JPH045413A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

排ガス浄化装置

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JPH045413A
JPH045413A JP2105021A JP10502190A JPH045413A JP H045413 A JPH045413 A JP H045413A JP 2105021 A JP2105021 A JP 2105021A JP 10502190 A JP10502190 A JP 10502190A JP H045413 A JPH045413 A JP H045413A
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Tamotsu Kobuchi
存 小渕
Atsushi Ogata
敦 尾形
Hideo Ouchi
日出夫 大内
Koichi Mizuno
水野　光一
Heigoro Aoyama
青山　兵五郎
Akihiko Oi
明彦 大井
Seiji Makino
誠二 牧野
Kiyohide Yoshida
吉田　清英
Nobuyuki Matsumura
松村　信之
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Riken Corp
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は環境上間頌となる排ガス中の微粒子を捕捉する
排ガス浄化装置に係り、更に詳しくはディーゼルエンジ
ンの排ガス中の窒素酸化物（Ｎ［］ｘ）や微粒子状炭素
物質（パティキュレート）あるいはボイラーの排ガス中
の煤などを捕捉するフィルタを備えた排ガス浄化装置に
関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課頚〕ディー
ゼルエンジンの排ガス中に含まれるＮＯｘやパティキュ
レート、あるいはボイラーの排ガス中の煤などは環境上
問題となるので、しばしばフィルタを用いて除去される
。その場合、限界以上に微粒子を捕捉し目詰まりしたフ
ィルタは、新しいものと交換するか、あるいは、捕捉し
た微粒子を何らかの方法で除去して再生する必要がある
。
例えば、コージェライトなどの耐熱性の高いセラミック
スや金属メツシュからなるフィルタを用いた場合、バー
ナや電気ヒータなどの熱源によって、堆積した微粒子を
焼却することが従来から行なわれている。しかしその場
合、燃焼によってフィルタの損壊や溶損を招き易いので
、微粒子の堆積量や排ガス中の酸素量を制限しなければ
ならない。
ディーゼルエンジンの排ガスを浄化する目的で、微粒子
の堆積量を制御しつつ自動的な焼却を行なうには、堆積
による排圧の変化を検出して熱源を作動させる必要があ
った。しかしその方法によれば、検出レベルを高速運転
に伴なう高圧時に熱源が作動するように合わせると、低
速運転が続いたときには熱源が作動せずにフィルタが目
詰まりを起こし易く、逆に低圧時に検出レベルを合わせ
ると、熱源の無駄な作動が多くなる。特に前者の場合は
燃費の悪化をもたらす。
この問題を解決するため、フィルタを再生する１つの方
法として、絶縁材料で作ったフィルタに電極を取付け、
電極が導電性の微粒子を介して導通したとき、通電で発
生した熱を利用して微粒子を焼却する方法がある（特開
昭５７−２０３８１２号）。
第４図はこの原理を用いた従来技術の排ガス浄化装置の
一例で、全体がポーラス状の物質から成る絶縁材料のフ
ィルタ１に電極棒２を埋め込んだものを示す。この排ガ
ス浄化装置では、広い部分にわたって堆積した微粒子を
電気導通により完全に焼却することは困難であり、従っ
て目詰まり（斜線部分）を完全に解消することは事実上
不可能である。
第５図は、別の従来技術の排ガス浄化装置を示したもの
で、絶縁材料でできたフィルタｌの両端面に電極２．２
を配置したものである。この場合、フィルタの入口側端
面近くに微粒子が堆積しゃすいたｔ、電極間が導通する
前に目詰まり（斜線部分）を起こしやすい。これを解消
しようとして、電極間の電圧を上げると、局所的に過大
な電流が流れ、フィルタを損壊させてしまう。
また、第６図に示すような従来技術の排ガス浄化装置の
場合、円柱形状のフィルタ１に多数の貫通孔１１が設け
られ、各々の貫通孔１１の一方の口は電極板１２で塞が
れ、さらに貫通孔１１の内壁には電極線１３が設けられ
ている。このフィルタにおいて、電極間が導通するとフ
ィルタ１のほぼ全域での焼却が可能なた約、上述のよう
な目詰まりは起こりにくい。しかし、電極ＩＲＩ３が排
気の妨げとなるし、また電極線１３を貫通孔１１に挿入
してフィルタに密着させる作業が困難である。
従って本発明の目的は、排ガス中に含まれる環境上有害
な微粒子をフィルタで捕捉するとともに、フィルタを効
率良く再生することが可能で、特にディーゼルエンジン
等の排ガス中に含まれるパティキュレートを効率的に燃
焼するとともに、他の有害ガス成分である未燃焼炭化水
素（以下Ｈｅと呼ぶ）とＣＤ、　ＮＯｘなどを浄化する
機能を有する排ガス浄化装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題に濫み鋭意研究の結果、本発明者は、電気絶縁
性のフィルタと電極を交互に積層し、捕捉された微粒子
を通電により焼却する構造の排ガス浄化装置において、
フィルタ全体あるいはフィルタ表面にＴｌＯ２を担体と
してＰｔ族元素を含有する触媒を担持させることにより
、良好な排ガス浄化効果を発揮することができることを
発見し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の排ガス浄化装置は、不燃性かつ電気
絶縁性の材料からなり排ガス中に浮遊する微粒子を捕捉
するフィルタと、前記フィルタと交互に積層された電極
とを有し、隣接する電極間に電圧をかけておくことによ
り、前記フィルタに電気伝導悸かつ燃焼性の微粒子が捕
捉されると、通電により加熱されてフィルタ内で随時焼
却されるもので、前記フィルタの表面にコーティングさ
れたＴｌＯ２又はその複合化合物上に、ｐｔ族元素を含
む触媒が担持されていることを特徴とする。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する
。
第１図は本発明の一実施例による排ガス浄化装置の断面
図である。その構成を説明すると、排気通路３の途中に
、絶縁体４を介して導電性を有する電極２と多孔質のフ
ィルタ１が、交互に積層された状態で、ハウジング５内
に保持されている。
フィルタ１と電極２は、第２図に示すように、中空円板
型の形状をしている。フィルタ１は薄いほど電極２に負
荷する電圧が低くて済むが、パティキュレートの捕集効
率を良くし、また製造コストを低くするたｔには、ｌ　
ｍｍ以上の厚さを有するのが望ましい。電極の形態とし
ては、第２図に示すような金網２ａ、パンチメタル板２
ｂ、平板２０などが良い。これらフィルタと電極による
積層体の中空部下面を絶縁性の遮蔽板６で塞ぎ、ボルト
でハウジング５に固定している。
第１図に戻って、各々の電極２はフィルタ１の端に一つ
おきに結線されていて、一方の組は接地電極７とし、他
方の組は非接地電極８として、フィルタをはさんで隣り
あう電極間に電圧がかかるようになっている。フィルタ
１には、コージェライト、ムライト等のセラミックスや
石英、ガラスウール等、絶縁性及び耐熱性の高い材料が
用いられる。電極２の材料は、エネルギー損失が小さく
、耐熱性及び耐食性を有し、かつ安価なものであること
が望ましい。絶縁体４は、常に排気ガス流にさらされる
ため、耐熱性、耐食性及び低膨張性を有する材料からな
ることが必要で、コージェライト、ムライト等のセラミ
ックスが望ましい。ハウジング５は耐熱、耐食性と強度
を有する材料が望ましく、例えばステンレス鋼が用いら
れる。　フィルタｌの表面あるいは内部には触媒が担持
されている。触媒としては、パティキュレートの着火と
燃焼を促進し、Ｃ０１ＨＣの酸化除去、及びＨＣとパテ
ィキュレートによるＮＯｘの還元を、比較的低温度で促
進させる触媒特性を有するものを用いる。
特に、Ｐｔ、　Ｐｄ、　Ｒｈ等のＰｔ族元素が好ましく
、それらを混合して用いてもよい。また、それらの元素
に加えてＡｕ又はＡｇを担持させることもできる。
上記触媒はＴｉ０＝　（チタニア）あるいはその複合化
合物（ＴｉＯｚ’　ＡＬＬ　、Ｔ１０ａ・ｓｉＬ、Ｔｌ
Ｏ２・ＺｒＯ７等）の粉末の上に担持させる。Ｔｉ０＝
は光化学法によって触媒を担持させるのに適した物質で
、それによって、触媒を担持させる部位を自由に選択す
ることができて、広く均一に分散させることもできる。
また、フィルタの絶縁性も損なわれない。
担持させる際には、例えば、多孔質のＴｌＯ２、あるい
はその複合化合物を、フィルタ１の入口と出口側の面す
なわち内周と外周の表面にコーティングした後、光化学
法によって光を照射した部分に触媒を含浸させる。ある
いは、ＴｌＯ２、あるいはその複合化合物の粉末に触媒
を光化学的に予を含浸させ、その後、その粉末をフィル
タ全体あるいはフィルタ表面にコーティングする。
光化学法で触媒を含浸させる場合、触媒金属の化合物の
水溶液を用いるが、例えばＰｔについては、塩化白金酸
す）　ＩＪウム、塩化白金酸カリウム、塩化白金酸アン
モニウムなどの水溶液を用いることができる。
次に作用を説明する。第１図に矢印で示しであるように
、排気通路の上流側から下流側へパティキュレート等の
微粒子やＨＣ，ＮＯＸ　、　ＣＩ］等の有害ガス成分を
含む気体を流すと、気体がフィルタ１内を内周側から外
周側へ通過する間に微粒子がフィルタによって捕捉され
る。微粒子がしだいに堆積してくると、隣り合う電極２
．２間に電圧をかけておくことにより、微粒子を介して
導通が起こり、その電流によって発生する熱で微粒子は
焼却される。この後、微粒子の焼却により導通は断たれ
、電流による熱の発生も停止する。上記作用と同時に、
フィルタ１に担持された触媒によって微粒子の燃焼が促
進され、ＨＣ，ＮＯｘ　、ＣＤも浄化される。
本発明では、フィルタ１と電極２を交互に積層したこと
により、電極２がフィルタ１の人口面から出口面にかけ
て貫通しているので、微粒子がフィルタのどの部分に堆
積しても、微粒子を介しての導通、それによる微粒子の
焼却が実現される。
なお、第１図において、排気通路を前記実施例とは逆の
方向にしても良い。その場合、気体はフィルタ１内を外
周側から内周側へ道通するが、作用効果は上述のものと
同様である。
第３図は、本発明の他の実施例による排ガス浄化装置を
示す。この場合、一端を封じ側壁のフィルタに相当する
位置に小穴１０をあけた耐熱性のセラミック管９を中心
にして、フィルタ１と電極２を積み上げ、積層状にして
いる。このようにすることによって、より高温の排ガス
を適用することができる。また装置全体の強度も高まる
。
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１ 第３図に示す装置において、フィルタ１として、ムライ
トを厚さ１世のドーナツ状に成形したものを用いた。成
形後さらに、その内外周の表面に、フィルタの重量に対
して２重量％のＴｌＯ２をコーティングした後、フィル
タを塩化白金酸（ＬＰｔ匠６）の水溶液に浸漬した。次
いで、５００Ｗのｌ１ｇランプを用いてコーティング部
分に光照射をすることによって、ＴｌＯ２の重量に対し
て０．２重量％のＰｔを含浸して固定し、触媒付きフィ
ルタを調製した。（このようなフィルタをＰｔ／Ｔｉ０
ｚと表示する。以下同様。） 電極２は、接地電極として第２図の２ａで示す金網状で
銅製のものを、また非接地電極として第２図の２０で示
す平板状でステンレス鋼製のものを、共に厚さ１　ａ＋
ｍにして用いた。セラミック管９はコージェライトから
作成した。
これらの部材を用いて組み立てた排ガス浄化装置を、３
ｍｇ／分のパティキュレートを発生するディーゼルエン
ジンの排気通路の途中に設置した。
エンジンの運転中、電極間に３５Ｖの直流電圧をパルス
状に印加して、ハウジング５の入口と出口での排ガスの
圧力差（圧力損失）を測定した。電流が一定の最大値に
達すると同時にパティキュレートの燃焼が起きて、その
直後に電流値が降下するので、そのときの最大圧力損失
を検出した。その結果を第１表に示す。
それと同時に、排ガス温度が２５０℃のときに、浄化装
置の入口と出口での排ガス中のＣＧ、ＩＩＣ及びＮ［］
Ｘの濃度を連続的に分析した。その結果を第１表に合わ
せて示す。
実施例２ フィルタとして、コージェライトを厚さ１　ｍｍのドー
ナツ状に成形したものを用いた。その内外周の表面に、
フィルタの重量に対して２重量％のＴｉＯ２をコーティ
ングした後、フィルタを塩化白金酸アンモニウム（（Ｎ
Ｈ４）　ａＰ　ｔｌＪ　ｓ）と塩化金酸（ｆｌ［Ａｕ１
ｌｌｊ２４コ）を含む水溶液に浸漬した。
次いで、実施例１と同様にして光照射により、Ｔ＋［ｌ
ｚに対して０．２重量％のｐｔと、Ｐｔに対して１０重
量％のＡｕを含浸して固定し、触媒付きフィルタを調製
した　（Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉｎ２）。
このフィルタを用いた浄化装置で、実施例１と同様にし
て、排ガスの圧力損失と、排ガス中のＣ０１ＨＣ及びＮ
Ｏｘの濃度を分析した。その結果を第１表に合わせて示
す。
実施例３〜７ 実施例１と同様の、ムライト製で表面に２重量％のＴｉ
ｎ、をコーティングしたフィルタを用意した。
そのフィルタを（ＮＨ，）　２ＰｔＣβ６と塩化ロジウ
ム（ＲｈｒＵ３）を含む水溶液に浸漬した後、光照射に
より、Ｔｉｅ２に対して０．２重量％のＰｔと、同じ＜
　Ｔｉｅ２に対して０．０５重量％のＲｈを含浸して固
定した（　Ｐｔ／Ｒｈ／ＴｌＯ２、実施例３）。
同様にして、Ｔｉｅ、を２重量％コーティングしたフィ
ルタを、（ＮＨ，）　、ＰｔＣβ６とＡｇＮ口３を含む
水溶液に浸漬し、光照射を行って、１１口２に対して０
．２重量％のＰｔと、Ｐｔに対して１０重量％のＡｇを
含浸して固定した　（Ｐｔ／Ａｕ／Ｔｉｎ２、実施例４
）。
同様にして、Ｔｉｅ、を２重量％コーティングしたフィ
ルタを、ＰｄＣＡ２の水溶液に浸漬し、光照射を行って
、ＴｌＯ２に対して０．２重量％のＰｄを含浸して固定
した（Ｐｔ／Ｔｉ０ｚ、実施例５）。
同様にして、ＴｉＯ□を２重量％コーティングしたフィ
ルタをＰｄＣβ２とＨ［ＡｕＣＡ、］を含む水溶液に浸
漬し、光照射を行って、Ｔ＋０２に対して０．２重量％
のＰｄと、Ｐｄに対して１０重量％のＡｕを含浸して固
定した　（Ｐｄ／Ａｕ／Ｔ＋０２、実施例６）。
同様にして、ＴｌＯ２を２重量％コーティングしたフィ
ルタをＰｄＣＬとＡｇＮ口。を含む水溶液に浸漬し、光
照射を行って、ＴｌＯ２に対して０．２重量％のＰｄと
、Ｐｄに対して１０重量％の八ｇを含浸して固定した　
（Ｐｃｌ／Ａｇ／Ｔ＋０２、実施例７）。
以上によって得られた実施例３〜７の触媒付きフィルタ
を用いた浄化装置についても、実施例１と同様にして、
排ガスの圧力損失と、排ガス中のＣＤ、ＩＩＣ及びＮＯ
ｘの濃度を分析した。その結果を第１表に合わせて示す
。
比較例１ フィルタとして、ムライトを厚さ１化のドーナツ状に成
形したものを用いた。ＴｌＯ２のコーティング並びに触
媒の担持を行わずに、このフィルタを用いた浄化装置を
組立て、実施例１と同様にして、排ガスの圧力損失と、
排ガス中のＣ０１ＩＩｃ及びＮＯｘの濃度を分析した。
その結果を第１表に合わせて示す。
第１表に示された通り、実施例１〜７の排ガス浄化装置
を用いた場合、比較例よりも圧力損失が小さく、パティ
キュレートの焼却が効果的に行われたことがわかる。ま
た、ＣＤ、ＨＣ及びＮＯｘの除去効果も高く、特にＣＤ
とＩＣが高い効率で浄化された。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明の排ガス浄化装置は、排ガス
中のパティキュレート等の燃焼性微粒子の捕捉と焼却を
随時行ない、しかも微粒子の焼却がフィルタ全域で可能
なので、フィルタを目詰まりさせることなく効率良く再
生することができる。
またフィルタ内に触媒が、ＴｌＯ２を介して均一に担持
されているので、パティキュレートの着火性が高まり、
ＮＯｘ　、　ＨＣ，ＣＤ等の有害ガス成分も同時に浄化
される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による排ガス浄化装置を示す
断面図であり、 第２図は本発明の排ガス浄化装置に用いるフィルタ及び
電極の例を示す斜視図であり、第３図は本発明の他の実
施例による排ガス浄化装置を示す断面図であり、 第４図、第５図および第６図はそれぞれ従来の排ガス浄
化装置を示す断面図である。 １・・・フィルタ ２・・・電極 ３・・・排気通路 ５・・・ハウジング ７・・・接地電極 ８・・・非接地電極 ９・・・セラミック管 出　願　人　　工業技術院長　杉　浦　　賢妹　　式　
　会　　社　　リ　　ケ　　ン復代理人　　　弁理士　
　高　石　　橋　馬第２図 ■ 電源へ 第５図 第６図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）不燃性かつ電気絶縁性の材料からなり排ガス中に
    浮遊する微粒子を捕捉するフィルタと、前記フィルタと
    交互に積層された電極とを有し、隣接する電極間に電圧
    をかけておくことにより、前記フィルタに電気伝導性か
    つ燃焼性の微粒子が捕捉されると、通電により加熱され
    てフィルタ内で随時焼却される排ガス浄化装置において
    、前記フィルタの表面にコーティングされたＴｉＯ＿２
    又はその複合化合物上に、Ｐｔ族元素を含む触媒が担持
    されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
  2. （２）請求項１に記載の排ガス浄化装置において、前記
    触媒がさらにＡｕ又はＡｇを含有することを特徴とする
    排ガス浄化装置。
  3. （３）請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置において
    、前記フィルタ内での排ガスの流れ方向が、前記フィル
    タと前記電極の積層面に平行となることを特徴とする排
    ガス浄化装置。
  4. （４）請求項１乃至３のいずれかに記載の排ガス浄化装
    置において、前記フィルタと前記電極は、ともに中空円
    板型の形状を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
  5. （５）請求項４に記載の排ガス浄化装置において、前記
    中空の部分にセラミック管が挿入されていることを特徴
    とする排ガス浄化装置。
JP2105021A 1989-08-01 1990-04-20 排ガス浄化装置 Pending JPH045413A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503375A (ja) * 2000-07-13 2004-02-05 ポール・コーポレーション セラミックフィルタエレメント及びその製造方法
JP2007209974A (ja) * 2006-01-13 2007-08-23 Sanwa Seisakusho:Kk 気体清浄器
US11224236B2 (en) 2016-03-28 2022-01-18 Nissin Foods Holdings Co., Ltd. Method for producing textured protein material

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