JP2003269134A - 排気浄化装置 - Google Patents
排気浄化装置Info
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Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率的にＰＭを含む排気を浄化する。
【解決手段】 反応ケース２０は、エンジンから出力さ
れた排気に含まれるＰＭを帯電させる帯電用電極２１
と、帯電されたＰＭを集塵して捕集する接地極２２と、
接地極２２から流れたＰＭを捕集するＤＰＦ２３と、を
備えている。
れた排気に含まれるＰＭを帯電させる帯電用電極２１
と、帯電されたＰＭを集塵して捕集する接地極２２と、
接地極２２から流れたＰＭを捕集するＤＰＦ２３と、を
備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化装置に係
り、特にエンジンの排気に含まれるすす、燃料やエンジ
ンオイルの燃えかすである可溶有機成分（ＳＯＦ：Ｓｏ
ｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）等の
粒子状物質（以下「ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍ
ａｔｔｅｒ）」という。）を浄化するのに用いて好適な
排気浄化装置に関する。
り、特にエンジンの排気に含まれるすす、燃料やエンジ
ンオイルの燃えかすである可溶有機成分（ＳＯＦ：Ｓｏ
ｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）等の
粒子状物質（以下「ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍ
ａｔｔｅｒ）」という。）を浄化するのに用いて好適な
排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】内燃機
関の開発及び使用においては、内燃機関からの有害な排
気物質を浄化することが重要ある。特にディーゼル機関
の場合、排気中に有害なＰＭが含まれており、ＰＭをど
のように浄化するかが問題となっている。
関の開発及び使用においては、内燃機関からの有害な排
気物質を浄化することが重要ある。特にディーゼル機関
の場合、排気中に有害なＰＭが含まれており、ＰＭをど
のように浄化するかが問題となっている。
【０００３】特開平９−３２９０１５号公報では、排気
中に含まれるＰＭを除去するために、一対の電極間に誘
電体で構成された多孔質フィルタ及び誘電体を少なくと
も１つ挟み込んだコロナ放電素子及びそれを用いたガス
処理装置（以下「従来技術１」という。）が提案されて
いる。
中に含まれるＰＭを除去するために、一対の電極間に誘
電体で構成された多孔質フィルタ及び誘電体を少なくと
も１つ挟み込んだコロナ放電素子及びそれを用いたガス
処理装置（以下「従来技術１」という。）が提案されて
いる。
【０００４】しかし、従来技術１では、集塵効率を上げ
ようとすると多孔質フィルタの目を細かくする必要があ
る。これにより、処理前の排気と処理後の排気の差圧が
大きくなってしまって、効率的にＰＭを除去することが
できず、圧力損失が大きくなってしまう問題がある。ま
た、一対の電極間に高電圧を印加して放電を起こすこと
によってＰＭを燃焼して除去するので、消費電力が大き
くなってしまう問題もある。
ようとすると多孔質フィルタの目を細かくする必要があ
る。これにより、処理前の排気と処理後の排気の差圧が
大きくなってしまって、効率的にＰＭを除去することが
できず、圧力損失が大きくなってしまう問題がある。ま
た、一対の電極間に高電圧を印加して放電を起こすこと
によってＰＭを燃焼して除去するので、消費電力が大き
くなってしまう問題もある。
【０００５】特開平６−２４１０１９号公報では、ペレ
ットを電極間に入れて、その部分を放電することでＰＭ
を燃焼除去するガス浄化装置及び方法（以下「従来技術
２」という。）が提案されている。
ットを電極間に入れて、その部分を放電することでＰＭ
を燃焼除去するガス浄化装置及び方法（以下「従来技術
２」という。）が提案されている。
【０００６】しかし、従来技術２では、小さいＰＭを十
分に浄化することができない問題がある。また、従来技
術２は、放電のみでＰＭを燃焼しているので、消費電力
が大きくなってしまう問題もある。
分に浄化することができない問題がある。また、従来技
術２は、放電のみでＰＭを燃焼しているので、消費電力
が大きくなってしまう問題もある。
【０００７】本発明は、上述した課題を解決するために
提案されたものであり、効率的にＰＭを含む排気を浄化
することができる排気浄化装置を提供することを目的と
する。
提案されたものであり、効率的にＰＭを含む排気を浄化
することができる排気浄化装置を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を帯電させる帯電
手段と、前記帯電手段より排気下流側に設けられた接地
極と、前記帯電手段と前記接地極との間で帯電された粒
子状物質を捕集するフィルタと、を備えている。
内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を帯電させる帯電
手段と、前記帯電手段より排気下流側に設けられた接地
極と、前記帯電手段と前記接地極との間で帯電された粒
子状物質を捕集するフィルタと、を備えている。
【０００９】帯電手段に直流の高電圧が印加されると、
帯電手段と接地極との間に電圧勾配が生じ、コロナ放電
が発生する。これにより、内燃機関の排気に含まれる粒
子状物質が帯電され、微小の粒子状物質は大きな塊にな
る。
帯電手段と接地極との間に電圧勾配が生じ、コロナ放電
が発生する。これにより、内燃機関の排気に含まれる粒
子状物質が帯電され、微小の粒子状物質は大きな塊にな
る。
【００１０】フィルタは、接地極から流れてきた粒子状
物質を捕集する。このように、上記発明は、静電的に集
塵された粒子状物質を接地極で集塵し、更に接地極から
流れた粒子状物質を捕集することにより、排気中から粒
子状物質を効率よく除去することができる。
物質を捕集する。このように、上記発明は、静電的に集
塵された粒子状物質を接地極で集塵し、更に接地極から
流れた粒子状物質を捕集することにより、排気中から粒
子状物質を効率よく除去することができる。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記接地極は、網目状に構成されたことを
特徴とする。このような構成の接地極は、静電的に集塵
されて塊になった粒子状物質を捕集する。なお、網目
は、粒子状物質の粒子径よりも大きくてもよい。このよ
うにして、接地極には粒子状物質が次第に堆積される。
大きな塊になった粒子状物質の一部は崩れて、排気下流
に流される。そして、フィルタは、接地極から流れた粒
子状物質を捕集する。したがって、上記発明は、粒子状
物質を静電的に捕集すると共に更に機械的に捕集するこ
とで、低圧損で効率的に粒子状物質を除去することがで
きる。
明において、前記接地極は、網目状に構成されたことを
特徴とする。このような構成の接地極は、静電的に集塵
されて塊になった粒子状物質を捕集する。なお、網目
は、粒子状物質の粒子径よりも大きくてもよい。このよ
うにして、接地極には粒子状物質が次第に堆積される。
大きな塊になった粒子状物質の一部は崩れて、排気下流
に流される。そして、フィルタは、接地極から流れた粒
子状物質を捕集する。したがって、上記発明は、粒子状
物質を静電的に捕集すると共に更に機械的に捕集するこ
とで、低圧損で効率的に粒子状物質を除去することがで
きる。
【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記フィルタは、ハニカムフィルタである
ことを特徴とする。上記発明は、ハニカムフィルタを用
いて粒子状物質を捕集することにより、圧損を更に低減
することができる。
明において、前記フィルタは、ハニカムフィルタである
ことを特徴とする。上記発明は、ハニカムフィルタを用
いて粒子状物質を捕集することにより、圧損を更に低減
することができる。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記接地極は、前記ハニカムフィルタの排
気上流側に付着された粒子状物質又は導電性物質によっ
て構成されたことを特徴とする。
明において、前記接地極は、前記ハニカムフィルタの排
気上流側に付着された粒子状物質又は導電性物質によっ
て構成されたことを特徴とする。
【００１４】粒子状物質が、ハニカムフィルタの排気上
流側に付着した場合には、帯電手段の対極となる接地極
として機能する。このため、上記発明は、接地極を設け
る必要がないので、小型化、軽量化を図ることができ
る。
流側に付着した場合には、帯電手段の対極となる接地極
として機能する。このため、上記発明は、接地極を設け
る必要がないので、小型化、軽量化を図ることができ
る。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１から４の
いずれか１項記載の発明において、前記接地極、前記フ
ィルタの少なくとも１つは、粒子状物質酸化触媒、窒素
酸化物浄化触媒の少なくとも１つを備えていることを特
徴とする。
いずれか１項記載の発明において、前記接地極、前記フ
ィルタの少なくとも１つは、粒子状物質酸化触媒、窒素
酸化物浄化触媒の少なくとも１つを備えていることを特
徴とする。
【００１６】これにより、上記発明は、接地極やフィル
タに堆積されたＰＭをＰＭ酸化触媒によって燃焼するの
で、完全に除去することができる。また、窒素酸化物を
窒素酸化物浄化触媒によって完全に浄化することができ
る。
タに堆積されたＰＭをＰＭ酸化触媒によって燃焼するの
で、完全に除去することができる。また、窒素酸化物を
窒素酸化物浄化触媒によって完全に浄化することができ
る。
【００１７】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
いずれか１項記載の発明において、所定の電圧が印加さ
れる帯電極を更に備え、前記帯電手段は、所定の電圧を
前記帯電極に印加することで、前記帯電極と前記接地極
との間で発生するプラズマにより前記粒子状物質を帯電
させることを特徴とする。
いずれか１項記載の発明において、所定の電圧が印加さ
れる帯電極を更に備え、前記帯電手段は、所定の電圧を
前記帯電極に印加することで、前記帯電極と前記接地極
との間で発生するプラズマにより前記粒子状物質を帯電
させることを特徴とする。
【００１８】これにより、前記帯電極と前記接地極との
間でプラズマが発生し、排気に含まれる粒子状物質が帯
電される。そして、フィルタは、帯電されて大きな塊に
なった粒子状物質を捕集することができる。なお、帯電
極に印加する所定の電圧は、請求項７のようにするのが
好ましい。
間でプラズマが発生し、排気に含まれる粒子状物質が帯
電される。そして、フィルタは、帯電されて大きな塊に
なった粒子状物質を捕集することができる。なお、帯電
極に印加する所定の電圧は、請求項７のようにするのが
好ましい。
【００１９】すなわち、請求項７記載の発明は、請求項
６記載の発明において、前記所定の電圧は負の高電圧で
あることを特徴とする。
６記載の発明において、前記所定の電圧は負の高電圧で
あることを特徴とする。
【００２０】請求項８記載の発明は、請求項１から７の
いずれか１項記載の発明において、排気浄化前後の排気
の差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段に
より検出された差圧が所定値以上となったときに前記フ
ィルタの回復処理を実行するフィルタ回復処理手段と、
を更に備えたことを特徴とする。
いずれか１項記載の発明において、排気浄化前後の排気
の差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段に
より検出された差圧が所定値以上となったときに前記フ
ィルタの回復処理を実行するフィルタ回復処理手段と、
を更に備えたことを特徴とする。
【００２１】粒子状物質の浄化処理を行っていくと、フ
ィルタに粒子状物質が堆積されて、浄化能力が低下す
る。そこで、フィルタの回復処理を実行することによ
り、粒子状物質の浄化能力を再び上げることができる。
ィルタに粒子状物質が堆積されて、浄化能力が低下す
る。そこで、フィルタの回復処理を実行することによ
り、粒子状物質の浄化能力を再び上げることができる。
【００２２】請求項９記載の発明は、請求項８記載の発
明において、前記フィルタ回復処理手段は、前記内燃機
関から排出された排気の温度を所定値以上に設定するこ
とを特徴とする。
明において、前記フィルタ回復処理手段は、前記内燃機
関から排出された排気の温度を所定値以上に設定するこ
とを特徴とする。
【００２３】内燃機関から排出された排気の温度が所定
値以上になると、粒子状物質酸化触媒が活性化される。
この結果、フィルタに堆積された粒子状物質が燃焼浄化
されるので、粒子状物質の浄化能力を再び上げることが
できる。
値以上になると、粒子状物質酸化触媒が活性化される。
この結果、フィルタに堆積された粒子状物質が燃焼浄化
されるので、粒子状物質の浄化能力を再び上げることが
できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】［第１の実施の形態］図１は、第１の実施
の形態に係る排気浄化装置の構成を示す図である。
の形態に係る排気浄化装置の構成を示す図である。
【００２６】上記排気浄化装置は、エンジン１から排出
され排気管２を介して供給される排気の温度を検出する
排気温度計１１と、浄化前後の排気の差圧を検出する差
圧計１２と、直流電圧を印加する電源装置１３と、エン
ジン１からの排気を一時貯蔵して浄化する反応ケース２
０と、全体的な制御を行うコントローラ３０と、を備え
ている。
され排気管２を介して供給される排気の温度を検出する
排気温度計１１と、浄化前後の排気の差圧を検出する差
圧計１２と、直流電圧を印加する電源装置１３と、エン
ジン１からの排気を一時貯蔵して浄化する反応ケース２
０と、全体的な制御を行うコントローラ３０と、を備え
ている。
【００２７】図２は、反応ケース２０の内部構成を示す
図である。反応ケース２０は、排気の上流から下流に向
かって、排気に含まれる粒子状物質（以下「ＰＭ」とい
う。）を帯電させる帯電用電極２１と、帯電されたＰＭ
を集塵する接地極２２と、集塵されたＰＭを捕集するデ
ィーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」と
いう。）２３と、を備えている。
図である。反応ケース２０は、排気の上流から下流に向
かって、排気に含まれる粒子状物質（以下「ＰＭ」とい
う。）を帯電させる帯電用電極２１と、帯電されたＰＭ
を集塵する接地極２２と、集塵されたＰＭを捕集するデ
ィーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」と
いう。）２３と、を備えている。
【００２８】帯電用電極２１は、棒状の導電体で構成さ
れ、所定間隔毎に排気の下流側に複数の突起部２１ａを
設けている。帯電用電極２１は、その両端がそれぞれ碍
子２４によって反応ケース２０に固定されており、排気
の流れに対して軸方向が直交するようになっている。ま
た、帯電用電極２１は、電源装置１３の負電極側に接続
されている。帯電用電極２１は、碍子２４によって固定
されているので、反応ケース２０に絶縁された状態にな
っている。そして、帯電用電極２１は、突起部２１ａを
介してＰＭを帯電させる。
れ、所定間隔毎に排気の下流側に複数の突起部２１ａを
設けている。帯電用電極２１は、その両端がそれぞれ碍
子２４によって反応ケース２０に固定されており、排気
の流れに対して軸方向が直交するようになっている。ま
た、帯電用電極２１は、電源装置１３の負電極側に接続
されている。帯電用電極２１は、碍子２４によって固定
されているので、反応ケース２０に絶縁された状態にな
っている。そして、帯電用電極２１は、突起部２１ａを
介してＰＭを帯電させる。
【００２９】図３は、接地極２２の平面図である。接地
極２２は、コロナ放電を発生させるための帯電用電極２
１の対極となるものであり、反応ケース２０を介して接
地されている。接地極２２は、網目状に形成されてお
り、本実施の形態ではステンレス網で構成されている。
極２２は、コロナ放電を発生させるための帯電用電極２
１の対極となるものであり、反応ケース２０を介して接
地されている。接地極２２は、網目状に形成されてお
り、本実施の形態ではステンレス網で構成されている。
【００３０】ＤＰＦ２３は、排気中のＰＭ、特にすす成
分を主に捕集するフィルタであり、接地極２２に対して
排気の下流側に配置されている。なお、ＤＰＦ２３は、
保持部材２５によって反応ケース２０の内部に支持され
ている。
分を主に捕集するフィルタであり、接地極２２に対して
排気の下流側に配置されている。なお、ＤＰＦ２３は、
保持部材２５によって反応ケース２０の内部に支持され
ている。
【００３１】ここで、接地極２２及びＤＰＦ２３には、
ＰＭ酸化触媒とＮＯｘ浄化触媒が担持されている。ＰＭ
酸化触媒は、低温時ではすすや可溶有機成分等のＰＭを
捕集し、高温時ではこれらを酸化して浄化する。ＮＯｘ
浄化触媒は、低温時ではＮＯｘを吸蔵し、高温時ではＮ
Ｏｘを浄化する。上記触媒としては、例えばＰｔ系触媒
等が好ましい。
ＰＭ酸化触媒とＮＯｘ浄化触媒が担持されている。ＰＭ
酸化触媒は、低温時ではすすや可溶有機成分等のＰＭを
捕集し、高温時ではこれらを酸化して浄化する。ＮＯｘ
浄化触媒は、低温時ではＮＯｘを吸蔵し、高温時ではＮ
Ｏｘを浄化する。上記触媒としては、例えばＰｔ系触媒
等が好ましい。
【００３２】コントローラ３０は、排気温度計１１、差
圧計１２、その他の各種センサの検出結果に基づいて、
エンジン回転数や燃料の噴射タイミングを制御する。
圧計１２、その他の各種センサの検出結果に基づいて、
エンジン回転数や燃料の噴射タイミングを制御する。
【００３３】以上のように構成された排気浄化装置にお
いて、コントローラ３０は、排気に含まれるＰＭを効率
的に浄化するために次のような制御を行う。
いて、コントローラ３０は、排気に含まれるＰＭを効率
的に浄化するために次のような制御を行う。
【００３４】図４は、コントローラ３０の処理手順を説
明するフローチャートである。コントローラ３０は、エ
ンジン１が始動すると、ステップＳＴ１からステップＳ
Ｔ８までの処理を実行する。
明するフローチャートである。コントローラ３０は、エ
ンジン１が始動すると、ステップＳＴ１からステップＳ
Ｔ８までの処理を実行する。
【００３５】ステップＳＴ１では、コントローラ３０
は、電源装置１３を介して帯電用電極２１に負の高電圧
（例えば、−１０ｋＶ程度）を印加して、ステップＳＴ
２に移行する。
は、電源装置１３を介して帯電用電極２１に負の高電圧
（例えば、−１０ｋＶ程度）を印加して、ステップＳＴ
２に移行する。
【００３６】図５は、帯電用電極２１に印加される電圧
の経時変化を示す図である。これにより、帯電用電極２
１と接地極２２の間には電圧勾配（電界）が生じ、帯電
用電極２１の周囲にプラズマが発生する。
の経時変化を示す図である。これにより、帯電用電極２
１と接地極２２の間には電圧勾配（電界）が生じ、帯電
用電極２１の周囲にプラズマが発生する。
【００３７】図６は、ＰＭが帯電用電極２１によって帯
電される様子を示す図である。同図に示すように、排気
に含まれるＰＭは、帯電用電極２１の突起部２１ａの周
囲に生じたプラズマによって負に帯電される。
電される様子を示す図である。同図に示すように、排気
に含まれるＰＭは、帯電用電極２１の突起部２１ａの周
囲に生じたプラズマによって負に帯電される。
【００３８】図７は、帯電されたＰＭが接地極２２によ
って集塵される様子を示す断面図である。帯電されたＰ
Ｍは、同図に示すように、接地されている接地極２２に
静電的に集塵される。このように、接地極２２は、ＰＭ
を静電的に集塵することによって、フィルタの目よりも
細かいＰＭであっても捕集することができる。
って集塵される様子を示す断面図である。帯電されたＰ
Ｍは、同図に示すように、接地されている接地極２２に
静電的に集塵される。このように、接地極２２は、ＰＭ
を静電的に集塵することによって、フィルタの目よりも
細かいＰＭであっても捕集することができる。
【００３９】ＰＭは塊になって接地極２２に堆積してい
くが、堆積量が増えていくとＰＭの一部が崩れて下流に
流される。そこで、ＤＰＦ２３は、接地極２２から流れ
たＰＭを捕集する。すなわち、ＤＰＦ２３は、接地極２
２で集塵できないＰＭを捕集して、排気からＰＭを完全
に除去している。
くが、堆積量が増えていくとＰＭの一部が崩れて下流に
流される。そこで、ＤＰＦ２３は、接地極２２から流れ
たＰＭを捕集する。すなわち、ＤＰＦ２３は、接地極２
２で集塵できないＰＭを捕集して、排気からＰＭを完全
に除去している。
【００４０】ステップＳＴ２では、コントローラ３０
は、差圧計１２で検出された浄化前後の排気の差圧を読
み込んで、このときの差圧を記憶し、ステップＳＴ３に
移行する。
は、差圧計１２で検出された浄化前後の排気の差圧を読
み込んで、このときの差圧を記憶し、ステップＳＴ３に
移行する。
【００４１】ステップＳＴ３では、コントローラ３０
は、差圧計１２で検出された差圧が所定値以上であるか
を判定する。ここで、接地極２２やＤＰＦ２３によるＰ
Ｍ捕集量が少量の場合、排気の流れは良好であり、浄化
前後の排気の差圧は所定値未満になる。しかし、ＰＭ捕
集量が多量の場合、排気の流れが悪くなり、浄化前後の
排気の差圧が所定値以上になる。
は、差圧計１２で検出された差圧が所定値以上であるか
を判定する。ここで、接地極２２やＤＰＦ２３によるＰ
Ｍ捕集量が少量の場合、排気の流れは良好であり、浄化
前後の排気の差圧は所定値未満になる。しかし、ＰＭ捕
集量が多量の場合、排気の流れが悪くなり、浄化前後の
排気の差圧が所定値以上になる。
【００４２】そこで、コントローラ３０は、差圧が所定
値以上であるときは多量のＰＭが捕集されているのでス
テップＳＴ５に移行し、差圧が所定値未満であるときは
ＰＭがあまり捕集されていないのでステップＳＴ４に移
行する。
値以上であるときは多量のＰＭが捕集されているのでス
テップＳＴ５に移行し、差圧が所定値未満であるときは
ＰＭがあまり捕集されていないのでステップＳＴ４に移
行する。
【００４３】ステップＳＴ４では、コントローラ３０
は、所定のインターバルをおいた後、再びステップＳＴ
２に戻る。したがって、差圧計１２で検出された差圧が
所定値以上になるまで、ステップＳＴ２からステップＳ
Ｔ４までの処理を繰り返し実行する。
は、所定のインターバルをおいた後、再びステップＳＴ
２に戻る。したがって、差圧計１２で検出された差圧が
所定値以上になるまで、ステップＳＴ２からステップＳ
Ｔ４までの処理を繰り返し実行する。
【００４４】ステップＳＴ５では、コントローラ３０
は、排気温度計１１で検出された排気温を読み込んで記
憶して、ステップＳＴ６に移行する。
は、排気温度計１１で検出された排気温を読み込んで記
憶して、ステップＳＴ６に移行する。
【００４５】ステップＳＴ６では、コントローラ３０
は、接地極２２やＤＰＦ２３に担持されたＰＭ酸化触媒
によってＰＭを燃焼できるか、具体的には排気温度計１
１で検出された温度が所定温度以上であるかを判定す
る。ここにいう所定温度とは、ＰＭ酸化触媒が酸化反応
を開始してＰＭを燃焼する温度をいう。そして、ＰＭ酸
化触媒によってＰＭを燃焼できると判定したときは、ス
テップＳＴ４を経て、再びステップＳＴ２に移行する。
は、接地極２２やＤＰＦ２３に担持されたＰＭ酸化触媒
によってＰＭを燃焼できるか、具体的には排気温度計１
１で検出された温度が所定温度以上であるかを判定す
る。ここにいう所定温度とは、ＰＭ酸化触媒が酸化反応
を開始してＰＭを燃焼する温度をいう。そして、ＰＭ酸
化触媒によってＰＭを燃焼できると判定したときは、ス
テップＳＴ４を経て、再びステップＳＴ２に移行する。
【００４６】これにより、接地極２２に担持されたＰＭ
酸化触媒はＰＭを燃焼し、接地極２２にＰＭが過大に堆
積されるのを防止すると共に、ＰＭの浄化を促進する。
また、ＤＰＦ２３に担持されたＰＭ酸化触媒も同様にＰ
Ｍを燃焼して除去する。さらに、接地極２２及びＤＰＦ
２３に担持されたＮＯｘ浄化触媒は、排気中のＮＯｘを
浄化する。
酸化触媒はＰＭを燃焼し、接地極２２にＰＭが過大に堆
積されるのを防止すると共に、ＰＭの浄化を促進する。
また、ＤＰＦ２３に担持されたＰＭ酸化触媒も同様にＰ
Ｍを燃焼して除去する。さらに、接地極２２及びＤＰＦ
２３に担持されたＮＯｘ浄化触媒は、排気中のＮＯｘを
浄化する。
【００４７】一方、コントローラ３０は、ＰＭ酸化触媒
によってＰＭを燃焼できないと判定したときは、ステッ
プＳＴ７に移行する。
によってＰＭを燃焼できないと判定したときは、ステッ
プＳＴ７に移行する。
【００４８】ステップＳＴ７では、コントローラ３０
は、エンジン回転数を上げたり、燃料の噴射タイミング
を変えて、排気温度を上昇させる制御を行って、ステッ
プＳＴ８に移行する。
は、エンジン回転数を上げたり、燃料の噴射タイミング
を変えて、排気温度を上昇させる制御を行って、ステッ
プＳＴ８に移行する。
【００４９】ステップＳＴ８では、コントローラ３０
は、現在の状態を維持しながら所定時間エンジン１を運
転した後、再びステップＳＴ２に戻る。このように、排
気温度を上昇さることによってＰＭ酸化触媒を活性化さ
せて、ＰＭ酸化触媒を有効に利用する。
は、現在の状態を維持しながら所定時間エンジン１を運
転した後、再びステップＳＴ２に戻る。このように、排
気温度を上昇さることによってＰＭ酸化触媒を活性化さ
せて、ＰＭ酸化触媒を有効に利用する。
【００５０】図８は、第１の実施の形態に係る排気浄化
装置から出力された排気の粒子径別のＰＭ個数（図中で
は「本発明」）を示す図である。比較例として、ＤＰＦ
のみを備えた従来の排気浄化装置から出力された排気の
ＰＭ個数（図中では「従来」）、エンジンから出力され
た排気のＰＭ個数（図中では「エンジン排気」）も示し
た。同図に示すように、第１の実施の形態に係る排気浄
化装置は、非常に高いＰＭ浄化能力を備えている。
装置から出力された排気の粒子径別のＰＭ個数（図中で
は「本発明」）を示す図である。比較例として、ＤＰＦ
のみを備えた従来の排気浄化装置から出力された排気の
ＰＭ個数（図中では「従来」）、エンジンから出力され
た排気のＰＭ個数（図中では「エンジン排気」）も示し
た。同図に示すように、第１の実施の形態に係る排気浄
化装置は、非常に高いＰＭ浄化能力を備えている。
【００５１】以上のように、第１の実施の形態に係る排
気浄化装置は、排気の上流側にある帯電用電極２１に負
の直流高電圧を印加してＰＭを帯電させ、接地極２２に
よってＰＭを集塵することで、微小のＰＭを大きな塊に
して捕集することができる。さらに、上記排気浄化装置
は、接地極２２で集塵できなかった微小のＰＭや、接地
極２２から流れたＰＭをＤＰＦ２３によって捕集するこ
とで、接地極２２で捕集できないＰＭも除去することが
できる。
気浄化装置は、排気の上流側にある帯電用電極２１に負
の直流高電圧を印加してＰＭを帯電させ、接地極２２に
よってＰＭを集塵することで、微小のＰＭを大きな塊に
して捕集することができる。さらに、上記排気浄化装置
は、接地極２２で集塵できなかった微小のＰＭや、接地
極２２から流れたＰＭをＤＰＦ２３によって捕集するこ
とで、接地極２２で捕集できないＰＭも除去することが
できる。
【００５２】また、上記排気浄化装置は、排気温度を制
御することにより、接地極２２やＤＰＦ２３に担持され
たＰＭ酸化触媒を活性化させて、十分にＰＭを除去する
ことができる。さらに、放電することなくＰＭ酸化触媒
によってＰＭを除去するので、省電力化を図ることもで
きる。
御することにより、接地極２２やＤＰＦ２３に担持され
たＰＭ酸化触媒を活性化させて、十分にＰＭを除去する
ことができる。さらに、放電することなくＰＭ酸化触媒
によってＰＭを除去するので、省電力化を図ることもで
きる。
【００５３】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、例えば接地極２２については次
のようにすることもできる。
定されるものではなく、例えば接地極２２については次
のようにすることもできる。
【００５４】図９は、（Ａ）はメッキされた多孔質体、
（Ｂ）は多孔質金属、（Ｃ）はＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ
浄化触媒が担持された多孔質金属の平面図である。すな
わち、接地極２２は、メッキされた多孔質体、多孔質金
属、ＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒が担持された多孔
質金属のいずれで構成されてもよい。
（Ｂ）は多孔質金属、（Ｃ）はＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ
浄化触媒が担持された多孔質金属の平面図である。すな
わち、接地極２２は、メッキされた多孔質体、多孔質金
属、ＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒が担持された多孔
質金属のいずれで構成されてもよい。
【００５５】また、本実施の形態では、接地極２２及び
ＤＰＦ２３にそれぞれＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒
が担持された場合について説明したが、これに限定され
るものではない。すなわち、接地極２２、ＤＰＦ２３の
少なくとも一方に、ＰＭ酸化触媒が担持されてもよい
し、ＮＯｘ浄化触媒が担持されてもよいし、ＰＭ酸化触
媒及びＮＯｘ浄化触媒が担持されてもよい。
ＤＰＦ２３にそれぞれＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒
が担持された場合について説明したが、これに限定され
るものではない。すなわち、接地極２２、ＤＰＦ２３の
少なくとも一方に、ＰＭ酸化触媒が担持されてもよい
し、ＮＯｘ浄化触媒が担持されてもよいし、ＰＭ酸化触
媒及びＮＯｘ浄化触媒が担持されてもよい。
【００５６】［第２の実施の形態］つぎに、第２の実施
の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同
一の部位については同一の符号を付し、その詳細な説明
は省略する。
の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同
一の部位については同一の符号を付し、その詳細な説明
は省略する。
【００５７】図１０は、第２の実施の形態に係る排気浄
化装置の反応ケース２０Ａの構成を示す図である。反応
ケース２０Ａは、第１の実施の形態における反応ケース
２０とほぼ同様に構成されているが、接地極２２が省略
され、ＤＰＦ２３の代わりにハニカムフィルタ２６を備
えている点で、第１の実施の形態と相違する。
化装置の反応ケース２０Ａの構成を示す図である。反応
ケース２０Ａは、第１の実施の形態における反応ケース
２０とほぼ同様に構成されているが、接地極２２が省略
され、ＤＰＦ２３の代わりにハニカムフィルタ２６を備
えている点で、第１の実施の形態と相違する。
【００５８】ハニカムフィルタ２６は、保持部材２５に
よって、反応ケース２０Ａの内部かつ帯電用電極２１の
排気下流側に支持されている。さらに、ハニカムフィル
タ２６には、ＰＭ酸化触媒とＮＯｘ浄化触媒が担持され
ている。
よって、反応ケース２０Ａの内部かつ帯電用電極２１の
排気下流側に支持されている。さらに、ハニカムフィル
タ２６には、ＰＭ酸化触媒とＮＯｘ浄化触媒が担持され
ている。
【００５９】反応ケース２０Ａは、帯電用電極２１の対
極となる接地極を備えていない。しかし、ハニカムフィ
ルタ２６の上流側面側にＰＭが付着すると、このＰＭは
反応ケース２０Ａを介して接地され、接地極として機能
する。これにより、接地極を省略することができるの
で、小型化・軽量化を図ることができる。
極となる接地極を備えていない。しかし、ハニカムフィ
ルタ２６の上流側面側にＰＭが付着すると、このＰＭは
反応ケース２０Ａを介して接地され、接地極として機能
する。これにより、接地極を省略することができるの
で、小型化・軽量化を図ることができる。
【００６０】なお、ハニカムフィルタ２６の上流側面側
にＰＭが付着されていない場合、すなわちハニカムフィ
ルタ２６が未使用の場合では、帯電用電極２１によるコ
ロナ放電が十分に生じず、静電集塵能力が低下する可能
性がある。そこで、ハニカムフィルタ２６の上流側面側
に導電性を有する塗料（例えば、銀ペースト）２７を塗
布してもよい。なお、銀ペーストとしては、藤倉化成製
のドータイト（商品名）が好ましい。これにより、ハニ
カムフィルタ２６の上流側面側が常に接地されるので、
十分にコロナ放電が生じ、ＰＭの帯電能力を向上させる
ことができる。
にＰＭが付着されていない場合、すなわちハニカムフィ
ルタ２６が未使用の場合では、帯電用電極２１によるコ
ロナ放電が十分に生じず、静電集塵能力が低下する可能
性がある。そこで、ハニカムフィルタ２６の上流側面側
に導電性を有する塗料（例えば、銀ペースト）２７を塗
布してもよい。なお、銀ペーストとしては、藤倉化成製
のドータイト（商品名）が好ましい。これにより、ハニ
カムフィルタ２６の上流側面側が常に接地されるので、
十分にコロナ放電が生じ、ＰＭの帯電能力を向上させる
ことができる。
【００６１】ハニカムフィルタ２６のコージライトは絶
縁物であるが、帯電物に対しては静電的に付着する能力
を有する。したがって、ハニカムフィルタ２６は、帯電
されたＰＭを効率よく静電捕集して除去することができ
る。
縁物であるが、帯電物に対しては静電的に付着する能力
を有する。したがって、ハニカムフィルタ２６は、帯電
されたＰＭを効率よく静電捕集して除去することができ
る。
【００６２】また、コントローラ３０は、第１の実施の
形態と同様にステップＳＴ１からステップＳＴ８までの
処理を実行する。
形態と同様にステップＳＴ１からステップＳＴ８までの
処理を実行する。
【００６３】図１１は、第２の実施の形態に係る排気浄
化装置（図中では「本発明」）の差圧の経時変化を示す
図である。比較例として、ＤＰＦのみを用いた従来の排
気浄化装置（図中では「従来」）の差圧も示した。従来
の差圧は、非常に高いところで推移すると共に大きく変
動した。これに対して、本発明の差圧は、低いところで
推移すると共に小さく変動した。なお、いずれの差圧も
急激に低下したところは、ＤＰＦ及びハニカムフィルタ
２６の再生処理によってＰＭが除去されたためである。
この結果、本願は低圧損にすることができた。
化装置（図中では「本発明」）の差圧の経時変化を示す
図である。比較例として、ＤＰＦのみを用いた従来の排
気浄化装置（図中では「従来」）の差圧も示した。従来
の差圧は、非常に高いところで推移すると共に大きく変
動した。これに対して、本発明の差圧は、低いところで
推移すると共に小さく変動した。なお、いずれの差圧も
急激に低下したところは、ＤＰＦ及びハニカムフィルタ
２６の再生処理によってＰＭが除去されたためである。
この結果、本願は低圧損にすることができた。
【００６４】以上のように、第２の実施の形態に係る排
気浄化装置は、ハニカムフィルタ２６の排気上流側面側
にＰＭ又は導電性物質を付着することにより、ＰＭ又は
導電性物質を接地極として利用することができる。この
結果、接地極を設けなくてもよいので、軽量化・小型化
を図ることができる。また、ハニカムフィルタ２６を用
いてＰＭを捕集することにより、ＰＭの堆積による圧損
を抑制することができる。
気浄化装置は、ハニカムフィルタ２６の排気上流側面側
にＰＭ又は導電性物質を付着することにより、ＰＭ又は
導電性物質を接地極として利用することができる。この
結果、接地極を設けなくてもよいので、軽量化・小型化
を図ることができる。また、ハニカムフィルタ２６を用
いてＰＭを捕集することにより、ＰＭの堆積による圧損
を抑制することができる。
【００６５】また、本実施の形態では、ハニカムフィル
タ２６にＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒が担持された
場合について説明したが、これに限定されるものではな
い。すなわち、ハニカムフィルタ２６に、ＰＭ酸化触
媒、ＮＯｘ浄化触媒の少なくとも１つが担持されていれ
ばよい。
タ２６にＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒が担持された
場合について説明したが、これに限定されるものではな
い。すなわち、ハニカムフィルタ２６に、ＰＭ酸化触
媒、ＮＯｘ浄化触媒の少なくとも１つが担持されていれ
ばよい。
【００６６】
【発明の効果】本発明に係る排気浄化装置は、内燃機関
の排気に含まれる粒子状物質を帯電させて集塵し、集塵
された粒子状物質をフィルタで捕集することにより、排
気中の粒子状物質を効率よく除去することができる。
の排気に含まれる粒子状物質を帯電させて集塵し、集塵
された粒子状物質をフィルタで捕集することにより、排
気中の粒子状物質を効率よく除去することができる。
【図１】第１の実施の形態に係る排気浄化装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図２】排気浄化装置に備えられた反応ケースの内部構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】反応ケース内に備えられた接地極の平面図であ
る。
る。
【図４】排気浄化装置に備えられたコントローラ３０の
処理手順を説明するフローチャートである。
処理手順を説明するフローチャートである。
【図５】帯電用電極に印加される電圧の経時変化を示す
図である。
図である。
【図６】ＰＭが帯電用電極によって帯電される様子を示
す図である。
す図である。
【図７】帯電されたＰＭが接地極によって集塵される様
子を示す断面図である。
子を示す断面図である。
【図８】排気浄化装置から出力された排気の粒子径別の
ＰＭ個数を示す図である。
ＰＭ個数を示す図である。
【図９】（Ａ）はメッキされた多孔質体、（Ｂ）は多孔
質金属、（Ｃ）はＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒が担
持された多孔質金属の平面図である。
質金属、（Ｃ）はＰＭ酸化触媒及びＮＯｘ浄化触媒が担
持された多孔質金属の平面図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る排気浄化装置の反応
ケースの構成を示す図である。
ケースの構成を示す図である。
【図１１】排気浄化装置の差圧の経時変化を示す図であ
る。
る。
１ エンジン
１１ 排気温度計
１２ 差圧計
１３ 電源装置
２０ 反応ケース
２１ 帯電用電極
２２ 接地極
２３ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
２６ ハニカムフィルタ
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｂ０３Ｃ 3/155 Ｂ０３Ｃ 3/45 Ｚ
3/38 3/47
3/45 3/60
3/47 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ａ
3/60 Ｂ０３Ｃ 3/14 Ａ
// Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ
１０３Ｃ
(72)発明者 伊藤 由彦
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(72)発明者 荒川 宮男
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA03 AA06 BA01 CA01
DA04 DA12 EA04
4D048 AA06 AA14 AA23 AA24 AB01
AB02 BA30X BB02 CD05
DA02 DA13 EA03
4D054 AA03 BA01 BC08 BC25 DA09
EA22
4D058 JA32 MA41 MA44 MA52 PA04
QA01 QA05 SA08 UA25
Claims (9)
- 【請求項１】 内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を
帯電させる帯電手段と、 前記帯電手段より排気下流側に設けられた接地極と、 前記帯電手段と前記接地極との間で帯電された粒子状物
質を捕集するフィルタと、 を備えた排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記接地極は、網目状に構成されたこと
を特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記フィルタは、ハニカムフィルタであ
ることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記接地極は、前記ハニカムフィルタの
排気上流側に付着された粒子状物質又は導電性物質によ
って構成されたことを特徴とする請求項３記載の排気浄
化装置。 - 【請求項５】 前記接地極、前記フィルタの少なくとも
１つは、粒子状物質酸化触媒、窒素酸化物浄化触媒の少
なくとも１つを備えていることを特徴とする請求項１か
ら４のいずれか１項記載の排気浄化装置。 - 【請求項６】 所定の電圧が印加される帯電極を更に備
え、 前記帯電手段は、所定の電圧を前記帯電極に印加するこ
とで、前記帯電極と前記接地極との間で発生するプラズ
マにより前記粒子状物質を帯電させることを特徴とする
請求項１から５のいずれか１項記載の排気浄化装置。 - 【請求項７】 前記所定の電圧は、負の高電圧であるこ
とを特徴とする請求項６記載の排気浄化装置。 - 【請求項８】 排気浄化前後の排気の差圧を検出する差
圧検出手段と、 前記差圧検出手段により検出された差圧が所定値以上と
なったときに前記フィルタの回復処理を実行するフィル
タ回復処理手段と、 を更に備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれ
か１項記載の排気浄化装置。 - 【請求項９】 前記フィルタ回復処理手段は、前記内燃
機関から排出された排気の温度を所定値以上に設定する
ことを特徴とする請求項８記載の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002073824A JP3946063B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002073824A JP3946063B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003269134A true JP2003269134A (ja) | 2003-09-25 |
| JP3946063B2 JP3946063B2 (ja) | 2007-07-18 |
Family
ID=29203384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002073824A Expired - Fee Related JP3946063B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3946063B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2006291708A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-26 | Denso Corp | 排気処理装置 |
| 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 |
| JPWO2006064805A1 (ja) * | 2004-12-17 | 2008-06-12 | 宗勝 古堅 | ディーゼルエンジンの排気ガス用電気式処理方法およびその装置 |
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