JP2006136766A - ディーゼルエンジン排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ディーゼルエンジンの排ガス3中に含まれる粒子状物質を帯電させる放電電極5、および帯電された粒子状物質を捕集する集塵電極4を有する電気集塵手段1と、集塵電極4に捕集されて滞留する粒子状物質を集塵電極4から剥離させる剥離手段13と、集塵電極4から剥離された粒子状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段2と、を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明の目的は、このような状況に鑑み、エンジンの動力性能の低下をもたらすことなくPMの捕集効率を向上することができるディーゼルエンジン排ガス浄化装置を提供することにある。
前記集塵電極は、例えばその内周面に一体的に重ね合わせた筒状の多孔金属体によって前記凹凸部を形成することができる。
また、前記集塵電極は筒状に形成することができ、前記放電電極は該集塵電極の中心軸線に沿って配設することができる。
また、前記分別捕集手段で捕集された粒子状物質の酸化を促進する触媒を配設することも可能である。
前記変動ガス流発生手段は、加圧空気を噴射して前記変動ガス流を発生するように構成してもよい。また、この変動ガス流発生手段は、前記排ガスの通路における前記集塵電極よりも上流側の部位において該排ガスの圧力を制御し、この圧力の制御による前記排ガスの圧力変動により前記変動ガス流を発生するように構成されてもよい。
前記剥離手段は、前記集塵電極表面に塗布した粒子状物質酸化触媒であっても良い。
この実施形態に係るディーゼルエンジン排ガス浄化装置は、電気集塵部1と、分別捕集部としてのサイクロン2とを備えている。
電気集塵部1は、上記PMを捕集するために設けたものであって、集塵電極4と放電電極5とを備えている。
上記凹凸部8は、集塵電極4の内周面に上記PMを滞留させるために形成したものである。この実施の形態では、この凹凸部8を円筒状金属体7の内周面に円筒状の金網を重ね合わすことによって形成している。なお、この金網は、多重に配置しても良い。また、上記金網に代えて、パンチングメタル等の他の多孔金属体を用いることも可能である。
この場合、ガス流速の急激な増大と同期させて、瞬間的に電気集塵部1の荷電作用を停止させることにより剥離効果が一層向上する。
なお、剥離時のガス流速は、通常時のガス流速の1.5倍以上に設定することが望ましい。すなわち、例えば通常時のガス流速が6m/sである場合には、剥離時のガス流速を9m/s以上に設定することが好ましい。
実験結果によると、電気集塵に適したガス流速は2〜6m/s程度であり、また、上記粒子状物質の剥離に適したガス流速は6m以上であった。そこで、例えば通常時のガス流速を2〜4m/s程度に設定し、剥離時のガス流速を6m/s以上に設定すれば、集塵効果と剥離効果の双方を満足させることが可能となる。
なお、この実施形態に係る排ガス処理装置をディーゼル車に適用する場合には、上記加圧空気としてエアブレーキ用の圧縮空気の一部を流用することが可能である。
なお、上記ディーゼル車にこの排ガス処理装置を適用する場合には、排気ブレーキの解除操作に伴う排ガス流量の変動を上記粒子状物質の剥離に利用することができる。
すなわち、例えば、SOF酸化触媒15として白金、パラジューム系のものを使用する場合には、200℃以上の排ガス3が通過する部位に該触媒15が配置され、また、SOF酸化触媒15としてロジウム系のものを使用する場合には、300℃以上の排ガス3が通過する部位に該触媒15が配置される。
なお、このSOF酸化触媒15は、通気の支障にはならないように、例えば、ハニカム構造のアルミナに担持される。
なお、PM酸化触媒18としては、例えば、五酸化バナジウム系触媒、酸化モリブデン系触媒、あるいはこれらと硫酸カリウムとの共晶物等を適用することができる。
サイクロン2の上部には、該サイクロン2内のガスを排出するための排気管20が設けられている。この排気管20は、その内部にリカバリーベーン21を備えている。
集塵電極4は、定期的に前記偏心モータ14によって加振される。これにより、集塵電極4の内周面に滞留したPMは、該集塵電極4の内周面から剥離されて、ガス流とともにガイドベーン16に流入する。
特に、上記変動ガス流の発生手段によってガス流速を急激に増大させれば、剥離凝集したPMを含む高速のガス流が電気集塵部1の下流に到達するので、サイクロン2内におけるガス流の旋回速度が増大する。このため、このサイクロン2による機械的分離効率が向上して、より効率的にPMを除去することが可能になる。
このとき、排気管20内に設けられたリカバリーベーン21は、該排気管20に旋回しながら流入する清浄化ガスに対して逆向きの旋回力を与えて該ガスの旋回を抑制する作用をなすので、この排気管20における圧損が低減される。
この排ガス浄化装置は、ハウジング6を横向きに配設してある。また、排気管20をホッパー部17の上部において横向きに配設するとともに、該排気管20とホッパー部17の上部空間との間に抽気管24を設けてある。
一方、浄化された排ガスは、排気管20に流入した後、その一部が抽気管24を介してホッパー部17の上部空間にリターンされる。このリターンガスは、上記分離されたPMをホッパー部17内に送り込む作用を成す。
なお、図示していないが、この実施の形態に係る排ガス浄化装置においても、図1に示すSOF酸化触媒15およびリカバリーベーン21が設けられている。
アース電極34は、PMを通過させ得る開口率を有した金網などの多孔金属材料によって円筒状に形成され、円筒状のハウジング36の内側に同軸状に設けられている。
放電電極35は、アース電極34の軸線に沿って延びる主電極39と、この主電極9の長手方向に沿って所定の間隔で配設された刺状電極40の群とによって構成されている。上記刺状電極40の各群は、前記主電極39からアース電極34に向かって放射状に等角度間隔で突出する複数本(この例では、4本)の刺状電極40を含んでいる。
イオン化された気体分子は、電界によって刺状電極40の先端からアース電極34に向けて移動され、この結果、図5に矢視したような環状のイオン風を形成する。このイオン風は、周囲のガスを巻き込むので、主ガスの流れに直交する断面内においてイオン風によるガスの二次流れが形成され、これがアース電極34に吹き付けられる。
この結果、PMを含む排ガス3は、アース電極34の軸線に沿う主ガスの流れと上記二次流れとが合成されて3次元的にらせん状に回転しながら循環移動し、その過程で、そのガス3中に含まれる電荷を有したPMが集塵フィルタ層37の中で機械的、あるいは静電気的に集塵されていく。
なお、図4には示されていないが、この電気集塵部30にもアース電極34や集塵フィルタ層37に滞留するPMをそれらから定期的に剥離する手段(図1に示す剥離機構13や、ガス流を急激に変動させる前記変動ガス流の発生手段)が設けられる。
2 サイクロン
3 排ガス
4 集塵電極
5,35 放電電極
6,6',36 ハウジング
10,40 刺状電極
13 剥離機構
14 偏心モータ
15 SOF酸化触媒
16 ガイドベーン
18 PM酸化触媒
20 排気管
34 アース電極
37 集塵フィルタ層
Claims (14)
- ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる粒子状物質を帯電させる放電電極、および帯電された前記粒子状物質を捕集する集塵電極を有する電気集塵手段と、
前記集塵電極に捕集されて滞留する前記粒子状物質を該集塵電極から剥離させる剥離手段と、
前記集塵電極から剥離された粒子状物質を分別して捕集するサイクロン方式の分別捕集手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジン排ガス浄化装置。 - 前記集塵電極は、内周面に凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記集塵電極は、その内周面に一体的に重ね合わせた筒状の多孔金属体によって前記凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記集塵電極は筒状に形成され、前記放電電極は該集塵電極の中心軸線に沿って配設されていることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記集塵電極の外周囲に集塵フィルタ層を配設し、前記放電電極は、前記排ガスの流れに交差する方向の二次流れを誘起するイオン風を前記集塵電極との間に発生するように形成され、前記集塵電極は前記集塵フィルタ層に前記二次流れを流通させるための開口を備えることを特徴とする請求項4に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記放電電極は、集塵電極の中心軸線に沿って延びる主電極と、この主電極の長手方向に沿って所定の間隔で配設された複数の刺状電極の群と、を有し、前記刺状電極の群は、個々の刺状電極が前記電極支持体から集塵電極に向かって放射状に突出するように設けられていることを特徴とする請求項5に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記排ガス中に含まれるガス状のSOFを酸化するSOF酸化触媒を配置したことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記SOF酸化触媒が白金、パラジューム系触媒である請求項7に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記白金、パラジューム系触媒は、200℃以上のディーゼルエンジン排ガスが通過する部位に配置されることを特徴とする請求項8に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記分別捕集手段で捕集された粒子状物質の酸化を促進する触媒を配設したことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記剥離手段は、前記集塵手段に変動ガス流を作用させる変動ガス流発生手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記変動ガス流発生手段は、加圧空気を噴射して前記変動ガス流を発生するように構成されていることを特徴とする請求項11に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記変動ガス流発生手段は、前記排ガスの通路における前記集塵電極よりも上流側の部位において該排ガスの圧力を制御し、この圧力の制御による前記排ガスの圧力変動により前記変動ガス流を発生するように構成されていることを特徴とする請求項11に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
- 前記剥離手段は、前記集塵電極表面に塗布した粒子状物質酸化触媒であることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン排ガス浄化装置。
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