(57)【要約】【課題】  比較的少ないエネルギー消費で、エンジン始動時のように排気温度が比較的低いときから、ＰＭを良好に燃焼又は酸化除去する排気浄化装置を提供する。【解決手段】  放電リアクター１１とこの放電リアクターの下流のパティキュレート捕集部１３を有し、パティキュレート捕集部１３における排気温度が所定温度範囲、例えば２５０℃〜４５０℃のときに、放電リアクター１１を作動させる、排気浄化装置１０とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電リアクター、
前記放電リアクターの下流のパティキュレート捕集部、
を有し、前記パティキュレート捕集部における排気温度が所定温度範囲のときに、前記放電リアクターを作動させる、排気浄化装置。
【請求項２】
前記パティキュレート捕集部における排気温度が２５０℃〜４５０℃のときに、前記放電リアクターを作動させる、請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記パティキュレート捕集部がパティキュレート静電捕集リアクターである、請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関等からの排気を浄化する排気浄化装置に関する。また本発明は特に、排気中に含まれるパティキュレートを捕集除去するフィルターを有する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関、特にディーゼル機関の排気中には、カーボンを主成分とするパティキュレート（以下では「ＰＭ（Particulate Matter）」という）が含まれており、排気黒煙の原因となっている。環境汚染の観点からは、このＰＭを捕集除去することが望ましい。この目的のために、ディーゼル機関の排気流路にセラミック製のフィルターを配置し、ＰＭをこのフィルターによって捕集除去し、このフィルターに捕集されたＰＭを間欠的又は連続的に燃焼させてフィルターを再生する排気浄化装置が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、ディーゼルエンジンから放出される排気中のＰＭをフィルターで捕集し、このフィルターを挟むようにして配置された電極の間で放電を行ってプラズマを発生させ、このプラズマエネルギーによってＰＭを酸化除去する排気浄化装置が開示されている。
【０００４】
また特許文献２では、ディーゼルエンジンから放出される排気中のＰＭをフィルターで捕集し、このフィルターの上流側の触媒でＮＯ2を生成し、このＮＯ2によってＰＭを酸化除去する排気浄化装置が開示されている。ここでは、ＰＭを捕集したフィルターにＮＯ2を供給すると、２５０℃といった比較的低温から、ＰＭの燃焼除去が達成されることを開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９５６２９号公報
【特許文献２】特許３０１２２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１及び２に記載の排気浄化装置は、フィルターで捕集したＰＭの燃焼又は酸化除去という目的を部分的に達成している。しかしながら、特許文献１の排気浄化装置では、プラズマ発生のために比較的多くの電気エネルギーが必要とされる場合があり、また特許文献２の排気浄化装置では、充分な量のＮＯ2を発生させることができず、従って充分なＰＭの燃焼除去が達成できない場合がある。
【０００７】
よって本発明では、比較的少ないエネルギー消費で、ＰＭを効果的に燃焼又は酸化除去する排気浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の排気浄化装置は、放電リアクター、この放電リアクターの下流のＰＭ捕集部を有し、ＰＭ捕集部における排気温度が所定温度範囲、特に２５０℃〜４５０℃、より特に２５０℃〜４００℃のときに、放電リアクターを作動させる。
【０００９】
本発明の排気浄化装置によれば、排気を放電によって活性化して、ＮＯ2及びＯ3のような酸化力の強い成分を発生させ、これをフィルターに供給できるので、フィルターに捕集されたＰＭの燃焼除去を促進できる。
【００１０】
ＮＯ2によるＰＭの燃焼（酸化）除去は２５０℃のような比較的低温から達成できる。しかしながら、排気温度が比較的高いとき、例えば４５０℃以上のときには、ＮＯ2が不安定化してＮＯ、Ｎ2、Ｏ2等に転化し、ＮＯ2によるＰＭの酸化除去が効果的に行われないことがある。また、排気の温度が充分に高いときには、ＮＯ2の存在がなくても、排気中のＯ2によってＰＭの酸化除去が達成される。これらについては、図４で概略を示している。
【００１１】
よって本発明の排気浄化装置によれば、ＮＯ2が有効に機能するときに、放電リアクターによる排気の活性化を行ってＮＯ2を発生させ、放電による排気の活性化を有効に利用することができる。
【００１２】
１つの態様では、本発明の排気浄化装置は、ＰＭ捕集部としてＰＭ静電捕集リアクターを用いる。
【００１３】
この態様によれば、ＰＭ静電捕集リアクター内に形成される電界によってＰＭの捕集を促進できる。更に、上流側の放電リアクターにおいて放電を発生させているときには、この放電リアクターでの放電によってＰＭを帯電させ、下流のＰＭ静電捕集リアクターでのＰＭの捕集をより良好に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下では本発明を図に示した実施形態に基づいて具体的に説明するが、これらの図は本発明を構成する排気浄化装置の概略を示す図であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
本発明の排気浄化装置の１つの実施形態について図１を用いて説明する。
【００１６】
図１で示されているように、本発明の排気浄化装置の１つの実施形態１０では、放電リアクター１１の下流側にＰＭ捕集部１３が配置されており、またＰＭ捕集部１３の下流側に温度センサー１４が配置されている。
【００１７】
この本発明の排気浄化装置１０の使用においては、温度センサー１４で求めた温度からＰＭ捕集部１３における排気温度を決定し、この温度に基づいて、例えばこの温度が２５０℃〜４５０℃といった所定温度範囲内にあるときに、放電リアクターを作動させる。また放電リアクター１１は、ＰＭ捕集部１３における排気温度が所定温度範囲のときに常に作動させることもできるが、この条件と他の条件を合わせて考慮することもできる。この他の条件としては、エンジン始動からの経過時間、ＰＭ捕集部におけるＰＭ捕集量、及び／又はＰＭ捕集部の下流で測定されるＰＭの放出量を挙げることができる。
【００１８】
尚、ここでは温度センサー１４で測定された温度からＰＭ捕集部の排気温度を決定しているが、直接にＰＭ捕集部における排気の温度を測定すること、ＰＭ捕集部の上流側の温度からＰＭ捕集部における排気温度を決定すること、またエンジンの回転数、エンジン始動からの時間等に基づいてＰＭ捕集部における排気温度を決定することもできる。
【００１９】
本発明の排気浄化装置では、ＰＭを燃焼除去するために使用された排気中のＮＯxが大気中に放出されることを防ぐために、ＰＭ捕集部を出た排気をＮＯx浄化触媒によって浄化してから排出することもできる。また本発明の排気浄化装置によって排気を処理する前に、予め三元触媒によって排気を処理することもできる。
【００２０】
［放電リアクター］
本発明の排気浄化装置のための放電リアクターは、放電、特に放電で発生する放電プラズマによって排気中の成分を活性化させ、ＮＯ2及びＯ3のような酸化力の強い成分を生成することができる任意の放電リアクターでよい。例えばこの放電リアクターは、排気の浄化を意図した用途で知られる任意の放電リアクター、特にディーゼルエンジンの排気浄化装置として知られる放電リアクター、より特に放電プラズマリアクターであってよい。
【００２１】
この放電リアクターでは、運転状態、フィルター温度、エンジン状態、排気の空燃比（Ａ／Ｆ比）、放電リアクターでの排気流量等に基づいて、印加する電圧及び電流を制御し、それによってＰＭの酸化に適した排気を得ることができる。
【００２２】
またこの放電リアクターとしては、図２に示すようなものを挙げることができる。この図２で示す円筒型放電リアクターでは、中心電極５２を囲むようにして筒状電極５４が配置されており、これらの中心電極５２と筒状電極５４とはそれぞれ電源５６に接続及び接地されている。この放電リアクター５０において活性化される排気は、矢印で示すようにして、図２の左側から右側に筒状電極５４が取り囲む空間内を通過する。この放電リアクターの使用においては、電源５６によって中心電極５２と筒状電極５４との間に電圧を印加し、それによってこれらの電源間で放電を起こさせる。尚、ここでは中心電極５２が電源５６に接続され、筒状電極５４が接地されているが、これは反対にすることもでき、またいずれをカソードとすることも、アノードとすることもできる。またこの図２に示すような放電リアクターを並列に複数個組み合わせて、本発明の排気浄化装置のための放電リアクターとすることもできる。
【００２３】
中心電極５２及び筒状電極５４は、これらの間に電圧を印加して、これらを放電電極として使用できる材料で製造することができる。そのような材料として、導電性材料や半導体性材料を用いることができるが、金属材料、例えば銅、タングステン、ステンレス、鉄、アルミニウム等が好ましい。また、バリア放電を使用するために、これらの導電性又は半導体性材料上に絶縁性材料を配置することもできる。
【００２４】
コロナ放電を用いてこの放電リアクターでプラズマを発生させる場合、電源５６は、パルス状の直流又は交流電圧を供給するものでよく、その印加電圧としては、一般的には１ｋＶ〜１００ｋＶ、例えば４０ｋＶ〜６０ｋＶの電圧を使用することができる。また印加電圧のパルス周期は、１０ｍｓ〜０．１μｓ、特に０．１〜１０μｓにすることができる。
【００２５】
［ＰＭ捕集部］
本発明の排気浄化装置に関して使用されるＰＭ捕集部は、コーディライト、ＳｉＣのような材料で作られるセラミックハニカムフィルターであってよい。またこのフィルターは、随意にＮＯx浄化触媒等の触媒成分を担持することもできる。
【００２６】
また本発明の排気浄化装置に関して使用されるＰＭ捕集部は、その中に電界を作り、静電気的な力によってＰＭの捕集を促進するＰＭ静電捕集リアクターであってもよい。
【００２７】
このＰＭ静電捕集リアクターとしては電界によってＰＭの捕集を促進できる任意のリアクターを用いることができるが、例えばこれは図３で示すようなものであってよい。
【００２８】
この図３で示すＰＭ静電捕集リアクター６０では、ストレートフロー型であってもウォールフロー（フィルター）型であってもよいセラミックハニカム６３の中心軸上に中心電極６２が配置されており、このセラミックハニカム６３を囲むようにして筒状電極６４が配置されている。ここでこのセラミックハニカム６３には排気浄化触媒、例えばいわゆる三元触媒、ＮＯx吸蔵還元触媒、又は酸化触媒を担持させることができる。また、これらの中心電極６２と筒状電極６４とはそれぞれ電源６６に接続及び接地されている。
【００２９】
このＰＭ静電捕集リアクター６０において処理される排気は、矢印で示すようにして、図３の左側から右側にセラミックハニカム６３内の流路を流通する。このＰＭ静電捕集リアクター６０の使用においては、電源６６によって中心電極６２と筒状電極６４との間に電圧を印加し、それによってこれらの電極間で放電を起こさせる。尚、ここでは中心電極６２が電源６６に接続され、筒状電極６４が接地されているが、これは反対にすることもでき、またいずれをカソードとすることも、アノードとすることもできる。
【００３０】
中心電極６２及び筒状電極６４の製造のために使用できる材料は、図２の放電リアクター５０の電極５２、５４に関する説明を参照できる。また電源６６で印加する電圧は、ＰＭ静電捕集リアクター６０におけるＰＭの捕集を促進するように任意に選択できるが、特に直流電圧の高電圧を使用することが、ＰＭの捕集のために好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の排気浄化装置を示す断面図である。
【図２】本発明の排気浄化装置のために使用できる放電リアクターの斜視図である。
【図３】本発明の排気浄化装置のために使用できるＰＭ静電捕集リアクターの斜視図である。
【図４】ＮＯ2及びＯ2によるＰＭ酸化速度を表す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…本発明の排気浄化装置
１１…放電リアクター
１３…ＰＭ捕集部
１４…温度センサー
１５、１７…ガス流れを示す矢印
５０…円筒型放電リアクター
５２、６２…中心電極
５４、６４…筒状電極
５６、６６…電源
６０…円筒型ＰＭ静電捕集リアクター
６３…セラミックハニカム
【図１】
2006029135.tif 000003
【図２】
2006029135.tif 000004
【図３】
2006029135.tif 000005
【図４】
2006029135.tif 000006