JPH0621546B2 - 排気中微粒子処理方法及び装置 - Google Patents

排気中微粒子処理方法及び装置

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JPH0621546B2 JP5870888A JP5870888A JPH0621546B2 JP H0621546 B2 JPH0621546 B2 JP H0621546B2 JP 5870888 A JP5870888 A JP 5870888A JP 5870888 A JP5870888 A JP 5870888A JP H0621546 B2 JPH0621546 B2 JP H0621546B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は排気中の微粒子、例えば、非蒸発性の固体微
粒子（ＤＲＹ ＳＯＯＴ：すす）成分を始め、蒸発して
逃げ易い可溶性有機成分（ＳＯＦ）をも充分に処理でき
る排気中微粒子処理方法及び装置に関するものである。
［従来の技術］ ディーゼルエンジン、ガスタービン、スターリングエン
ジン等の各種排気中に含まれる有害物質の微粒子が公害
問題を引き起している。
従来、排気中微粒子の低減化技術としては、（イ）燃焼
改善による方法と、（ロ）排気後処理装置による方法と
があり、この発明は（ロ）に関するものである。
従来、排気処理の一方法として、フィルタートラップ法
があり、これはセラミックス材料等からなるフィルター
を排気マニフォードの後方に配設してこれに排気を通し
て前記微粒子を捕集し、捕集微粒子が所定量に達しエン
ジン排圧が所定圧以上になると、この捕集中のフィルタ
ーを加熱して捕集微粒子を再燃焼させてフィルターを再
生する、ということを間欠的に行う方法である。
［発明が解決しようとする課題］ しかるに、フィルター再生時における微粒子の再燃焼に
は、適度な酸素濃度及び燃焼開始温度への昇温という燃
焼条件を短時間に調える必要があり、このため従来は、
フィルターを排気マニフォールドの直後に配設しかつ外
側を保温することにより排気ガスの予熱の有効利用を図
り、前記昇温のための時間を短縮しつつ余分なエネルギ
ー消費を防ぐようにしている。
従って、フィルターによる微粒子の捕集は比較的高温度
下で行なわれることになり、微粒子に含まれる可溶性有
機成分（ＳＯＦ）はその蒸発温度以上となっていること
が多く、ほとんどガス成分として排出されてしまいフィ
ルターには捕集されにくい。
また、ＳＯＦ成分を含んだ微粒子が捕集された場合で
も、再生時にはフィルターを排気ガスが常時通過してい
るため、微粒子の再燃焼開始温度になるまでの間にも一
部のＳＯＦ成分は蒸発して燃焼することなく通過ガスと
ともに排出されてしまう。
このように、従来の排気処理方法及び装置では、ＳＯＦ
成分の処理が充分に行えないため、有害微粒子低減効果
が上がらず非常に効率が悪いという問題がある。
また再生を比較的低い温度で行えるように、すなわち、
再燃焼温度を低くするために金属系の触媒を使用するた
め、サルフェートの排出が増加する問題がある。
この発明は上記如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、排気中微粒子のＳＯＦ成分を流出させることなく処
理でき、サルフェート排出の増加を抑止可能な排気中微
粒子処理方法及び装置を提供することを目的としてい
る。
［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の排気中微粒子処理方法
は、蒸発性微粒子成分(1) と燃焼可能な非蒸発性微粒子
成分(2) との微粒子(10)を含み連続的に排出付される排
気中の前記微粒子を除去処理する排気中微粒子処理方法
であって、前記排気の流路を複数個設け各々の流路（Ｌ
１，Ｌ２）に前記微粒子を捕集可能なフィルター(13,1
4) を配設し、微粒子の捕集過程と捕集微粒子の再燃焼
過程とを別々のフィルターで交替に切替えて行い、前記
捕集過程を行うフィルターの温度は前記蒸発性微粒子成
分(1) の蒸発する温度Ｔ１より低い温度に保ち、前記再
燃焼過程を行うフィルターの温度が前記蒸発性微粒子成
分(1) の蒸発する温度Ｔ１と前記非蒸発性微粒子成分
(2) の燃焼する温度Ｔ２の間にある時間は当該流路の出
口は閉じておくことを特徴とし、またこの発明の排気中
微粒子処理装置は、蒸発性微粒子成分(1) と燃焼可能な
非蒸発性微粒子成分(2) との微粒子を含み連続的に排出
される排気中の前記微粒子を除去処理する排気中微粒子
処理装置であって、管体状をなし入口端(3,5) は開閉可
能な切替弁(24)を介して未処理排気の排出管(22)へ接続
し出口端(4,6) は開閉可能な切替弁(25)を介して処理済
排気の排出管(23)に接続され中間には前記微粒子(10)を
捕集可能な不燃性フィルター(13,14) を有する複数の微
粒子捕集装置(A,B) を備えるとともに、前記複数の微粒
子捕集装置と前記未処理排気の排出管（22）及び処理済
排気の排出管(23)との断続を前記切替弁(24,25) によっ
て選択可能に構成し、及び前記フィルターを前記燃焼可
能な非蒸発性微粒子成分の燃焼する温度Ｔ２に昇温可能
なヒーター(33,34) を備え、前記微粒子捕集装置(A,B)
の外面の少なくとも一部分は前記蒸発性微粒子成分の蒸
発する温度Ｔ１より低い温度に前記フィルターを保ち得
る冷却用流体の流通可能な空間(35,36) に面しており、
かつ、前記フィルターの前後における差圧を検出する差
圧検出器(31,32) を含んでいて前記蒸発性微粒子成分
(1) の蒸発する温度Ｔ１と前記非蒸発性微粒子成分(2)
の燃焼する温度Ｔ２の間の温度にあるフィルタをもつ前
記微粒子捕集装置の入口端及び出口端を前記切替弁(24,
25) によって閉じる切替弁制御手段を備えていることを
特徴としている。
［作用］ このように構成された排気中微粒子処理方法において
は、同時に複数のフィルターを使用できるので捕集と再
燃焼を分離して別々のフィルターで行える。すなわち捕
集過程は、ＳＯＦ成分の蒸発する温度Ｔ１（約２００℃
〜３００℃）より低い温度に保ったフィルターの当該流
路を開とした状態で行なわれるので微粒子中のＳＯＦ成
分は蒸発流出することなくフィルター上に捕集される。
再生過程を行う間、捕集は他のフィルターに切替えて行
う一方、再生フィルターの昇温中の少なくとも前記捕集
されたＳＯＦの蒸発温度Ｔ１から、ＤＲＹ ＳＯＯＴと
共にＳＯＦが燃焼を開始する温度Ｔ２（約５００℃〜６
００℃）に達するまでの間は当該流路の出口は閉じられ
ているので蒸発したＳＯＦ成分は外部に流出することな
く内部に止まりＤＲＹ ＳＯＯＴの燃焼を待ってＳＯＦ
に着火する。ＳＯＦ成分の燃焼開始後、両端を開とする
ことにより残存酸素の豊富な排気ガスを一部再生側フィ
ルターに導入し、酸素濃度を適度に保ちつつ燃焼を続行
する。
結局、ＤＲＹ ＳＯＯＴ成分のみならずＳＯＦ成分も、
捕集過程、再生過程のいずれにおいても外部に排出され
ることなく再燃焼処理される。
また前記のように構成された排気中微粒子処理装置によ
って処理を行うとき、まず捕集過程を行うには、１つの
微粒子捕集装置についてそのヒータのスイッチを切った
状態で外面に冷却用流体（空気等）を流通させることに
よりこれをＳＯＦ成分の蒸発する温度Ｔ１より低い温度
に保ちつつ、その両端を開として未処理排気を送り込
む。するとＳＯＦ成分を含んだ微粒子がフィルター上に
捕集される。
また再生過程を行うには、切替弁を切替えて他の微粒子
捕集装置によって捕集しつつ被再生微粒子捕集装置の冷
却用流体の流通を止めかつヒータのスイッチを入れて被
再生フィルターを昇温させる。このとき少なくともフィ
ルターの温度が温度Ｔ１からＴ２に達するまでの間は出
口の切替弁は閉とするので気化したＳＯＦ成分は微粒子
捕集装置内に止まり、更に昇温して温度Ｔ２に達すると
ＤＲＹ ＳＯＯＴが燃焼を開始し、それを火種としてＳ
ＯＦ成分も燃焼を開始する。ここで微粒子捕集装置の両
端を開とすれば排気ガス中に残存する酸素が内部に入り
燃焼が継続し微粒子中のＤＲＹ ＳＯＯＴ成分及びＳＯ
Ｆ成分が燃焼しフィルターは再生する。このときもＳＯ
Ｆ成分が外部に流出することはない。
［実施例］ 第１図にはこの発明の排気中微粒子処理方法の一実施例
が示されている。
排気の流路を複数個、並列に設け流路Ｌ１，Ｌ２とす
る。
すなわち流路Ｌ１，Ｌ２は両端３，４；５，６にそれぞ
れ弁７，８，１１，１２を有し中間に蒸発性微粒子成分
１と非蒸発性微粒子成分２との微粒子を捕集可能な不燃
性のフィルター１３，１４を配設されている。（図中、
微粒子を蒸発性微粒子成分１と非蒸発性微粒子成分２と
に分離した形で模式的に描いたが、実際は１と２とは混
合した微粒子を形成している。） まず一方の流路Ｌ１のフィルター１３の両端３，４（の
弁７，８）を開とした状態で一端３から排気を連続的に
供給して当該排気中に微粒子１０をフィルター１３上に
捕集する捕集過程を行う。このときフィルター１３の温
度を蒸発性微粒子成分１の蒸発する温度Ｔ１（約２００
℃）より低い温度に保ちかつ他方の流路Ｌ２の排気入口
側の端５（の弁１１）は閉じておくと、ＳＯＦ成分を逃
がさず捕集でき、効率が向上する（第１図（ａ））。フ
ィルター１３の温度を蒸発性微粒子成分１の蒸発する温
度Ｔ１（約２００℃）より低い温度にするためには冷却
装置（図示せず）の冷却用流体を流路Ｌ１の外側からフ
ィルター１３の周囲に流し、フィルター１３の全体又は
少なくともフィルター１３の流通する排気と接触する表
面を温度Ｔ１よりも低い温度とする。この場合には、高
温の排気をフィルター１３に流入してもフィルター１３
は温度Ｔ１より低い温度に保つ必要がある。
フィルター１３に所定量の微粒子が捕集されたら流路Ｌ
２両端５，６（の弁１１，１２）を開き捕集過程を流路
Ｌ２へ切替えて行い、並行して流路Ｌ１では再生過程を
行う。すなわち両端３，４（の弁７，８）を閉じ、フィ
ルター１３を非蒸発性微粒子成分２の燃焼する温度Ｔ２
まで昇温させる。ここで重要なことはフィルター１３の
温度Ｔが少なくともＴ１＜Ｔ＜Ｔ２の間は両端３，４
（の弁７，８）を閉じておけば、温度Ｔ１で蒸発してガ
ス化した蒸発性微粒子成分１が流路Ｌ１の外に流出する
のが防止され、効率が更に向上することである（第１図
（ｂ））。
フィルター１３がＴ２に達すると、非蒸発性微粒子成分
２が燃焼しガス化した蒸発性微粒子成分１に着火し燃焼
を開始する。蒸発性微粒子成分１が燃焼した時点でＬ１
側の端３，４（の弁１１，８）を開とすることにより排
気中に含まれる酸素が流量を調整されつつ流路Ｌ１内に
流入し、捕集微粒子１０の燃焼の続行を可能とする。こ
の間、流路Ｌ２で捕集過程を続行するため（第１図
（ｃ））の処理の効率向上を図ることもできる。
捕集した微粒子の燃焼が終了したら流路Ｌ１の端３（の
弁７）を閉じヒータのスイッチを切るとともに流路Ｌ１
の外面に冷却用流体（空気等）を流通させることにより
フィルター１３の温度を降下させる。この間、流路Ｌ２
での捕集過程を続行する（第１図（ｄ））。
フィルター１３の温度がＴ１より低くなった時点で再生
過程が完了し、捕集過程の準備ができる（第１図（ａ）
においてＬ１とＬ２が入れ替わった状態になる）。流路
Ｌ２での捕集過程を終わり再生過程に入ると同時に流路
Ｌ１は再び捕集過程に入る。
第２図において２１は排気中微粒子処理装置である。排
気中微粒子装置２１は２つの微粒子捕集装置Ａ，Ｂを備
える。微粒子捕集装置Ａ（Ｂ）は管状体をなし一端３
（５）は未処理排気の排出管２２へ、かつ他端４（６）
は処理済排気の排出管２３へ、各々接続し中間には微粒
子１０を捕集可能な不燃性のフィルター１３（１４）を
有する。フィルター１３（１４）は例えばセラミックス
により円柱状に構成され軸方向に多数の細孔２６を形成
されたものである。両端３，４と両排出管２２，２３と
の接続部には切替弁２４，２５が各々配設されている。
切替弁２４，２５は切替により微粒子捕集装置Ａ（Ｂ）
の両端３（５），４（６）と両排出管２２，２３との接
続部の弁へと相互に切替可能である。
また切替弁２４とフィルター１３（１４）の間に流量調
節弁２７（２８）が設けられ必要に応じて排気の流量を
調節可能である。
微粒子捕集装置Ａ（Ｂ）の外側には同心状に筒状の電熱
ヒータ３３（３４）が配設され、電熱ヒータ３３（３
４）はフィルター１３（１４）をＤＲＹ ＳＯＯＴ成分
の燃焼開始温度Ｔ２へ昇温可能である。
微粒子捕集装置Ａ（Ｂ）と電熱ヒータ３３（３４）の間
には例えば冷却用空気のような流体を導入可能な空間３
５（３６）が形成されている。
微粒子捕集装置Ａ（Ｂ）は、フィルター１３（１４）の
前後における差圧を検出する差圧検出器３１（３２）を
含む切替弁制御手段を取付けられている。差圧検出器は
その検出値によりフィルター１３（１４）の捕集・再生
の開始・終了時期を検知し、これにより切替弁２４，２
５を制御して捕集・再生を交互に切替えて行うためのも
のである。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかな通りこの発明の排気中微粒子処
理方法及び装置によれば、複数のフィルターを用いて捕
集と再生を分離して行うので、捕集はＳＯＦ成分が蒸発
しない低温のフィルターで、また再生にはヒータを用い
高温にしたフィルターで再燃焼させ、燃焼温度に達する
までは弁を閉じＳＯＦ成分の流出を防止することができ
る。従って有害微粒子低減効果を極めて高く効率が良
い。
また触媒を必要としないのでサルフェートの排出増加を
抑止する降下をも有する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の排気中微粒子処理方法の一実施例を
示す説明図、及び第２図はこの発明の排気中微粒子処理
装置の一実施例を示す断面端面説明図である。 １……蒸発性微粒子成分 ２……非蒸発性微粒子成分 ３，４，５，６……端 ７，８，１１，１２……弁 １０……微粒子 １３，１４……フィルター Ａ．Ｂ……微粒子捕集装置 ２１……排気中微粒子処理装置 ２２，２３……排出管 ２４，２５……切替弁 ２６……細孔 ２７，２８……流量調節弁 ３１，３２……差圧検出器 ３３，３４……電熱ヒータ ３５，３６……空間

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】蒸発性微粒子成分(1) と燃焼可能な非蒸発
    性微粒子成分(2) との微粒子(10)を含み連続的に排出さ
    れる排気中の前記微粒子を除去処理する排気中微粒子処
    理方法であって、前記排気の流路を複数個設け各々の流
    路（Ｌ１，Ｌ２）に前記微粒子を捕集可能なフィルター
    (13,14) を配設し、微粒子の捕集過程と捕集微粒子の再
    燃焼過程とを別々のフィルターで交替に切替えて行い、
    前記捕集過程を行うフィルターの温度は前記蒸発性微粒
    子成分(1) の蒸発する温度Ｔ１より低い温度に保ち、前
    記再燃焼過程を行うフィルターの温度が前記蒸発性微粒
    子成分(1) の蒸発する温度Ｔ１と前記非蒸発性微粒子成
    分(2) の燃焼する温度Ｔ２の間にある時間は当該流路の
    出口は閉じておくことを特徴とする排気中微粒子処理方
    法
  2. 【請求項２】蒸発性微粒子成分(1) と燃焼可能な非蒸発
    性微粒子成分(2) との微粒子を含み連続的に排出される
    排気中の前記微粒子を除去処理する排気中微粒子処理装
    置であって、管体状をなし入口端(3,5) は開閉可能な切
    替弁(24)を介して未処理排気の排出管(22)へ接続し出口
    端(4,6) は開閉可能な切替弁(25)を介して処理済排気の
    排出管(23)に接続され中間には前記微粒子(10)を捕集可
    能な不燃性のフィルター(13,14) を有する複数の微粒子
    捕集装置(A,B) を備えるとともに、前記複数の微粒子捕
    集装置と前記未処理排気の排出管（22）及び処理済排気
    の排出管(23)との断続を前記切替弁(24,25) によって選
    択可能に構成し、及び前記フィルターを前記燃焼可能な
    非蒸発性微粒子成分の燃焼する温度Ｔ２に昇温可能なヒ
    ーター(33,34) を備え、前記微粒子捕集装置(A,B) の外
    面の少なくとも一部分は前記蒸発性微粒子成分の蒸発す
    る温度Ｔ１より低い温度に前記フィルターを保ち得る冷
    却用流体の流通可能な空間(35,36) に面しており、か
    つ、前記フィルターの前後における差圧を検出する差圧
    検出器(31,32) を含んでいて前記蒸発性微粒子成分(1)
    の蒸発する温度Ｔ１と前記非蒸発性微粒子成分(2) の燃
    焼する温度Ｔ２の間の温度にあるフィルタをもつ前記微
    粒子捕集装置の入口端及び出口端を前記切替弁(24,25)
    によって閉じる切替弁制御手段を備えていることを特徴
    とする排気中微粒子処理装置
JP5870888A 1988-03-11 1988-03-11 排気中微粒子処理方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0621546B2 (ja)

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