JPH06173657A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス浄化装置

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JPH06173657A
JPH06173657A JP4323857A JP32385792A JPH06173657A JP H06173657 A JPH06173657 A JP H06173657A JP 4323857 A JP4323857 A JP 4323857A JP 32385792 A JP32385792 A JP 32385792A JP H06173657 A JPH06173657 A JP H06173657A
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exhaust gas
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cylinder
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internal combustion
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JP4323857A
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Ichiro Kawakubo
Akira Mizuno
Norio Yamashita
徳郎 山下
一郎 川窪
彰 水野
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Isuzu Motors Ltd
Akira Mizuno
いすゞ自動車株式会社
彰 水野
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    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の排気ガス中のNOX除去効率の向
上を図る。 【構成】 排気管10には還元剤の添加ノズル80と吸
収液添加ノズル85が設けられる。排気管10に続く反
応筒20は中心電極40を有し、高電圧発生装置30に
連通される。反応筒20の外側には絶縁筒22を介して
外筒電極50が設けられ、中心電極との間でコロナ放電
を発生させる。反応筒20の外周部には冷却コイル60
が巻かれ、筒内を冷却する。コロナ放電により活性化さ
れた排気ガスは、還元剤の存在下でNOXが効率良く還
元除去される。冷却により凝縮回収された液体は、冷却
液として再利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用内燃機関の排気
ガス浄化装置に関する。

【0002】

【従来の技術】排ガスを吸収液と効率良く気液接触さ
せ、排ガス中の水溶性成分を強制的に吸収液に吸収する
方法として一般的に次のようなものがある。 ・ぬれ壁塔を用いたもの。 吸収塔の内壁面を吸収液が膜を形成しながら流下し、ガ
スがこれに接触・吸収されるもの。 ・噴霧塔、スクラバーを用いたもの。 スプレーノズルから噴霧された吸収液がガス流と接触
し、ガスの吸収が行なわれるもの。 ・充填塔を用いたもの。 吸収液の内部に、一般に磁製の充填物を充填し、吸収液
とガスを向流して流して吸収を行なうもの。 しかし、これらの装置は、いずれもガスの温度が高い場
合には、ガスの吸収液に対する溶解度が低くなり、吸収
効率が低下してしまう問題がある。

【0003】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の気液接
触技術においては、吸収液の温度を低くしても、吸収に
対するガス側の境膜抵抗が大きいため吸収効率が上がら
ず、また冷却器等でガスの温度を下げようとすると、ラ
ンニングコストが大幅に向上してしまう問題があった。
例えば、特開昭51−110477号公報、特開昭52
−24155号公報は、排ガス中にコロナ放電を発生さ
せると共に、アルカリ水溶液等の吸収液とガスを接触さ
せてNOXを除去するものNOXの浄化装置を開示してい
る。しかしながら、上述した公報に記載された装置は、
いずれも大型の装置であって車載エンジンの排気ガス浄
化装置に転用できるものではなかった。本発明は車載用
エンジンに適したコンパクトな排気ガス浄化装置を提供
するものである。

【0004】

【課題を解決するための手段】本発明の排気ガス浄化装
置は、内燃機関の排気系に設けられる反応筒と、反応筒
内にコロナ放電を発生させる電極を有する高電圧発生装
置と、反応筒の冷却装置を備える。

【0005】

【作用】排ガス気流中にコロナ放電を生じさせることに
より、NOX成分中大部分を占めるNOがラジカル化
し、排ガス中の酸素分子と反応してNO2に変化する。
又、反応筒を冷却することにより、排ガス中に含まれる
水分(ディーゼルの場合3〜10V1%の水分が含まれ
ている)が凝縮し、反応筒内壁に液(水)膜を形成す
る。NO2は水溶性であるため、該液(水)膜に溶解
し、もって排ガス中のNOXは除去される。この時、コ
ロナ放電による「イオン風」により溶解の推進力が生じ
るため、冷却は反応筒温度を低下させるだけでよく、ガ
ス温度を低下させる必要はない。電極下流に触媒を設け
ると、電極間の放電に加えて、正極から触媒への放電も
起き、触媒上での還元/分解反応が促進され、相乗効果
により浄化率も向上する。

【0006】エンジンの運転状態によって、例えば低負
荷・低回転時で排ガス中の水分が少ない場合は、吸収液
添加装置から強制的に水又はアルカリ水溶液を添加して
もよい。この時水分の添加は噴ム又は自然蒸発のどちら
を採用してもよい。又、エンジン運転状態によって、例
えば高負荷・高回転時で炭化水素排出量の少ない場合
は、還元剤添加装置から還元剤(HC、NH3等)を添
加すると、浄化率が更に向上する。反応後の吸収液は、
反応筒下部に設けた吸収液回収装置に回収され、該装置
より吸収液添加装置に送り、吸収液として再利用するこ
とも可能である。

【0007】

【実施例】図1は本発明の実施例を示す説明図である。
全体を符号1で示す内燃機関の排気ガス浄化装置は、機
関の排気ポートに連通する排気管10を有し、排気ガス
1が導入される。排気管10にはNOXの還元剤の添加
用ノズル80と、吸収液の添加用ノズル85がとりつけ
られる。排気管10には反応筒20に連通される。反応
筒20は絶縁部材を筒状に形成した絶縁筒22を有し、
中心部には絶縁部材42に支持された中心電極40が配
設される。中心電極40は、ワイヤー、棒、ねじ棒等の
適宜の構造が採用され、ライン44を介して高電圧発生
装置30に連結される。

【0008】図2は、高電圧発生装置30の回路構成の
一例を示す。電源は、例えばAC100Vの交流電源が
利用され、トランス320で昇圧される。高圧ダイオー
ド330、抵抗器340、コンデンサー350を介して
ロータリースパークギャップ360へ供給され、ロータ
リースパークギャップ360で形成された方形波パルス
電圧は負荷370側へ出力される。この種の方形波パル
ス高電圧発生装置にかえて、インバータトランスのよう
な高周波高電圧発生装置を利用してもよい。

【0009】絶縁筒22の外側には外筒電極50がとり
つけられ、外筒電極50はライン52を介してアース5
4側に連結される。この高電圧発生装置30、中心電極
40、外筒電極50によりコロナ放電部が構成され、反
応筒20内にコロナ放電90が発生する。電極の極性は
どちらが正極となってもよいが、システム全体としては
中心電極を正極とする方が便利である。

【0010】反応筒20の外側には冷却装置60がとり
つけられる。冷却装置は例えばコイル内に冷却液を流す
形式のものや、空冷式の冷却装置が装備される。ガスと
接触する絶縁筒20の内面温度は、排気ガスの露点温度
(通常20℃〜50℃位)以下に冷却することが望まし
いが、本装置にあっては、均一な液膜が生じなくとも、
コロナ放電による、いわゆる「イオン風」が推進力を生
み出し、吸収効果を促進するので、250℃程度でも充
分な浄化性能を得ることができる。反応筒20の下部に
は、凝縮液回収タンク70が設けられて反応後の凝縮液
を回収する。トレインバルブ72を設けて液面を一定に
保つ。浄化後のガスG2は出口管24から排出される。
回収された凝縮液を吸収液ノズル85へ送って再利用す
ることができる。

【0011】実験例1 中心電極40を正極とし、極長90mm、極径4.7mmの
SUS製電極を用いた。外筒電極50は、内径16.5
mmの銅板とし、接地極とした。接地極の内周にあたる管
壁には絶縁体部材を用いた。高電圧発生装置30は図2
に示すものを用い、方形波パルス高電圧を反応筒20内
に印加した。排気ガスとしては発電用小型単気筒ディー
ゼルエンジンの排気ガスを用いて、NO150ppmと
した。排気ガスG1の流量は8l/minに調整し、外筒電
極50を常温にまで冷却した。結果を図3に示す。高電
圧による放電エネルギーを印加するとNOXが除去さ
れ、極めて高い浄化率を得られた。タンク70に回収さ
れた凝縮水は強めて強酸性を示し、NOXが硝酸として
効率よく吸収されていることに示唆した。

【0012】実験例2 コロナ放電装置は実験例1と同じものを用い、排気ガス
1の条件をNO400ppmとした以外は実験例1に
ならった。結果を図4に示す。還元剤としてエチレン
(C24)を500ppm添加すると、無添加時に比
べ、より低い投入エネルギーから浄化が開始され、ある
点以上では平衡に達した。

【0013】実験例3 中心電極40に極長105mm、極径6mmのものを用い
た。NOを400ppmとした以外は実験例1にならっ
た。外筒電極50を常温および240℃に冷却したとこ
ろ、図5に示す結果を得た。240℃では低い投入エネ
ルギーから浄化性能が立ち上がるが、あるエネルギー以
降平衡に達した。一方常温では投入エネルギーの増大と
共にNOX浄化率は向上を続けた。

【0014】以上に示した各種の実験により、本発明装
置がディーゼル機関の排気ガスのNOXを除去し、浄化
する効果が高いことが実証された。本発明の作用・効果
は以下のように集約される。 ・排ガス気流中にコロナ放電を生じさせることにより、
NOX成分中大部分を占めるNOがラジカル化し、排ガ
ス中の酸素分子と反応してNO2に変化する。 ・又、反応筒を冷却することにより、排ガス中に含まれ
る水分(ディーゼルの場合3〜10V1%の水分が含ま
れている)が凝縮し、反応筒内壁に液(水)膜を形成す
る。 ・NO2は水溶性であるため、該液(水)膜に溶解し、
もって排ガス中のNOは除去される。 ・この時、コロナ放電による「イオン風」により溶解の
推進力が生じるため、冷却は反応筒温度を低下させるだ
けでよく、ガス温度を低下させる必要はない。 ・電極下流に触媒を設けると、電極間の放電に加えて、
正極から触媒への放電も起き、触媒上での還元/分解反
応が促進され、相乗効果により浄化率も向上する。 ・エンジンの運転状態によって、例えば低負荷・低回転
時で排ガス中の水分が少ない場合は、吸収液添加装置か
ら強制的に水又はアルカリ水溶液を添加してもよい。こ
の時水分の添加は噴ム又は自然蒸発のどちらを採用して
もよい。 ・又、エンジン運転状態によって、例えば高負荷・高回
転時で炭化水素排出量の少ない場合は、還元剤添加装置
から還元剤(HC、NH等)を添加すると、浄化率が
更に向上する。 ・反応後の吸収液は、反応筒下部に設けた吸収液回収装
置に回収され、該装置より吸収液添加装置に送り、吸収
液として再利用することも可能である。

【0015】図6は本発明の他の実施例を示す説明図で
ある。このディーゼル機関の排気ガス浄化装置100
は、図1に示した実施例と同様に、機関の排気ポートに
連通する排気管10を有し、排気管10に還元剤の添加
ノズル80と、吸収液の添加ノズル85がとりつけられ
る。排気管に連通する反応筒20Aは、絶縁筒22を有
し、絶縁筒22は、ガラスや各種のセラミックでつくら
れる。絶縁筒22の内部には、中心電極40が配設さ
れ、中心電極40は、反応筒20Aの頭部に配設される
絶縁部材42の中心を貫通し、ライン44を介して高電
圧発生装置30に連結される。絶縁筒22の外周部には
外筒電極50がとりつけられ、外筒電極52はライン5
2を介してアース54側へ通ずる。反応筒20Aの外周
側には冷却コイル60が配設され、必要な冷却を行な
う。

【0016】反応筒20Aの底部には、金網電極150
が設けられる。この金網電極150は導電性の材料をメ
ッシュ状に形成したもので、ガスが自由に通過すること
ができる。この金網電極150もライン152を介して
アース54に連結される。中心電極40から放出される
コロナ放電は、外筒電極50側と金網電極150へ向か
う。金網電極150上にはハニカム担体触媒120が載
置される。この触媒120は、例えばコーディライト等
のセラミック材をハニカム構造に成形し、活性アルミナ
をコーティングしたものである。触媒はペレット状でも
よい。コロナ放電により活性化された排気ガスはハニカ
ム担体触媒120により反応が促進され、浄化効率はよ
り向上する。排気ガスを冷却して凝縮液としてタンク7
0に回収された液体は、ポンプ74でノズル85側へ送
り、吸収液として再利用することができる。したがっ
て、別個に吸収液源を備える必要はなく、車載のシステ
ムとして適応性が高い。

【0017】

【発明の効果】本発明は以上のように、ディーゼルエン
ジンの排気ガスからNOX等を除去する装置にあって、
排気ガスが導入される円筒状の絶縁筒を有する反応筒の
中心に中心電極を配設し、絶縁筒の外側に設けた外筒電
極との間に高電圧によるコロナ放電を発生させるととも
に、反応筒の上流側に還元剤の添加ノズルと吸収液の添
加ノズルを設けたものである。また、反応筒を冷却する
とともに、凝縮液の回収手段を配設してある。すなわ
ち、排ガス気流中にコロナ放電を生じさせることによ
り、NOX成分中大部分を占めるNOがラジカル化し、
排ガス中の酸素分子と反応してNO2に変化する。又、
反応筒を冷却することにより、排ガス中に含まれる水分
(ディーゼルの場合3〜10V1%の水分が含まれてい
る)が凝縮し、反応筒内壁に液(水)膜を形成する。そ
して、NO2は水溶性であるため、該液(水)膜に溶解
し、もって排ガス中のNOXは除去される。この時、コ
ロナ放電による「イオン風」により溶解の推進力が生じ
るため、冷却は反応筒温度を低下させるだけでよく、ガ
ス温度を低下させる必要はない。電極下流に触媒を設け
ると、電極間の放電に加えて、正極から触媒への放電も
起き、触媒上での還元/分解反応が促進され、相乗効果
により浄化率も向上する。エンジンの運転状態によっ
て、例えば低負荷・低回転時で排ガス中の水分が少ない
場合は、吸収液添加装置から強制的に水又はアルカリ水
溶液を添加してもよい。この時水分の添加は噴ム又は自
然蒸発のどちらを採用してもよい。又、エンジン運転状
態によって、例えば高負荷・高回転時で炭化水素排出量
の少ない場合は、還元剤添加装置から還元剤(HC、N
3等)を添加すると、浄化率が更に向上する。反応後
の吸収液は、反応筒下部に設けた吸収液回収装置に回収
され、該装置より吸収液添加装置に送り、吸収液として
再利用することも可能である。したがって、車載の内燃
機関の排気ガス浄化装置として利用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の実施例を示す説明図。

【図2】高電圧発生装置の回路図。

【図3】本発明の作用効果を示すグラフ。

【図4】本発明の作用効果を示すグラフ。

【図5】本発明の作用効果を示すグラフ。

【図6】本発明の他の実施例を示す説明図。

【符号の説明】

10 排気管 20 反応筒 22 絶縁筒 30 高電圧発生装置 40 中心電極 50 外筒電極 70 凝縮液回収タンク 80 還元剤添加ノズル 85 吸収液添加ノズル 90 コロナ放電 120 ハニカム担体触媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 徳郎 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 水野 彰 愛知県豊橋市北山町字東浦2番地の1

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気系に設けられる反応筒
    と、反応筒内にコロナ放電を発生させる電極を有する高
    電圧発生装置と、反応筒の冷却装置とを備えてなる内燃
    機関の排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 電極下流に触媒を備えてなる請求項1記
    載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 反応筒上流に吸収液添加装置と還元剤添
    加装置のどちらか一方又は両方を備えてなる請求項1又
    は2記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
  4. 【請求項4】 反応筒下部に吸収液回収装置を備え、吸
    収液添加装置との間に循環系を有する請求項3記載の内
    燃機関の排気ガス浄化装置。
JP32385792A 1992-12-03 1992-12-03 内燃機関の排気ガス浄化装置 Expired - Fee Related JP3253380B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001525902A (ja) * 1997-05-16 2001-12-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 酸素を含有する排ガス中の酸化有害物質を除去するための方法および装置ならびにこれにより駆動されるエンジン
KR100623854B1 (ko) * 2005-04-16 2006-09-13 (주)씨에프텍 일체형 반건식반응기 및 전기집진 장치
DE102013105094A1 (de) 2012-05-30 2013-12-05 Denso Corporation Nachbehandlungsvorrichtung für eine Maschine

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