JP2002339731A - エンジン排ガスの処理方法およびその装置 - Google Patents
エンジン排ガスの処理方法およびその装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- 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】 エンジン排ガス中に含まれる黒鉛微粒子等
を、浄化処理するのに好適な排ガスの処理方法を提供す
る。 【解決手段】 エンジンから排出される排ガスの処理装
置であって、排ガスの流れ方向に対して前流側に設けら
れ、外部発振器からのマイクロ波を装置内部に共振させ
る、共振器と、該共振器の近傍に備えられ、該共振器か
らのマイクロ波によってプラズマを発生させる、プラス
マ誘起体と、該プラズマ誘起体の後流であり且つプラズ
マ発生領域内に設けられ、排ガス中の黒煙微粒子を捕集
する、フィルターと、を含むことを特徴とするエンジン
排ガスの処理装置、並びに、エンジン排ガスの処理方
法。
を、浄化処理するのに好適な排ガスの処理方法を提供す
る。 【解決手段】 エンジンから排出される排ガスの処理装
置であって、排ガスの流れ方向に対して前流側に設けら
れ、外部発振器からのマイクロ波を装置内部に共振させ
る、共振器と、該共振器の近傍に備えられ、該共振器か
らのマイクロ波によってプラズマを発生させる、プラス
マ誘起体と、該プラズマ誘起体の後流であり且つプラズ
マ発生領域内に設けられ、排ガス中の黒煙微粒子を捕集
する、フィルターと、を含むことを特徴とするエンジン
排ガスの処理装置、並びに、エンジン排ガスの処理方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン排ガスの
処理方法およびその装置に関し、さらに詳しくは、ディ
ーゼルエンジン（軽油や重油）やガスエンジン（都市ガ
ス原料）等のエンジン排ガス中に含まれる黒鉛微粒子等
を、浄化処理するのに好適な排ガスの処理方法およびそ
の装置に関するものである。
処理方法およびその装置に関し、さらに詳しくは、ディ
ーゼルエンジン（軽油や重油）やガスエンジン（都市ガ
ス原料）等のエンジン排ガス中に含まれる黒鉛微粒子等
を、浄化処理するのに好適な排ガスの処理方法およびそ
の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンから排出され
る黒煙微粒子(PM)と窒素酸化物(NOx)による環境汚染の
深刻化に伴い、多くの国でディーゼル排ガス規制の強化
が段階的に進められてきた。DPF（Diesel Particulate
Filter:ディーゼル微粒子除去フィルター）はPMを低減
するのに、有効な技術の１つである。ディーゼルエンジ
ンはPMのみならずNOxの低減も必要とし、排ガスの後処
理システムは複雑化している。ディーゼルエンジンは燃
費性能および耐久性に優れているため、動力源として特
に産業上重要な地位を占めている。環境面ではその排ガ
スに含まれる炭化水素(HC)およびC0が少ない反面、発ガ
ン性が疑われる有害物質のPMや大気汚染の原因であるNO
xの発生量が多い。
る黒煙微粒子(PM)と窒素酸化物(NOx)による環境汚染の
深刻化に伴い、多くの国でディーゼル排ガス規制の強化
が段階的に進められてきた。DPF（Diesel Particulate
Filter:ディーゼル微粒子除去フィルター）はPMを低減
するのに、有効な技術の１つである。ディーゼルエンジ
ンはPMのみならずNOxの低減も必要とし、排ガスの後処
理システムは複雑化している。ディーゼルエンジンは燃
費性能および耐久性に優れているため、動力源として特
に産業上重要な地位を占めている。環境面ではその排ガ
スに含まれる炭化水素(HC)およびC0が少ない反面、発ガ
ン性が疑われる有害物質のPMや大気汚染の原因であるNO
xの発生量が多い。
【０００３】一方、一般にはＤＰＦの素材としては、コ
ージェライト(２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ 3・５ＳｉＯ2)又は
ＳｉＣ材料を用いることができる。ＤＰＦの再生には、
電気ヒータでＤＰＦを直接加熱しＰＭ等を燃焼する方法
がある。この方法によれば６００℃程度から燃焼が起こ
るが、ＰＭも燃焼し始めると、さらに高温の１０００℃
以上に上昇してしまい、材料の極めて高い耐熱性が要求
される。この点、高価なＳｉＣであれば耐熱性に優れる
ので、ＤＰＦ材料として用いることができる。しかし、
他の材料では、６００℃〜１０００℃付近までなる高温
条件下では、劣化してしまい使用に耐えられない。ま
た、このような方法では、エネルギー的にロスが多く、
効率的な排ガス処理方法が望まれていた。
ージェライト(２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ 3・５ＳｉＯ2)又は
ＳｉＣ材料を用いることができる。ＤＰＦの再生には、
電気ヒータでＤＰＦを直接加熱しＰＭ等を燃焼する方法
がある。この方法によれば６００℃程度から燃焼が起こ
るが、ＰＭも燃焼し始めると、さらに高温の１０００℃
以上に上昇してしまい、材料の極めて高い耐熱性が要求
される。この点、高価なＳｉＣであれば耐熱性に優れる
ので、ＤＰＦ材料として用いることができる。しかし、
他の材料では、６００℃〜１０００℃付近までなる高温
条件下では、劣化してしまい使用に耐えられない。ま
た、このような方法では、エネルギー的にロスが多く、
効率的な排ガス処理方法が望まれていた。
【０００４】他方、排ガス中に含まれる窒素酸化物等に
ついては、別途、脱硝触媒等の装置を設けて、浄化処理
することが必要であった。よって、排ガスを無害化する
には処理装置が複雑化するのは避けられず、簡略化可能
は処理方法や装置が待望されていた。
ついては、別途、脱硝触媒等の装置を設けて、浄化処理
することが必要であった。よって、排ガスを無害化する
には処理装置が複雑化するのは避けられず、簡略化可能
は処理方法や装置が待望されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、燃焼排ガス中に含まれる黒鉛微粒子や窒素
酸化物等を高効率に捕集し、無害化するように処理する
方法、さらに装置全体の処理効率向上および運転効率の
向上を可能とする処理方法を開発すべく、鋭意検討し
た。その結果、本発明者らは、特定のプラズマ誘起体を
設置した箇所にマイクロ波を照射することにより効果的
にプラズマを発生させ、このプラズマによってフィルタ
ー上に捕捉した黒鉛微粒子等を処理することによって、
かかる課題が解決されることを見い出した。本発明は、
かかる見地より完成されたものである。
題点に鑑み、燃焼排ガス中に含まれる黒鉛微粒子や窒素
酸化物等を高効率に捕集し、無害化するように処理する
方法、さらに装置全体の処理効率向上および運転効率の
向上を可能とする処理方法を開発すべく、鋭意検討し
た。その結果、本発明者らは、特定のプラズマ誘起体を
設置した箇所にマイクロ波を照射することにより効果的
にプラズマを発生させ、このプラズマによってフィルタ
ー上に捕捉した黒鉛微粒子等を処理することによって、
かかる課題が解決されることを見い出した。本発明は、
かかる見地より完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、エ
ンジンから排出される排ガスの処理装置であって、共振
器とプラスマ誘起体とフィルターとを含むことを特徴と
するエンジン排ガスの処理装置を提供するものである。
ここで共振器は、排ガスの流れ方向に対して前流側に設
けられ、外部発振器からのマイクロ波を装置内部に共振
させる。プラスマ誘起体は、共振器の近傍に備えられ、
該共振器からのマイクロ波によってプラズマを発生させ
る。フィルターは、プラズマ誘起体の後流であってプラ
ズマ発生領域内に設けられ、排ガス中の黒煙微粒子を捕
集する。前記フィルターは、黒鉛微粒子をより完全に捕
集する観点から、少なくとも２種以上の異なる細孔径を
有するフィルターの組合せからなることが好ましい。ま
た、窒素酸化物を効果的に除去する観点から、前記フィ
ルターの後流側、又はプラズマ誘起体の前流側に、さら
に加えて、脱硝触媒を備えることができる。特に、間欠
的なプラズマ発生による処理を実施する場合には好まし
い。
ンジンから排出される排ガスの処理装置であって、共振
器とプラスマ誘起体とフィルターとを含むことを特徴と
するエンジン排ガスの処理装置を提供するものである。
ここで共振器は、排ガスの流れ方向に対して前流側に設
けられ、外部発振器からのマイクロ波を装置内部に共振
させる。プラスマ誘起体は、共振器の近傍に備えられ、
該共振器からのマイクロ波によってプラズマを発生させ
る。フィルターは、プラズマ誘起体の後流であってプラ
ズマ発生領域内に設けられ、排ガス中の黒煙微粒子を捕
集する。前記フィルターは、黒鉛微粒子をより完全に捕
集する観点から、少なくとも２種以上の異なる細孔径を
有するフィルターの組合せからなることが好ましい。ま
た、窒素酸化物を効果的に除去する観点から、前記フィ
ルターの後流側、又はプラズマ誘起体の前流側に、さら
に加えて、脱硝触媒を備えることができる。特に、間欠
的なプラズマ発生による処理を実施する場合には好まし
い。
【０００７】また、本発明は、上記エンジン排ガスの処
理装置に、エンジンから排出される排ガスを連続的に供
給し、共振器からは間欠的にマイクロ波を発信してプラ
ズマを生じさせる処理方法であって、供給される排ガス
中から黒鉛微粒子を捕集してフィルター上に蓄積する工
程と、黒鉛微粒子の蓄積したフィルターにプラズマを発
生させて該黒鉛微粒子を焼却処理する工程と、を含むこ
とを特徴とするエンジン排ガスの処理方法を提供するも
のである。さらに、本発明は、上記エンジン排ガスの処
理装置に、エンジンから排出される排ガスを連続的に供
給し、前記共振器から連続的にマイクロ波を発信してプ
ラズマを生じさせる処理方法であって、フィルター上に
蓄積する黒鉛微粒子と、排ガス中の窒素酸化物と、を同
時に処理することを特徴とするエンジン排ガスの処理方
法をも提供するものである。
理装置に、エンジンから排出される排ガスを連続的に供
給し、共振器からは間欠的にマイクロ波を発信してプラ
ズマを生じさせる処理方法であって、供給される排ガス
中から黒鉛微粒子を捕集してフィルター上に蓄積する工
程と、黒鉛微粒子の蓄積したフィルターにプラズマを発
生させて該黒鉛微粒子を焼却処理する工程と、を含むこ
とを特徴とするエンジン排ガスの処理方法を提供するも
のである。さらに、本発明は、上記エンジン排ガスの処
理装置に、エンジンから排出される排ガスを連続的に供
給し、前記共振器から連続的にマイクロ波を発信してプ
ラズマを生じさせる処理方法であって、フィルター上に
蓄積する黒鉛微粒子と、排ガス中の窒素酸化物と、を同
時に処理することを特徴とするエンジン排ガスの処理方
法をも提供するものである。
【０００８】本発明では、プラズマ誘起体およびフィル
ター部に共に、ＳｉＣ材料を用いることができるが、誘
起体のみをＳｉＣ材料とすること、あるいは、共にＳｉ
Ｃ以外の材料を用いることもできる。プラズマ誘起体と
してはＳｉＣ焼結体の他、、例えばグラファイトブロッ
ク、粒状活性炭、導電率の高いペロブスカイト型酸化物
等が挙げられる。フィルターは、共振器からのプラズマ
誘起体へのマイクロ波の照射によって、プラズマが発生
する領域に配置する。これはまた、排ガスの流れ方向に
対して後流側にフィルターを配置することになる。フィ
ルターの形状は特に限定されるものではなく、各装置に
おける排ガス流路の形状によって任意に定めることがで
きるが、例えば円柱状のフィルターやハニカム形状のフ
ィルターを用いることができる。
ター部に共に、ＳｉＣ材料を用いることができるが、誘
起体のみをＳｉＣ材料とすること、あるいは、共にＳｉ
Ｃ以外の材料を用いることもできる。プラズマ誘起体と
してはＳｉＣ焼結体の他、、例えばグラファイトブロッ
ク、粒状活性炭、導電率の高いペロブスカイト型酸化物
等が挙げられる。フィルターは、共振器からのプラズマ
誘起体へのマイクロ波の照射によって、プラズマが発生
する領域に配置する。これはまた、排ガスの流れ方向に
対して後流側にフィルターを配置することになる。フィ
ルターの形状は特に限定されるものではなく、各装置に
おける排ガス流路の形状によって任意に定めることがで
きるが、例えば円柱状のフィルターやハニカム形状のフ
ィルターを用いることができる。
【０００９】本発明では、誘起体による効率的なプラズ
マ発生によって、フィルター部は高温に熱せられる。従
来のようにフィルター部を直接加熱する方法では、高温
での耐久性に極めて優れる材料を用いることが必須であ
ったが、マイクロ波によってプラズマを高効率に発生さ
せる本発明の方法によれば、６００℃以下の３００℃〜
６００℃の範囲で黒鉛微粒子を燃焼させることができ
る。このように低温でも処理できるので、フィルター自
体の耐熱性が少なくても足り、ＳｉＣ等の高価な材料を
用いなくてもよく、材料選択の余地が大幅に広がる。ま
た、低温での処理が可能なので、黒鉛微粒子等のトラッ
プ力、捕捉率を低下させることなく、フィルターを使用
することができる。このように本発明によれば、触媒を
用いずに、低温での黒鉛微粒子の燃焼処理が可能になる
という特徴がある。
マ発生によって、フィルター部は高温に熱せられる。従
来のようにフィルター部を直接加熱する方法では、高温
での耐久性に極めて優れる材料を用いることが必須であ
ったが、マイクロ波によってプラズマを高効率に発生さ
せる本発明の方法によれば、６００℃以下の３００℃〜
６００℃の範囲で黒鉛微粒子を燃焼させることができ
る。このように低温でも処理できるので、フィルター自
体の耐熱性が少なくても足り、ＳｉＣ等の高価な材料を
用いなくてもよく、材料選択の余地が大幅に広がる。ま
た、低温での処理が可能なので、黒鉛微粒子等のトラッ
プ力、捕捉率を低下させることなく、フィルターを使用
することができる。このように本発明によれば、触媒を
用いずに、低温での黒鉛微粒子の燃焼処理が可能になる
という特徴がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、多孔質体フィルターに
排ガス中の黒鉛微粒子（すす）を捕捉・回収させて、そ
のフィルター上にプラズマ発生によって該すすを燃焼処
理するものである。以下、本発明に係る処理方法につい
て、添付図面を参照しながら、その具体的な実施形態を
説明する。本発明の装置では、先ず、共振器１にマイク
ロ波が吸収される。この共振器１の部分から内部に向か
って出力されるマイクロ波は、排ガスの流れ方向に沿っ
て、後流側にその照射域が拡大する。共振器１の形状は
特に限定されないが、例えばリング状の二重円筒構造、
又は箱型が用いられる。その内側である近傍には、同じ
くリング状で内径が小さい円筒構造のプラズマ誘起体２
が設置される。マイクロ波の波長としては、例えば２．
４５ＧＨｚを用いることができるが、水分子への吸収・
加熱を防いで効率的に放電を誘起する観点からは、この
波長に限定されるものではなく、誘起体に作用させて放
電を生じ得る波長を幅広く用いることできる。また、出
力も限定されるものではないが、例えば１００〜７００
Ｗ程度の発振器を用いることができる。
排ガス中の黒鉛微粒子（すす）を捕捉・回収させて、そ
のフィルター上にプラズマ発生によって該すすを燃焼処
理するものである。以下、本発明に係る処理方法につい
て、添付図面を参照しながら、その具体的な実施形態を
説明する。本発明の装置では、先ず、共振器１にマイク
ロ波が吸収される。この共振器１の部分から内部に向か
って出力されるマイクロ波は、排ガスの流れ方向に沿っ
て、後流側にその照射域が拡大する。共振器１の形状は
特に限定されないが、例えばリング状の二重円筒構造、
又は箱型が用いられる。その内側である近傍には、同じ
くリング状で内径が小さい円筒構造のプラズマ誘起体２
が設置される。マイクロ波の波長としては、例えば２．
４５ＧＨｚを用いることができるが、水分子への吸収・
加熱を防いで効率的に放電を誘起する観点からは、この
波長に限定されるものではなく、誘起体に作用させて放
電を生じ得る波長を幅広く用いることできる。また、出
力も限定されるものではないが、例えば１００〜７００
Ｗ程度の発振器を用いることができる。
【００１１】共振器１の内側に設置されたプラズマ誘起
体２（ＳｉＣ等）によって、マイクロ波からプラズマが
誘起される。そこでプラズマが発生することによって、
その後流に設けられるフィルター部３には、プラズマが
発生することになる。フィルター部３は、プラズマ誘起
体２と同一の材料を用いても、異なる材料を用いても良
い。もし誘起体として作用する材料を用いる場合には、
かかるフィルター部３においても共振器１からのマイク
ロ波の影響によって、フィルター部３自体でプラズマを
発生させることができる。よって、フィルター部３にプ
ラズマ誘起体を用いる場合には、すす等を捕捉する作用
とプラスマを発生させる作用の２つの作用を同時に有す
ることになる。
体２（ＳｉＣ等）によって、マイクロ波からプラズマが
誘起される。そこでプラズマが発生することによって、
その後流に設けられるフィルター部３には、プラズマが
発生することになる。フィルター部３は、プラズマ誘起
体２と同一の材料を用いても、異なる材料を用いても良
い。もし誘起体として作用する材料を用いる場合には、
かかるフィルター部３においても共振器１からのマイク
ロ波の影響によって、フィルター部３自体でプラズマを
発生させることができる。よって、フィルター部３にプ
ラズマ誘起体を用いる場合には、すす等を捕捉する作用
とプラスマを発生させる作用の２つの作用を同時に有す
ることになる。
【００１２】本発明で用いるプラズマ誘起体２が存在す
る中では、外部からマイクロ波を発信した場合、通常の
空気中に比べて極めて少ない電力でも効果的に内部で放
電が生じ、その内部で集中的・局所的に放電が生じる。
ここでのプラズマ誘起体２としては、例えばグラファイ
トブロック、粒状活性炭、ＳｉＣ焼結体の他、導電率の
高いペロブスカイト型酸化物等が用いられる。誘起体の
形状は何ら限定されるものではなく任意に定められる
が、高コストのＳｉＣ材料等を用いる場合に効果的にプ
ラズマを誘起する観点からは、例えば約１〜１０ｍｍ幅
程度のリング状の形状物を用いることができる。プラズ
マ誘起体の作用としては、形状的に電界の集中が生じや
すくなること、マイクロ波を吸収しやすいのでガス成分
の電子が放出しやすくなり、放電が持続的に起こるこ
と、等が挙げられる。
る中では、外部からマイクロ波を発信した場合、通常の
空気中に比べて極めて少ない電力でも効果的に内部で放
電が生じ、その内部で集中的・局所的に放電が生じる。
ここでのプラズマ誘起体２としては、例えばグラファイ
トブロック、粒状活性炭、ＳｉＣ焼結体の他、導電率の
高いペロブスカイト型酸化物等が用いられる。誘起体の
形状は何ら限定されるものではなく任意に定められる
が、高コストのＳｉＣ材料等を用いる場合に効果的にプ
ラズマを誘起する観点からは、例えば約１〜１０ｍｍ幅
程度のリング状の形状物を用いることができる。プラズ
マ誘起体の作用としては、形状的に電界の集中が生じや
すくなること、マイクロ波を吸収しやすいのでガス成分
の電子が放出しやすくなり、放電が持続的に起こるこ
と、等が挙げられる。
【００１３】排ガス中の黒鉛微粒子は、フィルター３に
捕集（トラップ）される。上記マイクロ波によってプラ
ズマを発生させ、一定の条件を超えるとＰＭが燃焼し始
める。これによって、すす自体を浄化することができる
他、排ガス中に含まれる有害な物質、燃え残りの炭化水
素や、一酸化炭素等も処理できる。フィルター部３の構
造としては、目の粗さを変えた複数段のフィルターを設
置して、粒径の大きなものから小さなものまで、確実に
捕捉する構造が好ましい。また、フィルターの目の粗さ
によっては、ＰＭの捕捉によって目が詰まってしまうこ
とが考えられる。よって、目の粗さを変えた複数段のフ
ィルターを設置する態様によれば、ＰＭ粒子の大きさに
よって適当なフィルターに捕捉可能であり、目が詰まる
状態になりにくく、保守点検が容易となる。
捕集（トラップ）される。上記マイクロ波によってプラ
ズマを発生させ、一定の条件を超えるとＰＭが燃焼し始
める。これによって、すす自体を浄化することができる
他、排ガス中に含まれる有害な物質、燃え残りの炭化水
素や、一酸化炭素等も処理できる。フィルター部３の構
造としては、目の粗さを変えた複数段のフィルターを設
置して、粒径の大きなものから小さなものまで、確実に
捕捉する構造が好ましい。また、フィルターの目の粗さ
によっては、ＰＭの捕捉によって目が詰まってしまうこ
とが考えられる。よって、目の粗さを変えた複数段のフ
ィルターを設置する態様によれば、ＰＭ粒子の大きさに
よって適当なフィルターに捕捉可能であり、目が詰まる
状態になりにくく、保守点検が容易となる。
【００１４】それぞれのフィルター３ａ，３ｂ，３ｃの
構造は特に限定されず、排ガス流路を塞いで粒子を捕捉
できればよく、例えば円柱状の構造を有し、誘起体２の
ように内部に空洞は造らない。フィルター３の材料とし
ては、例えばＳｉＣ、コージュライト、シリカ、アルミ
ナ等が用いられる。フィルター３の細孔径には、例えば
約１０〜数１０μｍ程度のものを用いれば、一段でも粒
子をトラップ可能である。一方、１μｍ程度のフィルタ
ーを用いれば、殆どの粒子を捕捉することができるが、
この場合には一段では目詰まりの問題がある。そこで、
大きい黒鉛微粒子は前流でトラップし、徐々に後段にな
るに従い、徐々に異なる大きさの小さな粒子が捕捉され
ることによって、急激な詰まりが生じ難くなる。この態
様によれば、ＤＰＦの圧損を抑えながら殆どの粒子を略
完全にトラップして、排ガス中から取り除くことができ
る。したがって、本発明では細孔径が大きいものから小
さいものへ、複数段設置する態様が好ましい。具体的に
は、例えば入口側の前段３ａを最も目が粗い約１５０〜
５０μｍ程度、中段３ｂを３０〜１０μｍ程度、後段３
ｃを約５〜１μｍ程度にすることができる。
構造は特に限定されず、排ガス流路を塞いで粒子を捕捉
できればよく、例えば円柱状の構造を有し、誘起体２の
ように内部に空洞は造らない。フィルター３の材料とし
ては、例えばＳｉＣ、コージュライト、シリカ、アルミ
ナ等が用いられる。フィルター３の細孔径には、例えば
約１０〜数１０μｍ程度のものを用いれば、一段でも粒
子をトラップ可能である。一方、１μｍ程度のフィルタ
ーを用いれば、殆どの粒子を捕捉することができるが、
この場合には一段では目詰まりの問題がある。そこで、
大きい黒鉛微粒子は前流でトラップし、徐々に後段にな
るに従い、徐々に異なる大きさの小さな粒子が捕捉され
ることによって、急激な詰まりが生じ難くなる。この態
様によれば、ＤＰＦの圧損を抑えながら殆どの粒子を略
完全にトラップして、排ガス中から取り除くことができ
る。したがって、本発明では細孔径が大きいものから小
さいものへ、複数段設置する態様が好ましい。具体的に
は、例えば入口側の前段３ａを最も目が粗い約１５０〜
５０μｍ程度、中段３ｂを３０〜１０μｍ程度、後段３
ｃを約５〜１μｍ程度にすることができる。
【００１５】次に、上記のような本発明の処理装置は、
種々の方法によって排ガスを効果的に処理することがで
きる。第一には、エンジンから排出される排ガスを連続
的に供給し、前記共振器からは間欠的にマイクロ波を発
信してプラズマを生じさせて処理する方法である。この
場合、供給される排ガス中から黒鉛微粒子を捕集してフ
ィルター上に蓄積する工程と、黒鉛微粒子の蓄積したフ
ィルターにプラズマを発生させて黒鉛微粒子を焼却処理
する工程と、は別個に工程を切り替えて実施することが
効果的である。多孔質体であるフィルターにてＰＭをト
ラップし、一定圧力損失以上になったら、マイクロ波を
照射してフィルターを加熱し、ＰＭを燃焼させる。つま
り、常時プラズマを発生させなくても、すす等が一定以
上の量、トラップされた時点で、マイクロ波を照射して
プラズマを発生させる。例えば１時間の内、５５分間の
トラップの後、５分間のプラズマ発生によってＰＭ等の
処理を行う。これにより、焼却処理に必要とされる総エ
ネルギー量が少なくて足り、効率的に燃焼・焼却処理を
行うことができる。また、吸着作用としては、一般に温
度が低い方が吸着しやすく、高温ではすす等を捕捉する
吸着率も低下しやすい。よって、プラズマを発生させな
い条件で十分なトラップを行い、その後にプラズマを発
生させて高温での焼却処理を一気に行うのが効率的であ
る。
種々の方法によって排ガスを効果的に処理することがで
きる。第一には、エンジンから排出される排ガスを連続
的に供給し、前記共振器からは間欠的にマイクロ波を発
信してプラズマを生じさせて処理する方法である。この
場合、供給される排ガス中から黒鉛微粒子を捕集してフ
ィルター上に蓄積する工程と、黒鉛微粒子の蓄積したフ
ィルターにプラズマを発生させて黒鉛微粒子を焼却処理
する工程と、は別個に工程を切り替えて実施することが
効果的である。多孔質体であるフィルターにてＰＭをト
ラップし、一定圧力損失以上になったら、マイクロ波を
照射してフィルターを加熱し、ＰＭを燃焼させる。つま
り、常時プラズマを発生させなくても、すす等が一定以
上の量、トラップされた時点で、マイクロ波を照射して
プラズマを発生させる。例えば１時間の内、５５分間の
トラップの後、５分間のプラズマ発生によってＰＭ等の
処理を行う。これにより、焼却処理に必要とされる総エ
ネルギー量が少なくて足り、効率的に燃焼・焼却処理を
行うことができる。また、吸着作用としては、一般に温
度が低い方が吸着しやすく、高温ではすす等を捕捉する
吸着率も低下しやすい。よって、プラズマを発生させな
い条件で十分なトラップを行い、その後にプラズマを発
生させて高温での焼却処理を一気に行うのが効率的であ
る。
【００１６】第二には、上記処理装置に、エンジンから
排出される排ガスを連続的に供給し、共振器から連続的
にマイクロ波を発信してプラズマを生じさせる処理方法
である。この場合、マイクロ波によるプラズマ発生によ
る排ガス処理において、フィルター上に蓄積する黒鉛微
粒子と、排ガス中の窒素酸化物と、を同時に処理できる
特徴がある。すなわち、ＰＭが窒素酸化物の還元剤とし
て作用し、ＰＭを燃焼させると、同時に排ガス中に含ま
れる窒素酸化物を、窒素ガスに還元することができる。
ＰＭはカーボンなので、燃焼によって二酸化炭素になる
が、その二酸化炭素の酸素を、空気中の酸素のみではな
く、窒素酸化物の酸素から得るような反応も行われる。
これによって、カーボンであるＰＭからは二酸化炭素が
生成し、窒素酸化物(NOx)は窒素ガス(N2)に還元され
る。なお、このような作用を常時行わせるには、フィル
ター上あるいは内部にその反応を促進する触媒を塗布し
ておくことが好ましい。
排出される排ガスを連続的に供給し、共振器から連続的
にマイクロ波を発信してプラズマを生じさせる処理方法
である。この場合、マイクロ波によるプラズマ発生によ
る排ガス処理において、フィルター上に蓄積する黒鉛微
粒子と、排ガス中の窒素酸化物と、を同時に処理できる
特徴がある。すなわち、ＰＭが窒素酸化物の還元剤とし
て作用し、ＰＭを燃焼させると、同時に排ガス中に含ま
れる窒素酸化物を、窒素ガスに還元することができる。
ＰＭはカーボンなので、燃焼によって二酸化炭素になる
が、その二酸化炭素の酸素を、空気中の酸素のみではな
く、窒素酸化物の酸素から得るような反応も行われる。
これによって、カーボンであるＰＭからは二酸化炭素が
生成し、窒素酸化物(NOx)は窒素ガス(N2)に還元され
る。なお、このような作用を常時行わせるには、フィル
ター上あるいは内部にその反応を促進する触媒を塗布し
ておくことが好ましい。
【００１７】本発明の処理方法においては、排ガス中に
プラズマが発生する上流にて、分解助剤として、炭化水
素等を添加することもできる。また、上記フィルターの
後流側又は前流側には、接触還元脱硝触媒（ＳＣＲ）を
設置することが好ましい。これにより、排ガス中の窒素
酸化物を完全に分解除去する。
プラズマが発生する上流にて、分解助剤として、炭化水
素等を添加することもできる。また、上記フィルターの
後流側又は前流側には、接触還元脱硝触媒（ＳＣＲ）を
設置することが好ましい。これにより、排ガス中の窒素
酸化物を完全に分解除去する。
【００１８】
【発明の効果】本発明に係る処理方法およびシステムに
よれば、以下のような効果がある。導電率が著しく高い
誘起体にマイクロ波を照射すると、大気圧下で、しかも
低い消費電力でプラズマ(マイクロ波誘起常圧プラズマ)
を発生でき、このプラズマを利用してＰＭ等の排ガス中
の成分を効率的に燃焼処理できる。また、マイクロ波誘
起プラズマは排ガス処理において、ＰＭの熱処理と同時
に窒素酸化物の還元処理を可能にするので、排ガス中の
有害成分を同時に無害化できる利点がある。
よれば、以下のような効果がある。導電率が著しく高い
誘起体にマイクロ波を照射すると、大気圧下で、しかも
低い消費電力でプラズマ(マイクロ波誘起常圧プラズマ)
を発生でき、このプラズマを利用してＰＭ等の排ガス中
の成分を効率的に燃焼処理できる。また、マイクロ波誘
起プラズマは排ガス処理において、ＰＭの熱処理と同時
に窒素酸化物の還元処理を可能にするので、排ガス中の
有害成分を同時に無害化できる利点がある。
【図１】本発明の処理装置の概略構成を模式的に示す断
面図である。
面図である。
１ 共振器 ２ 誘起体 ３ フィルター ４ 脱硝触媒
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ 3/24 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ (72)発明者 新屋 謙治 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 江頭 誠 長崎県長崎市文教町１−14 長崎大学工学 部内 (72)発明者 清水 康博 長崎県長崎市文教町１−14 長崎大学工学 部内 (72)発明者 兵頭 健生 長崎県長崎市文教町１−14 長崎大学工学 部内 Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA04 BA01 EA02 3G091 AA18 AA19 AB05 AB13 AB14 BA00 BA14 BA15 BA19 BA31 DB10 EA30 EA32 FB16 FC02 GB01X GB10X GB17X HA16 4D048 AA06 AA14 AB02 CD05 EA03 EA07 4D058 JA12 JB29 MA41 MA60 NA04 PA04 SA08 TA06 4G075 AA03 AA22 AA37 AA42 BA06 BD14 CA26 CA47 CA54 DA02 EB41 EE01 FB03 FB04
Claims (5)
- 【請求項１】 エンジンから排出される排ガスの処理装
置であって、 排ガスの流れ方向に対して前流側に設けられ、外部発振
器からのマイクロ波を装置内部に共振させる、共振器
と、 該共振器の近傍に備えられ、該共振器からのマイクロ波
によってプラズマを発生させる、プラズマ誘起体と、 該プラズマ誘起体の後流であり且つプラズマ発生領域内
に設けられ、排ガス中の黒煙微粒子を捕集する、フィル
ターと、を含むことを特徴とするエンジン排ガスの処理
装置。 - 【請求項２】 前記フィルターが、少なくとも２以上の
異なる細孔径を有するフィルターの組合せからなること
を特徴とする請求項１記載のエンジン排ガスの処理装
置。 - 【請求項３】 前記フィルターの後流側、又は前記プラ
ズマ誘起体の前流側に、さらに加えて、脱硝触媒が備え
られていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエ
ンジン排ガスの処理装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の処理装
置に、エンジンから排出される排ガスを連続的に供給
し、前記共振器からは間欠的にマイクロ波を発信してプ
ラズマを生じさせる処理方法であって、 供給される排ガス中から黒鉛微粒子を捕集してフィルタ
ー上に蓄積する工程と、黒鉛微粒子の蓄積したフィルタ
ーにプラズマを発生させて該黒鉛微粒子を焼却処理する
工程と、を含むことを特徴とするエンジン排ガスの処理
方法。 - 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の処理装
置に、エンジンから排出される排ガスを連続的に供給
し、前記共振器から連続的にマイクロ波を発信してプラ
ズマを生じさせる処理方法であって、 フィルター上に蓄積する黒鉛微粒子と、排ガス中の窒素
酸化物と、を同時に処理することを特徴とするエンジン
排ガスの処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148779A JP4672180B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | エンジン排ガスの処理方法およびその装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001148779A JP4672180B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | エンジン排ガスの処理方法およびその装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002339731A true JP2002339731A (ja) | 2002-11-27 |
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ID=18994033
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001148779A Expired - Fee Related JP4672180B2 (ja) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | エンジン排ガスの処理方法およびその装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2007139020A1 (ja) | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | プラズマ反応器用電極およびプラズマ反応器 |
| WO2007139019A1 (ja) | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | プラズマ反応器用電極 |
| JP2008500487A (ja) * | 2004-05-24 | 2008-01-10 | ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー | ガスまたは煙を化学的に変性する方法および手段 |
| CN100408834C (zh) * | 2003-05-22 | 2008-08-06 | 日野自动车株式会社 | 排气净化装置 |
| JP2009226269A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Saga Univ | フィルタ処理装置 |
| WO2013002315A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | イマジニアリング株式会社 | プラズマ生成装置 |
| WO2020084934A1 (ja) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 富士電機株式会社 | 電気集塵装置 |
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-
2001
- 2001-05-18 JP JP2001148779A patent/JP4672180B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2007139020A1 (ja) | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Daihatsu Motor Co., Ltd. | プラズマ反応器用電極およびプラズマ反応器 |
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