JP2003201825A - 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジン排ガス中に含まれる黒鉛微粒子を、
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】 エンジンからの排ガスの流路に備えられ
るプラズマ発生器によってプラズマを発生させ、該排ガ
ス中の窒素成分をプラズマ化して二酸化窒素を生成し、
排ガス中の黒鉛微粒子を酸化燃焼することを特徴とする
エンジン排ガスの処理方法、並びに、エンジン排ガスの
処理装置。
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】 エンジンからの排ガスの流路に備えられ
るプラズマ発生器によってプラズマを発生させ、該排ガ
ス中の窒素成分をプラズマ化して二酸化窒素を生成し、
排ガス中の黒鉛微粒子を酸化燃焼することを特徴とする
エンジン排ガスの処理方法、並びに、エンジン排ガスの
処理装置。
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 Particula
te 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
NOx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 Particula
te 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
NOxの発生量が多い。
【０００３】一般にはＤＰＦの素材としては、コージェ
ライト(２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・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。よって高価なＳｉＣなどの耐熱性に優れる材料で
あれば、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ＤＰＦの再生処理方法が望まれていた。
ライト(２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・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。よって高価なＳｉＣなどの耐熱性に優れる材料で
あれば、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ＤＰＦの再生処理方法が望まれていた。
【０００４】一方、従来の方法としては、例えば図２に
示すように、ＤＰＦ１１の前段にＮＯ酸化触媒１０を設
置することにより、この酸化触媒１０で排ガス中のＮＯ
を二酸化窒素に酸化し、ＤＰＦ１１でトラップしたＰＭ
を二酸化窒素により酸化燃焼する方法がある。しかしな
がら、二酸化窒素濃度は、排ガス中のＮＯ濃度に依存す
るため、適正な二酸化窒素／カーボン（Ｃ）比の制御が
困難であることや、前段の酸化触媒に耐硫黄（Ｓ）性が
ないため、燃料排ガス中の硫黄濃度を５０ｐｐｍ以下に
する必要ある、等の問題点があった。
示すように、ＤＰＦ１１の前段にＮＯ酸化触媒１０を設
置することにより、この酸化触媒１０で排ガス中のＮＯ
を二酸化窒素に酸化し、ＤＰＦ１１でトラップしたＰＭ
を二酸化窒素により酸化燃焼する方法がある。しかしな
がら、二酸化窒素濃度は、排ガス中のＮＯ濃度に依存す
るため、適正な二酸化窒素／カーボン（Ｃ）比の制御が
困難であることや、前段の酸化触媒に耐硫黄（Ｓ）性が
ないため、燃料排ガス中の硫黄濃度を５０ｐｐｍ以下に
する必要ある、等の問題点があった。
【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を捕集
し、捕集したＰＭを効率的に低温で燃焼除去できる方
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、プラズマ発生器によるプラズ
マを用いて二酸化窒素を効率的に生成し、この二酸化窒
素を流下させることでフィルター上に捕捉した黒鉛微粒
子を酸化燃焼することによって、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を捕集
し、捕集したＰＭを効率的に低温で燃焼除去できる方
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、プラズマ発生器によるプラズ
マを用いて二酸化窒素を効率的に生成し、この二酸化窒
素を流下させることでフィルター上に捕捉した黒鉛微粒
子を酸化燃焼することによって、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
ンジンからの排ガスの流路に備えられるプラズマ発生器
によってプラズマを発生させ、該排ガス中の窒素成分を
プラズマ化して二酸化窒素を生成し、排ガス中の黒鉛微
粒子を酸化燃焼する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。例えば、エンジンから
の排ガスの流れ方向に対して後流側に備えられるフィル
ターに、該排ガス中に含まれる黒鉛微粒子を捕集して蓄
積する工程と、排ガスの流れ方向に対して前流側に備え
られるプラズマ発生器によって生じるプラズマにより、
該排ガス中の窒素成分（N2、NO）をプラズマ化して二酸
化窒素を生成する工程と、該二酸化窒素を含むガスを流
下させることによって、後流側に備えられたフィルター
に蓄積した黒鉛微粒子を連続的又は間欠的に酸化燃焼す
る工程と、を含むエンジン排ガスの処理方法を提供する
ものである。ここで、プラズマ化とは、具体的にはプラ
ズマによって発生する排ガス中のオゾンによる作用を示
すものであり、窒素成分（N2、NO）がオゾンの強い酸化
作用によって、二酸化窒素(NO2)となる反応である。本
発明では、前記フィルターの後流にて、排ガスに酸化窒
素化合物の還元による脱硝工程をさらに含むことが好適
である。また、前記フィルター前後における排ガスの圧
力損失を測定してフィルターに蓄積した黒鉛微粒子の量
を換算し、該量から酸化燃焼に必要とされる二酸化窒素
濃度を算出した後、流通する排ガスが該二酸化窒素濃度
になるようにプラズマ発生器のプラズマ発生量を制御す
る方法が好ましい。これによって、フィルターにカーボ
ンが蓄積して、圧力損失が一定以上になった段階で、効
率的にプラズマを発生させることができるので、プラズ
マ発生を行うための電力等の無駄をなくすことができ
る。さらに本発明においては、前記フィルター前で排ガ
スの温度を検知し、排ガス温度が任意の検出温度範囲に
達した際に、プラズマ発生器を起動して二酸化窒素を生
成させ、フィルターに蓄積した黒鉛微粒子を間欠的に燃
焼する態様や、あるいは、前記フィルター前後で排ガス
の圧力損失を検知し、任意の圧力損失に達した際に、プ
ラズマ発生器を起動して二酸化窒素を生成させ、フィル
ターに蓄積した黒鉛微粒子を間欠的に燃焼する態様が好
適に挙げられる。
ンジンからの排ガスの流路に備えられるプラズマ発生器
によってプラズマを発生させ、該排ガス中の窒素成分を
プラズマ化して二酸化窒素を生成し、排ガス中の黒鉛微
粒子を酸化燃焼する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。例えば、エンジンから
の排ガスの流れ方向に対して後流側に備えられるフィル
ターに、該排ガス中に含まれる黒鉛微粒子を捕集して蓄
積する工程と、排ガスの流れ方向に対して前流側に備え
られるプラズマ発生器によって生じるプラズマにより、
該排ガス中の窒素成分（N2、NO）をプラズマ化して二酸
化窒素を生成する工程と、該二酸化窒素を含むガスを流
下させることによって、後流側に備えられたフィルター
に蓄積した黒鉛微粒子を連続的又は間欠的に酸化燃焼す
る工程と、を含むエンジン排ガスの処理方法を提供する
ものである。ここで、プラズマ化とは、具体的にはプラ
ズマによって発生する排ガス中のオゾンによる作用を示
すものであり、窒素成分（N2、NO）がオゾンの強い酸化
作用によって、二酸化窒素(NO2)となる反応である。本
発明では、前記フィルターの後流にて、排ガスに酸化窒
素化合物の還元による脱硝工程をさらに含むことが好適
である。また、前記フィルター前後における排ガスの圧
力損失を測定してフィルターに蓄積した黒鉛微粒子の量
を換算し、該量から酸化燃焼に必要とされる二酸化窒素
濃度を算出した後、流通する排ガスが該二酸化窒素濃度
になるようにプラズマ発生器のプラズマ発生量を制御す
る方法が好ましい。これによって、フィルターにカーボ
ンが蓄積して、圧力損失が一定以上になった段階で、効
率的にプラズマを発生させることができるので、プラズ
マ発生を行うための電力等の無駄をなくすことができ
る。さらに本発明においては、前記フィルター前で排ガ
スの温度を検知し、排ガス温度が任意の検出温度範囲に
達した際に、プラズマ発生器を起動して二酸化窒素を生
成させ、フィルターに蓄積した黒鉛微粒子を間欠的に燃
焼する態様や、あるいは、前記フィルター前後で排ガス
の圧力損失を検知し、任意の圧力損失に達した際に、プ
ラズマ発生器を起動して二酸化窒素を生成させ、フィル
ターに蓄積した黒鉛微粒子を間欠的に燃焼する態様が好
適に挙げられる。
【０００７】また、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、排ガスの流れ方向に対して
前流側に設けられ、窒素および酸素を含むガスを導入し
てプラズマを発生させる、プラズマ発生器と、該プラズ
マ発生器を経由した処理用ガスを排ガスの流れに合流さ
せる、処理用ガス合流部と、該処理用ガス合流部の後流
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、を含むエンジン排ガスの処理装置をも提供する
ものである。ここで、前記プラズマ発生器は後述するよ
うな作用を有する装置であれば、何ら限定されるもので
はないが、具体的には、例えば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、該共振器近傍
のガス流路内に設置され、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、から
なる装置が挙げられる。またエンジン排ガスの処理装置
では、前記フィルターは、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態様が好まし
く、必要に応じて、前記フィルターの後流側に、さらに
加えて脱硝触媒を備えている。なお、ここでプラズマ発
生器に導入される窒素および酸素を含むガスとしては、
通常の空気の他、エンジン排ガスの一部を用いることも
できる。
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、窒素および酸素を含むガスを導入し
てプラズマを発生させる、プラズマ発生器と、該プラズ
マ発生器を経由した処理用ガスを排ガスの流れに合流さ
せる、処理用ガス合流部と、該処理用ガス合流部の後流
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、を含むエンジン排ガスの処理装置をも提供する
ものである。ここで、前記プラズマ発生器は後述するよ
うな作用を有する装置であれば、何ら限定されるもので
はないが、具体的には、例えば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、該共振器近傍
のガス流路内に設置され、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、から
なる装置が挙げられる。またエンジン排ガスの処理装置
では、前記フィルターは、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態様が好まし
く、必要に応じて、前記フィルターの後流側に、さらに
加えて脱硝触媒を備えている。なお、ここでプラズマ発
生器に導入される窒素および酸素を含むガスとしては、
通常の空気の他、エンジン排ガスの一部を用いることも
できる。
【０００８】本発明で用いられるプラズマ発生器は、特
に限定されるものではなく、プラズマによってオゾンが
発生して二酸化窒素を生成できる装置であれば使用可能
であり、具体的にはマイクロ波方式、パルスストリーマ
放電方式、バリア放電方式などの装置が挙げられる。こ
れらのいずれの方式によっても、プラズマが発生すれば
排ガス中にオゾンが生成し、空気中の窒素ガス(N2)と反
応して、二酸化窒素が生成する。例えばマイクロ波方式
のプラズマ発生器では共振器とプラズマ誘起体とを備え
ており、該共振器は、排ガス流路の外側に設け、外部発
振器からのマイクロ波を装置内部に共振させる。プラズ
マ誘起体は、共振器の近傍であって排ガス流路内部に備
えられ、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。
に限定されるものではなく、プラズマによってオゾンが
発生して二酸化窒素を生成できる装置であれば使用可能
であり、具体的にはマイクロ波方式、パルスストリーマ
放電方式、バリア放電方式などの装置が挙げられる。こ
れらのいずれの方式によっても、プラズマが発生すれば
排ガス中にオゾンが生成し、空気中の窒素ガス(N2)と反
応して、二酸化窒素が生成する。例えばマイクロ波方式
のプラズマ発生器では共振器とプラズマ誘起体とを備え
ており、該共振器は、排ガス流路の外側に設け、外部発
振器からのマイクロ波を装置内部に共振させる。プラズ
マ誘起体は、共振器の近傍であって排ガス流路内部に備
えられ、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。
【０００９】また、パルスストリーマ放電方式のプラズ
マ発生器では、排ガス流路の両側に、金属板を設けて高
電圧を印加する。パルス高電圧は、火花ギャップスイッ
チにより高電圧で充電したコンデンサを負荷に接続して
発生させる。電圧立上がり時間が短いほど、電流および
発光強度が大きくなり、放電の発光領域も広範囲とな
る。時間幅の短いパルス電圧を発生するには、コンデン
サとインダクタンスを組み合わせたパルス伝送回路を用
い、その過渡現象を利用する方法などがあり、パルス電
力伝達効率を高めるには電源回路と負荷とのインピーダ
ンスマッチングを考慮する。印加電圧を上昇して放電が
開始した際には、ＮＯからＮＯ2への酸化反応が起こ
り、さらに一定以上の電圧に上昇するとＮＯ2が減少す
る。なお、ＮＯからＮＯ2への酸化は水分やＣＨ化合物
の添加により促進される。
マ発生器では、排ガス流路の両側に、金属板を設けて高
電圧を印加する。パルス高電圧は、火花ギャップスイッ
チにより高電圧で充電したコンデンサを負荷に接続して
発生させる。電圧立上がり時間が短いほど、電流および
発光強度が大きくなり、放電の発光領域も広範囲とな
る。時間幅の短いパルス電圧を発生するには、コンデン
サとインダクタンスを組み合わせたパルス伝送回路を用
い、その過渡現象を利用する方法などがあり、パルス電
力伝達効率を高めるには電源回路と負荷とのインピーダ
ンスマッチングを考慮する。印加電圧を上昇して放電が
開始した際には、ＮＯからＮＯ2への酸化反応が起こ
り、さらに一定以上の電圧に上昇するとＮＯ2が減少す
る。なお、ＮＯからＮＯ2への酸化は水分やＣＨ化合物
の添加により促進される。
【００１０】本発明の処理方法を実施できる装置とし
て、例えばマイクロ波方式のプラズマ発生器を備える態
様では、排ガスの流れ方向に対して前流側に外部発振器
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
体の後流側に排ガス中の黒煙微粒子を捕集する、フィル
ターと、を含むエンジン排ガスの処理装置が好適に挙げ
られる。フィルターは、プラズマ発生装置によるプラズ
マ発生領域の後流に設けられ、排ガス中の黒煙微粒子を
捕集する。このフィルターは、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
ィルターの後流側に、さらに加えて、脱硝装置を備える
ことができる。
て、例えばマイクロ波方式のプラズマ発生器を備える態
様では、排ガスの流れ方向に対して前流側に外部発振器
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
体の後流側に排ガス中の黒煙微粒子を捕集する、フィル
ターと、を含むエンジン排ガスの処理装置が好適に挙げ
られる。フィルターは、プラズマ発生装置によるプラズ
マ発生領域の後流に設けられ、排ガス中の黒煙微粒子を
捕集する。このフィルターは、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
ィルターの後流側に、さらに加えて、脱硝装置を備える
ことができる。
【００１１】プラズマ発生器にマイクロ波方式を用いる
場合、プラズマ誘起体およびフィルター部に共に、Ｓｉ
Ｃ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ＳｉＣ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。
場合、プラズマ誘起体およびフィルター部に共に、Ｓｉ
Ｃ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ＳｉＣ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。
【００１２】本発明によれば、プラズマによる二酸化窒
素の生成源に、排気中の窒素ガスが利用できるため、フ
ィルターに捕捉されたＰＭ量に応じて、常に適正な二酸
化窒素濃度に制御することができる。また、無触媒で二
酸化窒素を生成できるため、燃料中の硫黄の影響がな
く、現行燃料でも適用が可能である。そして従来のよう
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フィルター部に用いることが必
須であったが、プラズマによって発生する二酸化窒素を
用いて酸化燃焼する本発明の方法によれば、６００℃以
下の３００℃〜４００℃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。
素の生成源に、排気中の窒素ガスが利用できるため、フ
ィルターに捕捉されたＰＭ量に応じて、常に適正な二酸
化窒素濃度に制御することができる。また、無触媒で二
酸化窒素を生成できるため、燃料中の硫黄の影響がな
く、現行燃料でも適用が可能である。そして従来のよう
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フィルター部に用いることが必
須であったが、プラズマによって発生する二酸化窒素を
用いて酸化燃焼する本発明の方法によれば、６００℃以
下の３００℃〜４００℃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。
【００１３】
【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（すす成分、ＰＭ）を捕捉・回収
させて、そのフィルター上に二酸化窒素を供給すること
によって、該ＰＭを酸化燃焼するものである。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。なお、本実施の
形態では、プラズマ発生器として、マイクロ波方式を用
いた場合を例示する。
排ガス中の黒鉛微粒子（すす成分、ＰＭ）を捕捉・回収
させて、そのフィルター上に二酸化窒素を供給すること
によって、該ＰＭを酸化燃焼するものである。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。なお、本実施の
形態では、プラズマ発生器として、マイクロ波方式を用
いた場合を例示する。
【００１４】実施の形態（その１）
図１に、本発明の処理方法に好適に用いられる排ガス処
理装置の一例を示す。図１の装置では、ＤＰＦの態様と
して、細孔径が大きいものから小さいものへと３段階に
変化させ、最終的には１μｍ程度の粒径の細孔径にし、
微粒子を捕捉する。排ガスの流れる前流側には、筒状の
共振器１およびその近傍にプラズマ誘起体２を設置し、
ここでマイクロ波によってプラズマを発生させて、窒素
成分（N2、NO）から二酸化窒素(NO2)を生成する。排ガ
ス中にはＮＯｘがかなりの量で含まれるので、ＤＰＦの
後段には、必要に応じて、脱硝装置４を設置することが
できる。ここでの脱硝装置４としては、例えば尿素ＳＣ
Ｒ脱硝、アンモニア脱硝装置などが挙げられる。なお、
通常ＳＣＲの脱硝性能は、ＮＯとＮＯ2の混合ガスで導
入された方が、二酸化窒素だけの場合よりも脱硝率が良
好である。以下、本実施の形態をさらに詳細に説明す
る。
理装置の一例を示す。図１の装置では、ＤＰＦの態様と
して、細孔径が大きいものから小さいものへと３段階に
変化させ、最終的には１μｍ程度の粒径の細孔径にし、
微粒子を捕捉する。排ガスの流れる前流側には、筒状の
共振器１およびその近傍にプラズマ誘起体２を設置し、
ここでマイクロ波によってプラズマを発生させて、窒素
成分（N2、NO）から二酸化窒素(NO2)を生成する。排ガ
ス中にはＮＯｘがかなりの量で含まれるので、ＤＰＦの
後段には、必要に応じて、脱硝装置４を設置することが
できる。ここでの脱硝装置４としては、例えば尿素ＳＣ
Ｒ脱硝、アンモニア脱硝装置などが挙げられる。なお、
通常ＳＣＲの脱硝性能は、ＮＯとＮＯ2の混合ガスで導
入された方が、二酸化窒素だけの場合よりも脱硝率が良
好である。以下、本実施の形態をさらに詳細に説明す
る。
【００１５】本実施の形態では、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〜
７００Ｗ程度の発振器を用いることができる。
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〜
７００Ｗ程度の発振器を用いることができる。
【００１６】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、
近傍ではオゾン(O3)が多量に発生し、そこを流れる排ガ
ス中の窒素成分（N2,NO）は、オゾンによって二酸化窒
素(NO2)に酸化される。二酸化窒素の生成量は、排ガス
中の酸素濃度に依存して、酸素濃度が高くなれば徐々に
増大し、同時に一酸化窒素も生成する。そしてプラズマ
を発生させれば、瞬時にＮＯおよびＮＯ2を発生させる
ことができる。
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、
近傍ではオゾン(O3)が多量に発生し、そこを流れる排ガ
ス中の窒素成分（N2,NO）は、オゾンによって二酸化窒
素(NO2)に酸化される。二酸化窒素の生成量は、排ガス
中の酸素濃度に依存して、酸素濃度が高くなれば徐々に
増大し、同時に一酸化窒素も生成する。そしてプラズマ
を発生させれば、瞬時にＮＯおよびＮＯ2を発生させる
ことができる。
【００１７】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。
【００１８】排ガス中の黒鉛微粒子は、後流に設けられ
たフィルター３に捕集（トラップ）されている。上記マ
イクロ波によってプラズマを発生させ、二酸化窒素を生
成して排ガスと共に流下させると、ＰＭが燃焼し始め
る。これによって、フィルター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。エンジンの定常
運転時には、排ガスの温度は通常約３００℃以上なの
で、酸化反応はフィルター上で行われる。図３に示すよ
うに、通常の酸素によるカーボンの燃焼には６００℃程
度が必要であるが、本発明の二酸化窒素による燃焼反応
では、３００〜４００℃程度で足りる。よって、フィル
ター３内での酸化燃焼反応は、好ましくは３５０〜４０
０℃で進行する。但し、エンジン始動時等においては排
ガス温度が低温の場合があり、例えば１００〜２５０℃
程度であるので、このような段階に備えて、フィルター
内に燃焼触媒を塗布することもできる。
たフィルター３に捕集（トラップ）されている。上記マ
イクロ波によってプラズマを発生させ、二酸化窒素を生
成して排ガスと共に流下させると、ＰＭが燃焼し始め
る。これによって、フィルター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。エンジンの定常
運転時には、排ガスの温度は通常約３００℃以上なの
で、酸化反応はフィルター上で行われる。図３に示すよ
うに、通常の酸素によるカーボンの燃焼には６００℃程
度が必要であるが、本発明の二酸化窒素による燃焼反応
では、３００〜４００℃程度で足りる。よって、フィル
ター３内での酸化燃焼反応は、好ましくは３５０〜４０
０℃で進行する。但し、エンジン始動時等においては排
ガス温度が低温の場合があり、例えば１００〜２５０℃
程度であるので、このような段階に備えて、フィルター
内に燃焼触媒を塗布することもできる。
【００１９】フィルター部３の構造としては、図１に例
示するように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。
示するように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。
【００２０】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。
【００２１】従来法のようにフィルター前段に酸化触媒
を用いると、燃焼排ガス中のＮＯ濃度に依存して一定割
合で二酸化窒素が生成してしまうが、本発明では、プラ
ズマ発生の電力量によって任意に生成する二酸化窒素の
量を制御可能である。これによって、フィルターに捕捉
されているＰＭの量によって、適宜、酸化反応に最適な
二酸化窒素量を供給可能である。残留するＮＯについて
は、フィルター３の後流に設けられる脱硝装置４によっ
て窒素ガスに還元することができる。
を用いると、燃焼排ガス中のＮＯ濃度に依存して一定割
合で二酸化窒素が生成してしまうが、本発明では、プラ
ズマ発生の電力量によって任意に生成する二酸化窒素の
量を制御可能である。これによって、フィルターに捕捉
されているＰＭの量によって、適宜、酸化反応に最適な
二酸化窒素量を供給可能である。残留するＮＯについて
は、フィルター３の後流に設けられる脱硝装置４によっ
て窒素ガスに還元することができる。
【００２２】次に、上記のような本発明の処理方法は、
以下のような運転方法によって排ガスを効果的に処理す
ることができる。従来の図２に示すような酸化触媒１０
を用いる態様では、ＮＯ2を生成する場合、排ガス中の
ＮＯ濃度に依存して、排ガス中のＮＯが多ければフィル
ター１１を通過するＮＯ2濃度が高く、排ガス中のＮＯ
が少なければフィルター１１を通過するＮＯ2濃度も低
かった。このように、酸化燃焼に寄与させるＮＯ2の量
は制御できなかったので、フィルターに捕捉されている
ＰＭ（カーボン）量等に応じた酸化燃焼は困難であっ
た。つまり、フィルターに捕捉されたＰＭ量が少ないと
きに、ＮＯ2が多量に供給される場合には十分である
が、ＰＭ量が多いときに、ＮＯ2が少量しか供給されな
い場合には酸化燃焼が不十分であった。このような場合
に連続的に運転を継続すると、次第にカーボンが蓄積し
てしまい、別途フィルターを再生処理することやフィル
ターを交換する必要が生じてしまう。
以下のような運転方法によって排ガスを効果的に処理す
ることができる。従来の図２に示すような酸化触媒１０
を用いる態様では、ＮＯ2を生成する場合、排ガス中の
ＮＯ濃度に依存して、排ガス中のＮＯが多ければフィル
ター１１を通過するＮＯ2濃度が高く、排ガス中のＮＯ
が少なければフィルター１１を通過するＮＯ2濃度も低
かった。このように、酸化燃焼に寄与させるＮＯ2の量
は制御できなかったので、フィルターに捕捉されている
ＰＭ（カーボン）量等に応じた酸化燃焼は困難であっ
た。つまり、フィルターに捕捉されたＰＭ量が少ないと
きに、ＮＯ2が多量に供給される場合には十分である
が、ＰＭ量が多いときに、ＮＯ2が少量しか供給されな
い場合には酸化燃焼が不十分であった。このような場合
に連続的に運転を継続すると、次第にカーボンが蓄積し
てしまい、別途フィルターを再生処理することやフィル
ターを交換する必要が生じてしまう。
【００２３】本発明では、フィルター部が一定の圧力損
失以上になった段階で、プラズマを発生させてＮＯ2を
生成させることが好ましい。本発明における好適な運転
方法は、エンジンから排出される排ガスを連続的に供給
し、前記プラズマ発生器からは間欠的にプラズマを生じ
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発
生による二酸化窒素を流下させて黒鉛微粒子を酸化燃焼
する工程と、は別個の工程とし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、プラズマを発生させ
て二酸化窒素を供給し、フィルター上の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、フィルターにトラップされた時点で、
プラズマを発生させる。例えば１５〜３０分間のトラッ
プの後、約３〜５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、ＰＭ燃焼処理に必要とされる
総エネルギー量が少なくて足り、効率的に燃焼処理を行
うことができる。
失以上になった段階で、プラズマを発生させてＮＯ2を
生成させることが好ましい。本発明における好適な運転
方法は、エンジンから排出される排ガスを連続的に供給
し、前記プラズマ発生器からは間欠的にプラズマを生じ
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発
生による二酸化窒素を流下させて黒鉛微粒子を酸化燃焼
する工程と、は別個の工程とし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、プラズマを発生させ
て二酸化窒素を供給し、フィルター上の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、フィルターにトラップされた時点で、
プラズマを発生させる。例えば１５〜３０分間のトラッ
プの後、約３〜５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、ＰＭ燃焼処理に必要とされる
総エネルギー量が少なくて足り、効率的に燃焼処理を行
うことができる。
【００２４】また、本発明では、プラズマ発生器によっ
て発生させるプラズマ量によって、発生するＮＯ2を制
御できるので、フィルターに蓄積したＰＭ量に合わせて
ＮＯ2を生成させることができる。例えば、フィルター
前後における排ガスの圧力損失を測定してフィルターに
蓄積した黒鉛微粒子の量を換算し、該量から酸化燃焼に
必要とされる二酸化窒素濃度を算出する。その後、流通
する排ガスが該二酸化窒素濃度になるようにプラズマ発
生器のプラズマ発生量を制御することができる。この場
合、フィルター３前後の排ガス流路内には圧力計を設置
して、それぞれ排ガスの圧力を測定する。その圧力差か
ら、フィルター３部の圧力損失が計算できる。次いで、
この圧力損失とフィルターに蓄積したＰＭ量との関係
は、ほぼ線形関係であることから、黒鉛微粒子の量が換
算できる。このＰＭ量に合わせて、ＰＭの酸化燃焼に必
要とされる二酸化窒素濃度が算出される。そして、排ガ
スをこの二酸化窒素濃度にするのに十分なプラズマを発
生させるだけの電力を、プラズマ発生器に送ることによ
って、効率的にＰＭを酸化燃焼させることができる。例
えばＤＰＦ形状12mil/200cpi、排ガスの線速度２．５〜
３ｍ／ｈの場合には、経験的に以下のような圧力損失Δ
Pと黒煙微粒子の堆積量ΔWとの関係式（１）から、ＰＭ
量を求めることができる。なお、milは壁厚を示し1m il
は1/1000インチであり、cpiは単位平方インチ当たりの
セル数である。
て発生させるプラズマ量によって、発生するＮＯ2を制
御できるので、フィルターに蓄積したＰＭ量に合わせて
ＮＯ2を生成させることができる。例えば、フィルター
前後における排ガスの圧力損失を測定してフィルターに
蓄積した黒鉛微粒子の量を換算し、該量から酸化燃焼に
必要とされる二酸化窒素濃度を算出する。その後、流通
する排ガスが該二酸化窒素濃度になるようにプラズマ発
生器のプラズマ発生量を制御することができる。この場
合、フィルター３前後の排ガス流路内には圧力計を設置
して、それぞれ排ガスの圧力を測定する。その圧力差か
ら、フィルター３部の圧力損失が計算できる。次いで、
この圧力損失とフィルターに蓄積したＰＭ量との関係
は、ほぼ線形関係であることから、黒鉛微粒子の量が換
算できる。このＰＭ量に合わせて、ＰＭの酸化燃焼に必
要とされる二酸化窒素濃度が算出される。そして、排ガ
スをこの二酸化窒素濃度にするのに十分なプラズマを発
生させるだけの電力を、プラズマ発生器に送ることによ
って、効率的にＰＭを酸化燃焼させることができる。例
えばＤＰＦ形状12mil/200cpi、排ガスの線速度２．５〜
３ｍ／ｈの場合には、経験的に以下のような圧力損失Δ
Pと黒煙微粒子の堆積量ΔWとの関係式（１）から、ＰＭ
量を求めることができる。なお、milは壁厚を示し1m il
は1/1000インチであり、cpiは単位平方インチ当たりの
セル数である。
【００２５】
ΔW＝（ΔP−５００）／１１０×Vc ・・・（１）
〔式中、ΔPは圧力損失[mmH2O], ΔWは黒煙微粒子の堆
積量[g], VcはＤＰＦの容積［リットル］をそれぞれ示
す。〕
積量[g], VcはＤＰＦの容積［リットル］をそれぞれ示
す。〕
【００２６】本発明の処理方法においては、上記フィル
ターの後流側には、尿素等による接触還元脱硝触媒（Ｓ
ＣＲ）による脱硝装置４を設置することが好ましい。こ
れにより、排ガス中に含まれる窒素酸化物（NO,NO2）を
窒素ガス(N2)に分解除去することができる。
ターの後流側には、尿素等による接触還元脱硝触媒（Ｓ
ＣＲ）による脱硝装置４を設置することが好ましい。こ
れにより、排ガス中に含まれる窒素酸化物（NO,NO2）を
窒素ガス(N2)に分解除去することができる。
【００２７】実施の形態（その２）
図４に、本発明の排ガス処理装置の一例を示す。図４の
エンジン排ガス処理装置では、排ガスの流れ方向に対し
て前流側にて、窒素および酸素を含むガスをプラズマ発
生器に通して処理用ガスとする。プラズマ発生器は上記
したような作用を有する装置であれば、何ら限定される
ものではないが、例えば図４に示すような共振器１とプ
ラズマ誘起体２とを配置した装置が好適に挙げられる。
共振器１では、外部発振器からのマイクロ波を装置内部
に共振させ、近傍のガス流路内に設置されたプラズマ誘
起体２では、共振器１からのマイクロ波によってプラズ
マを発生する。
エンジン排ガス処理装置では、排ガスの流れ方向に対し
て前流側にて、窒素および酸素を含むガスをプラズマ発
生器に通して処理用ガスとする。プラズマ発生器は上記
したような作用を有する装置であれば、何ら限定される
ものではないが、例えば図４に示すような共振器１とプ
ラズマ誘起体２とを配置した装置が好適に挙げられる。
共振器１では、外部発振器からのマイクロ波を装置内部
に共振させ、近傍のガス流路内に設置されたプラズマ誘
起体２では、共振器１からのマイクロ波によってプラズ
マを発生する。
【００２８】このプラズマ発生器を経由した窒素および
酸素を含むガスは、プラズマ発生によるプラズマ化によ
って、二酸化窒素を含む処理用ガスとなる。ここでプラ
ズマ発生器に導入される窒素および酸素を含むガスは、
通常の空気の他、エンジン排ガスの一部を用いることも
できる。この処理用ガスは、処理ガス合流部において排
ガスを流通させる主管と合流する。該合流部は図４に示
すように、排ガスを流通させる主幹に、枝状に付随させ
た処理用ガスを流通させる枝管を接続させた形状の他、
一方が排ガス、他方が処理用ガスを流通させる略同型の
２つの管を合流させる形状であってもよい。このような
処理用ガス合流部の後流には、排ガス中の黒煙微粒子を
捕集するフィルター３が設けられている。このフィルタ
ー３は、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態様が好ましい。例えば、細孔
径が大きいものから小さいものへと３段階に変化させ、
最終的には１μｍ程度の粒径の細孔径にし、微粒子を捕
捉する。また必要に応じて、フィルター３の後流側に、
さらに加えて脱硝触媒４を備える。脱硝装置４として
は、例えば尿素ＳＣＲ脱硝、アンモニア脱硝装置などが
挙げられる。
酸素を含むガスは、プラズマ発生によるプラズマ化によ
って、二酸化窒素を含む処理用ガスとなる。ここでプラ
ズマ発生器に導入される窒素および酸素を含むガスは、
通常の空気の他、エンジン排ガスの一部を用いることも
できる。この処理用ガスは、処理ガス合流部において排
ガスを流通させる主管と合流する。該合流部は図４に示
すように、排ガスを流通させる主幹に、枝状に付随させ
た処理用ガスを流通させる枝管を接続させた形状の他、
一方が排ガス、他方が処理用ガスを流通させる略同型の
２つの管を合流させる形状であってもよい。このような
処理用ガス合流部の後流には、排ガス中の黒煙微粒子を
捕集するフィルター３が設けられている。このフィルタ
ー３は、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態様が好ましい。例えば、細孔
径が大きいものから小さいものへと３段階に変化させ、
最終的には１μｍ程度の粒径の細孔径にし、微粒子を捕
捉する。また必要に応じて、フィルター３の後流側に、
さらに加えて脱硝触媒４を備える。脱硝装置４として
は、例えば尿素ＳＣＲ脱硝、アンモニア脱硝装置などが
挙げられる。
【００２９】
【発明の効果】本発明の処理方法によれば、プラズマに
よる二酸化窒素の生成源に、排気中の窒素ガスが利用で
きるため、フィルターに捕捉されたＰＭ量に応じて、常
に適正な二酸化窒素濃度に制御することができる。ま
た、無触媒で二酸化窒素を生成できるため、燃料中の硫
黄の影響がなく、現行燃料でも適用が可能である。
よる二酸化窒素の生成源に、排気中の窒素ガスが利用で
きるため、フィルターに捕捉されたＰＭ量に応じて、常
に適正な二酸化窒素濃度に制御することができる。ま
た、無触媒で二酸化窒素を生成できるため、燃料中の硫
黄の影響がなく、現行燃料でも適用が可能である。
【図１】本発明の処理方法を好適に実施できる装置の構
成を模式的に示す断面図である。
成を模式的に示す断面図である。
【図２】従来の処理装置の概略構成を模式的に示す図で
ある。
ある。
【図３】カーボンの燃焼特性を、a)二酸化窒素による場
合、b)酸素による場合、それぞれで温度に対してプロッ
トした図である。
合、b)酸素による場合、それぞれで温度に対してプロッ
トした図である。
【図４】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 プラズマ誘起体
３ フィルター
４ 脱硝装置
１０ 酸化触媒
１１ パテキュレートフィルター
１２ 排ガス処理装置
─────────────────────────────────────────────────────
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 53/56 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｃ ４Ｇ０７５
53/74 3/18 Ｂ
53/94 3/24 Ｅ
Ｂ０１Ｊ 19/08 3/28 ３０１Ｃ
Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ
3/18 53/34 １２９Ｃ
3/24 ＺＡＢ
3/28 ３０１ １２９Ｂ
// Ｂ０１Ｄ 46/42 53/36 １０４Ａ
(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 牟田 研二
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 佐竹 宏次
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
Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA04 AA06 BA01 BA08
CA01 DA04 DA12 EA02
3G091 AA18 AA19 AA28 AB05 AB13
AB14 BA00 BA14 BA31 BA38
CA13 CA17 CB08 DB10 EA17
EA32 FB10 FC02 GA06 GA19
GA20 GA24 GB01X GB10X
GB17X HA16 HA36 HA37
HA42 HB03
4D002 AA12 AC10 BA05 BA06 BA09
4D048 AA06 AA18 AB01 AB02 AC03
CD05 EA03
4D058 JA01 JB02 JB22 KB11 MA41
SA08
4G075 AA03 AA27 AA37 AA61 BA01
BA05 BA06 BB05 BD01 CA26
CA47 DA02 DA12 EA05 EB21
FB04 FC06 FC07
Claims (10)
- 【請求項１】 エンジンからの排ガスの流路に備えられ
るプラズマ発生器によってプラズマを発生させ、該排ガ
ス中の窒素成分をプラズマ化して二酸化窒素を生成し、
排ガス中の黒鉛微粒子を酸化燃焼することを特徴とする
エンジン排ガスの処理方法。 - 【請求項２】 エンジンからの排ガスの流れ方向に対し
て後流側に備えられるフィルターに、該排ガス中に含ま
れる黒鉛微粒子を捕集して蓄積する工程と、 排ガスの流れ方向に対して前流側に備えられるプラズマ
発生器によって生じるプラズマにより、該排ガス中の窒
素成分をプラズマ化して二酸化窒素を生成する工程と、 該二酸化窒素を含むガスを流下させることによって、後
流側に備えられたフィルターに蓄積した黒鉛微粒子を連
続的又は間欠的に酸化燃焼する工程と、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３】 前記フィルターの後流にて、排ガスに酸
化窒素化合物の還元による脱硝工程をさらに含むことを
特徴とする請求項２に記載のエンジン排ガスの処理方
法。 - 【請求項４】 前記フィルター前後における排ガスの圧
力損失を測定してフィルターに蓄積した黒鉛微粒子の量
を換算し、該量から酸化燃焼に必要とされる二酸化窒素
濃度を算出した後、流通する排ガスが該二酸化窒素濃度
になるようにプラズマ発生器のプラズマ発生量を制御す
ることを特徴とする請求項２に記載のエンジン排ガスの
処理方法。 - 【請求項５】 前記フィルター前における排ガスの温度
を検知し、排ガス温度が任意の検出温度範囲に達した際
に、プラズマ発生器を起動して二酸化窒素を生成させ、
フィルターに蓄積した黒鉛微粒子を間欠的に燃焼するこ
とを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン排ガス
の処理方法。 - 【請求項６】 前記フィルター前後における排ガスの圧
力損失を検知し、任意の圧力損失に達した際に、プラズ
マ発生器を起動して二酸化窒素を生成させ、フィルター
に蓄積した黒鉛微粒子を間欠的に燃焼することを特徴と
する請求項２又は３に記載のエンジン排ガスの処理方
法。 - 【請求項７】 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、窒素およ
び酸素を含むガスを導入してプラズマを発生させる、プ
ラズマ発生器と、 該プラズマ発生器を経由した処理用ガスを排ガスの流れ
に合流させる、処理用ガス合流部と、 該処理用ガス合流部の後流に設けられ、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８】 前記プラズマ発生器が、 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、 該共振器近傍のガス流路内に設置され、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、を含むことを特徴とする請求項７記載のエンジ
ン排ガスの処理装置。 - 【請求項９】 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７又は８に記載のエンジン排ガスの
処理装置。 - 【請求項１０】 前記フィルターの後流側に、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７〜９のいずれかに記載のエンジン排ガスの処理装
置。
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2002
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