JP2004169643A - リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法 - Google Patents
リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004169643A JP2004169643A JP2002337834A JP2002337834A JP2004169643A JP 2004169643 A JP2004169643 A JP 2004169643A JP 2002337834 A JP2002337834 A JP 2002337834A JP 2002337834 A JP2002337834 A JP 2002337834A JP 2004169643 A JP2004169643 A JP 2004169643A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particulate matter
- exhaust gas
- lean burn
- ozone
- burn engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y02T10/22—
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
【課題】ディーゼルエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質を大幅に低減することが可能な方法を提供する。
【解決手段】この方法は，ディーゼルエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより粒子状物質を酸化させる，といった手段を採用する。また触媒反応を併用することもある。
【選択図】 図３
【解決手段】この方法は，ディーゼルエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより粒子状物質を酸化させる，といった手段を採用する。また触媒反応を併用することもある。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法に関する。
【０００２】
この種の粒子状物質は，炭素系固形分（ｓｏｏｔ）と，それを覆う有機溶剤可溶分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とよりなる二重構造を有することが知られている。
【０００３】
【従来の技術】
従来，例えばディーゼルエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質を低減する方法としては，セラミックフィルタ（ディーゼル微粒子フィルタ）を排気管内に設置してそのフィルタに粒子状物質を捕集させ，その粒子樹物質の捕集量が所定値になったとき，エンジン制御等により排気ガス温度を上昇させて粒子状物質を燃焼させる，といった方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来法によると，セラミックフィルタによって排気抵抗が大となるためエンジン出力を十分に生かせなくなり，また排気ガス温度を上昇させるためのエンジン制御が煩雑であり，その上，粒子状物質の燃焼中にフィルタ温度が１０００℃を超えることもあってセラミックフィルタの損傷を招く，といった問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，粒子状物質を酸化により連続的に浄化して大幅に低減することが可能であると共に排気抵抗の上昇を低く抑え得る前記粒子状物質の低減方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば，リーンバーンエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより前記粒子状物質を酸化させる，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法が提供される。
【０００７】
排気ガス中にてプラズマを発生させると，放出電子と酸素分子との衝突による酸素原子励起種の生成→酸素原子励起種と酸素分子との反応によるオゾンの生成→オゾンと一酸化窒素（ＮＯ）との反応による二酸化窒素（ＮＯ２ ）の生成，が現出する。この二酸化窒素およびオゾンの生成は排気ガス温度に依存することなく行われる。そして，粒子状物質ＰＭは，ＰＭ＋ＮＯ２ ＋Ｏ３ →ＣＯ２ ＋Ｈ２ Ｏ＋Ｎ２ といった反応に基づき酸化され浄化される。この粒子状物質の酸化による浄化は連続的に，しかも比較的低温にて行われる。
【０００８】
またプラズマ発生装置はフィルタに比べれば通気性が良いので，そのプラズマ発生装置を排気管内に組込んでも，排気抵抗の上昇は低く抑えられ，したがってエンジン出力に影響を与えるようなことはない。
【０００９】
また本発明によれば，リーンバーンエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより前記粒子状物質を酸化させ，次いでそれら二酸化窒素およびオゾンと前記粒子状物質とを触媒の存在下で反応させて前記粒子状物質を酸化させる，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法が提供される。
【００１０】
前記のように触媒を併用すると，前記反応，つまりＰＭ＋ＮＯ２ ＋Ｏ３ →ＣＯ２ ＋Ｈ２ Ｏ＋Ｎ２ といった反応を促進して粒子状物質の低減率を大いに高めることができる。
【００１１】
前記触媒としては，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｃｕ，ＡｇおよびＡｕから選択される少なくとも一種が用いられる。
【００１２】
プラズマ発生条件において，電界の強さＥをＥ≧３．０ｋＶ／ｍｍに設定し，また電力密度ＤｗをＤｗ≧１Ｗ／ｃｍ３ に設定すると，プラズマ中における高エネルギの放出電子の存在量が増大するため二酸化窒素およびオゾンの生成が効率良く行われ，これにより粒子状物質の酸化による浄化を高めることが可能である。ただし，Ｅ≧３．０ｋＶ／ｍｍおよびＤｗ≧１Ｗ／ｃｍ３ の少なくとも一方の要件が欠如すると，前記効果を得ることはできない。
【００１３】
さらに，プラズマ発生装置の相対向する両電極の少なくとも一方において，他方の電極との対向面を誘電体により覆うと，電圧印加時に誘電体の表面全体が一様に荷電されるため，誘電体およびそれと対向する他方の電極間の空間全体がプラズマ空間となり，これにより粒子状物質と二酸化窒素およびオゾンとの邂逅頻度を高めて，粒子状物質の酸化による浄化を高めることが可能である。両電極の相対向する両面をそれぞれ誘電体により覆った場合には，インピーダンスの増加に伴い印加電圧の増大を招くが，プラズマ発生条件を前記のように設定することによって，片面のときと同等の浄化性能を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示す粒子状物質低減テスト用設備１において，粒子状物質を含む排気ガスの発生源として市販のディーゼル発電機２が選定され，そのディーゼル発電機２の排気管３に第１流量調節弁４１ が装置される。排気管３において，ディーゼル発電機２と第１流量調節弁４１ との間に導管５の一端が接続され，その導管５に排気管３側から順次，第２流量調節弁４２ ，ヒータ６，プラズマ発生装置ＰＧ，触媒反応器ＣＲおよび流量計８が装置される。導管５の他端は大気に開放されている。
【００１５】
導管５において，ヒータ６とプラズマ発生装置ＰＧとの間に第１分岐管９１ の一端が接続され，その他端は吸引ポンプ１２の吸引口に接続される。その第１分岐管９１ には導管５側より順次第１開閉弁１０１ およびフィルタ１３が装置されている。また導管５において，プラズマ発生装置ＰＧと触媒反応器ＣＲとの間に第２分岐管９２ の一端が接続され，その他端は第１分岐管９１ において第１開閉弁１０１ とフィルタ１３との間に接続される。第２分岐管９２ には第２開閉弁１０２ が装置されている。さらに導管５において，触媒反応器ＣＲと流量計８との間に第３分岐管９３ の一端が接続され，その他端は第１分岐管９１ において第２分岐管９２ の接続部とフィルタ１３との間に接続される。第３分岐管９３ には第３開閉弁１０３ が装置されている。
【００１６】
ディーゼル発電機２は本田技研工業社製，ＥＸＴ１２Ｄであって，その諸元は次の通りである。エンジン形式：水冷３気筒４サイクルディーゼルエンジン；総排気量：１０６１ｃｃ；使用燃料：ディーゼル軽油；定格出力：１２ｋＶＡ．フィルタ１３はゲルマンラボラトリー社製，ＰＴＦＥコーティングフィルタであって，網目の大きさは０．３μｍメッシュである。
【００１７】
図２において，プラズマ発生装置ＰＧは，複数，実施例では板状をなす金属製第１〜第６電極１４１ 〜１４６ を備え，それら第１〜第６電極１４１ 〜１４６ は排気ガス流通方向Ａと平行に，且つ相隣る両電極１４１ ，１４２ ；１４２ ，１４３ ；１４３ ，１４４ ；１４４ ，１４５ ；１４５ ，１４６ が相対向するようにハウジング１５（図１参照）内に設置される。一端側に存する第１電極１４１ の第２電極１４２ との対向面は被覆無しの金属面であるが，第２電極１４２ の第１電極１４１ との対向面はその全体を誘電体１６により覆われている。この第１，第２電極１４１ ，１４２ における対向面の構成関係は，第２，第３電極１４２ ，１４３ ；第３，第４電極１４３ ，１４４ ；第４，第５電極１４４ ，１４５ ；および第５，第６電極１４５ ，１４６ について同じである。そして，第１，第３，第５電極１４１ ，１４３ ，１４５ がリード線１７を介して電源１８に接続され，一方，第２，第４，第６電極１４２ ，１４４ ，１４６ がリード線１９を介して接地される。
【００１８】
このように構成すると，電圧印加時に各誘電体１６の表面全体が一様に荷電されるため，各誘電体１６およびそれと対向する他方の電極１４１ 〜１４５ 間の空間全体がプラズマ空間Ｐｐとなる，つまり第１，第２電極１４１ ，１４２ 間，第２，第３電極１４２ ，１４３ 間，第３，第４電極１４３ ，１４４ 間，第４，第５電極１４４ ，１４５ 間および第５，第６電極１４５ ，１４６ 間にそれぞれ相対向する両電極により規定されたプラズマ空間Ｐｐが形成される。
【００１９】
第１〜第６電極１４１ 〜１４６ はステンレス鋼（例えば，ＪＩＳ ＳＵＳ３１６）より構成され，その寸法は縦２０ｍｍ，横５０ｍｍ，厚さ１．０ｍｍであって，その横辺が排気ガス流通方向Ａに沿っている。各誘電体１６は厚さ０．５ｍｍのアルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）層よりなり，そのアルミナ層は，機械的押付けにより第２〜第６電極１４２ 〜１４６ に接合されている。この接合には接着剤による接着，溶射等も適用される。また各プラズマ空間Ｐｐのギャップｇ，つまり相隣る，電極１４１ 〜１４５ と誘電体１６との間の距離は０．５ｍｍである。
【００２０】
触媒反応器ＣＲはハニカム支持体に触媒としてのＰｔを担持させ，それをハウジング２０内に設置したものである。Ｐｔのハニカム支持体への担持に当っては次のような方法を用いた。即ち，（ｉ）Ｐｔを５ｗｔ％含有するジニトロジアミン白金硝酸溶液［Ｐｔ（ＮＨ３ ）２ （ＮＯ２ ）２ ・ＨＮＯ３ ］ ８０ｇと，市販のγ−Ａｌ２ Ｏ３ ９６ｇと，イオン交換水 １０００ｇとの混合と同時過剰水分の除去，（ｉｉ）２００℃，２時間に亘る混合物の乾燥，（ｉｉｉ）６００℃，２時間に亘る混合物の焼成によるＰｔ担持Ａｌ２ Ｏ３ 粉末の生成，（ｉｖ） Ｐｔ担持Ａｌ２ Ｏ３ 粉末 ９０ｇと，ＳｉＯ２ バインダ（２０ｗｔ％ＳｉＯ２ ） ５０ｇと，イオン交換水 １５０ｇとの混合，（ｖ）混合物に対するアルミナボールを用いた１２時間に亘る湿式粉砕によるスラリの調製，（ｖｉ） 体積約３０Ｌ（直径２５．４ｍｍ，長さ６０ｍｍ），４００セル／ｉｎ２ ，６ミルのコージエライト製ハニカム支持体のスラリへの浸漬，取出し後エア噴射による過剰スラリの除去および１５０℃，１時間の乾燥，この一連の作業の繰返しによる，ウォッシュコート量１００ｇ／Ｌ，Ｐｔ担持量４ｇ／Ｌの触媒を担持したハニカム支持体の調製，（ｖｉｉ）５００℃，２時間に亘るハニカム支持体の焼成，（ｖｉｉｉ） 触媒担持ハニカム支持体のハウジング２０内への設置。
【００２１】
この種の触媒反応器ＣＲは，触媒コンバータとほぼ同様の構造を有するので，排気抵抗を大きく上昇させるようなことはない。
【００２２】
前記設備１を用いて，粒子状物質低減テストを次のような手順で行った。
【００２３】
（１）ディーゼル発電機２を運転し，そのディーゼル発電機２から排出された排気ガスを排気管３および導管５を通じて流通させた。
【００２４】
（２）導管５，したがってプラズマ発生装置ＰＧおよび触媒反応器ＣＲを流通するテスト用排気ガスの流量を，流量計８により測定しつつ第１，第２流量調節弁４１ ，４２ により調節して７．０Ｌ／ｍｉｎ とした。
【００２５】
（３）ヒータ６を作動させて約７０℃の排気ガスを１５０℃に昇温させると共に第１開閉弁１０１ を「開」にし，一方，第２，第３開閉弁１０２ ，１０３ をそれぞれ「閉」にし，次いで，吸引量５．０Ｌ／ｍｉｎ にて吸引ポンプ１２を駆動することにより導管５を流通するテスト用排気ガスを第１分岐管９１ に分流して，２０分間に亘りフィルタ１３を通じ流通させ，そのテスト用排気ガス中の粒子状物質をフィルタ１３によって捕集した。そして，粒子状物質捕集前，後のフィルタ重量から捕集された粒子状物質の重量を求め，これをプラズマ処理前の粒子状物質量とした。
【００２６】
（４）プラズマ発生装置ＰＧを作動させると共に第２開閉弁１０２ を「開」にし，一方，第１，第３開閉弁１０１ ，１０３ をそれぞれ「閉」にし，次いで，吸引量５．０Ｌ／ｍｉｎ にて吸引ポンプ１２を駆動することにより，プラズマ発生装置ＰＧから排出されて導管５を流通するテスト用排気ガスを第２分岐管９２ に分流して，２０分間に亘り新たなフィルタ１３を通じ流通させ，そのテスト用排気ガス中の粒子状物質をフィルタ１３によって捕集した。そして，粒子状物質捕集前，後のフィルタ重量から捕集された粒子状物質の重量を求め，これをプラズマ処理後の粒子状物質量とした。
【００２７】
（５）プラズマ発生装置ＰＧを作動させた状態において，第３開閉弁１０３ を「開」にし，一方，第１，第２開閉弁１０１ ，１０２ をそれぞれ「閉」にし，次いで，吸引量５．０Ｌ／ｍｉｎ にて吸引ポンプ１２を駆動することにより，プラズマ発生装置ＰＧおよび触媒反応器ＣＲを経て導管５を流通するテスト用排気ガスを第３分岐管９３ に分流して，２０分間に亘りフィルタ１３を通じ流通させ，そのテスト用排気ガス中の粒子状物質を新たなフィルタ１３によって捕集した。そして，粒子状物質捕集前，後のフィルタ重量から捕集された粒子状物質の重量を求め，これを触媒反応後の粒子状物質量とした。
【００２８】
以上のごとく，触媒としてＰｔを用いた例を実施例１とする。
【００２９】
実施例２としてＡｇを触媒とする触媒反応器ＣＲを用い，またプラズマ発生装置ＰＧに流入する排気ガス温度を２５０℃に設定して前記同様の粒子状物質低減テストを行った。なお，触媒担持ハニカム支持体において，ＡｇのＡｌ２ Ｏ３ への担持に当り，Ａｇ含有溶液として４．７２ｇの硝酸銀（ＡｇＮＯ３ ）と，９７ｇの市販のγ−Ａｌ２ Ｏ３ と，１０００ｇのイオン交換水との混合物を用い，またハニカム支持体に対するＡｇ担持量を３ｇ／Ｌに設定した，ということ以外は実施例１の場合と同じである。
【００３０】
実施例１，２において，プラズマ発生装置ＰＧ前，後の排気ガスを採取して，ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光装置）によりガスの種類を分析したところ，プラズマの発生によって複数の二酸化窒素および複数のオゾンの生成が認められた。
【００３１】
表１は，実施例１，２に関するプラズマ発生条件を示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
表１において，電界の強さＥは，第１，第２電極１４１ ，１４２ 間等の相対向する両電極間に印加される電圧［（ｋＶＰ−Ｐ ）／２］をギャップｇ（ｍｍ）で除した値であり，また電力密度Ｄｗは，相対向する両電極により規定されたプラズマ空間Ｐｐにおける電力（実施例１：０．６２Ｗ×５＝３．１Ｗ；実施例２：１．７Ｗ×５＝８．５Ｗ）をプラズマ空間Ｐｐの体積［（２ｃｍ×５ｃｍ×０．０５ｃｍ）×５＝２．５ｃｍ３ ］で除した値である。
【００３４】
表２は，実施例１，２に関する粒子状物質のプラズマ処理前，後および触媒反応後の量ならびにプラズマ処理および触媒反応による粒子状物質の減少量および減少率を示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
図３，４は，表２に基づいて実施例１，２に関するプラズマ処理前，後および触媒反応後の粒子状物質量をグラフ化したものである。表１，２および図３から明らかなように，実施例１，２によれば，電界の強さＥをＥ≧３．０ｋＶ／ｍｍに，また電力密度ＤｗをＤｗ≧１Ｗ／ｃｍ３ にそれぞれ設定することによって，二酸化窒素およびオゾンの生成を効率良く行わせ，これにより粒子状物質の減少率を約８４％以上に高めることができる。また触媒反応を行わせることによって粒子状物質の減少率をさらに高めて，ほぼ９６％とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば，前記のような手段を採用することによって，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質を酸化により連続的に浄化して大幅に低減することが可能な方法を提供することができる。またこの方法は，排気抵抗を大きく上昇させてエンジン出力に影響を与える，といった不具合を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】粒子状物質低減テスト用設備の説明図である。
【図２】プラズマ発生装置の説明図である。
【図３】実施例１に関する，プラズマ処理前，後および触媒反応後における粒子状物質量を示すグラフである。
【図４】実施例２に関する，プラズマ処理前，後および触媒反応後における粒子状物質量を示すグラフである。
【符号の説明】
１…………粒子状物質低減テスト用設備
２…………ディーゼル発電機
１４１ 〜１４６ ………第１〜第６電極
１６………誘電体
ＣＲ………触媒反応器
ＰＧ………プラズマ発生装置
【発明の属する技術分野】
本発明は，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法に関する。
【０００２】
この種の粒子状物質は，炭素系固形分（ｓｏｏｔ）と，それを覆う有機溶剤可溶分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とよりなる二重構造を有することが知られている。
【０００３】
【従来の技術】
従来，例えばディーゼルエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質を低減する方法としては，セラミックフィルタ（ディーゼル微粒子フィルタ）を排気管内に設置してそのフィルタに粒子状物質を捕集させ，その粒子樹物質の捕集量が所定値になったとき，エンジン制御等により排気ガス温度を上昇させて粒子状物質を燃焼させる，といった方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来法によると，セラミックフィルタによって排気抵抗が大となるためエンジン出力を十分に生かせなくなり，また排気ガス温度を上昇させるためのエンジン制御が煩雑であり，その上，粒子状物質の燃焼中にフィルタ温度が１０００℃を超えることもあってセラミックフィルタの損傷を招く，といった問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，粒子状物質を酸化により連続的に浄化して大幅に低減することが可能であると共に排気抵抗の上昇を低く抑え得る前記粒子状物質の低減方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば，リーンバーンエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより前記粒子状物質を酸化させる，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法が提供される。
【０００７】
排気ガス中にてプラズマを発生させると，放出電子と酸素分子との衝突による酸素原子励起種の生成→酸素原子励起種と酸素分子との反応によるオゾンの生成→オゾンと一酸化窒素（ＮＯ）との反応による二酸化窒素（ＮＯ２ ）の生成，が現出する。この二酸化窒素およびオゾンの生成は排気ガス温度に依存することなく行われる。そして，粒子状物質ＰＭは，ＰＭ＋ＮＯ２ ＋Ｏ３ →ＣＯ２ ＋Ｈ２ Ｏ＋Ｎ２ といった反応に基づき酸化され浄化される。この粒子状物質の酸化による浄化は連続的に，しかも比較的低温にて行われる。
【０００８】
またプラズマ発生装置はフィルタに比べれば通気性が良いので，そのプラズマ発生装置を排気管内に組込んでも，排気抵抗の上昇は低く抑えられ，したがってエンジン出力に影響を与えるようなことはない。
【０００９】
また本発明によれば，リーンバーンエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより前記粒子状物質を酸化させ，次いでそれら二酸化窒素およびオゾンと前記粒子状物質とを触媒の存在下で反応させて前記粒子状物質を酸化させる，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法が提供される。
【００１０】
前記のように触媒を併用すると，前記反応，つまりＰＭ＋ＮＯ２ ＋Ｏ３ →ＣＯ２ ＋Ｈ２ Ｏ＋Ｎ２ といった反応を促進して粒子状物質の低減率を大いに高めることができる。
【００１１】
前記触媒としては，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｃｕ，ＡｇおよびＡｕから選択される少なくとも一種が用いられる。
【００１２】
プラズマ発生条件において，電界の強さＥをＥ≧３．０ｋＶ／ｍｍに設定し，また電力密度ＤｗをＤｗ≧１Ｗ／ｃｍ３ に設定すると，プラズマ中における高エネルギの放出電子の存在量が増大するため二酸化窒素およびオゾンの生成が効率良く行われ，これにより粒子状物質の酸化による浄化を高めることが可能である。ただし，Ｅ≧３．０ｋＶ／ｍｍおよびＤｗ≧１Ｗ／ｃｍ３ の少なくとも一方の要件が欠如すると，前記効果を得ることはできない。
【００１３】
さらに，プラズマ発生装置の相対向する両電極の少なくとも一方において，他方の電極との対向面を誘電体により覆うと，電圧印加時に誘電体の表面全体が一様に荷電されるため，誘電体およびそれと対向する他方の電極間の空間全体がプラズマ空間となり，これにより粒子状物質と二酸化窒素およびオゾンとの邂逅頻度を高めて，粒子状物質の酸化による浄化を高めることが可能である。両電極の相対向する両面をそれぞれ誘電体により覆った場合には，インピーダンスの増加に伴い印加電圧の増大を招くが，プラズマ発生条件を前記のように設定することによって，片面のときと同等の浄化性能を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示す粒子状物質低減テスト用設備１において，粒子状物質を含む排気ガスの発生源として市販のディーゼル発電機２が選定され，そのディーゼル発電機２の排気管３に第１流量調節弁４１ が装置される。排気管３において，ディーゼル発電機２と第１流量調節弁４１ との間に導管５の一端が接続され，その導管５に排気管３側から順次，第２流量調節弁４２ ，ヒータ６，プラズマ発生装置ＰＧ，触媒反応器ＣＲおよび流量計８が装置される。導管５の他端は大気に開放されている。
【００１５】
導管５において，ヒータ６とプラズマ発生装置ＰＧとの間に第１分岐管９１ の一端が接続され，その他端は吸引ポンプ１２の吸引口に接続される。その第１分岐管９１ には導管５側より順次第１開閉弁１０１ およびフィルタ１３が装置されている。また導管５において，プラズマ発生装置ＰＧと触媒反応器ＣＲとの間に第２分岐管９２ の一端が接続され，その他端は第１分岐管９１ において第１開閉弁１０１ とフィルタ１３との間に接続される。第２分岐管９２ には第２開閉弁１０２ が装置されている。さらに導管５において，触媒反応器ＣＲと流量計８との間に第３分岐管９３ の一端が接続され，その他端は第１分岐管９１ において第２分岐管９２ の接続部とフィルタ１３との間に接続される。第３分岐管９３ には第３開閉弁１０３ が装置されている。
【００１６】
ディーゼル発電機２は本田技研工業社製，ＥＸＴ１２Ｄであって，その諸元は次の通りである。エンジン形式：水冷３気筒４サイクルディーゼルエンジン；総排気量：１０６１ｃｃ；使用燃料：ディーゼル軽油；定格出力：１２ｋＶＡ．フィルタ１３はゲルマンラボラトリー社製，ＰＴＦＥコーティングフィルタであって，網目の大きさは０．３μｍメッシュである。
【００１７】
図２において，プラズマ発生装置ＰＧは，複数，実施例では板状をなす金属製第１〜第６電極１４１ 〜１４６ を備え，それら第１〜第６電極１４１ 〜１４６ は排気ガス流通方向Ａと平行に，且つ相隣る両電極１４１ ，１４２ ；１４２ ，１４３ ；１４３ ，１４４ ；１４４ ，１４５ ；１４５ ，１４６ が相対向するようにハウジング１５（図１参照）内に設置される。一端側に存する第１電極１４１ の第２電極１４２ との対向面は被覆無しの金属面であるが，第２電極１４２ の第１電極１４１ との対向面はその全体を誘電体１６により覆われている。この第１，第２電極１４１ ，１４２ における対向面の構成関係は，第２，第３電極１４２ ，１４３ ；第３，第４電極１４３ ，１４４ ；第４，第５電極１４４ ，１４５ ；および第５，第６電極１４５ ，１４６ について同じである。そして，第１，第３，第５電極１４１ ，１４３ ，１４５ がリード線１７を介して電源１８に接続され，一方，第２，第４，第６電極１４２ ，１４４ ，１４６ がリード線１９を介して接地される。
【００１８】
このように構成すると，電圧印加時に各誘電体１６の表面全体が一様に荷電されるため，各誘電体１６およびそれと対向する他方の電極１４１ 〜１４５ 間の空間全体がプラズマ空間Ｐｐとなる，つまり第１，第２電極１４１ ，１４２ 間，第２，第３電極１４２ ，１４３ 間，第３，第４電極１４３ ，１４４ 間，第４，第５電極１４４ ，１４５ 間および第５，第６電極１４５ ，１４６ 間にそれぞれ相対向する両電極により規定されたプラズマ空間Ｐｐが形成される。
【００１９】
第１〜第６電極１４１ 〜１４６ はステンレス鋼（例えば，ＪＩＳ ＳＵＳ３１６）より構成され，その寸法は縦２０ｍｍ，横５０ｍｍ，厚さ１．０ｍｍであって，その横辺が排気ガス流通方向Ａに沿っている。各誘電体１６は厚さ０．５ｍｍのアルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）層よりなり，そのアルミナ層は，機械的押付けにより第２〜第６電極１４２ 〜１４６ に接合されている。この接合には接着剤による接着，溶射等も適用される。また各プラズマ空間Ｐｐのギャップｇ，つまり相隣る，電極１４１ 〜１４５ と誘電体１６との間の距離は０．５ｍｍである。
【００２０】
触媒反応器ＣＲはハニカム支持体に触媒としてのＰｔを担持させ，それをハウジング２０内に設置したものである。Ｐｔのハニカム支持体への担持に当っては次のような方法を用いた。即ち，（ｉ）Ｐｔを５ｗｔ％含有するジニトロジアミン白金硝酸溶液［Ｐｔ（ＮＨ３ ）２ （ＮＯ２ ）２ ・ＨＮＯ３ ］ ８０ｇと，市販のγ−Ａｌ２ Ｏ３ ９６ｇと，イオン交換水 １０００ｇとの混合と同時過剰水分の除去，（ｉｉ）２００℃，２時間に亘る混合物の乾燥，（ｉｉｉ）６００℃，２時間に亘る混合物の焼成によるＰｔ担持Ａｌ２ Ｏ３ 粉末の生成，（ｉｖ） Ｐｔ担持Ａｌ２ Ｏ３ 粉末 ９０ｇと，ＳｉＯ２ バインダ（２０ｗｔ％ＳｉＯ２ ） ５０ｇと，イオン交換水 １５０ｇとの混合，（ｖ）混合物に対するアルミナボールを用いた１２時間に亘る湿式粉砕によるスラリの調製，（ｖｉ） 体積約３０Ｌ（直径２５．４ｍｍ，長さ６０ｍｍ），４００セル／ｉｎ２ ，６ミルのコージエライト製ハニカム支持体のスラリへの浸漬，取出し後エア噴射による過剰スラリの除去および１５０℃，１時間の乾燥，この一連の作業の繰返しによる，ウォッシュコート量１００ｇ／Ｌ，Ｐｔ担持量４ｇ／Ｌの触媒を担持したハニカム支持体の調製，（ｖｉｉ）５００℃，２時間に亘るハニカム支持体の焼成，（ｖｉｉｉ） 触媒担持ハニカム支持体のハウジング２０内への設置。
【００２１】
この種の触媒反応器ＣＲは，触媒コンバータとほぼ同様の構造を有するので，排気抵抗を大きく上昇させるようなことはない。
【００２２】
前記設備１を用いて，粒子状物質低減テストを次のような手順で行った。
【００２３】
（１）ディーゼル発電機２を運転し，そのディーゼル発電機２から排出された排気ガスを排気管３および導管５を通じて流通させた。
【００２４】
（２）導管５，したがってプラズマ発生装置ＰＧおよび触媒反応器ＣＲを流通するテスト用排気ガスの流量を，流量計８により測定しつつ第１，第２流量調節弁４１ ，４２ により調節して７．０Ｌ／ｍｉｎ とした。
【００２５】
（３）ヒータ６を作動させて約７０℃の排気ガスを１５０℃に昇温させると共に第１開閉弁１０１ を「開」にし，一方，第２，第３開閉弁１０２ ，１０３ をそれぞれ「閉」にし，次いで，吸引量５．０Ｌ／ｍｉｎ にて吸引ポンプ１２を駆動することにより導管５を流通するテスト用排気ガスを第１分岐管９１ に分流して，２０分間に亘りフィルタ１３を通じ流通させ，そのテスト用排気ガス中の粒子状物質をフィルタ１３によって捕集した。そして，粒子状物質捕集前，後のフィルタ重量から捕集された粒子状物質の重量を求め，これをプラズマ処理前の粒子状物質量とした。
【００２６】
（４）プラズマ発生装置ＰＧを作動させると共に第２開閉弁１０２ を「開」にし，一方，第１，第３開閉弁１０１ ，１０３ をそれぞれ「閉」にし，次いで，吸引量５．０Ｌ／ｍｉｎ にて吸引ポンプ１２を駆動することにより，プラズマ発生装置ＰＧから排出されて導管５を流通するテスト用排気ガスを第２分岐管９２ に分流して，２０分間に亘り新たなフィルタ１３を通じ流通させ，そのテスト用排気ガス中の粒子状物質をフィルタ１３によって捕集した。そして，粒子状物質捕集前，後のフィルタ重量から捕集された粒子状物質の重量を求め，これをプラズマ処理後の粒子状物質量とした。
【００２７】
（５）プラズマ発生装置ＰＧを作動させた状態において，第３開閉弁１０３ を「開」にし，一方，第１，第２開閉弁１０１ ，１０２ をそれぞれ「閉」にし，次いで，吸引量５．０Ｌ／ｍｉｎ にて吸引ポンプ１２を駆動することにより，プラズマ発生装置ＰＧおよび触媒反応器ＣＲを経て導管５を流通するテスト用排気ガスを第３分岐管９３ に分流して，２０分間に亘りフィルタ１３を通じ流通させ，そのテスト用排気ガス中の粒子状物質を新たなフィルタ１３によって捕集した。そして，粒子状物質捕集前，後のフィルタ重量から捕集された粒子状物質の重量を求め，これを触媒反応後の粒子状物質量とした。
【００２８】
以上のごとく，触媒としてＰｔを用いた例を実施例１とする。
【００２９】
実施例２としてＡｇを触媒とする触媒反応器ＣＲを用い，またプラズマ発生装置ＰＧに流入する排気ガス温度を２５０℃に設定して前記同様の粒子状物質低減テストを行った。なお，触媒担持ハニカム支持体において，ＡｇのＡｌ２ Ｏ３ への担持に当り，Ａｇ含有溶液として４．７２ｇの硝酸銀（ＡｇＮＯ３ ）と，９７ｇの市販のγ−Ａｌ２ Ｏ３ と，１０００ｇのイオン交換水との混合物を用い，またハニカム支持体に対するＡｇ担持量を３ｇ／Ｌに設定した，ということ以外は実施例１の場合と同じである。
【００３０】
実施例１，２において，プラズマ発生装置ＰＧ前，後の排気ガスを採取して，ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光装置）によりガスの種類を分析したところ，プラズマの発生によって複数の二酸化窒素および複数のオゾンの生成が認められた。
【００３１】
表１は，実施例１，２に関するプラズマ発生条件を示す。
【００３２】
【表１】
表１において，電界の強さＥは，第１，第２電極１４１ ，１４２ 間等の相対向する両電極間に印加される電圧［（ｋＶＰ−Ｐ ）／２］をギャップｇ（ｍｍ）で除した値であり，また電力密度Ｄｗは，相対向する両電極により規定されたプラズマ空間Ｐｐにおける電力（実施例１：０．６２Ｗ×５＝３．１Ｗ；実施例２：１．７Ｗ×５＝８．５Ｗ）をプラズマ空間Ｐｐの体積［（２ｃｍ×５ｃｍ×０．０５ｃｍ）×５＝２．５ｃｍ３ ］で除した値である。
【００３４】
表２は，実施例１，２に関する粒子状物質のプラズマ処理前，後および触媒反応後の量ならびにプラズマ処理および触媒反応による粒子状物質の減少量および減少率を示す。
【００３５】
【表２】
図３，４は，表２に基づいて実施例１，２に関するプラズマ処理前，後および触媒反応後の粒子状物質量をグラフ化したものである。表１，２および図３から明らかなように，実施例１，２によれば，電界の強さＥをＥ≧３．０ｋＶ／ｍｍに，また電力密度ＤｗをＤｗ≧１Ｗ／ｃｍ３ にそれぞれ設定することによって，二酸化窒素およびオゾンの生成を効率良く行わせ，これにより粒子状物質の減少率を約８４％以上に高めることができる。また触媒反応を行わせることによって粒子状物質の減少率をさらに高めて，ほぼ９６％とすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば，前記のような手段を採用することによって，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質を酸化により連続的に浄化して大幅に低減することが可能な方法を提供することができる。またこの方法は，排気抵抗を大きく上昇させてエンジン出力に影響を与える，といった不具合を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】粒子状物質低減テスト用設備の説明図である。
【図２】プラズマ発生装置の説明図である。
【図３】実施例１に関する，プラズマ処理前，後および触媒反応後における粒子状物質量を示すグラフである。
【図４】実施例２に関する，プラズマ処理前，後および触媒反応後における粒子状物質量を示すグラフである。
【符号の説明】
１…………粒子状物質低減テスト用設備
２…………ディーゼル発電機
１４１ 〜１４６ ………第１〜第６電極
１６………誘電体
ＣＲ………触媒反応器
ＰＧ………プラズマ発生装置
Claims (5)
- リーンバーンエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより前記粒子状物質を酸化させることを特徴とする，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法。
- リーンバーンエンジン等から排出された，粒子状物質を含む排気ガス中にてプラズマを発生させることにより複数の二酸化窒素および複数のオゾンを生成させ，それら二酸化窒素およびオゾンにより前記粒子状物質を酸化させ，次いでそれら二酸化窒素およびオゾンと前記粒子状物質とを触媒の存在下で反応させて前記粒子状物質を酸化させることを特徴とする，リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法。
- 前記触媒は，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｃｕ，ＡｇおよびＡｕから選択される少なくとも一種である，請求項２記載のリーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法。
- プラズマ発生条件において，電界の強さＥをＥ≧３．０ｋＶ／ｍｍに設定し，また電力密度ＤｗをＤｗ≧１Ｗ／ｃｍ３ に設定する，請求項１，２または３記載のリーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法。
- 相対向する両電極（１４１ ，１４２ ；１４２ ，１４３ ；１４３ ，１４４ ；１４４ ，１４５ ；１４５ ，１４６ ）の少なくとも一方（１４２ 〜１４６ ）において，他方の前記電極（１４１ 〜１４５ ）との対向面が誘電体（１６）によって覆われている，請求項１，２，３または４記載のリーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002337834A JP2004169643A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法 |
| EP03026810A EP1426102B1 (en) | 2002-11-21 | 2003-11-20 | Process for decreasing content of particulate material contained in exhaust gas from lean burn engine or the like |
| DE60314220T DE60314220T2 (de) | 2002-11-21 | 2003-11-20 | Verfahren zur Verminderung des Partikelgehaltes der Abgase eines Magerverbrennungsmotors oder dergleichen |
| US10/717,898 US20040168429A1 (en) | 2002-11-21 | 2003-11-21 | Process for decreasing content of particulate material contained in exhaust gas from lean burn engine or the like |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002337834A JP2004169643A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004169643A true JP2004169643A (ja) | 2004-06-17 |
| JP2004169643A5 JP2004169643A5 (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=32701231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002337834A Pending JP2004169643A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004169643A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006233939A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Babcock Hitachi Kk | 排ガス浄化用フィルタおよび装置 |
| EP1941942A2 (en) | 2006-11-29 | 2008-07-09 | ICT Co., Ltd. | Oxidation Catalyst and Exhaust-Gas Purification System Using the Same |
| US8850795B2 (en) | 2008-03-14 | 2014-10-07 | Imagineering, Inc. | After-treatment apparatus for exhaust gas right after a combustion chamber |
| US9416763B2 (en) | 2008-03-14 | 2016-08-16 | Imagineering, Inc. | After-treatment apparatus for exhaust gas in a combustion chamber |
-
2002
- 2002-11-21 JP JP2002337834A patent/JP2004169643A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006233939A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Babcock Hitachi Kk | 排ガス浄化用フィルタおよび装置 |
| EP1941942A2 (en) | 2006-11-29 | 2008-07-09 | ICT Co., Ltd. | Oxidation Catalyst and Exhaust-Gas Purification System Using the Same |
| US8034311B2 (en) | 2006-11-29 | 2011-10-11 | Ict Co., Ltd. | Oxidation catalyst and exhaust-gas purification system using the same |
| EP3925700A1 (en) | 2006-11-29 | 2021-12-22 | Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. | Oxidation catalyst and exhaust-gas purification system using the same |
| US8850795B2 (en) | 2008-03-14 | 2014-10-07 | Imagineering, Inc. | After-treatment apparatus for exhaust gas right after a combustion chamber |
| US9416763B2 (en) | 2008-03-14 | 2016-08-16 | Imagineering, Inc. | After-treatment apparatus for exhaust gas in a combustion chamber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100993742B1 (ko) | 디젤 배기 가스 정화용 장치 | |
| US7510600B2 (en) | Gas purifying apparatus | |
| CN1420959A (zh) | 柴油机尾气中的烟黑和氮氧化物去除装置 | |
| JP2006528063A (ja) | ディーゼルエンジンの排出ガスの浄化装置及びこの浄化装置の製造方法、並びに排出ガスの浄化方法 | |
| JP2004536995A (ja) | 粒子状物質を燃焼させるための排気機構を備えたガソリンエンジン | |
| JP6453233B2 (ja) | 排ガス浄化装置 | |
| WO1987003015A1 (en) | Solid state electrochemical pollution control device | |
| JP2005291071A (ja) | 排気ガス浄化システムおよび排気ガス浄化方法 | |
| JP2012036821A (ja) | 内燃機関の排気ガス浄化装置 | |
| JP5966973B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒の製造方法 | |
| US6886328B2 (en) | Exhaust gas processing system | |
| JP2006291779A (ja) | 排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置 | |
| JP2004169643A (ja) | リーンバーンエンジン等の排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法 | |
| CN115487859B (zh) | 一种n2o催化剂及车辆尾气处理系统 | |
| JP2012512020A (ja) | 還元状態のジルコンにより担持された触媒系を含む精製構造 | |
| EP1426102B1 (en) | Process for decreasing content of particulate material contained in exhaust gas from lean burn engine or the like | |
| JP3819833B2 (ja) | ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質の低減方法 | |
| JPH05332128A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
| Rajanikanth et al. | Pulsed electrical discharges assisted by dielectric pellets/catalysts for diesel engine exhaust treatment | |
| JP2004305841A (ja) | ＮＯｘ浄化システム | |
| JP2018161618A (ja) | 触媒付きパティキュレートフィルタの製造方法 | |
| WO2007046526A1 (ja) | Ｐｍ浄化装置およびその製造方法 | |
| JP2004011592A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
| JP2004346902A (ja) | 酸化触媒担持ディーゼルパティキュレートフィルタおよび排ガス処理方法 | |
| JP2011069326A (ja) | 排ガスフィルター及びこれを用いた排ガス処理システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041021 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060209 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060301 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060712 |