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排ガスの処理方法及び処理装置 新技術説明会

国内特許コード P100000414
整理番号 RX03P80
掲載日 2009年11月5日
出願番号 特願2009-228612
公開番号 特開2011-074867
登録番号 特許第5499345号
出願日 平成21年9月30日(2009.9.30)
公開日 平成23年4月14日(2011.4.14)
登録日 平成26年3月20日(2014.3.20)
発明者
  • 吉田 恵一郎
  • 花本 健一
  • 道本 修司
  • 大久保 雅章
  • 黒木 智之
  • 山本 俊昭
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • ダイハツディーゼル株式会社
  • 公立大学法人大阪府立大学
発明の名称 排ガスの処理方法及び処理装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】局所的な燃焼の発生を抑えながら、簡単な構成で、且つ、少ない消費エネルギーで、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ことができる、小型の排ガス処理装置を提供する。
【解決手段】排ガスの流路上に排ガス中の粒子状物質を捕捉するフィルタ25とオゾン注入ポート26a~26dとが配置される。排ガスの上流側からフィルタを見たときオゾン濃度分布が不均一になるようにオゾン注入ポートからオゾンを放出し、且つ、オゾン濃度分布を経時的に変化させる。オゾンが高濃度に分布する領域でフィルタを選択的に高効率で再生することができる。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



排ガス処理装置では、フィルタを用いて排ガス中の粒子状物質を除去する。このような用途に用いられるフィルタとしてハニカムフィルタ(DPF(Diesel Particulate Filter)と呼ばれることもある)が知られている。ハニカムフィルタ80は、図8に示すように、隔壁81によって区画された複数のセル82を有している。複数のセル82は、互い違いに、その長手方向の両端の開口のうちの一方がプラグ83で封止されている。排ガス85は、複数のセル82のうち開口したセル82内に流入し、隔壁81を通過して隣のセル82に流入し、当該隣のセル82の開口から流出する。排ガス85が隔壁81を通過する際に排ガス中の粒子状物質が捕捉され除去される。このようなハニカムフィルタ80は、一般に耐熱性に優れたセラミックスの多孔質体からなる。





フィルタに大量の粒子状物質が堆積するとフィルタでの圧力損失が高くなり、例えばエンジンにおいてはエンジンの性能が低下する。従って、フィルタに堆積した粒子状物質を定期的に除去してフィルタを再生する必要がある。





フィルタを再生する方法としては、間欠的にフィルタを加熱して粒子状物質を燃焼して除去する方法が知られている。しかしながら、この方法は、フィルタを600℃以上に加熱する必要があるため、燃費悪化につながる。また、粒子状物質の局所的な自発的燃焼が生じやすく、フィルタがセラミックスからなる場合にはフィルタが割れるという問題がある。セラミックス多孔質体からなるフィルタは一般に高い粒子状物質の捕捉効率を有するため、これが使用できないことは大きなデメリットとなる。





フィルタを再生する別の方法として、フィルタの上流に配置された酸化触媒で排ガス中の一酸化窒素(NO)を酸化力の強い二酸化窒素(NO2)に酸化し、この二酸化窒素でフィルタに堆積した粒子状物質を燃焼して除去する方法がある。しかしながら、酸化触媒を活性化するためには300~400℃の高温を必要とするため、近年ますます多用される過給機付きディーゼルエンジンでは排ガス温度が低く、フィルタを十分に再生することができない。また、船舶用ディーゼルエンジンでは重油燃料を用いるため、排ガス中に硫黄酸化物(SOx)が含まれ、これが酸化触媒を半永久的に劣化させるという問題がある。





特許文献1には、プラズマ発生装置による低温プラズマによって生成したラジカルによって排ガス中の一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)に酸化し、この二酸化窒素でフィルタに堆積した粒子状物質を燃焼し除去してフィルタを再生する方法が記載されている。





また、特許文献2には、ディーゼルエンジンからの排ガス中の粒子状物質をフィルタを用いて除去しながら、排ガス経路とは別の経路にて目詰まりしたフィルタにオゾンガスを通過させて、フィルタに堆積した粒子状物質を燃焼し除去する方法が記載されている。

産業上の利用分野



本発明は、自動車や船舶に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関やボイラ、ガスタービン等の燃焼装置の排気系から排出される排ガスの処理方法及び処理装置に関する。より詳しくは、排ガス中の粒子状物質(Particulate Matters:PM)をフィルタで捕捉するとともに、フィルタに捕捉された粒子状物質中の可燃性成分を燃焼させてフィルタを再生することができる排ガスの処理方法及び処理装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
排ガス中の粒子状物質を、前記排ガスの流路上に設置されたフィルタで捕捉する工程と、
前記排ガスの流路上に、前記フィルタに対して上流側に配置された複数のオゾン注入ポートからオゾンを放出し、前記フィルタに捕捉された前記粒子状物質を前記オゾンによって燃焼させて前記フィルタを再生する工程と
を備えた排ガスの処理方法であって、
前記複数のオゾン注入ポートは、互いに直交する2直線上に配置されており、
前記排ガスの上流側から前記フィルタを見たときオゾン濃度分布が不均一になるように前記オゾン注入ポートから前記排ガス中にオゾンを放出し、且つ、前記複数のオゾン注入ポートのうちオゾンを放出するオゾン注入ポートを経時的に変えることにより、前記オゾン濃度分布を経時的に変化させることを特徴とする排ガスの処理方法。

【請求項2】
前記排ガスの上流側から前記フィルタを見たとき、オゾンが高濃度に分布する領域で前記フィルタを選択的に再生する請求項1に記載の排ガスの処理方法。

【請求項3】
前記フィルタの直径をD、前記オゾン注入ポートと前記フィルタとの距離Lとしたとき、L/D≦0.37を満足する請求項1又は2に記載の排ガスの処理方法。

【請求項4】
前記オゾン注入ポートが設置された地点での前記排ガスの温度が220℃以上である請求項1~のいずれかに記載の排ガスの処理方法。

【請求項5】
排ガスの流路上に設置され、前記排ガス中の粒子状物質を捕捉するフィルタと、前記排ガスの流路上に、前記フィルタに対して上流側に配置された複数のオゾン注入ポートと、前記複数のオゾン注入ポートにオゾンを供給するオゾナイザとを備え、前記複数のオゾン注入ポートから放出されたオゾンによって前記フィルタに捕捉された前記粒子状物質を燃焼させて前記フィルタを再生する排ガス処理装置であって、
前記複数のオゾン注入ポートは、互いに直交する2直線上に配置されており、
前記オゾン注入ポートは、前記排ガスの上流側から前記フィルタを見たときオゾン濃度分布が不均一になるように前記排ガス中にオゾンを放出することができ、且つ、前記複数のオゾン注入ポートのうちオゾンを放出するオゾン注入ポートを経時的に変えることにより、前記オゾン濃度分布を経時的に変化させることができることを特徴とする排ガス処理装置。

【請求項6】
前記オゾン注入ポートは、前記排ガスの上流側から前記フィルタを見たとき、オゾンが高濃度に分布する領域で前記フィルタを選択的に再生させる請求項に記載の排ガス処理装置。

【請求項7】
前記フィルタの直径をD、前記オゾン注入ポートと前記フィルタとの距離Lとしたとき、L/D≦0.37を満足する請求項5又は6に記載の排ガス処理装置。

【請求項8】
前記オゾン注入ポートが設置された地点での前記排ガスの濃度が220℃以上である請求項5~7のいずれかに記載の排ガス処理装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009228612thum.jpg
出願権利状態 登録
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