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JP2539105B2 - How to play soot removal filter - Google Patents

How to play soot removal filter

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JP2539105B2
JP2539105B2 JP3048798A JP4879891A JP2539105B2 JP 2539105 B2 JP2539105 B2 JP 2539105B2 JP 3048798 A JP3048798 A JP 3048798A JP 4879891 A JP4879891 A JP 4879891A JP 2539105 B2 JP2539105 B2 JP 2539105B2
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JP
Japan
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filter
soot
combustion
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minute
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俊彦 土方
哲 山田
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は排ガス中の炭素を主成分
とする微粒子を捕獲して、堆積した微粒子からなるスー
トを燃焼除去してフィルターを再生させるスート除去フ
ィルター好ましくはディーゼルエンジンから排出される
スートを除去するセラミックハニカムフィルターの再生
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention captures fine particles containing carbon as a main component in exhaust gas and burns and removes soot composed of deposited fine particles to regenerate the filter. The present invention relates to a method for regenerating a ceramic honeycomb filter that removes soot.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、セラミックハニカムフィルターか
らなるディーゼル微粒子用フィルターとして、セラミッ
クフィルターの一端を交互に封孔した構造のディーゼル
微粒子用フィルターが、例えば特開昭56ー129020 号公報
において知られている。このようなディーゼル微粒子用
フィルターにおいては、フィルターに微粒子が堆積して
いくに従いフィルターの圧力損失が著しく大きくなり、
その結果エンジンの性能が低下するため、堆積した微粒
子を燃焼除去してフィルターを再生させる必要があっ
た。堆積した微粒子などからなるスートの燃焼再生方法
としては、簡便で低コスト、高信頼性を有する電気ヒー
タを利用した再生方法が広く知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a diesel particulate filter comprising a ceramic honeycomb filter, a diesel particulate filter having a structure in which one end of a ceramic filter is alternately sealed is known in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-129020. . In such a diesel particulate filter, the pressure loss of the filter increases significantly as particulates accumulate on the filter,
As a result, the performance of the engine deteriorates, so it was necessary to burn and remove the accumulated particulates to regenerate the filter. As a combustion regeneration method of soot composed of deposited fine particles, a regeneration method using an electric heater having a simple, low cost and high reliability is widely known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら知られている上述した再生方法にあっては、フィルタ
ーの破損を防ぐため少ない堆積スート量の段階でスート
の燃焼除去による再生を行う必要があり、これを再生さ
せるためには多量の燃焼エアーをフィルターに供給し電
気ヒータにより加熱して再生しなければならない問題が
あった。そのため、スート堆積量のわずかなバラツキに
よってその燃焼熱によって急激に温度上昇し、熱衝撃に
よりフィルターの破損や溶融を生ずる問題もあった。さ
らに、少ないスート量の段階で再生を行うため、再生を
頻繁に行わなければならない問題もあった。
However, in the above-described conventional regeneration method, it is necessary to perform regeneration by burning and removing soot at a stage of a small amount of accumulated soot in order to prevent damage to the filter. However, in order to regenerate it, there is a problem that a large amount of combustion air must be supplied to the filter and heated by an electric heater to regenerate it. Therefore, there is also a problem that a slight variation in the amount of soot accumulated causes a rapid rise in temperature due to the heat of combustion, which causes damage or melting of the filter due to thermal shock. Further, there is a problem that the reproduction must be performed frequently because the reproduction is performed at a small soot amount stage.

【0004】本発明の目的は上述した課題を解消して、
少ない供給エアーで再生回数も少なくてすむスート除去
フィルターの再生方法を提供しようとするものである。
The object of the present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide a method for regenerating a soot removal filter that requires a small amount of air supply and requires a small number of regenerations.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のスート除去フィ
ルターの再生方法は、炭素微粒子から主としてなるスー
トを燃焼して除去するスート除去フィルターの再生方法
において、堆積スート量がフィルター1リットル当たり
10g以上の存在下で、2リットル/分〜15リットル
/分の範囲の微少量のエアーをフィルターに送給して、
スートの燃焼を制御しながら除去することを特徴とする
ものである。
The method for regenerating a soot removing filter according to the present invention is a method for regenerating a soot removing filter which burns and removes soot mainly composed of carbon fine particles, and the accumulated soot amount is 10 g or more per liter of the filter. In the presence of, a small amount of air in the range of 2 l / min to 15 l / min is fed to the filter,
It is characterized by removing soot while controlling its combustion.

【0006】[0006]

【作用】フィルターに堆積する微粒子は炭素を主成分と
するものであり、その再生時には以下の反応が生じる。 C+O2 →CO2 +Q Q:燃焼エネルギー ここで、Cはスート、O2 は燃焼用酸素であり、上式か
らわかるように、堆積したスート量に比例した酸素量が
必要となる。そして、堆積スート量に比例し酸素量を増
加させることによって、燃焼エネルギーも比例した増加
することとなる。ここで、燃焼エネルギーは通常スート
の燃焼伝播に使用されるもので必要なエネルギーである
が、これが大きすぎるとフィルターの溶損が起こる。本
発明では、上式における燃焼用酸素すなわちエアーに着
目し、スートの堆積量に対して微少なエアー供給をする
ことによって燃焼は安定的(安定した燃焼伝播)に行な
い、且つ燃焼エネルギーの単位時間当たりの著しい増大
を防止するこによって、フィルターの溶損等を防止した
ものである。すなわち、本発明は、堆積量がフィルター
1リットル当たり10g以上の堆積量が多い条件におい
て、従来技術では燃焼エネルギー過多となりフィルター
に溶損が起こっていたものを、フィルターの排ガス入口
側の一端より点火源によって堆積したスートに着火し、
2リットル/分〜15リットル/分の範囲の微少エアー
をフィルターに供給して、フィルターの他端まで燃焼を
徐々に継続させることで、単位時間当たりに発生する燃
焼エネルギーを抑え、安定的なフィルターの再生(燃焼
伝播)を行うことができる。そして、この安定的なフィ
ルターの再生が、フィルターの温度を、フィルターの溶
損しない1000℃以下でかつスートが完全に燃焼する
600℃以上の温度に保持することに対応している。ま
た、再生にあたり、通常よりも多い量のスートを捕集さ
せるため、フィルターの再生間隔を拡げることができ、
再生回数を少なくできる。
The fine particles deposited on the filter are mainly composed of carbon, and the following reactions occur during the regeneration. C + O 2 → CO 2 + Q Q: Combustion energy Here, C is soot and O 2 is oxygen for combustion. As can be seen from the above equation, an oxygen amount proportional to the accumulated soot amount is required. Then, by increasing the oxygen amount in proportion to the accumulated soot amount, the combustion energy also increases in proportion. Here, the combustion energy is normally used for combustion propagation of soot and is necessary energy, but if it is too large, the filter will be melted and damaged. In the present invention, attention is paid to oxygen for combustion in the above formula, that is, air, and combustion is performed stably (stable combustion propagation) by supplying a minute amount of air with respect to the soot accumulation amount, and the unit time of combustion energy is By preventing a significant increase in hits, the filter is prevented from being melted or damaged. That is, according to the present invention, under the condition that the deposition amount is 10 g or more per liter of the filter, and the conventional technique causes excessive combustion energy, the filter is eroded from one end on the exhaust gas inlet side. Ignite the soot accumulated by the source,
By supplying minute air in the range of 2 liters / minute to 15 liters / minute to the filter and gradually continuing combustion to the other end of the filter, the combustion energy generated per unit time is suppressed and a stable filter is provided. Can be regenerated (combustion propagation). The stable regeneration of the filter corresponds to maintaining the temperature of the filter at 1000 ° C. or lower at which the filter is not melted and 600 ° C. or higher at which the soot completely burns. Also, when regenerating, to collect a larger amount of soot than usual, it is possible to extend the regeneration interval of the filter,
The number of playbacks can be reduced.

【0007】すなわち、本発明によれば、スート量を極
端に多くしたためスートの燃焼伝播が良くなり、極めて
小量の燃焼エアー流量であっても、安定して燃焼が伝播
していくため、例えば良好なスートの燃焼除去によるセ
ラミックハニカムフィルターの再生を行うことができ
る。また、エアー流量が極端に少ないため、スートの燃
焼が極めてゆっくり進むため過度の温度上昇が見られ
ず、そのため本発明では従来の限界スート量が約4g/
l程度に対してその7倍以上の30g/lでも、フィル
ター破損を生ずることなく安全に再生を実施することが
できる。
That is, according to the present invention, since the soot amount is extremely increased, the combustion propagation of the soot is improved, and even if the combustion air flow rate is extremely small, the combustion is stably propagated. Regeneration of the ceramic honeycomb filter can be performed by good combustion removal of soot. Further, since the air flow rate is extremely low, soot combustion proceeds extremely slowly, and thus an excessive temperature rise is not observed. Therefore, in the present invention, the conventional limit soot amount is about 4 g /
Even at 30 g / l, which is 7 times as much as about 1 liter, regeneration can be safely performed without causing filter damage.

【0008】本発明において、再生を実施するスート堆
積量を10g/l以上と規定するのは、本発明のエアー
流量ではスート堆積量が10g/1より少ないとスート
の燃え残りが発生する場合があるためである。また、エ
アー流量を2〜15リットル/分と規定するのは、本発
明のスート堆積量において、エアー流量が15リットル
/分を超えるとフィルターが破損してしまう場合がある
とともに、2リットル/分未満だとスートの燃焼が途中
で消えて再生不能となる場合があるためである。
In the present invention, the soot accumulation amount for regenerating is specified to be 10 g / l or more. When the soot accumulation amount is less than 10 g / 1 in the air flow rate of the present invention, soot residue may occur. Because there is. Further, the air flow rate is defined as 2 to 15 liters / minute because the filter may be damaged when the air flow rate exceeds 15 liters / minute in the soot accumulation amount of the present invention, and the air flow rate is 2 liters / minute. This is because if it is less than the range, combustion of soot may disappear in the middle of the process and regeneration may become impossible.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明の再生方法を適用するセラミッ
クハニカムフィルターからなるディーゼル微粒子用フィ
ルターの断面構造を示す図である。図1において、1は
例えばコージエライトからなるセラミックハニカムフィ
ルターの隔壁、2はセルの一端を塞いだ入口側閉塞部、
3はセルの他端を塞いだ出口側閉塞部、4は貫通孔であ
る。上述した構成のディーゼル微粒子用フィルターで
は、主として炭素からなる微粒子を含む排ガスを入口側
からフィルターに導入し、隔壁1を通過する際に微粒子
を捕獲し、出口側に排出することにより、排ガス中の微
粒子を除去している。その結果、隔壁1にスートが堆積
することとなる。
EXAMPLE FIG. 1 is a diagram showing the cross-sectional structure of a diesel particulate filter comprising a ceramic honeycomb filter to which the regeneration method of the present invention is applied. In FIG. 1, 1 is a partition wall of a ceramic honeycomb filter made of, for example, cordierite, 2 is an inlet side closed portion that closes one end of a cell,
3 is an outlet-side closed portion that closes the other end of the cell, and 4 is a through hole. In the diesel particulate filter having the above-mentioned configuration, the exhaust gas containing the particulates mainly made of carbon is introduced into the filter from the inlet side, the particulates are captured when passing through the partition wall 1, and discharged to the outlet side. Fine particles are removed. As a result, soot is deposited on the partition wall 1.

【0010】図2は図1に示す構造を有するセラミック
ハニカムフィルターを組み込んだ電気ヒータシステムの
構成を示す図であり、図2に示す状態で本発明の再生を
実施している。もちろん、実際に車に登載する場合も図
2に示す状態で登載することができる。図2において、
11は電気ヒータ、12はセラミックハニカムフィルタ
ー、13はホルダーを示す。図2に示す状態に所定のス
ート量の再生すべきセラミックハニカムフィルターをセ
ットし、電気ヒータ11で所定の着火温度まで加熱する
とともに、入口側から所定流量のエアーを供給すること
により、後述する実施例から明らかなように、良好にス
ートの燃焼除去を行って、フィルターの再生を行ってい
る。なお、電気ヒータの構成は従来から公知のものを使
用することができ、例えば、実公昭63ー6605 号公報に示
された電気ヒータを使用することができる。
FIG. 2 is a diagram showing the construction of an electric heater system incorporating a ceramic honeycomb filter having the structure shown in FIG. 1. The regeneration of the present invention is carried out in the state shown in FIG. Of course, even when actually mounted on the vehicle, it can be mounted in the state shown in FIG. In FIG.
11 is an electric heater, 12 is a ceramic honeycomb filter, and 13 is a holder. A ceramic honeycomb filter to be regenerated with a predetermined soot amount is set in the state shown in FIG. 2, heated to a predetermined ignition temperature by the electric heater 11, and a predetermined flow rate of air is supplied from the inlet side to carry out the operation described later. As is clear from the example, the soot is satisfactorily burned off and the filter is regenerated. The electric heater may have a conventionally known constitution, for example, the electric heater disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 63-6605 can be used.

【0011】以下、実際の例について説明する。実施例 以下の表1に示すフィルター容積と堆積スート量を有す
るセラミックハニカムフィルターを準備し、図2に示す
状態にホルダー13内に組み込んで、入口側から表1に
示す流量の燃焼エアーを流して再生を実施した。なお、
表1には使用したヒータの容量をあわせて示した。その
後、再生時のそれぞれのフィルターのフィルター内最高
温度と損傷状況とを調べた。結果を表1に示す。また、
表1の結果を見やすいように図3にまとめた。図3にお
いて、斜線を付した部分は好ましくない部分を示す。す
なわち、図3において、フィルター内最高到達温度が6
00℃以下は、スートの燃焼が途中で消えて再生不能と
なるスート不燃域を示し、フィルター内最高到達温度が
1000℃以上は、フィルターが高温になりすぎて破損
してしまうフィルター破損域を示す。
Hereinafter, an actual example will be described. Example A ceramic honeycomb filter having the filter volume and the accumulated soot amount shown in Table 1 below was prepared, incorporated into the holder 13 in the state shown in FIG. 2, and the combustion air having the flow rate shown in Table 1 was made to flow from the inlet side. Regeneration was carried out. In addition,
Table 1 also shows the capacity of the heater used. Then, the maximum temperature inside the filter and the damage state of each filter during regeneration were examined. The results are shown in Table 1. Also,
The results of Table 1 are summarized in FIG. 3 for easy viewing. In FIG. 3, the shaded portions indicate unfavorable portions. That is, in FIG. 3, the maximum temperature reached in the filter is 6
A temperature below 00 ° C indicates a soot incombustible region where combustion of soot disappears in the middle of which regeneration is not possible, and a maximum temperature reached within the filter of 1000 ° C or higher indicates a filter damage region where the filter becomes too hot and is damaged. .

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】表1及び図3の結果から、フィルターの異
常のなくスートの燃え残りもない範囲、すなわちフィル
ターの温度を、フィルターの溶損しない1000℃以下
でかつスートが完全に燃焼する600℃以上の温度に保
持することできる範囲が、堆積したスート量がフィルタ
ー1リットル当たり10g以上でその際2〜15リット
ル/分の微少量のエアーをフィルターに送給したときで
あることがわかる。
From the results shown in Table 1 and FIG. 3, the range where the soot does not burn and the soot does not remain unburned, that is, the temperature of the filter is 1000 ° C. or less at which the filter does not melt and 600 ° C. or more at which the soot completely burns. It can be seen that the range that can be maintained at the temperature is when the amount of deposited soot is 10 g or more per liter of the filter, and when a very small amount of air of 2 to 15 liters / minute is fed to the filter.

【0014】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変形、変更が可能である。例え
ば、上述した実施例では、図2に示す状態で再生を行う
例を示したが、本発明のスート量及び供給エアー量さえ
満たしていれば、ほかの状態で再生を行うことができる
ことはいうまでもない。また、材料もセラミックに限ら
ず金属等耐熱材料なら使用できる。さらに、フィルター
形状もハニカムタイプに限らず板状筒状等の変更が可能
である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but various modifications and changes can be made. For example, in the above-described embodiment, an example in which the regeneration is performed in the state shown in FIG. 2 is shown, but it is said that the regeneration can be performed in other states as long as the soot amount and the supply air amount of the present invention are satisfied. There is no end. Further, the material is not limited to ceramic, and any heat resistant material such as metal can be used. Further, the filter shape is not limited to the honeycomb type, and can be changed to a plate-like tubular shape or the like.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、燃焼が安定して伝播する程度のスート量の存在
下好ましくはスート量をフィルター1リットル当たり1
0g以上と多い状態で再生を行うとともに、その際のエ
アー流量を好ましくは2〜15リットル/分と少なくす
ることの相乗効果により、フィルターの破損もなくまた
スートの燃え残りもなく、良好にセラミックハニカムフ
ィルターの再生を行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the soot amount is preferably 1 per liter of the filter in the presence of the soot amount to the extent that combustion is stably propagated.
Due to the synergistic effect of performing regeneration in a large amount of 0 g or more and reducing the air flow rate at that time to preferably 2 to 15 liters / minute, there is no damage to the filter and no unburned soot. The honeycomb filter can be regenerated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の再生方法を適用するセラミックハニカ
ムフィルターからなるディーゼル微粒子用フィルターの
断面構造を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of a diesel particulate filter including a ceramic honeycomb filter to which the regeneration method of the present invention is applied.

【図2】セラミックハニカムフィルターを組み込んだ電
気ヒータシステムの一例の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an example of an electric heater system incorporating a ceramic honeycomb filter.

【図3】本発明における実施例の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a result of an example in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電気ヒータ 12 セラミックハニカムフィルター 13 ホルダー 11 Electric Heater 12 Ceramic Honeycomb Filter 13 Holder

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】炭素微粒子から主としてなるスートを燃焼
して除去するスート除去フィルターの再生方法におい
て、フィルター1リットル当たり10g以上スートを堆
積させるまで捕集を行うことにより再生間隔を拡げると
ともに、再生時は、フィルターの排ガス入口側の一端よ
り点火源によって堆積したスートに着火し、2リットル
/分〜15リットル/分の範囲の微少エアーをフィルタ
ーに供給して、フィルターの他端まで燃焼を徐々に継続
させ、スート燃焼による時間当たりの発熱量を少なく
し、フィルターの温度を1000℃以下かつ600℃以
上の温度に保持することを特徴とするスート除去フィル
ターの再生方法。
1. A method of regenerating a soot removing filter, which burns and removes soot mainly composed of carbon fine particles, so as to extend the regeneration interval by collecting the soot per liter of filter until the soot is accumulated up to 10 g or more. Ignites the soot accumulated by the ignition source from one end on the exhaust gas inlet side of the filter, supplies minute air in the range of 2 liters / minute to 15 liters / minute to the filter, and gradually burns it to the other end of the filter. A method for regenerating a soot removing filter, which is characterized in that the heat generation amount per unit time of soot combustion is reduced and the temperature of the filter is maintained at a temperature of 1000 ° C or lower and 600 ° C or higher.
【請求項2】前記スート除去フィルターがセラミックハ
ニカムフィルターである請求項1記載のスート除去フィ
ルター。
2. The soot removing filter according to claim 1, wherein the soot removing filter is a ceramic honeycomb filter.
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