JP2010084758A - 排気ガス浄化装置、その製造方法、及びその製造設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、燃焼室から排気された排気ガスが通過するように複数のチャンネルが形成されたフィルターを備え、排気ガスに含まれている媒煙を捕集する排気ガス浄化装置において、前記フィルターに形成された前記チャンネルのうちの少なくとも1つの入口を塞ぐように形成される第1キャップ、及び前記チャンネルのうちの少なくとも1つの出口を塞ぐように形成される第2キャップ、を含み、前記第1キャップは、前記チャンネルの端部前面で前記入口から前記出口方向に所定の距離だけ挿入されたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
一般に、フィルターに形成されたチャンネルのうちの少なくとも1つは、入口が閉鎖されて出口が開放され、前記チャンネルのうちの少なくとも1つは、入口が開放されて出口が閉鎖されて、入口または出口が閉鎖された部分が交互に配置される構造からなる。
また、触媒のうちの触媒ろ過フィルター(CPF:Catalyst Particulate Filter)が適用されて、燃焼時に発生するすす(soot)などの粒子状物質(PM:Particular Matters)を捕集する。
図8は、一般的な排気ガス浄化装置に具備されたフィルターの側断面図である。
図示の通り、フィルターには、第1、2、3フィルターウォール10が形成され、これらの間にチャンネル19、18が形成されて、1つのチャンネル19の入口側には第1キャップ16が配置され、他のチャンネル18の出口側には第2キャップ14が配置される。
しかし、排気ガスが前記フィルターを通過し、前端部の前面及び内側面に粒子状物質が付着すると、前面に捕集された粒子状物質の塊り12が第2チャンネル18の入口側で成長して、第2チャンネル18の入口を塞ぐ詰まり現象が発生することがある。
前記チャンネルの入口に高分子有機化合物を注入して、前記プラグを前記出口側に設定された距離だけ挿入する第2注入段階、及び注入された前記高分子有機化合物を除去する高分子有機化合物除去段階、を含むことを特徴とする。
図1は本発明の実施例による排気ガス浄化装置の概略的な側面図である。
図示の通り、本発明の実施例による排気ガス浄化装置は、媒煙ろ過フィルター(DPF:Diesel Particulate Filter)110及びディーゼル酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)100が順に配置された構造からなっており、その後端に選択的還元触媒(SCR)120が配置される。
本実施例で、ディーゼル酸化触媒100の機能を含むように媒煙ろ過フィルター110に酸化触媒またはウォッシュコートを追加した触媒ろ過フィルター(CPF)構造としてもよい。
媒煙ろ過フィルター110に捕集された粒子状物質を熱して除去するために、媒煙ろ過フィルター110を設定された温度に上昇させる。
図2に示す通り、運転条件Aで、フィルター110の前端部の温度は250度以下であり、後端部に行くほど温度が上昇してから下降する。
同様に、運転条件B、Cで、フィルター110の前端部の温度は400度以下であり、後端部に行くほど温度が上昇してから下降する。
媒煙ろ過フィルター110の温度を600度以上に上昇させるために、強制再生運転条件では、燃料を追加的に噴射することによって、媒煙ろ過フィルター110の前端部は約450度、1インチ部分では約600度、1.5インチ部分では約650度の温度を示す。
しかし、本発明の実施例では、媒煙ろ過フィルター110の構造を改善して、再生効率を向上させる。
媒煙ろ過フィルターの詳細な構造に関しては、図3を参照して詳細に説明する。
図3に示す通り、媒煙ろ過フィルター110は、少なくとも第1、2チャンネル330、340が形成されるように第1、2、3ウォール300、302、304が配置され、第2チャンネル340の入口側(左側)から出口側(右側)に排気ガスが流れる構造となっている。
同時に、第1チャンネル330の入口は第1キャップ310によって閉鎖され、第2チャンネル340の出口は第2キャップ320によって閉鎖される。
したがって、第2チャンネル340の入口に沿って排気ガスが流入し、中間の第2ウォール302を通過して、第1チャンネル330の出口から排気ガスが排出される。
媒煙ろ過フィルター110に具備された第1キャップ310は、入口の前面から第1距離(d1)だけ挿入されて配置される。
第1キャップ310が第1チャンネル330の長さ方向に挿入されて配置されることによって、第1キャップ310が配置された第1チャンネル330の前端部に溝345が形成され、溝345の内側に粒子状物質325が捕集される。
溝345の内側に粒子状物質325が捕集されるため、粒子状物質325の塊りが第2チャンネル340の入口側に成長して、これを塞ぐ(blocking)問題点を解消することができる。
ここで、溝345の内側に粒子状物質が捕集されても、再生モードで容易に除去することができる。
図4に示す通り、媒煙ろ過フィルター110の前端部の温度は摂氏450度であり、1インチ後端は600度であり、1.5インチ後端は650度であるので、粒子状物質(soot)の除去率が前端部では低く、1.5インチ後端で最も高い特徴がある。
したがって、第1キャップ310を1.5インチ挿入して配置することによって、OFAが減少する問題点を解消することができる。
フィルター110を再生するために、フィルター110には、触媒金属成分がウォッシュコートなどでコーティングされ、前記触媒金属成分は、フィルター110の温度を上昇させた再生モードにおいて、捕集された媒煙及び粒子状物質を効果的に除去する。
したがって、本発明の実施例で、前記触媒ろ過フィルターのチャンネルが第1、2、3ウォール300、302、304から形成されるというのは一例に過ぎず、多様な形態に変形されて実施される。
本発明の実施例による媒煙ろ過フィルター(DPF:Diesel Particulate Filter)のチャンネルの一部は一方向に開放されており、他の一部は反対方向に開放されている。
また、チャンネルの出口及び入口は交互にプラグ(キャップ)によって閉鎖される構造からなっていて、断面全体はチェックパターン形態からなり、セルプレート(セルウォール:cell wall)は排気ガスが透過する特徴がある。
一方、チャンネルの内部に捕集された粒子状物質(すす:soot)が増加すれば、排気ガスの抵抗が増加する。
このような問題点を解決するために、チャンネルに捕集された粒子状物質は高い温度に加熱して除去される。
前記のように、触媒ろ過フィルターのチャンネルは、ハニカム形態(honeycomb type)が多いが、設計仕様によって多様に変更することができる。
図5(a)に示す通り、フィルターボディー500には、一端から他端に排気ガスが通過する複数のチャンネルが形成され、チャンネル505a、505b、505cは、第1チャンネル505a、第2チャンネル505b、及び第3チャンネル505cを含む。
フィルターボディー500の前面と対向するマスク510が配置され、マスク510には、第1マスクホール510a及び第2マスクホール510bが形成される。
第1マスクホール510aは第1チャンネル505aと対応し、第2マスクホール510bは第2チャンネル505bと対応する。
そして、マスク510と間隔をおいてフィルターボディー500の反対側に押え部材520が配置され、押え部材520は、駆動部525と連結される。
同時に、押え部材520及びマスク510の間には、プラギング部材515が配置される。
同時に、第2マスクホール510bを通過したプラギング部材515は、第2チャンネル505bの入口にインジェクションされる。
もちろん、第2チャンネル505bの出口部にも別途のプラグが形成されてもよい。
図6(a)に示す通り、第1チャンネル505a、第2チャンネル505b、第3チャンネル505cが前面から後面に形成されたフィルターボディー500において、第1チャンネル505aの前端入口には第1プラグ530aが形成され、第3チャンネル505cの前端入口にも第2プラグ530bが形成されている。
フィルターボディー500の前面と対向するマスク510が配置され、マスク510には、第1チャンネル505aと対応する第1マスクホール510aが形成され、第3チャンネル505cと対応する第2マスクホール510bが形成される。
そして、押え部材520及びマスク510の間には、高分子有機化合物540が配置される。
図6(b)に示す通り、駆動部525が押え部材520をマスク510の一面に密着させる。
そうすると、高分子有機化合物540は、マスク510の第1マスクホール510aを通じて第1チャンネル505aにインジェクションされ、第2マスクホール510bを通じて第3チャンネル505cにインジェクションされる。
ここで、高分子有機化合物540は、第1チャンネル505aに形成された第1プラグ530aを押し出し、第3チャンネル505cに形成された第2プラグ530bを押し出す。
前記のように、第1プラグ530a及び第2プラグ530bは、プラギング部材515から形成され、フィルターボディー500に固定されている状態ではないので、高分子有機化合物540に押されて移動することができる。
ヒーター550は、高分子有機化合物540を溶かして除去し、第1、2プラグ530a、530bは、フィルターボディー500のチャンネルの内側に固定される。
前記のようにフィルターボディー500に第1、2プラグ530a、530bを形成する方法は、フィルターボディー500に形成された少なくとも1つのチャンネル505a、505b、505cの入口にプラギング部材515を注入する第1注入段階を含み、チャンネル505a、505b、505cの入口に再び高分子有機化合物540を注入し、注入されたプラギング部材515を出口側に設定された距離だけ挿入する第2注入段階を含む。
同時に、注入された高分子有機化合物(ポリマー)540を除去する高分子有機化合物除去段階を含み、高分子有機化合物540は、ヒーター550の熱エネルギーによって容易に除去される。
12 粒子状物質の塊り
14 第2キャップ
16 第1キャップ
18、19 チャンネル、第2チャンネル
100 ディーゼル酸化触媒(DOC)
110 媒煙ろ過フィルター(DPF)
115 フィルター
120 選択的触媒(SCR)
300、302、304 第1、2、3ウォール
330、340 第1、2チャンネル
310、320 第1、2キャップ
325 粒子状物質(PM:Particulate Matter)
345 溝
500 フィルターボディー
505a、505b、505c 第1、2、3チャンネル
510 マスク
510a、510b 第1、2マスクホール
515 プラギング部材
520 押え部材
525 駆動部
530a、530b 第1、2プラグ
540 高分子有機化合物
550 ヒーター
Claims (15)
- 燃焼室から排気された排気ガスが通過するように複数のチャンネルが形成されたフィルターを備え、排気ガスに含まれている媒煙を捕集する排気ガス浄化装置において、
前記フィルターに形成された前記チャンネルのうちの少なくとも1つの入口を塞ぐように形成される第1キャップ、及び
前記チャンネルのうちの少なくとも1つの出口を塞ぐように形成される第2キャップ、を含み、
前記第1キャップは、前記チャンネルの端部前面で前記入口から前記出口方向に所定の距離だけ挿入されたことを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 前記フィルターは、媒煙ろ過フィルターに具備されることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記フィルターは、媒煙ろ過フィルターに酸化触媒またはウォッシュコートを適用した触媒ろ過フィルターに適用されることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記媒煙ろ過フィルターの後端にディーゼル酸化触媒が配置されることを特徴とする請求項2に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記フィルターの後端部に選択的還元触媒が配置されることを特徴とする請求項2に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記フィルターに捕集された媒煙が除去される再生モードにおいて、前記フィルターの前端部から後端部に行くほど温度が上昇するように分布され、前記第1キャップは、前記媒煙が除去される設定された温度が形成された位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記第1キャップは、前記チャンネルの前方端部面で前記入口から前記出口方向に1インチ以上挿入されることを特徴とする請求項6に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記フィルターは、前記第1キャップが挿入された長さだけ長さ方向に延長されて製造されることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
- 排気ガスが流れる方向に複数のチャンネルが形成されて、前記チャンネルの入口または出口を交互に閉鎖するプラグを形成するための排気ガス浄化装置製造方法において、
フィルターボディーに形成されたチャンネルの入口を閉鎖するプラグを形成するためにプラギング部材を注入する第1注入段階、
前記チャンネルの入口に高分子有機化合物を注入して、前記プラグを前記出口側に設定された距離だけ挿入する第2注入段階、及び
注入された前記高分子有機化合物を除去する高分子有機化合物除去段階、を含むことを特徴とする排気ガス浄化装置製造方法。 - 前記フィルターボディーの入口側前面とその一面が対向するように配置されて、前記チャンネルと対応してマスクホールが形成されたマスク、
前記マスクと間隔をおいて対向するように配置される押え部材、
前記押え部材及び前記マスクの間に配置されたプラギング部材、
前記押え部材を前記マスクに密着させる駆動部、を含み、
前記駆動部が前記押え部材を押し出すと、前記プラギング部材が前記マスクに形成された前記マスクホールを通じて前記チャンネルの入口に注入されることを特徴とする請求項9に記載の排気ガス浄化装置製造方法。 - 前記フィルターボディーの入口側前面とその一面が対向するように配置されて、前記チャンネルと対応してマスクホールが形成されたマスク、
前記フィルターボディーの反対側に前記マスクと間隔をおいて対向するように配置される押え部材、
前記押え部材及び前記マスクの間に配置された高分子有機化合物、及び
前記押え部材を前記マスクに密着させる駆動部、を含み、
前記駆動部が前記押え部材を押し出すと、前記高分子有機化合物が前記マスクに形成された前記マスクホールを通じて前記チャンネルの入口に注入されて、前記プラギング部材を設定された距離だけ押し出すことを特徴とする請求項9に記載の排気ガス浄化装置製造方法。 - 前記高分子有機化合物除去段階において、
前記高分子有機化合物は、設定温度以上の熱によって溶けて除去されることを特徴とする請求項9に記載の排気ガス浄化装置製造方法。 - 排気ガスが流れる方向に複数のチャンネルが形成されたフィルターボディーにプラグを形成するための排気ガス浄化装置製造設備において、
前記フィルターボディーの入口側前面と対向するように配置されて、チャンネルと対応してマスクホールが形成されたマスク、
前記フィルターボディーの反対側に前記マスクと間隔をおいて対向するように配置される押え部材、及び
前記押え部材を前記マスクと密着させて、プラギング部材を前記マスクに形成された前記マスクホールを通じて前記チャンネルの入口に注入する駆動部、を含み、
注入された前記プラギング部材に再び高分子有機化合物を注入し、注入された前記プラギング部材を設定された距離だけ挿入して、前記高分子有機化合物を除去することを特徴とする排気ガス浄化装置製造設備。 - 前記高分子有機化合物を熱で溶かして除去するための加熱装置をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の排気ガス浄化装置製造設備。
- 前記駆動部は、前記押え部材を前記マスクと密着させて、前記高分子有機化合物を前記マスクに形成された前記マスクホールを通じて前記チャンネルの入口に注入し、注入された前記プラギング部材を設定された距離だけ挿入することを特徴とする請求項13に記載の排気ガス浄化装置製造設備。
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