(57)【要約】      （修正有）【課題】粒子状物質を捕獲するフィルターの容量を保ちながら、フィルターに付着した高粘性成分の除去を可能にする、粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法を提供する。【解決手段】排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去装置１００が、排気通路２内に形成される３つの分岐経路２１、２２、及び２３と、排気ガスに含まれる粒子状物質１９を捕獲する第２ハニカムフィルター３２、第３ハニカムフィルター３３、及び第１繊維フィルター３１と、前記各分岐経路２１、２２、及び２３の入口を独立して開閉可能なガス遮断装置９と、内燃機関１が機関始動時又は暖気運転時にあるときに、前記繊維フィルター３１のみに排気ガスが流入するように、且つ、前記内燃機関１が通常運転時にあるときに、前記ハニカムフィルター３２、３３のみに排気ガスが流入するように、前記ガス遮断装置９を制御するコントローラー１０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質を捕獲するハニカムフィルター及び繊維フィルターを用いて、内燃機関又は燃焼機器の排気通路内を通過する排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去方法であって、
前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時又は暖気運転時にあるときに、前記排気ガスが前記繊維フィルターのみを通過するように前記排気ガスを案内する工程と、
前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時及び暖気運転時を除く通常運転時にあるときに、前記排気ガスが前記ハニカムフィルターのみを通過するように前記排気ガスを案内する工程と、
を備えている、粒子状物質除去方法。
【請求項２】
前記ハニカムフィルターを再生するために、前記ハニカムフィルターに高圧空気及び／又は高圧蒸気である高圧流体を噴射する工程と、
前記繊維フィルターを再生するために、前記繊維フィルターを加熱し、その後に前記繊維フィルターに高圧空気又は高圧流体を噴射する工程と、
を備えている、請求項１に記載の粒子状物質除去方法。
【請求項３】
内燃機関又は燃焼機器の排気通路内を通過する排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去装置であって、
前記排気通路内に形成される２以上の分岐経路と、
互いに異なる前記分岐経路内に配置され且つ排気ガスに含まれる粒子状物質を捕獲するハニカムフィルター及び繊維フィルターと、
前記各分岐経路の入口を独立して開閉可能なガス遮断装置と、
前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時又は暖気運転時にあるときに、前記繊維フィルターのみに排気ガスが流入するように、且つ、前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時及び暖気運転時を除く通常運転時にあるときに、前記ハニカムフィルターのみに排気ガスが流入するように、前記ガス遮断装置を制御するコントローラーと、
を備えている、粒子状物質除去装置。
【請求項４】
前記繊維フィルターの内部に又は周辺に配置されるヒーターと、
前記排気ガスの流れ方向に対する逆方向から前記ハニカムフィルター及び前記繊維フィルターのそれぞれに、高圧空気及び／又は高圧蒸気である高圧流体を噴射できる噴射装置と、
前記噴射装置に前記高圧流体を供給できる高圧空気供給装置と、
を備えている、請求項３に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項５】
前記繊維フィルターにおける全濾過面積が、前記繊維フィルターにおける全濾過面積及び前記ハニカムフィルターにおける全濾過面積を合わせた合計面積の２０％以下である、
請求項３又は４に記載の粒子状物質除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
内燃機関又は燃焼機器の排気通路内を通過する排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関や燃焼機器からの排気ガスには、黒煙などの粒子状物質が含まれている。内燃機関は、例えば、ディーゼル機関、ガス機関、ガソリン機関、及びガスタービン等である。燃焼機器は、例えばボイラである。従来、粒子状物質を排気ガスから除去するために、内燃機関又は燃焼機器の排気通路内に、粒子状物質を物理的に捕獲するためのフィルターが配置される。
【０００３】
捕獲された粒子状物質をフィルターから除去する技術として、次の技術（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）が実用化されている。技術（Ａ）は、フィルターに捕獲された粒子状物質を電気ヒーター又はバーナーなどにより焼却することによって、フィルターから粒子状物質を除去する。技術（Ｂ）は、酸化作用のある触媒成分を微粒子フィルターに担持させることによって、又はフィルターの上流に酸化触媒を設置することによって、フィルターから粒子状物質を連続的に除去する。技術（Ｃ）は、排気ガスの流れ方向に対して逆方向に高圧空気をフィルターに噴射することによって、捕獲された粒子状物質をフィルターから払い落とす。
【０００４】
技術（Ａ）は、フィルターの温度を粒子状物質が燃焼する温度に上昇させるのに大きなエネルギーを必要としており、ランニングコストが大きく掛かる。技術（Ｂ）は、自動車用機関で主に採用されている。しかし、発電用機関や舶用機関では燃料中に含まれる硫黄分が多いことから、酸化触媒再生方式は発電用機関や舶用機関に適用できない。
【０００５】
一方、技術（Ｃ）では、次のような問題がある。排気ガス中の粒子状物質には、燃料や潤滑油に起因する可溶有機成分が含まれている。排気ガス温度が高い場合、少なくとも一部の可溶有機成分は揮発する。揮発によってガス状態となった可溶有機成分はフィルターを通過する。このため、多くの可溶有機成分がフィルターに残留することは防止される。一方、機関始動時や暖機運転時などの排気ガス温度が低い場合、可溶有機成分が揮発しないので、高粘性成分となる。高粘性成分となった可溶有機成分は、黒煙や灰分とともにフィルター内に残留する。粒子状物質に高粘性成分が残留している場合、高圧空気の逆方向噴射によって粒子状物質をフィルターから払い落とすことは困難である。この結果、フィルター差圧が上昇したままとなり、粒子状物質の除去装置の運転が困難になってしまう。
【０００６】
技術（Ｃ）における問題を解決する技術、すなわちフィルターに残留する高粘性成分を除去するための技術として、特許文献１及び２に提示される技術がある。
【０００７】
特許文献１及び２の技術は、ハニカムフィルターと、該フィルターの外周部に繊維マットを介して巻かれるヒーターコイルと、を備えている。これらの技術は、まず、ヒーターコイルによりハニカムフィルターを加熱することによって、ハニカムフィルターに残留する高粘性成分を揮発させて除去する。これらの技術は、次に、高粘性成分が除去された残りの灰分を、逆方向の洗浄を実施することによって除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８８６７９９号公報
【特許文献２】実開平０３−１７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
フィルターに付着した高粘性成分を除去するためには、フィルターを加熱することによって、高粘性成分を揮発させる必要がある。
【００１０】
特許文献１、２に記載のように、ハニカムフィルターの周囲にヒーターが配置される構成の場合、ハニカムフィルターの外周部と中央部とを均一に加熱することは困難である。ハニカムフィルターの全体を一定温度以上に加熱するためには、外周部を過剰に加熱する必要があり、加熱に要するエネルギーが無駄に消費されてしまう。
【００１１】
一方、粒子状物質を捕獲するフィルターとして、繊維素材により形成されるフィルター（繊維フィルター）を用いることも可能である。繊維フィルターは柔軟性を有するので、電気ヒーターを繊維フィルターの内部に組み込むことが可能である。このため、ヒーターにより繊維フィルターを均一に加熱することが比較的容易である。しかし、繊維フィルターは、体積当たりにおいて粒子状物質を捕獲できる容量が小さい。したがって、繊維フィルターのみを用いて内燃機関等から排出される粒子状物質を捕獲する場合、粒子状物質を除去するための装置が大きくなる傾向にある。
【００１２】
そこで、本発明は、粒子状物質を捕獲するフィルターの容量を保ちながら、フィルターに付着した高粘性成分の除去を可能にする、粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明は、粒子状物質を捕獲するハニカムフィルター及び繊維フィルターを用いて、内燃機関又は燃焼機器の排気通路内を通過する排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去方法であって、前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時又は暖気運転時にあるときに、前記排気ガスが前記繊維フィルターのみを通過するように前記排気ガスを案内する工程と、前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時及び暖気運転時を除く通常運転時にあるときに、前記排気ガスが前記ハニカムフィルターのみを通過するように前記排気ガスを案内する工程と、を備えている。
【００１４】
第１発明は、好ましくは、構成（ａ）を採用できる。
【００１５】
構成（ａ）において、前記粒子状物質除去方法は、前記ハニカムフィルターを再生するために、前記ハニカムフィルターに高圧空気及び／又は高圧蒸気である高圧流体を噴射する工程と、前記繊維フィルターを再生するために、前記繊維フィルターを加熱し、その後に前記繊維フィルターに高圧空気又は高圧流体を噴射する工程と、を備えている。
【００１６】
第２発明は、内燃機関又は燃焼機器の排気通路内を通過する排気ガスから粒子状物質を除去する粒子状物質除去装置であって、前記排気通路内に形成される２以上の分岐経路と、互いに異なる前記分岐経路内に配置され且つ排気ガスに含まれる粒子状物質を捕獲するハニカムフィルター及び繊維フィルターと、前記各分岐経路の入口を独立して開閉可能なガス遮断装置と、前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時又は暖気運転時にあるときに、前記繊維フィルターのみに排気ガスが流入するように、且つ、前記内燃機関又は前記燃焼機器が機関始動時及び暖気運転時を除く通常運転時にあるときに、前記ハニカムフィルターのみに排気ガスが流入するように、前記ガス遮断装置を制御するコントローラーと、を備えている。
【００１７】
第２発明は、好ましくは、構成（ｂ）及び（ｃ）を採用できる。
【００１８】
構成（ｂ）において、粒子状物質除去装置は、前記繊維フィルターの内部に又は周辺に配置されるヒーターと、前記排気ガスの流れ方向に対する逆方向から前記ハニカムフィルター及び前記繊維フィルターのそれぞれに、高圧空気及び／又は高圧蒸気である高圧流体を噴射できる噴射装置と、前記噴射装置に前記高圧流体を供給できる高圧空気供給装置と、を備えている。
【００１９】
構成（ｃ）において、前記繊維フィルターにおける全濾過面積が、前記繊維フィルターにおける全濾過面積及び前記ハニカムフィルターにおける全濾過面積を合わせた合計面積の２０％以下である。
【発明の効果】
【００２０】
第１発明において、比較的流量は少ないが高粘性成分を含む排気ガスが繊維フィルター３１に案内され、揮発によって高粘性成分は含まないが比較的流量が多い排気ガスがハニカムフィルターに案内される。このため、第１発明は、粒子状物質を捕獲するフィルターの容量を不足させることなく、フィルターに付着した高粘性成分を除去できる。
【００２１】
第２発明において、比較的流量は少ないが高粘性成分を含む排気ガスが繊維フィルター３１に案内され、揮発によって高粘性成分は含まないが比較的流量が多い排気ガスがハニカムフィルターに案内される。このため、第２発明は、粒子状物質を捕獲するフィルターの容量を不足させることなく、フィルターに付着した高粘性成分を除去できる。
【００２２】
構成（ａ）において、第２発明は、フィルターの容量を不足させることなく、フィルターに付着した高粘性成分の除去を可能としながら、フィルター全体を設置するためのスペースの肥大化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】粒子状物質除去装置の構成を示す図である。
【図２】ハニカムフィルターの構造を示す側断面図である。
【図３】繊維フィルターの構造を示す側断面図である。
【図４】機関始動時及び暖気運転時における粒子状物質除去装置の作動を示す図である。
【図５】通常運転時における粒子状物質除去装置の作動を示す図である。
【図６】繊維フィルターの加熱時における粒子状物質除去装置の作動を示す図である。
【図７】繊維フィルターの高圧空気噴射時における粒子状物質除去装置の作動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、粒子状物質除去装置１００の構成を示す図である。図１において、内燃機関１、内燃機関１の排気通路２、及び除去装置１００が示されている。内燃機関１から排出される排気ガスは、排気通路２を通過して、大気中に放出される。図１において、符号Ｆ１は、排気ガスの流れ方向を示している。
【００２５】
除去装置１００は、コントローラー１０と、３つの分岐経路２１、２２、及び２３と、３つのフィルター３１、３２、及び３３と、複数のヒーター１３と、３つの噴射装置４１、４２、及び４３と、高圧空気供給装置５と、３つの開閉弁７１、７２、及び７３と、遮断扉９１、９２、及び９３と、３つの上流ガス圧センサ１１１、１１２、及び１１３と、３つの下流ガス圧センサ１２１、１２２、及び１２３と、を備えている。
【００２６】
３つの分岐経路２１、２２、及び２３は、排気経路２の途中において、排気経路２を３つの独立した経路に分割している。３つの分岐経路２１、２２、及び２３は、排気経路２の内部を区分する仕切り壁によって構成されている。３つの分岐経路２１、２２、及び２３は、排気ガスの流れ方向Ｆ１に対して並列に配置されている。このため、排気ガスは、排気経路２の入口側から出口側に向けて、３つの分岐経路２１、２２、及び２３を通過する。３つの分岐経路２１、２２、及び２３は、より詳しくは、第１分岐経路、第２分岐経路２２、及び第３分岐経路２３である。
【００２７】
３つのフィルター３１、３２、及び３３は、粒子状物質を捕獲する能力を有している。３つのフィルター３１、３２、及び３３は、より詳しくは、第１繊維フィルター３１、第２ハニカムフィルター３２、第３ハニカムフィルター３３である。第１繊維フィルター３１は第１分岐経路２１内に配置されており、第２ハニカムフィルター３２は第２分岐経路２２内に配置されており、第３ハニカムフィルター３３は第３分岐経路２３内に配置されている。
【００２８】
図２は、ハニカムフィルター３２、３３の構造を示す側断面図である。ハニカムフィルター３２、３３は、隔壁３ａによって区画された多数のセルを有するハニカム構造を有している。各セルは例えば四角柱である。ハニカムフィルター３２、３３が排気通路２内に配置されているとき、各セルの軸方向は排気ガスの流れ方向Ｆ１に対して平行であり、隔壁３ａの表面も流れ方向Ｆ１に対して平行である。各セルは交互に一端を仕切り壁３ｂにより目封じされている。隔壁３ａは濾過膜であり、ガスは隔壁３ａを通過できる。また、濾過膜には微細孔が形成されており、隔壁３ａを通過する排気ガス中の粒子状物質が隔壁３ａに捕獲される。このため、ハニカムフィルター３２、３３を通過する排気ガスは、必ずいずれかの隔壁３ａを通過し、排気ガス中の粒子状物質が濾過される。ハニカムフィルター３２、３３の材質は、コージェライト、炭化珪素、又は窒化珪素などのセラミック製が好ましい。
【００２９】
図３は、繊維フィルター３１の構造を示す側断面図である。繊維フィルター３１は、２つの繊維層３１ａと、仕切り壁３１ｂとを備えている。複数の繊維層３１ａは、排気ガスの流れ方向Ｆ１に対して互いに平行に配置されている。各繊維層３１ａは、繊維を板状に編むことによって形成される２つの板状繊維３０を備えている。板状繊維３０において編まれている繊維間に隙間が形成されているため、板状繊維３０はフィルターとして機能する。このため、繊維層３１を通過する排気ガス中の粒子状物質が板状繊維３０に捕獲される。一方、排気ガスが必ずいずれかの繊維層３１ａを通過するように、仕切り壁３１ｂが繊維層３１ａの一端を封じている。板状繊維３０を形成する繊維素材は、耐熱性を有する繊維であり、例えば、セラミック繊維が用いられる。
【００３０】
図３において、１又は複数の電気ヒーター１３が、各繊維層３１ａの２つの板状繊維３０の間に配置されている。このため、繊維フィルター３１には、複数の電気ヒーター１３が備えられている。なお、複数の電気ヒーター１３は、２つの板状繊維３０の間に局所的に配置されており、排気ガスは２つの板状繊維３０の間を自由に通過できる。電気ヒーター１３は、板状繊維３０を加熱するために設けられている。電気ヒーター１３が板状繊維３０を加熱することによって、板状繊維３０に捕獲されている粒子状物質が燃焼する。
【００３１】
第１繊維フィルター３１における全濾過面積は、フィルター３１、３２、及び３３における全濾過面積を合わせた合計面積の約２０％程度である。ハニカムフィルターの体積当たり濾過面積は、繊維フィルターの体積当たり濾過面積よりも広い。ここで、第１繊維フィルター３１における全濾過面積は、第１繊維フィルター３１が備える全板状繊維３０の表面積の合計に相当する。第２ハニカムフィルター３２における全濾過面積は、第２ハニカムフィルター３２が備える全隔壁３ａの表面積の合計に相当する。第３ハニカムフィルター３３における全濾過面積も、第２ハニカムフィルター３２における全濾過面積と同様である。
【００３２】
図１において、３つの噴射装置４１、４２、及び４３は、それぞれ、３つのフィルター３１、３２、及び３３に対応して設けられている。各噴射装置は、流れ方向Ｆ１における各フィルターの下流側に配置されている。各噴射装置は、流れ方向Ｆ１に対する逆方向Ｆ２から各フィルターに高圧空気を噴射できる。３つの噴射装置４１、４２、及び４３は、より詳しくは、第１噴射装置４１、第２噴射装置４２、第３噴射装置４３である。
【００３３】
図１において、高圧空気供給装置５は、噴射装置４１、４２、及び４３に高圧空気を供給できる。
【００３４】
図１において、３つの開閉弁７１、７２、及び７３は、それぞれ、高圧空気供給装置５から３つの噴射装置４１、４２、及び４３を供給する供給経路上に配置されている。３つの開閉弁７１、７２、及び７３は、電磁開閉弁である。３つの開閉弁７１、７２、及び７３は、３つの噴射装置４１、４２、及び４３に高圧空気を供給するための切換装置を構成している。３つの開閉弁７１、７２、及び７３は、より詳しくは、第１開閉弁７１、第２開閉弁７２、及び第３開閉弁７３である。
【００３５】
図１において、３つの遮断弁９１、９２、及び９３は、それぞれ、３つの分岐経路２１、２２、及び２３に対応して設けられている。３つの遮断扉９１、９２、及び９３は、より詳しくは、第１遮断扉９１、第２遮断扉９２、及び第３遮断扉９３である。第１遮断扉９１は第１分岐経路２１の入口を開閉可能であり、第２遮断扉９２は第２分岐経路２２の入口を開閉可能であり、第３遮断扉９３は第３分岐経路２３の入口を開閉可能である。３つの遮断扉９１、９２、及び９３は、３つの分岐経路２１、２２、及び２３の入口を独立して開閉可能なガス遮断装置９を構成している。
【００３６】
図１において、３組の上流ガス圧センサ及び下流ガス圧センサが、それぞれ、３つのフィルター３１、３２、及び３３の差圧を検出する差圧センサを構成している。第１上流ガス圧センサ１１１及び第１下流ガス圧センサ１２１が第１繊維フィルター３１に対応しており、第２上流ガス圧センサ１１２及び第２下流ガス圧センサ１２２が第２ハニカムフィルター３２に対応しており、第３上流ガス圧センサ１１３及び第１下流ガス圧センサ１２３が第３ハニカムフィルター３３に対応している。
【００３７】
３組の差圧センサ（上流ガス圧センサ及び下流ガス圧センサ）について、各組の差圧センサの構成は同様である。このため、代表して、第１繊維フィルター３１に係る第１上流ガス圧センサ１１１及び第１下流ガス圧センサ１２１を説明する。第１上流ガス圧センサ１１１は、流れ方向Ｆ１における繊維フィルター３１の上流側に配置されている。第１下流ガス圧センサ１２１は、流れ方向Ｆ１における繊維フィルター３１の下流側に配置されている。繊維フィルター３１の差圧は、第１上流ガス圧センサ１１１によって検出される上流側のガス圧と、第１下流ガス圧センサ１２１によって検出される下流側のガス圧との差である。第１上流ガス圧センサ１１１及び第１下流ガス圧センサ１２１は、共に、自らが配置されている場所におけるガス圧を検出できる。このため、第１上流ガス圧センサ１１１及び第１下流ガス圧センサ１２１によって検出された上流側及び下流側のガス圧に基づいて、繊維フィルター３１の差圧が検出される。
【００３８】
図１において、コントローラー１０は、３つの開閉弁７１、７２、及び７３よりなる切換装置と、３つの遮断扉９１、９２、及び９３よりなるガス遮断装置９と、第１繊維フィルター３１内に配置されている複数の電気ヒーター１３とを、制御する。コントローラー１０は、３組の差圧センサによって得られた３つのフィルター３１、３２、及び３３の差圧の情報に基づいて、切換装置、ガス遮断装置９、及び複数の電気ヒーター１３を制御する。
【００３９】
図１において、排気通路２は、流れ方向Ｆ１における３つのフィルター３１、３２、及び３３の上流側に、ダストボックス２９を有している。ダストボックス２９は、３つの噴射装置４１、４２、及び４３の作動によって３つのフィルター３１、３２、及び３３から除去された粒子状物質１９を収納する。
【００４０】
図１及び図４〜図７を参照して、除去装置１００の作動を説明する。除去装置１００は、大きく分けて、排気ガスから粒子状物質を除去する除去処理と、３つのフィルター３１、３２、及び３３を再生する再生処理とを、実行する。除去処理は、内燃機関１の運転状態に対応するように、実行される。一方、再生処理は、３つのフィルター３１、３２、及び３３の捕獲能力の低下に対応するように、実行される。
【００４１】
図４は、機関始動時及び暖気運転時における除去装置１００の作動を示す図である。図４において、内燃機関１が機関始動時又は暖気運転時にある。このとき、除去装置１００は、排気ガスが第１繊維フィルター３１のみを通過するように前記排気ガスを案内する。具体的には、コントローラー１０は、第１遮断扉９１を開き、且つ、第２遮断扉９２及び第３遮断扉を閉じる。この結果、排気ガスは第１繊維フィルター３１のみを通過し、第２ハニカムフィルター３２及び第３ハニカムフィルター３３を通過しない。このため、排気ガスに含まれる粒子状物質が第１繊維フィルター３１に捕獲される。排気ガスは、第１繊維フィルター３１の通過によって浄化される。
【００４２】
排気ガスの通過により、第１繊維フィルター３１には、粒子状物質が付着する。粒子状物質には、排気ガスに含まれる燃料や潤滑油に起因する可溶有機成分が含まれている。ここで、機関始動時及び暖気運転時における排気ガスの温度は、比較的低温である。このため、排気ガス中の粒子状物質に含まれている可溶有機成分が、揮発しにくい。この結果、排気ガスが第１繊維フィルター３１を通過すると、可溶有機成分である高粘性成分が第１繊維フィルター３１に残留する。
【００４３】
図５は、通常運転時における除去装置１００の作動を示す図である。図５において、内燃機関１が通常運転時にある。通常運転時は、機関始動時及び暖気運転時を除く運転時を意味している。このとき、除去装置１００は、排気ガスが第２ハニカムフィルター３２及び第３ハニカムフィルター３３を通過するように前記排気ガスを案内する。具体的には、コントローラー１０は、第１遮断扉９１を閉じ、且つ、第２遮断扉９２及び第３遮断扉を開く。この結果、排気ガスは第１繊維フィルター３１を通過せず、第２ハニカムフィルター３２及び第３ハニカムフィルター３３を通過する。このため、排気ガスに含まれる粒子状物質がハニカムフィルター３２、３３に捕獲される。排気ガスは、第２ハニカムフィルター３２及び第３ハニカムフィルター３３の通過によって浄化される。
【００４４】
排気ガスの通過により、ハニカムフィルター３２、３３には、粒子状物質が付着する。通常運転時における排気ガスの温度は、比較的高温である。このため、排気ガス中の粒子状物質に含まれている可溶有機成分は、揮発している。この結果、排気ガスがハニカムフィルター３２、３３を通過しても、可溶有機成分である高粘性成分がハニカムフィルター３２、３３に残留しない。
【００４５】
図１は、ハニカムフィルター３２、３３の再生処理時における除去装置１００の作動を示している。ハニカムフィルター３２、３３の再生処理は、ハニカムフィルター３２、３３の差圧が所定の閾値を越えた場合に実行される。図１において、第３ハニカムフィルター３３が再生の対象である。また、図１において、内燃機関１は通常運転時にあり、第１遮断扉９１が閉じられ、第２遮断扉９２及び第３遮断扉９３が開かれている。
【００４６】
図１において、除去装置１００は、第３ハニカムフィルター３３を再生するために、第３ハニカムフィルター３３に高圧空気を噴射する。具体的には、コントローラー１０が第３開閉弁７３を開く。この結果、第３噴射装置４３から高圧空気が第３ハニカムフィルター３３に向けて噴射される。ここで、第３噴射装置４３から噴射される高圧空気の圧力が、排気ガスの流れの圧力よりも十分大きくなるように、高圧空気供給装置５からの噴射圧が設定されている。このため、第３分岐経路２３が開かれていても、第３分岐経路２３内には高圧空気のみが流入する。第３ハニカムフィルター３３は高圧空気によって洗浄され、第３ハニカムフィルター３３から剥離した粒子状物質１９がダストボックス２９内に排出される。
【００４７】
上述したように、ハニカムフィルター３２、３３には、粒子状物質に含まれる高粘性成分が残留していない。このため、除去装置１００は、高圧空気の噴射のみによって、ハニカムフィルター３２、３３に付着している粒子状物質を除去できる。
【００４８】
図６及び図７は、共に、繊維フィルター３１の再生処理時における除去装置１００の作動を示す図である。特に、図６は加熱による第１段階の再生処理を示しており、図７は高圧空気噴射による第２段階の再生処理を示している。
【００４９】
第１繊維フィルター３１の再生処理は、第１繊維フィルター３１の差圧が所定の閾値を越えた場合に実行される。図６において、第１繊維フィルター３１が再生の対象である。また、図６において、内燃機関１は通常運転時にあり、第１遮断扉９１が閉じられ、第２遮断扉９２及び第３遮断扉９３が開かれている。
【００５０】
図６において、除去装置１００は、第１繊維フィルター３１を再生するために、まず、第１繊維フィルター３１を加熱する。具体的には、コントローラー１０が第１繊維フィルター３１内の複数の電気ヒーター１３を作動させる。この結果、第１繊維フィルター３１に捕獲されている粒子状物質が燃焼する。この燃焼によって、粒子状物質に含まれている高粘性物質も、燃焼又は揮発する。この結果、第１繊維フィルター３１に対する付着物の状態が、第１繊維フィルター３１から剥離しやすい状態に変化する。
【００５１】
図７において、除去装置１００は、次に、第１繊維フィルター３１に高圧空気を噴射する。具体的には、コントローラー１０が第１開閉弁７１を開く。この結果、第１噴射装置４１から高圧空気が第１繊維フィルター３１に向けて噴射される。コントローラー１０は、第１開閉弁７１の開放に合わせて、第１遮断扉９１を開く。上述した第２噴射装置４２と同様に、第１噴射装置４１から噴射される高圧空気の圧力は、排気ガスの流れの圧力よりも十分大きい。このため、第１分岐経路２１が開かれていても、第１分岐経路２１内には高圧空気のみが流入する。第１繊維フィルター３１は高圧空気によって洗浄され、第１繊維フィルター３１から剥離した粒子状物質１９がダストボックス２９内に排出される。
【００５２】
第１実施形態における除去装置１００は、上述の構成により、次のような作用、効果を有している。
【００５３】
除去装置１００は、内燃機関１が機関始動時又は暖気運転時にあるときに、第１繊維フィルター３１にのみ排気ガスが流入するように、排気ガスを案内する。また、除去装置１００は、内燃機関１が通常運転時又は暖気運転時にあるときに、ハニカムフィルター３２、３３にのみ排気ガスが流入するように、排気ガスを案内する。
【００５４】
上述したように、体積当たりの濾過面積において、繊維フィルターはハニカムフィルターよりも不利である。ハニカムフィルター３２、３３に付着した高粘性成分の除去は困難であるが、第１繊維フィルター３１に付着した高粘性成分は電気ヒーター１３による加熱によって除去できる。
【００５５】
つまり、除去装置１００では、比較的流量は少ないが高粘性成分を含む排気ガスが第１繊維フィルター３１に案内され、揮発によって高粘性成分は含まないが比較的流量が多い排気ガスがハニカムフィルター３２、３３に案内される。このため、除去装置１００は、粒子状物質を捕獲するフィルターの容量を不足させることなく、フィルターに付着した高粘性成分を除去できる。
【００５６】
また、除去装置１００では、第１繊維フィルター３１の内部にヒーター１３が設けられると共に、フィルター３１、３２、及び３３のために噴射装置４１、４２、及び４３が設けられている。
【００５７】
このため、除去装置１００は、高粘性成分が付着した第１繊維フィルター３１を加熱及び高圧空気の噴射によって再生できると共に、高粘性成分が付着しないハニカムフィルター３２、３３を、高圧空気の噴射によって再生できる。
【００５８】
また、除去装置１００では、第１繊維フィルター３１における全濾過面積は、フィルター３１、３２、及び３３における全濾過面積を合わせた合計面積の約２０％以下である。
【００５９】
このため、フィルターの容量を不足させることなく、フィルターに付着した高粘性成分の除去を可能としながら、フィルター全体を設置するためのスペースの肥大化を防止できる。
【００６０】
また、除去装置１００では、電気ヒーター１３は、第１繊維フィルター３１の内部に配置されている。より詳しくは、２つの板状繊維３０の間に電気ヒーター１３は配置されている。
【００６１】
このため、加熱のために必要なエネルギー消費量を最大限抑制しながら、第１繊維フィルター３１に付着した粒子状物質を燃焼させるために、効率的に第１繊維フィルター３１を加熱できる。
【００６２】
（変形例）
本実施形態における除去装置１００は、次のような変形構成を採用できる。
【００６３】
除去装置１００は、内燃機関の排気通路だけでなく、燃焼機器の排気通路に適用できる。内燃機関は、例えば、ディーゼル機関、ガス機関、ガソリン機関、及びガスタービンを含んでいる。燃焼機器は、例えば、ボイラを含んでいる。
【００６４】
３つのフィルター３１、３２、及び３３を再生する時期は、本実施形態のようにフィルター差圧に基づいて決定するだけでなく、内燃機関又は燃焼装置の運転時間に基づいて決定しても良い。例えば、運転時間が所定時間を超えた場合に、オペレータ又はコントローラー１０が、３つのフィルター３１、３２、及び３３を再生することを決定する。
【００６５】
本実施形態では、フィルターの数が３であり、フィルターの数と同数の分岐通路、噴射装置、遮断扉が備えられている。繊維フィルターの数が少なくとも１であり、ハニカムフィルターの数が少なくとも１であれば、フィルター、分岐通路、噴射装置、及び遮断扉の数は３に限定されない。つまり、フィルター、分岐通路、噴射装置、及び遮断扉の数が２であっても、４以上であってもよい。
【００６６】
第１繊維フィルター３１を加熱するためのヒーターの位置は、第１繊維フィルター３１の内部に限定されない。第１繊維フィルター３１の外部に、ヒーターが配置されても良い。
【００６７】
再生処理において、３つの噴射装置４１、４２、及び４３から噴射される高圧流体は、本実施形態における高圧空気に限定されない。高圧流体として、高圧蒸気が用いられても良い。更に、高圧流体として、高圧空気及び高圧蒸気の双方が用いられても良い。高圧空気及び高圧蒸気の双方が用いられる場合、好ましくは、第１段階において高圧蒸気による洗浄が実行され、第２段階において高圧空気による乾燥が実行される。
【符号の説明】
【００６８】
１  内燃機関
２  排気通路
５  高圧空気供給装置
９  ガス遮断装置
１０  コントローラー
１３  電気ヒーター
１９  粒子状物質
２１  第１分岐経路
２２  第２分岐経路
２３  第３分岐経路
３１  第１繊維フィルター
３２  ハニカムフィルター
３３  ハニカムフィルター
４１  第１噴射装置
４２  第２噴射装置
４３  第３噴射装置
１００  除去装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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