JPH0364611A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

排ガス浄化装置

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JPH0364611A
JPH0364611A JP1199659A JP19965989A JPH0364611A JP H0364611 A JPH0364611 A JP H0364611A JP 1199659 A JP1199659 A JP 1199659A JP 19965989 A JP19965989 A JP 19965989A JP H0364611 A JPH0364611 A JP H0364611A
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Tamotsu Kobuchi
存 小渕
Shusuke Yoshiyama
秀典 吉山
Akihiko Oi
明彦 大井
Heigoro Aoyama
青山　兵五郎
Hideo Ouchi
日出夫 大内
Seiji Makino
誠二 牧野
Kiyohide Yoshida
吉田　清英
Akira Muramatsu
暁 村松
Nobuyuki Matsumura
松村　信之
Satoshi Kadoya
聡 角屋
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は環境上問題となる排ガス中の微粒子を捕捉する
排ガス浄化装置に係り、更に詳しくはディーゼルエンジ
ンの排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ＞や微粒子状炭素物
資（パティキュレート）あるいはボイラーの排ガス中の
煤などを捕捉するフィルターを備えた排ガス浄化装置に
関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕ディー
ゼルエンジンの排ガス中に含まれるＮＯｘやパティキュ
レート、あるいはボイラーの排ガス中の煤などの浮遊性
微粒子は環境上問題となるので、しばしばフィルターを
用いて除去される。その場合、限界以上に微粒子を捕捉
し目詰まりしたフィルターは、新しいものと交換するか
、あるいは、捕捉した微粒子を何らかの方法で除去して
再生する必要がある。
例えば、コージェライトなどの耐熱性の高いセラミック
からなるハニカム構造のフィルターを用いた場合、バー
ナや電気ヒータなどの熱源によって、堆積した微粒子を
焼却することが、従来行なわれている。しかしその場合
、燃焼によってハニカム構造体の損壊を招き易いので、
微粒子の堆積量を制限しなければならない。
ディーゼルエンジンの排ガスを浄化する目的で、微粒子
の堆積量を制御しつつ自動的な焼却を行なうには、堆積
による排圧の変化を検出して熱源を作動させる必要があ
った。しかしその方法によれば、検出レベルを高速運転
に伴なう高圧時に熱源が作動するように合わせると、低
速運転が続いたときにフィルターが目詰まりを起こし易
く、逆に低圧時に検出レベルを合わせると、熱源の無駄
な作動が多くなる。特に前者の場合は燃費の悪化をもた
らす。
この問題を解決するため、フィルターを再生する１つの
方法として、絶縁材料で作ったフィルターに電極を取付
け、電極が導電性の微粒子を介して導通したとき、直接
導通で発生した熱を利用して微粒子を焼却する方法があ
る（特開昭５７−２０３８１２号）。
第４図はこの原理による従来技術の一例で、全体がポー
ラス状の物質から戒る絶縁材料のフィルター１に電極棒
２を埋め込んだものであるが、第４図中に示す広い部分
にわたって、堆積した微粒子の電気導通による焼却が不
可能で、目詰まり（斜線部分）を解消することが困難と
なる。
第５図も、従来技術の他の実施例を示したもので、絶縁
材料でできたフィルター１の両端面に電極２．２を配置
したものであるが、この場合、フィルターの人気側端面
近くに微粒子が堆積しやすいため、電極間が導通する前
に目詰まり（斜線部分）を起こしやすい。これを解消し
ようとして、電極間の電圧を上げると、局所的に過大な
電流が流れ、フィルターを損壊させてしまう。
また第６図の場合、円柱形状のフィルター１に多数の貫
通孔１１を設け、各々の貫通孔１１の一方の口を電極板
１２で塞ぎ、さらに貫通孔１１の内壁に電極線１３を設
けたものであり、電極間が導通するとフィルター１のほ
ぼ全域での焼却が可能なため、上述のような目詰まりは
起こりにくい。しかし、電極線１３が排気の妨げとなる
し、また電極線１３を貫通孔１１に挿入してフィルター
に密着させる作業が困難である。
従って本発明の目的は、排ガス中に含まれる環境上有害
な微粒子をフィルターで捕捉するとともに、フィルター
を効率良く再生することが可能で、特にディーゼルエン
ジン等の排ガス中に含まれるパティキュレートを効率的
に燃焼しつつ、パティキュレートとＮＯｘとを同時に浄
化する機能と、他の有害ガス成分である未燃焼炭化水素
（以下ＨＣと呼ぶ）とＣＤを浄化する機能とを有する排
ガス浄化装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、電気絶縁
性のフィルターと電極を交互に積層し、またフィルター
に有害ガス成分除去用の触媒を担持させることにより、
良好な排ガス浄化効果を発揮する装置を提供できること
を発見し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の排ガス浄化装置は、不燃性かつ電気
絶縁性の材料からなり、排ガス中に浮遊する微粒子を捕
捉する少なくとも一つのフィルターと、前記フィルター
と交互に積層された少なくとも一つの電極とを有し、隣
接する電極間に電圧をかけておくことにより、前記フィ
ルターに捕捉された電気伝導性かつ燃焼性の微粒子は通
電により加熱されてフィルター内で随時焼却されるもの
で、前記フィルターは触媒を担持していて、前記触媒に
より排ガス中の有害ガス成分が低減化されることを特徴
とする。
以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例による排ガス浄化装置の断面
図である。構成を説明すると、排気通路３の途中に、絶
縁体４を介して導電性を有する電極２と多孔質のフィル
ター１が交互に積層されて、ハウジング５内に保持され
ている。
フィルター１と電極２は、第２図に示すように、中空円
板型の形状をしている。フィルター１は薄いほど電極２
に負荷する電圧が低くて済むが、パティキュレートの捕
集効率を良くし、また製造コストを低くするためには、
１１ＩｌｌＩ１以上の厚さを有するのが望ましい。電極
の形態としては、第２図に示すような金網２ａｓバンチ
メタル板２ｂ、平板２ｃなどが良い。これらフィルター
と電極による積層体の中空部下面を絶縁性の遮蔽板６で
塞ぎ、ボルトでハウジング５に固定している。
各々の電極２はフィルター１の端に一つおきに結線され
ていて、一方の組は接地電極７に、他方の組は非接地電
極８として、フィルターをはさんで隣りあう電極間に電
圧がかかるようになっている。
フィルター１には、コージェライト等のセラミックスや
石英、ガラスウール等、絶縁性及び耐熱性の高い材料が
用いられる。電極２の材料は、エネルギー損失が小さく
、耐熱性及び耐食性を有し、かつ安価なものであること
が望ましい。絶縁体４は、常に排気ガス流にさらされる
ため、耐熱性、耐食性及び低膨張性を有する材料からな
ることが必要で、コージェライト等のセラミックスが望
ましい。ハウジング５は耐熱、耐食性と強度を有する材
料が望ましく、例えばステンレス鋼からなる。
フィルター１の中には触媒が担持されている。
触媒としては、ＨＣ及びパティキュレートを燃焼あるい
は着火させ、かつＨＣとパティキュレートによりＮＯＸ
の還元を比較的低温度で促進させる目的で、（ａ）アル
カリ金属と、（ｂ）周期律表のｒＢ族、ＩＩＡ族、ｎＢ
族をも含む遷移金属及びＳｎからなる群から選ばれた１
種又は２種以上の元素と、（ｃ）希土類元素とからなる
ものを用いる。これらの触媒の存在により、比較的低温
であっても排ガス中のＨＣ及びパティキュレートが還元
剤として作用し、効果的にＮＯｘを還元する。これはア
ルカリ金属と遷移金属と希土類元素がパティキュレート
と共存することにより生じる相乗効果によって、排ガス
中のＮＯＸが効果的に還元されるためと考えられる。
また、残存炭化水素やＣＤの浄化用触媒として、酸化能
の高い白金族元素又はＲｈを含む触媒を用いることがで
きる。これはｐｔ系触媒、Ｐｄ系触媒又はＲｈ系触媒で
あっても良いし、ｐｔ系とＰｄ系又はＲｈ系の混合触媒
、さらにはｐｔ系、Ｐｄ系及びＲｈ系の混合触媒として
も良い。また上記の白金族系の触媒にさらに金又は銀を
担持することもできる。
本発明では上記の二つの系統の触媒は、いずれか一系統
のみを用いても良いし、二つの系統を同時に用いても良
いが、同時に用いる場合はフィルターの二つの部分に分
けて担持するのが望ましい。
その場合、ＩＩｃ及びパティキュレートを用いたＮＯＸ
の還元用の触媒はフィルター内の排ガスの入口側、すな
わち第１図における内周側に設定する。また残存炭化水
素とＣＯの浄化用の白金族触媒はフィルター内の排ガス
の出口側、すなわち外周側に設定する。
このようにフィルター及び触媒を設置すると、排ガスの
浄化作用は一段と向上することになる。
すなわち、排ガスの入口側に担持された触媒の表面上で
、酸素との反応でｌｔｃとパティキュレートが効果的に
燃焼あるいは着火される。同時にＨＣとパティキュレー
トが還元剤としてＮＤＸを還元することになり、パティ
キュレートとＮＯｘの同時除去が効果的に起こる。そし
て次に出口側で、排ガス中のＣＯ及びまだ残存している
ＨＣが残存酸素により、効果的に浄化される。さらに効
率よく排ガスが浄化されるために急激な圧力損失を起こ
すことがなくなる。
次に作用を説明する。第１図に矢印で示しであるように
、排気通路の上流側から下流側へパティキュレート等の
微粒子やＨＣ，ＮＯｘ　、　ＣＯ等の有害ガス成分を含
む気体を流すと、気体がフィルター１内を内周側から外
周側へ通過する間に微粒子がフィルターによって捕捉さ
れる。微粒子がしだいに堆積してくると、隣り合う電極
２．２間に電圧をかけておくことにより、微粒子を介し
て導通が起こり、その電流によって発生する熱で微粒子
は焼却される。この後、微粒子の焼却により導通は断た
れ、電流による熱の発生も停止する。上記作用と同時に
、フィルターｌに担持された触媒によって微粒子の燃焼
が促進され、Ｈ［’５ＮＯＸ　、　ＣＯも浄化される。
本発明では、フィルター１と電極２を交互に積層したこ
とにより、電極２がフィルター１の人気面から排気面に
かけて貫通しているので、微粒子がフィルターのどの部
分に堆積しても、微粒子を介しての導通、それによる微
粒子の焼却が実現される。
第１図において、排気通路を前記実施例とは逆の方向に
しても良い。すなわち、図の下側から上側に向いた方向
である。その場合、気体はフィルター１内を外周側から
内周側へ通過するが、作用と効果は上述のものと同様で
ある。
第３図には他の実施例を示す。この場合、第１図の絶縁
体４の代わりに、一端を封じ側壁のフィルターに相当す
る位置に小穴ＩＯをあけた耐熱性のセラミック管９を中
心にして、フィルター１と電極２を積み上げ、積層状と
した。このようにすることによって、より高温の排ガス
を筒用することができる。また装置全体の強度も高まる
。
〔実施例〕
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１ 第３図に示す装置をディーゼルエンジンの排気通路の途
中に設置した。フィルター１はガラスウールを厚さｌ　
ｍｍの平板状に成形したものを用いた。
電極２は、接地電極に第２図の２ａで示す金網状で銅製
のものを、また非接地電極に第２図の２Ｃで示す平板状
でステンレスａｍのものを、共に厚さ１　ｍｍにして用
いた。セラミック管９はコージェライトからつくった。
排ガスを流しながら、電極間に連続的に２４Ｖの直流電
圧をかけた。ハウジング５の入り口と出口での排ガスの
圧力差（圧力損失）及び電極間に流れる電流の大きさを
検出した結果、３Ａの最大電流が流れた直後に圧力差が
小さくなった。これによって、フィルターに捕捉された
パティキュレートが電流の導通が可能になる程度の量に
達した時に、パティキュレートの燃焼が起こることが確
認された。
実施例２ ムライト製フィルターに含浸法によって１０重量％のア
ルミナをコーティングし、触媒としてｐｔをアルミナに
対して０．５重量％担持させた。このフィルターを用い
た第３図の装置で、実施例１と同様の電圧をかけ、圧力
差と電流の検出を行なった。
また同時に、ハウジングの入り口と出口でＮＯＸ、Ｃ０
１ＨＣの濃度を連続的に分析した。
その結果、２．５Ａの最大電流が流れた直後に圧力差が
小さくなった。また、その時のガス濃度の分析値は第１
表に示す通りで、ＣＤと）ＩＣが著しく減少し、ＮＯｘ
も少量減少したことが確認された。
第 １ 表 第 表 実施例３ ムライト製フィルターに含浸法によって１０重量％のア
ルミナをコーティングし、触媒としてＣｕとＣｅをアル
ミナに対して各々２重量％担持させた。
このフィルターを用いた第３図の装置で、実施例２と同
様に圧力損失、排ガス浄化特性を評価した。
その結果、２．２Ａの最大電流が流れた直後に圧力差が
小さくなった。また、その時のガス濃度の分析値は第２
表に示す通りで、ＮＯＸとＨＣが減少したことが確認さ
れた。
〔発明の効果〕
以上説明した通り、本発明の排ガス浄化装置は排ガス中
のパティキュレート等の燃焼性微粒子の捕捉と焼却を随
時行ない、しかも、微粒子の焼却がフィルター全域で可
能なので、長期間、高い性能を維持することができる。
またフィルター内に触媒が担持されているので、パティ
キュレートの着火性が高まり、Ｎ０ｘＳＨＣ。
ＣＤ等の有害ガス成分も同時に浄化される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による排ガス浄化装置を示す
断面図であり、 第２図は本発明の排ガス浄化装置に用いるフィルター及
び電極の例を示す斜視図であり、第３図は本発明の他の
実施例による排ガス浄化装置を示す断面図であり、 第４図、第５図および第６図は従来の装置を示す断面図
である。 １・・・フィルター ２・・・電極 ３・　・排気通路 ５・　・ハウジング ７・・・接地電極 ８・・・非接地電極 ９・・・セラミック管

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）不燃性かつ電気絶縁性の材料からなり、排ガス中
    に浮遊する微粒子を捕捉する少なくとも一つのフィルタ
    ーと、前記フィルターと交互に積層された少なくとも一
    つの電極とを有し、隣接する電極間に電圧をかけておく
    ことにより、前記フィルターに捕捉された電気伝導性か
    つ燃焼性の微粒子は通電により加熱されてフィルター内
    で随時焼却される排ガス浄化装置において、前記フィル
    ターは触媒を担持していて、前記触媒により排ガス中の
    有害ガス成分が低減化されることを特徴とする排ガス浄
    化装置。
  2. （２）請求項１に記載の排ガス浄化装置において、前記
    フィルター内での排ガスの流れ方向が、前記フィルター
    と前記電極の積層面に平行となることを特徴とする排ガ
    ス浄化装置。
  3. （３）請求項１又は２に記載の排ガス浄化装置において
    、前記フィルターと前記電極は、ともに中空円板型の形
    状を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
  4. （４）請求項３に記載の排ガス浄化装置において、前記
    中空の部分にセラミック管が挿入されていることを特徴
    とする排ガス浄化装置。
  5. （５）請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化装
    置において、前記触媒は、（ａ）アルカリ金属元素と、
    （ｂ）周期律表の I Ｂ族、IIＡ族、IIＢ族、遷移金属
    及びＳｎからなる群から選ばれた１種または２種以上の
    元素と、（ｃ）希土類元素とから選択された１種または
    ２種以上の元素からなることを特徴とする排ガス浄化装
    置。
  6. （６）請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化装
    置において、前記触媒は白金族元素及びＲｈからなる群
    から選択された１種または２種以上の元素からなること
    を特徴とする排ガス浄化装置。
  7. （７）請求項５に記載の排ガス浄化装置において、前記
    触媒は、前記（ａ）（ｂ）（ｃ）から選択されたものに
    加えて、さらに白金属元素及びＲｈからなる群から選択
    された１種または２種以上の元素からなることを特徴と
    する排ガス浄化装置。
JP1199659A 1989-08-01 1989-08-01 排ガス浄化装置 Pending JPH0364611A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1371825A4 (en) * 2001-03-22 2004-04-07 Ibiden Co Ltd EMISSION CONTROL DEVICE
US8274655B2 (en) 2009-02-05 2012-09-25 Massachusetts Institute Of Technology Method and system for in situ aerosol thermo-radiometric analysis

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