JPH045414A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

排ガス浄化装置

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JPH045414A
JPH045414A JP2105022A JP10502290A JPH045414A JP H045414 A JPH045414 A JP H045414A JP 2105022 A JP2105022 A JP 2105022A JP 10502290 A JP10502290 A JP 10502290A JP H045414 A JPH045414 A JP H045414A
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存 小渕
Atsushi Ogata
敦 尾形
Hideo Ouchi
日出夫 大内
Koichi Mizuno
水野　光一
Heigoro Aoyama
青山　兵五郎
Akihiko Oi
明彦 大井
Seiji Makino
誠二 牧野
Yoshikazu Takahashi
高橋　嘉一
Kiyohide Yoshida
吉田　清英
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Riken Corp
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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１Ｆｌ（ＮＯｘ）や微粒子状炭
素物！（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は環境上
問題となるので、しばしばフィルタ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
スや金属メソシュからなるフィルタを用いた場合、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がら行なわれている。しかしその場
合、燃焼によってフィルタの損壊や溶損を招き易いので
、微粒子の堆積量や排ガス中の酸素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は熱源が作動せずにフィルタが目
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、通電で発
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５図はこの原理を用いた従来技術の排ガス浄化装置の
一例で、全体がポーラス状の物質から成る絶縁材料のフ
ィルタ１に電極棒２を埋め込んだものを示す。この排ガ
ス浄化装置では、広い部分にわたって堆積した微粒子を
電気導通により完全に焼却することは困難であり、従っ
て目詰まり（斜線部分）を完全に解消することは事実上
不可能である。
第６図は、別の従来技術の排ガス浄化装置を示したもの
で、絶縁材料でできたフィルタ１の両端面に電極２．２
を配置したものである。この場合、フィルタの入口側端
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、フィルタを損壊させてしまう。
また、第７図に示すような従来技術の排ガス浄化装置の
場合、円柱形状のフィルタ１に多数の貫通孔１１が設け
られ、各々の貫通孔１１の一方の口は電極板１２で塞が
れ、さらに貫通孔１１の内壁には電極線１３が設けられ
ている。このフィルタにおいて、電極間が導通するとフ
ィルタ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で捕捉するとともに、フィルタを効
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
焼するとともに、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ＣＯ，ＮＯｘなどを浄化する機
能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
性のフィルタと電極を交互に積層し、捕捉された微粒子
を通電により焼却する構造の排ガス浄化装置において、
エツチングにより凹凸を形成したフィルタ表面に触媒を
担持させることにより、良好な排ガス浄化効果を発揮す
ることが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
するフィルタと、前記フィルタと交互に積層された電極
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、前記フィルタに電気伝導性かつ燃焼性の微粒子が捕
捉されると、通電により加熱されてフィルタ内で随時焼
却されるもので、エツチング処理により微細な凹凸が形
成された前記フィルタの表面に触媒が担持されているこ
とを特徴とする。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を、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。その構成を説明すると、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１が、交互に積層さた状態で、ハウジング５内に
保持されている。
フィルタ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、ＩＩ
Ｗ１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’１４２ａ、パンチメタル
板２ｂ、平板２０などが良い。これらフィルタと電極に
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。
第１図に戻って、各々の電極２はフィルタ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とし、他
方の組は非接地電極８として、フィルタをはさんで隣り
あう電極間に電圧がかかるようになっている。フィルタ
１には、コージェライト、ム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、ムライト等のセラミ
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が用いら
れる。　フィルタ１の表面には、第３図に示すように、
多数の微細な突起１５が形成されていて、突起１５には
触媒１７が付着している。突起１５を形成するには、触
媒１７を付着させる前に、プラズマエツチングを含むス
パッタエツチングや、酸あるいはアルカリ等による化学
腐食によってエッチビットを形成する。
それらエッチピットの形成されない部分が残って突起１
５となる。突起１５の大きさは、平均直径がサブミクロ
ンのオーダーで、アスペクト比（長さ／直径）が１０以
下、特に８〜４であるのが好ましい。
突起Ｉ５による微細な凹凸の形成によりフィルタの表面
積が増大し、触媒の担持量が増加する。また、触媒の分
散度と固定度も扁くなるので、触媒作用が良好となる。
触媒Ｉ７は、スパッタリング法や電気メツキ法あるいは
無電解メツキ法等で突起１５に付着させることによって
、フィルタ１に担持させる。触媒としては、パティキュ
レートの着火と燃焼を促進し、ＣＯ，ＨＣの酸化除去、
及びＨＣとパティキュレートによるＮＯｘの還元を、比
較的低温度で促進させる触媒特性を有するものを用いる
のが好ましい。特に、Ｐｔ、　Ｐｄ、　Ｉ？ｈ等のｐｔ
族元素が好ましく、それらを混合して用いてもよい。ま
た、それらの元素に加えてＡｕ又はＡｇを担持させるこ
ともできる。さらに、無電解メンキ法によれば、Ｃｏ−
Ｆｅ　、　Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｒｅ、Ｎ１−Ｃｏ−Ｐ　
、　Ｎ１−Ｆｅ−Ｐ等の合金やアモルファス合金も、触
媒として担持させることができる。
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　、　ＧＯ等の有害ガス成分を含
む気体を流すと、気体がフィルタ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１に担持された触媒によって微粒子の燃焼が促進
され、ＨＣ，ＮＯｘ　、　Ｃｏも浄化される。
本発明では、フィルタ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１の入口面から出口面にかけ
て貫通しているので、微粒子がフィルタのどの部分に堆
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。
それと同時に各フィルタの接触担持表面にはエツチング
により微細な凹凸が形成されているので、排ガスとの接
触面積が大きく、排ガス浄化特性が向上している。
なお、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。その場合、気体はフィルタｌ内を外
周側から内周側へ通過するが、作用効果は上述のものと
同様である。
第４図は、本発明の他の実施例による排ガス浄化装置を
示す。この場合、一端を封じ側壁のフィルタに相当する
位置に***１０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１と電極２を積み上げ、積層状にして
いる。このようにすることによって、より高温の排ガス
を適用することができる。また装置全体の強度も高まる
。
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実】ｌ随１ 第４図に示す装置において、フィルタ１として、ムライ
トを厚さ１１ＩＩ１１のドーナツ状に成形したものを用
いた。成形後、スパッタリング装置内にフィルタを基板
としてセットし、１．ＯＸ　１０２Ｔｏｒｒの０□分圧
を有する雰囲気中で、出力２００−の高周波電力を用い
て、３０分間プラズマエツチング処理を行った。処理後
、フィルタの内外周の表面に、平均直径が約０．１ｕＨ
Ｉの突起が形成された。
次いで、フィルタを約３．５ｒｐｍの速度で回転させな
がら、ｐｔのスパッタリングを行い、フィルタ表面の突
起上に、平均膜厚２０〜３０人のｐｔを担持させた。
電極２は、接地電極として第２図の２３で示す金網状で
銅製のものを、また非接地電極として第２図の２０で示
す平板状でステンレス鋼製のものを、共に厚さ１ｍ＋＋
にして用いた。セラミック管９はコージェライトから作
成した。
これらの部材を用いて組み立てた排ガス浄化装置を、３
■／分のパティキュレートを発生するディーゼルエンジ
ンの排気通路の途中に設置した。
エンジンの運転中、電極間に３５Ｖの直流電圧をパルス
状に印加して、ハウジング５の入口と出口での排ガスの
圧力差（圧力損失）を測定した。電流が一定の最大値に
達すると同時にパティキュレートの燃焼が起きて、その
直後に電流値が降下するので、そのときの最大圧力損失
を検出した。その結果を第１表に示す。
それと同時に、排ガス温度が２５０°Ｃのときに、浄化
装置の入口と出口での排ガス中のＣＯ及び肛の濃度を連
続的に分析した。その結果を第１表に合わせて示す。
夫施撚Ｉ 実施例１と同様にしてフィルタをプラズマエツチング処
理した後、無電解メツキ法により、フィルタ表面の突起
上に、平均膜厚２０人のＰｄを担持させた。
このフィルタを用いた浄化装置で、実施例１と同様にし
て、排ガスの圧力損失と、排ガス中のＣＯ及びＩＣの濃
度を分析した。その結果を第１表に合わせて示す。
止較勇上ニュ 比較例１：実施例１と同様のムライト製のフィルタであ
るが、触媒の担持は行わないフィルタ。
比較例２：実施例１と同様のムライト製のフィルタであ
るが、エツチング処理を行わずに、ｐｔをスパッタリン
グにより表面に担持させたフィルタ。
比較例３：実施例１と同様のムライト製のフィルタであ
るが、エツチング処理を行わずに、Ｐｄを無電解メ・７
キ法により表面に担持させたフィルタ。
以上の比較例１〜３のフィルタを用いた浄化装置をそれ
ぞれ組立て、実施例１と同様にして、排ガスの圧力損失
と、排ガス中のＣＯ及びＨＣの濃度を分析した。その結
果を第１表に合わせて示す。
第　　　１　　　表 第１表に示された通り、実施例１及び２の排ガス浄化装
置を用いた場合、比較例よりも圧力損失が小さく、パテ
ィキュレートの焼却が効果的に行われたことがわかる。
また、ＣＯとＨＣの浄化も高い効率で行われた。
〔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全域で可能
なので、フィルタを目詰まりさせることなく効率良く再
生することができる。
またフィルタ内に触媒が高濃度に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、ＮＯｘ　、　ＨＣ
，Ｃｏ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及び
電極の例を示す斜視図であり、第３図は触媒を担持した
フィルタ表面の状態を示す拡大断面図であり、 第４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５図、第６図および第７図はそれぞれ従来の排ガス浄
化装置を示す断面図である。 １・　・　・フィルタ 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 １５・・・突起 １７・・・触媒 出　願　人　　工業技術院長　杉　浦　　賢株式会社リ
ケン 復代理人　　　弁理士　　　高　石　　橘　馬第５図 電源へ 第４図 ＠現へ

Claims (4)

    【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フィルタと、前記フィルタと
    交互に積層された電極とを有し、隣接する電極間に電圧
    をかけておくことにより、前記フィルタに電気伝導性か
    つ燃焼性の微粒子が捕捉されると、通電により加熱され
    てフィルタ内で随時焼却される排ガス浄化装置において
    、エッチング処理により微細な凹凸が形成された前記フ
    ィルタの表面に触媒が担持されてい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
    フィルタ内での排ガスの流れ方向が、前記フィルタと前
    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。
JP2105022A 1989-08-01 1990-04-20 排ガス浄化装置 Pending JPH045414A (ja)

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US07/560,556 US5141714A (en) 1989-08-01 1990-07-31 Exhaust gas cleaner

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003103130A (ja) * 2001-09-28 2003-04-08 Nippon Kouatsu Electric Co 粒子状物質除去方法及び粒子状物質除去装置
KR100503127B1 (ko) * 1996-10-30 2005-09-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판처리장치의인-시튜진공라인을세척하기위한마이크로파장치
US7211227B2 (en) 2002-03-19 2007-05-01 Hyundai Motor Company Plasma reactor, production method thereof, and emission control apparatus of a vehicle

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JP2003103130A (ja) * 2001-09-28 2003-04-08 Nippon Kouatsu Electric Co 粒子状物質除去方法及び粒子状物質除去装置
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