JP2002250219A - ディーゼル排ガス浄化装置 - Google Patents

ディーゼル排ガス浄化装置

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JP2002250219A
JP2002250219A JP2001047976A JP2001047976A JP2002250219A JP 2002250219 A JP2002250219 A JP 2002250219A JP 2001047976 A JP2001047976 A JP 2001047976A JP 2001047976 A JP2001047976 A JP 2001047976A JP 2002250219 A JP2002250219 A JP 2002250219A
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JP
Japan
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exhaust gas
filter
electrodes
diesel
diesel exhaust
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JP2001047976A
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English (en)
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Shogo Suzuki
省伍 鈴木
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質
に対する無機繊維フィルターの捕集効率を向上させたデ
ィーゼル排ガス浄化装置を提供する。 【解決手段】ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状
物質を捕集する無機繊維フィルターを用いた装置におい
て、フィルター2に流入する排気ガスの上流側の面に配
置した耐熱性金網3-1からなる電極E1と、前記上流側
面の近傍に配置したセラミックシース型電極E2とを配
置し、これらの電極間に高電圧パルスを印加するように
したディーゼル排ガス浄化装置1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ディーゼル排ガス
浄化装置に関し、更に詳細にはディーゼルエンジンの排
気ガス中に含まれる粒子状物質を除去する排ガス浄化装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出される排気
ガスには、窒素酸化物、燃料の燃えカスからなる粒子状
物質などの有害物質を浄化することが大気汚染防止の観
点から必要である。これらの有害物質のうち粒子状物質
の浄化に関しては従来からセラミックスフィルター(D
PF)を用いる方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで前記セラミッ
スフィルターによる粒子状物質の除去は、排気ガス中の
粒子状物質をフィルターにより捕集したあと、フィルタ
ーに付着する粒子状物質を燃焼させて除去することによ
りフィルターを再生していた。そのため、この2段階操
作を連続して行うために2個のフィルターを使い、一方
のフィルターで粒子状物質を捕集している間に、もう一
方のフィルターで捕集された粒子状物質を加熱・燃焼さ
せて除去し、目詰まりしたフィルターを再生させること
を交互に行わせる必要がある。
【0004】したがって、車載用としてセラミックフィ
ルターを用いる場合には、2個1組とする必要があるた
め、自動車の限られたスペースに収まる大きさで、要求
される浄化性能とコストとを満足させることができなか
った。
【0005】かかる欠点を克服するために、粒子状物質
を燃焼させる触媒をフィルターの前方(排気ガスの上流
側)に配置するか、またはフィルター自身に担持させる
ことにより1個のフィルターで連続浄化させる方法が提
案されている。しかしながらこの方法は、触媒活性温度
まで排気ガス温度が上昇しないと浄化装置が再生しない
という問題がある。
【0006】また従来のコーデイエライトセラミックフ
ィルターに代わるフィルターとして炭化ケイ素繊維フィ
ルターを蛇腹折りしたものが提案しれている。しかしな
がらこのようにした炭化ケイ素繊維フィルターは、従来
のものに比べ小型、低コストとすることができるが、依
然として車載用としては大きく且つ高コストであり、限
られた径の繊維を使用するため、捕集効率が従来のコー
デイエライトセラミックフィルターに比べ低いという欠
点がある。
【0007】本発明は、以上の問題に着目して成された
ものであり、ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状
物質に対する無機繊維フィルターの捕集効率を向上させ
小型化を可能にしたディーゼル排ガス浄化装置を提供す
ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めの本発明のディーゼル排ガス浄化装置は、ディーゼル
エンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集する無機繊維
フィルターを用いた装置において、前記フィルターに流
入する排気ガスの上流側の面に耐熱性金網からなる電極
を配置し、更にその外側にセラミックシース型電極を配
置し、これらの電極間に高電圧パルスを印加すると共に
捕集された粒子状物質を酸化除去するようにしたもので
ある。
【0009】前記耐熱性金網とセラミックシース型電極
との間に高電圧を印加する前記手段は、電極間を通過す
る粒子状物質に電荷を与えて粒子径を大きくすると同時
に、非平衡プラズマを発生させてプラズマによる酸化反
応を発生させ、捕集効率を向上させるものである。
【0010】前記無機繊維フィルターおよびセラミック
シースの素材は、繊維状無機物およびシース形成可能な
セラミックであれば特に限定はない。好ましいものとし
ては、Si−C−Oを主要分とする炭化ケイ素系、Si
−N−Oを主要成分とする窒化ケイ素系、Al−Oを主
要成分とするアルミナ系、Si−Oを主要成分とするシ
リカ系、Al−Si−Oを主要成分とするムライト系、
これらの混合物、更に例えば酸化ホウ素などを含むもの
などの1種以上のセラミックを適宜使用することができ
る。また、無機繊維フィルターは、前記無機繊維をラン
ダムに重ねてフェルト状としたものを使用することがで
きる。
【0011】前記電極間に印加する高電圧値には特に限
定はないが、好ましくは電極間1mm当たり1kV以上
の電圧である。電界強度が1kV/mm未満であると、
プラズマの発生が難しく、酸化反応も起き難い傾向が生
じ好ましくない。また、電圧の立ち上がり時間にも特に
限定はないが、10ナノ秒以下のパルスであることが好
ましい。電圧立ち上がり時間が10ナノ秒を越えると、
プラズマの発生が起き難くなる傾向が生じ好ましくな
い。
【0012】無機繊維フィルターを小型にするために
は、周知のようにフィルターの両面を耐熱性金網で挟
み、円筒籠状構造などとして濾過面積を大きくすること
が好ましい。この場合、折り曲げた蛇腹のひだ部分はV
状となるので、その中間部に、円筒軸に平行してセラミ
ックシース型電極を少なくとも1本配置することができ
る。
【0013】前記のように電極間に高電圧パルスを印加
すると発生したプラズマにより、電極間で高温の排気ガ
ス中のNOがNO2 に酸化され、またフィルター中では
捕集された粒状物質中の炭素をNO2 が酸化し、CO2
としてフィルターから取り除く反応が進行し、フィルタ
ーの再生と排気ガス中の粒状物質の浄化とを行うことが
できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照した一実施
の形態を示すことにより本発明を具体的に説明する。
【0015】図1〜3に示す本実施の形態のディーゼル
排ガス浄化装置1に使用した無機繊維フィルター2は、
帯状の無機繊維不織布の両側に形状保持用の耐熱性金網
3-1,3-2を当て、長手方向に蛇腹折りし、幅方向両端
縁を接合して連続させ、蛇腹の各ひだが放射状に広がっ
た円筒状に形成したものである。そして、無機繊維フィ
ルター2の外側面の耐熱性金網3-1を一方の電極E1と
し、もう一方の電極E2を放射状の各蛇腹の外側面中央
部に1本づつ配置し、互に担部で電線4で電気的に接続
したものである。
【0016】無機繊維フィルター2は、太さ14ミクロ
ンの炭化ケイ素繊維をランダムに重ねたフェルト状不織
布2-1と、太さ9ミクロンの炭化ケイ素繊維をランダム
に重ねたフェルト状不織布2-2とを2層に重ね合わせた
ものを使用したものであり、本実施の形態に使用した無
機繊維フィルター2の外径は200mm、内径100m
m、蛇腹部の幅50mm、長さ190mm、蛇腹のひだ
の数29であった。
【0017】また耐熱性金網3-1,3-2は、太さが0.
3mmの鉄−クロム−アルミニウム合金製針金を使用し
て30メッシュの網目としたものであり、電極E2は、
太さ0.3mmのタングステン線を窒化ケイ素セラミッ
クで絶縁被覆した外径6mmのシース線を使用した。
【0018】上記29本のシース線からなる電極E2
は、互に電線4(図3)で電気的に連結し、電極E1と
E2との間に電圧20kV、パルス幅10ナノ秒、パル
ス間隔1kHzの高電圧を印加するように電源Pに接続
した。無機繊維フィルター2を収容する円筒ケーシング
5は、中心部に排気ガスの入口通路6及び出口通路7を
設けたものである。なお以上に示した数量表現は例示の
ためであり、本明細書に例示した数値により本発明を限
定的に解釈することはできない。 〔性能試験〕以上のように形成したディーゼル排ガス浄
化装置1をディーゼルエンジンの排気ガス流路(いずれ
も図示せず)の後流部に取り付け、排気ガス中の粒子状
物質の除去およびフィルター2の再生試験を行った。
【0019】使用したディーゼルエンジンは、4.3リ
ットルであった。電極間には、電圧20kV、電圧立ち
上がり時間10ナノ秒、パルス間隔1kHzのパルス波
を印加した。
【0020】比較のためにコーデイエライトハニカムに
白金を主体とする酸化触媒を担持させた従来のセラミッ
クスフィルター(以下比較例1という)の粒子状物質除
去も同時に行った。本実施の形態のディーゼル排ガス浄
化装置1(以下本実施の形態という)と比較例1とにつ
いて粒子状物質を捕集したフィルターの再生試験を行っ
た結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】上記表1の結果から明らかなとおり、本実
施の形態のディーゼル排ガス浄化装置は従来の触媒付き
セラミックフィルター(比較例)が再生できない領域に
対しても確実に再生できることが分かった。
【0023】次に本実施の形態のディーゼル排ガス浄化
装置1について高電圧を印加した場合(本実施の形態)
と高電圧を印加する電極を設けないことの外は本実施の
形態のディーゼル排ガス浄化装置と同様に形成した場合
(比較例2)とについて粒子状物質の捕集効率を測定す
る実験を行った結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】表2から高電圧を印加した本実施の形態の
ディーゼル排ガス浄化装置の方が遙に粒子状物質の捕集
効率が高いことが分かる。これは、高電界場では粒子状
物質に電荷が付加され粒子径が大きくなり捕集効率が向
上するものと考えられる。
【0026】以上の実施の形態の無機繊維には炭化ケイ
素繊維を使用したが、前記のとおり他の耐熱性無機繊
維、例えばアルミナ系、ムライト系、ジルコニア系、窒
化ケイ素系、シリカ系、窒化ケイ素炭素系などを用いて
も同様の性能を発揮させることができる。またセラミッ
クシースとして本実施の形態では窒化ケイ素セラミック
スを用いたが、無機繊維と同様に上記のような他の耐熱
性セラミックスを用いて実施することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明のディーゼル
排ガス浄化装置は、無機繊維フィルターの排気ガス流入
側近傍にフィルター全面を覆う耐熱性金網とフィルター
近傍に配置した耐熱性金属線とによる電極によって、フ
ィルター流入直前の排気ガス内に非平衡プラズマを発生
させることにより、ディーゼルエンジン排気ガス中の粒
状物質の捕集と、フィルターの再生とを同時に行わせる
ことが可能になり、装置の小型化、コスト低減を大幅に
改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるディーゼル排ガス
浄化装置の概要を説明するための横断面図である。
【図2】図1のAの部分の拡大図である。
【図3】図1に示すディーゼル排ガス浄化装置の概要を
説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
1 ディーゼル排ガス浄化装置 2 無機繊維フィルター 3-1 耐熱性金網 E1 電極 E2 電極
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 46/52 B01D 46/52 C Fターム(参考) 3G090 AA02 BA08 CB14 3G091 AA18 AB13 AB14 BA22 CA03 GA10 GA20 GB13Z GB15Z GB17Z HA45 4D019 AA01 BA05 BB03 BB10 BC20 CA03 CB04 4D058 JA10 JB06 JB25 MA42 SA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子
    状物質を捕集する無機繊維フィルターを用いた装置にお
    いて、前記フィルターに流入する排気ガスの上流側の面
    に耐熱性金網からなる電極を配置し、更にその外側にセ
    ラミックシース型電極を配置し、これらの電極間に高電
    圧パルスを印加すると共に捕集された粒子状物質を酸化
    除去するようにしたことを特徴とするディーゼル排ガス
    浄化装置。
  2. 【請求項2】 前記無機繊維フィルターおよびセラミッ
    クシースの材質が、炭化ケイ素系、窒化ケイ素系、アル
    ミナ系、シリカ系およびムライト系から選ばれた1種以
    上のセラミックを用いたことを特徴とする請求項1記載
    のディーゼル排ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 前記電極間に印加する高電圧が、電極間
    1mm当たり1kV以上で、電圧の立ち上がり時間が1
    0ナノ秒以下であることを特徴とする請求項1または2
    記載のディーゼル排ガス浄化装置。
  4. 【請求項4】 前記無機繊維フィルターを蛇腹折り形状
    に形成し、少なくとも1本の前記セラミックシース型電
    極を前記蛇腹状に折り曲げた蛇腹ひだの間に配置したこ
    とを特徴とする請求1、2または3記載のディーゼル排
    ガス浄化装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007116668A1 (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Ngk Insulators, Ltd. 排気ガス浄化装置
KR100792951B1 (ko) 2006-07-19 2008-01-08 현대자동차주식회사 디젤엔진의 백연 제거장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007116668A1 (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Ngk Insulators, Ltd. 排気ガス浄化装置
JP5150482B2 (ja) * 2006-03-30 2013-02-20 日本碍子株式会社 排気ガス浄化装置
KR100792951B1 (ko) 2006-07-19 2008-01-08 현대자동차주식회사 디젤엔진의 백연 제거장치

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