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JP4325345B2 - Exhaust gas treatment equipment - Google Patents

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JP4325345B2 JP2003339503A JP2003339503A JP4325345B2 JP 4325345 B2 JP4325345 B2 JP 4325345B2 JP 2003339503 A JP2003339503 A JP 2003339503A JP 2003339503 A JP2003339503 A JP 2003339503A JP 4325345 B2 JP4325345 B2 JP 4325345B2
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Description

本発明は、例えば内燃機関等から排気される排気ガス中の有害成分を清浄化する排気ガス処理装置に関するものである。 The present invention is, for example, relates to exhaust gas treatment apparatus that turn into cleaning harmful components in the exhaust gas exhausted from an internal combustion engine or the like.

自動車エンジンから排出される排気ガス中には、有害成分として窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO),炭化水素(HC)が含まれている。これらの有害ガスを浄化する従来の装置として、次の3つが挙げられる。
1.現在、実用化されている浄化装置の例として三元触媒がある。この触媒にエンジンからの排気ガスを通すことで、有害ガス成分をH2O、CO2、N2の清浄なガスに転化する。
2.三元触媒を用いることが困難なガソリン使用のリーンバーンエンジンやディーゼルエンジンの浄化装置においては、エンジンの排気ラインにプラズマ処理装置を挿入し、該プラズマ処理装置の下流側に触媒式浄化装置を接続した自動車用排ガス処理装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
3.放電処理装置の放電電極間に三元触媒やZSM−5触媒を充填し、放電処理と触媒処理を併用している(例えば、非特許文献1参照)。さらに、放電処理および触媒処理する手前で軽油やガソリン等のタンクから炭化水素を排気ガスに噴射し、炭化水素と排気ガスの混合ガスを放電処理および触媒処理するようにしたディーゼル機関の排気ガス浄化装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
The exhaust gas discharged from the automobile engine contains nitrogen oxides (NO x ), carbon monoxide (CO), and hydrocarbons (HC) as harmful components. There are the following three conventional devices for purifying these harmful gases.
1. An example of a purification device currently in practical use is a three-way catalyst. By passing exhaust gas from the engine through this catalyst, harmful gas components are converted into clean gases of H 2 O, CO 2 and N 2 .
2. In a lean burn engine or diesel engine purification system using gasoline, where it is difficult to use a three-way catalyst, a plasma processing device is inserted into the exhaust line of the engine, and a catalytic purification device is connected downstream of the plasma processing device. An exhaust gas treatment apparatus for automobiles has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
3. A three-way catalyst or a ZSM-5 catalyst is filled between the discharge electrodes of the discharge treatment apparatus, and the discharge treatment and the catalyst treatment are used in combination (for example, see Non-Patent Document 1). Furthermore, exhaust gas purification of diesel engines, in which hydrocarbons are injected into exhaust gas from tanks such as light oil and gasoline before discharge treatment and catalyst treatment, and mixed gas of hydrocarbon and exhaust gas is subjected to discharge treatment and catalyst treatment An apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

現在、三元触媒を用いることが困難なガソリン使用のリーンバーンエンジンやディーゼルエンジンから排出される有害ガスを低減する浄化装置が望まれている。その浄化装置の例として、上記のように、従来の触媒式浄化装置にプラズマ処理装置を加えたものが公知となっている。   Currently, there is a demand for a purification device that reduces harmful gases emitted from gasoline-based lean burn engines and diesel engines, which are difficult to use three-way catalysts. As an example of the purification device, as described above, a conventional catalytic purification device with a plasma processing device added thereto is known.

次に、プラズマ処理装置および触媒式浄化装置による清浄化メカニズムについて説明する(例えば、非特許文献2、3参照)。
プラズマ処理装置は放電電極を備えており、この放電電極の間を排気ガスが通過する構造となっている。この排気ガスを放電プラズマ処理することで、排気ガスが次のような放電化学反応の作用を受ける。
まず、排気ガス中の酸素分子や水分子が放電されると次のような解離が生じる。
2→2O*
2O→H*+OH*
このO*とOH*は有害ガスである炭化水素(HC)や一酸化窒素(NO)と反応して、最終的にホルムアルデヒドやアセトアルデヒド、二酸化窒素(NO2)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、水(H2O)が生じる。
HC+O*(またはOH*)→ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、CO、CO2、H2
NO+O*→NO2
Next, the cleaning mechanism by the plasma processing apparatus and the catalytic purification apparatus will be described (for example, see Non-Patent Documents 2 and 3).
The plasma processing apparatus includes a discharge electrode, and exhaust gas passes between the discharge electrodes. By performing discharge plasma treatment on the exhaust gas, the exhaust gas is subjected to the following discharge chemical reaction.
First, when oxygen molecules or water molecules in the exhaust gas are discharged, the following dissociation occurs.
O 2 → 2O *
H 2 O → H * + OH *
O * and OH * react with hydrocarbons (HC) and nitrogen monoxide (NO), which are harmful gases, to formaldehyde, acetaldehyde, nitrogen dioxide (NO 2 ), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide. Carbon (CO 2 ) and water (H 2 O) are generated.
HC + O * (or OH * ) → formaldehyde, acetaldehyde, CO, CO 2 , H 2 O
NO + O * → NO 2

この放電化学反応で発生したアルデヒド類やCOは還元性ガスであり、NO2は酸化性ガスである。この還元性ガスと酸化性ガスを次段の触媒式浄化装置に通すと、触媒表面で還元性ガスと酸化性ガスが反応して、チッ素(N2)、二酸化炭素(CO2)、水(H2O)を生成して清浄化する。
アルデヒド類(またはCO)+NO2→N2、CO2、H2O(触媒表面)
Aldehydes and CO generated by this discharge chemical reaction are reducing gases, and NO 2 is an oxidizing gas. When this reducing gas and oxidizing gas are passed through the catalytic purification device in the next stage, the reducing gas and the oxidizing gas react on the catalyst surface, so that nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), water Generate (H 2 O) and clean.
Aldehydes (or CO) + NO 2 → N 2 , CO 2, H 2 O (catalyst surface)

このように、酸素が含まれる排気ガスを放電プラズマ処理して、排気ガス中の有害ガスを、反応性の高い還元性ガスと酸化性ガスに転化し、さらに触媒を用いることで排気ガスを清浄化することができる。   In this way, exhaust gas containing oxygen is subjected to discharge plasma treatment, and harmful gases in the exhaust gas are converted into highly reactive reducing gas and oxidizing gas, and the exhaust gas is purified by using a catalyst. Can be

特開平6−335621号公報(第2頁、第1図)JP-A-6-335621 (second page, FIG. 1) 特開平6−10651号公報(第3頁、第1、2図)Japanese Patent Laid-Open No. 6-10651 (page 3, FIGS. 1 and 2) 清水一男,小田哲治:「非熱平衡プラズマによる排ガス処理における触媒作用の基礎研究」,静電気学会全国大会講演論文集‘97(JP),1997,p.239−242Kazuo Shimizu, Tetsuji Oda: “Fundamental research on catalytic action in exhaust gas treatment with non-thermal equilibrium plasma”, Proceedings of National Congress of the Electrostatic Society '97 (JP), 1997, p. 239-242 Steven J. Schmieg, Byong K. Cho and Se H. Oh : “Hydrocarbon Reactivity in a Plasma-Catalyst System: Thermal Versus Plasma-Assisted Lean NOx Reduction“, SAE Technical Paper Series(EN),2001, 2001-01-3565Steven J. Schmieg, Byong K. Cho and Se H. Oh: “Hydrocarbon Reactivity in a Plasma-Catalyst System: Thermal Versus Plasma-Assisted Lean NOx Reduction”, SAE Technical Paper Series (EN), 2001, 2001-01-3565 E A Filimonova, Ytong ho Kim, Sang Hee Hong and Young-Hoon Song : "Multiparametric investigation on NOx removal from simulated diesel exhaust with hydrocarbons by pulsed corona discharge" , Journal of Physics D: Applied Physics(EN), 2002, vol.35 p.2795-2807EA Filimonova, Ytong ho Kim, Sang Hee Hong and Young-Hoon Song: "Multiparametric investigation on NOx removal from simulated diesel exhaust with hydrocarbons by pulsed corona discharge", Journal of Physics D: Applied Physics (EN), 2002, vol.35 p.2795-2807

上記のようなプラズマ処理装置および触媒式浄化装置による排気ガス処理装置の技術的課題について説明する。本発明者らが放電プラズマ処理の効果を実証したところ、次の2つのことが判明した。
1つ目に、模擬ガスを用いて、HCを不飽和炭化水素であるプロピレンとした場合と、飽和炭化水素であるプロパンとした場合について、放電プラズマ処理によるHCとNOxの転化効果を比較したところ、プロピレンを用いた場合のほうがプロパンを用いた場合よりも少ない放電エネルギーで効率良く反応性の高いガスに転化できることが判明した。
2つ目に、実際にガソリン自動車用エンジンを用いて、様々な運転モードにおける排気ガス成分を測定したところ、プロピレンのような不飽和炭化水素が著しく低濃度であり、飽和炭化水素がHC類の大部分を占める運転モードがあることが判明した。またこの様な排気ガス成分であるとき、放電プラズマ処理の効率が低下し、過大な放電エネルギーを投入する必要性が生じた。
A technical problem of the exhaust gas processing apparatus using the plasma processing apparatus and the catalytic purification apparatus as described above will be described. When the present inventors demonstrated the effect of the discharge plasma treatment, the following two things were found.
First, using simulating gas, the conversion effect of HC and NO x by the discharge plasma treatment was compared for the case where HC was unsaturated hydrocarbon propylene and the case where HC was saturated hydrocarbon. However, it has been found that propylene can be efficiently converted to a highly reactive gas with less discharge energy than propane.
Secondly, when exhaust gas components in various operation modes were actually measured using a gasoline automobile engine, unsaturated hydrocarbons such as propylene were found to be extremely low in concentration and saturated hydrocarbons were HCs. It turns out that there is a driving mode that occupies the majority. Further, when such an exhaust gas component is used, the efficiency of the discharge plasma treatment is lowered, and it becomes necessary to input excessive discharge energy.

本発明者らは、これらの事実から、エンジンの運転モードによって排気ガス中の不飽和炭化水素量が著しく低下して放電プラズマ処理の効率も著しく低下する場合があり、このとき過大な放電エネルギーを消費する問題があることを見出した。したがってこの問題を解決し、効率良く排気ガスを清浄化するということが技術的な課題である。   Based on these facts, the present inventors may significantly reduce the amount of unsaturated hydrocarbons in the exhaust gas due to the operation mode of the engine and significantly reduce the efficiency of the discharge plasma treatment. Found that there is a problem to consume. Therefore, it is a technical problem to solve this problem and efficiently clean the exhaust gas.

上記各従来の装置では、何れにおいても、不飽和炭化水素を用いた場合のほうが飽和炭化水素を用いた場合よりも少ない放電エネルギーで効率良く反応性の高いガスに転化できるという、排気ガス中の不飽和炭化水素の働きについては全く言及されておらず、排気ガス中に含まれる不飽和炭化水素が極めて少ない時の対策が講じられていないので、その時には、過大な放電エネルギーが必要であり、放電プラズマ処理の効率は依然として低いままである。このため、排気ガスを効率良く清浄化することができなかった。   In each of the conventional devices described above, in any case in which the unsaturated hydrocarbon is used, it can be efficiently converted to a highly reactive gas with less discharge energy than in the case where the saturated hydrocarbon is used. No mention is made of the action of unsaturated hydrocarbons, and no measures are taken when the amount of unsaturated hydrocarbons contained in the exhaust gas is extremely small. At that time, excessive discharge energy is required, The efficiency of the discharge plasma treatment remains low. For this reason, exhaust gas could not be cleaned efficiently.

なお、上記従来の放電プラズマ処理および触媒処理する手前で軽油やガソリン等のタンクから炭化水素を排気ガスに噴射して、炭化水素と排気ガスの混合ガスを放電プラズマ処理および触媒処理するものは、軽油やガソリン等をそのまま排気ガスに添加しており、軽油やガソリン中には不飽和炭化水素量がきわめて少ない製品が多いので、その場合には、過大な放電エネルギーが必要であり、放電プラズマ処理の効率は依然として低いままであるという問題があった。   In addition, before performing the conventional discharge plasma treatment and catalyst treatment, hydrocarbons are injected into exhaust gas from a tank such as light oil or gasoline, and a mixed gas of hydrocarbon and exhaust gas is subjected to discharge plasma treatment and catalyst treatment. Light oil or gasoline is added to the exhaust gas as it is, and there are many products with very little unsaturated hydrocarbons in light oil and gasoline. In that case, excessive discharge energy is required, and discharge plasma treatment is required. There was a problem that the efficiency of was still low.

本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決するためになされたものであり、排気ガス中に含まれる不飽和炭化水素が極めて少ない時でも、排気ガスを効率良く清浄化することができる排気ガス処理方法および排気ガス処理装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional ones, and can efficiently purify the exhaust gas even when the amount of unsaturated hydrocarbons contained in the exhaust gas is extremely small. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment device that can be used.

本発明に係る排気ガス処理装置は、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する放電プラズマ処理装置と、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置と、反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する触媒式浄化装置とを、排気ガスの排気経路に順に備えたものである。  An exhaust gas treatment apparatus according to the present invention includes a discharge plasma treatment apparatus that reforms at least a part of saturated hydrocarbons in exhaust gas into unsaturated hydrocarbons, and at least a part of harmful components in exhaust gas is reactive. An exhaust gas activation device that converts to a high gas and a catalytic purification device that cleans harmful components converted to a highly reactive gas with a catalyst are sequentially provided in the exhaust gas exhaust path.

また、本発明に係る排気ガス処理装置は、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置と、反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する触媒式浄化装置とを、排気経路に順に備え、かつ、ブローバイガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する放電プラズマ処理装置と、上記放電プラズマ処理装置によって飽和炭化水素の少なくとも一部が改質されたブローバイガスを上記排気ガスに添加する手段とを備えたものである。  The exhaust gas treatment apparatus according to the present invention includes an exhaust gas activation device that converts at least a part of harmful components in the exhaust gas into a highly reactive gas, and a harmful component converted into a highly reactive gas. A discharge-type plasma processing apparatus for sequentially providing in the exhaust path, and reforming at least a part of saturated hydrocarbons in blow-by gas into unsaturated hydrocarbons; And means for adding blow-by gas, in which at least part of the saturated hydrocarbon is reformed by the apparatus, to the exhaust gas.

さらに、本発明に係る排気ガス処理装置は、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置と、反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する触媒式浄化装置とを、排気経路に順に備え、かつ、燃料蒸発ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する放電プラズマ処理装置と、上記放電プラズマ処理装置によって飽和炭化水素の少なくとも一部が改質された燃料蒸発ガスを上記排気ガスに添加する手段とを備えたものである。  Further, the exhaust gas treatment device according to the present invention includes an exhaust gas activation device that converts at least a part of harmful components in the exhaust gas into a highly reactive gas, and a harmful component converted into a highly reactive gas. A discharge-type plasma processing apparatus for sequentially providing in the exhaust path, and reforming at least a part of saturated hydrocarbons in the fuel evaporative gas into unsaturated hydrocarbons; And means for adding a fuel evaporative gas in which at least a part of the saturated hydrocarbon is reformed by the processing apparatus to the exhaust gas.

発明に係る排気ガス処理装置においては、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する放電プラズマ処理装置を備えているので、排気ガス中に含まれる不飽和炭化水素が極めて少ない時でも、排気ガスを効率良く清浄化することができる。 The exhaust gas treatment apparatus according to the present invention includes a discharge plasma treatment apparatus that reforms at least a part of saturated hydrocarbons in the exhaust gas into unsaturated hydrocarbons, and therefore, the unsaturated carbonization contained in the exhaust gas. hydrogen even when extremely small, Ru can be efficiently clean the exhaust gas.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による排気ガス処理装置を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の基本的な構成を示す構成図である。
図1において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、排気ガス改質装置(炭化水素改質装置)3、排気ガス活性化装置4、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2から排気ガス出口7までは排気管8で接続している。
Embodiment 1 FIG.
Figure 1 is a diagram for explaining the exhaust gas treatment equipment according to the first embodiment of the present invention, more specifically, it is a block diagram showing a basic configuration of an exhaust gas treatment device.
In FIG. 1, an exhaust manifold 2, an exhaust gas reformer (hydrocarbon reformer) 3, an exhaust gas activation device 4, and a catalytic purification device 5 are disposed in an exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. The silencers 6 are arranged in this order. An exhaust pipe 8 connects the exhaust manifold 2 to the exhaust gas outlet 7.

エンジン1の内部には、シリンダー(図示せず)が数本備えられており、シリンダー内部で燃焼した排気ガスがエンジン1外部に放出される。排気マニホルド2は、これら複数のシリンダーから排気される排気ガスを1本にまとめる排気ガス管である。
1本にまとめられた排気ガスは排気ガス改質装置3に導入され、改質処理を受ける。ここで言う改質処理とは、排気ガス中に含まれる飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に転化(改質)することである。
この後、改質された不飽和炭化水素を含む排気ガスは、排気管8を通過して排気ガス活性化装置4に導入される。この時、排気管8で排気ガスの熱が放熱されるので排気ガスは冷却される。したがって、排気ガス改質装置3と排気ガス活性化装置4とで排気ガスの処理温度は異なっている。
Several cylinders (not shown) are provided inside the engine 1, and exhaust gas combusted inside the cylinder is released to the outside of the engine 1. The exhaust manifold 2 is an exhaust gas pipe that collects exhaust gases exhausted from the plurality of cylinders into one.
The combined exhaust gas is introduced into the exhaust gas reformer 3 and undergoes reforming treatment. The reforming treatment referred to here is to convert (reform) at least a part of saturated hydrocarbons contained in the exhaust gas into unsaturated hydrocarbons.
Thereafter, the exhaust gas containing the reformed unsaturated hydrocarbon passes through the exhaust pipe 8 and is introduced into the exhaust gas activation device 4. At this time, since the heat of the exhaust gas is radiated through the exhaust pipe 8, the exhaust gas is cooled. Accordingly, the exhaust gas treatment temperature differs between the exhaust gas reforming device 3 and the exhaust gas activation device 4.

排気ガス活性化装置4で排気ガスは活性化処理を受ける。ここで言う活性化処理とは、例えばラジカルをこの排気ガス活性化装置4内で生成し、排気ガス中の有害成分をそのラジカルと反応させることである。このラジカル反応の過程で、一部の排気ガス成分は酸化性ガスや還元性ガスに転化する。また別の一部の排気ガスは清浄なガス成分に転化することもある。
ラジカルと反応した排気ガスは、次の触媒式浄化装置5で清浄化処理される。ここで言う清浄化処理とは、排気ガスに含まれる有害ガス成分が清浄な成分、例えばチッ素(N2)や酸素(O2)、水(H2O)、二酸化炭素CO2に転化することである。この触媒式浄化装置5としては、例えば、従来使用されているような蜂の巣状のセラミック基材に白金などの貴金属触媒を担持したものを排気管の中に充填したものが挙げられる。
触媒式浄化装置5で清浄化された排気ガスはその後消音器6を通過して排気ガス出口7より外部へ排気される。消音器6は排気に伴う騒音を軽減する装置であり、従来から汎用されている装置を用いることができる。
The exhaust gas is subjected to an activation process by the exhaust gas activation device 4. The activation treatment referred to here is, for example, generating radicals in the exhaust gas activation device 4 and reacting harmful components in the exhaust gas with the radicals. In the course of this radical reaction, some exhaust gas components are converted into oxidizing gas or reducing gas. Another part of the exhaust gas may be converted into a clean gas component.
The exhaust gas that has reacted with the radicals is purified by the following catalytic purification device 5. The purification treatment referred to here means that harmful gas components contained in exhaust gas are converted into clean components such as nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), water (H 2 O), and carbon dioxide CO 2 . That is. An example of the catalytic purification device 5 is one in which an exhaust pipe filled with a honeycomb-shaped ceramic base material that has been used in the past and carrying a noble metal catalyst such as platinum is used.
The exhaust gas purified by the catalytic purification device 5 then passes through the silencer 6 and is exhausted to the outside through the exhaust gas outlet 7. The silencer 6 is a device that reduces noise caused by exhaust, and a conventionally used device can be used.

図2に、図1を具体的な構成としたときの一例を示す。本実施の形態では、図1の排気ガス改質装置3を放電プラズマ改質装置(第1の放電プラズマ処理装置)31とし、排気ガス活性化装置4を放電プラズマ活性化装置(第2の放電プラズマ処理装置)41とした。放電プラズマ改質装置31および放電プラズマ活性化装置32にはそれぞれプラズマ生成制御装置32および42を介して高電圧電源(図示せず)が接続されている。プラズマ制御装置32および42は、放電プラズマの生成をモニタしたり、エンジンの回転数や排気ガス温度などの情報に基づいたりして、高電圧電源を制御して放電プラズマ改質装置31および放電プラズマ活性化装置32の起動停止とプラズマ生成量を制御する。   FIG. 2 shows an example when FIG. 1 has a specific configuration. In the present embodiment, the exhaust gas reforming apparatus 3 of FIG. 1 is a discharge plasma reforming apparatus (first discharge plasma processing apparatus) 31, and the exhaust gas activating apparatus 4 is a discharge plasma activating apparatus (second discharge). Plasma processing apparatus) 41. A high voltage power source (not shown) is connected to the discharge plasma reforming device 31 and the discharge plasma activation device 32 via plasma generation control devices 32 and 42, respectively. The plasma control devices 32 and 42 monitor the generation of the discharge plasma or control the high voltage power source based on information such as the engine speed and the exhaust gas temperature to control the discharge plasma reforming device 31 and the discharge plasma. The activation device 32 is started and stopped and the plasma generation amount is controlled.

図3は放電プラズマ改質装置(第1の放電プラズマ処理装置)31と放電プラズマ活性化装置(第2の放電プラズマ処理装置)41をさらに具体的に示す一部破断斜視図である。放電プラズマ改質装置31と放電プラズマ活性化装置41には共に同じ構造の放電プラズマ処理装置を用いた。ただし前述したように使用温度が異なるため、これらの装置でそれぞれ異なる効果を得ることができる。
排気管21内部を排気ガスが通過する構造になっており、例えば図の左から右へ排気ガスを通過させることができる。この排気管21の両端部は、排気マニホルド2や排気管8が接続できるようにフランジ構造になっている。また、この排気管22の材質は絶縁物であればよく、一つに限定されるものではないが、例えば酸化アルミニウム等のセラミックを用いることができる。
FIG. 3 is a partially broken perspective view showing the discharge plasma reforming apparatus (first discharge plasma processing apparatus) 31 and the discharge plasma activation apparatus (second discharge plasma processing apparatus) 41 more specifically. A discharge plasma processing apparatus having the same structure was used for both the discharge plasma reforming apparatus 31 and the discharge plasma activation apparatus 41. However, since the operating temperatures are different as described above, different effects can be obtained with these apparatuses.
Exhaust gas passes through the inside of the exhaust pipe 21. For example, exhaust gas can be passed from left to right in the figure. Both ends of the exhaust pipe 21 have a flange structure so that the exhaust manifold 2 and the exhaust pipe 8 can be connected. The material of the exhaust pipe 22 may be an insulating material and is not limited to one. For example, ceramic such as aluminum oxide can be used.

排気管21の内部には、メッシュ23で固定された高電圧電極22が排気管21と同軸になるように設置されている。高電圧電極22に電圧を供給するために、高電圧電極端子22aと給電端子22bが高電圧ケーブル26によって接続されている。この給電端子22bはプラズマ生成制御装置とケーブル(図示せず)で接続することができる。
排気管21の周囲(外周面)には接地電極24が接触するように取り付けてある。この接地電極24は固定ネジ27で締め付けると同時にプラズマ生成制御装置とケーブル(図示せず)で接続することができる。
なお、メッシュ23の材質は絶縁体であればよく、一つに限定されるものではないが、例えば酸化アルミニウム等のセラミックを用いることができる。
また、高電圧電極22および接地電極24の材質は金属であればよく、一つに限定されるものではないが、例えばステンレスを用いることができる。
Inside the exhaust pipe 21, a high voltage electrode 22 fixed by a mesh 23 is installed so as to be coaxial with the exhaust pipe 21. In order to supply a voltage to the high voltage electrode 22, the high voltage electrode terminal 22 a and the power supply terminal 22 b are connected by a high voltage cable 26. This power supply terminal 22b can be connected to the plasma generation control device by a cable (not shown).
A ground electrode 24 is attached around the exhaust pipe 21 (outer peripheral surface). The ground electrode 24 can be fastened with a fixing screw 27 and simultaneously connected to the plasma generation control device with a cable (not shown).
In addition, the material of the mesh 23 should just be an insulator, and although it is not limited to one, For example, ceramics, such as aluminum oxide, can be used.
The material of the high voltage electrode 22 and the ground electrode 24 may be metal as long as it is not limited to one, but for example, stainless steel can be used.

このように構成された放電プラズマ処理装置において、高電圧電極22と接地電極24間に交流高電圧またはパルス状高電圧を印加することで、高電圧電極22とセラミック製排気管21の間の空間に無声放電を生成することができる。無声放電が生じる空間のガス流方向の長さは接地電極24のガス流方向の長さと同じである。つまり、接地電極24で囲まれた空間内に無声放電が生じる。この放電プラズマ処理装置に導入された排気ガスはメッシュ23を通過して無声放電空間を通過する。この通過過程で排気ガスは放電プラズマによって化学反応をする。   In the discharge plasma processing apparatus configured as described above, a space between the high voltage electrode 22 and the ceramic exhaust pipe 21 is applied by applying an alternating high voltage or a pulsed high voltage between the high voltage electrode 22 and the ground electrode 24. Silent discharge can be generated. The length of the space where silent discharge occurs in the gas flow direction is the same as the length of the ground electrode 24 in the gas flow direction. That is, silent discharge occurs in the space surrounded by the ground electrode 24. The exhaust gas introduced into the discharge plasma processing apparatus passes through the mesh 23 and passes through the silent discharge space. During this passage, the exhaust gas undergoes a chemical reaction by the discharge plasma.

次に、図3に示した上述の放電プラズマ改質装置31を用いて排気ガスを改質した実験結果について述べる。
ガソリンを用いたリーンバーンエンジンの排気ガスを次のように模擬した。
プロパン濃度:501ppm、
2濃度 :10%、
水分濃度 :20,000ppm
この模擬ガスの温度を45℃から650℃に変化させて放電プラズマ改質装置31に通したところ、温度によってプロパンの改質結果が異なった。
なお、この実験では、放電によって消費された電力をW[J/s]とし、模擬ガスの処理流量をQ[L/s]としたときに、排気ガス1Lあたりの処理に消費された放電電力W/Qという値で評価した。
Next, the experimental results of reforming the exhaust gas using the above-described discharge plasma reforming apparatus 31 shown in FIG. 3 will be described.
The exhaust gas from a lean burn engine using gasoline was simulated as follows.
Propane concentration: 501 ppm,
O 2 concentration: 10%
Moisture concentration: 20,000 ppm
When the temperature of the simulated gas was changed from 45 ° C. to 650 ° C. and passed through the discharge plasma reformer 31, the result of reforming of propane varied depending on the temperature.
In this experiment, when the power consumed by the discharge is W [J / s] and the processing flow rate of the simulated gas is Q [L / s], the discharge power consumed for the processing per 1 L of the exhaust gas. Evaluation was made with a value of W / Q.

排気ガス温度とW/Qをそれぞれ変化させて実験を行ったところ、図4のような結果を得た。図4は、放電プラズマ改質処理した前後の排気ガスを赤外線吸光光度計で分析した結果である。図4において、横軸は赤外線の波数[cm-1]を、縦軸は吸光度をそれぞれ表しており、それぞれの実験条件で得られた吸収スペクトルを重ねて図示している。排気ガス中にプロピレンが存在するとき914cm-1付近に吸収ピークが現れ、エチレンの場合、948cm-1付近に吸収ピークが現れる。吸収ピークの高さが高いほど、ガスの濃度が高いことを示している。
図4より、放電プラズマ改質処理していない、つまりW/Qが0の時、排気ガス温度が45℃、600℃ともにエチレンやプロピレンの生成を認めることができなかった。次に排気ガス温度が45℃で放電を行い、W/Qが226J/Lであるときもエチレンとプロピレンの生成を認めることはできなかった。続いて排気ガス温度を600℃とし、放電を行い、W/Qが58.5J/Lおよび117J/Lとなった場合、プロピレンとエチレンの生成を確認することができた。
When the experiment was conducted while changing the exhaust gas temperature and W / Q, the results shown in FIG. 4 were obtained. FIG. 4 shows the result of analyzing the exhaust gas before and after the discharge plasma reforming treatment with an infrared absorptiometer. In FIG. 4, the horizontal axis represents the wave number [cm −1 ] of infrared rays, and the vertical axis represents the absorbance, and the absorption spectra obtained under the respective experimental conditions are shown superimposed. Appeared the absorption peak near 914 cm -1 when propylene is present in the exhaust gas, in the case of ethylene, the absorption peak appears in the vicinity of 948cm -1. The higher the absorption peak height, the higher the gas concentration.
From FIG. 4, when no discharge plasma reforming treatment was performed, that is, when W / Q was 0, it was not possible to recognize the formation of ethylene or propylene at both exhaust gas temperatures of 45 ° C. and 600 ° C. Next, discharge was performed at an exhaust gas temperature of 45 ° C., and even when W / Q was 226 J / L, generation of ethylene and propylene could not be recognized. Subsequently, when the exhaust gas temperature was set to 600 ° C. and discharging was performed, and W / Q was 58.5 J / L and 117 J / L, the production of propylene and ethylene could be confirmed.

次に、W/Qが120J/Lのときの各温度(50℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、650℃)におけるエチレンとプロピレンの生成量を測定し、プロパンからエチレンとプロピレンにどれくらい変換(改質)されたかを調べた。この結果を図5に示す。図5において、横軸は温度T[℃]、縦軸はエチレンとプロピレンに変換されたプロパンの割合である変換率[%]を示している。
図5より、500℃を超えたところから急激にエチレンとプロピレンへの変換率が促進し、600℃の辺りで最も変換率が高くなっていることが判明した。このため、排気ガスを放電プラズマ処理して飽和炭化水素であるプロパンを不飽和炭化水素であるエチレンやプロピレンに変換するには、排気ガス温度が400℃より大きく650℃以下の範囲ならば効果があり、好ましくは500℃ないし650℃の範囲がよく、さらに好ましくは600℃の辺りがよい。実際のガソリンエンジンから最高で1000℃程度、ディーゼルエンジンから700℃程度の排気ガスが排出されることもあり、この高温ガスをなるべく冷却しないように500℃ないし650℃の範囲で排気ガス温度を維持するとよい。
Next, the amount of ethylene and propylene produced at each temperature (50 ° C, 100 ° C, 200 ° C, 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C, 650 ° C) when W / Q is 120 J / L is measured. The amount of propane converted to ethylene and propylene was examined. The result is shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the temperature T [° C.], and the vertical axis indicates the conversion rate [%], which is the ratio of propane converted to ethylene and propylene.
From FIG. 5, it was found that the conversion rate to ethylene and propylene was rapidly accelerated from above 500 ° C., and the conversion rate was highest around 600 ° C. For this reason, in order to convert propane, which is a saturated hydrocarbon, into ethylene or propylene, which is an unsaturated hydrocarbon, by subjecting the exhaust gas to discharge plasma treatment, the effect is effective if the exhaust gas temperature is in the range of greater than 400 ° C and less than 650 ° C. Yes, preferably in the range of 500 ° C. to 650 ° C., more preferably around 600 ° C. Exhaust gas of up to about 1000 ° C from the actual gasoline engine and about 700 ° C from the diesel engine may be discharged. Maintain the exhaust gas temperature in the range of 500 ° C to 650 ° C so as not to cool this hot gas as much as possible. Good.

このプロパンがエチレンやプロピレンに変換される過程として、次のような反応過程がある。
まず、排気ガスを放電すると、放電により酸素分子と水分子からO*やOH*が発生する。このO*やOH*がプロパンの一部と反応し、反応中間生成物としてCH3−CH2−CH2 *(以下、n−C37と記載する。)が生成する。
38+O*→n−C37+OH*
38+OH*→n−C37+H2
The process of converting propane to ethylene or propylene includes the following reaction process.
First, when exhaust gas is discharged, O * and OH * are generated from oxygen molecules and water molecules by discharge. This O * and OH * react with a part of propane to produce CH 3 —CH 2 —CH 2 * (hereinafter referred to as n—C 3 H 7 ) as a reaction intermediate product.
C 3 H 8 + O * → n-C 3 H 7 + OH *
C 3 H 8 + OH * → n-C 3 H 7 + H 2 O

次にn−C37が再び反応することで、エチレン(CH2=CH2)やプロピレン(CH3CH=CH2)が生成する。
n−C37→CH3CH=CH2+H
n−C37→CH2=CH2+CH3
n−C37+O2→CH3CH=CH2+OH*
n−C37+OH*→CH3CH=CH2+H2
このように放電でO*やOH*を生成してプロパンに作用させることで、プロピレンやエチレンが生成されることがわかる。
Next, n-C 3 H 7 reacts again to produce ethylene (CH 2 ═CH 2 ) and propylene (CH 3 CH═CH 2 ).
nC 3 H 7 → CH 3 CH═CH 2 + H
n-C 3 H 7 → CH 2 = CH 2 + CH 3
n-C 3 H 7 + O 2 → CH 3 CH = CH 2 + OH *
n-C 3 H 7 + OH * → CH 3 CH = CH 2 + H 2 O
Thus, it can be seen that propylene and ethylene are generated by generating O * and OH * by discharge and acting on propane.

次に、排気ガス中に含まれるブタン、ペンタンの改質について述べる。これらの飽和炭化水素はプロパンと同様にプラズマ処理時の排気ガス温度が上昇するほど、不飽和炭化水素に転化する傾向にある。
ブタンやペンタンが放電プラズマ中にあると、高電圧印加によって形成される高電界で励起された高エネルギー電子(e-)が直接ブタンやペンタンに衝突し、この衝突解離によってn−C37を生成することがある。このn−C37の生成によって前述したようなプロピレンやエチレンへの変換が生じるので、結果としてブタンやペンタンも不飽和炭化水素に変換することができる。
Next, reforming of butane and pentane contained in the exhaust gas will be described. Similar to propane, these saturated hydrocarbons tend to be converted to unsaturated hydrocarbons as the exhaust gas temperature during plasma treatment increases.
When butane or pentane is present in the discharge plasma, high-energy electrons (e ) excited by a high electric field formed by applying a high voltage directly collide with butane or pentane, and this collisional dissociation causes n-C 3 H 7. May be generated. The production of n-C 3 H 7 causes conversion to propylene and ethylene as described above. As a result, butane and pentane can also be converted to unsaturated hydrocarbons.

続いて、放電プラズマ改質装置31におけるNO2生成反応の温度依存性について説明する。NO2の特徴として、排気ガス温度が550℃以上でNO2の自己分解が著しいことがわかっている。高温排気ガス中では熱による自己分解に加え、ステンレス部材やその他の金属による触媒反応で著しく分解する。ステンレスは550℃からNO2をNOに分解する触媒として働き、例えばモリブデンは350℃から同様の触媒として働く。高温排気ガス中においてNOはプラズマ処理で生じたO*によってNO2に酸化するが、同時に金属部材によって著しい分解を受ける。このような性質のため、高温の放電プラズマ改質装置31の内部でNOをNO2に酸化することは難しい。したがって、NO2の生成を効率良く行うためには、排気ガス温度が低下したところでプラズマ処理すると良い。 Next, the temperature dependence of the NO 2 generation reaction in the discharge plasma reformer 31 will be described. As a feature of NO 2, the exhaust gas temperature is found to be significant autolysis of NO 2 at 550 ° C. or higher. In high-temperature exhaust gas, in addition to self-decomposition by heat, it decomposes remarkably by catalytic reaction with stainless steel and other metals. Stainless steel serves as a catalyst for decomposing NO 2 into NO from 550 ° C., for example, molybdenum serves as a similar catalyst from 350 ° C. In the high-temperature exhaust gas, NO is oxidized to NO 2 by O * generated by the plasma treatment, but at the same time undergoes significant decomposition by the metal member. Because of these properties, it is difficult to oxidize NO to NO 2 inside the high-temperature discharge plasma reformer 31. Therefore, in order to efficiently generate NO 2 , plasma processing is preferably performed when the exhaust gas temperature is lowered.

このように、排気ガス中から不飽和炭化水素を得るためには、放電プラズマ改質装置31における排気ガス温度が400℃より大きく650℃以下の範囲ならば効果があり、好ましくは500℃ないし650℃の範囲が良く、さらに好ましくは600℃の辺りが良い。
また、NO2の生成を促進するためには、放電プラズマ活性化装置41における排気ガス温度は放電プラズマ改質装置31における排気ガス温度よりも低い400℃以下にすることが望ましい。なお、放電プラズマ活性化装置41における排気ガス温度の下限は、次段の触媒式浄化装置5の触媒が活性化する温度に依存する。すなわち、放電プラズマ活性化装置41を通過した排気ガスが触媒式浄化装置5の触媒を十分に加熱する温度であることが望ましい。この触媒は次のように一つに限定されるものではないが、例えば触媒が酸化アルミナに担持した白金である場合、水が蒸発する100℃以上400℃以下の範囲であることが望ましい。
本実施の形態では、放電プラズマ活性化装置41における排気ガス温度が100℃以上400℃以下の範囲になるように、放電プラズマ改質装置31と放電プラズマ活性化装置41との間の排気管8の長さを決めている。
Thus, in order to obtain unsaturated hydrocarbons from the exhaust gas, there is an effect if the exhaust gas temperature in the discharge plasma reforming apparatus 31 is in the range of more than 400 ° C. and 650 ° C. or less, preferably 500 ° C. to 650 ° C. The range of ° C is good, more preferably around 600 ° C.
In order to promote the production of NO 2 , it is desirable that the exhaust gas temperature in the discharge plasma activation device 41 be 400 ° C. or lower, which is lower than the exhaust gas temperature in the discharge plasma reforming device 31. Note that the lower limit of the exhaust gas temperature in the discharge plasma activation device 41 depends on the temperature at which the catalyst of the subsequent catalytic purification device 5 is activated. That is, it is desirable that the exhaust gas that has passed through the discharge plasma activation device 41 has a temperature that sufficiently heats the catalyst of the catalytic purification device 5. Although this catalyst is not limited to one as follows, for example, when the catalyst is platinum supported on alumina oxide, it is desirable that the temperature is in the range of 100 ° C. or more and 400 ° C. or less where water evaporates.
In the present embodiment, the exhaust pipe 8 between the discharge plasma reforming device 31 and the discharge plasma activation device 41 so that the exhaust gas temperature in the discharge plasma activation device 41 is in the range of 100 ° C. to 400 ° C. Determine the length.

次に、図2に示した本実施の形態による排気ガス処理装置の動作、すなわち、2段階の放電プラズマ処理を行う場合の排気ガス処理方法について説明する。
エンジン1から排気される主な排気ガス成分は、
CO2、CO、H2O、
NO、NO2
飽和炭化水素、不飽和炭化水素、未燃の燃料成分、
2
である。
エンジンの種類は一つに限定されるものではなく、従来のガソリンエンジンに加えてディーゼルエンジンやガソリン用リーンバーンエンジンを対象とすることもできる。ディーゼルエンジンやガソリンリーンバーンエンジンの場合、上記成分に加えて、数%〜10%程度の酸素が排気ガス中に含まれる。従来のガソリンエンジンの場合は、排気ガス中に含まれる酸素の濃度は極めて薄い。
本実施の形態において前述したように、排気ガス中に酸素が含まれると、放電プラズマ改質装置31で改質が促進する場合もあるので、従来のエンジンからの排気ガスを処理対象とした場合、放電プラズマ改質装置31(排気ガス改質装置3)の上流側(前段)で空気を混合してもよい。
Next, an operation of the exhaust gas processing apparatus according to the present embodiment shown in FIG. 2, that is, an exhaust gas processing method when performing a two-stage discharge plasma processing will be described.
The main exhaust gas components exhausted from the engine 1 are
CO 2 , CO, H 2 O,
NO, NO 2 ,
Saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons, unburned fuel components,
N 2
It is.
The type of engine is not limited to one, and in addition to a conventional gasoline engine, a diesel engine or a lean burn engine for gasoline can also be targeted. In the case of a diesel engine or a gasoline lean burn engine, in addition to the above components, about several to 10% of oxygen is contained in the exhaust gas. In the case of a conventional gasoline engine, the concentration of oxygen contained in the exhaust gas is extremely low.
As described above in the present embodiment, when oxygen is contained in the exhaust gas, the reforming may be promoted by the discharge plasma reforming device 31. Therefore, when exhaust gas from a conventional engine is used as a processing target The air may be mixed on the upstream side (previous stage) of the discharge plasma reforming device 31 (exhaust gas reforming device 3).

エンジンからの排気ガスが排気マニホルド2を通過して放電プラズマ改質装置31を通過するとき、排気ガスの温度は、スタート時には低温であるが、高速走行するほど高温になり、実質的に外気温から900℃までの範囲にある。
前述したように、放電プラズマ改質装置31の処理温度、すなわち放電プラズマ改質装置31における排気ガスの温度は実質的に400℃より大きく650℃以下の範囲が望ましい。ここでは排気ガス温度が400℃より大きく650℃以下の範囲である場合について説明するが、もし、排気ガスの温度が400℃以下である場合については、後述する実施の形態で詳細に説明する。
放電プラズマ改質装置31で排気ガスをプラズマ処理すると、飽和炭化水素の少なくとも一部がプロピレンやエチレンといった不飽和炭化水素に改質される。NOも一部がNO2に転化するが、大部分はNOのままである。
When the exhaust gas from the engine passes through the exhaust manifold 2 and passes through the discharge plasma reforming device 31, the temperature of the exhaust gas is low at the start, but becomes higher as the vehicle runs at a higher speed, and substantially the outside air temperature. To 900 ° C.
As described above, it is desirable that the processing temperature of the discharge plasma reforming apparatus 31, that is, the temperature of the exhaust gas in the discharge plasma reforming apparatus 31 is substantially larger than 400 ° C. and not more than 650 ° C. Here, the case where the exhaust gas temperature is in the range of more than 400 ° C. and less than or equal to 650 ° C. will be described. However, the case where the temperature of the exhaust gas is 400 ° C. or less will be described in detail in an embodiment described later.
When the exhaust gas is plasma-treated by the discharge plasma reforming device 31, at least a part of the saturated hydrocarbon is reformed to an unsaturated hydrocarbon such as propylene or ethylene. Although NO is also partially converted to NO 2, the majority remains NO.

次に、放電プラズマ改質装置31を通過した排気ガスは、排気管8を通過する過程で冷却され、放電プラズマ改質装置31におけるよりも低温の状態で放電プラズマ活性化装置41へ入る。放電プラズマ活性化装置41で排気ガスがプラズマ処理されると、放電により酸素分子からO*やオゾンが生成されNOの酸化が促進される。また、プロピレンやエチレンをプラズマ処理すると、それらの分解反応過程でNOをNO2に酸化すると同時に、プロピレンやエチレンを還元性ガスであるホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、COに変化する。また、不飽和炭化水素やそれ以外の炭化水素の一部はCO2やH2Oに転化する、すなわち、清浄化される。 Next, the exhaust gas that has passed through the discharge plasma reforming device 31 is cooled in the process of passing through the exhaust pipe 8 and enters the discharge plasma activation device 41 at a lower temperature than in the discharge plasma reforming device 31. When the exhaust gas is subjected to plasma treatment by the discharge plasma activation device 41, O * and ozone are generated from oxygen molecules by discharge, and oxidation of NO is promoted. In addition, when propylene or ethylene is plasma-treated, NO is oxidized to NO 2 during the decomposition reaction thereof, and at the same time, propylene and ethylene are changed to reducing gases such as formaldehyde, acetaldehyde, and CO. Further, unsaturated hydrocarbons and part of other hydrocarbons are converted to CO 2 or H 2 O, that is, cleaned.

このような、酸化性のNO2や、還元性のホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、COは、触媒表面による反応性に富んでおり、次段の触媒式浄化装置5において酸化還元反応してCO2、H2O、N2に清浄化される。 Such oxidizing NO 2 , reducing formaldehyde, acetaldehyde, and CO are rich in reactivity on the catalyst surface, and undergo oxidation-reduction reaction in the subsequent catalytic purification device 5 to produce CO 2 , H 2. Purified to O, N 2 .

続いて、触媒式浄化装置5を通過して清浄化された排気ガスは、消音器6を通過して排気ガス出口7より外部へ排出される。   Subsequently, the exhaust gas purified by passing through the catalytic purification device 5 passes through the silencer 6 and is discharged outside through the exhaust gas outlet 7.

このように、エンジンから排気された排気ガスを2つの放電プラズマ処理装置で、温度差をつけて処理することで、効率的に排気ガスを清浄化することができる。また、エンジンの運転モードによって排気ガス中に含まれる不飽和炭化水素が極めて少ない時でも、飽和炭化水素から不飽和炭化水素を生成するので高効率に排気ガスを清浄化することができる。
また無声放電による放電プラズマ処理法は、簡便にラジカルを高濃度で生成する方法である。したがって炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)と排気ガス活性化装置4を放電プラズマ処理装置とし、排気ガスを放電プラズマ処理することで、排気ガス中にラジカル(O*やOH*)を簡便にかつ高濃度で生成することができる。
As described above, the exhaust gas exhausted from the engine is processed with a temperature difference between the two discharge plasma processing apparatuses, so that the exhaust gas can be efficiently cleaned. Further, even when the amount of unsaturated hydrocarbons contained in the exhaust gas is extremely small depending on the operation mode of the engine, since the unsaturated hydrocarbons are generated from the saturated hydrocarbons, the exhaust gas can be purified with high efficiency.
Further, the discharge plasma treatment method by silent discharge is a method for easily generating radicals at a high concentration. Therefore, the hydrocarbon reforming device (exhaust gas reforming device 3) and the exhaust gas activating device 4 are used as discharge plasma processing devices, and the exhaust gas is subjected to discharge plasma processing, so that radicals (O * and OH * ) are contained in the exhaust gas. Can be produced easily and at a high concentration.

実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2による排気ガス処理装置を説明するための図であり、より具体的には、エンジン内部のシリンダー部を模式的に表した断面構成図である。
上記実施の形態1では、放電プラズマ改質装置31を排気マニホルド2の下流(後段)側に接続したが、本実施の形態では、排気マニホルド2の上流(前段)側、すなわちエンジン直下に接続している。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Figure 6 is a diagram for explaining the exhaust gas treatment equipment according to a second embodiment of the present invention, more specifically, it is a cross-sectional view schematically showing a cylinder portion of the inner engine.
In the first embodiment, the discharge plasma reformer 31 is connected to the downstream (rear stage) side of the exhaust manifold 2, but in the present embodiment, it is connected to the upstream (front stage) side of the exhaust manifold 2, that is, directly below the engine. ing. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

図6において、130はピストン、131は吸気バルブ、132は排気バルブ、133は吸気管、134は排気管である。
ここでエンジンの動作説明は省略するが、排気ガスの排気経路(排気ガス流路)と放電プラズマ改質装置31の配置関係について説明する。エンジンが動作することによって排気管134を通って高温排気ガスがエンジン外部へ排気される。エンジン出口には、放電プラズマ改質装置31が接続されており、その後段には排気マニホルド200が接続されている。なお、この排気マニホルド200の全てを図示していないが、この排気マニホルド200は、複数のシリンダーにそれぞれ対応するように備えられた複数の排気ガス改質装置31からの排気ガスを1本の排気管にまとめる構成となっている。この排気マニホルド200の後段は、排気管8と接続しており、排気管8より下流は図1または図2と同じ構成となっている。なお、図示していないが、放電プラズマ改質装置31はプラズマ生成制御装置32と接続している。
In FIG. 6, 130 is a piston, 131 is an intake valve, 132 is an exhaust valve, 133 is an intake pipe, and 134 is an exhaust pipe.
Here, although explanation of the operation of the engine is omitted, the arrangement relationship between the exhaust gas exhaust path (exhaust gas flow path) and the discharge plasma reformer 31 will be described. As the engine operates, the hot exhaust gas is exhausted to the outside of the engine through the exhaust pipe 134. A discharge plasma reformer 31 is connected to the engine outlet, and an exhaust manifold 200 is connected to the subsequent stage. Although not all of the exhaust manifold 200 is illustrated, the exhaust manifold 200 is configured to exhaust one exhaust gas from a plurality of exhaust gas reformers 31 provided so as to correspond to a plurality of cylinders, respectively. It is configured to be put together in a tube. The rear stage of the exhaust manifold 200 is connected to the exhaust pipe 8, and the downstream side of the exhaust pipe 8 has the same configuration as that shown in FIG. Although not shown, the discharge plasma reforming device 31 is connected to the plasma generation control device 32.

次に動作について説明する。エンジン内の排気管134を通過した排気ガスは、放電プラズマ改質装置31に導入される。この時、エンジンから排気されたばかりの高温状態の排気ガスを放電プラズマ改質装置31に導入するので、高温の状態で放電プラズマ処理を行うことができる。この改質処理によって、排気ガス中の少なくとも一部の飽和炭化水素を不飽和炭化水素に改質する。改質した後の排気ガスは、排気マニホルド200で排気管8に1本にまとめられて排気ガス活性化装置4に導入される。   Next, the operation will be described. The exhaust gas that has passed through the exhaust pipe 134 in the engine is introduced into the discharge plasma reformer 31. At this time, since the exhaust gas in a high temperature state just exhausted from the engine is introduced into the discharge plasma reforming device 31, the discharge plasma treatment can be performed in a high temperature state. By this reforming treatment, at least a part of the saturated hydrocarbons in the exhaust gas is reformed into unsaturated hydrocarbons. The reformed exhaust gas is combined into one exhaust pipe 8 by the exhaust manifold 200 and introduced into the exhaust gas activation device 4.

エンジン1の始動時や自動車が低速走行するとき、エンジン1内部の燃焼温度が低下する場合がある。このようなときエンジン1と排気マニホルド200の間に排気ガス改質装置31を備えることで、エンジン1から排気される排気ガスがエンジン1外部で冷却される前に利用することができる。これによって放電プラズマ改質装置31で高温の排気ガスを利用することが可能で、改質が促進するという効果を得る。   When the engine 1 is started or when the automobile travels at a low speed, the combustion temperature inside the engine 1 may decrease. In such a case, by providing the exhaust gas reforming device 31 between the engine 1 and the exhaust manifold 200, the exhaust gas exhausted from the engine 1 can be used before being cooled outside the engine 1. This makes it possible to use high-temperature exhaust gas in the discharge plasma reforming apparatus 31, and the effect of promoting reforming is obtained.

参考例1.
図7は、参考例1による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
上記実施の形態1では、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する段階と、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する段階と、少なくとも一部が反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する段階とを順に実施したが、本参考例では、排気ガス中の飽和炭化水素の代わりにブローバイガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質して排気ガスに添加する。以下では、主に、実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 1
FIG. 7 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 1 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In the first embodiment, the step of reforming at least a part of the saturated hydrocarbon in the exhaust gas into the unsaturated hydrocarbon, and the step of converting at least a part of the harmful components in the exhaust gas into a highly reactive gas. And the step of cleaning with a catalyst the harmful components converted at least partially into a highly reactive gas. In this reference example , instead of the saturated hydrocarbons in the exhaust gas, At least a part of the saturated hydrocarbon is reformed into an unsaturated hydrocarbon and added to the exhaust gas. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

図7において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、放電プラズマ活性化装置41、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2から排気ガス出口7までは排気管8で接続している。エンジン1から排気される排気ガスは、排気マニホルド2によって一本にまとめられる。1本にまとめられた排気ガスは排気管8を通過して放電プラズマ活性化装置41に導入される。
この時、排気管8で排気ガスの熱が放熱されるので排気ガスは冷却される。実施の形態1で説明したように、放電プラズマ活性化装置41における排気ガス温度が400℃以下であると効率的にNO2が生成されるので、排気管8によって排気ガスを400℃以下に冷却するように排気管8の長さを決めるとよい。
In FIG. 7, the exhaust manifold 2, the discharge plasma activation device 41, the catalytic purification device 5, and the silencer 6 are arranged in this order on the exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. An exhaust pipe 8 connects the exhaust manifold 2 to the exhaust gas outlet 7. Exhaust gases exhausted from the engine 1 are combined into one by the exhaust manifold 2. The combined exhaust gas passes through the exhaust pipe 8 and is introduced into the discharge plasma activation device 41.
At this time, since the heat of the exhaust gas is radiated through the exhaust pipe 8, the exhaust gas is cooled. As described in the first embodiment, when the exhaust gas temperature in the discharge plasma activation device 41 is 400 ° C. or lower, NO 2 is efficiently generated, so the exhaust pipe 8 cools the exhaust gas to 400 ° C. or lower. The length of the exhaust pipe 8 should be determined so that

一方、ブローバイガス供給装置50はエンジン下部のクランクケース内部(図示せず)と接続しており、クランクケース内部のブローバイガスを、放電プラズマ改質装置(炭化水素改質装置)31へ供給する。ブローバイガス供給装置50は、例えばエアーポンプで構成されている。
放電プラズマ改質装置31は加熱手段であるヒータ51で400℃より大きく650℃以下の範囲になるように加熱されており、ブローバイガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する。放電プラズマ改質装置31で放電プラズマ処理された、すなわち飽和炭化水素の少なくとも一部が改質されたブローバイガスは、改質ガス供給ノズル52によって排気管8内部に噴射され、排気ガスに添加され混合される。改質ガス供給ノズル52は、炭化水素改質装置によって飽和炭化水素の少なくとも一部が改質されたブローバイガスを排気ガスに添加する手段に相当する。
なお、放電プラズマ改質装置31がプラズマ生成制御装置34と接続されているのは実施の形態1と同様である。
続いて、飽和炭化水素の少なくとも一部が改質されたブローバイガスが添加された排気ガスは、放電プラズマ活性化装置41に導入される。放電プラズマ活性化装置41より下流の構成は、実施の形態1と同じである。
なお、加熱手段(ヒータ100)としては、既に公知となっている電熱器などを用いることができる。
On the other hand, the blow-by gas supply device 50 is connected to the inside (not shown) of the crankcase below the engine, and supplies the blow-by gas inside the crankcase to the discharge plasma reformer (hydrocarbon reformer) 31. The blow-by gas supply device 50 is composed of, for example, an air pump.
The discharge plasma reforming apparatus 31 is heated by a heater 51 as a heating means so as to be in a range of more than 400 ° C. and 650 ° C. or less, and at least a part of the saturated hydrocarbons in the blow-by gas is changed to unsaturated hydrocarbons. Quality. The blow-by gas that has been subjected to the discharge plasma treatment by the discharge plasma reforming device 31, that is, at least a part of the saturated hydrocarbon is reformed, is injected into the exhaust pipe 8 by the reformed gas supply nozzle 52 and added to the exhaust gas. Mixed. The reformed gas supply nozzle 52 corresponds to means for adding blow-by gas, in which at least part of the saturated hydrocarbon is reformed by the hydrocarbon reformer, to the exhaust gas.
The discharge plasma reformer 31 is connected to the plasma generation controller 34 as in the first embodiment.
Subsequently, the exhaust gas to which the blow-by gas in which at least a part of the saturated hydrocarbon is modified is added is introduced into the discharge plasma activation device 41. The configuration downstream of the discharge plasma activation device 41 is the same as that of the first embodiment.
As the heating means (heater 100), a known electric heater or the like can be used.

エンジン1の作動中にシリンダーからクランクケース内部へ排気ガスが漏れ出し、この中で排気ガスが滞留している。このガスはブローバイガスと呼ばれている。このブローバイガスをブローバイガス供給装置50によって放電プラズマ改質装置31へ搬送する。放電プラズマ改質装置31で、このブローバイガスをプラズマ処理して、ブローバイガスの成分に含まれる飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する。
そして、改質されたガスは改質ガス供給ノズル52によって、排気管8内部でエンジン1からの排気ガスと混合される。
これによって、排気ガス中の不飽和炭化水素量が増加するので、放電プラズマ活性化装置41より下流で実施の形態1と同様の動作をすることにより、排気ガスの清浄化の効率が改善される。
During the operation of the engine 1, exhaust gas leaks from the cylinder into the crankcase, and the exhaust gas stays in the exhaust gas. This gas is called blow-by gas. This blow-by gas is conveyed to the discharge plasma reformer 31 by the blow-by gas supply device 50. In the discharge plasma reformer 31, this blow-by gas is plasma-treated to reform at least a part of the saturated hydrocarbons contained in the blow-by gas components into unsaturated hydrocarbons.
The reformed gas is mixed with the exhaust gas from the engine 1 inside the exhaust pipe 8 by the reformed gas supply nozzle 52.
As a result, the amount of unsaturated hydrocarbons in the exhaust gas increases, so that the exhaust gas cleaning efficiency is improved by performing the same operation as in the first embodiment downstream from the discharge plasma activation device 41. .

ブローバイガスの成分は排気ガスと同様に炭化水素を含み、これを放電プラズマ処理すると、この飽和炭化水素を不飽和炭化水素に改質することができる。
また、ブローバイガスは有害成分である炭化水素を含んでいるので、ブローバイガス自身が自動車から環境中に放出されると大気汚染の原因になるといわれており、対策が必要となっている。
参考例により、大気環境汚染ガスとなるブローバイガスを清浄化すると同時にエンジンからの排気ガスも効率的に清浄化することができる。
The component of the blow-by gas contains hydrocarbons as in the exhaust gas, and when this is subjected to discharge plasma treatment, the saturated hydrocarbons can be reformed into unsaturated hydrocarbons.
In addition, since blow-by gas contains hydrocarbons which are harmful components, it is said that blow-by gas itself will cause air pollution if it is released into the environment from an automobile, and countermeasures are required.
According to the present reference example , the exhaust gas from the engine can be efficiently cleaned at the same time as the blow-by gas that becomes the air pollution gas is cleaned.

参考例2
図8は、参考例2による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
上記実施の形態1では、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する段階と、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する段階と、少なくとも一部が反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する段階とを順に実施したが、本参考例では、排気ガス中の飽和炭化水素の代わりに燃料蒸発ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質して排気ガスに添加する。以下では、主に、実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 2
FIG. 8 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 2 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In the first embodiment, the step of reforming at least a part of the saturated hydrocarbon in the exhaust gas into the unsaturated hydrocarbon, and the step of converting at least a part of the harmful components in the exhaust gas into a highly reactive gas. And at least a part of the harmful components converted into highly reactive gas are cleaned with a catalyst in order. In this reference example , instead of saturated hydrocarbons in the exhaust gas, At least a part of the saturated hydrocarbon is reformed into an unsaturated hydrocarbon and added to the exhaust gas. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

図8において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、放電プラズマ活性化装置41、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2から排気ガス出口7までは排気管8で接続している。エンジン1から排気される排気ガスは排気マニホルド2によって1本にまとめられる。1本にまとめられた排気ガスは排気管8を通過して放電プラズマ活性化装置41に導入される。   In FIG. 8, the exhaust manifold 2, the discharge plasma activation device 41, the catalytic purification device 5, and the silencer 6 are arranged in this order on the exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. An exhaust pipe 8 connects the exhaust manifold 2 to the exhaust gas outlet 7. Exhaust gases exhausted from the engine 1 are combined into one by the exhaust manifold 2. The combined exhaust gas passes through the exhaust pipe 8 and is introduced into the discharge plasma activation device 41.

一方、燃料供給装置61は燃料タンク60と接続しており、エンジン1に燃料を供給する。燃料供給装置61は、例えば液送ポンプで構成されている。燃料蒸発ガス供給装置62は燃料タンクの上部と放電プラズマ改質装置35に接続しており、燃料タンク60内部において気化した燃料蒸発ガスを放電プラズマ改質装置35に供給する。燃料蒸発ガス供給装置62は、例えばエアーポンプで構成されている。
放電プラズマ改質装置31は加熱手段であるヒータ51で400℃より大きく650℃以下の範囲になるように加熱されており、燃料蒸発ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する。放電プラズマ改質装置31で放電プラズマ処理された、すなわち飽和炭化水素の少なくとも一部が改質された燃料蒸発ガスは、改質ガス供給ノズル64によって排気管8内部に噴射され、排気ガスに添加され混合される。改質ガス供給ノズル64は、炭化水素改質装置によって飽和炭化水素の少なくとも一部が改質された燃料蒸発ガスを排気ガスに添加する手段に相当する。
続いて、飽和炭化水素の少なくとも一部が改質された燃料蒸発ガスが添加された排気ガスは、放電プラズマ活性化装置41に導入される。放電プラズマ活性化装置41より下流の構成は実施の形態1と同じである。
On the other hand, the fuel supply device 61 is connected to the fuel tank 60 and supplies fuel to the engine 1. The fuel supply device 61 is constituted by a liquid feed pump, for example. The fuel evaporative gas supply device 62 is connected to the upper part of the fuel tank and the discharge plasma reformer 35, and supplies the fuel evaporative gas vaporized in the fuel tank 60 to the discharge plasma reformer 35. The fuel evaporative gas supply device 62 is constituted by an air pump, for example.
The discharge plasma reforming apparatus 31 is heated by a heater 51 as a heating means so as to be in a range of more than 400 ° C. and 650 ° C. or less, and at least a part of the saturated hydrocarbons in the fuel evaporative gas is converted into unsaturated hydrocarbons. Reform. The fuel evaporative gas that has been subjected to the discharge plasma treatment by the discharge plasma reforming device 31, that is, at least a part of the saturated hydrocarbon is reformed, is injected into the exhaust pipe 8 by the reformed gas supply nozzle 64 and added to the exhaust gas. And mixed. The reformed gas supply nozzle 64 corresponds to a means for adding the fuel evaporative gas, in which at least a part of the saturated hydrocarbon is reformed by the hydrocarbon reformer, to the exhaust gas.
Subsequently, the exhaust gas to which the fuel evaporative gas in which at least a part of the saturated hydrocarbon is reformed is added is introduced into the discharge plasma activation device 41. The configuration downstream of the discharge plasma activation device 41 is the same as that of the first embodiment.

なお、実施の形態1で説明したように、放電プラズマ活性化装置41における排気ガス温度が400℃以下であると効率的にNO2が生成される。エンジン1から排気された高温の排気ガスは、排気管8で放熱され冷却されるので、排気管8によって排気ガスを400℃以下に冷却するように排気管8の長さを決めるとよい。この時、改質ガス供給ノズル64によって排気管8内部に噴射される、飽和炭化水素の少なくとも一部が改質された燃料蒸発ガスの温度も考慮に入れるとよい。 As described in the first embodiment, NO 2 is efficiently generated when the exhaust gas temperature in the discharge plasma activation device 41 is 400 ° C. or lower. Since the high-temperature exhaust gas exhausted from the engine 1 is radiated and cooled by the exhaust pipe 8, the length of the exhaust pipe 8 may be determined so that the exhaust gas is cooled to 400 ° C. or less by the exhaust pipe 8. At this time, it is preferable to take into account the temperature of the fuel evaporative gas, which is injected into the exhaust pipe 8 by the reformed gas supply nozzle 64 and in which at least a part of the saturated hydrocarbon is reformed.

燃料供給装置61によって燃料をエンジン1に供給する過程で、燃料タンク60内部では燃料が蒸発して滞留している。この燃料蒸発ガスを、燃料蒸発ガス供給装置61を用いて放電プラズマ改質装置35へ搬送する。放電プラズマ改質装置31でこの燃料蒸発ガスを放電プラズマ処理することによって、燃料蒸発ガスの一成分である飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する。
そして改質されたガスは改質ガス供給ノズル64によって、排気管8内部でエンジン1からの排気ガスと混合される。
これによって、排気ガス中の不飽和炭化水素量が増加するので、放電プラズマ活性化装置41より下流で実施の形態1と同様の動作をすることにより、排気ガスの清浄化の効率が改善される。
In the process of supplying fuel to the engine 1 by the fuel supply device 61, the fuel evaporates and stays inside the fuel tank 60. This fuel evaporative gas is conveyed to the discharge plasma reformer 35 using the fuel evaporative gas supply device 61. By performing discharge plasma treatment of the fuel evaporative gas in the discharge plasma reforming device 31, at least a part of the saturated hydrocarbon which is one component of the fuel evaporative gas is reformed into unsaturated hydrocarbon.
The reformed gas is mixed with the exhaust gas from the engine 1 inside the exhaust pipe 8 by the reformed gas supply nozzle 64.
As a result, the amount of unsaturated hydrocarbons in the exhaust gas increases, so that the exhaust gas cleaning efficiency is improved by performing the same operation as in the first embodiment downstream from the discharge plasma activation device 41. .

燃料蒸発ガスの成分は燃料と同様に炭化水素を含み、放電プラズマ処理するとこの飽和炭化水素を不飽和炭化水素に改質することができる。
また、燃料蒸発ガスは有害成分である炭化水素を含んでいるので、燃料蒸発ガス自身が自動車から環境中に放出されると大気汚染の原因になるといわれており、対策が必要となっている。
参考例により、大気環境汚染ガスとなる燃料蒸発ガスを清浄化すると同時にエンジンからの排気ガスも効率的に清浄化できる効果を得る。
The components of the fuel evaporative gas contain hydrocarbons as well as the fuel, and the saturated hydrocarbons can be reformed into unsaturated hydrocarbons by the discharge plasma treatment.
Further, since the fuel evaporative gas contains hydrocarbons which are harmful components, it is said that if the fuel evaporative gas itself is released from the automobile into the environment, it will cause air pollution, and countermeasures are required.
According to this reference example , an effect is obtained in which the fuel evaporative gas, which becomes an air pollution gas, is cleaned, and at the same time, the exhaust gas from the engine can be efficiently cleaned.

実施の形態
図9は、本発明の実施の形態による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
本実施の形態では、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する炭化水素改質装置として、充填層型放電プラズマ改質装置37を用いている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Embodiment 3 of the present invention, and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In the present embodiment, a packed bed type discharge plasma reforming device 37 is used as a hydrocarbon reforming device that reforms at least a part of saturated hydrocarbons in the exhaust gas into unsaturated hydrocarbons. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

充填層型放電プラズマ改質装置37は無声放電を発生する装置であり、図10にその具体的な一構成例を示す。充填層型放電プラズマ改質装置37は、図3に示した放電プラズマ処理装置の放電空間にチタン酸バリウムビーズ70を充填した構成となっている。チタン酸バリウムビーズとは、チタン酸バリウムを球状に固めたセラミック状のものである。なお、充填層型放電プラズマ改質装置37は、図10に示したような形態のみならず、既に公知となっているチタン酸バリウムを用いた様々な形態の充填層型放電プラズマ処理装置を用いてもよい。   The packed-bed type discharge plasma reforming device 37 is a device that generates silent discharge, and FIG. The packed bed type discharge plasma reforming apparatus 37 is configured such that the discharge space of the discharge plasma processing apparatus shown in FIG. 3 is filled with barium titanate beads 70. A barium titanate bead is a ceramic thing which spherically solidified barium titanate. The packed-bed type discharge plasma reforming apparatus 37 uses not only the form shown in FIG. 10 but also various known packed-bed type discharge plasma processing apparatuses using barium titanate. May be.

また、放電空間内部の温度、すなわち充填層型放電プラズマ改質装置37内部の排気ガスの温度を測定するための温度センサ71も備えられている。温度センサ71は温度調節器72に接続されており、温度調節器72はプラズマ生成制御装置32に接続されている。温度調節器72は、充填層型放電プラズマ改質装置37内部の排気ガスの温度が設定温度より低い場合、プラズマ生成制御装置32を介して高電圧電源(図示せず)の出力電圧を増加させて、充填層型放電プラズマ改質装置37内部で消費する電力を増加させる機能を持つ。
また、この加熱の工程で排気ガスの温度が設定上限温度より高くなった場合、排気ガス中の不飽和炭化水素を改質するのに十分な放電電力を充填層型放電プラズマ改質装置37に供給すればよいので、出力電圧を低下させる機能も持つ。
なお、充填層型放電プラズマ改質装置37に印加する電圧は、交流高電圧またはパルス状高電圧のいずれでもよい。
続いて、充填層型放電プラズマ改質装置37で飽和炭化水素の少なくとも一部が不飽和炭化水素に改質された改質された排気ガスは、排気管8を通過して放電プラズマ活性化装置41に導入される。放電プラズマ活性化装置41より下流の構成は、実施の形態1と同じである。
Further, a temperature sensor 71 for measuring the temperature inside the discharge space, that is, the temperature of the exhaust gas inside the packed bed type discharge plasma reforming device 37 is also provided. The temperature sensor 71 is connected to a temperature controller 72, and the temperature controller 72 is connected to the plasma generation control device 32. The temperature controller 72 increases the output voltage of a high voltage power supply (not shown) via the plasma generation control device 32 when the temperature of the exhaust gas inside the packed bed type discharge plasma reforming device 37 is lower than the set temperature. Thus, it has a function of increasing the power consumed inside the packed bed type discharge plasma reforming apparatus 37.
Further, when the temperature of the exhaust gas becomes higher than the set upper limit temperature in this heating step, the discharge power sufficient to reform the unsaturated hydrocarbon in the exhaust gas is supplied to the packed bed type discharge plasma reformer 37. Since it only has to be supplied, it also has a function of reducing the output voltage.
The voltage applied to the packed bed type discharge plasma reformer 37 may be either an alternating high voltage or a pulsed high voltage.
Subsequently, the reformed exhaust gas obtained by reforming at least a part of the saturated hydrocarbons into the unsaturated hydrocarbons in the packed bed type discharge plasma reformer 37 passes through the exhaust pipe 8 and is discharged into the discharge plasma activation device. 41. The configuration downstream of the discharge plasma activation device 41 is the same as that of the first embodiment.

次に、充填層型放電プラズマ改質装置37内部の排気ガスの温度調節について、より詳細に説明する。
温度センサ71によって検出された充填層型放電プラズマ改質装置37の排気ガス温度が400℃以下であるとき、温度調節器72はプラズマ生成制御装置38を介して高電圧電源(図示せず)の出力電圧を増加する。
充填層型放電プラズマ装置37の内部で高電圧電極22と接地電極24に高電圧が印加されると、チタン酸バリウムビーズ70同士が接触している箇所で無声放電が生じる。この時、チタン酸バリウムビーズ70自身は、誘電損失が大きい素材であり、放電の発生に伴ってチタン酸バリウムビーズ70自身が発熱体となる。この誘電損失で発生する熱は排気ガスを加熱する。よって、充填層型放電プラズマ改質装置37に印加する電圧を増加して誘電損失分の消費電力を増加させることにより、排気ガス温度を設定温度の400℃より高温に加熱することができる。
Next, the temperature adjustment of the exhaust gas inside the packed bed type discharge plasma reformer 37 will be described in more detail.
When the exhaust gas temperature of the packed bed type discharge plasma reformer 37 detected by the temperature sensor 71 is 400 ° C. or less, the temperature regulator 72 is connected to a high voltage power source (not shown) via the plasma generation controller 38. Increase the output voltage.
When a high voltage is applied to the high voltage electrode 22 and the ground electrode 24 inside the packed bed type discharge plasma apparatus 37, a silent discharge occurs at a place where the barium titanate beads 70 are in contact with each other. At this time, the barium titanate bead 70 itself is a material having a large dielectric loss, and the barium titanate bead 70 itself becomes a heating element with the occurrence of discharge. The heat generated by this dielectric loss heats the exhaust gas. Therefore, by increasing the voltage applied to the packed bed type discharge plasma reforming device 37 and increasing the power consumption corresponding to the dielectric loss, the exhaust gas temperature can be heated to higher than the set temperature of 400 ° C.

エンジン1の動作によってはエンジン1から排気される排気ガス温度が低く、排気マニホルド2ですぐに冷却されて400℃以下になる場合がある。例えば、エンジンのスタート時や自動車が低速走行するときに排気ガスはすぐに冷却される。このように排気ガスの温度が低い場合、充填層型放電プラズマ改質装置37で消費電力量を増加させることで排気ガスを加熱でき、これによって排気ガス温度を400℃より大きく650℃以下の範囲とすれば十分な改質効果を得る。またこの場合、充填層型放電プラズマ改質装置37だけで、放電処理と加熱処理が同時に行えるので、電熱器(ヒータ)のような構成部品が不要となり、装置が簡便になるという効果がある。   Depending on the operation of the engine 1, the temperature of the exhaust gas exhausted from the engine 1 may be low and may be immediately cooled by the exhaust manifold 2 to 400 ° C. or less. For example, the exhaust gas is immediately cooled when the engine is started or when the automobile runs at a low speed. Thus, when the temperature of the exhaust gas is low, the exhaust gas can be heated by increasing the amount of power consumed by the packed bed type discharge plasma reforming device 37, whereby the exhaust gas temperature is in the range from 400 ° C. to 650 ° C. If so, a sufficient reforming effect is obtained. Further, in this case, since only the packed bed type discharge plasma reforming device 37 can perform the discharge treatment and the heat treatment at the same time, there is an effect that a component such as an electric heater (heater) is not required and the device is simplified.

なお、図5に示したように、充填層型放電プラズマ改質装置37における排気ガス温度が600℃程度で飽和炭化水素から不飽和炭化水素への変換率が最も高い。そこで、温度センサ71によって検出された充填層型放電プラズマ改質装置37の排気ガス温度が上限(例えば610℃)を超えた場合、温度調節器72はプラズマ生成制御装置38を介して高電圧電源(図示せず)の出力電圧を低減するように構成してもよい。この上限温度は、一つに限定されるものではなく、エンジン1の状況によりこの上限温度を超えた排気ガスを排出することや、排気ガス成分が異なることもあるので、エンジン1のそれぞれの状況に応じ、最も改質効率のよい上限温度に設定するとよい。   As shown in FIG. 5, the conversion rate from saturated hydrocarbons to unsaturated hydrocarbons is highest when the exhaust gas temperature in the packed bed type discharge plasma reformer 37 is about 600 ° C. Therefore, when the exhaust gas temperature of the packed bed type discharge plasma reformer 37 detected by the temperature sensor 71 exceeds the upper limit (for example, 610 ° C.), the temperature regulator 72 is connected to the high voltage power source via the plasma generation controller 38. The output voltage (not shown) may be reduced. The upper limit temperature is not limited to one. Exhaust gas exceeding the upper limit temperature may be discharged or the exhaust gas components may vary depending on the situation of the engine 1. Accordingly, the upper limit temperature with the best reforming efficiency may be set.

また、温度センサ71および温度調節器72を備えることにより確実に排気ガスの温度を調節することができるが、高電圧電極22と接地電極24に高電圧が印加されると、チタン酸バリウムビーズ70同士が接触している箇所で無声放電が生じて発熱し、排気ガスを加熱することができるので、温度センサ71および温度調節器72は必ずしも無くてもよい。   Although the temperature of the exhaust gas can be reliably adjusted by providing the temperature sensor 71 and the temperature controller 72, when a high voltage is applied to the high voltage electrode 22 and the ground electrode 24, the barium titanate beads 70 Since the silent discharge is generated at the place where they are in contact with each other to generate heat and the exhaust gas can be heated, the temperature sensor 71 and the temperature controller 72 are not necessarily required.

なお、参考例1および2では、ブローバイガス中または燃料蒸発ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する炭化水素改質装置として、実施の形態1で説明した放電プラズマ改質装置31を用いた場合について説明したが、本実施の形態で説明したのと同様の充填層型放電プラズマ改質装置37を用いてもよく、ヒータ51が不要となり、装置が簡便になるという効果が得られる。 In Reference Examples 1 and 2 , the discharge plasma described in Embodiment 1 is used as a hydrocarbon reformer that reforms at least part of saturated hydrocarbons in blow-by gas or fuel evaporative gas into unsaturated hydrocarbons. Although the case where the reforming device 31 is used has been described, the same packed bed type discharge plasma reforming device 37 as that described in the present embodiment may be used, and the heater 51 is not necessary and the device is simplified. The effect is obtained.

参考例3
図11は、参考例3による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
参考例では、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する炭化水素改質装置として、触媒式改質装置39を用いている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 3
FIG. 11 is a diagram for explaining the exhaust gas processing device and the exhaust gas processing method according to Reference Example 3 , and more specifically, is a configuration diagram showing the configuration of the exhaust gas processing device.
In this reference example , a catalytic reformer 39 is used as a hydrocarbon reformer that reforms at least a part of saturated hydrocarbons in exhaust gas into unsaturated hydrocarbons. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

例えば文献(K.Wakui, K. Satoh, G. Sawada, K. Shiozawa, K. Matano, K. Suzuki, T. Hayakawa, Y. Yoshimura, K. Murata and F. Mizukami : "Cracking of n-butane over alkaline earth-containing HZSM-5 catalysts", Catalysis Letters(EN),2002, Vol.84, No.3-4, p.259-264)には、触媒としてZSM−5と呼ばれるゼオライトを用いて不飽和炭化水素であるブタンを600℃以上でプロピレンやエチレンに改質する手法が記載されている。また、特公昭46−10064号公報には、ZSM−5の調整法が記載されている。   For example, literature (K. Wakui, K. Satoh, G. Sawada, K. Shiozawa, K. Matano, K. Suzuki, T. Hayakawa, Y. Yoshimura, K. Murata and F. Mizukami: "Cracking of n-butane over In alkaline earth-containing HZSM-5 catalysts ", Catalysis Letters (EN), 2002, Vol.84, No.3-4, p.259-264), ZSM-5 is used as the catalyst and is unsaturated. A technique for reforming butane, which is a hydrocarbon, to propylene or ethylene at 600 ° C. or higher is described. Japanese Patent Publication No. 46-10064 discloses a method of adjusting ZSM-5.

参考例による触媒式改質装置39は、内部に上記のZSM−5型触媒が充填されており、ここを排気ガスが通過するように構成されている。ZSM−5型触媒の形状としては、例えば、球状、円柱状に固めたものを多数用いて排気管に充填したものや、コージェライトの蜂の巣型基材の表面に、ZSM−5を膜状にコートしたもの等を用いることができる。 The catalytic reformer 39 according to the present reference example is filled with the above ZSM-5 type catalyst, and is configured such that exhaust gas passes therethrough. As the shape of the ZSM-5 type catalyst, for example, ZSM-5 is formed into a film shape on the surface of a cordierite honeycomb-type substrate filled with an exhaust pipe using a number of spherical and cylindrical solidified materials. A coated one can be used.

エンジン1から排気された高温の排気ガスは、排気マニホルド2を通過して触媒式改質装置39に入る。排気ガスが高温であるため触媒式改質装置39は加熱され、装置内部のZSM−5は600℃以上に加熱されると、飽和炭化水素を不飽和炭化水素に改質する触媒として働く。例えば、排気ガス中に含まれる飽和炭化水素であるブタンをプロピレンやエチレンに改質することができる。その後、改質された排気ガスは、排気管8を通過して放電プラズマ活性化装置41に導入される。放電プラズマ活性化装置41では、プロピレンによって効果的にプラズマ処理が促進される。放電プラズマ活性化装置41より下流の構成は、実施の形態1と同じである。   Hot exhaust gas exhausted from the engine 1 passes through the exhaust manifold 2 and enters the catalytic reformer 39. Since the exhaust gas is at a high temperature, the catalytic reformer 39 is heated, and when ZSM-5 inside the device is heated to 600 ° C. or higher, it functions as a catalyst for reforming saturated hydrocarbons to unsaturated hydrocarbons. For example, butane which is a saturated hydrocarbon contained in exhaust gas can be reformed to propylene or ethylene. Thereafter, the modified exhaust gas passes through the exhaust pipe 8 and is introduced into the discharge plasma activation device 41. In the discharge plasma activation device 41, plasma processing is effectively promoted by propylene. The configuration downstream of the discharge plasma activation device 41 is the same as that of the first embodiment.

このように、本参考例では、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する炭化水素改質装置として、触媒式改質装置39を用いているので、実施の形態1のように放電プラズマ改質装置31を用いるのに比べて装置が簡便になるという効果が得られる。 Thus, in this reference example , the catalytic reformer 39 is used as a hydrocarbon reformer that reforms at least a part of the saturated hydrocarbons in the exhaust gas into unsaturated hydrocarbons. Compared with the use of the discharge plasma reforming apparatus 31 as in the first embodiment, an effect that the apparatus becomes simple can be obtained.

なお、飽和炭化水素を不飽和炭化水素に改質する触媒としては、ZSM−5に限るものではない。また、触媒式改質装置39の処理温度も600℃以上に限るものではなく、用いる触媒によって異なる。   The catalyst for reforming saturated hydrocarbons to unsaturated hydrocarbons is not limited to ZSM-5. Further, the processing temperature of the catalytic reformer 39 is not limited to 600 ° C. or more, and varies depending on the catalyst used.

なお、参考例1および2では、ブローバイガス中または燃料蒸発ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する炭化水素改質装置として、実施の形態1で説明した放電プラズマ改質装置31を用いた場合について説明したが、本参考例で説明したのと同様の触媒式改質装置39を用いてもよく、装置が簡便になるという効果が得られる。 In Reference Examples 1 and 2 , the discharge plasma described in Embodiment 1 is used as a hydrocarbon reformer that reforms at least part of saturated hydrocarbons in blow-by gas or fuel evaporative gas into unsaturated hydrocarbons. Although the case where the reforming device 31 is used has been described, a catalytic reforming device 39 similar to that described in the present reference example may be used, and the effect of simplifying the device can be obtained.

参考例4
図12は、参考例4による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
実施の形態1では、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置4として放電プラズマ改質装置41を用いたが、本参考例では、エアーポンプ81、オゾン発生器82、オゾン注入ノズル84が順に接続されたオゾン供給ライン(排気ガスにオゾンを噴射する手段を有するものに相当する。)を用いている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 4
FIG. 12 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 4 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In the first embodiment, the discharge plasma reformer 41 is used as the exhaust gas activation device 4 that converts at least a part of harmful components in the exhaust gas into a highly reactive gas. However, in this reference example , an air pump is used. 81, an ozone generator 82, and an ozone supply nozzle 84 are connected in this order to an ozone supply line (corresponding to one having means for injecting ozone into exhaust gas). Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

図12において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、放電プラズマ改質装置31、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2から排気ガス出口7までは排気管8で接続している。エンジン1から排気される排気ガスは排気マニホルド2によって1本にまとめられる。1本にまとめられた排気ガスは、放電プラズマ改質装置31から排気管8を通過して触媒式浄化装置5に導入される。   In FIG. 12, the exhaust manifold 2, the discharge plasma reformer 31, the catalytic purification device 5, and the silencer 6 are arranged in this order on the exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. An exhaust pipe 8 connects the exhaust manifold 2 to the exhaust gas outlet 7. Exhaust gases exhausted from the engine 1 are combined into one by the exhaust manifold 2. The combined exhaust gas passes through the exhaust pipe 8 from the discharge plasma reforming device 31 and is introduced into the catalytic purification device 5.

一方、エアー入口80、エアーポンプ81、オゾン発生器82、オゾン注入ノズル84が順に接続されたオゾン供給ラインが構成されており、オゾン注入ノズル84は排気管8の内部に設置されている。また、オゾン発生器82にオゾン発生用電源83が接続されている。本参考例では、オゾン供給ラインが排気ガス活性化装置に相当する。
なお、オゾン発生器82およびオゾン発生用電源83は、既に公知である様々な装置や方法を用いることができる。一例として、オゾン発生器82を無声放電型オゾナイザとし、オゾン発生用電源83を高電圧電源とした組み合わせや、オゾン発生器82を電解型オゾン発生器とし、オゾン発生用電源83を直流電源とした組み合わせを用いることができる。
On the other hand, an ozone supply line in which an air inlet 80, an air pump 81, an ozone generator 82, and an ozone injection nozzle 84 are connected in order is configured, and the ozone injection nozzle 84 is installed inside the exhaust pipe 8. The ozone generator 82 is connected to an ozone generation power source 83. In this reference example , the ozone supply line corresponds to an exhaust gas activation device.
The ozone generator 82 and the ozone generating power supply 83 can use various known devices and methods. As an example, the ozone generator 82 is a silent discharge type ozonizer, the ozone generation power supply 83 is a high voltage power supply, the ozone generator 82 is an electrolytic ozone generator, and the ozone generation power supply 83 is a DC power supply. Combinations can be used.

ところで、排気管8で排気ガスの熱が放熱されるので排気ガスは冷却される。オゾン注入ノズル84の部分で排気ガスの温度が400℃以下であると効率的にNO2が生成されるので、排気管8によって排気ガスを400℃以下に冷却するように、放電プラズマ改質装置31からオゾン注入ノズル84までの排気管8の長さを決めるとよい。 By the way, since the heat of the exhaust gas is radiated in the exhaust pipe 8, the exhaust gas is cooled. Since the NO 2 is efficiently generated when the temperature of the exhaust gas is 400 ° C. or less at the ozone injection nozzle 84, the discharge plasma reforming apparatus is adapted to cool the exhaust gas to 400 ° C. or less by the exhaust pipe 8. The length of the exhaust pipe 8 from 31 to the ozone injection nozzle 84 may be determined.

次に、このように構成された排気ガス処理装置の動作を説明する。
エンジン1から排気された高温の排気ガスが排気マニホルド2を通過して放電プラズマ改質装置31に入る。ここで、実施の形態1で説明したように、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部が不飽和炭化水素に転化する、すなわち改質される。この少なくとも一部が不飽和炭化水素に改質された排気ガスは、排気管8を通過する時に冷却されて400℃以下となる。
Next, the operation of the exhaust gas processing apparatus configured as described above will be described.
Hot exhaust gas exhausted from the engine 1 passes through the exhaust manifold 2 and enters the discharge plasma reformer 31. Here, as described in the first embodiment, at least a part of the saturated hydrocarbons in the exhaust gas is converted into unsaturated hydrocarbons, that is, reformed. The exhaust gas at least partly reformed into unsaturated hydrocarbon is cooled to 400 ° C. or lower when passing through the exhaust pipe 8.

一方、オゾン供給ラインで、エアー入口80から取り入れられた空気はエアーポンプ81によってオゾン発生器82に導入される。ここでオゾン(O3)を発生させてオゾン化空気を得る。そしてこのオゾン化空気はオゾン注入ノズル84を介して、排気管8の内部に注入される。排気管8の内部においてオゾン化空気が上記改質された排気ガスと混合する時、一部のオゾンは解離して(O*)が発生する。
3→O*+O2
このO*は、排気ガス中の不飽和炭化水素と反応してホルムアルデヒドなどの還元性ガスを生成する。また、一部のオゾンはNOガスと直接反応して酸化性ガスであるNO2を生成する。
これによって、還元性ガスと酸化性ガスを得たので、実施の形態1で説明したように、触媒式浄化装置5へこれらのガスを注入することで排気ガスを清浄化できる。
On the other hand, air taken from the air inlet 80 in the ozone supply line is introduced into the ozone generator 82 by the air pump 81. Here, ozone (O 3 ) is generated to obtain ozonized air. The ozonized air is injected into the exhaust pipe 8 through the ozone injection nozzle 84. When the ozonized air is mixed with the modified exhaust gas inside the exhaust pipe 8, a part of ozone is dissociated and (O * ) is generated.
O 3 → O * + O 2
This O * reacts with unsaturated hydrocarbons in the exhaust gas to generate a reducing gas such as formaldehyde. A part of the ozone reacts directly with NO gas to generate NO 2 as an oxidizing gas.
As a result, the reducing gas and the oxidizing gas are obtained, and the exhaust gas can be cleaned by injecting these gases into the catalytic purification device 5 as described in the first embodiment.

このように、本参考例によれば、オゾン化空気を、飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質された排気ガスに注入し混合することで、前述の放電プラズマ処理と同等の排気ガス活性化作用を得ることができ、後段の触媒式浄化装置5で排気ガスを効率良く清浄化することができる。
さらに、オゾン発生器82が電解式オゾン発生器の場合、無声放電式オゾン発生器と異なり、オゾン化空気の内部にNOxが含まれておらず、触媒式浄化装置5で分解すべきNOx量が無声放電式よりも少ないので、触媒式浄化装置5で効率的な分解を達成することができる。
As described above, according to this reference example , ozonized air is equivalent to the above-described discharge plasma treatment by injecting and mixing at least a part of saturated hydrocarbons into exhaust gas that has been reformed into unsaturated hydrocarbons. Exhaust gas activation action can be obtained, and the exhaust gas can be efficiently cleaned by the subsequent catalytic purification device 5.
Furthermore, if the ozone generator 82 is of the electrolytic ozone generator, unlike the silent discharge type ozone generator, does not contain NO x within the ozonation air, NO x to be decomposed in the catalytic purifier 5 Since the amount is less than that of the silent discharge type, the catalytic purification device 5 can achieve efficient decomposition.

なお、上記では、実施の形態1の図2で示した排気ガス処理装置において、放電プラズマ改質装置41の代わりにオゾン供給ラインを用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、実施の形態2および参考例1ないし3で説明した何れの排気ガス処理装置においても、放電プラズマ改質装置41の代わりにオゾン供給ラインを用いてもよく、同様の効果が得られる。 In the above description, the case where the ozone supply line is used instead of the discharge plasma reforming apparatus 41 in the exhaust gas treatment apparatus shown in FIG. 2 of the first embodiment has been described. In any of the exhaust gas treatment apparatuses described in Embodiment 2 and Reference Examples 1 to 3 , an ozone supply line may be used instead of the discharge plasma reforming apparatus 41, and the same effect is obtained.

参考例5
図13は、参考例5による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
実施の形態1では、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置4として放電プラズマ改質装置41を用いたが、本参考例では、排気管8の内部に設置された紫外線ランプ90(排気ガスに紫外線を照射する手段に相当する。)を用いている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 5
FIG. 13 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 5 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In the first embodiment, using discharge plasma reformer 41 at least part of the harmful components in the exhaust gas as the exhaust gas activation device 4 for converting the highly reactive gas, in the present reference example, the exhaust pipe 8 uses an ultraviolet lamp 90 (corresponding to means for irradiating exhaust gas with ultraviolet rays). Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

図13において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、放電プラズマ改質装置31、紫外線ランプ90、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2から排気ガス出口7までは排気管8で接続している。エンジン1から排気される排気ガスは排気マニホルド2によって1本にまとめられる。1本にまとめられた排気ガスは、放電プラズマ改質装置31から紫外線ランプ90が設置された排気管8を通過し、紫外線ランプ90による紫外線の照射を受ける。そしてここを通過した排気ガスは触媒式浄化装置5に導入される。   In FIG. 13, the exhaust manifold 2, the discharge plasma reformer 31, the ultraviolet lamp 90, the catalytic purification device 5, and the silencer 6 are arranged in this order on the exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. . An exhaust pipe 8 connects the exhaust manifold 2 to the exhaust gas outlet 7. Exhaust gases exhausted from the engine 1 are combined into one by the exhaust manifold 2. The exhaust gas combined into one passes through the exhaust pipe 8 provided with the ultraviolet lamp 90 from the discharge plasma reformer 31 and is irradiated with ultraviolet rays by the ultraviolet lamp 90. Then, the exhaust gas passing through here is introduced into the catalytic purification device 5.

なお、排気ガスに紫外線を照射する手段としては、既に公知である何れの紫外線ランプを用いてもよいが、例えば、オゾン発生用の紫外線ランプで低波長の紫外線を発生するもの等が好ましく用いられる。   As the means for irradiating the exhaust gas with ultraviolet rays, any known ultraviolet lamp may be used. For example, an ultraviolet lamp for generating ozone, which emits ultraviolet rays with a low wavelength, is preferably used. .

ところで、排気管8で排気ガスの熱が放熱されて排気ガスは冷却される。紫外線ランプ90の部分で排気ガスの温度が400℃以下であると効率的にNO2が生成されるので、排気管8によって排気ガスを400℃以下に冷却するように排気管8の長さを決めるとよい。 By the way, the heat of the exhaust gas is radiated in the exhaust pipe 8 and the exhaust gas is cooled. Since NO 2 is efficiently generated when the temperature of the exhaust gas is 400 ° C. or less at the ultraviolet lamp 90 portion, the length of the exhaust pipe 8 is set so that the exhaust gas is cooled to 400 ° C. or less by the exhaust pipe 8. It is good to decide.

次に、このように構成された排気ガス処理装置の動作を説明する。
エンジン1から排気された高温の排気ガスが排気マニホルドを通過して放電プラズマ改質装置31に入る。ここで、実施の形態1で説明したように、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部が不飽和炭化水素に転化する、すなわち改質される。この少なくとも一部が不飽和炭化水素に改質された排気ガスは、排気管8を通過する時に冷却されて紫外線ランプ90の辺りで400℃以下となる。
Next, the operation of the exhaust gas processing apparatus configured as described above will be described.
Hot exhaust gas exhausted from the engine 1 passes through the exhaust manifold and enters the discharge plasma reformer 31. Here, as described in the first embodiment, at least a part of the saturated hydrocarbons in the exhaust gas is converted into unsaturated hydrocarbons, that is, reformed. The exhaust gas at least partly reformed into unsaturated hydrocarbon is cooled when passing through the exhaust pipe 8 and becomes 400 ° C. or less around the ultraviolet lamp 90.

続いて、この改質された排気ガスが紫外線ランプ90の近傍を通過するとき、紫外線ランプ90の低波長の光は、排気ガス中に含まれる酸素の一部を解離してO*を生成する。
2+紫外線→2O*
このうち一部のO*は酸素分子と結合してオゾン(O3)となる。
*+O2→O3
オゾン(O3)は排気管8の内部を拡散して排気ガスと混合する。混合したオゾンの一部は排気ガスの熱によって再び解離してO*が発生する。
3→O*+O2
このO*は排気ガス中の不飽和炭化水素と反応してホルムアルデヒドなどの還元性ガスを生成する。また、一部のオゾンはNOガスと直接反応して酸化性ガスであるNO2を生成する。
これによって、還元性ガスと酸化性ガスを得たので、実施の形態1で説明したように、触媒式浄化装置5へこれらのガスを注入することで排気ガスを清浄化できる。
Subsequently, when the modified exhaust gas passes in the vicinity of the ultraviolet lamp 90, the light having a low wavelength from the ultraviolet lamp 90 dissociates a part of oxygen contained in the exhaust gas to generate O * . .
O 2 + UV → 2O *
Among these, some O * are combined with oxygen molecules to become ozone (O 3 ).
O * + O 2 → O 3
Ozone (O 3 ) diffuses inside the exhaust pipe 8 and mixes with the exhaust gas. Part of the mixed ozone is dissociated again by the heat of the exhaust gas and O * is generated.
O 3 → O * + O 2
This O * reacts with the unsaturated hydrocarbon in the exhaust gas to generate a reducing gas such as formaldehyde. A part of the ozone reacts directly with NO gas to generate NO 2 as an oxidizing gas.
As a result, the reducing gas and the oxidizing gas are obtained, and the exhaust gas can be cleaned by injecting these gases into the catalytic purification device 5 as described in the first embodiment.

このように、本参考例によれば、改質された排気ガスに紫外線ランプ90によって紫外線を照射することで、O*を生成して前述の放電プラズマ処理と同等の排気ガス活性化作用を得ることができ、後段の触媒式浄化装置5で排気ガスを効率良く清浄化することができる。
さらに、排気管8の内部に紫外線ランプ90を設置してあるだけであり、構成部品点数が低減して装置全体が簡便になるという効果が得られる。
As described above, according to this reference example , the modified exhaust gas is irradiated with ultraviolet rays by the ultraviolet lamp 90, thereby generating O * and obtaining an exhaust gas activation effect equivalent to that of the above-described discharge plasma treatment. Therefore, the exhaust gas can be efficiently cleaned by the catalytic purification device 5 at the subsequent stage.
Furthermore, the ultraviolet lamp 90 is only installed inside the exhaust pipe 8, and the effect of reducing the number of components and simplifying the entire apparatus can be obtained.

なお、上記では、実施の形態1の図2で示した排気ガス処理装置において、放電プラズマ改質装置41の代わりに排気ガスに紫外線を照射する手段を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、実施の形態2および参考例1ないし3で説明した何れの排気ガス処理装置においても、放電プラズマ改質装置41の代わりに排気ガスに紫外線を照射する手段を用いてもよく、同様の効果が得られる。 In the above description, in the exhaust gas processing apparatus shown in FIG. 2 of the first embodiment, the case where the means for irradiating the exhaust gas with ultraviolet rays is used instead of the discharge plasma reforming apparatus 41 is described. In any of the exhaust gas treatment apparatuses described in Embodiment 2 and Reference Examples 1 to 3 , a means for irradiating the exhaust gas with ultraviolet rays may be used in place of the discharge plasma reforming apparatus 41. The effect is obtained.

参考例6
図14は、参考例6による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
実施の形態1では、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置4として放電プラズマ改質装置41を用いたが、本参考例では、排気管8の内部に設置された紫外線ランプ90(排気ガスに紫外線を照射する手段に相当する。)と排気管8の内壁に設置された光触媒91とを用いている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 6
FIG. 14 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 6 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In the first embodiment, using discharge plasma reformer 41 at least part of the harmful components in the exhaust gas as the exhaust gas activation device 4 for converting the highly reactive gas, in the present reference example, the exhaust pipe An ultraviolet lamp 90 (corresponding to means for irradiating the exhaust gas with ultraviolet rays) and a photocatalyst 91 installed on the inner wall of the exhaust pipe 8 are used. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

図14において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、放電プラズマ改質装置31、紫外線ランプ90と光触媒91、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2から排気ガス出口7までは排気管8で接続している。
エンジン1から排気される排気ガスは排気マニホルド2によって1本にまとめられる。1本にまとめられた排気ガスは、放電プラズマ改質装置31から紫外線ランプ90と光触媒91とが設置された排気管8を通過し、紫外線ランプ90による紫外線の照射を受けると同時に、排気ガスの一部が光触媒91に接触する。そしてここを通過した排気ガスは触媒式浄化装置5に導入される。
In FIG. 14, the exhaust manifold 2, the discharge plasma reformer 31, the ultraviolet lamp 90 and the photocatalyst 91, the catalytic purification device 5, and the silencer 6 are arranged in this order on the exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. Has been. An exhaust pipe 8 connects the exhaust manifold 2 to the exhaust gas outlet 7.
Exhaust gases exhausted from the engine 1 are combined into one by the exhaust manifold 2. The exhaust gas combined into one passes through the exhaust pipe 8 in which the ultraviolet lamp 90 and the photocatalyst 91 are installed from the discharge plasma reforming device 31 and is irradiated with ultraviolet rays by the ultraviolet lamp 90, and at the same time, A part contacts the photocatalyst 91. Then, the exhaust gas passing through here is introduced into the catalytic purification device 5.

なお、排気ガスに紫外線を照射する手段としては、参考例5の場合と同様に、例えば、オゾン発生用の紫外線ランプで低波長の紫外線を発生するもの等が好ましく用いられる。また、光触媒91としては、例えば、既に公知であるTiO2触媒等を用いることができる。 As the means for irradiating the exhaust gas with ultraviolet rays, as in the case of Reference Example 5 , for example, an ultraviolet lamp for generating ozone, which emits ultraviolet rays with a low wavelength, is preferably used. As the photocatalyst 91, for example, a known TiO 2 catalyst or the like can be used.

ところで、排気管8で排気ガスの熱が放熱されるので排気ガスは冷却される。紫外線ランプ90の部分で排気ガス温度が400℃以下であると効果的にNO2が生成されるので、排気管8によって排気ガスを400℃以下に冷却するように、排気管8の長さを決めるとよい。 By the way, since the heat of the exhaust gas is radiated in the exhaust pipe 8, the exhaust gas is cooled. Since the NO 2 gas is effectively generated when the exhaust gas temperature is 400 ° C. or less at the ultraviolet lamp 90 portion, the length of the exhaust tube 8 is set so that the exhaust gas is cooled to 400 ° C. or less by the exhaust tube 8. It is good to decide.

次に、このように構成された排気ガス処理装置の動作を説明する。
エンジン1から排気された高温の排気ガスが排気マニホルドを通過して放電プラズマ改質装置31に入る。ここで、実施の形態1で説明したように、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部が不飽和炭化水素に転化する、すなわち改質される。この少なくとも一部が不飽和炭化水素に改質された排気ガスは、排気管8を通過する時に冷却されて紫外線ランプ90および光触媒91の辺りで400℃以下となる。
Next, the operation of the exhaust gas processing apparatus configured as described above will be described.
Hot exhaust gas exhausted from the engine 1 passes through the exhaust manifold and enters the discharge plasma reformer 31. Here, as described in the first embodiment, at least a part of the saturated hydrocarbons in the exhaust gas is converted into unsaturated hydrocarbons, that is, reformed. The exhaust gas at least partly reformed into unsaturated hydrocarbons is cooled when passing through the exhaust pipe 8 and becomes 400 ° C. or less around the ultraviolet lamp 90 and the photocatalyst 91.

放電プラズマ改質装置31で改質された排気ガスが紫外線ランプ90の近傍を通過するとき、排気ガスに紫外線ランプ90の光が照射されることによる排気ガス処理と、紫外線ランプ90の光が照射された光触媒91に排気ガスが接触することによる排気ガス処理の2つの処理をすることができる。
紫外線ランプ90の照射により、ホルムアルデヒドなどの還元性ガスと酸化性ガスであるNO2とを生成する排気ガス処理は、参考例4と同じであるので説明を省略し、以下では、光触媒91と紫外線ランプ90の照射とによる排気ガス処理について説明する。
紫外線ランプ90の光が光触媒91を照射すると、光触媒91の表面で排気ガス中の水が解離されてOH*が生成する。このOH*は前述したO*と同様に、改質された排気ガス中の不飽和炭化水素と反応してホルムアルデヒドなどの還元性ガスを生成する。
これによって還元性ガスと酸化性ガスを得ることができたので、実施の形態1で説明したように、触媒式浄化装置5へこれらのガスを注入することで、排気ガスを清浄化できる。
When the exhaust gas modified by the discharge plasma reforming apparatus 31 passes in the vicinity of the ultraviolet lamp 90, the exhaust gas treatment is performed by irradiating the exhaust gas with the light of the ultraviolet lamp 90, and the light of the ultraviolet lamp 90 is irradiated. Two treatments of exhaust gas treatment by contacting exhaust gas with the photocatalyst 91 can be performed.
Exhaust gas treatment that generates reducing gas such as formaldehyde and NO 2 that is oxidizing gas by irradiation of the ultraviolet lamp 90 is the same as that in Reference Example 4, and thus the description thereof will be omitted. Exhaust gas treatment by irradiation of the lamp 90 will be described.
When the light of the ultraviolet lamp 90 irradiates the photocatalyst 91, water in the exhaust gas is dissociated on the surface of the photocatalyst 91 to generate OH * . This OH * reacts with the unsaturated hydrocarbon in the reformed exhaust gas to generate a reducing gas such as formaldehyde, similarly to the above-described O * .
As a result, reducing gas and oxidizing gas can be obtained. As described in the first embodiment, the exhaust gas can be purified by injecting these gases into the catalytic purification device 5.

このように、本参考例によれば、改質された排気ガスを紫外線ランプ90からの紫外線照射による処理と光触媒90による処理を併用することで、紫外線照射単独で処理するよりも効率良く排気ガスを清浄化することができる。 As described above, according to the present reference example , by combining the treatment with the ultraviolet irradiation from the ultraviolet lamp 90 and the treatment with the photocatalyst 90, the modified exhaust gas is more efficiently exhausted than the treatment with the ultraviolet irradiation alone. Can be cleaned.

なお、上記では、実施の形態1の図2で示した排気ガス処理装置において、放電プラズマ改質装置41の代わりに排気ガスに紫外線を照射する手段と光触媒91とを用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、実施の形態2および参考例1ないし3で説明した何れの排気ガス処理装置においても、放電プラズマ改質装置41の代わりに排気ガスに紫外線を照射する手段と光触媒91とを用いてもよく、同様の効果が得られる。 In the above, in the exhaust gas processing apparatus shown in FIG. 2 of the first embodiment, the case where the means for irradiating the exhaust gas with ultraviolet rays and the photocatalyst 91 are used instead of the discharge plasma reforming apparatus 41 has been described. However, the present invention is not limited to this, and in any of the exhaust gas treatment apparatuses described in Embodiment 2 and Reference Examples 1 to 3 , a means for irradiating the exhaust gas with ultraviolet rays instead of the discharge plasma reforming apparatus 41 and the photocatalyst 91. And the same effect can be obtained.

参考例7
図15は、参考例7による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
参考例では、排気ガス活性化装置4(放電プラズマ活性化装置41)に導入される排気ガスを冷却する冷却手段(冷却装置100)を備えている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 7
FIG. 15 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 7 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In this reference example , a cooling means (cooling device 100) for cooling the exhaust gas introduced into the exhaust gas activation device 4 (discharge plasma activation device 41) is provided. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

排気管8で排気ガスの熱が放熱されるので排気ガスは冷却されるが、本参考例では、より冷却効果を高めるためにプラズマ処理装置41の手前に冷却装置100を備え、排気ガス活性化装置(放電プラズマ活性化装置41)に導入される排気ガスを冷却するように構成している。
冷却装置100としては、例えば、放熱板を備えた熱交換器や、冷却水を用いた熱交換器等を用いることができる。
Since the heat of the exhaust gas is dissipated in the exhaust pipe 8, the exhaust gas is cooled. However, in this reference example , in order to enhance the cooling effect, the cooling device 100 is provided in front of the plasma processing apparatus 41 to activate the exhaust gas. The exhaust gas introduced into the device (discharge plasma activation device 41) is cooled.
As the cooling device 100, for example, a heat exchanger provided with a radiator plate, a heat exchanger using cooling water, or the like can be used.

このように、本参考例によれば、排気ガス活性化装置に導入される排気ガスを冷却する冷却手段を備えているので、排気ガスの温度を確実かつ十分に低下させることができ、NOを反応性の高い酸化性ガスであるNO2に効率よく転化することができる。この結果、後段の触媒式浄化装置5における排気ガスの清浄化がより促進されるという効果が得られる。 Thus, according to this reference example , since the cooling means for cooling the exhaust gas introduced into the exhaust gas activation device is provided, the temperature of the exhaust gas can be reliably and sufficiently lowered, and NO can be reduced. It can be efficiently converted to NO 2 which is a highly reactive oxidizing gas. As a result, it is possible to obtain an effect that the exhaust gas cleaning in the subsequent catalytic purification device 5 is further promoted.

なお、上記では、実施の形態1で説明した排気ガス処理装置において、排気ガス活性化装置4(放電プラズマ活性化装置41)に導入される排気ガスを冷却する冷却手段(冷却装置100)を備えた場合について説明したが、これに限るものではなく、実施の形態2および参考例1ないし6で説明した何れの排気ガス処理装置においても、排気ガス活性化装置4に導入される排気ガスを冷却する冷却手段(冷却装置100)を備えてもよく、同様の効果が得られる。 In the above, the exhaust gas treatment apparatus described in the first embodiment includes the cooling means (cooling apparatus 100) for cooling the exhaust gas introduced into the exhaust gas activation apparatus 4 (discharge plasma activation apparatus 41). However, the present invention is not limited to this, and in any of the exhaust gas treatment apparatuses described in the second embodiment and the reference examples 1 to 6 , the exhaust gas introduced into the exhaust gas activation apparatus 4 is cooled. Cooling means (cooling device 100) may be provided, and the same effect can be obtained.

参考例8
図16は、参考例8による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
参考例では、炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)に加熱手段(ヒータ110)を備えている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 8
FIG. 16 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 8 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In this reference example , the hydrocarbon reformer (exhaust gas reformer 3) is provided with heating means (heater 110). Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

排気ガス改質装置3には、ヒータ110が備えられており、排気ガス改質装置3の内部のガス温度を測定するように温度センサ111が備えられている。また、温度センサ111とヒータ110は温度調節器112に接続されており、排気ガス改質装置3内部のガスが設定温度になるように動作する。
加熱手段(ヒータ100)としては、既に公知となっている電熱器などを用いるとよい。
設定温度としては、排気ガス改質装置3が放電プラズマ改質装置31である場合、400℃より高温にするのが好ましい。
The exhaust gas reformer 3 is provided with a heater 110 and a temperature sensor 111 so as to measure the gas temperature inside the exhaust gas reformer 3. Further, the temperature sensor 111 and the heater 110 are connected to a temperature controller 112 and operate so that the gas inside the exhaust gas reforming apparatus 3 reaches a set temperature.
As the heating means (heater 100), a known electric heater or the like may be used.
When the exhaust gas reformer 3 is the discharge plasma reformer 31, the set temperature is preferably higher than 400 ° C.

このように構成されたものにおいて、エンジン1と排気マニホルド2を通過した排気ガスを排気ガス改質装置3に導入する。温度センサ111によって排気ガス改質装置3に導入された排気ガスの温度を検出する。検出された温度が設定温度以下であるとき、温度調節器112はヒータ110に電流を通電して排気ガス温度を設定温度まで加熱する。この加熱によって排気ガス改質装置3における排気ガスの改質が促進される。
排気ガス改質装置3によって改質された排気ガスを、排気管8を通して排気ガス活性化装置4へ導入する。
排気ガス活性化装置4より下流の動作は実施の形態1と同じである。
In such a configuration, the exhaust gas that has passed through the engine 1 and the exhaust manifold 2 is introduced into the exhaust gas reformer 3. The temperature sensor 111 detects the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas reforming apparatus 3. When the detected temperature is equal to or lower than the set temperature, the temperature controller 112 supplies current to the heater 110 to heat the exhaust gas temperature to the set temperature. This heating promotes reforming of the exhaust gas in the exhaust gas reforming apparatus 3.
The exhaust gas reformed by the exhaust gas reforming device 3 is introduced into the exhaust gas activation device 4 through the exhaust pipe 8.
The operation downstream of the exhaust gas activation device 4 is the same as that in the first embodiment.

スタート時や自動車が低速走行する場合など、エンジン1の動作によっては、エンジン1から排気される排気ガスの温度が例えば400℃以下である場合がある。このように排気ガスの温度が低い場合にも、ヒータ110を備えて外部から加熱することで排気ガス温度を400℃より高温とすることにより、十分な改質効果を得ることができる。   Depending on the operation of the engine 1, the temperature of the exhaust gas exhausted from the engine 1 may be, for example, 400 ° C. or less, such as when starting or when the automobile runs at a low speed. Thus, even when the temperature of the exhaust gas is low, a sufficient reforming effect can be obtained by providing the heater 110 and heating from the outside so that the exhaust gas temperature is higher than 400 ° C.

なお、上記では、実施の形態1で説明した排気ガス処理装置において、炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)に相当する放電プラズマ改質装置31にヒータ100を備えた場合について説明したが、これに限るものではなく、参考例4ないし7の何れの排気ガス処理装置においても、放電プラズマ改質装置31にヒータ100を備えてもよく、同様の効果が得られる。
さらに、参考例3で説明した炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)に相当する触媒式改質装置39にヒータ100を備えてもよい。この場合、触媒式改質装置39内部のガス空間が600℃以上となるようにするのが好ましく、放電プラズマ改質装置31にヒータ100を備えた場合と同様の効果が得られる。
In the above description, the case where the discharge gas reforming apparatus 31 corresponding to the hydrocarbon reforming apparatus (exhaust gas reforming apparatus 3) is provided with the heater 100 in the exhaust gas processing apparatus described in the first embodiment has been described. However, the present invention is not limited to this, and in any of the exhaust gas treatment apparatuses of Reference Examples 4 to 7 , the discharge plasma reforming apparatus 31 may be provided with the heater 100, and the same effect can be obtained.
Furthermore, the heater 100 may be provided in the catalytic reformer 39 corresponding to the hydrocarbon reformer (exhaust gas reformer 3) described in Reference Example 3 . In this case, it is preferable that the gas space inside the catalytic reformer 39 is 600 ° C. or higher, and the same effect as when the heater 100 is provided in the discharge plasma reformer 31 can be obtained.

参考例9
図17は、参考例9による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
参考例では、炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)の上段に早期活性化触媒式浄化装置120を備えている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 9
FIG. 17 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 9 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In this reference example , the early activation catalytic purification device 120 is provided in the upper stage of the hydrocarbon reformer (exhaust gas reformer 3). Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

図17において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、早期活性触媒式浄化装置120、排気ガス改質装置3、排気ガス活性化装置4、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2から排気ガス出口7までは排気管8で接続している。エンジン1から排気される排気ガスは排気マニホルド2によって1本にまとめられる。1本にまとめられた排気ガスは、早期活性触媒式浄化装置120に導入される。   In FIG. 17, an exhaust manifold 2, an early activation catalytic purification device 120, an exhaust gas reforming device 3, an exhaust gas activation device 4, and a catalytic purification device are disposed in an exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. 5 and the silencer 6 are arranged in this order. An exhaust pipe 8 connects the exhaust manifold 2 to the exhaust gas outlet 7. Exhaust gases exhausted from the engine 1 are combined into one by the exhaust manifold 2. The exhaust gas combined into one is introduced into the early activation catalytic purification device 120.

早期活性触媒式浄化装置120としては、既に公知となっている三元触媒やPtを用いた酸化触媒などを、球状または円柱状に成形したものを複数用いて排気管8に充填したり、上記のような触媒を蜂の巣状に成形したコージェライトの基材表面に塗布したものを排気管8に充填したりして構成することができる。
なお、早期活性触媒式浄化装置120を直接排気マニホルド2に接続されていることで、エンジン1から排気される高温の排気ガスが、素早く、この触媒に導入される。このため、エンジン始動時に冷えているこの触媒を急速に加熱することができ、短時間で触媒が機能する温度まで上昇させることができる。
As the early activation catalytic purification device 120, the exhaust pipe 8 is filled with a plurality of known three-way catalysts, oxidation catalysts using Pt, or the like formed into a spherical or cylindrical shape, The exhaust pipe 8 can be filled with a catalyst such as that described above applied to the surface of a cordierite base material formed into a honeycomb shape.
In addition, by connecting the early activation catalytic purification device 120 directly to the exhaust manifold 2, the high-temperature exhaust gas exhausted from the engine 1 is quickly introduced into the catalyst. For this reason, this catalyst which is cold at the time of engine starting can be heated rapidly, and can be raised to the temperature at which the catalyst functions in a short time.

早期活性触媒式浄化装置120を通過した排気ガスは、排気ガス改質装置3と排気管8を通過して排気ガス活性化装置4へ導入される。この時、排気管8で排気ガスの熱が放熱されるので排気ガスは冷却される。排気ガス活性化装置4で排気ガス温度が400℃以下であると効率的にNO2が生成されるので、排気管8によって排気ガスを400℃以下に冷却するように、排気管8の長さを決めるとよい。 The exhaust gas that has passed through the early activation catalytic purification device 120 passes through the exhaust gas reformer 3 and the exhaust pipe 8 and is introduced into the exhaust gas activation device 4. At this time, since the heat of the exhaust gas is radiated through the exhaust pipe 8, the exhaust gas is cooled. Since the exhaust gas activation device 4 efficiently generates NO 2 when the exhaust gas temperature is 400 ° C. or lower, the length of the exhaust pipe 8 is such that the exhaust gas is cooled to 400 ° C. or lower by the exhaust pipe 8. It is good to decide.

次に、このように構成された排気ガス処理装置の動作方法の一例について説明する。
エンジン1および排気マニホルド2を通過した排気ガスが、早期活性触媒式浄化装置120へ導入され、早期活性触媒式浄化装置120で排気ガスの一部が触媒によって清浄化される。この後、排気ガスは排気ガス改質装置3に導入されて、排気ガスに含まれる飽和炭化水素の少なくとも一部が不飽和炭化水素に改質される。そして、排気ガス改質装置3と排気管8を通過した排気ガスが、排気ガス活性化装置4へ導入される。排気ガス活性化装置4を通過した排気ガスは触媒式浄化装置5へ導入されるが、以後の動作は実施の形態1と同じである。
Next, an example of an operation method of the exhaust gas processing apparatus configured as described above will be described.
The exhaust gas that has passed through the engine 1 and the exhaust manifold 2 is introduced into the early activation catalytic purification device 120, and part of the exhaust gas is cleaned by the catalyst in the early activation catalytic purification device 120. Thereafter, the exhaust gas is introduced into the exhaust gas reformer 3, and at least a part of the saturated hydrocarbons contained in the exhaust gas is reformed into unsaturated hydrocarbons. Then, the exhaust gas that has passed through the exhaust gas reformer 3 and the exhaust pipe 8 is introduced into the exhaust gas activation device 4. The exhaust gas that has passed through the exhaust gas activation device 4 is introduced into the catalytic purification device 5, but the subsequent operation is the same as in the first embodiment.

早期活性触媒式浄化装置120により、排気ガスの一部がCO2、N2、H2Oに清浄化される。そのため、排気ガス中の有害ガス成分の濃度が低下する。また残部の炭化水素類について注目すると、質量の大きなトルエンやベンゼンなどの炭化水素をこの早期活性触媒式浄化装置120で酸化して、質量が小さな炭化水素に転化したり、還元性のあるCOに転化したりする。
これによって、排気ガス改質装置3では、質量の小さな炭化水素類を改質することができる。早期活性触媒式浄化装置120がない場合、排気ガス改質装置3では、小さな質量の炭化水素を改質するだけでなく、大きな質量の炭化水素を分解して小さな質量の分子にしている。しかし、大きな質量の炭化水素が存在しなければ、少ない改質エネルギーで効率良く改質することができる。
A part of the exhaust gas is purified to CO 2 , N 2 , and H 2 O by the early activation catalytic purification device 120. Therefore, the density | concentration of the harmful gas component in exhaust gas falls. Also, paying attention to the remaining hydrocarbons, hydrocarbons such as toluene and benzene having a large mass are oxidized by this early active catalytic purification device 120 to convert them into hydrocarbons having a small mass, or to reduce CO. Or convert.
As a result, the exhaust gas reformer 3 can reform hydrocarbons having a small mass. In the absence of the early activation catalytic purification device 120, the exhaust gas reformer 3 not only reforms a small mass of hydrocarbons, but also decomposes a large mass of hydrocarbons into small mass molecules. However, if there is no large mass of hydrocarbon, it can be reformed efficiently with less reforming energy.

このように、本参考例では、炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)の上段に早期活性化触媒式浄化装置120を備えたので、排気ガス改質装置3においては、少ない改質エネルギーで効率良く改質することができる。 As described above, in this reference example , the early activation catalytic purification device 120 is provided in the upper stage of the hydrocarbon reformer (exhaust gas reformer 3). It can be efficiently modified with energy.

なお、上記では、実施の形態1で説明した排気ガス処理装置において、排気ガス改質装置3(放電プラズマ改質装置31)の上段に早期活性化触媒式浄化装置120を備えた場合について説明したが、これに限るものではなく、参考例4ないし8の何れの排気ガス処理装置においても、放電プラズマ改質装置31の上段に早期活性化触媒式浄化装置120を備えてもよく、同様の効果が得られる。
さらに、実施の形態3および参考例3で説明した炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)である充填層型放電プラズマ改質装置37および触媒式改質装置39の上段に放電プラズマ改質装置31の上段に早期活性化触媒式浄化装置120を備えてもよい。
In the above description, the exhaust gas treatment apparatus described in the first embodiment has been described with respect to the case where the early activation catalytic purification device 120 is provided in the upper stage of the exhaust gas reforming apparatus 3 (discharge plasma reforming apparatus 31). However, the present invention is not limited to this, and in any of the exhaust gas treatment apparatuses of Reference Examples 4 to 8 , the early activation catalytic purification device 120 may be provided in the upper stage of the discharge plasma reforming device 31, and the same effect is obtained. Is obtained.
Further, the discharge plasma reforming is performed in the upper stage of the packed bed type discharge plasma reforming device 37 and the catalytic reforming device 39 which are the hydrocarbon reforming device (exhaust gas reforming device 3) described in the third embodiment and the reference example 3. An early activation catalytic purification device 120 may be provided in the upper stage of the quality device 31.

また、参考例1および2においても、ブローバイガス供給装置および燃料蒸発ガス供給装置と炭化水素改質装置(排気ガス改質装置3)の間に備えてもよく、同様の効果が得られる。 In Reference Examples 1 and 2 , a blow-by gas supply device, a fuel evaporative gas supply device, and a hydrocarbon reformer (exhaust gas reformer 3) may be provided, and the same effect can be obtained.

参考例10
図18は、参考例10による排気ガス処理装置および排気ガス処理方法を説明するための図であり、より具体的には、排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。
参考例では、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する炭化水素改質装置(排気ガス改質装置)として、放電空間に触媒が充填され、この触媒が充填された空間中に無声放電を発生するように構成された触媒充填式の放電プラズマ改質装置300を備えている。他の構成は、実施の形態1と同様であるので、以下では、主に実施の形態1との相違点について説明する。
Reference Example 10
FIG. 18 is a diagram for explaining an exhaust gas treatment device and an exhaust gas treatment method according to Reference Example 10 , and more specifically, a configuration diagram showing a configuration of the exhaust gas treatment device.
In this reference example , as a hydrocarbon reformer (exhaust gas reformer) that reforms at least a part of saturated hydrocarbons in exhaust gas into unsaturated hydrocarbons, the discharge space is filled with a catalyst. A catalyst-packed discharge plasma reformer 300 configured to generate silent discharge in the filled space is provided. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described below.

図18において、エンジン1から排気ガス出口7に至る排気ガスの排気経路に、排気マニホルド2、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300、排気ガス活性化装置4、触媒式浄化装置5、消音器6の順に配置されている。排気マニホルド2排気ガス出口7までは排気管8で接続している。エンジン1から排気される排気ガスは排気マニホルド2によって1本にまとめられる。1本にまとめられた排気ガスは触媒充填式の放電プラズマ改質装置300に導入される。
続いて、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300で改質された排気ガスは、排気管8を通過して排気ガス活性化装置4に導入される。排気ガス活性化装置4より下流の構成は実施の形態1と同じである。
In FIG. 18, an exhaust manifold 2, a catalyst-filled discharge plasma reformer 300, an exhaust gas activation device 4, a catalytic purification device 5, a silencer are disposed in an exhaust gas exhaust path from the engine 1 to the exhaust gas outlet 7. 6 are arranged in this order. The exhaust manifold 2 is connected to the exhaust gas outlet 7 through an exhaust pipe 8. Exhaust gases exhausted from the engine 1 are combined into one by the exhaust manifold 2. The combined exhaust gas is introduced into the catalyst-filled discharge plasma reformer 300.
Subsequently, the exhaust gas reformed by the catalyst-filling type discharge plasma reforming apparatus 300 passes through the exhaust pipe 8 and is introduced into the exhaust gas activation apparatus 4. The configuration downstream of the exhaust gas activation device 4 is the same as that of the first embodiment.

図19は、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300の具体的構成を一部破断して示す斜視図である。図19に示すように、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300は、図3に示した放電プラズマ処理装置の放電空間に、触媒としてZSM−5のビーズ150を充填した構成となっている。
また、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300にはプラズマ生成制御装置310を介して高電圧電源(図示せず)が接続されている。プラズマ生成制御装置310は高電圧電源と放電プラズマの生成をモニタしたり、エンジンの回転数や排気ガス温度などの情報に基づいたりして、高電圧電源を制御して放電プラズマ改質装置31および放電プラズマ活性化装置32の起動停止とプラズマ生成量を制御する。なお、排気ガス改質装置300に印加する電圧は、交流高電圧またはパルス状高電圧のいずれでもよい。
FIG. 19 is a perspective view showing a specific configuration of the catalyst-filled type discharge plasma reforming apparatus 300 with a part thereof broken. As shown in FIG. 19, the catalyst-filled type discharge plasma reforming apparatus 300 has a configuration in which the discharge space of the discharge plasma processing apparatus shown in FIG. 3 is filled with ZSM-5 beads 150 as a catalyst.
Further, a high-voltage power supply (not shown) is connected to the catalyst-filled discharge plasma reforming apparatus 300 via a plasma generation control apparatus 310. The plasma generation control device 310 monitors the generation of the high voltage power source and the discharge plasma, or controls the high voltage power source based on information such as the engine speed and the exhaust gas temperature to control the discharge plasma reforming device 31 and The start and stop of the discharge plasma activation device 32 and the plasma generation amount are controlled. Note that the voltage applied to the exhaust gas reforming apparatus 300 may be either an alternating high voltage or a pulsed high voltage.

次に、このように構成された排気ガス処理装置の動作方法の一例について説明する。
エンジン1および排気マニホルド2を通過した排気ガスが、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300へ導入される。ここで、排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部が、ZSM−5触媒の作用と放電プラズマ処理とによって不飽和炭化水素に改質される。このように、ZSM−5触媒による飽和炭化水素の不飽和炭化水素への改質と放電プラズマ処理による飽和炭化水素の不飽和炭化水素への改質とを、この触媒充填式の放電プラズマ改質装置300で同時に行うことができる。
そして、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300と排気管8を通過した排気ガスが、排気ガス活性化装置4へ導入される。活性化装置4を通過した排気ガスは触媒式浄化装置5へ導入されるが、以後の動作は実施の形態1と同じである。
Next, an example of an operation method of the exhaust gas processing apparatus configured as described above will be described.
The exhaust gas that has passed through the engine 1 and the exhaust manifold 2 is introduced into the catalyst-filled discharge plasma reformer 300. Here, at least a part of the saturated hydrocarbons in the exhaust gas is reformed into unsaturated hydrocarbons by the action of the ZSM-5 catalyst and the discharge plasma treatment. As described above, the reforming of saturated hydrocarbons into unsaturated hydrocarbons by the ZSM-5 catalyst and the reforming of saturated hydrocarbons into unsaturated hydrocarbons by the discharge plasma treatment are performed in this catalyst-filled discharge plasma reforming. It can be performed simultaneously with the apparatus 300.
Then, the exhaust gas that has passed through the catalyst-filled discharge plasma reforming apparatus 300 and the exhaust pipe 8 is introduced into the exhaust gas activation apparatus 4. The exhaust gas that has passed through the activation device 4 is introduced into the catalytic purification device 5, but the subsequent operation is the same as in the first embodiment.

触媒充填式の放電プラズマ改質装置300により、触媒による改質と放電プラズマ処理による改質の両方を同時に1つの装置で行うことができる。これにより放電プラズマ処理単独の場合と比べて、少ない放電電力で排気ガスの改質を達成することができるという効果が得られる。   With the catalyst-packed discharge plasma reforming apparatus 300, both reforming by the catalyst and reforming by the discharge plasma treatment can be performed simultaneously by one apparatus. As a result, it is possible to achieve the effect that exhaust gas reforming can be achieved with less discharge power than in the case of the discharge plasma treatment alone.

なお、本参考例では、触媒充填式の放電プラズマ改質装置300の処理温度はZSM−5触媒が有効に作用する600℃以上とするのが望ましい。 In this reference example, it is desirable that the treatment temperature of the catalyst-filled type discharge plasma reforming apparatus 300 is 600 ° C. or higher at which the ZSM-5 catalyst acts effectively.

なお、上記では、実施の形態1で説明した排気ガス処理装置において、放電プラズマ改質装置31の代わりに触媒充填式の放電プラズマ改質装置300を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、実施の形態2および参考例1、参考例2、参考例4ないし9の何れの排気ガス処理装置においても、放電プラズマ改質装置31の代わりに触媒充填式の放電プラズマ改質装置300を用いてもよく、同様の効果が得られる。 In the above description, in the exhaust gas treatment apparatus described in the first embodiment, the case where the catalyst-filled discharge plasma reforming apparatus 300 is used instead of the discharge plasma reforming apparatus 31 has been described. Instead, in any of the exhaust gas treatment apparatuses of Embodiment 2, Reference Example 1, Reference Example 2, and Reference Examples 4 to 9 , a catalyst-packed discharge plasma reforming apparatus 300 is used instead of the discharge plasma reforming apparatus 31. The same effect can be obtained.

本発明による排気ガス処理装置は、上記各実施の形態で説明した自動車のエンジンからの排気ガスの清浄化処理に限るものではなく、例えば船舶、ディーゼル発電機などの内燃機関から排気される排気ガスや、火力発電などから排気される排気ガスの清浄化処理に適用することができる。さらには、焼却炉等の燃焼装置から排気される排気ガスの清浄化処理に適用することも可能である。   The exhaust gas treatment apparatus according to the present invention is not limited to the exhaust gas purification process from the automobile engine described in the above embodiments, but is an exhaust gas exhausted from an internal combustion engine such as a ship or a diesel generator. In addition, the present invention can be applied to purification treatment of exhaust gas exhausted from thermal power generation or the like. Further, the present invention can be applied to a purification process of exhaust gas exhausted from a combustion apparatus such as an incinerator.

本発明の実施の形態1による排気ガス処理装置の基本的な構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a basic configuration of an exhaust gas treatment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1による排気ガス処理装置の具体的な構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the exhaust-gas processing apparatus by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係り、放電プラズマ改質装置と放電プラズマ活性化装置の具体的構成を一部破断して示す斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view illustrating a specific configuration of a discharge plasma reforming apparatus and a discharge plasma activation apparatus, partially broken, according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係り、放電プラズマ改質処理した前後の排気ガスを赤外線吸光光度計で分析した結果を示すグラフである。It is a graph which concerns on Embodiment 1 of this invention and shows the result of having analyzed the exhaust gas before and behind discharge plasma modification processing with the infrared absorption photometer. 本発明の実施の形態1に係り、温度とエチレンおよびプロピレンの生成量の関係を示すグラフである。It is a graph which concerns on Embodiment 1 of this invention and shows the relationship between temperature and the production amount of ethylene and propylene. 本発明の実施の形態2による排気ガス処理装置の要部の構成を模式的に示す断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which shows typically the structure of the principal part of the exhaust gas processing apparatus by Embodiment 2 of this invention. 参考例1による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the exhaust-gas processing apparatus by the reference example 1. FIG. 参考例2による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 2 . 本発明の実施の形態による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the exhaust gas processing apparatus by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態に係り、充填層型放電プラズマ改質装置の具体的構成を一部破断して示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a specific configuration of a packed bed type discharge plasma reforming apparatus, with a part thereof broken, according to a third embodiment of the present invention. 参考例3による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 3 . 参考例4による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 4 ; 参考例5による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 5 . 参考例6による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 6 . 参考例7による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 7 . 参考例8による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。 10 is a configuration diagram illustrating a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 8. FIG. 参考例9による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。 10 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 9. FIG. 参考例10による排気ガス処理装置の構成を示す構成図である。 10 is a configuration diagram showing a configuration of an exhaust gas treatment device according to Reference Example 10. FIG. 参考例10に係り、排気ガス改質装置の具体的構成を一部破断して示す斜視図である。FIG. 16 is a perspective view showing a specific configuration of an exhaust gas reforming apparatus according to Reference Example 10 with a part broken away.

1 エンジン、2 排気マニホルド、3 排気ガス改質装置、4 排気ガス活性化装置、5 触媒式浄化装置、6 消音器、7 排気ガス出口、8 排気管、22 高電圧電極、23 メッシュ、24 接地電極、31 放電プラズマ改質装置、32 プラズマ生成制御装置、37 充填層型放電プラズマ改質装置、39 触媒式改質装置、41 放電プラズマ活性化装置、42 プラズマ生成制御装置、50 ブローバイガス供給装置、51 ヒータ、52 改質ガス供給ノズル、60 燃料タンク、61 燃料供給装置、62 燃料蒸発ガス供給装置、64 改質ガス供給ノズル、70 チタン酸バリウムビーズ、71 温度センサ、72 温度調節器、81 エアーポンプ、82 オゾン発生器、83 オゾン発生用電源、84 オゾン注入ノズル、90紫外線ランプ、91 光触媒、100 冷却装置、110 ヒータ、111 温度センサ、112 温度調節器、120 早期活性触媒式浄化装置、150 ZSM−5のビーズ、200 排気マニホルド、300 触媒充填式の放電プラズマ改質装置、310 プラズマ生成制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine, 2 Exhaust manifold, 3 Exhaust gas reformer, 4 Exhaust gas activation device, 5 Catalytic purifier, 6 Silencer, 7 Exhaust gas outlet, 8 Exhaust pipe, 22 High voltage electrode, 23 mesh, 24 Ground Electrode, 31 Discharge plasma reforming device, 32 Plasma generation control device, 37 Packed bed type discharge plasma reforming device, 39 Catalytic reforming device, 41 Discharge plasma activation device, 42 Plasma generation control device, 50 Blow-by gas supply device , 51 heater, 52 reformed gas supply nozzle, 60 fuel tank, 61 fuel supply device, 62 fuel evaporative gas supply device, 64 reformed gas supply nozzle, 70 barium titanate beads, 71 temperature sensor, 72 temperature regulator, 81 Air pump, 82 ozone generator, 83 ozone generator, 84 ozone injection nozzle, 90 purple Line lamp, 91 Photocatalyst, 100 Cooling device, 110 Heater, 111 Temperature sensor, 112 Temperature controller, 120 Early activation catalytic purification device, 150 ZSM-5 beads, 200 Exhaust manifold, 300 Catalyst-filled discharge plasma reforming Apparatus, 310 Plasma generation control apparatus.

Claims (6)

排気ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する放電プラズマ処理装置と、排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置と、反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する触媒式浄化装置とを、排気ガスの排気経路に順に備えたことを特徴とする排気ガス処理装置。Discharge plasma treatment apparatus for reforming at least part of saturated hydrocarbons in exhaust gas to unsaturated hydrocarbons, and exhaust gas activation apparatus for converting at least part of harmful components in exhaust gas into highly reactive gas And an exhaust gas treatment device comprising a catalyst type purifying device for purifying harmful components converted into highly reactive gas with a catalyst in order in an exhaust gas exhaust path. 排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置と、反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する触媒式浄化装置とを、排気経路に順に備え、かつ、ブローバイガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する放電プラズマ処理装置と、上記放電プラズマ処理装置によって飽和炭化水素の少なくとも一部が改質されたブローバイガスを上記排気ガスに添加する手段とを備えたことを特徴とする排気ガス処理装置。An exhaust gas activation device that converts at least a part of harmful components in the exhaust gas into highly reactive gas, and a catalytic purification device that cleans harmful components converted into highly reactive gas with a catalyst, A discharge plasma processing apparatus for sequentially preparing in the exhaust path and reforming at least a part of saturated hydrocarbons in blow-by gas into unsaturated hydrocarbons, and at least a part of the saturated hydrocarbons being reformed by the discharge plasma processing apparatus And means for adding the blowby gas to the exhaust gas. 排気ガス中の有害成分の少なくとも一部を反応性の高いガスに転化する排気ガス活性化装置と、反応性の高いガスに転化された有害成分を触媒によって清浄化する触媒式浄化装置とを、排気経路に順に備え、かつ、燃料蒸発ガス中の飽和炭化水素の少なくとも一部を不飽和炭化水素に改質する放電プラズマ処理装置と、上記放電プラズマ処理装置によって飽和炭化水素の少なくとも一部が改質された燃料蒸発ガスを上記排気ガスに添加する手段とを備えたことを特徴とする排気ガス処理装置。An exhaust gas activation device that converts at least a part of harmful components in the exhaust gas into highly reactive gas, and a catalytic purification device that cleans harmful components converted into highly reactive gas with a catalyst, A discharge plasma processing apparatus for sequentially preparing at the exhaust path and reforming at least a part of saturated hydrocarbons in the fuel evaporative gas into unsaturated hydrocarbons, and at least a part of the saturated hydrocarbons modified by the discharge plasma processing apparatus An exhaust gas processing apparatus, comprising: means for adding the refined fuel evaporative gas to the exhaust gas. 放電プラズマ処理装置の処理温度は400℃より大きく650℃以下の範囲であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の排気ガス処理装置。The exhaust gas processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a processing temperature of the discharge plasma processing apparatus is in a range of more than 400 ° C and not more than 650 ° C. 放電プラズマ処理装置は充填層型放電プラズマ処理装置であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の排気ガス処理装置。The exhaust gas processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the discharge plasma processing apparatus is a packed bed type discharge plasma processing apparatus. 排気ガス活性化装置は第2の放電プラズマ処理装置であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の排気ガス処理装置。The exhaust gas processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust gas activation apparatus is a second discharge plasma processing apparatus.
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