JP2002115531A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents
排ガス処理装置及び排ガス処理方法Info
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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Abstract
(57)【要約】
【課題】装置がコンパクトでしかもエネルギー効率がよ
く活性の失われた触媒を再生することができる排ガス処
理装置及び排ガス処理方法を提供する。 【解決手段】排ガス中の窒素酸化物を捕集するＮＯｘ捕
集体を有する排ガス処理装置１，１Ａであって、前記Ｎ
Ｏｘ捕集体４にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装
置５、又は、前記ＮＯｘ捕集体４又は前記ＮＯｘ捕集体
４に流入する排ガスにプラズマを発生させるプラズマ発
生装置６を備えて構成される。
く活性の失われた触媒を再生することができる排ガス処
理装置及び排ガス処理方法を提供する。 【解決手段】排ガス中の窒素酸化物を捕集するＮＯｘ捕
集体を有する排ガス処理装置１，１Ａであって、前記Ｎ
Ｏｘ捕集体４にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装
置５、又は、前記ＮＯｘ捕集体４又は前記ＮＯｘ捕集体
４に流入する排ガスにプラズマを発生させるプラズマ発
生装置６を備えて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関や燃焼装
置等の排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄
化する排気ガス浄化装置及び浄化方法に関するものであ
る。
置等の排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄
化する排気ガス浄化装置及び浄化方法に関するものであ
る。
【０００２】より詳細には、ＮＯｘ吸着型の排気ガス浄
化触媒に対して、マイクロ波またはプラズマを照射して
再生する排気ガス浄化装置及び浄化方法に関する。
化触媒に対して、マイクロ波またはプラズマを照射して
再生する排気ガス浄化装置及び浄化方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】自動車等の移動体や内燃機関や据置式の
内燃機関等の排気ガスから、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還
元して除去するために、ＮＯｘ還元触媒や酸化触媒や三
元触媒が使用されているが、ディーゼルエンジンの排気
ガスを対象とする場合には、三元触媒は、排気ガス中の
酸素濃度が高いために使用できず、主に、ＮＯｘ還元触
媒が使用されている。
内燃機関等の排気ガスから、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還
元して除去するために、ＮＯｘ還元触媒や酸化触媒や三
元触媒が使用されているが、ディーゼルエンジンの排気
ガスを対象とする場合には、三元触媒は、排気ガス中の
酸素濃度が高いために使用できず、主に、ＮＯｘ還元触
媒が使用されている。
【０００４】このＮＯｘ直接分解作用を持つＮＯｘ還元
触媒には、金属イオン置換ゼオライト、ぺロブスカイ
ト、ブラウンミラライトや貴金属触媒が用いられてお
り、これらの触媒のＮＯｘ浄化能力は高いが、ＮＯｘの
一部が硝酸塩や亜硝酸塩として触媒中に残ってしまうた
め、触媒としての寿命が短く劣化するので、再生処理す
る必要がある。
触媒には、金属イオン置換ゼオライト、ぺロブスカイ
ト、ブラウンミラライトや貴金属触媒が用いられてお
り、これらの触媒のＮＯｘ浄化能力は高いが、ＮＯｘの
一部が硝酸塩や亜硝酸塩として触媒中に残ってしまうた
め、触媒としての寿命が短く劣化するので、再生処理す
る必要がある。
【０００５】これらの触媒を再生する方法として、特開
昭５２−５０９９０号公報では、酸化クロムを触媒成分
として含有するＮＯｘ還元触媒を、クロム酸、重クロム
酸又はそれらの塩を含む水溶液で処理した後に３５０〜
８００℃で焼成する方法が記載されている。また、特開
昭５４−２９８９４号公報では、銅、マンガン等の卑金
属の酸化物のＮＯｘ還元触媒を、常温においてアンモニ
ア又はアンモニア含有ガスに接触させて還元する方法が
記載されている。
昭５２−５０９９０号公報では、酸化クロムを触媒成分
として含有するＮＯｘ還元触媒を、クロム酸、重クロム
酸又はそれらの塩を含む水溶液で処理した後に３５０〜
８００℃で焼成する方法が記載されている。また、特開
昭５４−２９８９４号公報では、銅、マンガン等の卑金
属の酸化物のＮＯｘ還元触媒を、常温においてアンモニ
ア又はアンモニア含有ガスに接触させて還元する方法が
記載されている。
【０００６】これらの方法においては、外部からクロム
酸水溶液やアンモニア等の再生剤を触媒に添加する必要
があるため、これらの再生剤用のタンク等の付設が不可
欠となる。そのため、自動車等の移動体における排ガス
浄化用触媒の再生方法としては不利で不向きであり、ボ
イラー等の定置型の触媒設備に使用されるだけであっ
た。
酸水溶液やアンモニア等の再生剤を触媒に添加する必要
があるため、これらの再生剤用のタンク等の付設が不可
欠となる。そのため、自動車等の移動体における排ガス
浄化用触媒の再生方法としては不利で不向きであり、ボ
イラー等の定置型の触媒設備に使用されるだけであっ
た。
【０００７】一方、排気ガスの浄化にプラズマを利用す
る方法が研究開発され、常時プラズマを発生させて排ガ
ス中のＮＯｘ等を活性化させてＮＯｘを効率よく還元す
る排気ガス浄化装置が、特開平０８−１０５３１７号公
報や特開平１０−１６９４３１号公報や特開平１０−１
７４８４５号公報等に記載されている。
る方法が研究開発され、常時プラズマを発生させて排ガ
ス中のＮＯｘ等を活性化させてＮＯｘを効率よく還元す
る排気ガス浄化装置が、特開平０８−１０５３１７号公
報や特開平１０−１６９４３１号公報や特開平１０−１
７４８４５号公報等に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の常時プラズマを発生させる排ガス処理においては、そ
れぞれ次のような問題がある。
の常時プラズマを発生させる排ガス処理においては、そ
れぞれ次のような問題がある。
【０００９】この特開平０８−１０５３１７号公報の排
ガス処理装置では、排ガス中のパーティキュレートを還
元剤として利用し、大気圧下での低温プラズマにより排
気ガス中の残存酸素を励起させて、励起種とパーティキ
ュレートの反応によりＮＯｘとパーティキュレートを減
少するとしているが、このパーティキュレートの主成分
で固体であるカーボンは排ガスと均一に混合するのが難
しく、排ガス中のＮＯｘと均一に反応してＮＯｘを効率
よく低減することは望めないという問題がある。
ガス処理装置では、排ガス中のパーティキュレートを還
元剤として利用し、大気圧下での低温プラズマにより排
気ガス中の残存酸素を励起させて、励起種とパーティキ
ュレートの反応によりＮＯｘとパーティキュレートを減
少するとしているが、このパーティキュレートの主成分
で固体であるカーボンは排ガスと均一に混合するのが難
しく、排ガス中のＮＯｘと均一に反応してＮＯｘを効率
よく低減することは望めないという問題がある。
【００１０】また、特開平１０−１６９４３１号公報の
排ガス処理装置では、プラズマ発生装置で発生させたコ
ロナ放電で排ガス成分をプラズマとして活性化し、後流
側のＮＯｘ触媒装置でＮＯ2 をＨＣで還元するが、エン
ジン負荷の変動によりＮＯｘ濃度とＨＣ濃度が変化する
ために、負荷変動によってＮＯ2 とＨＣの割合も変動
し、必ずしもＮＯ2 とＨＣの量のバランスが取れ難いの
で十分に浄化されない場合が発生するという問題があ
る。
排ガス処理装置では、プラズマ発生装置で発生させたコ
ロナ放電で排ガス成分をプラズマとして活性化し、後流
側のＮＯｘ触媒装置でＮＯ2 をＨＣで還元するが、エン
ジン負荷の変動によりＮＯｘ濃度とＨＣ濃度が変化する
ために、負荷変動によってＮＯ2 とＨＣの割合も変動
し、必ずしもＮＯ2 とＨＣの量のバランスが取れ難いの
で十分に浄化されない場合が発生するという問題があ
る。
【００１１】また、特開平１０−１７４８４５号公報の
排ガス処理装置では、プラズマ発生装置をＮＯｘ触媒の
後流側に配置すると共に、軽油等のＨＣ成分を還元剤を
添加しているが、この装置では、燃料以外の還元剤を使
用する場合には主燃料タンクとは別に還元剤タンクを持
つ必要があるために、また、燃料を還元剤として使用す
る場合には燃費の悪化を招くために、自動車等の移動体
においては不利になるという問題がある。
排ガス処理装置では、プラズマ発生装置をＮＯｘ触媒の
後流側に配置すると共に、軽油等のＨＣ成分を還元剤を
添加しているが、この装置では、燃料以外の還元剤を使
用する場合には主燃料タンクとは別に還元剤タンクを持
つ必要があるために、また、燃料を還元剤として使用す
る場合には燃費の悪化を招くために、自動車等の移動体
においては不利になるという問題がある。
【００１２】そして、これらの上述の常時プラズマを発
生させる方法においては、排気ガスが流れている状態で
プラズマを発生するために、浄化に関係の無いガス成分
までもプラズマ化してしまうことになるので、エネルギ
ー的に見合わないという問題がある。
生させる方法においては、排気ガスが流れている状態で
プラズマを発生するために、浄化に関係の無いガス成分
までもプラズマ化してしまうことになるので、エネルギ
ー的に見合わないという問題がある。
【００１３】その上、排気ガスの流通下でプラズマを発
生するため、排ガス中に酸素が存在すると、この酸素の
活性化が優先的に進むために、窒素酸化物が発生する反
応が生じ、還元浄化対象の窒素酸化物が増加してしまう
という問題もある。
生するため、排ガス中に酸素が存在すると、この酸素の
活性化が優先的に進むために、窒素酸化物が発生する反
応が生じ、還元浄化対象の窒素酸化物が増加してしまう
という問題もある。
【００１４】本発明は、上述の従来技術の問題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、装置がコン
パクトでしかもエネルギー効率がよく活性の失われた触
媒を再生することができる排ガス処理装置及び排ガス処
理方法を提供することにある。
るためになされたものであり、その目的は、装置がコン
パクトでしかもエネルギー効率がよく活性の失われた触
媒を再生することができる排ガス処理装置及び排ガス処
理方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための排ガス処理装置及び排ガス処理方法は、以下
のように構成される。
するための排ガス処理装置及び排ガス処理方法は、以下
のように構成される。
【００１６】１）排ガス中の窒素酸化物を捕集するＮＯ
ｘ捕集体を有する排ガス処理装置であって、前記ＮＯｘ
捕集体にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置、又
は、前記ＮＯｘ捕集体又は該ＮＯｘ捕集体に流入する排
ガスにプラズマを発生させるプラズマ発生装置を備えて
なることを特徴とする排ガス処理装置。
ｘ捕集体を有する排ガス処理装置であって、前記ＮＯｘ
捕集体にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置、又
は、前記ＮＯｘ捕集体又は該ＮＯｘ捕集体に流入する排
ガスにプラズマを発生させるプラズマ発生装置を備えて
なることを特徴とする排ガス処理装置。
【００１７】２）また、上記の排ガス処理装置におい
て、前記ＮＯｘ捕集体が、ブラウンミラライト、ペロブ
スカイト、金属イオン置換ゼオライト、貴金属のいずれ
か若しくはこれらの組み合わせからなる触媒であること
を特徴とする排ガス処理装置。
て、前記ＮＯｘ捕集体が、ブラウンミラライト、ペロブ
スカイト、金属イオン置換ゼオライト、貴金属のいずれ
か若しくはこれらの組み合わせからなる触媒であること
を特徴とする排ガス処理装置。
【００１８】３）そして、上記の排ガス処理装置におい
て、マイクロ波の照射時、又は、プラズマ発生時に、前
記ＮＯｘ捕集体に流入する排ガスの流れを止める排ガス
流入阻止手段を具備して構成される。
て、マイクロ波の照射時、又は、プラズマ発生時に、前
記ＮＯｘ捕集体に流入する排ガスの流れを止める排ガス
流入阻止手段を具備して構成される。
【００１９】４）また、ＤＰＦ装置を備えた前記排ガス
浄化装置において、前記ＤＰＦの再生と前記ＮＯｘ捕集
体の再生とを同期して制御する制御装置を有して構成さ
れる。
浄化装置において、前記ＤＰＦの再生と前記ＮＯｘ捕集
体の再生とを同期して制御する制御装置を有して構成さ
れる。
【００２０】このマイクロ波発振装置は、例えば、２．
４５ＧＨｚの電磁波を発生するものであり、このマイク
ロ波の照射により、ＮＯｘ捕集体を再生処理できる。
４５ＧＨｚの電磁波を発生するものであり、このマイク
ロ波の照射により、ＮＯｘ捕集体を再生処理できる。
【００２１】また、プラズマ発生装置は、高電圧発生器
とパルス発生器（パルス発振器）により、放電電極の間
に、高周波の高電圧パルスを印加することにより、コロ
ナ放電を発生させ、ＮＯｘ捕集体中や排ガス中のガス分
子を効果的な電離によってプラズマ化し、このプラズマ
化によってＮＯｘ捕集体に吸着されたＮＯｘは活性化さ
れ脱離して、窒素と酸素に分解される。これにより、排
気ガスが浄化されると共に、ＮＯｘ捕集体は再生する。
とパルス発生器（パルス発振器）により、放電電極の間
に、高周波の高電圧パルスを印加することにより、コロ
ナ放電を発生させ、ＮＯｘ捕集体中や排ガス中のガス分
子を効果的な電離によってプラズマ化し、このプラズマ
化によってＮＯｘ捕集体に吸着されたＮＯｘは活性化さ
れ脱離して、窒素と酸素に分解される。これにより、排
気ガスが浄化されると共に、ＮＯｘ捕集体は再生する。
【００２２】そして、ＤＰＦ（ディーゼルパテキュレー
トフィルター）を備えた場合に、このＤＰＦの再生とＮ
Ｏｘ捕集体の再生とを同期させると、ＤＰＦの再生タイ
ミングは、パティキュレートの捕集量でほぼ決まるため
に、ＤＰＦの再生を開始する時のガスの組成はほぼ一定
となるため、ＮＯｘ捕集体の再生用のプラズマを発生す
る時の状態をほぼ一定にすることができ、安定してプラ
ズマを発生できるようになる。
トフィルター）を備えた場合に、このＤＰＦの再生とＮ
Ｏｘ捕集体の再生とを同期させると、ＤＰＦの再生タイ
ミングは、パティキュレートの捕集量でほぼ決まるため
に、ＤＰＦの再生を開始する時のガスの組成はほぼ一定
となるため、ＮＯｘ捕集体の再生用のプラズマを発生す
る時の状態をほぼ一定にすることができ、安定してプラ
ズマを発生できるようになる。
【００２３】そして、上記の排ガス処理装置を用いて行
なう排ガス処理方法は次のように構成される。
なう排ガス処理方法は次のように構成される。
【００２４】５） 排ガス中の窒素酸化物をＮＯｘ捕集
体で捕集し、該ＮＯｘ捕集体のＮＯｘ捕集能力が低下し
た時に、該ＮＯｘ捕集体にマイクロ波発振装置でマイク
ロ波を照射するか、又は、該ＮＯｘ捕集体又は該ＮＯｘ
捕集体に流入する排ガスにプラズマ発生装置でプラズマ
を発生させるように構成される。
体で捕集し、該ＮＯｘ捕集体のＮＯｘ捕集能力が低下し
た時に、該ＮＯｘ捕集体にマイクロ波発振装置でマイク
ロ波を照射するか、又は、該ＮＯｘ捕集体又は該ＮＯｘ
捕集体に流入する排ガスにプラズマ発生装置でプラズマ
を発生させるように構成される。
【００２５】６）そして、 前記排ガス浄化方法におい
て、マイクロ波の照射時、又は、プラズマ発生時に、前
記ＮＯｘ捕集体に流入する排ガスの流れを止めるように
構成される。
て、マイクロ波の照射時、又は、プラズマ発生時に、前
記ＮＯｘ捕集体に流入する排ガスの流れを止めるように
構成される。
【００２６】つまり、通常は排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ
捕集体で捕集し、ＮＯｘ捕集体のＮＯｘ捕集能力が低下
した時、即ち、ＮＯｘ捕集体が活性を消失後に、マイク
ロ波あるいはプラズマを照射して活性を回復させる。
捕集体で捕集し、ＮＯｘ捕集体のＮＯｘ捕集能力が低下
した時、即ち、ＮＯｘ捕集体が活性を消失後に、マイク
ロ波あるいはプラズマを照射して活性を回復させる。
【００２７】そして、この活性回復時に、ＮＯｘ捕集体
に流入する排ガスを遮断すると、排ガス中の残存酸素は
殆ど消費され、排ガス中に酸素が殆ど存在しなくなるの
で、活性化した酸素によってＮＯｘが増加することが無
く、ＮＯｘを窒素に分解しながらＮＯｘ捕集体を再生で
きる。
に流入する排ガスを遮断すると、排ガス中の残存酸素は
殆ど消費され、排ガス中に酸素が殆ど存在しなくなるの
で、活性化した酸素によってＮＯｘが増加することが無
く、ＮＯｘを窒素に分解しながらＮＯｘ捕集体を再生で
きる。
【００２８】また、排ガスが流れていない状態におい
て、プラズマを発生させるため、投入エネルギーが少な
くて済む。
て、プラズマを発生させるため、投入エネルギーが少な
くて済む。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る実施の形態の排ガス処理装置及び排ガス処理方法につ
いて説明する。
る実施の形態の排ガス処理装置及び排ガス処理方法につ
いて説明する。
【００３０】図１，図２及び図７，図８に示すように、
この排ガス処理装置１，１Ａは、自動車等のディーゼル
エンジンの排気通路等の排ガスの通路２に配置されるも
ので、排気ガスＧ中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集
するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）
部３の後流側にＮＯｘ捕集体４１からなるＮＯｘ吸着部
４を設けて構成される。
この排ガス処理装置１，１Ａは、自動車等のディーゼル
エンジンの排気通路等の排ガスの通路２に配置されるも
ので、排気ガスＧ中のパティキュレート（ＰＭ）を捕集
するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）
部３の後流側にＮＯｘ捕集体４１からなるＮＯｘ吸着部
４を設けて構成される。
【００３１】このＮＯｘ捕集体４１は、ブラウンミララ
イト、ペロブスカイト、金属イオン置換ゼオライト、貴
金属のいずれか若しくはこれらの組み合わせからなる触
媒で形成される。
イト、ペロブスカイト、金属イオン置換ゼオライト、貴
金属のいずれか若しくはこれらの組み合わせからなる触
媒で形成される。
【００３２】また、ＤＰＦ部３の上流に、ＤＰＦ部３と
ＮＯｘ吸着部４に流入する排ガスＧの流れを止める排ガ
ス流入阻止手段として、バルブ２１を設ける。
ＮＯｘ吸着部４に流入する排ガスＧの流れを止める排ガ
ス流入阻止手段として、バルブ２１を設ける。
【００３３】［第１の実施の形態］そして、第１の実施
の形態の排ガス処理装置１では、図１及び図２に示すよ
うに、ＮＯｘ吸着部４の周囲に、ＮＯｘ捕集体４１にマ
イクロ波を照射するためのマイクロ波発振装置５を配置
して構成され、ＮＯｘ捕集体４１は、このマイクロ波発
振装置５からのマイクロ波を受けることによって、ＮＯ
ｘ吸着の活性を取り戻して再生する。
の形態の排ガス処理装置１では、図１及び図２に示すよ
うに、ＮＯｘ吸着部４の周囲に、ＮＯｘ捕集体４１にマ
イクロ波を照射するためのマイクロ波発振装置５を配置
して構成され、ＮＯｘ捕集体４１は、このマイクロ波発
振装置５からのマイクロ波を受けることによって、ＮＯ
ｘ吸着の活性を取り戻して再生する。
【００３４】この再生処理関して、本発明者らは、ブラ
ウンミラライト系触媒に対して、長期間使用して活性を
完全に失った後で、マイクロ波を照射して、その再生状
態を図３〜図４に示すＸ線回折パターンで検討した。
ウンミラライト系触媒に対して、長期間使用して活性を
完全に失った後で、マイクロ波を照射して、その再生状
態を図３〜図４に示すＸ線回折パターンで検討した。
【００３５】先ず、ブラウンミラライト系のＮＯｘ還元
触媒の排ガス浄化試験使用前のＸ線回折パターンを図３
に、長期間排ガス浄化試験に使用し、活性を完全に失っ
た状態のＸ線回折パターンを図４に示す。
触媒の排ガス浄化試験使用前のＸ線回折パターンを図３
に、長期間排ガス浄化試験に使用し、活性を完全に失っ
た状態のＸ線回折パターンを図４に示す。
【００３６】この図３〜図４への移行により、図４の□
印で示すように１９°付近に排ガス中のＮＯｘによって
生成した硝酸バリウムのピークが発現し、図３及び図４
の▽印で示すように３０°付近のブラウンミラライトの
ピークが消失する。
印で示すように１９°付近に排ガス中のＮＯｘによって
生成した硝酸バリウムのピークが発現し、図３及び図４
の▽印で示すように３０°付近のブラウンミラライトの
ピークが消失する。
【００３７】この図４の活性を完全に失った状態の触媒
に２．４５ＧＨｚ，５００Ｗのマイクロ波を２分照射し
た後の状態のＸ線回折パターンを図５に示す。この図５
の□印で示すように１９°付近の硝酸バリウムのピーク
が減少し、また、▽印で示すように３０°付近のブラウ
ンミラライトのピークが再度発現し、この触媒が再生さ
れていることを示した。
に２．４５ＧＨｚ，５００Ｗのマイクロ波を２分照射し
た後の状態のＸ線回折パターンを図５に示す。この図５
の□印で示すように１９°付近の硝酸バリウムのピーク
が減少し、また、▽印で示すように３０°付近のブラウ
ンミラライトのピークが再度発現し、この触媒が再生さ
れていることを示した。
【００３８】そこで、この触媒でＮＯｘ還元試験を行な
った結果、図６に示すようなＮＯｘ除去特性を得られ、
マイクロ波の照射により、触媒が活性を回復することが
確認できた。
った結果、図６に示すようなＮＯｘ除去特性を得られ、
マイクロ波の照射により、触媒が活性を回復することが
確認できた。
【００３９】なお、この再生試験では、ＮＯｘの吸着に
より母相の分解を伴う触媒不活性化が起こるため、活性
の回復が難しいブラウンミラライト系の触媒に関して再
生試験を実施しているが、物理的、化学的吸着のみで活
性の失われるペロブスカイト、金属イオン置換ゼオライ
ト、貴金属触媒における活性の回復は、ブラウンミララ
イト系よりもエネルギー的に低く容易であると言える。
より母相の分解を伴う触媒不活性化が起こるため、活性
の回復が難しいブラウンミラライト系の触媒に関して再
生試験を実施しているが、物理的、化学的吸着のみで活
性の失われるペロブスカイト、金属イオン置換ゼオライ
ト、貴金属触媒における活性の回復は、ブラウンミララ
イト系よりもエネルギー的に低く容易であると言える。
【００４０】［第２の実施の形態］又、第２の実施の形
態の排ガス処理装置１Ａでは、図７及び図８に示すよう
に、このマイクロ波発振装置５の代わりに、ＮＯｘ吸着
部４の周囲にプラズマ発生装置６を配置して構成され
る。
態の排ガス処理装置１Ａでは、図７及び図８に示すよう
に、このマイクロ波発振装置５の代わりに、ＮＯｘ吸着
部４の周囲にプラズマ発生装置６を配置して構成され
る。
【００４１】このプラズマ発生装置６は、高電圧発生回
路６２の高電圧を受けてパルスを発生するパルス発振回
路６１により、ＮＯｘ捕集体４１の周囲に設けた櫛型電
極６３の間に、高周波の高電圧パルスを印加することに
より、コロナ放電を発生させ、ＮＯｘ捕集体４中や排ガ
スＧ中のガス分子を効果的な電離によってプラズマ化す
るように構成される。
路６２の高電圧を受けてパルスを発生するパルス発振回
路６１により、ＮＯｘ捕集体４１の周囲に設けた櫛型電
極６３の間に、高周波の高電圧パルスを印加することに
より、コロナ放電を発生させ、ＮＯｘ捕集体４中や排ガ
スＧ中のガス分子を効果的な電離によってプラズマ化す
るように構成される。
【００４２】そして、このプラズマ化によってＮＯｘ捕
集体４１に吸着されたＮＯｘは活性化され脱離して、窒
素と酸素に分解される。これにより、排気ガスＧが浄化
されると共に、ＮＯｘ捕集体４１は再生する。
集体４１に吸着されたＮＯｘは活性化され脱離して、窒
素と酸素に分解される。これにより、排気ガスＧが浄化
されると共に、ＮＯｘ捕集体４１は再生する。
【００４３】［排ガス処理方法］次に、上記の構成によ
る排ガス処理装置１による排ガス処理方法について説明
する。
る排ガス処理装置１による排ガス処理方法について説明
する。
【００４４】先ず、図１又は図７に示すように、ＮＯｘ
捕集体４１のＮＯｘ捕集能力が低下しない捕集時におい
ては、排気通路２のバルブ２１を開弁して、排気ガスＧ
をＤＰＦ部３とＮＯｘ吸着部４に流す。
捕集体４１のＮＯｘ捕集能力が低下しない捕集時におい
ては、排気通路２のバルブ２１を開弁して、排気ガスＧ
をＤＰＦ部３とＮＯｘ吸着部４に流す。
【００４５】そして、排ガスＧ中のでパティキュレート
ＰＭをＤＰＦ部３のＤＰＦ３１で捕集すると共に、下流
のＮＯｘ吸着部４のＮＯｘ捕集体４１の吸着剤でＮＯｘ
を吸着除去し、ＰＭとＮＯｘが浄化されたガスＧｃが排
出される。
ＰＭをＤＰＦ部３のＤＰＦ３１で捕集すると共に、下流
のＮＯｘ吸着部４のＮＯｘ捕集体４１の吸着剤でＮＯｘ
を吸着除去し、ＰＭとＮＯｘが浄化されたガスＧｃが排
出される。
【００４６】次に、ＮＯｘの捕集が継続し、ＮＯｘ捕集
能力が低下するのを、経過時間やＮＯｘ濃度センサ等に
より検知すると、図２又は図８に示すように、バルブ２
１を閉じて、ＤＰＦ３１で構成されるＤＰＦ部３とＮＯ
ｘ捕集体４１で構成されるＮＯｘ吸着部４を再生する。
なお、この排ガス処理装置１，１Ａは、複数で構成さ
れ、この再生時においては、排ガスは別の同様な排ガス
処理装置を通過して上記同様に浄化される。
能力が低下するのを、経過時間やＮＯｘ濃度センサ等に
より検知すると、図２又は図８に示すように、バルブ２
１を閉じて、ＤＰＦ３１で構成されるＤＰＦ部３とＮＯ
ｘ捕集体４１で構成されるＮＯｘ吸着部４を再生する。
なお、この排ガス処理装置１，１Ａは、複数で構成さ
れ、この再生時においては、排ガスは別の同様な排ガス
処理装置を通過して上記同様に浄化される。
【００４７】この再生時においては、ＤＰＦ部３を図示
しない加熱ヒータ等により加熱してＤＰＦ３１に捕集さ
れて蓄積したパティキュレートＰＭが焼却除去される。
この時、排気通路２の上流側に設置されたバルブ２１が
閉じられるために、ＤＰＦ部３で酸素は殆ど消費され、
ＮＯｘ捕集体４１の周囲の排ガス中に酸素は殆ど存在し
なくなる。
しない加熱ヒータ等により加熱してＤＰＦ３１に捕集さ
れて蓄積したパティキュレートＰＭが焼却除去される。
この時、排気通路２の上流側に設置されたバルブ２１が
閉じられるために、ＤＰＦ部３で酸素は殆ど消費され、
ＮＯｘ捕集体４１の周囲の排ガス中に酸素は殆ど存在し
なくなる。
【００４８】この状態でＮＯｘ吸着部４の周囲に設けた
マイクロ波発振装置５でマイクロ波を照射したり、ある
いはプラズマ発生装置６のパルス発振回路６２から櫛型
電極６３に電力を供給してプラズマを発生させたりす
る。このマイクロ波やプラズマにより、ＮＯｘ捕集体４
１に吸着されたＮＯｘは活性化されて脱離し、窒素Ｎ2
及び酸素Ｏ2 に分解され、浄化されたガスＧｃが排出さ
れる。
マイクロ波発振装置５でマイクロ波を照射したり、ある
いはプラズマ発生装置６のパルス発振回路６２から櫛型
電極６３に電力を供給してプラズマを発生させたりす
る。このマイクロ波やプラズマにより、ＮＯｘ捕集体４
１に吸着されたＮＯｘは活性化されて脱離し、窒素Ｎ2
及び酸素Ｏ2 に分解され、浄化されたガスＧｃが排出さ
れる。
【００４９】そして、適当な再生設定時間を経過して、
ＮＯｘ吸着部４の再生が終了すると、バルブ２１を開弁
操作して、図１又は図８の状態にしてＰＭとＮＯｘの吸
着を行なう。このＰＭとＮＯｘの吸着とＤＰＦ部３とＮ
Ｏｘ吸着部４の再生とを繰り返すことにより、継続して
排ガス中のＰＭとＮＯｘを除去する。
ＮＯｘ吸着部４の再生が終了すると、バルブ２１を開弁
操作して、図１又は図８の状態にしてＰＭとＮＯｘの吸
着を行なう。このＰＭとＮＯｘの吸着とＤＰＦ部３とＮ
Ｏｘ吸着部４の再生とを繰り返すことにより、継続して
排ガス中のＰＭとＮＯｘを除去する。
【００５０】［効果］以上の排ガス処理装置及び排ガス
処理方法によれば、次のような効果を奏することができ
る。
処理方法によれば、次のような効果を奏することができ
る。
【００５１】通常ディーゼルエンジンなどのような酸素
リッチな排ガスに、直接プラズマ発生させる場合には、
排ガス中の酸素の活性化によってＮＯ２が増加するが、
上記の実施の形態の排気ガス処理装置１においては、バ
ルブ２１を閉じて排ガスの流入を阻止すると共に、ＤＰ
Ｆ３１の再生で捕集したＰＭを焼却除去するために消費
され、ＮＯｘ捕集体４１の周囲の排ガス中に酸素は殆ど
存在しないために、ＮＯ２が増加することなく、ＮＯｘ
捕集体４１で捕集されて蓄積したＮＯｘを還元及び分解
ができる。
リッチな排ガスに、直接プラズマ発生させる場合には、
排ガス中の酸素の活性化によってＮＯ２が増加するが、
上記の実施の形態の排気ガス処理装置１においては、バ
ルブ２１を閉じて排ガスの流入を阻止すると共に、ＤＰ
Ｆ３１の再生で捕集したＰＭを焼却除去するために消費
され、ＮＯｘ捕集体４１の周囲の排ガス中に酸素は殆ど
存在しないために、ＮＯ２が増加することなく、ＮＯｘ
捕集体４１で捕集されて蓄積したＮＯｘを還元及び分解
ができる。
【００５２】その上、排ガスが流れていない状態でプラ
ズマを発生させるために、投入エネルギーが少なくて済
む。
ズマを発生させるために、投入エネルギーが少なくて済
む。
【００５３】更に、ＤＰＦ再生タイミングはパティキュ
レートの捕集量でほぼ決まるため、ガスの組成はほぼ一
定であり、再生タイミングとＮＯｘ浄化タイミングを同
期することによって、プラズマ条件を一定にすることが
できる。
レートの捕集量でほぼ決まるため、ガスの組成はほぼ一
定であり、再生タイミングとＮＯｘ浄化タイミングを同
期することによって、プラズマ条件を一定にすることが
できる。
【００５４】この構成では、ＤＰＦ３１の再生タイミン
グとＮＯｘ捕集体４１の再生タイミングを一致させて、
同期している。そして、ＤＰＦ３１の再生タイミング
は、パティキュレートの捕集量でほぼ決まるために、Ｄ
ＰＦ３１の再生を開始する時のガスの組成はほぼ一定と
なるため、ＮＯｘ捕集体４１の再生用のプラズマを発生
する時の状態をほぼ一定にすることができ、安定してプ
ラズマを発生できる。
グとＮＯｘ捕集体４１の再生タイミングを一致させて、
同期している。そして、ＤＰＦ３１の再生タイミング
は、パティキュレートの捕集量でほぼ決まるために、Ｄ
ＰＦ３１の再生を開始する時のガスの組成はほぼ一定と
なるため、ＮＯｘ捕集体４１の再生用のプラズマを発生
する時の状態をほぼ一定にすることができ、安定してプ
ラズマを発生できる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る排ガ
ス処理装置及び排ガス処理方法によれば、次のような効
果を奏することができる。
ス処理装置及び排ガス処理方法によれば、次のような効
果を奏することができる。
【００５６】排ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還
元触媒の再生処理を、マイクロ波の照射あるいはプラズ
マの発生により行なうので、装置がコンパクトになり、
また、このマイクロ波の照射あるいはプラズマの発生
は、常時行なわずに、触媒の再生時のみに行なうのでエ
ネルギー的にも効率が良い。
元触媒の再生処理を、マイクロ波の照射あるいはプラズ
マの発生により行なうので、装置がコンパクトになり、
また、このマイクロ波の照射あるいはプラズマの発生
は、常時行なわずに、触媒の再生時のみに行なうのでエ
ネルギー的にも効率が良い。
【００５７】特に、触媒の再生処理時に排気通路を閉止
し、排ガスが流れていない状態において、触媒にマイク
ロ波の照射あるいはプラズマの発生をすると、排ガス中
に酸素の存在が殆ど消費され無くなるので、ＮＯｘを増
加させることなく、ＮＯｘを分解しがら、触媒活性を回
復させることができる。
し、排ガスが流れていない状態において、触媒にマイク
ロ波の照射あるいはプラズマの発生をすると、排ガス中
に酸素の存在が殆ど消費され無くなるので、ＮＯｘを増
加させることなく、ＮＯｘを分解しがら、触媒活性を回
復させることができる。
【００５８】また、排ガスが流れていない状態におい
て、プラズマを発生させるため、投入エネルギーが少な
くて済み、効率がよい。
て、プラズマを発生させるため、投入エネルギーが少な
くて済み、効率がよい。
【図１】本発明の第１の実施の形態の排ガス触媒用装置
の構成図及び浄化作用を示す図で、ＮＯｘ捕集時の状態
を示す図である。
の構成図及び浄化作用を示す図で、ＮＯｘ捕集時の状態
を示す図である。
【図２】図１の排ガス触媒用装置の構成図及び浄化作用
を示す図で、ＮＯｘ捕集体の再生時の状態を示す図であ
る。
を示す図で、ＮＯｘ捕集体の再生時の状態を示す図であ
る。
【図３】ブラウンミラライト系触媒のＸ線回折パターン
を示す図であり、排ガス浄化試験を行なう前の状態を示
す図である。
を示す図であり、排ガス浄化試験を行なう前の状態を示
す図である。
【図４】ブラウンミラライト系触媒のＸ線回折パターン
を示す図であり、排ガス浄化試験を行なった後の状態を
示す図である。
を示す図であり、排ガス浄化試験を行なった後の状態を
示す図である。
【図５】ブラウンミラライト系触媒のＸ線回折パターン
を示す図であり、排ガス浄化試験の後で再生させた後の
状態を示す図である。
を示す図であり、排ガス浄化試験の後で再生させた後の
状態を示す図である。
【図６】マイクロ波による再生を行なった場合のＮＯｘ
除去特性の変化を示す図である。
除去特性の変化を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の排ガス触媒用装置
の構成図及び浄化作用を示す図で、ＮＯｘ捕集時の状態
を示す図である。
の構成図及び浄化作用を示す図で、ＮＯｘ捕集時の状態
を示す図である。
【図８】図７の排ガス触媒用装置の構成図及び浄化作用
を示す図で、ＮＯｘ捕集体の再生時の状態を示す図であ
る。
を示す図で、ＮＯｘ捕集体の再生時の状態を示す図であ
る。
１，１Ａ 排ガス処理装置 ２ 排気通路 ３ ＤＰＦ部 ４ ＮＯｘ吸着部（ＮＯｘ捕集体） ５ マイクロ波発振装置 ６ プラズマ発生装置 ２１ バルブ（排ガス流入阻止手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｆ０１Ｎ 3/18 Ｂ 53/96 3/20 Ｂ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１ 3/24 Ｅ Ｎ 3/10 3/28 ３０１Ｃ 3/18 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９Ｃ 3/20 53/36 ＺＡＢ 3/24 １０１Ａ １０２Ｅ 3/28 ３０１ １０３Ｂ １０３Ｃ (72)発明者 内藤 功 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞセラミックス研究所内 Ｆターム(参考） 3G090 AA01 BA04 CA01 CB23 DA10 EA02 EA04 3G091 AA02 AA06 AA18 AB01 AB04 AB09 AB13 AB14 BA00 BA14 BA33 CA05 CB08 DA01 DA02 DA03 DB10 EA30 EA33 FB10 FC02 GB01Y GB05W GB09Y HA07 HA16 HA18 HA23 HA37 4D002 AA12 AC10 BA04 BA06 BA09 DA45 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 BA11Y BA12X BA30Y BA31Y BA32Y BA33Y BA34Y BA42Y BD10 CC24 CC26 DA01 DA02 DA05 DA20 EA03 EA04
Claims (6)
- 【請求項１】 排ガス中の窒素酸化物を捕集するＮＯｘ
捕集体を有する排ガス処理装置であって、前記ＮＯｘ捕
集体にマイクロ波を照射するマイクロ波発振装置、又
は、前記ＮＯｘ捕集体又は前記ＮＯｘ捕集体に流入する
排ガスにプラズマを発生させるプラズマ発生装置を備え
てなることを特徴とする排ガス処理装置。 - 【請求項２】 前記ＮＯｘ捕集体が、ブラウンミラライ
ト、ペロブスカイト、金属イオン置換ゼオライト、貴金
属のいずれか若しくはこれらの組み合わせからなる触媒
であることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理装
置。 - 【請求項３】 前記排ガス浄化装置において、マイクロ
波の照射時、又は、プラズマ発生時に、前記ＮＯｘ捕集
体に流入する排ガスの流れを止める排ガス流入阻止手段
を具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の排ガ
ス浄化装置。 - 【請求項４】 ＤＰＦ装置を備えた前記排ガス浄化装置
において、前記ＤＰＦの再生と前記ＮＯｘ捕集体の再生
とを同期して制御する制御装置を有して構成されたこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガ
ス浄化装置。 - 【請求項５】 排ガス中の窒素酸化物をＮＯｘ捕集体で
捕集し、該ＮＯｘ捕集体のＮＯｘ捕集能力が低下した時
に、該ＮＯｘ捕集体にマイクロ波発振装置でマイクロ波
を照射するか、又は、該ＮＯｘ捕集体又は該ＮＯｘ捕集
体に流入する排ガスにプラズマ発生装置でプラズマを発
生させることを特徴とする排ガス浄化方法。 - 【請求項６】 前記排ガス浄化方法において、マイクロ
波の照射時、又は、プラズマ発生時に、前記ＮＯｘ捕集
体に流入する排ガスの流れを止めることを特徴とする請
求項５記載の排ガス浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311567A JP2002115531A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000311567A JP2002115531A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115531A true JP2002115531A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18791304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000311567A Pending JP2002115531A (ja) | 2000-10-12 | 2000-10-12 | 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002115531A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005037412A1 (ja) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Osaka Industrial Promotion Organization | 排気ガス処理方法及び処理装置 |
| US8119988B2 (en) | 2007-06-22 | 2012-02-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Collection-amount detection method for particulate matters and collection-amount detection apparatus therefor and exhaust-gas converting apparatus |
| JP2014014750A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Univ Of Tokyo | ＮＯｘの分解方法 |
| IT201700083435A1 (it) * | 2017-07-21 | 2019-01-21 | Grinp Srl | Metodo di abbattimento NOx mediante un sistema accoppiato plasma/adsorbente |
| CN109569289A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-05 | 湘潭大学 | 一种LaSrBO4催化剂催化直接分解NO脱硝的方法 |
| CN115155307A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-10-11 | 上海理工大学 | 一种低温等离子体耦合锰铈钛催化剂稳定高效脱除NOx的方法 |
-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000311567A patent/JP2002115531A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2005037412A1 (ja) * | 2003-10-21 | 2008-06-12 | 財団法人大阪産業振興機構 | 排気ガス処理方法及び処理装置 |
| US7521031B2 (en) | 2003-10-21 | 2009-04-21 | Osaka Industrial Promotion Organization | Method and apparatus for treating exhaust gas |
| JP4590618B2 (ja) * | 2003-10-21 | 2010-12-01 | 財団法人大阪産業振興機構 | 排気ガス処理方法及び処理装置 |
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| CN109569289A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-05 | 湘潭大学 | 一种LaSrBO4催化剂催化直接分解NO脱硝的方法 |
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| CN115155307A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-10-11 | 上海理工大学 | 一种低温等离子体耦合锰铈钛催化剂稳定高效脱除NOx的方法 |
| CN115155307B (zh) * | 2022-07-20 | 2023-11-03 | 上海理工大学 | 一种低温等离子体耦合锰铈钛催化剂稳定高效脱除NOx的方法 |
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