JPWO2009119845A1 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Abstract
排ガス中の微粒子濃度の増減に対し、プラズマによる電極表面の酸化作用と、電極に付着する微粒子量とを個別に制御する。排ガスg中に設置する少なくとも一対の電極2a,2bと、該電極2a,2b間に非熱平衡プラズマを発生させるための高電圧を周期的に印加する電源3とを備え、該電源は、高電圧保持時間が短い電圧波形と高電圧保持時間が長い電圧波形とを出力することができ、かつ、前記電極間に高電圧保持時間が短い電圧波形と高電圧保持時間が長い電圧波形とを一定周波数にて任意のサイクル比率で発生させる。Oxidation of the electrode surface by plasma and the amount of fine particles adhering to the electrode are individually controlled with respect to increase / decrease of the fine particle concentration in the exhaust gas. And at least a pair of electrodes 2a and 2b installed in the exhaust gas g, and a power source 3 for periodically applying a high voltage for generating non-thermal equilibrium plasma between the electrodes 2a and 2b. A voltage waveform with a short holding time and a voltage waveform with a long high voltage holding time can be output, and a voltage waveform with a short high voltage holding time and a voltage waveform with a long high voltage holding time between the electrodes can be output at a constant frequency. At an arbitrary cycle ratio.
Description
本発明は、エンジンの排ガス、或いは、ボイラの排ガスなどに含まれるススを主とする微粒子を削減する排ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus that reduces fine particles mainly composed of soot contained in engine exhaust gas or boiler exhaust gas.
排ガス浄化装置としては、例えば、下記の発明を挙げることができる。すなわち、
(a)日本国特開2007−245094号公報(特許文献1)には、帯電部と集塵部を備えた二段構成の電気集塵機において、集塵部の電極に高圧の交流電圧を加えることにより、集塵部で集塵された帯電粒子が剥離され、再飛散することを抑制することが記載されている。
(b)日本国特開2002−213228号公報(特許文献2)には、プラズマを発生させて微粒子を帯電させる帯電部と、帯電した微粒子を集塵するためにアース電位に固定された集塵部とを備えた排ガス浄化装置が記載されている。
(c)日本国特開2006−261040号公報(特許文献3)には、排ガスの流れ方向に2つ以上のプラズマ発生電極を設け、それぞれ独立した電源でプラズマを発生させることが記載されている。
(d)日本国特開2007−23861号公報(特許文献4)には、放電期間と放電休止期間を設定して放電を間欠的に行い、排ガス中の微粒子濃度が増加した場合には、放電電圧と周波数を高くし、また、排ガス流量が増加した場合には、放電休止期間を短くして対応することが記載されている。Examples of the exhaust gas purification device include the following inventions. That is,
(A) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-244504 (Patent Document 1) discloses that a high-voltage AC voltage is applied to the electrode of a dust collecting unit in a two-stage electric dust collector having a charging unit and a dust collecting unit. Therefore, it is described that the charged particles collected in the dust collection unit are separated and re-scattered.
(B) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-213228 (Patent Document 2) discloses a charging unit that generates plasma to charge fine particles, and a dust collection that is fixed at a ground potential in order to collect the charged fine particles. An exhaust gas purification device comprising a part is described.
(C) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-261040 (Patent Document 3) describes that two or more plasma generating electrodes are provided in the flow direction of exhaust gas, and plasma is generated by independent power sources. .
(D) In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-23861 (Patent Document 4), discharge is intermittently performed by setting a discharge period and a discharge pause period, and when the concentration of fine particles in the exhaust gas increases, the discharge is performed. It is described that when the voltage and frequency are increased and the exhaust gas flow rate is increased, the discharge pause period is shortened.
しかし、特許文献1のように、微粒子を帯電させる帯電部と、帯電した微粒子を集塵する集塵部に機能分離した場合、電極と電源が2組必要になり、装置全体のサイズとコストが大きくなる欠点がある。また、微粒子を集塵した電極の定期的清掃も必要になる。
However, as in
特許文献2のように、集塵部に電源を用いない場合、電源を複数用意する必要はないが、電極が帯電部と集塵部に分かれるため、構造が複雑になる。また、集塵部に集塵した微粒子の酸化除去能力は、上流側の帯電部のプラズマで生成された活性物質の量に依存するが、活性物質の量を増やすために帯電部のプラズマを強くすると、集塵部に集塵される微粒子の量も増えるため、排ガス中の微粒子濃度が高い場合には、集塵部に微粒子が堆積する危険がある。
When a power source is not used for the dust collecting unit as in
特許文献3には、帯電部や集塵部という表現がないが、電極と電源を複数使うため、装置全体のサイズとコストが大きくなる欠点がある。特許文献4のように、微粒子濃度が増加した場合に放電電圧を高くすると、排ガスの浄化効率を高めることができるが、電極に吸着される微粒子量も増えてしまうため、排ガスの微粒子濃度が高い場合には、電極に微粒子が堆積していく危険がある。また、放電電圧を高くすると、電極などに印加される電圧が高くなるため、装置全体のサイズとコストが大きくなる欠点がある。
また、放電周波数を変化させる場合、電力を一定にするためには、放電電圧やバースト期間を変化させる必要があるので、制御が複雑になる。また、放電周波数は、高周波トランスを含めた電源回路と電極との発振系の整合性を乱さない範囲に制限されるため、1組の電源と電極で選択できる周波数範囲は必ずしも十分ではない。 Further, when changing the discharge frequency, it is necessary to change the discharge voltage and the burst period in order to make the power constant, so that the control becomes complicated. Further, since the discharge frequency is limited to a range that does not disturb the consistency of the oscillation system between the power supply circuit including the high-frequency transformer and the electrode, the frequency range that can be selected by one set of power supply and electrode is not always sufficient.
ところで、ススを主とする微粒子を含む排ガスを通気した少なくとも一対の電極に、サイン波またはサイン波に近い電圧波形の交番電圧を印加して非熱平衡プラズマを発生させた場合、微粒子は、プラズマによって帯電して電極表面に吸引され、一部が電極に吸着する。電極表面に吸着した微粒子は、プラズマによって生成されたオゾンやNO2によってCO2やH2Oなどに酸化されてガス化し、排ガスの一部として排出される。By the way, when non-thermal equilibrium plasma is generated by applying an alternating voltage having a voltage waveform close to a sine wave or a sine wave to at least a pair of electrodes through which exhaust gas containing fine particles mainly containing soot is passed, the fine particles are generated by the plasma. It is charged and attracted to the electrode surface, and a part is adsorbed on the electrode. The fine particles adsorbed on the electrode surface are oxidized into gas such as CO 2 or H 2 O by ozone or NO 2 generated by plasma, and are discharged as a part of exhaust gas.
排ガス中の微粒子濃度が高い場合、プラズマによる電極表面の酸化能力を超える多量の微粒子が電極表面に吸着し、やがて電極表面が微粒子で被われてしまう。そうなると、正常な非熱平衡プラズマを発生させることが難しくなる。プラズマによる電極表面の酸化能力を高めようとしてプラズマ電力を大きくすると、電極に電気的に吸着する微粒子の量も増えるので、プラズマ電力だけで電極表面の酸化能力と、吸着する微粒子の量の大小関係を変えることが難しい。
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、装置全体のサイズとコストを抑制する一方、排ガス中の微粒子濃度の増減に対して、プラズマによる電極表面の酸化作用と、電極に付着する微粒子の量とを個別に制御することができる排ガス浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its object is to reduce the size and cost of the entire apparatus while reducing the concentration of fine particles in the exhaust gas. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of individually controlling the oxidation action of the electrode surface due to and the amount of fine particles adhering to the electrode.
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス中に設置する少なくとも一対の電極と、該電極間に非熱平衡プラズマを発生させるための高電圧を周期的に印加する電源とを備え、該電源は、高電圧保持時間が短い電圧波形と高電圧保持時間が長い電圧波形とを出力することができ、かつ、前記電極間に高電圧保持時間が短い電圧波形と高電圧保持時間が長い電圧波形とを一定周波数において任意のサイクル比率で発生させることを特徴とするものである。 The exhaust gas purification apparatus of the present invention comprises at least a pair of electrodes installed in the exhaust gas, and a power source that periodically applies a high voltage for generating non-thermal equilibrium plasma between the electrodes, the power source being a high voltage A voltage waveform with a short holding time and a voltage waveform with a long high voltage holding time can be output, and a voltage waveform with a short high voltage holding time and a voltage waveform with a long high voltage holding time between the electrodes can be output at a constant frequency. Are generated at an arbitrary cycle ratio.
本発明の排ガス浄化装置は、電源を、4個のスイッチング素子AP、AN、BP、BNによって構成されたHブリッジ回路と高周波トランスにより形成したことを特徴とするものである。The exhaust gas purifying apparatus of the present invention is characterized in that a power source is formed by an H bridge circuit constituted by four switching elements A P, A N , B P , and B N and a high frequency transformer.
本発明によれば、燃焼モードのプラズマは、高電圧をパルス的に発生させるため、帯電した微粒子を電極へ吸引する時間が短く、微粒子の吸着能力が小さい。プラズマは、電極の電圧が変化する時に発生するため、高電圧印加時間が短くても活性種の生成に不都合がない。従って、プラズマ電力を大きくしても微粒子の吸着量をあまり増やすことなく、電極表面の酸化能力を高めることができる。 According to the present invention, since the combustion mode plasma generates a high voltage in a pulse manner, the time for sucking charged fine particles to the electrode is short, and the adsorption ability of the fine particles is small. Since plasma is generated when the voltage of the electrode changes, there is no problem in generating active species even if the high voltage application time is short. Therefore, even if the plasma power is increased, the oxidation capacity of the electrode surface can be increased without increasing the adsorption amount of the fine particles.
一方、吸着モードのプラズマは、高電圧を印加している時間が長いため、プラズマによって生成されたイオンを電界によって加速することにエネルギーの一部を消費するため、同じ電力で比較した燃焼モードのプラズマよりも電極表面の酸化能力は、若干、低い。しかし、微粒子の吸着能力が高いため、プラズマ電力を大きくすると、微粒子の吸着量を大きく増やすことができる。 On the other hand, the plasma in the adsorption mode consumes a part of energy for accelerating the ions generated by the plasma by the electric field because the high voltage is applied for a long time. The oxidation capacity of the electrode surface is slightly lower than that of plasma. However, since the adsorption capacity of the fine particles is high, the adsorption amount of the fine particles can be greatly increased by increasing the plasma power.
この燃焼モードのプラズマと吸着モードのプラズマを出力サイクル毎に選択できる電源を用い、燃焼モードのプラズマと吸着モードのプラズマの出力サイクル数の比率と、合計電力を個別に設定することで、排ガス中の微粒子濃度の増減に対して、プラズマによる電極表面の酸化作用と、電極に付着する微粒子の量とを個別に制御することができる。 By using a power source that can select the combustion mode plasma and adsorption mode plasma for each output cycle, the ratio of the number of output cycles of the combustion mode plasma and the adsorption mode plasma and the total power are set individually, so that With respect to the increase / decrease of the fine particle concentration, it is possible to individually control the oxidation action of the electrode surface by the plasma and the amount of fine particles adhering to the electrode.
その結果、微粒子濃度が高い排ガスを処理した場合でも、電極表面が微粒子で被われることがなく、連続的に微粒子を吸着して酸化することができる。また、消費電力を低く抑えることができる。 As a result, even when exhaust gas having a high fine particle concentration is treated, the electrode surface is not covered with fine particles, and the fine particles can be continuously adsorbed and oxidized. In addition, power consumption can be kept low.
g 排ガス
2a,2b 電極
3 電源
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。図1に示すように、本発明の排ガス浄化装置1は、少なくとも一対の電極2a,2bと、当該電極2a,2b間に非熱平衡プラズマ、つまり、活性種の生成、或いは微粒子の帯電に優れた効果を持つプラズマ(便宜的に、燃焼モードのプラズマと称する。)と、帯電した微粒子の電気的吸着に優れた効果を持つプラズマ(便宜的に、吸着モードのプラズマと称する。)とを一定周波数において任意のサイクル比率で発生させる電源装置3とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the exhaust
電極2aは、電源装置3に接続し、電極2bは、アース4に接続している。また、電極(電極板)は、2枚のアルミナ製セラミック板の間にSUS304製の金属板を挟んだものが好ましいが、これに限定されない。
The
燃焼モードのプラズマとは、プラズマを発生させるために電極に高電圧を印加した後、速やかに電圧が低下する電圧波形を持つプラズマであり、「電極に発生する電圧が、最大値の50%以上である期間および最小値の50%以下である期間の合計が1サイクル中で30%以下である電圧波形」と定義される(図2参照。)。 The combustion mode plasma is a plasma having a voltage waveform in which the voltage decreases rapidly after a high voltage is applied to the electrode in order to generate plasma. “The voltage generated at the electrode is 50% or more of the maximum value. And a voltage waveform in which the total of the period that is 50% or less of the minimum value is 30% or less in one cycle is defined (see FIG. 2).
このプラズマを発生させた場合、電極間に発生する高い電界によって電極間にストリーマ放電が形成され、放電によって発生した高エネルギーの電子によって各種原子のラジカルやO3などの活性物質が発生する。また、NOXを含む排ガスにおいては、NOがNO2に酸化されたり、或いはNOXがN2に還元されたりする。When this plasma is generated, a streamer discharge is formed between the electrodes due to a high electric field generated between the electrodes, and active materials such as radicals of various atoms and O 3 are generated by high energy electrons generated by the discharge. Further, in exhaust gas containing NO X , NO is oxidized to NO 2 or NO X is reduced to N 2 .
図3に示すように、排ガスg中に存在する微粒子mは、プラズマで発生した電子、或いは、イオンと結合して正負どちらかに帯電し、電極2a,2b間の高電界を受けて正負どちらかの電極に電気的に吸引される。しかし、高電圧印加時間が短いため、電極表面に到達する前に電界による加速が終了してしまう。そして、次の逆電界のプラズマによる反対側の電極への電気的吸引力により、先程近づいた電極から遠ざけられる。以後、このような振幅動作を繰り返すため、帯電した微粒子mの大部分が電極2a,2bに吸着されることなく、電極を通り抜ける。
As shown in FIG. 3, the fine particles m present in the exhaust gas g are combined with electrons or ions generated in the plasma to be charged either positively or negatively and either positively or negatively by receiving a high electric field between the
吸着モードのプラズマとは、プラズマを発生させるために電極に高電圧を印加した後も高い電圧を長時間保持する電圧波形を持つプラズマであり、「電極に発生する電圧が、最大値の50%以上である期間および最小値の50%以下である期間の合計が1サイクル中の70%以上である電圧波形」と定義される(図2参照。)。 The adsorption mode plasma is a plasma having a voltage waveform that maintains a high voltage for a long time after a high voltage is applied to the electrode in order to generate plasma. “The voltage generated at the electrode is 50% of the maximum value. It is defined as “a voltage waveform in which the sum of the above period and the period that is 50% or less of the minimum value is 70% or more in one cycle” (see FIG. 2).
このプラズマを発生させた場合、図4に示すように、帯電した微粒子mが十分長い時間、電極2a,2bへと電気的に吸引されて遂には電極表面に吸着されるため、帯電した微粒子mの大部分を電極2a,2bに吸着することができる。
When this plasma is generated, as shown in FIG. 4, since the charged fine particles m are electrically attracted to the
上記の電源装置3は、図5に示すように、4個のスイッチング素子AP、AN、BP、BNによって構成されたHブリッジ回路5と高周波トランス6との組み合わせにより、少なくとも一対の電極2a,2b間に周期的な高電圧を発生させることができる電源回路を具備することになる。As shown in FIG. 5, the
上記のスイッチング素子AP、AN、BP、BNをOn/Offするタイミングをコンピュータ(制御装置)によって適切に設定することにより、少なくとも一対の電極2a,2b、つまり、プラズマ電極部2Aに発生する高電圧波形および一定周波数におけるサイクル比率を容易に変えることができる。By appropriately setting on / off timing of the switching elements A P , A N , B P , and B N by a computer (control device), at least the pair of
スイッチング素子AP、AN、BP、BNをOn/Offするタイミングと、プラズマ電極部に発生する電圧VP、電流IPの関係を図6〜図8に示す。また、図6〜図8の図中に丸括弧付き数字で示した各期間について、Hブリッジ回路内部の電流IHを図9〜図15の点線で示す。なお、図9〜図15では、図5に示したHブリッジ回路以外の部分であるトランス6とプラズマ電極部2Aを、それぞれコイルとコンデンサに置き換えて回路を簡略に記述した。Switching element A P, and A N, B P, the timing of the B N to On / Off, the voltage V P to be generated in the plasma electrode unit, showing the relationship between the current I P in FIGS. 6-8. In addition, the current I H inside the H bridge circuit is indicated by a dotted line in FIGS. 9 to 15 for each period indicated by numbers in parentheses in FIGS. 6 to 8. 9 to 15, the circuit is simply described by replacing the
ところで、図6〜図8の期間11(丸括弧付き数字11の期間)〜期間17(丸括弧付き数字17の期間)は、それぞれ期間1(丸括弧付き数字1の期間)〜期間7(丸括弧付き数字7の期間)の逆位相に該当する。すなわち、図9〜図15の説明文中のAPをBPに、BPをAPに、ANをBNに、BNをANに、それぞれ読み替えることで、コイルとコンデンサに流れる電流IH の向きが逆になるスイッチング動作を説明する図になる。By the way, the period 11 (the period of the numeral 11 with parentheses) to the period 17 (the period of the numeral 17 with parentheses) in FIGS. 6 to 8 are respectively the period 1 (the period of the
(a)期間1(丸括弧付き数字1の期間)のHブリッチ回路の動作は、APとBNがOnとなり、図9に示すように、電源電圧によりコンデンサが充電されてコンデンサの電圧が上昇する。(A) Operation of H Buritchi circuit period 1 (period parentheses subscript 1), A P and B N are On next, as shown in FIG. 9, the capacitor is charged voltage of the capacitor by the power supply voltage To rise.
(b)期間2(丸括弧付き数字2の期間)のHブリッチ回路の動作は、APとBNがOnとなり、図10に示すように、BN側を短絡すると同時に、AP側に電源電圧を印加してコンデンサの電圧を急速に逆転させる。(B) Operation of H Buritchi circuit period 2 (period parentheses subscript 2), A P and B N are On next, as shown in FIG. 10, at the same time Shorting B N side, the A P side Apply power supply voltage to quickly reverse capacitor voltage.
(c)期間3(丸括弧付き数字3の期間)のHブリッチ回路の動作は、BNのみがOnとなり、図11に示すように、電源電圧を遮断してもコイルのインダクタンスにより、暫くは図のループ電力が流れる。電流がゼロになるまでコンデンサの電圧が上昇する。(C) Operation of H Buritchi circuit period 3 (period parentheses subscript 3), only the B N is On next, as shown in FIG. 11, the inductance of the coil even if the power supply is cut off voltage, for a while The loop power in the figure flows. The capacitor voltage rises until the current is zero.
(d)期間4(丸括弧付き数字4の期間)のHブリッチ回路の動作は、全てのトランジスタ(スイッチング素子)がOffとなり、図12に示すように、コンデンサの高電圧が保持される(実際には、トランス二次側は、一次側とは隔離されたLCループ構造なので、時定数に応じてゆっくりとコンデンサの電圧が低下する。)。
(D) In the operation of the H-blitch circuit in period 4 (
(e)期間5(丸括弧付き数字5の期間)のHブリッチ回路の動作は、BPのみがOnとなり、図13に示すように、LC共振周波数から求まる周期の凡そ1/4時間(半波の半分)だけコンデンサを放電し、コイルにエネルギーを蓄える。(E) In the operation of the H-blitch circuit in period 5 (
(f)期間6(丸括弧付き数字6の期間)のHブリッチ回路の動作は、全てのトランジスタ(スイッチング素子)がOffとなり、図14に示すように、コイルに蓄えたエネルギーを電源回路のコンデンサC0に回生する。C0は容量が大きいので、C0の電圧上昇は小さい。(F) The operation of the H-blitch circuit in period 6 (the period of the
(g)期間7(丸括弧付き数字7の期間)のHブリッチ回路の動作は、全てのトランジスタ(スイッチング素子)がOffとなり、図15に示すように、電圧ゼロが保持される(電圧が僅かに残ることもある。)。 (G) In the operation of the H-blitch circuit in period 7 (period 7 with parentheses), all the transistors (switching elements) are turned off, and as shown in FIG. May remain.)
上記のように、燃焼モードのプラズマと吸着モードのプラズマとを出力サイクル毎に選択できる電源装置3を用い、燃焼モードのプラズマと吸着モードのプラズマの出力サイクル数の比率と、合計電力とを個別に設定することで、排ガス中の微粒子濃度の増減に対して、プラズマによる電極表面の酸化作用と、電極に付着する微粒子の量とを個別に制御することができる。その結果、微粒子濃度が高い排ガスを処理した場合でも、電極表面が微粒子で被われることがなく、連続的に微粒子を吸着して酸化することができる。また、消費電力を低く抑えることができる。
As described above, using the
更に、図16を用いて微粒子濃度の高い排ガスの微粒子を処理する例を説明する。棒グラフで示す全体粒子量の約30%であるハッチングを施した部分を処理したい場合、両モードの微粒子酸化量が30%になる電力よりも若干大きな電力P1を選択する。両モードを混在して出力すると、電極表面の酸化能力と電極に吸着する微粒子の量は、両モードの中間的な値になるため、例えば、燃焼モードを5サイクル、吸着モードを2サイクルの組み合わせで(便宜的に、サイクル比率5:2と称する。)プラズマを出力すると、電極表面の酸化能力を電極に吸着する微粒子の量より大きくすることができる。 Further, an example of processing exhaust gas particles having a high particle concentration will be described with reference to FIG. When it is desired to process a hatched portion that is about 30% of the total particle amount shown in the bar graph, the power P1 that is slightly larger than the power at which the particulate oxidation amount in both modes becomes 30% is selected. When both modes are output together, the oxidation capacity of the electrode surface and the amount of fine particles adsorbed on the electrode are intermediate values between the two modes. For example, the combustion mode is combined with 5 cycles and the adsorption mode is combined with 2 cycles. (For convenience, it is referred to as a cycle ratio of 5: 2.) When plasma is output, the oxidation ability of the electrode surface can be made larger than the amount of fine particles adsorbed on the electrode.
若し、燃焼モードのプラズマ、あるいは燃焼モードと類似波形のプラズマしか出力できない電源装置を用いている場合、電力P1では、望みの微粒子処理量を得ることができないため、より大きな電力P2を投入しなければならない。 If a power supply device that can output only plasma in combustion mode or plasma having a waveform similar to that in combustion mode is used, the desired amount of fine particle processing cannot be obtained with power P1, so a larger power P2 is input. There must be.
また、吸着モードのプラズマ、あるいは吸着モードと類似波形のプラズマしか出力できない電源装置を用いている場合、電力P1ではプラズマによるで電極表面の酸化作用に比べて電極に吸着する微粒子の量が多すぎるため、やがて、電極は、微粒子で被われてしまう。電極に吸着する微粒子の量が全微粒子の約30%になるように電力をP3まで減らすと、電極表面に酸化能力も減少するため、やはり、電極は微粒子で被われてしまう。 In addition, when a power supply device that can output only adsorption mode plasma or plasma having a waveform similar to that of the adsorption mode is used, the amount of fine particles adsorbed on the electrode is too much at the power P1 due to the plasma due to the plasma. Therefore, the electrode is eventually covered with fine particles. If the power is reduced to P3 so that the amount of fine particles adsorbed on the electrode is about 30% of the total fine particles, the electrode surface is also covered with the fine particles because the oxidation ability is also reduced on the electrode surface.
エンジンの運転状態が変わって、排ガスの微粒子濃度が図16から図17の状態へと低くなった場合を考える。電極で酸化除去する微粒子の量を一定に保つ場合には、図16と同じ電力P1を選択することで、電極表面の酸化能力を図16と同じにすることができる。 Consider a case where the engine operating state has changed and the particulate concentration of the exhaust gas has decreased from the state of FIG. 16 to the state of FIG. When the amount of fine particles to be oxidized and removed by the electrode is kept constant, the oxidation power on the electrode surface can be made the same as in FIG. 16 by selecting the same power P1 as in FIG.
しかし、サイクル比率が5:2のままでは、電極に吸着する微粒子の量が少なくなってしまうので、例えば、サイクル比率を1:3に設定して吸着モードのプラズマの割合を増やすことで、プラズマ電力を増加させることなく、電極に吸着する微粒子の量を一定に保つことができる。 However, if the cycle ratio remains at 5: 2, the amount of fine particles adsorbed on the electrode decreases. For example, by setting the cycle ratio to 1: 3 and increasing the ratio of the adsorption mode plasma, The amount of fine particles adsorbed on the electrode can be kept constant without increasing the electric power.
若し、サイクル比率が5:2のプラズマ、あるいは、電極表面の酸化能力と電極に吸着する微粒子の量がサイクル比率が5:2のプラズマと同等のプラズマしか出力できない電源装置を用いている場合、電極で酸化除去する微粒子の量を一定に保つためには、より大きな電力P4を投入しなければならない。 When using a power supply device that can output only a plasma with a cycle ratio of 5: 2 or a plasma whose oxidation capacity on the electrode surface and the amount of fine particles adsorbed to the electrode are equivalent to a plasma with a cycle ratio of 5: 2. In order to keep the amount of fine particles to be oxidized and removed by the electrode constant, it is necessary to input a larger electric power P4.
なお、上記の説明では、本装置で酸化除去する微粒子の量を一定に保つ場合について説明したが、本装置を出た後の排ガス中の微粒子量(棒グラフの白い部分。)を一定に保つ制御を行う場合にも、同様の考え方を適用することができる。 In the above description, the case where the amount of fine particles to be oxidized and removed by the present apparatus is kept constant, but control for keeping the amount of fine particles in the exhaust gas (white portion of the bar graph) after leaving the present apparatus constant. The same way of thinking can be applied to the above.
厚さ1mmの2枚のアルミナ製セラミック板10の間に厚さ0.05mmのSUS304製の金属板11を挟んだものを1枚の電極板12とし、この電極板17枚をそれぞれ1.5mmのギャップを設けて積層し、16層のギャップ(電極空間)を持つ電極スタック22を形成した(図18参照。)。また、互いに向かい合う電極板12a,12bの一方を高電圧発生源13に接続し、他方をアース14に接続した。電極板1枚の放電面積は、110mm×95mmである。
A
上記電極スタック22を函体20内に設置し(図19参照。)、ディーゼルエンジン排ガスgを通気して実験を行った。実験には、DEUTZ社(三井造船マシナリーサービス社)製のディーゼル機関MAC−30(型式F3L912、排気量2.827L、出力26.5kW、回転数1500rpm、使用燃料油は低硫黄A重油。)を使用し、エンジン出力4kWで運転して排ガスgの一部を分流して函体20に流した。
The
微粒子濃度として、本実施例では、AVL社のスモークメータ、形式415Sを用いて電極スタック22の下流側排ガス流路から排ガスを吸引し、ろ紙の濃色度から同社推奨の換算式を用いてスス濃度(mg/Nm3)を算出した。また、スス低減率をプラズマを発生させた時のスス濃度をA(mg/Nm3)、プラズマを発生させない時のスス濃度をB(mg/Nm3)として、次式で求めた。なお、Bの値は、各実験でおよそ5(mg/Nm3)であった。
スス低減率(%)=((B−A)÷B)×100As the fine particle concentration, in this embodiment, the exhaust gas is sucked from the exhaust gas flow path on the downstream side of the
Soot reduction rate (%) = ((B−A) ÷ B) × 100
実験結果を[表1]および図20に示す。 The experimental results are shown in [Table 1] and FIG.
同じプラズマ電力で比較すると、燃焼モードよりも、燃焼モードと吸着モードを3:3の比率で出力した混合モードの方がスス低減率が大きくなった。電極部で測定した電圧波形の例を図21〜図23に示す。 When compared with the same plasma power, the soot reduction rate was larger in the mixed mode in which the combustion mode and the adsorption mode were output at a ratio of 3: 3 than in the combustion mode. Examples of voltage waveforms measured at the electrode portions are shown in FIGS.
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス中に設置する少なくとも一対の電極と、該電極間に非熱平衡プラズマとしての燃焼モードのプラズマ及び吸着モードのプラズマを発生させるための高電圧を周期的に印加する電源装置とを備え、該電源装置は、高電圧保持時間が短い電圧波形と高電圧保持時間が長い電圧波形とを出力することができ、かつ、前記電極間に高電圧保持時間が短い電圧波形と高電圧保持時間が長い電圧波形とを一定周波数において任意のサイクル比率で発生させることを特徴とするものである。 The exhaust gas purification apparatus of the present invention periodically applies at least a pair of electrodes installed in the exhaust gas and a high voltage for generating combustion mode plasma and adsorption mode plasma as non-thermal equilibrium plasma between the electrodes. and a power supply, the power supply device, a high voltage retention time and a high voltage holding time is short voltage waveform can be output and long voltage waveform, and a high voltage holding time is short voltage waveform between the electrodes And a voltage waveform having a long high voltage holding time are generated at an arbitrary cycle ratio at a constant frequency.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001295629A (en) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Hideo Kawamura | Dpf device for causing reaction and disappearance of particulate matter by means of plasma |
JP2003109794A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Haiden Kenkyusho:Kk | Plasma generating method and plasma generator |
JP2007023861A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control device |
JP2007152201A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Honda Motor Co Ltd | Gas cleaning apparatus |
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---|---|---|---|---|
JP4101089B2 (en) * | 2003-03-14 | 2008-06-11 | 株式会社荏原製作所 | Beam source and beam processing apparatus |
JP2005036712A (en) * | 2003-07-14 | 2005-02-10 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device and exhaust emission control method |
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JP2006132483A (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Kri Inc | Exhaust emission control device, exhaust emission control method and control method |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001295629A (en) * | 2000-04-14 | 2001-10-26 | Hideo Kawamura | Dpf device for causing reaction and disappearance of particulate matter by means of plasma |
JP2003109794A (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Haiden Kenkyusho:Kk | Plasma generating method and plasma generator |
JP2007023861A (en) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control device |
JP2007152201A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Honda Motor Co Ltd | Gas cleaning apparatus |
WO2007116668A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Ngk Insulators, Ltd. | Exhaust gas purifier |
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