【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルターの粒子状物質浄化再生方法に関し、特に、燃焼や酸化による再生方法ではなく、洗浄によりフィルターから粒子状物質を清掃し、除去する再生方法であり、再生時のフィルターに熱負荷が加わらず、高い再生効率が得られ、耐久性、信頼性が高く、低コストでフィルターを再生しうるフィルターの粒子状物質浄化再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、以下「ＰＭ」ともいう）を削減する方法として，排気系に設けられた粒子状物質捕集装置（以下「ＤＰＦ装置」という。ここに「ＤＰＦ」とは「ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ」をいう。）により捕集するのが有効で、一部のディーゼル自動車に装着され，ＰＭ低減に効果を上げている。係るＤＰＦ装置では、排気（エンジン排出ガス）中のＰＭは、フィルターにより９０％近く除去されるが、ＤＰＦ装置のフィルターに捕集したＰＭが一定の量に達した時点で、捕集したＰＭをフィルターから除去する必要がある。
【０００３】
フィルターに捕集したＰＭを除去する方法として、（１）フィルター上で電気ヒーター、ガスバーナー等によりＰＭの燃焼温度である６００℃以上に加熱し、フィルターに捕集したＰＭを燃焼させてしまう方法、（２）フィルターに触媒を担持して、フィルターに捕集したＰＭを酸化させる方法、（３）フィルターの上流側に酸化触媒を配置して排出ガス中のＮＯ２を増加させ、フィルターに捕集したＰＭを６００℃以下の排出ガス温度で燃焼（酸化）させる方法、および（４）何らかの手段でフィルターからＰＭを除去し、フィルターを清掃してしまう方法の４つに大別できる。
【０００４】
しかしながら、上記電気ヒーターや触媒等で自動的に捕集ＰＭを燃焼又は酸化させる場合、フィルター全体に分布したＰＭを均一に燃焼又は酸化させることが難しいため、再生率［＝（燃焼したＰＭ量）／（捕集したＰＭ量）×１００ ％］が低くなる（４０〜５０％程度）ことに加え、再生率がディーゼルエンジンの運転状態によって激しく上下に変化する特性がある。その際、再生率が低い状態でＰＭ捕集を開始した場合には、その次の再生までに、ＰＭが過剰に捕集されることになる。フィルターに過剰捕集したＰＭを電気ヒーター等で燃焼させて再生した場合、フィルターに高い熱負荷が生じ、フィルターの溶損や割れが発生する。また、フィルターで過剰に捕集されたＰＭが車両走行中の排気温度の高温時に自然着火して燃焼した場合も同様に、ＰＭ燃焼の発熱量が多くなり、フィルターが溶損し、フィルター機能が無くなる不具合が発生する。また、バーナー再生の場合では，再生率は高いが、再生時に常時、安定したバーナーの火炎形成が難しいため、バーナーの異常燃焼が発生し、再生不良が発生する。
【０００５】
一方、一定距離の走行後、フィルターを車両の排気系から外し、電気炉等により破損、溶損を回避してＰＭを燃焼させて再生させる場合には、４〜５時間の長い時間が必要となる。この時間を短縮するためには、電気ヒーターを大型化し、ＰＭが燃焼する６００℃以上で且つフィルターが溶損しない１１００℃以下の高温ガスを多量にフィルターに送り、ＰＭ燃焼によるフィルター温度の異常な上昇を防止する必要があるが、この高温ガスの生成のために、多大の加熱エネルギーが必要となる。そのため、この再生方法は再生時の運転コストが高く、実用性に劣る再生システムとなる。
【０００６】
他方、上記酸化触媒再生システムのように、ある一定の排気温度（３００℃程度）以下では再生機能が停止しまうので、このような状態で再生を行う場合には、車両走行中にＰＭは捕集され続けるため、過剰に捕集されることとなる。この過剰捕集の状態でＰＭが高温の排気温度に晒されたときには、ＰＭが激しく燃焼し、フィルターに高い熱負荷が生じ、フィルターの溶損や割れが発生する。
【０００７】
このように、従来、燃焼又は酸化の再生システムでは、再生率を完璧にコントロールすることが難しく、ＤＰＦ装置のフィルターの破損を完全に防止することは難しい。
また、これまで空気のショックウェーブでフィルターからＰＭを除去する方法が試験された例もあるが、この方法ではＰＭの除去が不完全なことが明らかとなり、現在この再生方法の研究開発はほとんど中止されている。
【０００８】
以上のように，従来、提案や市販されているＤＰＦ装置のフィルターの再生方法としては、そのほとんどがＰＭを燃焼（又は酸化）する方法である。しかし燃焼（又は酸化）によるＤＰＦ装置のフィルターの再生の方法は、その燃焼（又は酸化）をコントロールすることが技術的に難しいそのため，再生方法は何れも耐久性、信頼性、コスト、取扱い上の問題点等の何れかの面で問題がある。そのため、ディーゼル自動車に全面的には採用されていないのが現状である。
【０００９】
他方、従来、フィルターを洗浄により再生する方法として、例えば、特開２００１−５００２８号、実開平５−７７５２６号、および特開平９−３１７４４４号公報に記載されたものが知られている。すわなち、特開２００１−５００２８号公報のものは、ＤＰＦ装置のフィルターの一端に、温水、酸系（フッ素酸化物）の液体、あるいはエア等の気体といった高圧流体を吹き付け、フィルターに捕集したＰＭを洗浄するＤＰＦ装置のフィルターの再生システムである。また、実開平５−７７５２６号公報に記載されたものは、ＤＰＦ装置の排出ガス導入側から洗浄液を供給し、ＤＰＦ装置のフィルターを洗浄するシステムである。さらに、上記特開平９−５００２８号公報のものは、ＤＰＦ装置のフィルターを洗浄する流体を、フィルターに吹き付けてフィルターを洗浄するようにした構成のシステムである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２００１−５００２８号公報のものでは、フィルターの一端から高圧で吹き付けても、液体の場合はフィルターの端面のメッシュで圧損を生じ、フィルター内部壁まで流体が高圧で吹き付けられないため、フィルター内部の捕集ＰＭは容易に除去できず、また、エアーといった気体を吹き付けた場合でも、フィルター内部に一箇所のＰＭが除去された時点でその部分に洗浄空気が流れ（その瞬間に当該部位で圧損を生じる）、他の目詰まりした部分は圧損が大きいため流れず、フィルター全体のＰＭを除去するのが困難になる問題があった。また、上記実開平５−７７５２６号公報のものでは、ただ単にフィルターに洗浄液を供給するだけの構成に過ぎないため、フィルター内の微細な通路に捕集されたＰＭは容易に除去して排出できない、という不具合がある。さらに、特開平９−３１７４４４号公報のものでは、上記実開平９−３１７４４４号のものと同様に、フィルターに洗浄液を供給するだけの構成では、フィルター内の微細な通路に捕集されたＰＭは容易に除去できないという問題がある。
【００１１】
そこで、本出願人は、燃焼（又は酸化）によるフィルターの再生ではなく、上記した４番目の洗浄方法により、フィルターからＰＭを清掃し、除去する再生方法に着目し、再生時にはフィルターに熱負荷が加わらず、高い再生率が得られ、耐久性，信頼性が高く、且つ低コストとなるフィルターの粒子状物質浄化再生方法の実現に向けて行った開発研究により、得られた知見に基づき、本発明を創案するに至った。
【００１２】
発明は、上記問題点に鑑みて工夫されたものであり、燃焼（又は酸化）によるＤＰＦ装置の再生ではなく，洗浄によりフィルターからＰＭを清掃し，除去する再生方法により、再生時にはフィルターに熱負荷が加わらず，高い再生率が得られるようにして、耐久性，信頼性に優れ、且つ低コストで再生しうるフィルターの粒子状物質浄化再生方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、次のような構成を有する。すなわち、請求項１記載の発明は、ディーゼルエンジンの排気系に設けられた多孔質の隔壁を有するフィルターに、排出ガスを通過させることにより、排出ガス中に含まれる粒子状物質を捕集した後の上記フィルターを浄化する方法において、上記粒子状物質を捕集した後の上記フィルターを、洗剤の溶液に漬けて浸し，当該洗剤の溶液を上記フィルターの隔壁内に浸透させた後、上記フィルターを上記洗剤の溶液から取り出し，上記排出ガスが上記フィルターに上記流入する方向又は流出する方向から，上記フィルターに、加圧した高圧空気を吹き込み，上記フィルター隔壁内の排出ガス通路に生成された上記洗剤の溶液による泡，および上記フィルター隔壁内の排気ガス通路内に残留した洗剤の溶液により，上記フィルター隔壁から剥がれた粒子状物質や未だフィルター隔壁に付着している粒子状物質を、上記フィルターの外部に押出すようにした構成を採ることとした。
【００１４】
このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、一定量の粒子状物質（ＰＭ）が、ＤＰＦ装置のフィルターに捕集された時点で、排気系からＤＰＦ装置のフィルターを取り外し、フィルターを洗剤の溶液に漬けて浸すため、多孔質の微少孔（排出ガスの微細通路を形成する）を有するフィルター隔壁に、洗剤の溶液が十分に浸透していく。この状態で、高圧エアまたは高圧スチームといった空気をフィルターの流入側または流出側から加圧（吹き込ませる）することにより、フィルター隔壁の微細通路にある粒子状物質が、石鹸水等の洗剤の溶液によって生じる泡で押し出されるため、捕集された黒煙であるＰＭの除去効果を格段に向上できる。このため、石鹸水等の洗剤の溶液が有する界面活性作用により、ＤＰＦ装置（粒子状物質捕集装置）の、セラミック製等で形成されたフィルター隔壁の表面や、その隔壁内部の微細な多孔質の排出ガスの通路に付着したディーゼルエンジンの潤滑油成分を含有したディーゼルのＰＭの粒子を、フィルターから剥がし落とすことができ、フィルターに熱負荷を加えることなく、高い再生率が得られ、耐久性、信頼性に優れ、低コストの再生システムが実現できるようになる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記洗剤の溶液に、上記粒子状物質を捕集したフィルターを漬けて浸す代わりに，上記フィルターに上記洗剤の溶液のシャワーを噴射するようにしたことを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、洗剤の溶液をシャワーとしてフィルターに噴射するため、フィルター内部、隔壁に洗剤の溶液を十分に浸透させることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記粒子状物質を捕集したフィルターを、上記洗剤の溶液に漬けて浸した際に，この洗剤の溶液に超音波振動を加えるようにしたことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、フィルターを漬けて浸した洗剤の溶液に、超音波振動を与えるので、フィルターに付着させて捕集した粒子状物質をフィルター隔壁から剥れるのを一層促進することができるようになる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記洗剤の溶液は、石鹸水、中性洗剤水または界面活性剤水溶液であることを特徴とする。洗剤の溶液をかかる構成とすることにより、洗剤の溶液の界面活性作用により、フィルター隔壁内の微細な排出ガスの通路に付着したエンジンの潤滑油成分を効果的に剥がすことが可能になる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記粒子状物質を捕集したフィルターを、上記洗剤の溶液に漬けて浸した後，上記フィルターに加圧した高圧空気を吹き込み，上記洗剤の溶液の泡と共に上記フィルター隔壁から剥がれた粒子状物質や未だフィルター隔壁に付着している粒子状物質を上記フィルターの外部に押出す工程を、複数回行うようにしたことを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、フィルターを洗剤の溶液に浸す工程と、その工程の後に、加圧した高圧空気をフィルターに吹き込む工程とを複数回繰り返すようにしているため、それだけフィルターの洗浄再生率を向上することができるようになる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記粒子状物質の除去を終えた後のフィルターを、水のタンクに漬けるか，又は水シャワーを噴射することにより、上記洗剤の溶液を上記フィルターから洗い流して水洗いするようにしたことを特徴とする。請求項６記載の発明によれば、粒子状物質の除去を終えたフィルターを、水タンクに漬けたり、水シャワーで噴射したりするので、フィルター表面に付着する粒子状物質だけでなく、洗剤の溶液をもフィルターから洗い流して除去できるようになる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項６記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記水洗いの後，ブロアによる空気を吹き付けることにより，上記フィルターを乾燥させるようにしたことを特徴とする。
この発明は、例えばヒータ付きのブロアによる温風や、常温の空気をフィルターに吹き付けるため、それだけフィルターの乾燥時間を短縮でき、ひいてはフィルター再生作業時間の短縮化を図ることができる。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記洗剤の溶液は，加熱した溶液であることを特徴とする。この発明では、洗剤の溶液を加熱した溶液であるため、作業場の温度が低くてもフィルターの洗浄を良好に行え、安定した再生効率を維持することができるようになる。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係り、上記高圧空気の代わりに、高圧蒸気を用いた構成であるため、捕集されたＰＭをフィルターから効果的に押し出すことができる。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法にかかり、上記フィルターは、触媒を担持する形態のフィルターであることを特徴とする。
この発明によれば、触媒を担持したタイプのフィルターであっても、排気系から触媒担持型のＤＰＦ装置からフィルターを取り外すことで、容易にフィルターを洗浄してＰＭを除去して再生することができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態に係るフィルターの粒子状物質浄化再生方法を、図面に基づいて詳述する。なお、説明の順序として、フィルターの粒子状物質浄化再生方法に用いられる粒子状物質捕集装置（ＤＰＦ装置）の構成、フィルターの粒子状物質浄化再生方法の構成、およびその粒子状物質浄化再生方法と共に粒子状物質が浄化再生されるメカニズムの順序に従って説明していくこととする。
【００２５】
先ず、ＤＰＦ装置の構成を、図１，図２に基づいて説明する。なお、図１、図２中における矢印は、排気ガス（排出ガス）の流れ方向を示す。すなわち、ディーゼルエンジン（図示されない）の排気系１（排気管）に設けられたＤＰＦ装置２は、ケース３の内部に、材質が例えば、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム等からなるコージェライト製のウォール・フロー・ハニカム式のフィルター４が着脱自在に内蔵され、フィルター４の上流側に酸化触媒手段を担持しないタイプのものである。このフィルター４は、ハニカム型の焼結体であって、そのハニカム隔壁５は多孔質の微細隙間で出来ており、エンジン性能への悪影響を少なくするため、この隔壁５（以下、場合によっては「ハニカム隔壁」ともいう）を通過する際の排出ガスの圧力損失は出来る限り低くするように作られている。したがって、フィルター４は、ディーゼル排出ガスがエンジンから図２の矢印方向に流れてくる場合に、フィルター４の多孔質ハニカム隔壁５を通過するときに、ＰＭ（粒子状物質）が隔壁５に捕集されるようにした構造であり、ＰＭはハニカム隔壁５の排出ガスの上流側の表面と、隔壁５内の多孔質の微細なガス通路Ｇ（図５（ａ）参照、以下「排出ガス通路」あるいは「排気ガス通路」ともいう）とに捕集されるようになっている。
【００２６】
次に、上記フィルター４（触媒を担持しないタイプ）を浄化再生するフィルターの粒子状物質浄化再生方法の構成を、図３に示されるフィルター浄化再生フロー図に基づいて説明する。すなわち、車両走行距離が、例えば２５０ｋｍ程度に到達した場合のように、一定距離を走行した場合には（手順Ｓ１）、排気系１のＤＰＦ装置２からフィルター４を取り出す（手順Ｓ２）。次いで、手順Ｓ３において、ＰＭを捕集したフィルター４を、石鹸水、中性洗剤水、あるいは界面活性剤水溶液などの洗剤の溶液（以下、場合によって「石鹸水」という）を満たしたタンク（図示しない）に、例えば約５分間程度漬けて浸す。手順Ｓ３で、フィルター４の隔壁５内部の微細なガス通路Ｇに、洗剤の溶液を十分に浸透させる。約５分経過した後、フィルター４を洗剤のタンクから取り出し（手順Ｓ４）、排出ガスが流出するフィルター４の出口側からフィルター４内に、コンプレッサ（図示しない）で生成された高圧エアを噴射ノズル（図示しない）を使用して約１０分間程度吹き付け（手順Ｓ５）、捕集されたＰＭを除去する。この手順Ｓ３、手順Ｓ４，および手順Ｓ５までのサイクルは、所定回数を数えるまでは（手順Ｓ６において、ＹＥＳと判断されるまでは）、手順Ｓ３〜５のサイクルが繰り返して行われ、所定回数を繰り返すに至ると、フィルター４を水タンクに漬けて水洗いにより洗浄する手順Ｓ７に進む。洗浄を終えた後、図４に示されるように、ヒータ付きブロア６の如き乾燥装置を用いて約１０分間程度フィルター４が乾燥され（手順Ｓ８）、フィルターの浄化再生作業が完了する。再生を完了したフィルター４は、再びＤＰＦ装置２のケース３内に格納されて組み込まれる。
【００２７】
なお、上記では、手順Ｓ１において、車両の走行距離で再生するかどうかを判断したが、例えば図１に示すように、排気管１のＤＰＦ装置２入り口側圧力（排気圧力）を計測するようにしてもよい。すなわち、排気管１に圧力センサ７を取り付け、この圧力センサ７で検出された電気信号により、バッテリ８で作動する圧力検知回路９が一定レベル以上の排気圧力に到達したことを検知した場合に、それをドライバーに知らせるようにしてフィルター再生時期の判断を行うようにしてもよい。
【００２８】
次に、フィルター４に捕集された粒子状物質が、浄化再生されるメカニズムを、上記したフィルターの粒子状物質浄化再生方法とともに、図３，図５乃至図７に基づいて説明する。すなわち、ディーゼルエンジンのＰＭには、潤滑油の成分が含まれているため、ＤＰＦ装置２のセラミックフィルター４の隔壁５の表面及び隔壁内部の排出ガス通路Ｇに付着したＰＭは、隔壁５に油分と共に付着している（図５参照）。一定量のＰＭがＤＰＦ装置２に捕集された時点で（手順Ｓ１）、車両からＤＰＦ装置２のフィルター４を外し（手順Ｓ２）、フィルター４を石鹸水等の洗剤の溶液Ｌで満たされたタンクに浸して、フィルター４に石鹸水を十分（約５分間程度）に浸透させる（手順Ｓ３）。すると、図６に示されるように、フィルター４を石鹸水，洗剤水（中性洗剤水を含む），界面活性剤水溶液等の洗剤の溶液Ｌに浸すことにより，石鹸水等Ｌの界面活性作用によりＤＰＦ装置２のセラミックフィルター隔壁５の表面及び内部の微細な排気ガス通路Ｇに付着した潤滑油成分が含まれているディーゼルのＰＭは、フィルター隔壁５から剥がされていくこととなる。
【００２９】
次に、タンクからフィルター４を引き上げた後（手順Ｓ４）、フィルター隔壁５面から剥がした捕集ＰＭは、高圧エア等を吹き付けることでＤＰＦ装置２から押し出されて再生される（手順Ｓ５）。すなわち、フィルター隔壁５の微細な排気ガス通路Ｇすべてに満遍なく石鹸水Ｌが浸透しているので、図６（ａ）に示されるように、フィルター隔壁に付着したＰＭは、隔壁５から遊離して剥がされた状態にある。ここにおいて、フィルター４の排気ガスの出口側より高圧エアを吹き付けると、図７に示されるように、隔壁５の微細な排気ガス通路Ｇの石鹸水Ｌの泡ＷでＰＭが、排気ガス通路Ｇから外へ押し出される。このように、フィルター４に高圧エアを吹き付けた場合（手順Ｓ５），フィルター隔壁５の微細な排気ガス通路Ｇに満たされた石鹸水Ｌや石鹸水の泡Ｗで通路Ｇを塞ぐため、フィルター４に吹き付けた高圧エアは、フィルター内の一部の排気ガス通路Ｇのみを吹き抜ける量が少なくなり、その結果、微細な排気ガス通路Ｇ内のＰＭを石鹸水Ｌや石鹸水の泡Ｗで効率良くフィルター４外に押し出すことが出来る。そして、手順Ｓ３、手順Ｓ４，手順Ｓ５を所定回数繰り返して行った後、フィルター４を水タンクに漬けて水洗いする（手順Ｓ７）。水洗いした後、図４に示すように、フィルター４を移動架台１０に立ててセットし、ヒータ付きブロア６からの温風をフィルター４の上流側（排気ガス流入側）または下流側（排気ガスの流出側）から吹き付けて乾燥させ（手順Ｓ８）、フィルター４の浄化再生作業が終了し、フィルター４の再生使用が可能となる。
【００３０】
本実施の形態に係るフィルターの粒子状物質浄化再生方法によれば、フィルター４の隔壁５の微細な排気ガス通路Ｇすべてに満遍なく石鹸水Ｌを浸透させて，フィルター隔壁５に付着したＰＭを隔壁から剥がすと共に、ＤＰＦ装置２の出口側より吹き付けた高圧エアで隔壁５の微細な排気ガス通路Ｇの石鹸水Ｌをシャボン玉状態となった泡ＷでＰＭを押し出すため、フィルター４に捕集したＰＭの８０％以上が確実に除去でき、高再生率を実現できる。
【００３１】
また、上記した従来ののものように、フィルターを洗浄により再生する場合では、再生率のバラツキにより生じる再生不良時の後に、ＰＭを捕集したときには、一定の走行距離に対し、フィルターに捕集されるＰＭは過剰になり、その状態で車両を走行させた場合に生じる高温の排気ガスにより、捕集されたＰＭがフィルター内で自然燃焼する場合がある。この場合には、ＰＭが過激に燃焼するため、フィルター４に高い熱負荷が生じ，フィルターの溶損や割れが発生する恐れがあったが、この不具合を防止するためには，フィルターに捕集されるＰＭを常に一定量以下に抑える必要がある。すなわち、捕集ＰＭが一定量以下とすることで、自然燃焼してもフィルターの熱負荷は高くならず、フィルターの溶損や割れの不具合は発生しないからである。
したがって、本実施の形態に係るフィルターの粒子状物質浄化再生方法によれば、再生不良を生じることがなく、常に高再生率が確保できるため、従来のもののようなＰＭの過剰な捕集がなく、結果として、高熱負荷によるフィルターの溶損や割れを確実に防止できる。
【００３２】
また、本実施の形態によれば、フィルター４から除去したＰＭは、石鹸水の泡や石鹸水に沈着した状態にあるので、空気中に飛散し難く、排除したＰＭの廃棄処理を行い易くなるメリットがある。
【００３３】
また、フィルター４からＰＭを除去する際に、ＰＭを燃焼させることがないので、フィルターに熱負荷が加わらず、このため，燃焼再生時の熱負荷によるフィルターの割れやフィルター過熱による溶損を発生する危険は全くない。また、従来の電気炉内でＰＭを燃焼させる再生方法では，再生に４〜５時間を要していたが、本洗浄再生方法では約３０分程度の短い再生時間で済むので、それだけ有利となる。さらに、フィルターを加熱するためのエネルギーが不要なため、経済的にも有利な再生方法である。
【００３４】
以上、本実施の形態を具体的に詳述してきたが、具体的な構成はこの形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内のものも本発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、触媒を担持しない態様のフィルターの場合について説明したが、本変形例のように触媒を担持するタイプのフィルターにも、上記した実施の形態に係るフィルターの粒子状物質浄化再生方法を適用することができるものである。すなわち、触媒を担持したフィルターにおいては、通常不完全な再生に伴い局部的にＰＭが堆積する不具合がある。そこで、これを触媒再生式ＤＰＦ装置として不具合なく長期に亘り使用していくためには、一定距離の走行毎にフィルターの局部的に多く堆積したＰＭを除去する必要がある。また、フィルターに堆積したアッシュ（灰）も確実に除去する必要がある。この局部的に堆積したＰＭ及びアッシュ（灰）を確実に除去するため、上記実施の形態に係るフィルターの粒子状物質浄化再生方法によって、定期的に触媒担持のフィルターを洗浄することが有効となる。
【００３５】
すなわち、「一定距離の走行後」，または「走行時のＤＰＦ装置入口圧力が一定レベルに到達した時点」で車両から触媒担持のＤＰＦ装置のフィルターを外す。次にＰＭ捕集後のフィルターを石鹸水に浸し，フィルター隔壁内に石鹸水を十分に浸透（約５分間）させ、ＤＰＦ装置の出口側より高圧エア及び高圧スチーム等で，捕集ＰＭをＤＰＦ装置から除去する（約１０分間）。このサイクルを数回、繰り返してフィルターを洗浄した後、ヒータ付きブロアで乾燥させるようにしてもよい（約１０分）。これにより、触媒再生ＤＰＦ装置のフィルターのメンテナンスとしての再生を完了することができ、図３に示した上記実施の形態と同様のフィルター浄化再生方法により、上記実施の形態とほぼ同様の効果を奏する。
【００３６】
また、上記実施の形態および上記変形例では、手順Ｓ３においてフィルターを洗剤溶液のタンクに漬けて浸すようにしたが、その代わりに、フィルターに洗剤の溶液のシャワーを噴射するようにしてもよい。これによって、フィルターに洗剤溶液を十分に浸透させることが可能となるものである。
また、上記実施の形態および上記変形例において、フィルター４を石鹸水Ｌに漬けて浸した際、タンク内の石鹸水Ｌに超音波の振動を加えるようにしてもよい。これによれば、フィルター隔壁面に付着したＰＭを剥がす作用を一層促進することができる。
【００３７】
また、上記実施の形態および変形例では、手順Ｓ５において、高圧エアを吹き込むようにしたが、この代わりに高圧のスチーム（蒸気）を吹き込ませるようにしてもよい。
また、この場合において、上記実施の形態および変形例では、高圧エアまたは高圧のスチームを、フィルター４の排気ガスの流出側から流入側に向けて流すようにしたが、これを反対、すなわち、フィルター４の排気ガスの流入側から流出側に向けて吹き込ませるようにしてもよいのは言うまでもない。
【００３８】
また、上記実施の形態および変形例では、手順Ｓ６において、手順Ｓ３から手順Ｓ５までのサイクル、すなわち、ＰＭを捕集したフィルターを洗剤の溶液に浸した後、フィルターに加圧エアを吹き込み、洗剤の溶液の泡Ｗとともにフィルター隔壁５から剥がれたＰＭや未だフィルター隔壁に付着しているＰＭをフィルター４の外部に押し出すサイクルを所定回数行うように構成したが、回数は一回でもよい。
また、上記実施の形態および変形例では、手順Ｓ７において、ＰＭ除去後のフィルター４を、水のタンクに漬けて水洗いしたが、水シャワーで洗剤溶液をフィルターから洗い流すようにしてもよいものである。
また、上記実施の形態および変形例では、手順Ｓ８で使用するブロアは、ヒータ付きブロア６であったが、ヒータ付きブロアでなくてもよいものである。
また、上記実施の形態および変形例における洗剤の溶液は、加熱しない溶液であったが、加熱した溶液であってもよく、これによりＰＭの洗浄効果を一層向上できる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載のフィルターの粒子状物質浄化再生方法によれば、粒子状物質捕集装置のフィルターで捕集した粒子状物質を除去するために、洗剤の溶液（または洗剤と水）の他に、加圧エアを用いることを特徴としている。このため、フィルターの隔壁の微細な排気ガス通路すべてに満遍なく石鹸水等の洗剤の溶液を浸透させて，フィルター隔壁に付着した粒子状物質を隔壁から剥がすと共に、粒子状物質捕集装置の流入側または流入側より吹き付けた高圧エアで隔壁の微細な排気ガス通路の石鹸水等をシャボン玉状態となった泡で粒子状物質を押し出すことができるため、フィルターに捕集した粒子状物質（黒煙微粒子）の８０％以上を確実に除去でき、高再生率を実現できる効果を奏する。
【００４０】
また、フィルター再生不良時の後に走行して粒子状物質が過剰に捕集され、これが自然燃焼した場合には、捕集粒子状物質の過激燃焼による高い熱負荷が生じてフィルターの溶損や割れが発生する、しかしながら、本発明によれば、高再生率で且つ再生率のバラツキが少ないため、このようなフィルター溶損や割れの発生を効果的に回避できる効果を奏する。
【００４１】
また、本発明では、フィルター再生時には捕集した粒子状物質は燃焼することなく再生するものであるため、フィルターに熱負荷が発生せず、したがって、熱負荷による割れや過熱による溶損を生じる危険を回避できる効果を奏する。
また、本発明によれば、従来のような電気炉で燃焼させて再生するもののように、フィルターの再生に４〜５時間を要していたものとは異なり、約３０分程度の短時間で多量の黒煙微粒子を除去してフィルターの再生を行えるので、再生時間の大幅短縮を図れる実用性の高いフィルター再生方法を得る効果を奏する。
また、本発明によれば、フィルター再生のために、フィルターを加熱する必要がないので、加熱のためのエネルギーコストを著しく低減できて経済的となる効果を奏する。
【００４２】
また、本発明では、自己再生装置を設けることなくフィルターの再生ができるため、フィルター再生を低コストで行え、再生装置の故障、誤作動を懸念する必要も全くなく、信頼性の高いフィルターの粒子状物質浄化再生方法を実現できる効果を奏する。
また、本発明によれば、触媒を担持したタイプのフィルターも、洗浄して再生できるため、触媒再生型粒子状物質捕集装置の信頼性、耐久性を大幅に向上できる効果を奏する。
【００４３】
また、請求項２記載の発明によれば、洗剤の溶液をシャワーとしてフィルターに噴射するため、フィルター内部、隔壁に洗剤の溶液を十分に浸透させることができる効果を奏する。
【００４４】
また、請求項３記載の発明によれば、フィルターを漬けて浸した洗剤の溶液に、超音波振動を与えるので、フィルターに付着させて捕集した粒子状物質をフィルター隔壁から剥れるのを一層促進することができる効果を奏する。
【００４５】
また、請求項４記載の発明によれば、洗剤の溶液が有する界面活性作用により、フィルター隔壁内の微細な排出ガスの通路に付着したエンジンの潤滑油成分を効果的に剥がすことができる効果を奏する。
【００４６】
また、請求項５記載の発明によれば、フィルターを洗剤の溶液に浸す手順と、その手順の後に、加圧した高圧空気をフィルターに吹き込む手順とを複数回繰り返すようにしているため、それだけフィルターの洗浄再生率を向上することができる効果を奏する。
【００４７】
また、請求項６記載の発明によれば、粒子状物質の除去を終えたフィルターを、水タンクに漬けたり、水シャワーで噴射したりするので、フィルター表面に付着する粒子状物質だけでなく、洗剤の溶液をもフィルターから洗い流して除去できる効果を奏する。
【００４８】
また、請求項７記載の発明によれば、例えばヒータ付きのブロアによる温風や、常温の空気をフィルターに吹き付けるため、それだけフィルターの乾燥時間を短縮でき、ひいてはフィルター再生作業時間の短縮化を図ることができる効果を奏する。
【００４９】
また、請求項８記載の発明によれば、洗剤の溶液を加熱した溶液であるため、作業場の温度が低くてもフィルターの洗浄を良好に行え、安定した再生効率を維持することができる効果を奏する。
【００５０】
また、請求項９記載の発明によれば、高圧空気の代わりに、高圧蒸気を用いてフィルター隔壁から剥がれた黒煙微粒子をブローして吹き飛ばす構成であるため、捕集されたＰＭをフィルターからより一層効果的に押し出すことができる効果を奏する。
【００５１】
また、請求項１０記載の発明によれば、触媒を担持したタイプのフィルターであっても、排気系から触媒担持型のＤＰＦ装置からフィルターを取り外すことで、容易にフィルターを洗浄してＰＭを除去して再生することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルターの粒子状物質浄化再生方法に係るＤＰＦ装置の、一部を破断して断面で示した粒子状物質捕集システム図である。
【図２】フィルターの一部分において、ＰＭの捕集が行われるメカニズムを説明する要部拡大断面図である。
【図３】本発明のフィルターの粒子状物質浄化再生方法における、フィルター浄化再生フロー図である。
【図４】フィルターを乾燥する装置の外観斜視図である。
【図５】フィルター隔壁上のＰＭ捕集状態を説明する図で、（ａ）はそのフィルター隔壁の断面図、（ｂ）は（ａ）の丸部における部分拡大図である。
【図６】石鹸水によるフィルター隔壁からのＰＭの剥がれを説明する図で、（ａ）はそのフィルター隔壁の断面図、（ｂ）は（ａ）の丸部における部分拡大図である。
【図７】石鹸水によるフィルター隔壁からのＰＭの押し出し現象を説明する図で、（ａ）はフィルター隔壁の断面図、（ｂ）は（ａ）の丸部における部分拡大図である。
【符号の説明】
１…排気管（排気系）
２…ＤＰＦ装置
３…ケース
４…フィルター
５…隔壁
６…ヒータブロア
７…圧力センサ
Ｇ…排気ガス通路
Ｌ…石鹸水
ＰＭ…粒子状物質
Ｗ…泡[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for purifying and regenerating particulate matter of a filter, and more particularly to a regenerating method for cleaning and removing particulate matter from a filter by washing, rather than a regenerating method by combustion or oxidation. The present invention relates to a method for purifying and regenerating a particulate matter of a filter which can obtain a high regeneration efficiency, has high durability and reliability, and can regenerate the filter at low cost.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of reducing particulate matter (Diesel Particulate Matter, hereinafter also referred to as “PM”) discharged from a diesel engine, a particulate matter collecting device (hereinafter, referred to as “DPF device”) provided in an exhaust system. The "DPF" means "Diesel Particulate Filter".) It is effective to collect it, and it is mounted on some diesel vehicles to improve the PM reduction effect. In such a DPF device, PM in exhaust gas (engine exhaust gas) is removed by nearly 90% by a filter, but when the PM collected in the filter of the DPF device reaches a certain amount, the collected PM is removed. Must be removed from the filter.
[0003]
As a method for removing the PM trapped in the filter, (1) a method in which the PM trapped on the filter is heated to 600 ° C. or higher by an electric heater, a gas burner, or the like to burn the PM trapped in the filter. (2) a method in which a catalyst is supported on a filter to oxidize PM trapped in the filter; and (3) an oxidation catalyst is disposed upstream of the filter to increase NO2 in exhaust gas and collect it in the filter. The method can be roughly divided into four methods: a method of burning (oxidizing) the generated PM at an exhaust gas temperature of 600 ° C. or lower, and a method of (4) removing the PM from the filter by some means and cleaning the filter.
[0004]
However, when the collected PM is automatically burned or oxidized by the electric heater, the catalyst, or the like, it is difficult to uniformly burn or oxidize the PM distributed over the entire filter. Therefore, the regeneration rate [= (burned PM amount) / (Amount of collected PM) × 100%] (approximately 40% to 50%), and also has a characteristic that the regeneration rate varies sharply up and down depending on the operation state of the diesel engine. At that time, if the PM collection is started in a state where the regeneration rate is low, the PM will be excessively collected before the next regeneration. When PM collected excessively in the filter is burned by an electric heater or the like and regenerated, a high heat load is generated in the filter, and the filter is eroded or cracked. In addition, when the PM excessively collected by the filter spontaneously ignites and burns when the exhaust temperature is high while the vehicle is traveling, similarly, the calorific value of the PM combustion increases, the filter is melted, and the filter function is lost. Failure occurs. Further, in the case of burner regeneration, although the regeneration rate is high, it is difficult to stably form a flame of the burner at all times during regeneration, so that abnormal combustion of the burner occurs and regeneration failure occurs.
[0005]
On the other hand, if the filter is removed from the exhaust system of the vehicle after traveling a certain distance and the PM is burned and regenerated by avoiding breakage and melting by an electric furnace or the like, a long time of 4 to 5 hours is required. Become. In order to shorten this time, the electric heater is increased in size, and a large amount of high-temperature gas of 600 ° C. or more at which PM burns and 1100 ° C. or less at which the filter is not melted is sent to the filter in large quantities. Although it is necessary to prevent the rise, a large amount of heating energy is required to generate the high-temperature gas. Therefore, this regenerating method has a high operating cost at the time of regenerating and becomes a regenerating system inferior in practical use.
[0006]
On the other hand, the regeneration function stops at a certain exhaust gas temperature (about 300 ° C.) or lower, as in the above oxidation catalyst regeneration system. Therefore, when the regeneration is performed in such a state, PM is collected while the vehicle is running. As they continue to be collected, they will be collected in excess. When the PM is exposed to a high exhaust gas temperature in the state of excessive collection, the PM burns violently, causing a high heat load on the filter and causing the filter to be eroded or cracked.
[0007]
As described above, in the conventional regeneration system for combustion or oxidation, it is difficult to completely control the regeneration rate, and it is difficult to completely prevent the filter of the DPF device from being damaged.
In some cases, a method of removing PM from a filter using an air shock wave has been tested.However, it has been found that this method is incomplete in removing PM, and research and development of this regeneration method has been almost halted. ing.
[0008]
As described above, most of the conventional and commercially available methods of regenerating filters of DPF devices are methods of burning (or oxidizing) PM. However, it is technically difficult to control the combustion (or oxidation) of the filter of the DPF device by combustion (or oxidation). Therefore, all the regeneration methods are durable, reliable, cost, and handling. There is a problem in any aspect such as a problem. For this reason, it is not currently used in diesel vehicles.
[0009]
On the other hand, conventionally, as a method of regenerating a filter by washing, for example, those described in JP-A-2001-50028, JP-A-5-77526, and JP-A-9-317444 are known. That is, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-50028 discloses that a high-pressure fluid such as hot water, an acid-based (fluorine oxide) liquid, or a gas such as air is sprayed on one end of a filter of a DPF device and collected on the filter. This is a regeneration system for the filter of the DPF device for cleaning the PM. The system described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-77526 is a system for supplying a cleaning liquid from an exhaust gas introduction side of a DPF device and cleaning a filter of the DPF device. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-50028 discloses a system in which a fluid for cleaning a filter of a DPF device is sprayed on the filter to clean the filter.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-50028, even if the liquid is sprayed at a high pressure from one end of the filter, in the case of liquid, a pressure loss occurs at the mesh on the end face of the filter, and the fluid is not sprayed at a high pressure to the filter inner wall. However, the trapped PM inside the filter cannot be easily removed, and even when a gas such as air is blown, the cleaning air flows to that part when one PM is removed inside the filter (at that moment, Pressure loss occurs at the portion), and the other clogged portions do not flow due to a large pressure loss, and there is a problem that it is difficult to remove PM from the entire filter. Further, the structure disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. Hei 5-77526 merely provides a cleaning liquid to the filter, so that the PM trapped in the fine passage in the filter cannot be easily removed and discharged. There is a defect. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-317444, as in the case of Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 9-317444, in a configuration in which only the cleaning liquid is supplied to the filter, PM trapped in a fine passage in the filter is reduced. There is a problem that it cannot be easily removed.
[0011]
Therefore, the present applicant has focused on a regeneration method for cleaning and removing PM from the filter by the above-described fourth cleaning method, instead of regeneration of the filter by combustion (or oxidation). In addition, based on the findings obtained from research and development obtained for the development of a method for purifying and regenerating particulate matter from filters, which achieves a high regeneration rate, high durability, high reliability and low cost, We have come up with the invention.
[0012]
The present invention has been devised in view of the above problems, and is not a regeneration of a DPF device by combustion (or oxidation), but a regeneration method of cleaning and removing PM from a filter by washing. It is intended to provide a method of purifying and regenerating a particulate matter of a filter which is excellent in durability and reliability and can be regenerated at a low cost by obtaining a high regeneration rate without adding.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. That is, according to the first aspect of the present invention, after the exhaust gas is passed through a filter having a porous partition provided in an exhaust system of a diesel engine, the particulate matter contained in the exhaust gas is collected. In the method for purifying a filter according to the above, the filter after trapping the particulate matter is immersed in a detergent solution and immersed, and the detergent solution is allowed to penetrate into the partition walls of the filter. Pressurized high-pressure air is blown into the filter from the direction in which the exhaust gas flows into or out of the filter from the detergent solution, and the detergent generated in the exhaust gas passage in the filter partition. The filter is separated from the filter partition by bubbles caused by the above solution and the detergent solution remaining in the exhaust gas passage in the filter partition. And the particulate matter and particulate matter still attached to the filter septum, it was decided to employ a configuration which is adapted to extrude to the exterior of the filter.
[0014]
By adopting such a configuration, in the present invention, when a certain amount of particulate matter (PM) is collected by the filter of the DPF device, the filter of the DPF device is removed from the exhaust system, and the filter is removed. Is soaked in a detergent solution, so that the detergent solution sufficiently penetrates into the filter partition walls having porous micropores (forming fine passages of exhaust gas). In this state, air such as high-pressure air or high-pressure steam is pressurized (blown) from the inflow side or the outflow side of the filter, so that the particulate matter in the fine passage of the filter partition wall is dissolved by a detergent solution such as soapy water. Since it is pushed out by the generated bubbles, the effect of removing PM, which is the collected black smoke, can be significantly improved. For this reason, due to the surface-active action of the detergent solution such as soapy water, the surface of the filter partition wall made of ceramic or the like of the DPF device (particulate matter collecting device) and the fine porous inside the partition wall. Diesel PM particles containing the lubricating oil component of the diesel engine that adhere to the exhaust gas passages can be peeled off from the filter, and a high regeneration rate can be obtained without applying a heat load to the filter. Therefore, a highly reliable and low-cost reproduction system can be realized.
[0015]
The invention according to claim 2 relates to the method for purifying and regenerating particulate matter of the filter according to claim 1, wherein the filter capturing the particulate matter is immersed in the detergent solution instead of being immersed in the filter. The present invention is characterized in that a shower of a detergent solution is jetted.
According to the second aspect of the present invention, the detergent solution is sprayed onto the filter as a shower, so that the detergent solution can sufficiently penetrate into the inside of the filter and the partition walls.
[0016]
The invention according to claim 3 relates to the method for purifying and regenerating particulate matter of the filter according to claim 1, wherein the filter, which has collected the particulate matter, is immersed in a solution of the detergent for immersion. It is characterized in that ultrasonic vibration is applied to the solution.
According to the third aspect of the present invention, ultrasonic vibration is applied to the detergent solution in which the filter is immersed and immersed, so that it is possible to further promote the separation of the particulate matter adhered to the filter and collected from the filter partition wall. become able to.
[0017]
The invention according to claim 4 relates to the method for purifying and regenerating particulate matter of a filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the detergent solution is a soap solution, a neutral detergent solution or a surfactant solution. It is characterized by being. With such a configuration of the detergent solution, the lubricating oil component of the engine attached to the fine exhaust gas passage in the filter partition wall can be effectively peeled off by the surface active action of the detergent solution.
[0018]
The invention according to claim 5 relates to the method for purifying and regenerating a particulate matter of a filter according to any one of claims 1 to 4, wherein the filter capturing the particulate matter is immersed in a solution of the detergent. After immersion, pressurized high-pressure air is blown into the filter, and the particulate matter peeled off from the filter partition or the particulate matter still attached to the filter partition together with the foam of the detergent solution is pushed out of the filter. The step of outputting is performed a plurality of times.
According to the fifth aspect of the present invention, the step of immersing the filter in the detergent solution and the step of blowing pressurized high-pressure air into the filter after the step are repeated a plurality of times. The reproduction rate can be improved.
[0019]
The invention according to claim 6 relates to the method for purifying and regenerating particulate matter of the filter according to any one of claims 1 to 5, wherein the filter after the removal of the particulate matter is disposed in a water tank. By soaking or spraying a water shower, the detergent solution is washed out of the filter and washed. According to the invention as set forth in claim 6, the filter from which the particulate matter has been removed is immersed in a water tank or sprayed with a water shower, so that not only the particulate matter attached to the filter surface but also the detergent is removed. The solution can also be washed off the filter and removed.
[0020]
The invention according to claim 7 relates to the method of purifying and regenerating particulate matter of the filter according to claim 6, wherein the filter is dried by blowing air with a blower after the washing. .
In the present invention, for example, warm air or a room-temperature air is blown to the filter by a blower with a heater, so that the filter drying time can be shortened accordingly, and the filter regeneration work time can be shortened.
[0021]
The invention according to claim 8 relates to the method for purifying and regenerating a particulate matter of a filter according to any one of claims 1 to 7, wherein the detergent solution is a heated solution. In the present invention, since the detergent solution is a heated solution, the filter can be washed well even if the temperature of the workplace is low, and stable regeneration efficiency can be maintained.
[0022]
The invention according to claim 9 relates to the method for purifying and regenerating a particulate matter of a filter according to any one of claims 1 to 8, wherein a high-pressure steam is used instead of the high-pressure air. The collected PM can be effectively pushed out of the filter.
[0023]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for purifying and regenerating a particulate matter according to any one of the first to ninth aspects, wherein the filter is a filter carrying a catalyst. .
According to the present invention, even in the case of a filter supporting a catalyst, by removing the filter from the catalyst-supporting DPF device from the exhaust system, the filter can be easily cleaned to remove PM and regenerate. become able to.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for purifying and regenerating particulate matter of a filter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The order of the description is as follows: the configuration of a particulate matter trapping device (DPF device) used in the particulate matter purification and regeneration method of the filter, the configuration of the particulate matter purification and regeneration method of the filter, and the particulate matter purification and regeneration method At the same time, the description will be made in accordance with the order of the mechanism by which the particulate matter is purified and regenerated.
[0025]
First, the configuration of the DPF device will be described with reference to FIGS. The arrows in FIGS. 1 and 2 indicate the flow direction of the exhaust gas (exhaust gas). That is, a DPF device 2 provided in an exhaust system 1 (exhaust pipe) of a diesel engine (not shown) has a cordierite wall made of, for example, alumina, silicon oxide, magnesium oxide, or the like inside a case 3. The flow honeycomb type filter 4 is of a type in which the filter 4 is detachably incorporated and the oxidation catalyst means is not carried upstream of the filter 4. The filter 4 is a honeycomb-type sintered body, and the honeycomb partition walls 5 are formed of porous fine gaps. In order to reduce adverse effects on engine performance, the partition walls 5 (hereinafter, sometimes referred to as " The pressure loss of the exhaust gas when passing through the honeycomb partition is also made as low as possible. Therefore, when the diesel exhaust gas flows from the engine in the direction of the arrow in FIG. 2, PM (particulate matter) is collected on the partition walls 5 when passing through the porous honeycomb partition walls 5 of the filter 4. PM is formed on the upstream surface of the exhaust gas of the honeycomb partition walls 5 and the porous fine gas passages G in the partition walls 5 (see FIG. 5A, hereinafter referred to as “exhaust gas passages”). Or, it is also referred to as “exhaust gas passage”).
[0026]
Next, the configuration of a method for purifying and regenerating a particulate matter of a filter for purifying and regenerating the filter 4 (type not carrying a catalyst) will be described based on a filter purification / regeneration flowchart shown in FIG. That is, when the vehicle has traveled a certain distance, for example, when the vehicle travel distance has reached about 250 km (step S1), the filter 4 is taken out of the DPF device 2 of the exhaust system 1 (step S2). Next, in step S3, the filter 4 that trapped PM was filled with a tank filled with a detergent solution such as soapy water, neutral detergent water, or a surfactant aqueous solution (hereinafter, sometimes referred to as "soap water") (see FIG. 1). No) for about 5 minutes. In step S3, the detergent solution is sufficiently penetrated into the fine gas passage G inside the partition wall 5 of the filter 4. After about 5 minutes, the filter 4 is removed from the detergent tank (step S4), and high-pressure air generated by a compressor (not shown) is injected into the filter 4 from the outlet side of the filter 4 from which the exhaust gas flows out. Spraying is performed for about 10 minutes (not shown) (step S5) to remove the trapped PM. The cycle of steps S3, S4, and S5 is repeated until the predetermined number is counted (until YES is determined in step S6), and the cycles of steps S3 to S5 are repeatedly performed. When the process is repeated, the process proceeds to a step S7 of immersing the filter 4 in a water tank and washing it with water. After completion of the washing, as shown in FIG. 4, the filter 4 is dried for about 10 minutes using a drying device such as a blower 6 with a heater (procedure S8), and the operation of purifying and regenerating the filter is completed. The filter 4 that has completed the regeneration is again stored and incorporated in the case 3 of the DPF device 2.
[0027]
In the above, in the step S1, it was determined whether or not the regeneration was performed based on the traveling distance of the vehicle. However, as shown in FIG. 1, for example, the pressure (exhaust pressure) of the exhaust pipe 1 on the inlet side of the DPF device 2 is measured. You may. That is, when the pressure sensor 7 is attached to the exhaust pipe 1, and the electric signal detected by the pressure sensor 7 detects that the pressure detection circuit 9 operated by the battery 8 has reached the exhaust pressure of a certain level or more, The driver may be notified of this and the timing of filter regeneration may be determined.
[0028]
Next, a mechanism of purifying and regenerating the particulate matter collected by the filter 4 will be described with reference to FIGS. 3, 5 to 7 together with the above-described method for purifying and regenerating the particulate matter of the filter. That is, since the PM of the diesel engine contains a component of the lubricating oil, the PM attached to the surface of the partition wall 5 of the ceramic filter 4 of the DPF device 2 and the exhaust gas passage G inside the partition wall has an oil component. (See FIG. 5). When a certain amount of PM is collected in the DPF device 2 (procedure S1), the filter 4 of the DPF device 2 is removed from the vehicle (procedure S2), and the filter 4 is filled with a solution L of a detergent such as soapy water. Then, the filter 4 is immersed in the tank, and soap water is sufficiently penetrated (about 5 minutes) (step S3). Then, as shown in FIG. 6, the filter 4 is immersed in a detergent solution L such as soapy water, detergent water (including neutral detergent water), and an aqueous surfactant solution, whereby the surfactant action of the soap water and the like L is performed. As a result, the diesel PM containing the lubricating oil component attached to the fine exhaust gas passage G on the surface and inside of the ceramic filter partition 5 of the DPF device 2 is peeled off from the filter partition 5.
[0029]
Next, after the filter 4 is pulled up from the tank (procedure S4), the collected PM peeled off from the filter partition wall 5 is extruded from the DPF device 2 by blowing high-pressure air or the like and is regenerated (procedure S5). In other words, since the soap water L has permeated all the fine exhaust gas passages G of the filter partition 5, the PM adhering to the filter partition is released from the partition 5 as shown in FIG. It has been peeled off. Here, when high-pressure air is blown from the outlet side of the exhaust gas of the filter 4, as shown in FIG. 7, PM is generated by the bubbles W of the soap water L in the fine exhaust gas passage G of the partition 5, and the exhaust gas Is pushed out from. As described above, when the high-pressure air is blown to the filter 4 (step S5), the passage G is blocked with the soap water L or the soap water bubbles W filled in the fine exhaust gas passage G of the filter partition wall 5, so that the filter 4 is blown. The amount of the high-pressure air that flows through only a part of the exhaust gas passage G in the filter is reduced, and as a result, the PM in the fine exhaust gas passage G is efficiently out of the filter 4 with the soap water L or the soap water bubbles W. Can be extruded. After repeating Step S3, Step S4, and Step S5 a predetermined number of times, the filter 4 is immersed in a water tank and washed with water (Step S7). After washing with water, as shown in FIG. 4, the filter 4 is set upright on the movable base 10, and warm air from the blower 6 with a heater is blown upstream (exhaust gas inflow side) or downstream (exhaust gas exhaust side) of the filter 4. It is sprayed and dried from the outflow side (procedure S8), and the operation of purifying and regenerating the filter 4 is completed, so that the filter 4 can be reused.
[0030]
According to the method for purifying and regenerating particulate matter of the filter according to the present embodiment, the soap water L is made to permeate all the fine exhaust gas passages G of the partition wall 5 of the filter 4 to remove the PM adhering to the filter partition wall 5. And the high-pressure air blown from the outlet side of the DPF device 2 collects the soap water L in the fine exhaust gas passage G of the partition wall 5 with the bubbles W in a bubble state, and collects them in the filter 4. 80% or more of PM can be reliably removed, and a high regeneration rate can be realized.
[0031]
Further, in the case where the filter is regenerated by washing as in the above-described conventional one, when PM is collected after a regenerating failure caused by variation in the regenerating rate, the PM is collected by the filter for a certain traveling distance. The collected PM becomes excessive, and the collected PM may spontaneously burn in the filter due to the high-temperature exhaust gas generated when the vehicle is driven in that state. In this case, since the PM burns violently, a high heat load is generated on the filter 4 and there is a possibility that the filter may be melted or cracked. It is necessary to always keep the amount of PM to be kept below a certain amount. That is, by setting the trapped PM to a certain amount or less, the heat load of the filter does not increase even if spontaneous combustion occurs, and the problem of erosion or cracking of the filter does not occur.
Therefore, according to the method for purifying and regenerating particulate matter of the filter according to the present embodiment, since a regeneration failure does not occur and a high regeneration rate can always be secured, there is no excessive collection of PM unlike the conventional one. As a result, it is possible to reliably prevent the filter from being damaged or cracked by a high heat load.
[0032]
Further, according to the present embodiment, the PM removed from the filter 4 is in a state of being settled in soap bubbles or soapy water, so that it is less likely to be scattered in the air, and it is easier to dispose of the removed PM. is there.
[0033]
Further, when removing PM from the filter 4, no heat is applied to the filter because PM is not burned. Therefore, cracking of the filter due to the heat load during combustion regeneration and erosion due to overheating of the filter occur. There is no danger of doing it. Further, in the conventional regeneration method of burning PM in an electric furnace, regeneration takes 4 to 5 hours. However, in the present cleaning and regeneration method, the regeneration time is as short as about 30 minutes, which is advantageous. . Furthermore, since no energy is required for heating the filter, this is an economically advantageous regeneration method.
[0034]
Although the present embodiment has been described in detail, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the present invention includes a range that does not depart from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, the case of the filter not supporting the catalyst has been described. However, the filter of the type supporting the catalyst as in the present modified example is also applicable to the particulate matter of the filter according to the above embodiment. The purification and regeneration method can be applied. That is, in the filter supporting the catalyst, there is a problem that PM is locally deposited usually due to incomplete regeneration. Therefore, in order to use this as a catalyst regeneration type DPF device without any trouble for a long period of time, it is necessary to remove a large amount of PM locally deposited on the filter every time the vehicle travels a certain distance. In addition, it is necessary to reliably remove ash (ash) deposited on the filter. In order to reliably remove the locally deposited PM and ash (ash), it is effective to periodically clean the catalyst-carrying filter by the method for purifying and regenerating the particulate matter of the filter according to the above embodiment. .
[0035]
That is, the filter of the catalyst-carrying DPF device is removed from the vehicle at "after traveling a certain distance" or "at the time when the DPF device inlet pressure during traveling reaches a certain level". Next, the filter after PM collection is immersed in soapy water, the soapy water is sufficiently permeated into the filter partition wall (about 5 minutes), and the collected PM is DPF-filtered from the outlet side of the DPF device with high-pressure air and high-pressure steam. Remove from device (about 10 minutes). This cycle may be repeated several times to wash the filter and then dried with a blower with a heater (about 10 minutes). Thereby, regeneration as maintenance of the filter of the catalyst regeneration DPF device can be completed, and substantially the same effects as in the above embodiment can be obtained by the same filter purification and regeneration method as in the above embodiment shown in FIG. .
[0036]
Further, in the above embodiment and the above modified example, in step S3, the filter is immersed in the detergent solution tank, but instead, a shower of the detergent solution may be sprayed on the filter. This allows the detergent solution to sufficiently penetrate the filter.
Further, in the above-described embodiment and the above-described modified example, when the filter 4 is immersed in soap water L, ultrasonic vibration may be applied to the soap water L in the tank. According to this, the action of peeling off the PM adhered to the filter partition surface can be further promoted.
[0037]
In the above-described embodiment and the modification, high-pressure air is blown in step S5, but high-pressure steam (steam) may be blown instead.
In this case, in the above-described embodiment and the modified example, the high-pressure air or the high-pressure steam is caused to flow from the outflow side of the exhaust gas of the filter 4 toward the inflow side. Needless to say, the exhaust gas of No. 4 may be blown from the inflow side to the outflow side.
[0038]
In the above-described embodiment and the modified example, in step S6, the cycle from step S3 to step S5, that is, the filter capturing PM is immersed in a detergent solution, and then pressurized air is blown into the filter to remove the detergent. Although the cycle in which the PM peeled off from the filter partition wall 5 together with the foam W of the solution or the PM still attached to the filter partition wall is pushed out of the filter 4 is performed a predetermined number of times, the number of times may be one.
Further, in the above-described embodiment and the modified example, in step S7, the filter 4 after removing PM is immersed in a water tank and washed with water. However, the detergent solution may be washed off the filter with a water shower. .
Further, in the above-described embodiment and the modified example, the blower used in step S8 is the blower 6 with a heater. However, the blower need not be a blower with a heater.
Further, the detergent solution in the above-described embodiment and the modified example is a solution that is not heated, but may be a heated solution, whereby the PM cleaning effect can be further improved.
[0039]
【The invention's effect】
According to the method for purifying and regenerating particulate matter of a filter according to claim 1, in order to remove the particulate matter collected by the filter of the particulate matter collecting device, in addition to a detergent solution (or detergent and water). And pressurized air is used. For this reason, a detergent solution such as soap water is made to permeate all the fine exhaust gas passages of the filter partition wall to remove the particulate matter attached to the filter partition wall from the partition wall and to the inlet side of the particulate matter collecting device. Alternatively, high-pressure air blown from the inflow side can extrude the soapy water in the fine exhaust gas passage of the partition wall into bubbles in a bubble state, so that the particulate matter (black smoke) collected by the filter can be pushed out. 80% or more of the fine particles) can be surely removed, and an effect of realizing a high reproduction rate can be achieved.
[0040]
In addition, if the particulate matter is excessively collected by traveling after the filter regeneration failure and spontaneously combusts, a high heat load due to the extreme combustion of the collected particulate matter occurs, causing the filter to be damaged or cracked. However, according to the present invention, since the regeneration rate is high and the variation in the regeneration rate is small, there is an effect that such generation of filter erosion and cracks can be effectively avoided.
[0041]
Further, in the present invention, since the collected particulate matter is regenerated without burning when the filter is regenerated, no heat load is generated on the filter, and therefore, there is a danger that cracks due to the heat load and melting damage due to overheating will occur. Is achieved.
In addition, according to the present invention, unlike the conventional method in which the regeneration is performed by burning in an electric furnace, the regeneration of the filter requires 4 to 5 hours. Since the filter can be regenerated by removing a large amount of black smoke fine particles, an effect of obtaining a highly practical filter regenerating method that can greatly reduce the regenerating time can be obtained.
Further, according to the present invention, it is not necessary to heat the filter in order to regenerate the filter, so that the energy cost for heating can be remarkably reduced and the effect of being economical can be obtained.
[0042]
Further, in the present invention, since the filter can be regenerated without providing a self-regeneration device, the regeneration of the filter can be performed at low cost, and there is no need to worry about the failure or malfunction of the reproduction device, and the particles of the filter having high reliability can be obtained. This produces an effect of realizing a method for purifying and regenerating a substance.
Further, according to the present invention, a catalyst-carrying type filter can be washed and regenerated, so that there is an effect that the reliability and durability of the catalyst regenerating type particulate matter trapping device can be greatly improved.
[0043]
Further, according to the second aspect of the present invention, since the detergent solution is jetted to the filter as a shower, there is an effect that the detergent solution can sufficiently penetrate into the inside of the filter and the partition walls.
[0044]
According to the third aspect of the present invention, the ultrasonic vibration is applied to the solution of the detergent immersed in the filter, so that the particulate matter adhered to the filter and collected therefrom can be further removed from the filter partition. It has an effect that can be promoted.
[0045]
According to the fourth aspect of the present invention, the lubricating oil component of the engine attached to the fine exhaust gas passage in the filter partition wall can be effectively removed by the surface active action of the detergent solution. Play.
[0046]
According to the fifth aspect of the present invention, the procedure of immersing the filter in the detergent solution and the procedure of blowing pressurized high-pressure air into the filter after the procedure are repeated a plurality of times. This has the effect of improving the cleaning regeneration rate of
[0047]
According to the invention as set forth in claim 6, the filter from which the particulate matter has been removed is immersed in a water tank or sprayed with a water shower, so that not only the particulate matter attached to the filter surface, This has the effect that the detergent solution can also be washed out of the filter and removed.
[0048]
According to the seventh aspect of the present invention, since warm air or a room-temperature air is blown to the filter by a blower with a heater, for example, the drying time of the filter can be shortened accordingly, and the filter regeneration work time can be shortened. The effect that can be achieved.
[0049]
According to the eighth aspect of the present invention, since the detergent solution is a heated solution, the filter can be washed well even when the temperature of the workplace is low, and the effect of maintaining stable regeneration efficiency can be obtained. Play.
[0050]
According to the ninth aspect of the present invention, instead of the high-pressure air, the high-pressure steam is used to blow and blow off the black smoke fine particles peeled off from the filter partition wall. It has the effect of being able to extrude more effectively.
[0051]
According to the tenth aspect of the present invention, even in the case of a catalyst-carrying type filter, the filter is easily washed to remove PM by removing the filter from the catalyst-carrying type DPF device from the exhaust system. And can be reproduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a particulate matter trapping system diagram of a DPF device according to a method for purifying and regenerating particulate matter of a filter of the present invention, which is partially cut away and shown in cross section.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part for explaining a mechanism in which PM is collected in a part of a filter.
FIG. 3 is a flow chart of filter purification and regeneration in the particulate particulate matter purification and regeneration method of the present invention.
FIG. 4 is an external perspective view of an apparatus for drying a filter.
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a PM trapping state on a filter partition, where FIG. 5A is a cross-sectional view of the filter partition, and FIG. 5B is a partially enlarged view of a circle in FIG.
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating peeling of PM from a filter partition wall by soap water, wherein FIG. 6A is a cross-sectional view of the filter partition wall, and FIG.
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a phenomenon in which PM is pushed out of a filter partition wall by a soapy water. FIG. 7A is a cross-sectional view of the filter partition wall, and FIG.
[Explanation of symbols]
1. Exhaust pipe (exhaust system)
2. DPF device
3… Case
4 ... Filter
5. Partition wall
6. Heater blower
7 ... Pressure sensor
G: Exhaust gas passage
L: soapy water
PM: particulate matter
W… foam