JP2003172123A - 排気浄化装置及び高電圧供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない消費電力で、かつ効率的にＰＭを含む
排気を浄化する。 【解決手段】 コントローラ４０は、帯電用電極２１に
負の高電圧（−１０ｋＶ程度）を印加する。浄化前後の
排気の差圧が所定値以上になると、エンジン回転数及び
排気温度を読み込む。第１乃至第３の集塵極２２，２
４，２６に担持された触媒でＰＭを燃焼できないとき
は、交流電圧及び通電時間を設定して、第１乃至第３の
バリア放電用電極２３，２５，２７に設定された交流電
圧を設定時間だけ印加する。そして、バリア放電によっ
て、第１乃至第３の集塵極２２，２４，２６に堆積され
たＰＭは燃焼される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化装置及び
高電圧供給装置に係り、特にエンジンの排気に含まれる
煤、燃料やエンジンオイルの燃えかすである可溶有機成
分（ＳＯＦ：Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａ
ｃｔｉｏｎ）等の粒子状物質（以下「ＰＭ（Ｐａｒｔｉ
ｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）」という。）を浄化する
のに用いて好適な排気浄化装置及び高電圧供給装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】内燃機
関の開発及び使用においては、内燃機関からの有害な排
気物質を浄化することが重要ある。特にディーゼル機関
の場合、排気中に有害なＰＭが含まれており、ＰＭをど
のように浄化するかが問題となっている。

【０００３】特開平９−３２９０１５号公報では、排気
中に含まれるＰＭを除去するために、一対の電極間に誘
電体で構成された多孔質フィルタ及び誘電体を少なくと
も１つ挟み込んだコロナ放電素子及びそれを用いたガス
処理装置（以下「従来技術１」という。）が提案されて
いる。

【０００４】しかし、従来技術１では、集塵効率を上げ
ようとすると多孔質フィルタの目を細かくする必要があ
る。これにより、処理前の排気と処理後の排気の差圧が
大きくなってしまって、効率的にＰＭを除去することが
できず、圧力損失が大きくなってしまう問題がある。ま
た、一対の電極間に高電圧を印加して放電を起こすこと
によってＰＭを燃焼して除去するので、消費電力が大き
くなってしまう問題もある。

【０００５】特許３０５６６２６号公報（特開平６−２
４１０１９号公報）では、ペレットを電極間に入れて、
その部分を放電することでＰＭを燃焼除去するガス浄化
装置及び方法（以下「従来技術２」という。）が提案さ
れている。

【０００６】しかし、従来技術２では、小さいＰＭを十
分に浄化することができない問題がある。また、従来技
術２は、放電のみでＰＭを燃焼しているので、消費電力
が大きくなってしまう問題もある。

【０００７】特開平９−１４４５２８号公報では、すす
の燃焼において触媒活性である無機化合物を用いて、デ
ィーゼル燃料エンジンからの排ガスに含まれる粒状物質
を除去する方法（以下「従来技術３」という。）が提案
されている。

【０００８】しかし、従来技術３では、例えば３００℃
以下の低温時の場合、ＰＭを燃焼することができない問
題がある。また、従来技術３は、ＰＭの捕集効果が低
く、ＰＭを完全に浄化できない。

【０００９】特開平６−１７６３９号公報では、電極棒
の周辺に位置する碍子の表面に洗浄空気を供給すること
により、碍子に付着したＰＭを除去する車両用ディーゼ
ル機関の排気ガス浄化装置（以下「従来技術３」とい
う。）が提案されている。しかし、従来技術３は、碍子
表面に洗浄空気を吹き付けるだけでは付着力の小さいＰ
Ｍを除去することができるが、強固に付着したＰＭを完
全に除去することができない。

【００１０】また、特開平６−１７６３５３号公報で
は、ニクロム線を碍子表面に近接して設け、その加熱作
用によりＰＭを燃焼除去する車両用ディーゼル機関の排
気ガス浄化装置（以下「従来技術４」という。）が提案
されている。しかし、従来技術４は、ニクロム線を介し
て碍子全体を加熱する必要があり、非常に大きな電力を
必要とする問題がある。

【００１１】本発明は、上述した課題を解決するために
提案されたものであり、少ない消費電力で、かつ効率的
にＰＭを含む排気を浄化することができる排気浄化装置
及び高電圧供給装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を帯電させる帯電
手段と、前記帯電手段により帯電された粒子状物質を集
塵すると共に、粒子状物質を酸化させる能力を少なくと
も有する触媒を担持した１つ以上の集塵フィルタと、前
記集塵フィルタの近傍に配置され、前記集塵フィルタに
集塵された粒子状物質を燃焼するための放電を行う１つ
以上の放電手段と、備えている。

【００１３】請求項１記載の発明では、帯電手段は、高
電圧を印加することによって、エンジンの排気に含まれ
る粒子状物質を帯電させる。ここでは、直流の負電圧を
印加することで、粒子状物質を負極に帯電させるのが好
ましい。なお、帯電手段は、粒子状物質を帯電すること
ができれば特に限定されるものではなく、高周波やイオ
ンシャワーを照射したり、摩擦を用いたりして、粒子状
物質を帯電させてもよい。

【００１４】集塵フィルタは、粒子状物質を集塵するも
のであれば特に限定されないが、メッシュ状の集塵極で
構成され、かつ接地されているのが好ましい。また、集
塵フィルタは、粒子状物質を酸化させる能力を少なくと
も有する触媒を担持している。この触媒は、例えば溶融
塩型触媒が好ましい。なお、この触媒は、粒子状物質を
酸化させる能力だけでなく、さらに窒素酸化物を浄化す
る能力を備えていてもよい。

【００１５】集塵フィルタは、排気の中に含まれる粒子
状物質が帯電しているので、粒子状物質を塊にして、容
易且つ効率的に静電的に集塵することができる。そし
て、排気がどんどん流れると、集塵フィルタには粒子状
物質が次第に堆積される。

【００１６】放電手段は、集塵フィルタに対して放電を
行う。なお、集塵フィルタが１つの場合、放電手段は１
つだけでよい。集塵フィルタが複数の場合は、各集塵フ
ィルタに対応して放電手段を複数設けるのが好ましい。
放電手段は、常時放電を行ってもよいが、少なくとも触
媒が酸化反応を起こしていないときに放電するのが好ま
しい。これにより、触媒が低温であっても、集塵フィル
タに集塵された粒子状物質を燃焼させて浄化することが
できる。一方、集塵フィルタに担持された触媒は、排気
によって高温になると、酸化反応を起こし、集塵フィル
タに堆積された粒子状物質を酸化させて、燃焼させるこ
とができる。

【００１７】したがって、帯電手段によって粒子状物質
を塊にして効率的に集塵すると共に、放電手段による放
電と触媒による酸化反応を用いることで、全温度帯域
で、集塵フィルタに堆積された粒子状物質を酸化させて
燃焼させることができる。この結果、エンジンの排気か
ら粒子状物質を浄化させることができる。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記内燃機関の排気温度を検出する排気温
度検出手段と、前記排気温度検出手段で検出された排気
の温度が所定値未満のときに前記放電手段に放電させる
制御を行う放電制御手段と、を更に備えたことを特徴と
する。

【００１９】請求項２記載の発明では、排気温度検出手
段は、内燃機関の排気温度を検出することで、集塵フィ
ルタに担持された触媒の温度を求めることができる。な
お、排気温度検出手段は、浄化前の排気の温度に限ら
ず、浄化後の排気の温度を検出してもよい。

【００２０】また、放電制御手段は、排気温度検出手段
で検出された排気の温度が所定値未満のときに放電手段
に放電させる。ここにいう所定値とは、触媒が酸化反応
を起こすときの触媒の温度や、触媒による粒子状物質の
燃焼量と放電による粒子状物質の燃焼量がほぼ等しくな
るときの触媒の温度を用いることができる。

【００２１】したがって、排気温度が所定値未満のとき
は触媒の温度が低く、集塵フィルタに堆積された粒子状
物質を触媒で浄化することができないので、放電を行う
ことによって粒子状物質を酸化させて燃焼させることが
できる。

【００２２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記集塵フィルタを複数設け、各
集塵フィルタは、前記粒子状物質を集塵するための網状
部材又は多孔質部材で構成され、排気の上流側から下流
側に向かうに従って目が細かくなるようにしたことを特
徴とする。

【００２３】請求項３記載の発明では、集塵フィルタ
は、複数設けられている。各集塵フィルタは、前記粒子
状物質を集塵するための網状部材又は多孔質部材で構成
されるのが好ましい。各集塵フィルタは、粒子状物質を
集塵するためのフィルタの目の大きさが異なっている。
そこで、各集塵フィルタは、排気の上流側から下流側に
向かって目の大きさが次第に細かくなるように、設置さ
れている。これにより、目の粗い集塵フィルタは、帯電
により大きな塊になった粒子状物質を集塵する。目の細
かい集塵フィルタは、目の粗い集塵フィルタで堆積され
た後で崩れた粒子状物質や、ばらばらのままになってい
る細かい粒子状物質を集塵する。つまり、排気の上流側
で大きな塊の粒子状物質を集塵し、排気の下流側に向か
うに従って次第に細かい粒子状物質を集塵することで、
排気に含まれるすべての粒子状物質を確実に浄化するこ
とができる。

【００２４】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれか１項記載の発明において、前記集塵フィルタ
は、導電性材料で形成されていることを特徴とする。

【００２５】請求項４記載の発明では、集塵フィルタ
は、導電性材料で形成されていることにより、帯電手段
で帯電された粒子状物質を静電的に容易に集塵すること
ができる。

【００２６】請求項５記載の発明は、請求項２から４の
いずれか１項記載の発明において、排気の浄化前後の差
圧を検出する差圧検出手段を更に備え、前記放電制御手
段は、前記差圧検出手段により検出された差圧が所定値
以上になり、かつ前記排気温検出手段により検出された
排気温度が所定値未満のときに、前記放電手段に放電さ
せることを特徴とする。

【００２７】請求項５記載の発明では、差圧検出手段
は、圧損を検出するために、排気の浄化前後の差圧を検
出する。ここで、集塵フィルタに堆積される粒子状物質
が多くなるに従って、差圧検出手段で検出される差圧の
値も大きくなる。

【００２８】集塵フィルタに担持された触媒は、排気温
度が所定値以上の場合では堆積された粒子状物質を酸化
燃焼することができるが、排気温度が所定値未満の場
合、粒子状物質を燃焼することができない。

【００２９】そこで、放電制御手段は、差圧が所定値以
上になり、かつ排気温度が所定値未満のときに、放電手
段に放電させることにより、集塵フィルタに堆積された
粒子状物質を燃焼して浄化することができる。

【００３０】請求項６記載の発明は、内燃機関の排気に
含まれる粒子状物質を帯電させる帯電手段と、発熱体で
構成され、前記帯電手段により帯電された粒子状物質を
集塵する集塵手段と、運転状態に応じて前記集塵手段を
発熱させる発熱制御手段と、を備えている。

【００３１】請求項６記載の発明では、集塵手段は、所
定の電圧が供給されると発熱する発熱体で構成され、帯
電手段で帯電された粒子状物質を捕集する。

【００３２】発熱制御手段は、内燃機関が動作して、内
燃機関から粒子状物質が排出された場合に、発熱体で構
成された集塵手段を発熱させることで、集塵手段に堆積
された粒子状物質を燃焼して除去する。これにより、圧
損の上昇及び捕集効率の低下を抑制することができる。

【００３３】請求項７記載の発明は、内燃機関の排気に
含まれる粒子状物質を帯電させる帯電手段と、発熱体で
構成され、前記帯電手段により帯電された粒子状物質を
集塵する集塵手段と、排気の浄化前後の差圧を検出する
差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出された差
圧が所定値以上のときに前記集塵手段を発熱させる発熱
制御手段と、を備えている。

【００３４】請求項７記載の発明では、集塵手段は、所
定の電圧が供給されると発熱する発熱体で構成され、帯
電手段で帯電された粒子状物質を捕集する。

【００３５】差圧検出手段は、圧損を検出するために、
排気の浄化前後の差圧を検出する。集塵手段に堆積され
る粒子状物質が多くなると、圧損が生じて捕集能力が次
第に低下し、差圧は次第に大きくなる。

【００３６】発熱制御手段は、差圧が所定値以上になる
と、発熱体で構成された集塵手段を発熱させることで、
集塵手段に堆積された粒子状物質を燃焼して除去する。
これにより、圧損の上昇及び捕集効率の低下を抑制する
ことができる。

【００３７】請求項８記載の発明は、請求項７記載の発
明において、前記集塵手段に担持された粒子状物質酸化
触媒と、排気温度を検出する排気温度検出手段と、を更
に備え、前記発熱制御手段は、前記差圧検出手段により
検出された差圧が所定値以上になり、かつ前記排気温検
出手段により検出された排気温度が所定値未満のとき
に、前記集塵手段を発熱させることを特徴とする。

【００３８】請求項８記載の発明では、集塵手段に担持
された粒子状物質酸化触媒は、集塵手段に粒子状物質が
堆積されると、粒子状物質を酸化燃焼させる。しかし、
粒子状物質酸化触媒は、所定温度以上にならないと粒子
状物質を酸化させることができない。

【００３９】発熱制御手段は、差圧が所定値以上にな
り、かつ排気温度が所定値未満のときに、前記集塵手段
を発熱させる。この結果、粒子状物質酸化触媒で粒子状
物質を酸化できない場合に限って集塵手段を発熱させる
ので、圧損の上昇及び捕集効率の低下を抑制すると共
に、消費電力も抑制することができる。

【００４０】請求項９記載の発明は、放電極に高電圧を
供給する高電圧供給手段と、前記放電極を流れる電流を
検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出され
た電流が所定値以上のときに、前記高電圧供給手段の出
力電圧を更に高く制御する電圧制御手段と、を備えてい
る。

【００４１】請求項９記載の発明では、高電圧供給手段
は、放電極に放電を発生させるための高電圧を供給す
る。ここで、放電極は、高電圧が供給されたときに放電
を発生することができるように、絶縁状態になってい
る。

【００４２】電流検出手段は、放電極を流れる電流を検
出するように構成されている。放電極は絶縁状態になっ
ているので、通常の放電時では、電流検出手段はほとん
ど電流を検出することができない。

【００４３】しかし、放電極の絶縁部にゴミ等の物質が
付着すると、放電極からゴミ等の物質を介して外部に電
流が流れる。このため、放電極の絶縁状態を維持するこ
とができなくなり、放電が発生しなくなったり、放電が
弱くなる。

【００４４】そこで、電圧制御手段は、電流検出手段で
検出された電流が所定値以上になると、高電圧供給手段
の出力電圧を更に高く制御する。このとき、放電極は、
高電圧供給手段から供給される過電圧によって放電を発
生し、ゴミ等の物質を燃焼して除去する。この結果、放
電極は、再び絶縁状態になり、効率よく放電を発生でき
る状態に回復する。

【００４５】請求項１０記載の発明は、前記放電極に高
電圧を供給する請求項９記載の高電圧供給装置と、前記
放電極からの放電によって帯電された粒子状物質を集塵
する集塵手段と、を備えている。

【００４６】請求項１０記載の発明では、高電圧供給装
置は、放電極に放電用の高電圧を供給する。このとき、
放電極は、放電を発生して、内燃機関の排気に含まれる
粒子状物質を帯電させる。集塵手段は、粒子状物質が帯
電しているので、粒子状物質を塊にして、容易且つ効率
的に静電的に集塵する。

【００４７】ここで、放電極の絶縁部に粒子状物質が付
着して放電極の絶縁状態を維持することができなくなる
と、放電極から粒子状物質を介して外部に電流が流れ
る。

【００４８】そこで、電圧制御手段は、電流検出手段で
検出された電流が所定値以上になると、高電圧供給手段
の出力電圧を更に高く制御する。このとき、放電極は、
高電圧供給手段から供給される過電圧によって放電を発
生し、粒子状物質を燃焼して除去する。そして、放電極
は、再び絶縁状態になり、効率よく放電を発生できる状
態に回復する。すなわち、放電によって粒子状物質を燃
焼除去することで、静電捕集能力を回復することができ
る。

【００４９】請求項１１記載の発明は、請求項１から８
のいずれか１項記載の発明において、前記帯電手段は、
放電を発生させる放電極と、前記放電極に高電圧を供給
する高電圧供給手段と、前記放電極を流れる電流を検出
する電流検出手段と、電流検出手段により検出された電
流が所定値以上のときに、前記高電圧供給手段の出力電
圧を更に高く制御する電圧制御手段と、を備えたことを
特徴とする。

【００５０】請求項１１記載の発明では、帯電手段は、
請求項９記載の高電圧供給装置で構成されている。した
がって、放電極に粒子状物質が付着して、粒子状物質の
静電捕集能力が低下した場合であっても、放電によって
粒子状物質を燃焼除去することで、静電捕集能力を回復
することができる。

【００５１】なお、請求項９記載の発明の他に、次のよ
うな高電圧供給装置を用いてもよい。すなわち、内燃機
関の排気浄化装置に高電圧を供給する高電圧供給装置で
あって、前記排気浄化装置の内部の放電極に高電圧を供
給する高電圧供給手段と、前記排気浄化装置と前記放電
極とを絶縁する絶縁部と、前記放電極に前記高電圧を供
給したときの電流を検出する電流検出手段と、電流検出
手段により検出された電流が所定値以上のときに、前記
高電圧供給手段の出力電圧を更に高く制御して前記絶縁
部に放電させる電圧制御手段と、を備えた高電圧供給装
置でもよい。ここで、前記絶縁部は、碍子で構成されて
いるのが好ましい。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００５３】［第１の実施の形態］図１に示すように、
本発明の第１の実施の形態に係る排気浄化装置は、エン
ジン１００内の図示されていないクランク軸の回転角を
検出するクランク角センサ１１と、エンジン１００から
排気管１０１を介して供給される排気の温度を検出する
排気温センサ１２と、浄化前後の排気の差圧を検出する
差圧計１３と、直流電圧を印加する直流電源装置１４
と、交流電圧を印加する交流電源装置１５と、排気を浄
化するために一時貯蔵する反応ケース２０と、交流電源
装置１５から出力される交流電圧の制御やその他の全体
的な制御を行うコントローラ４０と、を備えている。

【００５４】また、排気浄化装置は、図２に示すよう
に、反応ケース２０の内部においては排気の上流から下
流に向かって、排気に含まれる粒子状物質（以下「Ｐ
Ｍ」という。）を帯電させる帯電用電極２１と、ＰＭを
集塵する第１の集塵極２２と、放電を行うための第１の
バリア放電用電極２３と、細かいＰＭを集塵する第２の
集塵極２４と、バリア放電を行うための第２のバリア放
電用電極２５と、更に細かいＰＭを集塵する第３の集塵
極２６と、バリア放電を行うための第３のバリア放電用
電極２７と、を備えている。

【００５５】帯電用電極２１は、コロナ放電によりＰＭ
を帯電させるものである。帯電用電極２１は、具体的に
は図３に示すように、棒状に形成されており、所定間隔
毎に排気の下流側に複数の突起部２１ａを設けている。
帯電用電極２１は、突起部２１ａを介してＰＭを帯電さ
せる。

【００５６】また、帯電用電極２１は、図２に示すよう
に、その両端がそれぞれ碍子２８によって反応ケース２
０に固定されており、排気の流れに対して軸方向が直交
するようになっている。また、帯電用電極２１は、直流
電源装置１４の負電極側に接続されている。なお、帯電
用電極２１は、碍子２８によって固定されているので、
反応ケース２０に絶縁された状態になっている。

【００５７】第１の集塵極２２は、図４に示すように、
帯電されたＰＭを集塵して捕集するフィルタである。第
１の集塵極２２は、具体的には金属からなる網目状のフ
ォーム、すなわち網目状のメタルフォーム（金網）で構
成されている。なお、第２及び第３の集塵極２４，２６
も同様に、帯電されたＰＭを集塵して捕集するフィルタ
である。

【００５８】また、第１の集塵極２２、第２の集塵極２
４、第３の集塵極２６の順にフィルタの目が細かくなっ
ている。目の粗い第１の集塵極２２としては、例えば図
５（Ａ）に示すようにステンレスの金網が好ましい。目
が少し細かい第２の集塵極２４としては、例えば図５
（Ｂ）に示すように多孔質体にメッキをしたものが好ま
しい。目が一番細かい第３の集塵極２６としては、例え
ば図５（Ｃ）に示すように多孔質金属が好ましい。さら
に、第１乃至第３の集塵極２２，２４，２６は、それぞ
れ反応ケース２０を介して接地されている。

【００５９】第１乃至第３の集塵極２２，２４，２６の
フィルタの目には、ＰＭ酸化能力及びＮＯｘ浄化能力を
有する触媒が担持されている。この触媒は、低温時では
煤（Ｃ）や可溶有機成分（ＳＯＦ）等のＰＭを捕集し、
高温時ではこれらを酸化して浄化する。さらに、この触
媒は、低温時ではＮＯｘを吸蔵し、高温時ではＮＯｘを
浄化することもできる。

【００６０】ＰＭを酸化する触媒としては、溶融塩型触
媒が好ましい。また、ＮＯｘ浄化触媒としては、ＮＯｘ
吸蔵還元型触媒が使用できる。なお、触媒は、前記の例
に限定されるものではなく、ＰＭ酸化、ＮＯｘ浄化をす
ることができれば、使用できる。

【００６１】第１のバリア放電用電極２３は、第１の集
塵極２２と第２の集塵極２４の近傍であって、これらに
挟まれるように設置されている。第１のバリア放電用電
極２３は、バリア放電によって第１の集塵極２２と第２
の集塵極２４に堆積されたＰＭを燃焼する。

【００６２】図６は、第１のバリア放電用電極２３の構
成を示す正面図である。図７は、第１のバリア放電用電
極２３の側面図である。第１のバリア放電用電極２３
は、交流電源装置１５に接続されている印刷導体電極２
３ａと、印刷導体電極２３ａに接続されている印刷導体
基盤２３ｂと、印刷導体基盤２３ｂの周囲を覆っている
アルミナ２３ｃと、で構成されている。

【００６３】印刷導体基盤２３ｂは、アルミナ２３ｃに
よって絶縁されている。また、印刷導体基盤２３ｂには
直径約１ｃｍ程度の複数の貫通穴２３ｄが形成されてお
り、排気はこの貫通穴２３ｄを通って下流側に流れるよ
うになっている。なお、第２及び第３のバリア放電用電
極２５，２７も、第１のバリア放電用電極２３と同様に
構成されている。

【００６４】第２のバリア放電用電極２５は、第２の集
塵極２４と第３の集塵極２６の近傍であって、これらに
挟まれるように設置されている。そして、第２のバリア
放電用電極２５は、バリア放電によって第２の集塵極２
４と第３の集塵極２６に堆積されたＰＭを燃焼する。

【００６５】第３のバリア放電用電極２７は、第３の集
塵極２６の近傍であって、排気の下流側に設置されてい
る。そして、第３のバリア放電用電極２７は、バリア放
電によって第３の集塵極２６に堆積されたＰＭを燃焼す
る。

【００６６】一方、コントローラ４０は、エンジン回転
数に基づいて通電時間を決定するための通電時間テーブ
ルと、エンジン回転数に基づいて交流電圧を決定するた
めの交流電圧テーブルを記憶している。

【００６７】通電時間テーブルは、図８に示すように、
エンジン回転数に対応する通電時間を示している。な
お、エンジン回転数と通電時間の関係は、線形性である
場合に限らず、非線形性であってもよい。また、交流電
圧テーブルは、図９に示すように、エンジン回転数に対
応する交流電圧（実効値）を示している。なお、エンジ
ン回転数と交流電圧の関係は、線形性である場合に限ら
ず、非線形性であってもよい。

【００６８】以上のように構成された排気浄化装置にお
いて、コントローラ４０は、排気に含まれるＰＭを効率
的に浄化するために、図１０に示すステップＳＴ１以下
の処理を実行する。

【００６９】ステップＳＴ１では、コントローラ４０
は、帯電用電極２１に負の高電圧（−１０ｋＶ程度）を
印加して、ステップＳＴ２に移行する。このとき、帯電
用電極２１に印加される電圧の波形は図１１に示すよう
になる。これにより、帯電用電極２１と第１の集塵極２
２の間には電圧勾配（電界）が生じ、帯電用電極２１の
周囲にプラズマが発生する。そして、図３に示すよう
に、排気に含まれるＰＭはプラズマによって負に帯電さ
れる。

【００７０】負に帯電されたＰＭは、図４に示すよう
に、接地されている第１の集塵極２２に静電的に集塵さ
れる。つまり、第１の集塵極２２は、ＰＭを静電捕集す
ることによって、フィルタの目よりも細かいＰＭであっ
ても捕集することができる。なお、第２及び第３の集塵
極２４，２６も接地されており、第１の集塵極２２、第
２の集塵極２４、第３の集塵極２６の順にフィルタの目
が細かくなっている。これにより次のような効果が生じ
る。

【００７１】図１２に示すように、第１の集塵極２２
は、排気の上流側にあるので多量のＰＭを集塵する。こ
のとき、ＰＭは塊になって目の粗い第１の集塵極２２に
堆積していくが、堆積量が増えていくとＰＭの一部が崩
れて下流に流される。

【００７２】第２の集塵極２４は、第１の集塵極２２に
比べてフィルタの目が細かいので、第１の集塵極２２か
ら崩れて流されたＰＭを捕集する。また、同様に、ＰＭ
は第２の集塵極２４に堆積していくが、堆積量が増えて
いくとＰＭの一部が崩れて下流に流される。

【００７３】第３の集塵極２６は、第２の集塵極２４に
比べて更にフィルタの目が細かいので、第２の集塵極２
４から崩れて流されたＰＭを捕集する。この結果、排気
に含まれるＰＭを３段階で捕集することができる。

【００７４】ステップＳＴ２では、コントローラ４０
は、差圧計１３で検出された浄化前後の排気の差圧を読
み込んで、このときの差圧を記憶し、ステップＳＴ３に
移行する。

【００７５】ステップＳＴ３では、コントローラ４０
は、差圧計１３で検出された差圧が所定値以上であるか
を判定する。ここで、第１乃至第３の集塵極２２，２
４，２６がそれぞれ多量のＰＭを捕集している場合、排
気の流れが悪くなり、浄化前後の排気の差圧が所定値以
上になる。一方、第１乃至第３の集塵極２２，２４，２
６がＰＭをあまり捕集してない場合、排気の流れは良好
であり、浄化前後の排気の差圧は所定値未満になる。

【００７６】そこで、コントローラ４０は、差圧が所定
値以上であるときは多量のＰＭが捕集されているのでス
テップＳＴ４に移行し、差圧が所定値未満であるときは
ＰＭがあまり捕集されていないのでステップＳＴ８に移
行する。

【００７７】ステップＳＴ４では、コントローラ４０
は、エンジン１００の回転数を読み込む。ここでは、ク
ランク角センサ１１で検出されたクランク角の変化から
回転速度を演算して、ステップＳＴ５に移行する。そし
て、ステップＳＴ５では、コントローラ４０は、排気温
センサ１２で検出された排気温を読み込んで記憶して、
ステップＳＴ６に移行する。

【００７８】ステップＳＴ６では、コントローラ４０
は、各集塵極に担持された触媒でＰＭを燃焼できるかを
判定する。ここで、触媒は所定温度（例えばＴ₀度）以
上にならないと酸化反応を開始しない。しかし、触媒に
よる燃焼量は、Ｔ₀度以上であっても、ある温度（例え
ばＴ₁度）未満のときはバリア放電による燃焼量よりも
低く、ＰＭを十分に燃焼させることができない。

【００７９】そこで、コントローラ４０は、排気温セン
サ１２で検出された温度がＴ₁度以上であるかを判定
し、Ｔ₁度以上であるときは触媒でＰＭを十分燃焼でき
ると判定して、ステップＳＴ８に移行する。一方、排気
温センサ１２で検出された温度がＴ₁度未満であるとき
は触媒でＰＭを十分に燃焼できないと判定して、ステッ
プＳＴ７に移行する。

【００８０】ステップＳＴ７では、コントローラ４０
は、上述した交流電圧テーブル及び通電時間テーブルを
参照して、ステップＳＴ４で読み込んだエンジン回転数
に基づいて、第１乃至第３のバリア放電用電極２３，２
５，２７に印加すべき交流電圧及び通電時間を設定す
る。そして、設定された交流電圧を設定された通電時間
だけ第１乃至第３のバリア放電用電極２３，２５，２７
に印加する。このとき、交流電圧の波形は、図１３に示
すようになる。なお、交流電圧を印加するときは、アー
ク放電にならないようにする。

【００８１】この結果、第１の集塵極２２と第１のバリ
ア放電用電極２３の間では、バリア放電が発生する。な
お、他の集塵極と他のバリア放電用電極の間でもバリア
放電は発生するが、ここでは第１の集塵極２２と第１の
バリア放電用電極２３の間のバリア放電について説明す
る。

【００８２】図１４に示すように、第１の集塵極２２と
第１のバリア放電用電極２３の間にバリア放電が発生す
ると、第１の集塵極２２に堆積されたＰＭは燃焼する。
このときの反応式は次のようになる。

【００８３】最初に、バリア放電によって放出された電
子は、酸素分子に衝突し、酸素ラジカルを生成する。

【００８４】

【化１】

【００８５】酸素ラジカルは、酸素分子に衝突してオゾ
ンを生成したり、一酸化窒素に衝突して二酸化窒素を生
成する。

【００８６】

【化２】

【００８７】オゾンや二酸化窒素は、煤（Ｃ）に衝突し
て煤を酸化させる。

【００８８】

【化３】

【００８９】また、オゾンや二酸化窒素は、ＳＯＦ（主
成分はハイドロカーボン）に衝突して可溶有機成分（Ｃ
_xＨ_y）を酸化させる。

【００９０】

【化４】

【００９１】このように、第１の集塵極２２に堆積され
たＰＭは、バリア放電によって酸化されて燃焼される。
第２及び第３の集塵極２４，２６に堆積されたＰＭも同
様にして燃焼される。

【００９２】なお、第２の集塵極２４は、排気の上流側
と下流側にそれぞれ配置された第１及び第２のバリア放
電用電極２３，２５に挟まれているので、両側からのバ
リア放電によって多量のＰＭを燃焼して浄化することが
できる。第３の集塵極２６も同様の理由で、多量のＰＭ
を燃焼して浄化することができる。

【００９３】一方、ステップＳＴ３で差圧が所定値未満
であったとき、さらにステップＳＴ６で触媒でＰＭを燃
焼できると判定したときに移行したステップＳＴ８で
は、コントローラ４０は、所定時間を経過したかを判定
する。そして、所定時間経過するまで待機して、所定時
間を経過するとステップＳＴ２に戻る。つまり、所定の
インターバルをおいてから再びステップＳＴ２以下の処
理を実行する。

【００９４】図１５は、ＰＭの燃焼量を示す図である。
実線は、バリア放電によるＰＭの燃焼量を示している。
排気温度が低くても、第１乃至第３の集塵極２２，２
４，２６にそれぞれ交流電圧を印加することができるの
で、バリア放電によって所定の燃焼量を得ることができ
る。但し、排気温度が高くなっても、バリア放電による
ＰＭの燃焼量はあまり変化せず、微増するだけである。

【００９５】同図の鎖線は、触媒によるＰＭの燃焼量を
示している。第１乃至第３の集塵極２２，２４，２６に
それぞれ担持された触媒は、排気によって所定温度（Ｔ
₀度）以上にならないと酸化反応を開始しないため、Ｔ₀
度になるまでＰＭを燃焼することができないが、Ｔ₀度
以上になると酸化反応を開始してＰＭを燃焼する。そし
て、触媒によるＰＭの燃焼量は、Ｔ₁度を超えると、バ
リア放電によるＰＭの燃焼量を超える。

【００９６】同図の点線は、バリア放電及び触媒による
ＰＭの燃焼量を示しており、実線で示した燃焼量と鎖線
で示した燃焼量との和に対応している。

【００９７】以上のように、第１の実施の形態に係る排
気浄化装置は、触媒の酸化反応が生じないような低温で
あっても、第１乃至第３のバリア放電用電極２３，２
５，２７に交流の高電圧を印加することによって、第１
乃至第３の集塵極２２，２４，２６に堆積されたＰＭを
燃焼することができる。さらに、触媒が高温になると触
媒によってＰＭを酸化させて燃焼すると共に、ＮＯｘを
浄化させることができる。すなわち、排気浄化装置は、
低温時においてはバリア放電を行うことによって、各集
塵極に担持された触媒の温度にかかわらず全温度域にお
いてＰＭを燃焼することができる。

【００９８】また、排気浄化装置は、排気の上流側にあ
る帯電用電極２１に負の直流高電圧を印加してＰＭを帯
電させることによって、多量のＰＭを塊にして第１乃至
第３の集塵極２２，２４，２６に堆積することができる
ので、効率的にＰＭを集塵して浄化することができる。

【００９９】なお、本実施の形態では、コントローラ４
０は、エンジン回転数に対応する通電時間を示す通電時
間テーブルと、エンジン回転数に対応する交流電圧を示
す交流電圧テーブルを記憶していたが、これらに代えて
他のテーブルを記憶していてもよい。

【０１００】例えば、コントローラ４０は、エンジン負
荷に対応する通電時間を示す第２の通電時間テーブル
や、エンジン負荷に対応する交流電圧を示す第２の交流
電圧テーブルを記憶することもできる。この場合、コン
トローラ４０は、エンジン回転数やその他の入力情報に
基づいて負荷を演算し、第２の通電時間テーブルや第２
の交流電圧テーブルを参照して、演算された負荷に対応
する通電時間及び交流電圧を求めればよい。また、コン
トローラ４０は、エンジン回転数と負荷の両方を考慮し
て、通電時間及び交流電圧を求めることもできる。

【０１０１】［第２の実施の形態］つぎに、本発明の第
２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の
形態と同一の部位については同一の符号を付し、その詳
細な説明は省略する。本実施の形態に係る排気浄化装置
は、第１の実施の形態と比べて、集塵極とバリア放電用
電極の配置が異なっている。

【０１０２】具体的には図１６に示すように、排気浄化
装置は、反応ケース２０内の排気の上流側から下流側に
向かって、帯電用電極２１、第１のバリア放電用電極２
３、第１の集塵極２２、第２のバリア放電用電極２５、
第２の集塵極２４、第３のバリア放電用電極２７、第３
の集塵極２６を設けている。つまり、各集塵極に対して
排気上流側にそれぞれバリア放電用電極が配置されてい
る。

【０１０３】特に、第１の集塵極２２は、排気の上流側
にある第１のバリア放電用電極２３と、排気の下流側に
ある第２のバリア放電用電極２５に挟まれており、両側
からバリア放電が与えられ、燃焼能力が大きくなってい
る。第１の集塵極２２は、第２及び第３の集塵極２４，
２６に比べて排気の上流側にあり、多量のＰＭを集塵す
るので、第１の実施の形態に比べて、多量のＰＭを燃焼
して浄化することができる。

【０１０４】以上のように、第２の実施の形態に係る排
気浄化装置は、ＰＭの堆積量が多い第１の集塵極２２に
対して、排気の上流側に第１のバリア放電用電極２３を
配置し、排気の下流側に第２のバリア放電用電極２５を
配置することによって、多量のＰＭを酸化燃焼して、Ｐ
Ｍによる目詰まりを防止して、排気に含まれるＰＭを効
率よく浄化することができる。

【０１０５】なお、本発明は上述した第１及び第２の実
施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
記載された発明の範囲内で種々の設計上の変更を行うこ
とができる。例えば、第１及び第２の実施の形態では、
帯電用電極２１は１本であるものとして説明したが、２
本以上あってもよいのは勿論である。

【０１０６】また、第１及び第２の実施の形態では、集
塵極の数が３つの場合を例に挙げて説明したが、集塵極
の数は１つ以上であれば特に限定されるものではない。
また、集塵極の数よりもバリア放電用電極の数を１つ多
くし、全部の集塵極の上流側と下流側にバリア放電用電
極を設置してもよい。さらに、集塵極に担持された触媒
は、ＰＭ酸化能力とＮＯｘ浄化能力の２つを備えていた
が、ＰＭ酸化能力だけを備えていてもよい。

【０１０７】なお、触媒でＰＭを十分燃焼できる場合に
は、第１乃至第３のバリア放電用電極２３，２５，２７
のない構成であってもよい。

【０１０８】［第３の実施の形態］つぎに、第３の実施
の形態について説明する。なお、上述した実施の形態と
同一の部位については同一の符号を付し、その詳細な説
明は省略する。

【０１０９】第３の実施の形態に係る排気浄化装置は、
図１とほぼ同様に構成されているが、交流電源装置１５
に代えて、図１７に示すように発熱用電源装置１６を備
えている。

【０１１０】反応ケース２０は、図１８に示すように、
排気に含まれるＰＭをコロナ放電により帯電させる帯電
用電極２１と、帯電されたＰＭを集塵する第４の集塵極
２９と、を備えている。

【０１１１】帯電用電極２１は、第１の実施の形態と同
様に、その両端がそれぞれ碍子２８によって反応ケース
２０に固定されており、反応ケース２０に絶縁された状
態になっている。

【０１１２】第４の集塵極２９は、図１９に示すよう
に、発熱用電源装置１６からの電圧が印加される電極部
２９ａと、メッシュ状の電熱線で構成された集塵部２９
ｂと、を備えている。したがって、集塵部２９ｂは、電
極部２９ａに電圧が印加されたときに発熱するようにな
っている。

【０１１３】集塵部２９ｂには、ＰＭ酸化触媒とＮＯｘ
浄化触媒が担持されている。ＰＭ酸化触媒は、低温時で
はすすや可溶有機成分等のＰＭを捕集し、高温時ではこ
れらを酸化して浄化する。ＮＯｘ浄化触媒は、低温時で
はＮＯｘを吸蔵し、高温時ではＮＯｘを浄化する。上記
触媒としては、例えばＰｔ系触媒等が好ましい。

【０１１４】以上のように構成された排気浄化装置にお
いて、コントローラ４０は、排気に含まれるＰＭを効率
的に浄化するために、図２０に示すステップＳＴ１以下
の処理を実行する。なお、図２０に示すフローチャート
は、図１０に示したフローチャートとほぼ同様である
が、ステップＳＴ７の処理に代えてステップＳＴ１０の
処理を行う点が異なっている。

【０１１５】ステップＳＴ１０では、排気の浄化前後の
差圧が所定値以上であり、第４の集塵極２９に堆積され
たＰＭを触媒で燃焼できない状態であるので、コントロ
ーラ４０は、第４の集塵極２９に所定時間通電するよう
に発熱用電源装置１６を制御する。この結果、第４の集
塵極２９は、発熱用電源装置１６から電圧が供給されて
発熱し、堆積されたＰＭを燃焼して除去する。そして、
コントローラ４０は、再びステップＳＴ２に戻り、ステ
ップＳＴ２以下の処理を実行する。

【０１１６】以上のように、第３の実施の形態に係る排
気浄化装置は、圧損が生じ、かつ排気温度が低くて触媒
でＰＭを燃焼できない場合には、第４の集塵極２９に通
電する。この結果、第４の集塵極２９の発熱によってＰ
Ｍを燃焼除去するので、圧損を低減すると共にＰＭの捕
集効率の低下を抑制することができる。

【０１１７】また、上記排気浄化装置は、排気が所定温
度以上の場合には、第１の実施の形態と同様に、第４の
集塵極２９に担持されたＰＭ酸化触媒によってＰＭを燃
焼することができるので、消費電力を抑制することもで
きる。また、第４の集塵極２９にはＮＯｘ浄化触媒が担
持されているので、排気に含まれたＮＯｘを浄化するこ
ともできる。

【０１１８】［第４の実施の形態］つぎに、第４の実施
の形態について説明する。なお、上述した実施の形態と
同一の部位については同一の符号を付し、その詳細な説
明は省略する。

【０１１９】第４の実施の形態に係る排気浄化装置は、
図２１に示すように、直流電圧を印加する直流電源装置
１４と、電流を検出する電流検出器１７と、排気を浄化
するために一時貯蔵する反応ケース２０と、直流電源装
置１４の出力電圧の制御やその他の全体的な制御を行う
コントローラ４０と、を備えている。

【０１２０】反応ケース２０は、排気に含まれるＰＭを
コロナ放電により帯電させる帯電用電極２１と、帯電さ
れたＰＭを集塵する第５の集塵極３０と、を備えてい
る。

【０１２１】第５の集塵極３０は、特に限定されるもの
ではなく、例えば図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、
ステンレスの金網、メッキ等の導電性のコーティングが
施された多孔体、金属多孔体のいずれで構成されてもよ
い。また、第５の集塵極３０は、セラミックフォームで
構成されてもよい。

【０１２２】帯電用電極２１は、その両端がそれぞれ碍
子２８によって反応ケース２０に固定されており、反応
ケース２０に絶縁された状態になっている。なお、反応
ケース２０は接地されている。

【０１２３】電流検出器１７は、帯電用電極２１を流れ
る電流を検出し、検出結果をコントローラ４０に供給す
る。コントローラ４０は、電流検出器１７で検出された
電流値に基づいて、直流電源装置１４の出力電圧を制御
する。

【０１２４】ここで、ＰＭが碍子２８に付着すると、反
応ケース２０と帯電用電極２１との絶縁状態を維持する
ことができなくなる。そして、コロナ放電が弱くなり、
ＰＭの静電捕集の効率が低下する。そこで、コントロー
ラ４０は、反応ケース２０と帯電用電極２１との絶縁状
態を維持すべく、図２２に示すステップＳＴ１１以下の
処理を実行する。

【０１２５】ステップＳＴ１１では、コントローラ４０
は、帯電用電極２１に負の高電圧（−１０ｋＶ程度）を
印加して、ステップＳＴ２に移行する。この結果、帯電
用電極２１と第５の集塵極３０の間には電圧勾配（電
界）が生じ、帯電用電極２１の周囲にプラズマが発生す
る。そして、排気に含まれるＰＭはプラズマによって負
に帯電される。

【０１２６】ステップＳＴ１２及びステップＳＴ１３で
は、コントローラ４０は、電流検出器１７を介して電流
値を検出し、検出された電流値が所定値以上であるかを
判定する。

【０１２７】ここにいう所定値は、コロナ放電によって
ＰＭを十分に帯電させることができるか否かを判定する
ための閾値である。碍子２８にＰＭが付着して、帯電用
電極２１から反応ケース２０を介して外部に電流が流れ
ると、コロナ放電が十分に発生しなくなり、静電捕集の
効率が低下する。つまり、上記所定値は、静電捕集の効
率が低下したか否かを判定するための閾値でもある。

【０１２８】そして、電流値が所定値以上であるとき
は、静電捕集の効率が低下しているのでステップＳＴ１
５に移行する。また、電流値が所定値以上でないとき
は、静電捕集の効率は低下していないので、ステップＳ
Ｔ１４に移行する。

【０１２９】ステップＳＴ１４では、コントローラ４０
は、直流電源装置１４の出力電圧を初期値にした状態の
ままで所定時間運転し、再びステップＳＴ１２に戻る。
したがって、コントローラ４０は、通常の静電捕集を行
っているときは、ステップＳＴ１２、ステップＳＴ１３
及びステップＳＴ１７の処理を繰り返し実行する。

【０１３０】一方、ステップＳＴ１５では、コントロー
ラ４０は、帯電用電極２１に対して過電圧を印加するよ
うに直流電源装置１４を制御して、ステップＳＴ１６に
移行する。したがって、直流電源装置１４は、図２３に
示すように、通常（コロナ放電時）では−１０ｋＶの電
圧を出力し、ステップＳＴ１５では過電圧を出力する。
そして、帯電用電極２１は、過電圧が印加されると、図
２４に示すように、碍子２８の周辺で放電を起こして碍
子２８の周囲に付着されたＰＭを燃焼する。

【０１３１】ステップＳＴ１６では、コントローラ４０
は、帯電用電極２１に過電圧が印加された状態のままで
所定時間運転し、所定時間経過後ステップＳＴ１７に移
行する。所定時間は、碍子２８の周囲に付着されたＰＭ
をほぼ完全に燃焼できる時間が好ましい。この結果、反
応ケース２０と帯電用電極２１は、再び絶縁状態にな
る。

【０１３２】ステップＳＴ１７では、コントローラ４０
は、直流電源装置１４の出力電圧を初期値（−１０ｋ
Ｖ）に戻して、再びステップＳＴ１２に戻る。つまり、
コントローラ４０は、碍子２８の周囲に付着されたＰＭ
を除去した後は、再びＰＭを帯電させるために、直流電
源装置１４の出力電圧を初期値に設定する。

【０１３３】以上のように、第４の実施の形態に係る排
気浄化装置は、碍子２８にＰＭが付着して静電捕集の効
率が低下した場合には、帯電用電極２１に過電圧を印加
して放電を発生させて、ＰＭを燃焼除去することができ
る。これにより、帯電用電極２１の絶縁性を回復させ
て、効率的にコロナ放電を発生するので、静電捕集能力
の低下を抑制して、安定してＰＭを浄化することができ
る。

【０１３４】なお、本実施の形態に係る排気浄化装置
は、第１から第３の実施の形態に適用することができ
る。すなわち、第１から第３の実施の形態に係る排気浄
化装置は、帯電用電極２１を流れる電流を検出する電流
検出器１７を更に備えもよい。このとき、コントローラ
４０は、電流検出器１７で検出された電流値が所定値以
上になったときに、帯電用電極２１に過電圧を印加すれ
ばよい。

【０１３５】［第５の実施の形態］つぎに、第５の実施
の形態について説明する。図２５は、第５の実施の形態
に係る排気浄化装置の要部構成図である。

【０１３６】第５の実施の形態に係る排気浄化装置は、
高電圧を発生する高電圧発生装置１と、高電圧発生時に
導線２を流れる電流を検出する電流計３と、ディーゼル
エンジンからの排気が供給される排気管４と、排気管４
内の排気に含まれるＰＭを静電捕集する静電捕集装置５
と、電流計３の計測結果に基づいて高電圧発生装置１の
出力電圧制御を行うコントローラ６と、を備えている。

【０１３７】導線２の一端側は、高電圧発生装置１に接
続されている。導線２の他端側は、排気管４内に設置さ
れた静電捕集装置５の高電圧導入部に接続されている。
また、導線２は、碍子７によって排気管４との絶縁状態
が保たれている。静電捕集装置５は、ＰＭを帯電して捕
集することができれば特に限定されないが、例えば第１
乃至第４の実施の形態で用いられたものを用いることが
できる。

【０１３８】高電圧発生装置１が高電圧Ｖ₀を発生する
と、図２６に示すように、碍子７の表面には排気中のＰ
Ｍが付着する。このため、導線２に供給された高電圧
は、碍子７の表面に付着されたＰＭ層、排気管４を介し
て漏電する。この結果、電流計３によって計測される電
流値は、図２７に示すように、ＰＭの付着に起因する漏
電によって徐々に増加する。一方、導線２に印加される
電圧値は、図２８に示すように、漏電によって徐々に低
下する。

【０１３９】コントローラ６は、図２２に示したステッ
プＳＴ１１からステップＳＴ１７までの処理を実行す
る。コントローラ６が過電圧を印加するように高電圧発
生装置１を制御すると（ステップＳＴ１５）、図２９に
示すように、碍子７に沿面放電が発生し、碍子７に付着
したＰＭは浄化される。

【０１４０】ＰＭが浄化されると、図３０に示すよう
に、電流計３によって計測される電流値は元の電流レベ
ルＩ₀に戻る。コントローラ６は、電流値が元の電流レ
ベルＩ₀に戻ると、碍子７の絶縁性が回復したものとみ
なして、電圧を初期値に戻すように高電圧発生装置１を
制御する（ステップＳＴ１７）。

【０１４１】図３１は、排気管４に導入している電圧の
経時変化を示す図である。同図によると、排気管４に導
入している電圧（導線２の電圧）は、碍子７にＰＭが付
着すると共に漏電して低下する（Ａ期間）。電圧の低下
と共に電流が所定値まで低下すると、再生処理が働き、
電圧は一時的に大きくなる（Ｂ期間）。Ｂ期間の再生処
理後、電圧は元の電圧レベルＶ₀に回復する。なお、従
来の方法は回復処理をすることができないため、電圧は
下降の一途をたどり、静電捕集装置５が機能しなくなっ
た。

【０１４２】以上のように、第５の実施の形態に係る排
気浄化装置は、碍子７にＰＭが付着して静電捕集の効率
が低下した場合には、過電圧を印加して放電を発生させ
て、７に付着したＰＭを燃焼除去することができる。

【０１４３】なお、本実施の形態では、高電圧の導入先
として静電捕集装置５を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。例えば、プラズマ放
電でＰＭを除去する排気浄化装置や、プラズマでＮＯｘ
等のガス成分を浄化するプラズマ浄化装置であってもよ
い。すなわち、高電圧が供給される装置は特に限定され
るものではない。

【０１４４】また、本実施の形態では、ディーゼルエン
ジンの排気管を想定して説明したが、内燃機関は特に限
定されるものではなく、希薄燃焼可能なガソリンエンジ
ンでもよく、ガスタービンであってもよい。さらに、加
熱用ボイラーの排気ダクトでＰＭやＮＯｘを浄化する装
置に対しても本発明を適用することができる。

【０１４５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、排気に含まれる
粒子状物質を帯電させて、粒子状物質を酸化させる能力
を少なくとも有する触媒を担持した集塵フィルタによっ
て帯電された粒子状物質を集塵し、集塵フィルタに集塵
された粒子状物質を放電手段で燃焼することによって、
粒子状物質を容易且つ効率的に集塵すると共に、全温度
帯域において集塵された粒子状物質を燃焼させて浄化す
ることができる。

【０１４６】請求項２記載の発明は、排気の温度が所定
値未満のときに放電手段に放電させることによって、触
媒が酸化反応を起こさない低温においても、集塵フィル
タに集塵された粒子状物質を燃焼させて浄化することが
できる。

【０１４７】請求項３記載の発明は、集塵フィルタを複
数設けると共に、各集塵フィルタは、前記粒子状物質を
集塵するための網状部材又は多孔質部材で構成され、排
気の上流側から下流側に向かうに従って目が細かくなる
ようになっているので、排気の上流側で大きな塊の粒子
状物質を集塵し、排気の下流側に向かうに従って次第に
細かい粒子状物質を集塵して、排気に含まれるすべての
粒子状物質を確実に浄化することができる。

【０１４８】請求項４記載の発明は、集塵フィルタは導
電性材料で形成されていることにより、帯電手段で帯電
された粒子状物質を静電的に容易に集塵することができ
る。

【０１４９】請求項５記載の発明は、排気の浄化前後の
差圧が所定値以上になり、かつ排気温度が所定値未満の
ときに、放電手段に放電させることにより、集塵フィル
タに堆積された粒子状物質を燃焼して浄化することがで
きる。

【０１５０】請求項６記載の発明は、帯電手段により帯
電された粒子状物質を、発熱体で構成された集塵手段で
集塵して、運転状態に応じて集塵手段を発熱させること
により、集塵手段に堆積された粒子状物質を燃焼して除
去することができる。

【０１５１】請求項７記載の発明は、排気の浄化前後の
差圧が所定値以上のときに、発熱体で構成された集塵手
段を発熱させることにより、集塵手段に堆積された粒子
状物質を燃焼して除去することができる。

【０１５２】請求項８記載の発明は、排気の浄化前後の
差圧が所定値以上になり、かつ排気温度が所定値未満の
ときに、集塵手段を発熱させることにより、集塵手段に
堆積された粒子状物質を燃焼して除去すると共に、消費
電力を抑制することができる。

【０１５３】請求項９記載の発明は、電流検出手段によ
り検出された電流が所定値以上のときに、放電極に供給
する高電圧を更に高くするように高電圧供給手段を制御
することにより、放電極に付着する物質を燃焼して除去
することができる。

【０１５４】請求項１０および１１記載の発明は、高電
圧供給装置によって放電極に放電用の高電圧を供給し、
放電極からの放電によって帯電された粒子状物質を集塵
することにより、放電によって粒子状物質を燃焼除去す
ることで、静電捕集能力を回復することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排気浄化装置
の構成図である。

【図２】排気浄化装置の反応ケース内の構成を示す図で
ある。

【図３】帯電用電極を説明するための図である。

【図４】第１の集塵極を説明するための図である。

【図５】第１乃至第３の集塵極の材質を説明するための
図である。

【図６】第１のバリア放電用電極の構成を示す正面図で
ある。

【図７】第１のバリア放電用電極の側面図である。

【図８】通電時間テーブルを示す図である。

【図９】交流電圧テーブルを示す図である。

【図１０】コントローラの動作手順を説明するフローチ
ャートである。

【図１１】帯電用電極に印加される直流電圧の波形図で
ある。

【図１２】第１乃至第３の集塵極で捕集されるＰＭの状
態を説明するための図である。

【図１３】第１乃至第３のバリア放電用電極に印加され
る交流電圧の波形図である。

【図１４】バリア放電を行っているときの状態を説明す
るための図である。

【図１５】ＰＭの燃焼量を示す図である。

【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る排気浄化装
置の反応ケース内の構成を示す図である。

【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る排気浄化装
置の構成を示す図である。

【図１８】排気浄化装置の反応ケースの構成を示す図で
ある。

【図１９】第４の集塵極の構成を示す図である。

【図２０】コントローラの動作手順を説明するフローチ
ャートである。

【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る排気浄化装
置の構成を示す図である。

【図２２】コントローラの動作手順を説明するフローチ
ャートである。

【図２３】直流電源装置の出力電圧の波形図である。

【図２４】帯電用電極及び碍子の周囲に付着したＰＭを
燃焼除去する状況を説明する図である。

【図２５】本発明の第５の実施の形態に係る排気浄化装
置の要部構成図である。

【図２６】碍子の表面に付着したＰＭの状態を説明する
図である。

【図２７】電流の経時変化を示す図である。

【図２８】電圧の経時変化を示す図である。

【図２９】碍子に沿面放電が発生した状態を説明する図
である。

【図３０】電流の経時変化を示す図である。

【図３１】電圧の経時変化を示す図である。

【符号の説明】

１１ クランク角センサ １２ 排気温センサ １３ 差圧計 １４ 直流電源装置 １５ 交流電源装置 １６ 発熱用電源装置 １７ 電流検出器 ２０ 反応ケース ２１ 帯電用電極 ２２ 第１の集塵極 ２３ 第１のバリア放電用電極 ２４ 第２の集塵極 ２５ 第２のバリア放電用電極 ２６ 第３の集塵極 ２７ 第３のバリア放電用電極 ２８ 碍子 ２９ 第４の集塵極 ３０ 第５の集塵極 ４０ コントローラ １００ エンジン １０１ 排気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１Ｄ Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ０３Ｃ 3/38 Ｂ０３Ｃ 3/155 3/45 Ｚ 3/38 3/60 3/45 3/68 Ｚ 3/60 3/74 Ｅ 3/68 Ｚ 3/74 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｚ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ Ｂ０３Ｃ 3/14 Ａ Ｂ (72)発明者 荒川 宮男 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA24 DA04 DA10 FA27 3G090 AA01 AA03 AA06 BA01 BA08 CA00 CA01 CB12 DA04 DA12 4D048 AA14 AB03 BB02 BB07 BB15 CC32 CC53 CC63 CD05 DA01 DA02 DA03 DA06 DA07 DA13 DA20 EA03 4D054 AA03 BA03 BB03 BC12 BC25 CA11 CA14 CA18 CA19 CA20 DA09 DA11 EA22

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を
   帯電させる帯電手段と、 前記帯電手段により帯電された粒子状物質を集塵すると
   共に、粒子状物質を酸化させる能力を少なくとも有する
   触媒を担持した１つ以上の集塵フィルタと、 前記集塵フィルタの近傍に配置され、前記集塵フィルタ
   に集塵された粒子状物質を燃焼するための放電を行う１
   つ以上の放電手段と、 を備えた排気浄化装置。
2. 【請求項２】 前記内燃機関の排気温度を検出する排気
   温度検出手段と、 前記排気温度検出手段で検出された排気の温度が所定値
   未満のときに前記放電手段に放電させる制御を行う放電
   制御手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項１記
   載の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 前記集塵フィルタを複数設け、 各集塵フィルタは、前記粒子状物質を集塵するための網
   状部材又は多孔質部材で構成され、排気の上流側から下
   流側に向かうに従って目が細かくなるようにしたことを
   特徴とする請求項１または２記載の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 前記集塵フィルタは、導電性材料で形成
   されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項記載の排気浄化装置。
5. 【請求項５】 排気の浄化前後の差圧を検出する差圧検
   出手段を更に備え、 前記放電制御手段は、前記差圧検出手段により検出され
   た差圧が所定値以上になり、かつ前記排気温検出手段に
   より検出された排気温度が所定値未満のときに、前記放
   電手段に放電させることを特徴とする請求項２から４の
   いずれか１項記載の排気浄化装置。
6. 【請求項６】 内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を
   帯電させる帯電手段と、 発熱体で構成され、前記帯電手段により帯電された粒子
   状物質を集塵する集塵手段と、 運転状態に応じて前記集塵手段を発熱させる発熱制御手
   段と、 を備えた排気浄化装置。
7. 【請求項７】 内燃機関の排気に含まれる粒子状物質を
   帯電させる帯電手段と、 発熱体で構成され、前記帯電手段により帯電された粒子
   状物質を集塵する集塵手段と、 排気の浄化前後の差圧を検出する差圧検出手段と、 前記差圧検出手段により検出された差圧が所定値以上の
   ときに前記集塵手段を発熱させる発熱制御手段と、 を備えた排気浄化装置。
8. 【請求項８】 前記集塵手段に担持された粒子状物質酸
   化触媒と、 排気温度を検出する排気温度検出手段と、を更に備え、 前記発熱制御手段は、前記差圧検出手段により検出され
   た差圧が所定値以上になり、かつ前記排気温検出手段に
   より検出された排気温度が所定値未満のときに、前記集
   塵手段を発熱させることを特徴とする請求項７記載の排
   気浄化装置。
9. 【請求項９】 放電極に高電圧を供給する高電圧供給手
   段と、 前記放電極を流れる電流を検出する電流検出手段と、 電流検出手段により検出された電流が所定値以上のとき
   に、前記高電圧供給手段の出力電圧を更に高く制御する
   電圧制御手段と、 を備えた高電圧供給装置。
10. 【請求項１０】 前記放電極に高電圧を供給する請求項
    ９記載の高電圧供給装置と、 前記放電極からの放電によって帯電された粒子状物質を
    集塵する集塵手段と、 を備えた排気浄化装置。
11. 【請求項１１】 前記帯電手段は、 放電を発生させる放電極と、 前記放電極に高電圧を供給する高電圧供給手段と、 前記放電極を流れる電流を検出する電流検出手段と、 電流検出手段により検出された電流が所定値以上のとき
    に、前記高電圧供給手段の出力電圧を更に高く制御する
    電圧制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１
    項記載の排気浄化装置。