JP2011185118A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残留した未使用オゾンによる腐食の発生を防止した、オゾンを用いた内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】硫黄被毒再生時に発生する硫化水素をオゾンにより酸化分解する内燃機関の排気浄化装置において、
オゾン生成器、
該オゾン生成器からのオゾンを排気通路へ導く耐酸化性のオゾン供給管、
該オゾン供給管から該排気通路への供給口を開閉するオゾン供給弁、および
該オゾン供給管を加熱する加熱手段
を有し、
該オゾン生成器からのオゾンの供給を停止した際に、該オゾン供給弁を閉じ、該加熱手段を作動させることにより、該オゾン供給管内に閉じ込められた未使用オゾンを加熱分解する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、酸化分解用のオゾンを用いる内燃機関の排気浄化装置に関する。

自動車排ガス浄化用触媒の硫黄被毒再生時に発生する硫化水素をオゾンで酸化分解する場合などには、酸化分解後の余剰となった未使用オゾンは分解処理する必要がある。高濃度のオゾンが水分と共存すると腐食作用が顕著になるからである。

一般にオゾン生成器（放電反応器）は、ボンベガスを用いるなど厳しく露点を管理したドライガスを導入するため、たとえオゾン濃度が高くとも水分が伴わないため、腐食の問題は起きない。

逆に、湿度を含んだ空気を放電場に導入する例としては、空気清浄機が挙げられるが、生成されるオゾンは高々１ｐｐｍ未満であり、この場合にも腐食の問題は起きない。

ところが、前述した自動車用途など、オゾン生成器を車載するような場合には、導入ガスは大気であり、湿気を含んでいる。また、生成されるオゾン濃度は数千ｐｐｍ以上の高濃度が想定される。このような高濃度のオゾンと水分が共存する場合には、腐食が発生しないように、オゾンを分解処理する必要がある。

オゾンを用いる内燃機関の排気浄化装置の一例は、特許文献１に開示されており、未使用オゾンの排出を防止するためにオゾン分解触媒（コージェライト上に白金担持した酸化チタンを配置）が設けられている。しかし、オゾンの供給を停止した際に、オゾン生成部と排気通路の間で生成し、使用されなかった未使用オゾンが残留し、オゾン供給部を腐食させる虞があるという問題があった。

また、特許文献２には、オゾンを用いた内燃機関の排気浄化装置において、排気浄化触媒を加熱するヒータを設けることが開示されている。しかし、内燃機関への燃料供給停止時に排気浄化触媒を再生することは開示されているが、オゾンは用いていない。

特開２００７−１４４３４１ 特開２００８−２７９３４３

本発明は、残留した未使用オゾンによる腐食の発生を防止した、オゾンを用いる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、硫黄被毒再生時に発生する硫化水素をオゾンにより酸化分解する内燃機関の排気浄化装置において、
オゾン生成器、
該オゾン生成器からのオゾンを排気通路へ導く耐酸化性のオゾン供給管、
該オゾン供給管から該排気通路への供給口を開閉するオゾン供給弁、および
該オゾン供給管を加熱する加熱手段
を有し、
該オゾン生成器からのオゾンの供給を停止した際に、該オゾン供給弁を閉じ、該加熱手段を作動させることにより、該オゾン供給管内に閉じ込められた未使用オゾンを加熱分解することを特徴とする。

耐酸化性のオゾン供給管内に未使用オゾンを閉じ込め、加熱により分解するので、供給管を腐食（錆発生）させることなく、オゾンを無害化することができる。

図１は、本発明によるオゾン熱分解機構を有する内燃機関の排気浄化装置の基本的な配置を模式的に示す図である。 図２は、２秒間の加熱を行なった際の加熱温度とオゾン残存率との関係を示すグラフである。

図１を参照して、本発明の内燃機関の排気浄化装置を説明する。

排気浄化装置Ｘは、主たる浄化系として、内燃機関からの排ガスＥが排気通路Ｌ１→排ガス浄化触媒Ｃ→排気通路Ｌ２を経て浄化後の排ガスＧが外部へ排出されるように構成されている。

一方、酸化分解用のオゾン系として、大気ＡをポンプＰで導入されたオゾン生成器Ｚで生成したオゾンが、オゾン供給管Ｓを通ってオゾン供給弁としての開閉バルブＶを介して、主たる浄化系の排気通路Ｌ１に供給口Ｍで供給されるように構成されている。加熱手段Ｈがオゾン供給管Ｓを取り囲んでいる。

オゾン供給管Ｓは、無機酸化物や樹脂などによって内壁が耐酸化加工されている。これによってオゾン供給管Ｓは、オゾン生成器Ｚによって生成した数千ｐｐｍの高濃度オゾンに対しても十分に保護されるので、水分を含んだ大気Ａとオゾンが共存する環境中でも、腐食あるいは錆が生ずることはない。

オゾン供給管Ｓは、加熱手段Ｈにより加熱されることにより、内部にある使用済オゾンは熱分解されるので、腐食による攻撃性が大幅に低減する。

以下の実施例に示すように、加熱温度は２００℃以上であることが望ましい。

オゾンの熱分解率を調べるために、種々の温度で２秒間加熱後のオゾンの残存率を測定した。結果を図２に示す。ただし、加熱部通過時間を加熱時間とし、２５℃でのオゾン濃度を１００としたときの残存率を％で表した。

図示したように、２秒間の保持では、加熱温度１００℃以下ではほとんど分解しない。加熱温度２００℃×２秒の加熱より、残存率は約５０％に低下する。したがって、２００℃×１０秒で残存率を３％程度まで達成できる（１００％×（０．５）^１０／２≒３％）。更に２００℃以上に加熱すれば、オゾン残存率を更に低減することができるので、水分と高濃度オゾンの反応による腐食発生の危険性を大幅に低減できる。

本発明によれば、残留した未使用オゾンによる腐食の発生を防止した、オゾンを用いる内燃機関の排気浄化装置が提供される。

Ｘ 排気浄化装置
Ｅ 内燃機関からの排ガス
Ｌ１、Ｌ２ 排気通路
Ｃ 排ガス浄化用触媒
Ｇ 浄化された排ガス
Ａ 大気
Ｐ ポンプ
Ｚ オゾン生成器
Ｓ オゾン供給管
Ｖ オゾン供給弁
Ｍ オゾン供給口
Ｈ 加熱手段

Claims (1)

1. 硫黄被毒再生時に発生する硫化水素をオゾンにより酸化分解する内燃機関の排気浄化装置において、
   オゾン生成器、
   該オゾン生成器からのオゾンを排気通路へ導く耐酸化性のオゾン供給管、
   該オゾン供給管から該排気通路への供給口を開閉するオゾン供給弁、および
   該オゾン供給管を加熱する加熱手段
   を有し、
   該オゾン生成器からのオゾンの供給を停止した際に、該オゾン供給弁を閉じ、該加熱手段を作動させることにより、該オゾン供給管内に閉じ込められた未使用オゾンを加熱分解する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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