(57)【要約】【課題】燃焼条件に関わらず安定的に、かつ、簡素な構成により、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を常に確実に除去し、フィルタを確実にかつ低コストで再生する。【解決手段】ＰＭ除去部４において黒煙微粒子を除去すると同時に、フィルタ再生部５において目詰りしたフィルタユニット１１を再生することによって、２組のフィルタユニット１１を切り換えて、ＰＭ除去のために継続使用することができる。フィルタ再生部５へは、オゾン供給部６から活性ガスとしてのオゾンガスを供給して、黒煙微粒子等の粒子状物質を酸化して燃焼除去し、フィルタを再生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスの流路上に組み込まれた、前記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するためのフィルタ部と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成手段とを備えてなる粒子状物質除去装置であって、
前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部が配置され、前記活性ガス生成手段から前記活性ガスの供給を受け、前記フィルタ部に堆積した前記粒子状物質の前記活性ガスを用いた燃焼除去によって前記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生部を備えたことを特徴とする粒子状物質除去装置。
【請求項２】
前記排ガス又は前記活性ガスが通流され、前記排ガスが流入すると、前記排ガス中の前記粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去する前記フィルタ部の機能と、前記活性ガスが流入すると、前記粒子状物質が前記活性ガスによって酸化燃焼して除去される前記フィルタ再生部の機能とを兼ね備えた除去／再生部と、前記除去／再生部に前記排ガスと前記活性ガスとのうちいずれか一方を流入させるための流路方向切換手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の粒子状物質除去装置。
【請求項３】
複数の前記除去／再生部と、前記流路方向切換手段を制御する切換制御手段とを備え、前記切換制御手段は、前記複数の除去／再生部のうちの一部の前記除去／再生部に、前記排ガスを流入させて粒子状物質除去処理を実施させると共に、他の前記除去／再生部に前記活性ガスを流入させてフィルタ再生処理を実施させ、かつ、前記各除去／再生部が、粒子状物質除去処理とフィルタ再生処理とを交互に実施するように前記流路方向切換手段を制御することを特徴とする請求項２記載の粒子状物質除去装置。
【請求項４】
粒子状物質除去処理を実施する前記除去／再生部の上流側及び下流側の圧力差に基づいてフィルタの目詰りを検知する目詰り検知手段を備え、前記切換制御手段は、前記目詰り検知手段の検知結果に基づいて、前記流路方向切換手段を制御することを特徴とする請求項３記載の粒子状物質除去装置。
【請求項５】
フィルタ再生処理を実施する前記除去／再生部又は前記フィルタ再生部から排出されたガスの少なくとも一部は、フィルタ再生処理を実施する前記除去／再生部又は前記フィルタ再生部の流入口へ戻されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項６】
粒子状物質除去処理を実施する前記除去／再生部又は前記フィルタ部の下流側には、窒素酸化物を処理するための窒素酸化物処理装置が配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項７】
粒子状物質除去処理を実施する前記フィルタ部と前記フィルタ再生部との間、又は粒子状物質除去処理を実施する前記除去／再生部とフィルタ再生処理を実施する前記除去／再生部との間で熱交換を行って、再生処理中の前記フィルタ部の温度を高めて再生を促進するための熱交換手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項８】
捕捉した前記粒子状物質の燃焼を促進するための触媒が、粒子状物質除去処理を実施する前記除去／再生部又は前記フィルタ部の前段側若しくは後段側に配置されているか、又は前記フィルタ部に担持されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項９】
内燃機関から排出される排ガスの流路上に組み込まれ、フィルタ再生処理を実施する前記除去／再生部又は前記フィルタ再生部から排出されたガスを前記内燃機関に還流させる還流手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項１０】
前記活性ガス生成手段は、導入された原料ガスとしての空気又は酸素ガスから、前記活性ガスとしてのオゾンガスを生成するオゾン生成装置からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項１１】
酸素吸着剤、酸素分離膜、窒素吸着剤、及び窒素分離膜のうち、少なくともいずれか１つが配置され、前記オゾン生成装置に酸素ガスを含むガスを供給するガス供給装置を備えたことを特徴とする請求項１０記載の粒子状物質除去装置。
【請求項１２】
前記オゾン生成装置は、沿面放電式又は無声放電式のオゾン生成装置であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の粒子状物質除去装置。
【請求項１３】
前記フィルタ部は、金属フィルタ又は／及びセラミックスフィルタを有してなることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置。
【請求項１４】
排ガスの流路上に組み込まれたフィルタ部によって、前記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するための粒子状物質除去工程と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成工程とを含む粒子状物質除去方法であって、
前記粒子状物質が堆積した前記フィルタ部に、前記活性ガス生成手段から前記活性ガスを供給し、前記フィルタ部に堆積した前記粒子状物質の前記活性ガスを用いた燃焼除去によって前記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生工程を含むことを特徴と粒子状物質除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法に係り、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃焼排ガス中に含まれる黒煙微粒子等の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を、フィルタによって捕捉し燃焼除去すると共に、フィルタに堆積した粒子状物質を除去してフィルタを再生する粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル車の排出ガスの中には多量の炭素微粒子（いわゆる黒煙）が存在し、この炭素微粒子は、排気通路を経て空気中に吐き出された後は、長い時間空気中を舞い、最終的に、煤等となって床面や路面や衣服等に舞い降りてくる。ところで、炭素は、ものを良く吸着するので、発ガン関連物質等の様々な化学物質が、空気中を浮遊する炭素微粒子に吸着して、この炭素微粒子を人間が吸い込むことで人体の中に入り込み、ガンや呼吸器系の疾患を起こすとの報告が、近年相次いでなされている。このようなことから、ディーゼル車からの粒子状物質の排出規制が重要な課題となっている。
【０００３】
さらに、このようなディーゼル車や発電機で用いられるディーゼルエンジンを含む内燃機関のほか、ボイラーやガスタービン等の一般の燃焼装置において、発生した燃焼ガスを排気系を経由して排出する際の排気ガスの規制が強化されてきており、燃料の組成改善や、エマルジョン化、排気ガスの燃焼装置への還流、燃焼自体の改善等の燃焼装置側の改良が行われる一方で、燃焼装置から排出される排気ガス中の有害成分の後処理装置の研究開発が行われている。
【０００４】
例えば、環境空気をディーゼル黒煙汚染から守るものとして、車両搭載のディーゼルエンジンの排気通路に金属繊維やハニカム形状のエレメント等からなる黒煙除去フィルタを設置した黒煙捕集装置が従来より提供されている。以下、例として、セラミックス製のハニカムフィルタや、金属フィルタについて述べる。
【０００５】
ハニカムフィルタ１２５は、図２４及び図２５に示すように、隔壁１２６によって区画された排気ガスのフィルタ経路となる複数のセル１２７，１２７，…を有し、このセル１２７の排気ガス流入端面１２８及び排気ガス流出側端面１２９で互い違いにプラグ１３１により目封じしたハニカム構造を有し、排気ガスを排気ガス流入端面１２８に開口するセル１２７からハニカムフィルタ１２５内に流入し、強制的にハニカムフィルタ１２５の隔壁１２６を通過させることによって、排気ガス中の炭素微粒子を隔壁１２６上に捕集し除去するものである。これによって、黒煙微粒子等を含む汚染されたガスＧ1は、浄化されたガスＧ2として、排出される。隔壁１２６上には未燃微粒子１３２が残留する。ハニカムフィルタ１２５の材料としては、コージェライト、炭化珪素、サイアロン、窒化珪素等のセラミックスが用いられる。
【０００６】
また、金属フィルタ１３４は、図２６及び図２７に示すように、帯状金属平板に、例えばプレス加工、ローラプレス加工等を施すことで、縁部に有面突起ｐa，ｐbを持つ多数の三角形状の貫通孔Ｈa、Ｈb、…が穿設されている長手方向波型の波型金属板１３５を形成し、帯状金属平板に多数の円形状の貫通孔穿設されている平板状の平型金属板１３６を形成し、このようにして得られた波型金属板１３５及び平型金属板１３６を重ねた状態で、波型金属板１３５及び平型金属板１３６を長手方向に向けて、図２６に示すように、渦巻き状に巻き上げて作成される。
【０００７】
図２７に拡大して示すように、波型金属板１３５に穿設されている貫通孔Ｈaは、縁部に裏面から表面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する三角形状の４つの有面突起ｐaを持っている。また、貫通孔Ｈbは、表面から裏面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する４つの三角形状の有面突起ｐbを持っている。
【０００８】
しかしながら、このようなハニカムフィルタや、金属フィルタでは、内部に捕集した黒煙微粒子が大量に堆積すると、黒煙微粒子によって目詰まりを起こし、圧力損失が増加し、ディーゼルエンジン側の排気系に背圧がかかることによって、ディーゼルエンジンの性能を低下させ、最悪の場合には、ディーゼルエンジンが停止してしまう。
このため、フィルタ内部に堆積した黒煙微粒子を定期的に除去して、フィルタを再生しなければならない。
【０００９】
ハニカムフィルタ等を再生するために、例えば、電気ヒータや、アフタバーナ等を用いて黒煙微粒子を燃焼させて除去する排出ガス処理装置が用いられている。
しかしながら、ハニカムフィルタを６００℃以上の温度に加熱しなければならないために、ハニカムフィルタが急激な温度変化や局所的な発熱に晒されて、内部に不均一な温度分布が生じ易くなり、破損に至るという問題があった。
【００１０】
このために、排出ガス処理装置に流入するガスに含まれるＮＯを、まず、酸化力の強いＮＯ２に酸化させ、得られたＮＯ２をフィルタに導入し、ＮＯ２を用いて、ハニカムフィルタの隔壁の表面に堆積した黒煙微粒子等の可燃性の粒子状物質を、酸化させて、燃焼除去する排出ガス処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
すなわち、この技術は、ハニカムフィルタの前段に、酸化触媒を配置し、ディーゼルエンジンから排出される排出ガスに含まれるＮＯをＮＯ２に酸化させ、ＮＯ２を用いてハニカムフィルタを再生するものである。
【００１１】
また、プラズマを用いる方法も提案されている。すなわち、黒煙微粒子等をハニカムフィルタを用いて捕集し、排気流路の内部又は外部に設置されたプラズマリアクタによって、排ガスに含まれるＮＯを、ハニカムフィルタに流入する前に、酸化力の強いＮＯ２に酸化させ、ＮＯ２を用いて、ハニカムフィルタの隔壁の表面に堆積した黒煙微粒子等を比較的低温で、燃焼除去する排出ガス処理装置が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２８０１２１号公報
【特許文献２】特開２００４−６８６８４号公報
【特許文献３】特表２００３−５３５２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、上記従来の金属フィルタでは、燃焼条件により、再生機能が左右され、かつ、例えば、装置構成が複雑となり、コストが嵩むという点である。
例えば、ハニカムフィルタの前段に酸化触媒を配置する技術では、ディーゼルエンジンが低速、低負荷での運転では、排気系の温度が低いために、酸化触媒が活性化されず、ハニカムフィルタを再生することができないという問題があった。
【００１３】
また、ＮＯｘの酸化効率は、高々５０［％］程度であり、フィルタ再生のために十分とはいえない。さらに、この技術で、ハニカムフィルタの隔壁に大量に黒煙微粒子等が堆積した場合に、酸化触媒が活性化される温度に達すると、堆積した黒煙微粒子等が一度に酸化燃焼して、装置内が急激に高温となって、内部のハニカムフィルタが熱応力によって破損してしまうという問題があった。
【００１４】
また、ハニカムフィルタの前段に、プラズマを用いた技術では、プラズマ発生電極で、放電により熱非平衡プラズマを発生させ、３００℃以下の比較的低温で排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化できるため、黒煙微粒子の燃焼の寄与するものの、反応後にＮＯ２は、ＮＯとなり、下流側でＮＯの処理装置が必要となり、装置が複雑化してコストが嵩むという問題があった。
【００１５】
また、触媒やプラズマを用いて、排気ガス中のＮＯをＮＯ２に酸化し、ＮＯ２により黒煙微粒子等を燃焼させて、フィルタを再生する上記両技術とも、ディーゼルエンジンの運転条件によって、ＮＯ２の量が不足し、フィルタの再生が困難となるという問題があった。すなわち、排気ガス中には、（ＮＯ２／Ｃ＞８）、好ましくは、（ＮＯ２／Ｃ＞２４）のＮＯ２が必要であるがこの条件を満たせない場合がある。
また、ディーゼルエンジン運転時に、同じ排気管を用いて同時に排ガス処理を行うため、ＮＯｘと黒煙微粒子等との濃度比等のディーゼルエンジンの排気制御を詳細に行う必要があり、かつ、その効率を低下させてしまう場合もあるという問題があった。
【００１６】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、例えば、排気ガスの温度や、ＮＯｘ等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態（負荷の割合等）等の燃焼条件に関わらず安定的に、かつ、簡素な構成により、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を常に確実に除去し、フィルタを確実にかつ低コストで再生することができる粒子状物質除去装置及び粒子状物質除去方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、排ガスの流路上に組み込まれた、上記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するためのフィルタ部と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成手段とを備えてなる粒子状物質除去装置に係り、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部が配置され、上記活性ガス生成手段から上記活性ガスの供給を受け、上記フィルタ部に堆積した上記粒子状物質の上記活性ガスを用いた燃焼除去によって上記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生部を備えたことを特徴としている。
【００１８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の粒子状物質除去装置に係り、上記排ガス又は上記活性ガスが通流され、上記排ガスが流入すると、上記排ガス中の上記粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去する上記フィルタ部の機能と、上記活性ガスが流入すると、上記粒子状物質が上記活性ガスによって酸化燃焼して除去される上記フィルタ再生部の機能とを兼ね備えた除去／再生部と、上記除去／再生部に上記排ガスと上記活性ガスとのうちいずれか一方を流入させるための流路方向切換手段とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の粒子状物質除去装置に係り、複数の上記除去／再生部と、上記流路方向切換手段を制御する切換制御手段とを備え、上記切換制御手段は、上記複数の除去／再生部のうちの一部の上記除去／再生部に、上記排ガスを流入させて粒子状物質除去処理を実施させると共に、他の上記除去／再生部に上記活性ガスを流入させてフィルタ再生処理を実施させ、かつ、上記各除去／再生部が、粒子状物質除去処理とフィルタ再生処理とを交互に実施するように上記流路方向切換手段を制御することを特徴としている。
【００２０】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の粒子状物質除去装置に係り、粒子状物質除去処理を実施する上記除去／再生部の上流側及び下流側の圧力差に基づいてフィルタの目詰りを検知する目詰り検知手段を備え、上記切換制御手段は、上記目詰り検知手段の検知結果に基づいて、上記流路方向切換手段を制御することを特徴としている。
【００２１】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置に係り、フィルタ再生処理を実施する上記除去／再生部又は上記フィルタ再生部から排出されたガスの少なくとも一部は、フィルタ再生処理を実施する上記除去／再生部又は上記フィルタ再生部の流入口へ戻されることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置に係り、粒子状物質除去処理を実施する上記除去／再生部又は上記フィルタ部の下流側には、窒素酸化物を処理するための窒素酸化物処理装置が配設されていることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置に係り、粒子状物質除去処理を実施する上記フィルタ部と上記フィルタ再生部との間、又は粒子状物質除去処理を実施する上記除去／再生部とフィルタ再生処理を実施する上記除去／再生部との間で熱交換を行って、再生処理中の上記フィルタ部の温度を高めて再生を促進するための熱交換手段を備えたことを特徴としている。
【００２４】
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置に係り、捕捉した上記粒子状物質の燃焼を促進するための触媒が、粒子状物質除去処理を実施する上記除去／再生部又は上記フィルタ部の前段側若しくは後段側に配置されているか、又は上記フィルタ部に担持されていることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置に係り、内燃機関から排出される排ガスの流路上に組み込まれ、フィルタ再生処理を実施する上記除去／再生部又は上記フィルタ再生部から排出されたガスを上記内燃機関に還流させる還流手段を備えたことを特徴としている。
【００２６】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置に係り、上記活性ガス生成手段は、導入された原料ガスとしての空気又は酸素ガスから、上記活性ガスとしてのオゾンガスを生成するオゾン生成装置からなることを特徴としている。
【００２７】
また、請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の粒子状物質除去装置に係り、酸素吸着剤、酸素分離膜、窒素吸着剤、及び窒素分離膜のうち、少なくともいずれか１つが配置され、上記オゾン生成装置に酸素ガスを含むガスを供給するガス供給装置を備えたことを特徴としている。
【００２８】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１０又は１１記載の粒子状物質除去装置に係り、上記オゾン生成装置は、沿面放電式又は無声放電式のオゾン生成装置であることを特徴としている。
【００２９】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれか１に記載の粒子状物質除去装置に係り、上記フィルタ部は、金属フィルタ又は／及びセラミックスフィルタを有してなることを特徴としている。
【００３０】
また、請求項１４記載の発明は、排ガスの流路上に組み込まれたフィルタ部によって、上記排ガス中の粒子状物質を捕捉し、又は捕捉して燃焼除去するための粒子状物質除去工程と、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部へ供給するための活性ガス生成工程とを含む粒子状物質除去方法に係り、上記粒子状物質が堆積した上記フィルタ部に、上記活性ガス生成手段から上記活性ガスを供給し、上記フィルタ部に堆積した上記粒子状物質の上記活性ガスを用いた燃焼除去によって上記フィルタ部を再生するためのフィルタ再生工程を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の構成によれば、活性ガス生成手段において、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、粒子状物質が堆積したフィルタ部へ供給するので、フィルタ部に堆積した粒子状物質が活性ガスによって酸化燃焼して除去し、フィルタを再生するので、例えば、排気ガスの温度や、ＮＯｘ等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態（負荷の割合等）等の燃焼条件に関わらず安定的に、かつ、簡素な構成により、フィルタ部に堆積した黒煙微粒子等の粒子状物質を常に確実に除去し、フィルタ部を確実にかつ低コストで再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
活性ガス生成手段において、プラズマ反応によって、原料ガスから酸化反応を促進させる活性ガスを生成し、粒子状物質が堆積したフィルタ部へ供給するので、フィルタ部に堆積した粒子状物質が活性ガスによって酸化燃焼して除去し、フィルタを再生することによって、例えば、排気ガスの温度や、ＮＯｘ等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態（負荷の割合等）等の燃焼条件に関わらず安定的に、かつ、簡素な構成により、フィルタ部に堆積した黒煙微粒子等の粒子状物質を常に確実に除去し、フィルタ部を確実にかつ低コストで再生するという目的を実現した。
【実施例１】
【００３３】
図１は、この発明の実施例１である排出ガス浄化装置の構成を示す図、図２は、同排出ガス浄化装置のＰＭ除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図、図３は、同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す斜視図、図４は、同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を一部破断して示す断面図、図５は、同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の着脱手段の構成を説明するための斜視図、図６は、同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部のフィルタユニットの金属フィルタの構成を示す斜視図、図７は、同金属フィルタの構成を示す断面図、図８は、同金属フィルタの波形金属板の構成を示す斜視図、図９は、同排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図、図１０は、同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図、図１１は、同排出ガス浄化装置の機能を評価するための評価システムの構成を示す図、図１２は、同ＰＭ除去部によるＰＭ除去開始からの経過時間と同ＰＭ除去部によって捕集されたＰＭの質量との間の関係を示す示性図、図１３は、同排出ガス浄化装置を接続したディーゼルエンジンの負荷の割合と同ＰＭ除去部から排出されるガス成分の濃度との間の関係を示す示性図、また、図１４は、同フィルタ再生部によるフィルタ再生開始からの経過時間と同フィルタ再生部から排出される一酸化炭素及び二酸化炭素ガスの濃度との間の関係、並びに同経過時間と同フィルタ再生部の容器の外壁の温度との間の関係を示す示性図である。
【００３４】
この例の排出ガス浄化装置１は、図１に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン２の排出経路３に接続され、ディーゼルエンジン２から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、ディーゼル微粒子（ＰＭ）を捕捉して燃焼除去するためのＰＭ除去部４と、ディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生部５と、フィルタ再生部５に活性ガスとしてのオゾンを供給するオゾン供給部６と、コントローラ７とを備えている。
この排出ガス浄化装置１は、例えば、ディーゼル車等のディーゼルエンジンによって駆動される移動体に搭載され、又は定置式のディーゼル発電機等のディーゼルエンジンを有する燃焼装置の直後に配設されて使用される。
【００３５】
ＰＭ除去部４は、図１乃至図４に示すように、排出経路３に接続され、ディーゼル排出ガスの流入側と流出側とに開口を有する外管９と、外管９に納着されて、ディーゼル排出ガス中の微粒子を捕捉又は捕捉して燃焼除去するための複数（例えば、２本）のフィルタユニット１１，１１とを備えてなると共に、複数のフィルタユニット１１，１１は、ディーゼル排出ガスの流れに沿って、互いに接続され、さらに、ディーゼル排出ガスの流入口管１２、流出口管１３とも組み合されて、流入側及び流出側を除き、密封構造の内管１４が構成されて、全体として二重管構造となっている。
【００３６】
この例では、図２乃至図５に示すように、前段及び後段合わせて、２本の円筒形のフィルタユニット１１，１１と、フィルタユニット１１，１１同士を接合するガスケット付きのジョイント管１５と、流入口管１２と、流出口管１３とがボルトナット構造を持つ着脱手段１６によって締め付け固定されて、気密構造の内管１１が構成されている。
流入口管１２には、内管１１の前蓋部１７が溶着され、流出口管１３には、内管１１の後蓋部１８が溶着されている。上流側に配置されたフィルタユニット１１と前蓋部１７（流入口管１２）との間、下流側に配置されたフィルタユニット１１と後蓋部１８（流出口管１３）との間には、環状のガスケット（不図示）が挿入されて、密封構造が確保されている。上記ガスケットは、環状の金属板の両面がカーボン粒子で被覆されてなっている。
【００３７】
各フィルタユニット１１は、内部シリンダ部２１と、内部シリンダ部２１に軸心を共通にして収納されたロール状の金属フィルタ２２と、十字状のフィルタ受け２３とから概略構成されている。
金属フィルタ２２は、この例では、図６及び図７に示すように、共に金属多孔体としての長手方向波型の波型金属板２４と平板状の平型金属板２５とを、重ね合わせた状態で渦巻き状に巻き上げて構成され、金属多孔体の層間隙間に、燃焼排ガスとしての例えばディーゼル排気ガスを通し、該ディーゼル排気ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するために用いられる。金属板の材料としては、オゾンに対して腐食耐久性の高いステンレス鋼等が用いられる。
【００３８】
金属フィルタ２２は、帯状金属平板（例えば、厚さ略４０μｍのＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板が好ましい。）に、例えばプレス加工、ローラプレス加工等を施すことで、図６及び図８に示すような縁部に有面突起ｐa，ｐbを持つ多数の四角形状の貫通孔Ｈa、Ｈb、…が穿設されている長手方向波型の波型金属板２４を形成し、帯状金属平板に図６に示すような多数の円形状の貫通孔Ｍa、Ｍa、…が穿設されている平板状の平型金属板２５を形成し、このようにして得られた波型金属板２４及び平型金属板２５を重ねた状態で、波型金属板２４及び平型金属板２５を長手方向に向けて、図６に示すように、渦巻き状に巻き上げて作成される。
【００３９】
図８に拡大して示すように、貫通孔Ｈa、Ｈbは、列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、かつ、上記有面突起ｐa，ｐbの略全部又は過半数が、山部では下方に谷部では上方に相当する列状凹部２６側に設けられている。
すなわち、波型金属板２５に穿設されている貫通孔Ｈaは、縁部に裏面から表面側へ向けて折曲されて突起する互いに対向する４つの有面突起ｐaを持っている。また、貫通孔Ｈbは、表面から裏面側へ向けけて折曲されて突起する互いに対向する４つの有面突起ｐbを持っている。
【００４０】
この例では、図８に示すように、貫通孔Ｈa（Ｈb）の縁部を構成する４辺のうち、排出ガスの流れの上流側と下流側の２辺には、三角形状の有面突起ｐa（ｐb）が立設され、他の２辺には、台形状の有面突起ｐa（ｐb）が立設されている。
また、平型金属板２６に穿設されている貫通孔Ｍaは、縁部に有面突起を持っていない。
【００４１】
外管９は、両面開口で長尺の外部シリンダ部２７と、前蓋部２８と、円板状の後蓋部２９とから概略構成されている。また、前蓋部２８には、内管１４の流入口管１２を挿通させる開口が設けられ、後蓋部２９には、内管１４の流出口管１３を挿通させる開口が設けられている。また、外管９の周側面には、フィルタユニット１１等を装着し又は取り外すための側蓋３１付きの着脱用開口部３２が設けられている。
【００４２】
また、後蓋部２９には、内管１４と外管９とを着脱自在に接合する着脱手段１６が設けられている。着脱手段１６は、単数又は複数（この例では、複数）の例えば炭素鋼からなる長ボルト３４，３４，…と、ナット（好適にはダブルナット）３５，３５，…とを有してなっている。また、内管１４の流出口管１３の側周面には、長ボルト３４，３４，…の押圧力を受け止めるための力受け板３６が嵌合されている。
【００４３】
また、流入側における内管１４と外管９との軸方向隙間、すなわち、内管１４の前蓋部１７と、外管９の前蓋部２８との軸方向隙間には、皿ばね当て３７を介して、内管１４を外管９に押し付け固定すると共に、熱膨張を吸収するための板ばね部材からなる皿ばね３８が設けられている。皿ばね３８の中央部には、内管１４の流出口管１３を挿通させるための開口が設けられている。
【００４４】
また、フィルタユニット１１の目詰りを検知するための上流側圧力センサ４１及び下流側圧力センサ４２が、それぞれ、フィルタユニット１１の上流側及び下流側に設けられている。上流側圧力センサ４１及び下流側圧力センサ４２としては、例えば、半導体式や歪ゲージ式の圧力センサが用いられる。また、外管９の外壁面の中央部には温度センサ４３が取り付けられている。
【００４５】
この例では、図４に示すように、内管１４の外周面と、外管９の内周面との間の断面輪帯状の隙間は、ディーゼルエンジン２の運転時に、何らかの理由で、内管１４の排出ガスの圧力が急激に増大するとき、酸素フラッシュ等の爆発的燃焼を未然に回避するための非常持迂回流路Ｋとして用いられる。
内管１４の前蓋部１７には、急激に増大した場合に、非常持迂回流路Ｋへ排出ガスを流すためのバイパス弁（安全弁）４４が取着されている。
【００４６】
バイパス弁（安全弁）４４では、常時は、圧縮コイルばねのばね力によって弁棒が弁を塞いでいるが、異常時、内管１４内の排気圧が所定のしきい値圧力を超えると、内管１４内の排気圧によって、弁棒が後退させられて、弁が開き、そこから、内管１４内の排出ガスが、非常持迂回流路Ｋに流れ込んで、管外に排出される構成とされている。
なお、前段のフィルタユニット１１の上流側には、流入口管１２から高速に導入されるディーゼル排出ガスを減速させ、かつ、フィルタユニット１１に均等に分散させるために、衝突板Ｓが設けられている。
【００４７】
フィルタ再生部５は、金属フィルタとして、再生処理対象の黒煙が堆積した（目詰り状態の）金属フィルタ２２を有するフィルタユニット１１が外管９に収納され、外管９に接続されたオゾンガス供給経路４６を介してオゾン供給部６からオゾンガスが導入されること以外は、ＰＭ除去部４と略同一の構成とされている。
また、フィルタユニット１１の再生状態を検知するための上流側圧力センサ４７及び下流側圧力センサ４８、それぞれ、フィルタユニット１１の上流側及び下流側に設けられている。また、外管９の外壁面の中央部には温度センサ４９が取り付けられている。
【００４８】
オゾン供給部６は、放電方式（沿面放電方式や無声放電方式等）によって、大気圧下で、かつ、比較的低温で、プラズマ（非熱平衡プラズマ、低温プラズマ）を発生させ、オゾンガスを生成するオゾナイザを有してなっている。
この例のオゾナイザは、沿面放電方式のものであり、図９に示すように、原料としての空気又は酸素ガスを導入するためのガス導入口及び生成されたオゾンガスを含むガス排出するための排出口が形成された反応容器５１と、反応容器５１内に互いに平行に配置され、接地電極５３及び放電極５４が形成されたアルミナ等からなる複数のセラミック板５２と、各セラミック板５２の接地電極５３と放電極５４との間に交流電圧を印加するための交流電源５５とを有している。
【００４９】
各セラミック板５２の内部には、平板状の接地電極５３が埋め込まれ、セラミック板５２の表面には、複数の長尺な放電極５４が互いに平行に形成されている。
交流電源５５は、例えば、ピーク電圧が略１ｋＶ以上、周波数が略１ｋＨｚ以上の交流電圧を発生させる。この例では、交流電源５５は、ディーゼルエンジン２に接続されたバッテリ５７から供給された直流電圧をインバータによって交流電圧に変換して出力する。
【００５０】
接地電極５３と放電極５４との間に交流高電圧が印加されると、放電極５４の端部の電界強度が強くなり、誘電体としてのセラミック板５２の表面で放電が起きる。放電領域は、導電性が高いことから、電界強度が強い領域は、放電領域の先端とセラミック板５２表面となり、セラミック板５２の内部には、接地電極５２が形成されていることから、放電がセラミック板５２表面全体に進展する。すなわち、沿面放電が起こる。
【００５１】
コントローラ７は、ＣＰＵ（中央処理装置）等を有してなる主制御部５９と、主制御部５９が実行する処理プログラムや各種データ等を記憶するための記憶部６１と、操作スイッチ等からなる操作部６２と、メッセージ等を表示する表示部６３と、警報出力部６４とを備えている。
主制御部５９は、記憶部６１に記憶された各種処理プログラムを実行し、記憶部に確保された各種レジスタやフラグを用いて、構成各部を制御し、目詰り判定処理や、警報出力処理、再生判定処理等を実行する。
【００５２】
主制御部５９は、目詰り判定処理では、ＰＭ除去部４の両圧力センサ４１，４２からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定する。
また、主制御部５９は、警報出力処理では、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、警報出力部６４に例えば警報音を発生させる。
また、主制御部５９は、再生判定処理では、フィルタ再生部５の両圧力センサ４７，４８からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定する。主制御部５９は、再生判定処理で、フィルタの再生が完了したものと判定すると、オゾン供給部６を自動的に停止させる。
【００５３】
記憶部６１は、内部記憶装置からなり、主制御部５９が実行する目詰り判定処理プログラムや、警報出力処理プログラム、再生判定処理プログラム等の各種処理プログラム等が記憶されたプログラム記憶領域と、各種設定情報等の各種情報が記憶される情報記憶領域とを有している。
内部記憶装置は、ＲＯＭやＲＡＭ等の半導体メモリからなる。また、操作部６２は、オゾン供給部６の起動／停止キー等からなる。表示部６３は、警報メッセージや装置の現在の状態等が表示される液晶ディスプレイ等からなる。警報出力部６４は、例えば、装置の現在の状態を示すための表示灯と、警報音を発生するブザーとからなる。
【００５４】
次に、図１乃至図５と、図１０とを用いて、この例の動作について説明する。
この例では、ＰＭ除去部４において黒煙微粒子を除去すると同時に、フィルタ再生部５において目詰りしたフィルタユニット１１を再生する。後述するように、ＰＭ除去期間内にフィルタ再生処理が完了し、少なくとも２基のフィルタユニット１１を用意すれば、排出ガス浄化装置１内でフィルタユニット１１の継続使用が可能となる。
【００５５】
まず、ＰＭ除去部４及びフィルタ再生部５におけるフィルタユニット１１の装着方法について説明する。
ＰＭ除去部４において、新品のフィルタユニット１１，１１を外管９内に装着する際、すなわち、外管９内に内管１４を組み付ける際には、操作者は、前蓋部１７（流入口管１２）と後蓋部１８（流出口管１３）とが、予め外管９に装着された状態で、着脱用開口部３２の側蓋３１を開け、着脱用開口部３２から、各フィルタユニット１１やガスケット付きのジョイント管１５等を挿入する。
【００５６】
次に、操作者は、外管９の後蓋部２９のボルト挿入孔に着脱手段１６の長ボルト３４を挿通し、工具を用いて、ナット３５をねじ込んで、流入側の内管１４と外管９との軸方向隙間に、皿ばね３８を押し付ける。
長ボルト３４を締め付けると、皿ばね３８が圧迫変形され、内管１４が外管９に押圧固定されると共に、気密構造の内管１４が形成される。
フィルタ再生部５において、目詰りしたフィルタユニット１１を外管９内に装着する際にも同様の手順で実施する。
【００５７】
次に、排出ガス浄化装置１の作用について説明する。
ディーゼルエンジン運転時に、ディーゼル排気ガスが、ＰＭ除去部４の金属フィルタ２２の層間隙間を通過する際に、有面突起が流れの障害物として、具体的には、衝突片・減速片、進路変更片として、あるいは、貫通孔導入片として働くため、排出ガス中に浮遊している未燃黒煙微粒子が有面突起や貫通孔近傍の金属フィルタ２２に表裏面に捕捉され易くなる。
【００５８】
金属フィルタ２２も捕捉された未燃黒煙微粒子のうち、一部は、高温度の金属フィルタ２２や、周囲雰囲気（排出ガス）によって加熱されて燃焼し、金属フィルタ２２から除去され、残りは金属フィルタ２２に付着されたままとなる。
この結果、金属フィルタ２２を通過した流れは、黒煙微粒子を含まない清浄なガスとして排出される。
金属フィルタ２２に未燃黒煙微粒子が堆積していくと目詰りが生ずる。主制御部５９は、ＰＭ除去部４の両圧力センサ４１，４２からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定し、警報出力部６４に例えば警報音を発生させ、フィルタの交換を促す。
【００５９】
一方、フィルタ再生部５に、目詰りしたフィルタが装着されている場合に、オゾン供給部６からオゾン供給部６からフィルタ再生部５に供給されたオゾンガスは、金属フィルタ２２の層間隙間を通過する際に、金属フィルタ２２に付着している黒煙微粒子を触れて、黒煙微粒子を酸化させ、これによって、式（１）、式（２）に示すように反応して、黒煙微粒子は、酸化燃焼除去される。
【００６０】
〔化１〕
Ｃ＋Ｏ３→ＣＯ＋Ｏ２                                                  …（１）
【００６１】
〔化２〕
Ｃ＋２Ｏ３→ＣＯ２＋Ｏ２                                             …（２）
【００６２】
主制御部５９は、フィルタ再生部５の両圧力センサ４７，４８からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定し、オゾン供給部６を自動的に停止させる。
【００６３】
なお、ディーゼルエンジン２の運転時に、何らかの理由で、内管１４の排出ガスの圧力が急激に増大したとき、バイパス弁（安全弁）４４が開く。この結果、図４に示すように、高圧状態の排出ガスが、開放されたバイパス弁（安全弁）４４を介して、内管１４の外周面と外管９の内周面との間の非常持迂回流路Ｋを経由して、外管９の後蓋部２９に穿孔された非常時排出口から、外部空間に排出される。これによって、酸素フラッシュ等の爆発的燃焼が未然に回避される。
【００６４】
次に、ＰＭ除去部４及びフィルタ再生部５におけるフィルタユニット１１の取出方法について説明する。
操作者は、例えば、警報出力部６４から警報音が発せられ、フィルタの交換を促されると、目詰りしたフィルタユニット１１を取り出す。
ＰＭ除去部４において、目詰りしたフィルタユニット１１を取り出すには、操作者は、着脱用開口部３２の側蓋３１を開け、外管９に装着されている後蓋部２９に取着されている着脱手段１６の長ボルト３４を、工具を用いて緩める。
【００６５】
これによって、皿ばね３８が圧迫から開放され、内管１４を構成する各部（フィルタユニット１１，１１、ガスケット付きのジョイント管１５、前蓋部１７（流入口管１２）、後蓋部１８（流出口管１３））の結合が解けて分解される。
ここで、操作者は、目詰りしたフィルタユニット１１を開放された着脱用開口部３２から取り出す。
フィルタ再生部５において、再生処理が完了したフィルタユニット１１を取り出す際にも同様の手順で実施する。
【００６６】
次に、フィルタユニット１１の再装着方法について説明する。
ＰＭ除去部４において、フィルタユニット１１，１１を外管９内に再装着する際には、操作者は、再び、着脱用開口部３２の側蓋３１を開け、着脱用開口部３２から、各フィルタユニット１１やガスケット付きのジョイント管１５等を挿入する。
次に、操作者は、外管９の後蓋部２９のボルト挿入孔に着脱手段１６の長ボルト３４を挿通して、工具を用いて、ナット３５をねじ込んで、流入側の内管１４と外管９との軸方向隙間に、皿ばね３８を押し付ける。
長ボルト３４を締め付けると、皿ばね３８が圧迫変形され、内管１４が外管９に押圧固定されると共に、気密構造の内管１４が再び形成されて再装着が完了する。
フィルタ再生部５において、ＰＭ除去部４で用いて目詰りが生じたフィルタユニット１１を再装着する際にも同様の手順で実施する。
【００６７】
発明者らは、図１１に示すように、評価システム６６を用いて、排出ガス浄化装置１を構成するＰＭ除去部４の浄化機能と、フィルタ再生部５の再生機能とを調べた。すなわち、ディーゼルエンジン２の排気管に、ＰＭ除去部４を接続して、排気の浄化機能を調べると共に、オゾン供給部６からＰＭ捕集済のフィルタユニットが装着されたフィルタ再生部５に、オゾンガスを供給して、除去機能を調べた。なお、この試験では、フィルタ再生部５の外管９の外壁は、厚さ略１［ｃｍ］の断熱材で保温した。
【００６８】
ここで用いた評価システム６６は、ＰＭ除去部４から排出される各ガスの濃度を測定するためのガス分析器６７と、フィルタ再生部５から排出されるオゾンガス濃度を測定するためのオゾン分析計６８と、ＰＭ除去部４の上流側に設けられたブルドン管圧力計６９と、ブルドン管圧力計６９の脈動を抑えるための減衰タンク７１とを有している。
【００６９】
ガス分析器６７によって、測定ポートを用いて、ＮＯｘ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ３等の濃度を測定する。なお、測定後のガスは、排気口６７ａから排出される。
ここでは、一例として、小型定置式ディーゼル発電機（水冷２気筒、排気量４７９［ｃｃ］、３０００［ｒｐｍ］、定格負荷５．５［ｋＷ］）から排出されるガスについて測定した。また、オゾン供給部６においては、オゾナイザとして、沿面放電式のオゾナイザを用いた。このオゾナイザは、表１に示すような出力特性を有している。オゾナイザの消費電力等は、インバータ電力のパネル表示値と、表１に記載されたデータとに基づいて求めることができる。なお、流量の単位で［ＮＬ／min］は、０［℃］、１気圧における値であることを意味する。
【００７０】
【表１】
2007187136.tif 000003
【００７１】
また、ＰＭ除去部４においては、上述したように、金属フィルタの材料としてはステンレス鋼を用い、炭素鋼ボルトによってフランジの締め付けを行っている。なお、この試験では、外管（容器）９としては、フィルタユニット１１が配置された部位の長さ（両フランジの接合部位間の距離）が、略２００［ｍｍ］、外径が略５６．５［ｍｍ］のものを用いた。
また、ブルドン管圧力計６９によって、ＰＭ除去部４の上流側の圧力を測定し、差圧が所定の値となったところで、ＰＭ除去部４のフィルタユニット１１を交換する。
【００７２】
ディーゼルエンジン２は、その運転開始と共に、空気Ｑ1を吸気して燃料を燃焼させ、排気ガスＱ2をＰＭ除去部４へ向けて排出する。ＰＭ除去部４は、排気ガスＱ2中の黒煙微粒子を除去した後、浄化されたガスＱ3を排出する。
オゾナイザが、原料としての空気Ｑ4を吸気し、流量１０［ＮＬ／min］、圧力０．０５［ＭＰａ］、濃度２．１［％］（消費電力３８０［Ｗ］、電流２．０［Ａ］）で、オゾンガスＱ5をフィルタ再生部５へ供給するように設定した。フィルタ再生部５からは、上述した式（１）及び式（２）によって示される反応の結果発生したガスＱ6が排出される。
【００７３】
まず、ディーゼルエンジン２の運転開始からの経過時間と、ＰＭ除去部４において捕集され堆積した黒煙微粒子（ＰＭ）の質量（積算値）との間の関係を測定した。これにより、図１２に示すような結果が得られた。黒煙微粒子の質量は、一定時間毎にフィルタユニット１１を取り出し、電子天秤によって測定した。
【００７４】
また、ディーゼルエンジンの負荷を変化させながら、ガス分析器６７によって、排出ガスの各成分の濃度を測定した。これにより、図１３に示すような結果が得られた。図１３において、折線Ｌa，Ｌb，Ｌc，Ｌd，Ｌe，Ｌfは、それぞれ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｏ２、ＮＯｘ、ＣＯ、ＣＯ２のディーゼルエンジンの負荷の変化に伴う濃度の測定結果を示す。
図１３に示す測定結果からわかるように、最大６５０［ｐｐｍ］程度のＮＯｘが発生していることがわかる。
【００７５】
また、オゾナイザ起動開始（プラズマ印加開始）からの経過時間と、フィルタ再生部５から排出されるガスの各成分の濃度との間の関係について測定した。同時に、経過時間と、フィルタ再生部５の外管９の外壁面の温度とのとの間の関係について測定した。
これにより、図１４に示すような結果が得られた。図１４において、折線Ｌg，Ｌh，Ｌiは、それぞれ、経過時間に伴うＣＯ、ＣＯ２の濃度、フィルタ再生部５の外管９の外壁面の温度の測定結果を示す。
【００７６】
図１４に示す測定結果からわかるように、フィルタ再生時のＣＯの濃度の最大値は、３５００［ｐｐｍ］、ＣＯ２の濃度の最大値は、７０００［ｐｐｍ］であった。また、オゾナイザ起動後に、ＣＯｘの濃度が上昇していることから、黒煙微粒子の燃焼、すなわち、フィルタの再生が行われていることが確認できる。なお、再生時のＯ３の濃度は、例えば、４０００［ｐｐｍ］であるが、ＣＯｘの濃度が最大となる経過時間５［min］後では、０となる場合もあった。この排気ガス中には、燃焼性の高いＯ３、ＣＯが多量に含まれていることがわかる。
【００７７】
また、フィルタ再生時のフィルタ再生部５の外管９の外壁面の温度は、略６０［℃］に達し、式（１）、式（２）に示す黒煙微粒子の燃焼発熱反応によって、温度が上昇したことが確認された。なお、試験終了後に、フィルタユニットを取り外して、断面を確認したところ、肉眼でもＰＭの燃焼除去が確認された。
【００７８】
この試験で、オゾナイザを作動させた２０［min］間のフィルタ再生部５の質量減少量は、発生したＣＯｘの量から概算すると、０．５０［ｇ］であった。また、電子天秤を用いて実測した質量減少量は、０．６５［ｇ］であった。ＣＯｘ換算の０．５０［ｇ］という質量減少量は、ディーゼルエンジンが１００［％］の負荷（この例では、５．５［ｋＷ］）としても、略４５［min］間の捕集量に相当し、再生（除去）速度が、捕集速度の２．２倍以上であることから、ディーゼルエンジンの運転を継続しつつ、フィルタユニットを切り換えながらの連続的なＰＭ除去及び連続的なフィルタ再生が可能であることがわかる。
また、排出ガス単位流量当りのプラズマエネルギＳＥＤは、８．８［Ｗｈ／ｍ３］であり、ディーゼルエンジン出力の略７％で捕集速度の２．２倍の速度で再生が可能であることが確認された。
【００７９】
このように、この例の構成によれば、金属フィルタ１１の表面孔形状に工夫を凝らしているので、排気ガスに含まれる黒煙微粒子等の粒子状物質（ＰＭ）を高効率で捕捉して除去し、排出ガスを清浄化することができる。
かつ、独立したオゾン供給部６から酸化剤としてのオゾンガスをフィルタ再生部５に導入して、黒煙微粒子等の粒子状物質を酸化して燃焼除去するので、例えば、排気ガスの温度や、ＮＯｘ等の酸化剤の量、ディーゼルエンジンの運転状態（負荷の割合等）等の燃焼条件に関わらず安定的に、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を常に確実に除去し、フィルタを確実に再生することができる。
【００８０】
さらに、オゾンガスを用いて低エネルギで酸化燃焼除去を行うことができるので、簡素な構成により低コストで、かつ、比較的小さい消費電力で、省エネルギー化に寄与しつつ、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を確実に除去し、フィルタを再生することができる。
また、ＰＭ除去部４において黒煙微粒子を除去すると同時に、フィルタ再生部５において目詰りしたフィルタユニット１１を再生し、ＰＭ除去期間内にフィルタ再生処理を完了させることができるので、少なくとも２基のフィルタユニット１１を用意すれば、切り換えて、排出ガス浄化装置１内でフィルタユニット１１をＰＭ除去のために継続使用することができる。
また、この排出ガス浄化装置１によって、地球環境の保全に資することができる。
【実施例２】
【００８１】
図１５は、この発明の実施例２である排出ガス浄化装置の構成を示す図、図１６は、同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図、また、図１７は、同排出ガス浄化装置の動作を説明するための説明図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例１の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、実施例１では、ＰＭ除去部４及びフィルタ再生部５で、それぞれＰＭ除去機能及びフィルタ再生機能が固定されていたのに対して、第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５で、ＰＭ除去機能とフィルタ再生機能との切換を交互に行い、かつ、方向制御弁としての四方弁によって自動的に切り換える構成とした点、及びフィルタ再生のために導入され排出されたオゾンガスをディーゼルエンジンに還流させるようにした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例１の構成と略同一であるので、実施例１と同一の構成要素については、例えば、図１５において、図１で用いた符号と同一の符号を付し、その説明を簡略にする。
【００８２】
この例の排出ガス浄化装置７３は、図１５に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン２の排出経路３に接続され、ディーゼルエンジン２から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、共にディーゼル微粒子（ＰＭ）を捕捉して燃焼除去するためのＰＭ除去機能とディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生機能とを有する第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５と、フィルタ再生部５にオゾンを供給するオゾン供給部６と、流路を切り換えるための方向制御弁としての上流側四方弁７６及び下流側四方弁７７と、コントローラ７８とを備えている。
【００８３】
この例では、コントローラ７８は、第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５を、ＰＭ除去機能とフィルタ再生機能とが、交互に入れ替わるように制御する。
なお、第１除去／再生部７４（第２除去／再生部７５）においてフィルタ再生処理が行われている際に第１除去／再生部７４（第２除去／再生部７５）から排出されたオゾンガスを含む排出ガスの一部をディーゼルエンジン２の吸気口側に戻すための還流管７９が配設されている。
【００８４】
第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５は、実施例１で述べたＰＭ除去部４及びフィルタ再生部５と略同一の構成とされている。但し、第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５は、上流側で上流側四方弁７６に接続され、下流側で下流側四方弁７７に接続されている。
また、第１除去／再生部７４（第２除去／再生部７５）のフィルタユニット１１の目詰りを検知するための上流側圧力センサ８１（８４）及び下流側圧力センサ８２（８５）が、それぞれ、フィルタユニット１１の上流側及び下流側に設けられている。また、外管９の外壁面の中央部には温度センサ８３（８６）が取り付けられている。
【００８５】
上流側四方弁７６は、ディーゼルエンジン２の排出経路３と、オゾン供給部６のオゾン供給経路４６と、第１除去／再生部７４の流入口管１２と、第２除去／再生部７５の流入口管１２とに接続され、コントローラ７８の制御によって、図１５に示すように、第１除去／再生部７４の流入口管１２をディーゼルエンジン２の排出経路３に接続すると共に、第２除去／再生部７５の流入口管１２をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６にガスが通流可能なように接続する接続状態と、図１７に示すように、第１除去／再生部７４の流入口管１２をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６に接続すると共に、第２除去／再生部７５の流入口管１２をディーゼルエンジン２の排出経路３にガスが通流可能なように接続する接続状態との間で切換を行うために用いられる。
【００８６】
なお、上流側四方弁７６によって、図１５に示す接続状態では、第１除去／再生部７４の流入口管１２とオゾン供給経路４６、第２除去／再生部７５の流入口管１２と排出経路３は、共にガスが通流不能な非接続状態とされ、図１７に示す接続状態では、第１除去／再生部７４の流入口管１２と排出経路３、第２除去／再生部７５の流入口管１２とオゾン供給経路４６は、共にガスが通流不能な非接続状態とされる。
【００８７】
また、下流側四方弁７７は、第１除去／再生部７４の流出口管１３と、第２除去／再生部７５の流出口管１３と、排出ガス浄化装置７３の排出経路８７と、オゾン供給部６のオゾン供給経路４６とに接続され、コントローラ７８の制御によって、図１５に示すように、第１除去／再生部７４の流出口管１３を排出経路８７にガスが通流可能なように接続すると共に、第２除去／再生部７５の流出口管１３をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６に接続する接続状態と、図１７に示すように、第１除去／再生部７４の流出口管１３をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６に接続すると共に、第２除去／再生部７５の流出口管１３を排出経路８７にガスが通流可能なように接続する第２の接続状態との間で切換を行うために用いられる。
【００８８】
なお、下流側四方弁７７によって、図１５に示す接続状態では、第１除去／再生部７４の流出口管１３とオゾン供給経路４６、第２除去／再生部７５の流出口管１３と排出経路８７は、共にガスが通流不能な非接続状態とされ、図１７に示す接続状態では、第１除去／再生部７４の流出口管１３と排出経路８７、第２除去／再生部７５の流出口管１３とオゾン供給経路４６は、共にガスが通流不能な非接続状態とされる。
【００８９】
この例のコントローラ７８は、ＣＰＵ（中央処理装置）等を有してなる主制御部８９と、主制御部８９が実行する処理プログラムや各種データ等を記憶するための記憶部９１と、操作スイッチ等からなる操作部９２と、メッセージ等を表示する表示部９３と、四方弁を制御する弁制御部９４と、警報出力部９５とを備えている。
主制御部８９は、記憶部９１に記憶された各種処理プログラムを実行し、記憶部９１に確保された各種レジスタやフラグを用いて、構成各部を制御し、目詰り判定処理や、警報出力処理、フィルタ切換処理、再生判定処理等を実行する。
【００９０】
主制御部８９は、目詰り判定処理では、ＰＭ除去処理を行っている第１除去／再生部７４（第２除去／再生部７５）の両圧力センサ８１，８２（８４，８５）からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定する。
また、主制御部８９は、警報出力処理では、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、警報出力部６４に例えば切換報知音を発生させる。
【００９１】
また、主制御部５８は、再生判定処理では、フィルタ再生処理を行っている第１除去／再生部７４（第２除去／再生部７５）の両圧力センサ８１，８２（８４，８５）からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定する。主制御部５９は、再生判定処理で、フィルタの再生が完了したものと判定すると、オゾン供給部６を自動的に停止させる。
【００９２】
また、主制御部５９は、フィルタ切換処理では、第１除去／再生部７４においてＰＭ除去処理を行わせている場合に、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、弁制御部９４を介して、上流側四方弁７６及び下流側四方弁７７を制御し、第１除去／再生部７４の流入口管１２をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６に接続すると共に、第２除去／再生部７５の流入口管１２をディーゼルエンジン２の排出経路３にガスが通流可能なように接続させる。
【００９３】
また、主制御部５９は、フィルタ切換処理では、第２除去／再生部７５においてＰＭ除去処理を行わせている場合に、目詰り判定処理で、フィルタが目詰り状態であると判定すると、弁制御部９４を介して、上流側四方弁７６及び下流側四方弁７７を制御し、第１除去／再生部７４の流入口管１２をディーゼルエンジン２の排出経路３に接続すると共に、第２除去／再生部７５の流入口管１２をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６にガスが通流可能なように接続させる。
【００９４】
記憶部９１は、主制御部８９が実行する目詰り判定処理プログラムや、警報出力処理プログラム、フィルタ切換処理プログラム、再生判定処理プログラム等の各種処理プログラム等が記憶されたプログラム記憶領域と、目詰り判定や再生判定に用いる予め設定された圧力差等の各種設定情報等の各種情報が記憶される情報記憶領域とを有している。
【００９５】
次に、図１５乃至図１７を用いて、この例の動作について説明する。
まず、実施例１で述べた方法によって、操作者は、第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５において、新品のフィルタユニット１１，１１を外管９内に装着する。
次に、主制御部８９は、例えば、第１除去／再生部７４においてＰＭ除去処理を行せ、第２除去／再生部７５を休止状態とするように制御する。すなわち、主制御部８９は、弁制御部９４を介して、上流側四方弁７６及び下流側四方弁７７を制御し、第１除去／再生部７４の流入口管１２をディーゼルエンジン２の排出経路３に接続すると共に、第２除去／再生部７５の流入口管１２をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６にガスが通流可能なように接続させる。
【００９６】
ディーゼルエンジン運転時に、ディーゼル排気ガスが、ＰＭ除去処理を行っている第１除去／再生部７４の金属フィルタ２２の層間隙間を通過する際に、有面突起が流れの障害物として、具体的には、衝突片・減速片、進路変更片として、あるいは、貫通孔導入片として働くため、排出ガス中に浮遊している未燃黒煙微粒子が有面突起や貫通孔近傍の金属フィルタ２２に表裏面に捕捉され易くなる。
【００９７】
金属フィルタ２２も捕捉された未燃黒煙微粒子のうち、一部は、高温度の金属フィルタ２２や、周囲雰囲気（排出ガス）によって加熱されて燃焼し、金属フィルタ２２から除去され、残りは金属フィルタ２２に付着されたままとなる。
この結果、金属フィルタ２２を通過した流れは、黒煙微粒子を含まない清浄なガスとして排出される。
【００９８】
金属フィルタ２２に未燃黒煙微粒子が堆積していくと目詰りが生ずる。主制御部８９は、目詰り判定処理で、第１除去／再生部７４の両圧力センサ８１，８２からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以上となった場合に、フィルタが目詰り状態であると判定すると、警報出力部６４に例えば切換報知音を発生させ、フィルタ切換処理で、オゾン供給部６を起動し、かつ、弁制御部９４を介して、上流側四方弁７６及び下流側四方弁７７を制御し、第１除去／再生部７４の流入口管１２をディーゼルエンジン２の排出経路３に接続すると共に、第２除去／再生部７５の流入口管１２をオゾン供給部６のオゾン供給経路４６にガスが通流可能なように接続させる。
これにより、主制御部５９は、第１除去／再生部７４にフィルタ再生処理を行わせると同時に、第２除去／再生部７５にＰＭ除去処理を行わせるように切り換える。
【００９９】
オゾン供給部６からオゾン供給部６からフィルタ再生処理を行っている第１除去／再生部７４に供給されたオゾンガスは、金属フィルタ２２の層間隙間を通過する際に、金属フィルタ２２に付着している黒煙微粒子を触れて、黒煙微粒子を酸化させ、これによって、式（１）、式（２）に示すように反応して、黒煙微粒子は、酸化燃焼除去される。
【０１００】
主制御部８９は、第１除去／再生部７４の両圧力センサ８１，８２からの検出信号に基づいて、圧力差が所定の値以下となった場合に、フィルタの再生が完了したものと判定し、オゾン供給部６を自動的に停止させる。
一方、第２除去／再生部７５では、ＰＭ除去処理が行われ、フィルタが目詰り状態であると判定されると、第１除去／再生部７４と切り換って、フィルタ再生処理が行われる。
【０１０１】
このように、第１除去／再生部７４と第２除去／再生部７５とにおいて、ＰＭ除去機能とフィルタ再生機能とが交互に切り換えれられて、連続的にかつ同時にＰＭ除去及びフィルタ再生が実施される。
また、実施例１で述べたように、フィルタ再生処理を行わせている第１除去／再生部７４（第２除去／再生部７５）から排出されたガスには、燃焼性の高いＯ３、ＣＯが大量に含まれていることが評価試験で確認されており、ディーゼルエンジン２の吸気口に戻すことによって、ディーゼルエンジン２の出力が向上する。
【０１０２】
このように、この例の構成によれば、上述した実施例１と略同一の効果を得ることができる。
加えて、第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５において、ＰＭ除去機能とフィルタ再生機能との切換を可能とし、かつ、自動的に切り換える構成としたので、何ら手間をかけることなく、フィルタを常に清浄な状態に保つことができ、フィルタの清掃はもとより、半永久的に交換も不要であり、排出ガス浄化装置１の維持保守に要するコストや労力も低減することができる。
また、フィルタの再生のために用いられ排出されたオゾンガスをディーゼルエンジン２に還流させるようにしたので、ディーゼルエンジン２の燃焼効率を向上させることができる。また、有害ガスの外気への排出を防ぐことができる。
【実施例３】
【０１０３】
図１８は、この発明の実施例３である排出ガス浄化装置の構成及びフィルタ再生方法を説明するための説明図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例１のフィルタ再生方法と大きく異なるところは、フィルタの再生を独立した専用のフィルタ再生装置で行うようにした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例１の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【０１０４】
この例の排出ガス浄化装置９７は、図１８に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン２の排出経路３に接続され、ディーゼルエンジン２から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、ディーゼル微粒子（ＰＭ）を捕捉して燃焼除去するためのＰＭ除去部９８と、コントローラ９９とを備えている。
ＰＭ除去部９８は、実施例１で述べたＰＭ除去部４及びフィルタ再生部５と略同一の構成とされている。また、ＰＭ除去部９８のフィルタユニット１１の目詰りを検知するための上流側圧力センサ１０１及び下流側圧力センサ１０２、それぞれ、フィルタユニット１１の上流側及び下流側に設けられている。また、外管９の外壁面の中央部には温度センサ１０３が取り付けられている。
【０１０５】
この例では、所定の場所（例えば、ガソリンスタンドや、工場等）に配設された専用のフィルタ再生装置１０４を用いて、ＰＭ除去部９８のフィルタユニット１１の再生を行う。
フィルタ再生装置１０４は、単数又は複数（この例では複数）のフィルタ再生部１０５，１０５，…と、各フィルタ再生部１０５にオゾンガスを供給するオゾン供給部１０６とを有している。各フィルタ再生部１０５は、実施例１で述べたＰＭ除去部４及びフィルタ再生部５の外管９等を備えている。
【０１０６】
このように、この例の構成によれば、オゾンガスを用いて低エネルギで酸化燃焼除去を行うことができるので、従来の電気炉等を用いた高温空気燃焼（例えば、６００℃の空気）による再生に比べて、簡素な構成により低コストで、かつ、省エネルギー化に寄与しつつ、フィルタに堆積した黒煙微粒子等を確実に除去し、フィルタを再生することができる。
【実施例４】
【０１０７】
図１９は、この発明の実施例４である排出ガス浄化装置のフィルタユニットの構成を示す模式断面図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例１の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、フィルタユニットを、複数種のフィルタの組合せとした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例１の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【０１０８】
フィルタユニット１０８は、排出ガスの流入口１０９及び流出口１１１を有する容器１１２内に、例えば、上流側に配置された金属フィルタ２２，２２と、下流側に配置されたセラミックス製のハニカムフィルタ１１３とが収納されて概略構成されている。
金属フィルタ２２において、排出ガス中の比較的粗大な微粒子が除去され、ハニカムフィルタ１１３によって、比較的微小な微粒子が除去される。
ここで、容器１１２について、材料及び形状は特に限定されないが、この例では、ステンレス鋼製の円筒型の容器を用いる。
【０１０９】
このように、この例の構成によれば、上述した実施例１と略同一の効果を得ることができる。
加えて、圧力損失の低下速度を抑制することができる。
【実施例５】
【０１１０】
図２０は、この発明の実施例５である排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例１の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、オゾン供給部を、オゾンを発生するオゾナイザと、オゾナイザに空気又は酸素を供給するガス供給装置とから構成した点である。
これ以外の構成は、上述した実施例１の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【０１１１】
この例では、オゾン供給部１１５は、オゾンを発生するオゾナイザ１１６と、オゾナイザ１１６に空気又は酸素を供給する酸素供給部１１７とを有している。
オゾナイザ１１６は、実施例１で述べたオゾナイザと略同一の構成とされている。
酸素供給部１１７内には、例えば、酸素吸着剤、酸素分離膜、窒素吸着剤、及び窒素分離膜のうち、少なくともいずれか１つが配置されている。
【０１１２】
このように、この例の構成によれば、上述した実施例１と略同一の効果を得ることができる。
加えて、高効率でオゾンガスを発生させることができる。
【実施例６】
【０１１３】
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例１の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、例えば、金属フィルタに触媒を担持させた点である。
これ以外の構成は、上述した実施例１の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
黒煙微粒子等の燃焼を促進させるための触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、カリウム、バリウム、リチウム、ナトリウム等のなかから少なくとも１つが選択される。
【０１１４】
このように、この例の構成によれば、上述した実施例１と略同一の効果を得ることができる。
加えて、ディーゼル微粒子の除去効率を向上させることができる。
【実施例７】
【０１１５】
図２１は、この発明の実施例７である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例１の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、ＰＭ除去部の下流側に窒素酸化物を処理するためのＮＯｘ処理装置を配設した点である。
これ以外の構成は、上述した実施例１の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【０１１６】
この例の、排出ガス浄化装置１１９は、図２１に示すように、内燃機関としてのディーゼルエンジン２の排出経路３に接続され、ディーゼルエンジン２から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、ディーゼル微粒子（ＰＭ）を捕捉して燃焼除去するためのＰＭ除去部４と、ディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生部５と、フィルタ再生部５にオゾンを供給するオゾン供給部６と、ＰＭ除去部４の下流側に配置されたＮＯｘ処理装置１２１と、コントローラ７とを備えている。
ＮＯｘ処理装置１２１としては、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を担持したハニカム構造体や、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）等を用いる。
【０１１７】
このように、この例の構成によれば、上述した実施例１と略同一の効果を得ることができる。
加えて、ディーゼル微粒子のみならず、窒素酸化物の除去も同時に実施することができ、一段と排出ガスを浄化することができる。
【実施例８】
【０１１８】
図２２は、この発明の実施例８である排出ガス浄化装置のＰＭ除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図、また、図２３は、同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す断面図である。
この例の排出ガス浄化装置が、上述した実施例２の排出ガス浄化装置と大きく異なるところは、第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５を隣接させて、ＰＭ除去処理中のフィルタユニットの熱を再生処理中のフィルタユニットに伝導させて、熱交換によってフィルタの再生を促進させるようにした点である。
これ以外の構成は、上述した実施例２の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【０１１９】
この例の排出ガス浄化装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２の排出経路３に接続され、ディーゼルエンジン２から排出される排出ガスを浄化するために使用されるもので、共にディーゼル微粒子（ＰＭ）を捕捉して燃焼除去するためのＰＭ除去機能とディーゼル微粒子が堆積したフィルタを再生するためのフィルタ再生機能とを有する第１除去／再生部７４及び第２除去／再生部７５と、フィルタ再生部５にオゾンを供給するオゾン供給部６と、流路を切り換えるための方向制御弁としての上流側四方弁７６及び下流側四方弁７７と、コントローラ７８とを備えている。
さらに、第１除去／再生部７４と第２除去／再生部７５とは、外管９，９の外壁同士が接合されるようにセラミックス製や金属製等の高熱伝導材料からなる結合体１２３によって、結合されている。
【０１２０】
このように、この例の構成によれば、上述した実施例２と略同一の効果を得ることができる。
加えて、再生時にフィルタ温度を比較的高温に保つことができるので、フィルタの再生速度を向上させることができる。
【０１２１】
以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、オゾン発生装置（オゾナイザ）としては、沿面放電方式や無声放電方式のオゾン発生装置のほか、例えば、極低温動作グロー放電方式のオゾン発生装置等でも良い。また、放電方式に限らず、紫外線照射方式や、水の電気分解による方式のオゾン発生装置、オゾンボンベでも良い。
【０１２２】
また、黒煙微粒子等を燃焼させる活性ガスとして、オゾンガスに限らず、一般に、プラズマ発生装置によって、活性化されたものを用いるようにしても良い。例えば、ＮＯ２や、トルエンやキシレン等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）等を用いるようにしても良い。
また、予め反応容器内で生成されたプラズマを、原料ガスと反応させて活性ガスを生成させるようにしても良い。
また、活性ガスが、黒煙微粒子等が堆積したフィルタに供給されれば良く、フィルタ再生部において、フィルタは、必ずしも、密閉された容器に収納されていなくても良い。
【０１２３】
また、実施例１で、フィルタユニットを、手動で交換する場合について述べたが、例えば、ガスの流入部及び流出部を固定し、ガスの流入口及び流出口を有する容器内にフィルタが収納されてなる複数のフィルタユニットを、モータによって、流路に沿った回転軸の周りに回転させて、所定のフィルタユニットを、その流入口及び流出口が、固定された流入部及び流出部にシール部材を介して嵌め込まれるように、排気ガス又は活性ガスの流路上に配置したり、同時に別のフィルタユニットを流路から外すようにしても良い。
【０１２４】
また、実施例１で、平板状のオゾナイザを用いる場合について述べたが、円筒型としても良い。また、オゾナイザには、例えば、酸素ボンベから酸素を供給するようにしても良いし、大気をこのまま導入しても良い。
また、実施例１で、ＰＭ除去部とフィルタ再生部を各１つ配置する場合について述べたが、それぞれ複数としても良いし、直列に接続しても並列に接続しても良い。また、配置されたフィルタのうち、所定期間休止させるものを設けるようにしても良い。
【０１２５】
また、実施例１で、フィルタ再生部の再生能力に応じて、例えば、再生時間が除去時間の略半分となるように設定した場合には、ＰＭ除去部を２基、フィルタ再生部を１基として、フィルタ再生部でフィルタユニット２基分の処理を同時に行うようにしても良い。
また、実施例１では、容器の側面に設けた脱着口からフィルタを取り出して交換する場合について述べたが、容器毎交換するようにしても良い。
また、実施例１では、微粒子除去部とフィルタ再生部とは、一体化して配置しても良いし（例えば、車載用（ディーゼル車等）とする場合）、容器も共通としても良い。また、分離した状態で配置しても良い。
【０１２６】
また、実施例１で、内管と外管との間に排出ガスバイパス流通通路が形成されるように、二重管構造とする場合について述べたが、バイパス流通通路を設けなくても良い。また、ＰＭ除去部とフィルタ再生部とのうち、いずれか一方にバイパス流通通路を設けるようにしても良い。また、特に、フィルタ再生部では、バイパス流通通路やバイパス弁（圧力弁）を省いても良い。
また、実施例１で、オゾナイザは、コントローラを介さずに、直接起動／停止させるようにしても良い。
【０１２７】
また、実施例１で、フィルタ再生部では、温度センサを廃しても良い。
また、実施例１で、コントローラの記憶部として、外部記憶装置を設けるようにしても良い。すなわち、外部記憶装置として、ＦＤ（フレキシブル・ディスク）が装着されるＦＤドライバ、ＨＤ（ハード・ディスク）が装着されるＨＤドライバ、ＭＯ（光磁気）ディスクが装着されるＭＯディスクドライバ、あるいはＣＤ（コンパクト・ディスク）−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＣＤ−ＲＷ（ReWritable）やＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等が装着されるＣＤ／ＤＶＤドライバ等を設けても良い。
【０１２８】
また、実施例１で、表示部に警報メッセージを表示させるようにしても良い。
また、実施例１で、フィルタユニットを、金属フィルタと、金属フィルタの上流側に配置し、金属メッシュに担持された例えば白金系の酸化触媒とを組み合わせて構成しても良い。
また、実施例１で、金属フィルタを平板状金属板を除いた構成としても良い。
また、実施例１で、フィルタユニットの軸心に沿って羽根を設けて、外管と内管との間に隙間を確保するようにしても良い。
【０１２９】
また、実施例１で、主制御部５９は、オゾン供給部６を起動後一定時間経過後に自動的に停止させるようにしても良いし、例えば、目詰り判定と同時に停止させるようにしても良い。
また、実施例１で、巻上げ状の金属フィルタを用いる場合について述べたが、金属フィルタは、巻上げ状に限らず、例えば折重ね状にして用いても良い。
【０１３０】
また、実施例１で、フィルタユニットを直列に２段設ける場合について述べたが、単一のフィルタユニットから構成するようにしても良いし、フィルタユニットを直列に３段以上設けるようにしても良いし、フィルタユニット並列に配置して切り換えて用いるようにしても良い。
また、実施例１で、例えば、分岐管と三方弁とを用いて、フィルタユニットへのガスの流入方向を周期的に切り換えるようにしても良い。これによって、フィルタの黒煙微粒子の捕集密度を均一化し、除去効率を向上させることができる。
【０１３１】
また、実施例２で、容器の外壁部を断熱材で被覆するようにしても良い。また、再生装置からの排気を、ディーゼルエンジンの吸気口に戻すように構成しても良い。
また、実施例２で、圧力差に応じてフィルタユニットを切り換えるほか、警報を発するようにしても良い。
また、実施例２で、目詰り検知前に、比較的短時間で切り換えるようにしても良い。
また、実施例２で、オゾンガスが略全て消費されると考えられる場合や、排気ガスの成分に安全上問題ない場合には、ディーゼルエンジンに還流させずに、外気に排出させるようにしても良い。
【０１３２】
また、実施例２で、タイマを用いて周期的に切り換えるようにしても良い。この場合は、圧力センサを廃しても良い。
また、実施例２で、除去／再生部を２基設けた場合について述べたが、除去／再生部を３基以上配置するようにしても良い。また、除去／再生部を１基として、ＰＭ除去処理とフィルタ再生処理とを交互に切り換えて行うようにしても良い。
【０１３３】
この場合、フィルタ再生処理は、例えば、ディーゼルエンジンの休止時間に実施する。また、複数基を同時にＰＭ除去処理のみ、フィルタ再生処理のみを行わせて、処理能力を向上させて、例えば、ＰＭ除去継続時間の長時間化を図るようにしても良い。
また、１基の除去／再生部を、ディーゼルエンジンの排出経路と、オゾン供給部のオゾン供給経路とに同時に接続し、排出ガスと、オゾンガスを同時に除去／再生部に導入するようにしても良い。
また、実施例２で、オゾンガスを含むガスは、必ずしも循環させずに、フィルタ再生処理後に、排出させるようにしても良い。
また、実施例２で、フィルタ再生が完了した時点で切り換えるようにしても良い。
【０１３４】
また、実施例３で、１台のオゾン供給部に複数のフィルタ再生部を接続する場合に、並列に接続しても良いし、少なくとも一部のフィルタを、例えば、黒煙微粒子がより堆積した順に直列に接続しても良い。
また、実施例３で、ＰＭ除去部の下流側に、窒素酸化物を処理するための窒素酸化物処理装置を配設するようにしても良い。
また、実施例１でも、再生処理中のフィルタに、燃焼除去中のフィルタを隣接させて、熱交換によってフィルタの再生を促進させるようにしても良い。
【０１３５】
また、実施例４で、多孔質フォームフィルタを付加しても良い。
また、実施例６で、金属フィルタに換えて、例えば、セラミックス製のハニカムフィルタを用いても良いし、触媒担持セラミックス粒体を金属フィルタの隙間空間に充填しても良い。触媒担持セラミックス粒体は、例えば、アルミナ、ベリリア、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪素、ジルコニア、コージェライト等からなり、原料のセラミックス粉体を所定の高温で加熱して作製された焼結体に触媒を担持させて得られる。
また、実施例７で、ＮＯｘ処理装置１２１を上流側に配置しても良い。また、ＰＭ除去部とＮＯｘ処理装置とは、接していても離れていても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
移動体（自動車、汽動車、船舶等）等に搭載されたディーゼルエンジンや、定置式の発電機等で用いられるディーゼルエンジンのほか、ディーゼルエンジン以外の内燃機関に対して適用可能である。また、内燃機関のほか、拡散燃焼を利用した燃焼装置、例えば、微粉炭燃焼炉、重油燃焼炉、ガスタービン、コジェネレーション等の固定燃焼装置等のＰＭが発生する炭化水素系燃料を用いる一般の燃焼装置に対して適用可能である。また、例えば硝酸製造工場等から排出される排出ガス中の窒素酸化物等の除去のために適用することができる。また、異種のガスの流路上に組み込んで、ガスの浄化のために用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】この発明の実施例１である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。
【図２】同排出ガス浄化装置のＰＭ除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図である。
【図３】同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す斜視図である。
【図４】同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を一部破断して示す断面図である。
【図５】同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の着脱手段の構成を説明するための斜視図である。
【図６】同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部のフィルタユニットの金属フィルタの構成を示す斜視図である。
【図７】同金属フィルタの構成を示す断面図である。
【図８】同金属フィルタの波形金属板の構成を示す斜視図である。
【図９】同排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図である。
【図１０】同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図である。
【図１１】同排出ガス浄化装置の機能を評価するための評価システムの構成を示す図である。
【図１２】同ＰＭ除去部によるＰＭ除去開始からの経過時間と同ＰＭ除去部によって捕集されたＰＭの質量との間の関係を示す示性図である。
【図１３】同排出ガス浄化装置を接続したディーゼルエンジンの負荷の割合と同ＰＭ除去部から排出されるガス成分の濃度との間の関係を示す示性図である。
【図１４】同フィルタ再生部によるフィルタ再生開始からの経過時間と同フィルタ再生部から排出される一酸化炭素及び二酸化炭素ガスの濃度との間の関係、並びに同経過時間と同フィルタ再生部の容器の外壁の温度との間の関係を示す示性図である。
【図１５】この発明の実施例２である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。
【図１６】同排出ガス浄化装置のコントローラの構成を示すブロック図である。
【図１７】同排出ガス浄化装置の動作を説明するための説明図である。
【図１８】この発明の実施例３である排出ガス浄化装置の構成及びフィルタ再生方法を説明するための説明図である。
【図１９】この発明の実施例４である排出ガス浄化装置のフィルタユニットの構成を示す模式断面図である。
【図２０】この発明の実施例５である排出ガス浄化装置のオゾン供給部の構成を示す図である。
【図２１】この発明の実施例７である排出ガス浄化装置の構成を示す図である。
【図２２】この発明の実施例８である排出ガス浄化装置のＰＭ除去部及びフィルタ再生部の概略構成を示す側面図である。
【図２３】同ＰＭ除去部及び同フィルタ再生部の概略構成を示す断面図である。
【図２４】従来技術を説明するための図である。
【図２５】従来技術を説明するための図である。
【図２６】従来技術を説明するための図である。
【図２７】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１，７３，９７，１１９      排出ガス浄化装置（粒子状物質除去装置）
２      ディーゼルエンジン（内燃機関）
４      ＰＭ除去部（フィルタ部）
５      フィルタ再生部
６      オゾン供給部（活性ガス生成手段、オゾン生成装置）
７，７８，９９      コントローラ
２２      金属フィルタ
４１，４７      上流側圧力センサ（目詰り検知手段の一部）
４２，４８      下流側圧力センサ（目詰り検知手段の一部）
５９，８９      主制御部（切換制御手段、目詰り検知手段の一部）
７４      第１除去／再生部（除去／再生部）
７５      第２除去／再生部（除去／再生部）
７６      上流側四方弁（流路方向切換手段）
１０４      フィルタ再生装置
１１３      ハニカムフィルタ
１１５      オゾン供給部（ガス供給装置）
１２１      ＮＯｘ処理装置（窒素酸化物処理装置）
１２３      結合体（熱交換手段）
【図１】
2007187136.tif 000004
【図２】
2007187136.tif 000005
【図３】
2007187136.tif 000006
【図４】
2007187136.tif 000007
【図５】
2007187136.tif 000008
【図６】
2007187136.tif 000009
【図７】
2007187136.tif 000010
【図８】
2007187136.tif 000011
【図９】
2007187136.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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