子状物質の熱伝
導度である。Ｋ_nはクヌーセン数であり気体分子の平均
自由行程と粒子状物質の粒子径の比である。Ａの値はカ
ニンガムの補正項として実験的に次式で与えられる。

【数３】Ｃ_tは気体と粒子状物質の境界での温度の不連続性に関
する補正項で通常は２．１６程度の値をとる。これから
熱泳動による質量流速ｍ_BTが次式で与えられる。

【数４】ここでＣ_Sは粒子状物質濃度である。従来の熱泳動によ
る壁面への付着を考える場合には、流路内の気相の単相
流の温度場も十分に発達しているとの仮定の下で壁面へ
の付着率ｍ_Wを次式で与えている。

【数５】ここでＣ_Smは流路内の平均の粒子状物質濃度（ただし熱
泳動に関係する小さな粒径のエアロゾルの濃度）であ
る。更に実用的な相関式としては、壁面での温度勾配を
熱伝達係数に関連づけ次のように与えている。

【数６】

【数７】ここでｈは熱伝達係数、ｑ_Wは壁面熱流束、Ｔ_mは流路
内の気相の平均温度、Ｔ_wは壁面温度、熱伝達係数とし
ては、流路内（相当直径Ｄ）の単相流の発達した熱伝達
の相関式である次式が用いられる場合が多い。層流では

【数８】この一定値は円管で３．６６である。乱流では

【数９】またａ_Gは気相の温度拡散係数である。上の諸式を用い
て評価される、熱泳動による粒子状物質の付着率は、流
路内の発達した速度場、温度場の下では精度よく成り立
ち、実験結果との一致もよいことが知られている。

【００１４】熱泳動フィルターの粒子状物質除去性能本発明による熱泳動フィルターの粒子状物質除去性能の
例を以下に示す。条件としては、流路径を１ｍｍ、細管
内の排気ガスの流速を１．０ｍ／ｓ、入口温度を５００
℃（７７３Ｋ）とし冷却材温度を２７℃（３００Ｋ）と
した場合に、流路長さ２３ｃｍで排気ガス温度は冷却材
温度と同一の温度まで冷却され、入口の粒子状物質の濃
度Ｃ_inと出口の濃度Ｃ_outの比Ｃ_out／Ｃ_inをは０．４
６２となることが示された。これは粒子状物質の約６割
がこの熱泳動フィルターにより除去されたことを示して
おり、極めて高効率の除去性能といえる。一方、圧力損
失は１２９Ｐａ（０．００１２９気圧）で極めて小さ
い。この除去性能並びに低圧力損失並びに流路２３ｃｍ
という小さなサイズを考慮すると本熱泳動フィルターは
構造上もディーゼルエンジン車に十分取り付けうる大き
さとなる。

【００１５】つづいて本発明に係る熱泳動フィルターを
ディーゼルエンジン自動車へ応用する場合の具体的構造
について説明する。（形状、寸法）標準的なディーゼルエンジンの乗用車の
排気ガスの量は１０００リットル／分程度である。これ
から試算すると、排気ガスの流速を１．０ｍ／ｓとして
総流路断面積は１６６ｃｍ²であり、直径１ｍｍの細管
は２１１４本必要となる。流路長さ２３ｃｍとすると、
細管の壁面の面積は１５２６７ｃｍ²（１．５２６７ｍ
²）にも達する。これは細管にすることにより、冷却面
積及び浮遊性粒子状物質が付着する断面積を大きくする
という本発明の特徴を反映したものであり、このような
大きな表面積により、浮遊性粒子状物質が長時間にわた
り蓄積しても、流路が閉塞し圧力損失が大幅に低下する
可能性は少ない。また、圧力損失は単一管の場合も同じ
であり、この流動条件においては、１２９Ｐａ（０．０
０１２９気圧）で通常の多孔質フィルターに比べて極め
て小さいものとなる。また、２１１４本の細管を図２に
示すような冷却水管に細管のピッチ（細管の中心間距
離）２ｍｍで配置した場合、断面積は８４．５６ｃｍ²
となり直径１０ｃｍ程度のものとなる。これは通常の乗
用車の排気ガス系に設置してもサイズ的に十分余裕のあ
るものと考えられる。

【００１６】（材料、重量）通常のディーゼルエンジン
の排気ガス出口管の材質は鋳鉄である。排気ガスの腐食
性は少なく温度による強度のみを考えれば良い。フィル
ターの細管の材質は細管への加工及び価格、高温での強
度を考え炭素鋼を用いる。管の肉厚は０．１〜０．２ｍ
ｍで強度的にも十分と考えられる。またこの肉厚であれ
ば鋼鉄の熱伝導度（５０Ｗ／ｍＫ）から考えて、冷却水
と排気ガスの間に十分な冷却性能が確保できる。また重
量は肉厚を０．２mmとして約２．４ｋｇ、冷却管の水は
約５００ｃｍ²（５００ｇ）となり、熱泳動フィルター
全体で約３ｋｇ程度となる。これも乗用車の排気ガス系
の構造から考えて、十分設計に耐える値であると考えら
れる。また、細管の内面はメッキ等は必要はないが、外
面の水に接する部分には錫等のメッキをする方が腐食の
観点から好ましいと考える。

【００１７】次に本発明に係る第２実施形態に係る多層
構造型の熱泳動フィルターの構成を説明する。図３は多
層構造型熱泳動フィルターの正面図および側面図であ
る。第１実施形態に係る熱泳動フィルターは十分な浮遊
性粒子状物質の除去性能を有するが、この除去性能をさ
らに高めるためには、第２実施形態は細管内排気ガス流
路（第１図、第２図における符号３で示す）を単一管か
ら、図３に示すような多層管にしたものである。この熱
泳動フィルターは、ディーゼル排気ガスが冷却され浮遊
性粒子状物質が除去される細管内流路に多数の環状の流
路仕切板１１を取りつけ、流路仕切板保持機構１０によ
り保持する。ディーゼル排気ガスは仕切板で仕切られた
環状排気ガス流路１２を流れる。細管排気ガス流路最外
壁９は冷却材に接して冷却され、仕切板で仕切られた環
状排気ガス流路中の排気ガスも冷却され、温度勾配が生
じる。これによる熱泳動現象により排気ガス中の浮遊性
粒子状物質は流路仕切板に付着し除去される。ここで提
案する多層細管内排気ガス流路では、多層の仕切板を設
けたために単管に比べて浮遊性粒子状物質が付着する面
積が非常に大きくなるため、除去効率が飛躍的に増大す
る。なお、本例では、排気ガス流路最外壁９が冷却材に
よって冷却される構成となっているが、多層に分離した
流路仕切板１１に冷却材を流す流路を適宜形成し、各層
毎の冷却効率を高めることも可能である。

【００１８】今、ｎ層の流路を考えると、各層の流路壁
に浮遊性粒子状物質が沈着するため、粒子の沈着率即ち
除去率が増大する。この場合の入口粒子濃度Ｃ_soと出口
粒子濃度Ｃ_seの比は次の式で与えられる。

【数１０】ここでｄ₀は最外壁の直径、ｄ_nはｎ層目の流路仕切板
により囲まれた流路の直径である。いま

【数１１】とすると除去効率は単管の場合に計算された流路径を１
ｍｍ、流路長さ２３ｃｍ、細管内の排気ガスの流速を
１．０ｍ／ｓ、入口温度を５００℃（７７３Ｋ）とし冷
却材温度を２７℃（３００Ｋ）とした場合の入口と出口
の浮遊性粒子状物質の濃度比Ｃ_out／Ｃ_inは０．４６２
から０．０９８となり、除去効率は飛躍的に増大する。
この多層細管排気ガス流路を第１図、第２図の熱泳動フ
ィルターと併せて用いることにより極めて効率の高い、
ディーゼルエンジン排気ガスの浮遊性粒子状物質除去シ
ステムが実現される。

【００１９】つづいて、本発明に係る第３実施形態に係
る蒸気噴霧型熱泳動フィルターの構成を説明すると、図
４は蒸気噴霧型熱泳動フィルターの細管部断面図であ
る。上に述べた第１、第２実施形態における熱泳動フィ
ルターでは、浮遊性粒子状物質は細管の壁面に付着す
る。細管の表面積が大きく、また、細管径も１ｍｍ程度
であれば、多孔質フィルターに比べて、目詰まりは殆ど
起こさない。しかしながら、長期に亘って運転を続ける
と、一定量の浮遊性粒子状物質が細管壁面に蓄積すると
考えられる。これに対しては、数ヶ月程度に一度（定期
点検時）、熱泳動フィルターユニットを交換し、内部を
有機溶剤等で洗浄することにより蓄積した浮遊性粒子状
物質を除去することが可能である。しかしながら、より
長期に亘り、メンテナンスフリーで熱泳動フィルターユ
ニットの交換洗浄を必要とせず、かつ浮遊性粒子状物質
の除去効率も高い熱泳動フィルターが望まれる。第３実
施形態に係る改良型熱泳動フィルターはこうした要求を
満足することができるフィルターである。

【００２０】図４は、第３実施形態に係る熱泳動フィル
ターの正面断面図であり、図５は同熱泳動フィルターに
よって浮遊性微粒子状物質が液膜中に取り込まれる状態
を説明する図である。この例では第１、第２実施形態中
の細管の排気ガス流路集合管入口部にノズル１３を配置
し、このノズル１３にポンプ１６が接続される。ポンプ
１６はフィルター１７を介して凝縮水タンク１５に接続
され、このタンク１５から水をくみ上げノズル１３から
噴霧できるようになっている。また凝縮水タンク１５に
は、熱泳動フィルターの排気ガス流路集合管出口部４に
配置した液滴分離器１４が接続され、この分離器１４で
分離された液がタンク１５に回収される構成となってい
る。ポンプ１６で汲み上げた水をノズル１３から微小な
液滴として噴霧させ蒸発させ、これを排気ガスと共に細
管内排気ガス流路３に導き、ここで冷却することにより
凝縮させ、細管壁に薄い液膜を生成する。浮遊性粒子状
物質は熱泳動により細管壁に付着するが、この場合には
壁面に直接付着せず、液膜中に取り込まれる（図５参
照）。浮遊性粒子状物質は液膜と共に細管内を流れて、
細管内排気ガス流路出口で液滴となって流出する。排気
ガス流路集合管出口流路に液滴分離器１４（波状の金属
板）が設置されているため、浮遊性粒子状物質を含んだ
液滴はここで補集され、排気ガス流路集合管出口流路の
ドレイン管を通じて凝縮水タンク１５に導かれる。凝縮
水タンク１５の水は、フィルター１７を通して浮遊性粒
子状物質を除去し、ポンプ１６によって汲み上げられノ
ズル１３から再び細管の排気ガスの入口部に噴霧され
る。このようにして、浮遊性粒子状物質は液体中に濃縮
されて液体のフィルター１７を交換することだけで済
み、熱泳動フィルターユニットの交換洗浄は不要とな
る。

【００２１】また、液滴を噴霧し蒸気が細管内で凝縮す
る際には、凝縮蒸気の作用によって浮遊性粒子状物質の
壁面への付着は促進される。これは、拡散泳動として知
られている現象であり、ディーゼルエンジンの排気ガス
中には本来、燃料の燃焼によって生じる水蒸気がある程
度含まれており、ここで述べた拡散泳動の効果も期待さ
れたが、この改良型熱泳動フィルター（蒸気噴霧型熱泳
動フィルター）では積極的に蒸気を排気ガスに混入する
ことにより、浮遊性粒子状物質の除去効率を一層向上さ
せ、さらに、維持管理をより容易にする。

【００２２】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、上記実施形態は別々に使用するだけでなく、そ
れらを組み合わせて使用することもでき、また一つの経
路内に各実施形態のみを直列に複数配置して使用するこ
とも可能である。さらに本発明はその精神または主要な
特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施で
き、そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例
示にすぎず限定的に解釈してはならない。

【００２３】

【発明の効果】以上の詳細に説明した如く、本発明によ
れば、排気ガスそのものに大きな温度勾配を作り出し、
熱泳動現象そのものを直接利用して固体粒子を除去する
ことができる。この熱泳動フィルターは、構造が簡単で
かつ、浮遊性粒子状物質の除去効率も高い。また、従来
の多孔質、繊維状フィルターに比べ圧力損失が極めて小
さく目詰まりを起こすことがないため、フィルターを二
系統にして切りかえるといった複雑な操作を必要としな
い、等の優れた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る熱泳動フィルター
の正面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る多層構造型熱泳動
フィルターの正面図および側面図である。

【図４】本発明の第３実施形態に係る熱泳動フィルター
の正面断面図である。

【図５】同蒸気噴霧型熱泳動フィルターによって浮遊性
微粒子状物質が液膜中に取り込まれる状態を説明する図
である。

【符号の説明】

１排気ガス入口流路２排気ガス流路集合管入口流路３細管内排気ガス流路４排気ガス流路集合管出口流路５排気ガス出口流路６冷却材入口流路７冷却材流路８冷却材出口流路９細管排気ガス流路最外壁１０流路仕切板保持機構１１流路仕切板１２環状排気ガス流路１３ノズル１４液滴分離器１５凝縮水タンク１６ポンプ１７フィルター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気ガス内に含まれる浮遊性
粒子状物質を補集する熱泳動フィルターを排気ガス排出
経路内に設けた排気ガス処理装置であって、前記熱泳動
フィルターは、内部に多数の細管と、その細管の排気ガ
ス流入部を高温に、また排気ガス流出部を低温とする温
度差を付与する冷却手段とを備えており、排気ガスを細
管内部に導入し、熱泳動現象により浮遊性粒子状物質を
細管内壁に付着させ除去することを特徴とする排気ガス
処理装置。
【請求項２】前記熱泳動フィルターを収容する排気ガ
ス排出経路部は大径部として構成され、前記フィルター
の前方の排気ガス流路集合管入口流路は、下流側に向け
て径が大きくなる円錐状に形成され、これによって排気
ガスの流速を低下させて整流し、多数の細管群へ均一の
排気ガスを流入させるようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項３】前記冷却手段は、外部より細管の周囲に
空気または冷却材を供給・排出する手段であることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の排気ガス処理
装置。
【請求項４】前記冷却手段によって冷却される細管の
高温部と低温部との間の温度差は３００℃以上であるこ
とを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
排気ガス処理装置。
【請求項５】前記細管は少なくとも内径３mm以下で１
００本以上設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４
のいずれかに記載の排気ガス処理装置。
【請求項６】前記細管は細管の内部に、さらに細管を
設け、ガス流路が細管内で複層になるように流路仕切板
を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
かに記載の排気ガス処理装置。
【請求項７】前記複層を形成する流路仕切板に冷却材
流路を形成したことを特徴とする請求項６に記載の排気
ガス処理装置。
【請求項８】前記細管の排気ガス流入部に向けて液滴
を噴射させる手段を設けるとともに、前記細管の排気ガ
ス流出部後方に液滴分離器を設けたことを特徴とする請
求項１〜請求項７のいずれかに記載の排気ガス処理装
置。
【請求項９】エンジンの排気ガス排出経路内に設け
た、多数の細管内の入口側と出口側との間に所定の温度
差を設け、排気ガスを前記細管内を通過させることによ
り、熱泳動現象を利用して浮遊性粒子状物質を細管内壁
で補集除去することを特徴とする排気ガス浄化方法。