JP2004011592A

JP2004011592A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2004011592A
Application number: JP2002169198A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Hirata; 平田　裕人; Masaru Kakihana; 垣花　大
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】ディーゼルエンジン等からの排気ガスに含まれるパティキュレート（ＰＭ）を効率よく燃焼除去するための排ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】放電リアクター１０を配置し、その排気ガス流路の下流側にディーゼルパーティキュレートフィルター５０を配置した装置。さらに場合により、放電リアクター本体１５及びディーゼルパーティキュレートフィルター５０の排ガス流路表面にＰＭ燃焼触媒を担持する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等からの排気ガスの浄化装置に関するものであって、特に、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（パティキュレート：以下「ＰＭ」という。）を除去するための排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンは、自動車、特に大型車に多く搭載されているが、近年特にその排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等とともに、ＰＭの排出を低減することが強く望まれている。そのため、エンジンの改良又は燃焼条件の最適化等により本質的にＰＭを低減する技術開発の一方、排気ガス中のＰＭを効率的に除去するための技術の確立が望まれている。
【０００３】
ディーゼルエンジンの排気ガスからＰＭを除去する方法としては、排気ガス中のＰＭをディーゼルパティキュレートフィルター（以下場合により「ＤＰＦ」という。）といわれるフィルターにより捕集することによって除去し、排出されるＰＭの量を低減する方法が従来より知られている。このＤＰＦには、セラミックスや金属を繊維状にした繊維型フィルタタイプのフィルターや、セラミックスハニカム製フィルター、合金製フィルター等が知られている。
【０００４】
しかしながら、これらのフィルターにおいては、使用時間の経過とともに捕集したＰＭによってフィルターが目詰まりを起こし、通気抵抗が増加してエンジンに負担をかけることとなる。また、当該フィルター自身はＰＭを捕集する能力はあるが、それ自身がＰＭを燃焼させるものではない。そこで捕集したＰＭによるフィルターの目詰まりを防止するために、捕集したＰＭを燃焼、又は圧縮空気による逆洗等でフィルターを再生する必要がある。捕集したＰＭを燃焼させる、いわゆる連続再生型のフィルターは、当該フィルター上にＰＭ燃焼を促進する触媒を担持したものであるが、ＰＭ燃焼の速度を向上させるためにはフィルター温度をある程度高くする必要があり、例えば自動車に使用した場合には、自動車がエンジンブレーキをかけた時に排気ガス温度が低下するとＰＭ燃焼効率が悪化する欠点がある。この欠点を改良すべく、特開２００１−２８０１２１号公報には、自動車のエンジンブレーキ作動を感知した時にＰＭ燃焼触媒付きのＤＰＦの排気ガス流れの上流側に電気加熱する装置を取り付けた装置が開示されている。また当該公報においては、ＰＭ燃焼触媒なしのフィルターの上流側に触媒又はプラズマ発生装置、及び電気加熱装置を備えた装置が開示されている。しかしながら、当該プラズマ発生装置についての詳細な説明及びそのＰＭ除去効果についての記載はなされていないが、ＰＭ燃焼については充分とは言えなかった。
【０００５】
一方、プラズマを利用した排ガス浄化装置については、例えば特公表昭６３−５０００２０号公報には、電圧パルスにより電極間に非平衡プラズマを発生させ、排ガス中に発生したラジカルにより有害なＳＯｘ、ＮＯｘをＳＯ_２、ＮＯ_２に変換してガス浄化する方法が開示されているが、ＰＭ燃焼を目的としたものではなく、ＰＭ燃焼の効果についての記載はなく、またＰＭを燃焼除去できるものとなってはいない。また、特公平７−２９３２２７号公報には、網状等の放電電極と触媒を担持した金属製セル状受電極とを対向配置し、排ガス中の汚染分子である窒素酸化物、炭化水素の除去効率向上を目的とした排ガス浄化装置が開示されているが、この場合もＰＭ燃焼についての説明はなく、これのみではＰＭ燃焼を充分に行えるものではない。特開平７−２６５６５２号公報には、プラズマ法を利用したＮＯｘ、ＳＯｘをＮＯ_２、ＳＯ_３へ酸化するワイヤ型放電電極とハニカム状の対向電極からなる排ガス浄化装置が開示されている。しかし、当該技術も、ＰＭ燃焼除去を目的としたものではなく、ＰＭ燃焼についての効果も記載されておらず、またその効果もＰＭを燃焼できるものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来公知の技術はＰＭの燃焼除去に関してはきわめて不充分であり、ディーゼルエンジン等から排出される排気ガス中のＰＭの燃焼除去効率をより一層高める必要があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決して排気ガス中のＰＭの高い燃焼効率を実現するために行われたものであり、放電のための電極及び絶縁体であるリアクター本体を含む放電リアクターと、当該放電リアクターに対し、ディーゼルエンジンからの排気ガスの流れ方向で下流位置に配置したディーゼルパティキュレートフィルターを含む排気ガス浄化装置に関する。
【０００８】
さらに、上記課題を解決するための２番目の発明は、１番目の発明において、前記放電リアクターが、電圧を印加できるハニカム構造体であって、当該ハニカム構造体の排気ガスとの接触面に金属酸化物及び／又は、遷移金属及び貴金属から選ばれた１以上の金属が担持された金属酸化物がコートされており、また、前記ディーゼルパティキュレートフィルターの排気ガス流路表面に金属酸化物及び／又は、遷移金属及び貴金属から選ばれた１以上の金属が担持された金属酸化物がコートされていることを特徴とする請求項１に記載の装置に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、排気ガス流れ方向の上流に配置した放電リアクター内部の放電によって排気ガス成分が活性化されて発生する活性酸素、オゾン、ＮＯｘ、酸素ラジカル、ＮＯｘラジカル等の酸化力の強いガス成分を発生させ、この酸化力の強いガス成分によってＰＭを酸化させ、あるいは所望により当該放電リアクターの排ガス流路表面にＰＭ燃焼触媒を担持することによって、当該酸化力の強いガス成分と当該ＰＭ燃焼触媒との複合作用によってさらにＰＭの燃焼を促進させ、又、当該放電リアクターの排気ガス流れ方向下流に、ＤＰＦを配置して燃焼され残ったＰＭを除去し、あるいは、所望によりＤＰＦにＰＭ酸化触媒をコートし、当該ＤＰＦにコートしたＰＭ酸化触媒と前記オゾン等の酸化力の強いガス成分との複合作用によって、当該ＤＰＦにより捕集した排気ガス中のＰＭを燃焼させて除去するという考え方に基づいたものである。
【００１０】
以下本発明を図１に基づいて具体的に説明するが、図１は本発明を構成する装置の概念図であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。
図１において、１０が放電リアクターであり、５０がＤＰＦである。ＰＭを含む排気ガスは、図１の左方向から右方向に流れ、初めに放電リアクター１０の内部を通過し、次にＤＰＦ５０の内部を通過する。
【００１１】
放電リアクター１０の排気ガス流れの上流側入り口及び下流側出口には、それぞれ電極２０及び電極３０を配置し、両電極間には電圧発生装置４０によって電圧を印加する。放電リアクター１０の排気ガス流れの下流には、ＤＰＦ５０を配置する。排気ガスは、放電リアクター１０に入り、放電リアクター１０内部では、電気エネルギーによって発生する活性酸素、オゾン、ＮＯｘ、酸素ラジカル、ＮＯｘラジカル等の酸化力の強いガス成分が発生する。排気ガス中のＰＭは当該酸化力の強いガス成分により、放電リアクター１０内部で燃焼する。この酸化力の強いガス成分と燃焼され残ったＰＭが続いてＤＰＦに入り、最終的に燃焼され残ったＰＭはＤＰＦにより捕集される。ここで、ＰＭ燃焼触媒をコートしたＤＰＦを使用すると、前記の酸化力の強いガス成分とＰＭとＤＰＦにコートしたＰＭ燃焼触媒との複合した作用により、ＰＭがさらに効率的に燃焼され除去される。
【００１２】
以下に図１に示した、本発明を構成する各部についてさらに具体的に説明する。
本発明における放電リアクター１０は、排気ガス通路に配置した構造体に電圧を印加してコロナ放電を起こさせた中を排気ガスが通過するものである。当該放電リアクター１０は、放電によって酸化力の強い前記オゾン等を発生させ、それによりＰＭが燃焼する場を提供するものである。当該放電リアクター１０は、放電のための電極２０及び電極３０と絶縁体であるリアクター本体１５からなる。当該電極２０及び電極３０の間の放電により、リアクター本体１５内部でコロナ放電が起こり、リアクター１０を通過する排気ガス中に活性酸素、オゾン、ＮＯｘ、酸素ラジカル、ＮＯｘラジカル等の酸化力の強いガス成分が発生する。当該酸化力の強いガス成分と排気ガス中のＰＭは、リアクター本体１５中で接触しＰＭが燃焼する。すなわち、リアクター本体１５は、コロナ放電が起こる場と当該コロナ放電により発生した前記酸化力の強いガス成分によってＰＭが燃焼する場を提供するという作用をする。さらに後述する通り、リアクター本体１５の排気ガス流路表面にＰＭ燃焼触媒を担持することにより、より一層効率良くＰＭを燃焼除去することができる。当該リアクター１５中で発生した前記酸化力の強いガスの一部と燃焼され残ったＰＭは、さらに排気ガス下流に配置したＤＰＦに入る。
【００１３】
当該リアクター本体１５の構造としては、絶縁体であり、内部をガスが通過できる構造体であれば使用できるが、できるだけ排気ガスとの接触面積を大きくできる構造、例えば、多層構造、ハニカム構造等が好ましく、当該リアクターと排気ガスとの接触面積を大きくでき、かつガス通過時の抵抗が少ない点で、特にハニカム構造を有することが好ましい。リアクター本体１５を構成する絶縁体材料としては、放電条件下でも安定であり、かつディーゼルエンジンの排気ガス温度に充分な耐熱性を有する材料であれば使用できるが、特に絶縁性のセラミックス製が好ましい。具体的には、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸アルミニウム、コーディエライト等が挙げられるが、特にコーディエライトが断熱性及び耐衝撃性等に優れる点から好ましい。したがって、最も好ましいリアクター本体１５は、コーディエライト製ハニカムである。
【００１４】
本発明の放電リアクター１０においては、当該リアクター本体１５の排気ガス流路表面にＰＭ燃焼効率を向上させることができる触媒作用を有する物質をコートすると、ＰＭ燃焼をさらに促進することができる。当該触媒作用を有する物質としては、金属酸化物が一般に使用でき、具体的には、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２等から選択でき、特にＴｉＯ_２がラジカル反応促進の点から好ましい。これらは単独又は相互に複数を組み合わせて使用することもできる。当該金属酸化物を前記のリアクター本体１５の排気ガス流路表面にコートする方法としては、たとえばウォッシュコート等の公知の方法が使用できる。コートする金属酸化物の量は、コート可能な範囲内で任意に選択できる。ウォッシュコートによりリアクター内表面に金属酸化物をコートした場合には、さらに焼成することが好ましい。焼成条件は、当業者により公知の条件が使用できるが、例えば４５０〜５５０℃が好ましい。金属酸化物をコートし焼成した場合は、当該金属酸化物をコートし焼成していない場合に比較してＰＭ燃焼効率が向上するという効果が得られる。
【００１５】
また、当該リアクターの排気ガス流路表面にコートした金属酸化物に、さらに遷移金属及び／又は貴金属を担持することもできる。使用できる遷移金属及び／又は貴金属としては、具体的には、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ等の遷移金属、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ等の貴金属が挙げられる。ＰＭ燃焼効率の向上の点からは、特に好ましい金属は、Ｐｔ、Ｐｄであり、最も好ましくはＰｔである。担持させる金属の量は、金属酸化物に対し、０．１〜１０重量％であり、特に好ましくは１〜５重量％である。これら金属は単独又は組み合わせて使用することもでき、一種を担持した後に別の金属を担持して多層状にすることもできる。金属の担持は、当該金属塩又は錯塩の水溶液を用いて吸水担持させたのち、乾燥、焼成する方法が具体的に挙げられる。これらの遷移金属及び／又は貴金属を担持することでＰＭ燃焼効率が前記金属酸化物単独をコートした場合よりも、さらに向上するという効果が得られる。
【００１６】
本発明における放電リアクター１０は、放電リアクター本体１５と放電のための電極２０及び電極３０を含む。電極２０及び電極３０は、図１に示すように、放電リアクター本体１５への排気ガスの入口面と排気ガス出口面にそれぞれの電極を配置することが特に好ましい。そうすることにより放電リアクター本体１５内部でコロナ放電を有効に起こすことができる。
【００１７】
電極２０及び電極３０は、導電性の材料や半導体等、電圧を印加することによって放電を起こすことができる材料が任意に使用できるが、金属材料が好ましく、具体的にはＣｕ、Ｗ、Ｆｅ、ステンレス等が例示でき、特にステンレスが耐久性及びコストの点から好ましい。
本発明では、当該放電電極の形状は、放電を起こさせることができるものであれば任意の形状とすることができる。図２及び図３には、放電リアクター本体１５として、四角形のセル構造を有するハニカム構造体を使用した場合に使用できる放電リアクターの好ましい電極の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
図２に示した網状電極７０は、当該ハニカム構造体の四角形の各セルと電極の電極線がほぼ重なるよう成形された例であり、図３に示した櫛状電極８０は、当該ハニカム構造体の四角形の各セルの一方向の各辺とほぼ重なるように成形された例である。このような網状電極７０又は櫛状電極８０は、放電リアクター１０の内部において、均一な放電を起こすことができる点から好ましい。すなわち、本発明の放電電極の形状としては、特に、当該ハニカム構造体の電極を配置するの面の各セルと、できるだけ重なるような網状電極又は櫛形電極が好ましい。具体的には上記例の通り、当該ハニカム構造体のセル形状が四角形であれば、ハニカム構造体の端面に並んだ四角形の各セルと重なるような、目が四角形の網状電極又は当該四角形の各セルの一方向の各辺に重なるような櫛状電極、又はそれらの中間形状の電極が特に好ましいものとして例示できる。
【００１８】
当該電極には、放電のための電圧を電圧発生器４０によって印加する。当該電圧は直流電圧、交流電圧、周期的な波形の電流等が使用できるが、特に直流パルス電圧を印加することが、コロナ放電を良好に起こさせるために好ましい。直流パルス電圧を使用する場合は、印加電圧、パルス幅、パルス周期はコロナ放電を起こすことができる範囲で任意に選択でき、また、装置の設計や経済性等からの一定の制約を受けうるが、高電圧かつ短パルス周期であることがコロナ放電を発生させる点からは望ましい。当該印加電圧は、一般的には１０ｋＶ以上、好ましくは５０ｋＶ以上の電圧が使用できる。当該パルス周期は、１０ｍｓ以下、好ましくは１ｍｓ以下、さらに好ましくは０．１ｍｓ以下である。直流電圧を本発明の放電リアクターに印加する場合は、排気ガス流路の上流側に配置した放電リアクターの電極をカソードとしても良く、またアノードとしても良い。排気ガス流路の上流側の電極をアノードとすることが特に好ましい。また、当該電極の一方の電極をアースしてもよい。
【００１９】
本発明においては、排気ガス流路の前記放電リアクター１０の下流側に、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）５０を配置する。ＤＰＦ５０としては、公知のＤＰＦが任意に使用できる。具体的には、市販のセラミックス製のＤＰＦ、例えばモノリスハニカム型ウォールフロータイプのものや、セラミックスや金属を繊維状にした繊維型フィルタータイプのフィルター等が挙げられる。
【００２０】
本発明においては、当該ＤＰＦが、前記放電リアクター１０内部で燃焼され残ったＰＭを濾過することによって除去し、また、ＤＰＦにＰＭ燃焼触媒作用を有する物質をコートすることで、ＰＭの濾過に加えてＰＭの燃焼を促進し、さらに効率よくＰＭ除去を行いＤＰＦの目詰まりを防止することができる。
すなわち、ＰＭ燃焼のためには、排気ガスと接触する当該ＤＰＦ５０の排気ガス流路表面にＰＭ燃焼効率を向上させることができる触媒作用を有する物質をコートすることが好ましい。当該触媒作用を有する物質としては、ＰＭ燃焼触媒として作用することが知られているものが任意に使用できるが、特に金属酸化物、具体的には、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２等から選択でき、中でもＰＭ酸化促進の点から特にＣｅＯ_２が好ましい。これらは単独又は複数を組み合わせて使用することもできる。当該金属酸化物を前記ＤＰＦ５０の排気ガス流路表面にコートする方法としては、たとえばウォッシュコート等の公知の方法が使用できる。コートする金属酸化物の量は、コート可能な範囲内で任意に選択できる。ウォッシュコートによりＤＰＦ内表面に金属酸化物をコートした場合には、さらに焼成することが好ましい。焼成条件は、４５０〜５５０℃が好ましい。金属酸化物をコートし焼成した場合は、当該金属酸化物をコート焼成していない場合に比較してＰＭ燃焼効率が向上するという効果が得られる。
【００２１】
また、当該ＤＰＦの排気ガス流路表面にコートした金属酸化物に、さらに遷移金属及び／又は貴金属を担持することもできる。使用できる金属としては、具体的には、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ等の遷移金属、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ等の貴金属が挙げられる。特に好ましい金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｐｄであり、最も好ましくはＰｔである。担持させる金属の量は、金属酸化物に対して０．１〜１０重量％であり、特に好ましくは１〜５重量％である。これら金属は単独又は組み合わせて使用することもでき、一種を担持した後に別の金属を担持して多層状にすることもできる。金属の担持は、当該金属塩又は錯塩の水溶液を用いて吸水担持させたのち、乾燥、焼成する方法が具体的に挙げられる。これらの金属を担持することでＰＭ燃焼効率が上記金属酸化物単独をコートした場合よりも、さらに向上するという効果が得られる。
【００２２】
以下に本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
【実施例】
製造例（電極の製造）
厚み０．５ｍｍの銅板を型を用いて打ち抜き、図２及び図３に模式的に示した形状に相当する網状電極及び櫛状電極を作成した。電極の目開きは、以下で使用したコーディエライト製ハニカムのセル形状とほぼ重なるものであって、網状電極では、コーディエライト製ハニカムのセル密度（２００セル／平方インチ）に相当する目開きをもつようにし、櫛状電極では、当該網状電極の網の一方向の電極線のみを残したものとした。以下の実施例では、これらの電極を使用した。
【００２４】
実施例１
直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ハニカム（セル形状：四角、セル密度２００セル／平方インチ）の端面の一方に櫛状電極を、及び他方の端面に網状電極をセラミックスボンドで貼り付けて、本発明の放電リアクターとした。
【００２５】
一方、直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ディーゼルパティキュレートフィルター（セル形状：四角、セル密度３００セル／平方インチ、気孔率６０％）に、ＣｅＯ_２粉末４．０ｇをウォッシュコートし、その後４５０℃で２時間焼成してＣｅＯ_２をコートしたハニカム触媒を調製し、これを本発明のディーゼルパティキュレートフィルターとした。
【００２６】
実施例２
直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ハニカム（セル形状：四角、セル密度２００セル／平方インチ）にＴｉＯ_２粉末４．０ｇをウォッシュコートし、その後４５０℃で２時間焼成してＴｉＯ_２をコートしたハニカム触媒を調製した、このハニカム触媒の端面の一方に櫛状電極を、及び他方の端面に網状電極をセラミックスボンドで貼り付けて、本発明の放電リアクターとした。
【００２７】
一方、直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ディーゼルパティキュレートフィルター（セル形状：四角、セル密度３００セル／平方インチ、気孔率６０％）に、ＣｅＯ_２粉末４．０ｇをウォッシュコートし、その後４５０℃で２時間焼成してＣｅＯ_２コートしたハニカム触媒を調製し、これを本発明のディーゼルパティキュレートフィルターとした。
【００２８】
実施例３
放電リアクターは実施例２と同じものを使用した。
一方、直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ディーゼルパティキュレートフィルター（セル形状：四角、セル密度３００セル／平方インチ、気孔率６０％）に、ＣｅＯ_２粉末４．０ｇをウォッシュコートし、その後４５０℃で２時間焼成してＣｅＯ_２コートした。これにさらにＦｅ（ＮＯ_３）_３水溶液を用いてＦｅを吸水担持した。担持したＦｅは、ＦｅとしてＤＰＦにコートしたＣｅＯ_２粉末に対して２重量％である。これをさらに乾燥後、４５０℃で２時間焼成して、本発明のディーゼルパティキュレートフィルターとした。
【００２９】
実施例４
放電リアクターは実施例２と同じものを使用した。
一方、直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ディーゼルパティキュレートフィルター（セル形状：四角、セル密度３００セル／平方インチ、気孔率６０％）に、ＣｅＯ_２粉末４．０ｇをウォッシュコートし、その後４５０℃で２時間焼成してＣｅＯ_２コートした。これにさらにジニトロジアンミン白金水溶液を用いてＰｔを吸水担持した。担持したＰｔは、ＰｔとしてＤＰＦにコートしたＣｅＯ_２粉末に対して２重量％である。これをさらに乾燥後、４５０℃で２時間焼成して、本発明のディーゼルパティキュレートフィルターとした。
【００３０】
実施例５
直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ハニカム（セル形状：四角、セル密度２００セル／平方インチ）にＴｉＯ_２粉末４．０ｇをウォッシュコートし、その後４５０℃で２時間焼成してＴｉＯ_２をコートした。これにさらにジニトロジアンミン白金水溶液を用いてＰｔを吸水担持した。担持したＰｔは、ＰｔとしてＤＰＦにコートしたＣｅＯ_２粉末に対して２重量％である。これをさらに乾燥後、４５０℃で２時間焼成した。得られた触媒コートしたハニカムの端面の一方に櫛状電極を、他方の面に網状電極をセラミックスボンドで貼り付けて、本発明の放電リアクターとした。
【００３１】
ディーゼルパティキュレートフィルターは、上記実施例２と同じものを使用した。
実施例６
放電リアクターは、実施例５の放電リアクターと同じものを使用した。
ディーゼルパティキュレートフィルターは、実施例３と同じものを使用した。
【００３２】
実施例７
放電リアクターは、実施例５の放電リアクターと同じものを使用した。
ディーゼルパティキュレートフィルターは、実施例４と同じものを使用した。
比較例
比較のため、直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ハニカム（セル形状：四角、セル密度２００セル／平方インチ）であって、触媒をコートせず、又電極も取り付けていないものを放電リアクターの代わりとした。一方、直径３０ｍｍ、長さ５０ｍｍのコーディエライト製ディーゼルパティキュレートフィルター（セル形状：四角、セル密度３００セル／平方インチ、気孔率６０％）に触媒をコートせずにそのまま使用した。
【００３３】
ＰＭ燃焼についての性能評価
実施例１〜８に記載した放電リアクター及びディーゼルパティキュレートフィルターと、比較例に記載したハニカム及びディーゼルパーティキュレートフィルターのそれぞれを実験室用管状炉に設置した。設置は、排気ガス流れの上流側に放電リアクター、下流側にディーゼルパティキュレートフィルターが配置されるように行った。設置後、管状炉を３００℃に加熱した。その後、当該管状炉に、排気量２０００ｃｃの直噴ディーゼルエンジンを回転数２０００ｒｐｍ、負荷３０Ｎｍの運転条件下で発生した排気ガスの１／１３を６０分間、流通させた。なお、本試験は、排気ガスの流通時に、実施例１〜８の放電リアクターに１００ｋＶ、パルス幅１ｍｓ、繰り返し周期２００Ｈｚの直流電圧を印加した場合と併せて、他の条件を同一にして電圧の印加のみ行わない実験も実施し、放電の有無によるＰＭ除去の効果を比較した。なお、電圧の印加は、櫛状電極をアノード、網状電極をカソードとし、櫛状電極が排ガス流れの上流側になるように配置して実験を行った。
【００３４】
排気ガス流通後、当該管状炉の温度を７００℃に設定し、窒素８０体積％及び酸素２０体積％からなる混合ガスを流通させて、排出されるＣＯ_２の濃度をＣＯ_２計を用いて測定し、ＣＯ_２濃度の時間積分値から、放電リアクター及びディーゼルパーティキュレートフィルターで燃焼除去されなかったＰＭ量を算出した。計算は、放出されたＣＯ_２の全てがＰＭの未燃焼カーボンに由来すると仮定して行った。
【００３５】
実験の結果を表１に示す。表には、放電リアクター及びディーゼルパーティキュレートフィルターへコートした触媒の種類、放電リアクターへの電圧印加の有無と、未燃焼ＰＭ量を示した。本結果から、放電リアクターへの電圧印加によって未燃焼ＰＭの量が大きく低減されるという効果がある。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【発明の効果】
本発明により、排気ガス上流に配置した放電リアクター内部の放電によって排気ガス成分が活性化され、活性酸素、オゾン、ＮＯｘ、酸素ラジカル、ＮＯｘラジカル等の酸化力の強いガス成分を発生させ、この酸化力の強いガス成分とＤＰＦにコートしたＰＭ酸化触媒との複合作用によって排気ガス中のＰＭを捕集し、かつ燃焼させるという考え方に基づくものであり、放電リアクターに電圧を印加することによりＰＭ燃焼除去の効率を著しく高めるという効果を有する。さらにＰＭ燃焼除去の効率が高まることによって、ＤＰＦの目詰まりが起こりにくくなり、エンジンへの負担が軽減し、燃費も向上するという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を表す概略図である。
【図２】本発明の放電リアクターで使用する電極の一例である網状電極を示す図である。ただし概念図であり目の大きさや数、形状は正確なものではない。
【図３】本発明の放電リアクターで使用する電極の一例である櫛状電極を示す図である。ただし概念図であり目の大きさや数、形状等は正確なものではない。
【符号の説明】
１０…放電リアクター
１５…リアクター本体
２０…放電電極
３０…放電電極
４０…電圧発生器
５０…ディーゼルパーティキュレートフィルター
７０…網状電極
８０…櫛状電極

Claims

放電のための電極及び絶縁体であるリアクター本体を含む放電リアクターと、当該放電リアクターに対し、ディーゼルエンジンからの排気ガスの流れ方向で下流位置に配置したディーゼルパティキュレートフィルターを含む排気ガス浄化装置。
前記放電リアクターが、電圧を印加できるハニカム構造体であって、当該ハニカム構造体の排気ガスとの接触面に金属酸化物及び／又は、遷移金属及び貴金属から選ばれた１以上の金属が担持された金属酸化物がコートされており、また、前記ディーゼルパティキュレートフィルターの排気ガス流路表面に金属酸化物及び／又は、遷移金属及び貴金属から選ばれた１以上の金属が担持された金属酸化物がコートされていることを特徴とする請求項１に記載の装置。