(57)【要約】【課題】  ＰＭの捕集と燃焼除去とを両立させるプラズマリアクター用電源、プラズマリアクター、排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供する。【解決手段】  本発明のプラズマリアクター用電源は、直流電圧成分（ａ）とパルス電圧成分（ｂ）とを有する重畳電圧（ｃ）を発生させることを特徴とする。本発明のプラズマリアクターは、排ガス流れ流路を挟む電極対を有し、本発明のプラズマリアクター用電源によってこの電極に電圧を印加されることを特徴とする。本発明の排ガス浄化装置は、本発明のプラズマリアクターと、その排ガス流れ下流側のＰＭ捕集部とを有することを特徴とする。本発明の排ガス浄化方法は、排ガス流れ流路を挟む電極対を有するプラズマリアクターの電極に、直流電圧成分とパルス電圧成分とを有する重畳電圧を印加することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧成分とパルス電圧成分とを有する重畳電圧を発生させることを特徴とする、プラズマリアクター用電源。
【請求項２】
前記直流電圧成分の向きが一定の向きに維持されており、且つパルス電圧成分のパルス幅が１０ｎ秒〜１０μ秒である、請求項１に記載のプラズマリアクター用電源。
【請求項３】
前記直流電圧成分の向きを交互に切り替える、請求項１又は２に記載のプラズマリアクター用電源。
【請求項４】
排ガス流れ流路を挟む電極対を有するプラズマリアクターであって、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマリアクター用電源によって前記電極対に電圧を印加されることを特徴とする、プラズマリアクター。
【請求項５】
前記電極対が排ガス流れ方向に対して非平行の電界を作ることを特徴とする、請求項４に記載のプラズマリアクター。
【請求項６】
前記電極対の間の前記排ガス流れ流路に、ＰＭ捕集構造体が配置されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のプラズマリアクター。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載のプラズマリアクターと、その排ガス流れ下流側のＰＭ捕集部とを有することを特徴とする、排ガス浄化装置。
【請求項８】
排ガス流れ流路を挟む電極対を有するプラズマリアクターの電極に、直流電圧成分とパルス電圧成分とを有する重畳電圧を印加することを特徴とする、排ガス浄化方法。
【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ガスの浄化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。）の除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
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根本的にＰＭを低減する技術開発とともに、排気中の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】
排気中のＰＭの除去のためには一般に、セラミックハニカムフィルター、合金製フィルター及びセラミック繊維フィルターが用いられている。しかしながらこれらの手法では使用時間が経過するにつれ、捕集されたＰＭによりフィルターが目詰まりを起こし、通気抵抗が増加し、エンジンに負担をかける結果となる。また、従来のフィルターでＰＭを捕集した場合であっても、排気熱のみの作用によってはＰＭの充分な酸化除去は期待できない。
【０００４】
ディーゼルエンジンの排気浄化装置としては、従来から放電を利用した装置が知られている。例えば特許文献１には、セラミックフィルターのフィルター要素を挟んで２組のプラズマ処理電極を設け、これらの電極間に高周波電圧又はパルス高電圧を印加して放電を発生させることを開示している。これによれば、セラミックフィルターに堆積したＰＭを、プラズマによる低温酸化で常時取り除いて圧力損失の増加を防ぐことができるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１４６８５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、従来の放電を利用した排気浄化装置では、セラミックフィルターで捕集したＰＭを放電によって低温酸化して除去することを開示している。しかしながら、ＰＭの捕集に関してはフィルターに依存しているので、圧力損失に関する本質的な問題は解決していない。
【０００７】
よって本発明では、ＰＭの捕集と燃焼除去とを両立させるプラズマリアクター用電源、プラズマリアクター、排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法を提供する。尚、本発明はディーゼルエンジンからの排ガスの浄化に特に適しているが、他の排ガス、例えばガソリンエンジンのような内燃機関からの排ガスの浄化にも用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプラズマリアクター用電源は、直流電圧成分とパルス電圧成分とを有する重畳電圧を発生させることを特徴とする。
【０００９】
本発明のプラズマリアクター用電源によれば、直流電圧成分によって、ＰＭの帯電及び静電捕集を促進し、且つパルス電圧成分によって、排ガス成分の活性化及びＰＭの燃焼除去を促進することができる。
【００１０】
ここで本発明に関して「直流電圧成分」は、少なくともプラズマリアクターでの排ガスの滞留時間にわたって一定の向きに電圧が印加されることを意味し、印加される電圧の方向が変化することを否定しない。従って本発明に関して直流電圧成分は、一定の期間、例えば１０分間にわたって、一定の向きに電圧を印加するものであればよい。また当然に、直流電圧成分は常に一定の方向であってもよい。
【００１１】
また本発明に関して「パルス電圧成分」は、急速に上昇したあと、急速に低下する波形を示す電圧を意味し、直流パルスのみならず、交流パルスも包含する。例えば、パルス電圧成分のパルス幅は１０ｎ秒〜１０μ秒であってよい。
【００１２】
１つの態様では、本発明のプラズマリアクター用電源は、直流電圧成分、特に直流電圧成分及びパルス電圧成分の両方の向きを交互に切り替えることができる。
【００１３】
この態様によれば、プラズマリアクター内の電界の方向を切り替えて、帯電したＰＭがクーロン力によって引き寄せられる方向を切り替えることができる。従ってプラズマリアクター内でのＰＭの堆積を比較的均一にすることができる。
【００１４】
本発明のプラズマリアクターは、排ガス流れ流路を挟む電極対を有するプラズマリアクターであって、本発明のプラズマリアクター用電源によって電極対に電圧を印加されることを特徴とする。
【００１５】
本発明のプラズマリアクターによれば、電極対に印加される直流電圧成分によって、ＰＭの帯電及び静電捕集を促進し、且つパルス電圧成分によって、排ガス成分の活性化及びＰＭの燃焼除去を促進することができる。
【００１６】
１つの態様では、本発明のプラズマリアクターは、排ガス流れ流路を挟む電極対が、排ガス流れ方向に対して非平行の電界、特に排ガス流れ方向に対して４５°又は６０°よりも大きい角度の電界、より特に排ガス流れの方向に対して垂直な電界を作ることができる。
【００１７】
この態様によれば、排ガス流れ方向と、帯電したＰＭが電界の効果によってクーロン力で引き寄せられる方向とを異ならせて、プラズマリアクター内での比較的均一なＰＭの堆積を促進することができる。
【００１８】
１つの態様では、本発明のプラズマリアクターは、電極対の間の排ガス流れ流路に、ＰＭ捕集構造体が配置されていることを特徴とする。
【００１９】
この態様によれば、直流電圧成分によってＰＭの帯電及び静電捕集を促進し、且つパルス電圧成分によって発生する活性なラジカル（例えば酸素ラジカル、オゾン、ＮＯxラジカル）で、捕集したＰＭの燃焼除去を促進できる。
【００２０】
ここでこのＰＭ捕集構造体は、ハニカム構造体又はペレットの充填層のように、排ガス中のＰＭを捕集するために使用される任意の構造を有するものであり、特に排ガス浄化触媒又はＮＯx吸蔵材の少なくともいずれかが担持されたハニカム構造体である。
【００２１】
排ガス浄化触媒は、排ガスの浄化、特に排ガス中のＰＭ、ＮＯx、ＣＯ、及びＨＣの浄化を促進する触媒でよく、例えばＰＭ酸化触媒、三元触媒、ＮＯx吸蔵還元触媒又はＮＯx選択還元触媒と呼ばれるものでよい。またＮＯx吸蔵材はアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される元素である。
【００２２】
本発明の排ガス浄化装置は、本発明のプラズマリアクターと、その排ガス流れ下流側のＰＭ捕集部とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の排ガス浄化装置によれば、本発明のプラズマリアクターにおいて、直流電圧成分でのＰＭの帯電とパルス電圧成分での排ガス成分の活性化を行うことができる。またその排気流れ下流側のＰＭ捕集部において、プラズマリアクターで帯電させたＰＭの捕集と、プラズマリアクターで発生させた排ガスの活性成分によるＰＭの酸化、並びにＮＯx、ＣＯ及びＨＣの浄化を行うことができる。
【００２４】
ここでこのＰＭ捕集部は、ハニカム構造体又はペレットの充填層のように、排ガス中のＰＭを捕集するために使用される任意の構造を有するものであり、特に排ガス浄化触媒又はＮＯx吸蔵材の少なくともいずれかが担持されたハニカム構造体である。またＰＭ捕集部として、図３及び４に示すようなハニカム構造体を有するプラズマリアクターを使用することもできる。
【００２５】
排ガス浄化触媒は、排ガスの浄化、特に排ガス中のＰＭ、ＮＯx、ＣＯ、及びＨＣの浄化を促進する触媒でよく、例えばＰＭ酸化触媒、三元触媒、ＮＯx吸蔵還元触媒又はＮＯx選択還元触媒と呼ばれるものでよい。またＮＯx吸蔵材はアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素及び希土類元素からなる群より選択される元素である。
【００２６】
本発明の排ガス浄化方法は、排ガス流れ流路を挟む電極対を有するプラズマリアクターの電極に、直流電圧成分とパルス電圧成分とを有する重畳電圧を印加することを特徴とする。
【００２７】
本発明の排ガス浄化方法によれば、パルス電圧成分によって、直流電圧成分によって、ＰＭの帯電及び静電捕集を促進し、且つ排ガス成分の活性化及びＰＭの燃焼除去を促進することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のプラズマリアクター用電源、プラズマリアクター、排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法によれば、パルス電圧成分によって、直流電圧成分によって、ＰＭの帯電及び静電捕集を促進し、且つ排ガス成分の活性化及びＰＭの燃焼除去を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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の概略を示すものであり、本発明と限定するものではない。
【００３０】
「プラズマリアクター用電源］
本発明のプラズマリアクター用電源が印加する重畳電圧の例を図１に関して説明する。
【００３１】
本発明のプラズマリアクター用電源では、図１で示されるように直流電圧（ａ）とパルス電圧（ｂ）との重畳電圧（ｃ）をプラズマリアクターに印加する。
【００３２】
上述のように、パルス電圧（ｂ）の印加は、ＰＭの帯電及び静電捕集のためには不向きである。これは電界が発生している期間が短いことによる。しかしながらパルス電圧の印加では、瞬間的に供給される放電エネルギーが大きくなるので排ガス成分の活性化及びＰＭの燃焼除去には適している。また直流電圧（ａ）の印加では、常に電界が発生しているのでＰＭの帯電及び静電捕集に最適には適しているが、排ガス成分の活性化には不向きである。
【００３３】
従って本発明のプラズマリアクター用電源でのように、直流電圧（ａ）とパルス電圧（ｂ）との重畳電圧（ｃ）をプラズマリアクターに印加すると、パルス電圧成分の効果によって排ガス成分の活性化及びＰＭの燃焼除去を促進し、且つ直流電圧成分によってＰＭの帯電及び静電捕集を促進することができる。
【００３４】
また本発明のプラズマリアクター用電源では、図２で示されるように、正負の方向が切り替わる直流電圧（ａ）と、同様に正負の方向が切り替わるパルス電圧（ｂ）との重畳電圧（ｃ）をプラズマリアクターに印加することができる。
【００３５】
また本発明のプラズマリアクター用電源で印加することができる直流電圧成分は、ＰＭを帯電させ、静電捕集することができる電圧として設定できる。この直流電圧は、例えば１〜５０ｋＶ、特に２０〜４０ｋＶの直流電圧とすることができる。またこの直流電圧成分は、少なくともプラズマリアクターでの排ガスの滞留時間にわたって、例えば少なくとも１秒間、少なくとも１０秒間、少なくとも１分間、少なくとも１０分間又は少なくとも１時間といった時間にわたって、一定の向きに電圧を印加するものであればよい。また当然に、直流電圧成分は常に一定の方向であってもよい。
【００３６】
本発明のプラズマリアクター用電源で印加することができるパルス電圧成分は、コロナ放電を発生させることができるパルス周波数、パルス幅及びパルス電圧として設定できる。これらのパルス周波数等は、装置の設計や経済性等からの一定の制約を受ける可能性があるが、高電圧且つ短パルスであることがコロナ放電を良好に発生させる点から望ましい。このパルス周波数、パルス幅及びパルス電圧は、０．５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ、特に２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚのパルス周波数、１０ｎ秒〜１０μ秒、特に１μ秒〜５μ秒のパルス幅、及び１００Ｖ〜５０ｋＶ、特に５ｋＶ〜３０ｋＶのパルス電圧とすることができる。
【００３７】
本発明のプラズマリアクター用電源の操作においては、常に直流電圧成分とパルス電圧成分とを有する重畳電圧を印加しておくこともできるが、通常時は直流電圧を印加してＰＭの捕集を行い、必要に応じてパルス電圧成分を加えて重畳電圧として、排ガス成分の活性化及びＰＭの酸化を促進することもできる。
【００３８】
尚、本発明のプラズマリアクター用電源では、プラスの電圧を印加することも、マイナスの電圧を印加することもできるが、マイナスの電圧を印加することが好ましい。これは、プラスの電圧を印加してＰＭやガスから電子を引き抜くよりも、マイナスの電圧を印加して電子を与える方がエネルギー的に有利であることによる。
【００３９】
［プラズマリアクター］
本発明のプズマリアクターは、図３で示されるようなものでよい。ここで図３は本発明のプラズマリアクターの第１の実施形態の側面図であり、図３（ｂ）はこのプラズマリアクターの断面図である。
【００４０】
このプラズマリアクター３０では、円筒形のハニカム構造体３２の周囲に外周電極３４が配置されており、この外周電極３４と対になる棒状電極３６がハニカム構造体３２の中心軸上に配置されている。外周電極３４は接地されており、また棒状電極３６は本発明のプラズマリアクター用電源３８に接続されている。このプラズマリアクター３０は、矢印３９で示す方向で、排ガスがハニカム構造体３２内を流通するようにして使用する。
【００４１】
図３で示すプラズマリアクター３０の使用においては、プラズマリアクター用電源３８を作用させることにより外周電極３４と棒状電極３６との間に電界を作る。この電界は、ハニカム構造体３２の流路内を流れる排ガスの流通方向に対して横断方向になる。従ってこの電界によるクーロン力によって、帯電したＰＭはハニカム構造体３２のハニカム壁面上に押し付けられ、ＰＭの捕集が促進される。
【００４２】
本発明のプラズマリアクター用電源によって電圧を印加されるプズマリアクターは、図４で示されるようなものでもよい。ここで図４は本発明のプラズマリアクターの第２の実施形態の側面図であり、図４（ｂ）はこのプラズマリアクターの断面図である。
【００４３】
このプラズマリアクター４０では、長方形のハニカム構造体４２の上面及び下面にそれぞれ平板電極４４及び４６が配置されている。ここで上側電極４４は接地されており、下側電極４６は本発明のプラズマリアクター用電源４８に接続されている。このプラズマリアクター４０は、矢印４９で示す方向で、排ガスがハニカム構造体４２内を流通するようにして使用する。
【００４４】
図４で示すプラズマリアクター４０の使用においては、プラズマリアクター用電源４８を作用させることにより上側電極４４と下側電極４６との間に電界を作る。この電界は、ハニカム構造体４２の流路内を流れる排ガスの流通方向に対して横断方向になる。従ってこの電界によるクーロン力によって、帯電したＰＭはハニカム構造体４２のハニカム壁面上に押し付けられ、ＰＭの捕集が促進される。
【００４５】
以下に図３及び図４に示した本発明のプラズマリアクターを構成する各部について具体的に説明する。
【００４６】
ハニカム構造体３２（４２）は、コージェライト製ハニカム構造体のようなセラミックハニカム構造体であってよい。またハニカム構造体はストレートフロー型であってもウォールフロー型であってもよいが、通気抵抗の観点からはストレートフロー型が好ましく、ストレートフロー型のハニカム構造体を使用しても良好なＰＭの捕集を達成できる。
【００４７】
ハニカム構造体３２（４２）には、ＰＭを燃焼させるためのＰＭ酸化触媒が担持されていてよい。ここでこの触媒としては、ＣｅＯ2、Ｆｅ／ＣｅＯ2、Ｐｔ／ＣｅＯ2、Ｐｔ／Ａｌ2Ｏ3、Ｍｎ／ＣｅＯ2、又はアルカリ金属やアルカリ土類金属を担持したＣｅＯ2を挙げることができる。また、このＣｅＯ2をＣｅＯ2−ＺｒＯ2固溶体やＦｅ2Ｏ3に代えてもよい。これらの金属酸化物の１種又は２種以上を組み合わせて用いることもできる。この金属酸化物をハニカム構造体３２（４２）に担持するためには、例えばウォッシュコートとその後の焼成のような任意の方法を使用することができる。
【００４８】
尚、これらの態様では、外周電極３４と棒状電極３６との間（上側電極４４と下側電極４６との間に）ハニカム構造体３２（４２）を配置しているが、電極間には何も配置せずにこれらの電極が直接に対面するようにし、これらの電極間を、排ガスが流通する空間としてもよい。この場合には、外周電極３４の内側（上側電極４４及び下側電極４６の排ガス流路側）に、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁性材料を被覆して、電極間で安定なバリア放電が起こるようにすることができる。
【００４９】
電極３４及び３６（４４及び４６）は、これらの電極間に電圧を印加することができる材料で製造できる。その材料としては、導電性の材料や半導体等の材料を使用することができるが、金属材料が好ましい。この金属材料として、具体的には銅、タングステン、ステンレス、鉄、白金、アルミニウム等が使用でき、特にステンレスがコスト及び耐久性の点から好ましい。本発明で使用できる棒状電極３６は、金属性ワイヤが一般的であるが、中空の棒状電極を使用することもできる。外周電極３４（上側電極４４及び下側電極４６）は、これらの材料を金属メッシュ又は金属箔としてハニカム構造体３２（４２）に巻き付けて又は貼り付けて作ることができ、また導電性ペーストをハニカム構造体３２（４２）に適用して作ることができる。尚、図４の態様において、上側電極４４と下側電極４６とを、異なる粗さの金属メッシュから作って放電を促進することもできる。
【００５０】
ここでは電極３６（４４）をプラズマリアクター用電源３８（４８）に接続し、他方の電極３４（４８）を接地しているが、当然にこれは反対にすることもできる。また一方の電極を接地するのではなく、両方の電極をプラズマリアクター用電源に接続して、反対の電圧を印加するようにしてもよい。また更にいずれの電極をカソードとすることも、アノードとすることもできる。
【００５１】
［プラズマリアクターの使用形態］
本発明のプラズマリアクターは、図５の（ａ）に示すようにして使用することができる。すなわち、エンジンの下流側で用いて主にＰＭの帯電及び排ガス成分の活性化を行い、その更に下流にＰＭ捕集部、特にＰＭ、ＮＯx、ＨＣ及びＣＯの浄化のための触媒を担持したハニカム構造体を配置して、排ガス成分の浄化とＰＭの捕集及び酸化とを行うことができる。
【００５２】
この図５の（ａ）の配置を用いる場合、本発明のプラズマリアクターの電極が直接に、又はこれらの電極の少なくとも一方の表面上の絶縁性被覆を介して、対面するようにし、これらの電極間に排ガスが流通するようにすることが好ましい。
【００５３】
本発明のプラズマリアクターは、図５の（ｂ）に示すようにして使用することもできる。すなわちＰＭの帯電及び排ガス成分の活性化だけでなく、ＮＯx、ＨＣ及びＣＯの浄化、並びにＰＭの捕集及び酸化も行うために、本発明のプラズマリアクターを使用することができる。
【００５４】
この図５の（ｂ）の配置を用いる場合、本発明のプラズマリアクターの電極間に、セラミックハニカムのような絶縁性のハニカム構造体を配置し、このハニカム構造体に排気浄化触媒、例えば三元触媒、ＮＯx吸蔵還元触媒及びＮＯx選択還元触媒のようなＮＯx浄化触媒、及び／又はＰＭ酸化触媒を担持させることが特に好ましい。
【００５５】
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。
【００５６】
図６で示すように、排気量２．２Ｌのディーゼルエンジンからの排ガスをプラズマリアクターに流通させて、排ガス浄化試験を行った。ここでは、プラズマリアクターからの排ガスの一部を排ガス分析計に供給して、ＨＣ、ＣＯ及びＮＯxの浄化率を測定した。またプラズマリアクターからの排ガスの他の部分をフルトンネルに通し、そして一部を石英捕集フィルターに供給して、重量法によってＰＭ捕集効率を測定した。
【００５７】
実験において使用したプラズマリアクターの模式図を図７で示す。
【００５８】
このプラズマリアクター７０では、内周にアルミナ製の円筒を具備する排気管７２及びコーン７３の下流側に、セラミックハニカム構造体７６を保持するコンバーター容器７４が配置されている。ここで排気管７２、コーン７３及びコンバーター容器７４はいずれもステンレス製である。セラミックハニカム構造体７６は直径１０３ｍｍ、長さ１５５ｍｍの円筒状であり、２４０ｇ／ハニカム構造体−ＬのＡｌ2Ｏ3及び０．２ｍｏｌ／ハニカム構造体−ＬのＫがコートされていた。セラミックハニカム構造体７６とコンバーター容器７４との間には、厚さ約５ｍｍのセラミックファイバー製緩衝材を配置した。
【００５９】
また排気管７２、コーン７３、コンバーター容器７４及びセラミックハニカム構造体７６の中心軸上に、棒状電極７５が配置されている。この棒状電極７５は電源７８に接続されており、またステンレス製の排気管７２及びコンバーター容器７４が接地されて対電極となるようにされている。
【００６０】
［比較例１］
比較例１では、図１の（ａ）に示すような直流電圧を、電源７８から棒状電極７５に−３０ｋＶの大きさで印加した。すなわち、図１の（ａ）においてＶ0が−３０ｋＶとなるようにした。
【００６１】
［比較例２］
比較例２では、図１の（ｂ）に示すようなパルス電圧を、電源７８から棒状電極７５に−３０ｋＶの大きさで印加した。すなわち、図１の（ｂ）においてＶiが−３０ｋＶとなるようにした。またここではパルス幅を２μ秒とし、周波数を１０ｋＨｚとした。
【００６２】
［実施例］
実施例では、図１の（ｃ）に示すような重畳電圧を、電源７８から棒状電極７５に印加した。ここでは直流電圧成分とパルス電圧成分が共に−３０ｋＶとなるようにした。すなわち、図１の（ｃ）においてＶ0が−３０ｋＶとなるようにし、Ｖ0＋Ｖiが−６０ｋＶとなるようにした。またここではパルス幅を２μ秒とし、周波数を１０ｋＨｚとした。
【００６３】
比較例１及び２と実施例のいずれにおいても、内周にアルミナ製の円筒を具備するステンレス製の排気管７２と棒状電極７５の間において主に放電が発生していた。
【００６４】
［ＰＭ捕集率試験］
エンジン回転数２０００ｒｐｍ、トルク３０Ｎｍとした。このときの入りガス温度は約２００℃であった。プラズマリアクター７０を設置しないで、排ガス中のＰＭを、３分間にわたって石英捕集フィルターで捕集し、その量を測定した。その後、プラズマリアクター７０を設置し、比較例１及び２並びに実施例の３種類の印加電圧を用いて、排ガス中のＰＭを石英捕集フィルターで捕集し、その量を測定した。測定は１０分毎に１２回行った。プラズマリアクター７０を設置しなかった場合のＰＭ捕集量を基準にして、比較例１及び２並びに実施例の場合のＰＭ捕集率を求めた。
【００６５】
比較例１及び２並びに実施例の場合に得られたＰＭ捕集率は図８に示している。
【００６６】
この図８から明らかなように、直流電流を用いた比較例１では時間の経過に伴ってＰＭ捕集率が低下し、９０分後にはほぼ０％になった。これは、ＰＭの堆積に伴って、堆積したＰＭの剥離が起こること、ＰＭの堆積によってＰＭに電流が流れるようになり、ハニカム構造体７６内の電界強度が低くなることによると考えられる。
【００６７】
パルス電圧を用いた比較例２では、当初は比較例１の場合よりもＰＭ捕集率が低かった。これは、瞬間的にしか電圧が印加されないことによって、比較例１と比べてＰＭの帯電及び静電捕集の効果が出にくかったことによると考えられる。但しこの比較例２では、比較例１と違って、時間の経過に伴ってＰＭ捕集率が低下しなかった。これは、パルス電圧によって活性化された排ガス成分が堆積したＰＭを連続的に酸化し、従って捕集したＰＭの剥離及び堆積したＰＭへの通電を防げたことによると考えられる。
【００６８】
重畳電圧を用いた実施例では、当初からＰＭ捕集率が高く、この捕集率を最後まで維持することができた。これは、直流電圧成分によってＰＭの帯電及び捕集を達成できること、及びパルス電圧成分によって堆積したＰＭを連続的に酸化でき、従って捕集したＰＭの剥離及び堆積したＰＭへの通電を防げることによると考えられる。
【００６９】
［ＮＯ→ＮＯ2転化率試験］
この試験は、ハニカム構造体上にＫ／Ａｌ２Ｏ３がコートされていない状態で行った。比較例１及び２並びに実施例の場合に得られたＮＯ→ＮＯ2転化率は図９に示している。
【００７０】
この図９から明らかなように、パルス電圧を用いた比較例２及びパルス電圧成分を有する重畳電圧を用いた実施例では、ＮＯ→ＮＯ2転化率試験が高いことが確認された。ここで得られるＮＯ2は、ＰＭの酸化に関して重要な成分である。従って比較例２及び実施例に関する上記ＰＭ捕集率試験では、排ガス中のＮＯ2の存在によっても、堆積したＰＭの酸化が促進されていたことが考えられる。また、本実験ではＮＯ2以外にもＯ3、Ｏ2-などが生成されている可能性が高く、これらの生成量の順位はＮＯ2の順位と同じであると考えられる。
【００７１】
［排ガス浄化試験］
エンジン回転数２０００ｒｐｍ、トルク３０Ｎｍとした。このときの入りガス温度は約２００℃であった。プラズマリアクター７０を設置しないで、排気中のＮＯx、ＨＣ及びＣＯの量を排ガス分析計６６で測定した。プラズマリアクター７０を設置し、比較例１及び２と実施例の３種類の印加電圧を用いて、排気中のＮＯx、ＨＣ及びＣＯの量を排ガス分析計で測定した。プラズマリアクター７０を設置しなかった場合の排気中のＮＯx、ＨＣ及びＣＯの量を基準にして、比較例１及び２並びに実施例の場合のＮＯx、ＨＣ及びＣＯの浄化率を求めた。
【００７２】
比較例１及び２並びに実施例の場合に得られたＮＯx、ＨＣ及びＣＯの浄化率は図１０に示している。
【００７３】
この図１０から明らかなように、パルス電圧を用いない比較例１と比較すると、比較例２及び実施例では高い排ガス浄化率が示された。これは、パルス電圧が排ガス成分を活性化させることによると考えられる。また比較例２と比較しても、実施例では高い排ガス浄化率が示された。これは、実施例ではより高い電界強度を維持していることによると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のプラズマリアクター用電源で印加する重畳電圧の例を表す図である。
【図２】本発明のプラズマリアクター用電源で印加する重畳電圧の他の例を表す図である。
【図３】本発明のプラズマリアクターを表す斜視図及び断面図である。
【図４】本発明の他のプラズマリアクターを表す斜視図及び断面図である。
【図５】本発明のプラズマリアクターの使用態様を示す図である。
【図６】実施例及び比較例で使用した装置の流れ図である。
【図７】実施例及び比較例で使用したプラズマリアクターの部分透視斜視図である。
【図８】実施例及び比較例で得られたＰＭ捕集率を示す図である。
【図９】実施例及び比較例で得られたＮＯ→ＮＯ2転化率を示す図である。
【図１０】実施例及び比較例で得られた排ガス浄化率を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
３０、４０…プラズマリアクター
３２、４２…ハニカム構造体
３４…外周電極
３６…棒状電極
３８、４８…プラズマリアクター用電源
３９、４９…排ガス流れ方向を示す矢印
４４…上側電極
４６…下側電極
７０…プラズマリアクター
７２…排気管
７３…コーン
７４…コンバーター容器
７５…棒状電極
７６…セラミックハニカム構造体７６
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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