JP2004360511A - 排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】パティキュレートの除去効率が高く且つ保守が容易な排気浄化装置を提供する。
【解決手段】パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極７に、誘電体５で外面を被覆した内側電極６を挿通した捕集セル２を備え、この捕集セル２を筒状のハウジング１の内部に配置し、ハウジング１の一端部に、各捕集セル２の外側電極の内部へ排気Ｇを導くための排気分配手段３を設け、ハウジング１の他端部に、その内面と各捕集セル２の外側電極７の外面の間の空隙１４に連通する排気集合手段４を設け、内側電極６及び外側電極７に対して放電制御ユニット１５を接続している。
【選択図】 図１
【解決手段】パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極７に、誘電体５で外面を被覆した内側電極６を挿通した捕集セル２を備え、この捕集セル２を筒状のハウジング１の内部に配置し、ハウジング１の一端部に、各捕集セル２の外側電極の内部へ排気Ｇを導くための排気分配手段３を設け、ハウジング１の他端部に、その内面と各捕集セル２の外側電極７の外面の間の空隙１４に連通する排気集合手段４を設け、内側電極６及び外側電極７に対して放電制御ユニット１５を接続している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気（軽油の燃焼ガス）には、炭素質よりなる煤、及び高沸点炭化水素成分よりなるＳＯＦ分（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）を主成分として、微小量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）が加わった組成のパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）が含まれている。
【０００３】
このパティキュレートが大気中への拡散を抑制するために、エンジン排気系統にパティキュレート捕集用のフィルタを組み込むことが行なわれている。
【０００４】
パティキュレートフィルタの一例としては、コージライトなどのセラミックスによりハニカムコアを形成し、当該ハニカムコアの多孔質薄壁で区分される多数の通路にエンジン排気を流通させるものがある。
【０００５】
上記パティキュレートフィルタでは、平行に並ぶ多数の通路の一端部分を１つおきに封鎖して、これに隣接するガス通路の非封鎖の一端部分へエンジン排気を導くようにし、また、エンジン排気が流入するガス通路の他端部分を封鎖して、これに隣接するガス通路の非封鎖の他端部分をマフラに接続している。
【０００６】
すなわち、エンジン排気に含まれているパティキュレートを多孔質薄壁で捕集し、当該多孔質薄壁を透過した排気だけを大気中へ放出する。
【０００７】
更に、多孔質薄壁に付着したパティキュレートは、排気温度が高くなる領域にエンジン運転状態が移行した際に自然着火して酸化処理される。
【０００８】
ところが、主に市街地を運行する路線バスなどでは、一般に走行速度が低く、パティキュレートの酸化処理に適した排気温度を得ることができるエンジン運転状態が続く機会が少ないため、パティキュレートの捕集量が酸化処理量を上回り、多孔質薄壁が閉塞してしまうことになる。
【０００９】
そこて近年、排気温度が低くてもパティキュレートを酸化処理可能なプラズマアシスト型の排気浄化装置（ガス処理反応器）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
この排気浄化装置では、ステンレス製円筒体に穿設加工を施した外側電極及び内側電極をチャンバ内に同軸に配置し、当該両電極の間の空隙に誘電体よりなるペレットを処理対象のエンジン排気が通過し得るように充填し、チャンバと外側電極の間の空隙へエンジン排気を導くようにしている。
【００１１】
すなわち、チェンバと外部電極の間からペレット充填層に送給されるエンジン排気に含まれているパティキュレートをペレットに付着させ、ペレット充填層を通過したエンジン排気だけを大気中に放出する。
【００１２】
更にまた、内側電極と外側電極に高電圧を印加し、放電プラズマを発生させてエンジン排気を励起し、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化する。
【００１３】
これにより、排気温度が低い場合でも、ペレットに付着したパティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００１４】
【特許文献１】
特表２００２−５０１８１３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されている排気浄化装置において、パティキュレートの捕集面積の拡大を図るためには、内側電極及び外側電極を排気流通方向へ延ばすか、あるいは内側電極と外側電極の間隔を拡げて、ペレットの充填量を増やす必要がある。
【００１６】
しかしながら、両電極を排気流通方向へ延ばした場合には、流路抵抗が大きくなり、電極間隔を拡げた場合には、印加電圧をより高くしないと放電プラズマが発生しなくなる。
【００１７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートの除去効率が高く且つ保守が容易な排気浄化装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の外側電極と、該外側電極内に挿通した棒状の内側電極と、該内側電極の外面を覆う誘電体とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの外側電極の内部に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、その内面と各捕集セルの外側電極の外面の間の空隙に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成している。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極と、該内側電極を取り囲む筒状の外側電極と、該外側電極内面を覆う誘電体とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの誘電体の内面と内部電極の外面の間の空隙に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、各捕集セルの内側電極の内部に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成している。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極と、該内側電極を取り囲む筒状の誘電体と、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなり前記誘電体を取り囲む筒状の外側電極とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの誘電体の内面と内部電極の外面の間の空隙、並びに外部電極の内面と誘電体の外面の間に空隙に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、各捕集セルの内側電極の内部に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成している。
【００２１】
請求項１に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極を並列に配置して、排気の流路を長くせずにパティキュレートの捕集面積の拡大を図る。
【００２２】
また、外側電極に棒状の内側電極を挿通して電極間隔を狭め、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図る。
【００２３】
請求項２に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極を並列に配置して、排気の流路を長くせずにパティキュレートの捕集面積の拡大を図る。
【００２４】
また、内側電極を筒状の外側電極で取り囲んで電極間隔を狭め、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図る。
【００２５】
請求項３に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極、及びパティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極をそれぞれ並列に配置して、排気の流路を長くせずにパティキュレートの捕集面積の拡大を図る。
【００２６】
また、内側電極を外側電極で取り囲んで電極間隔を狭め、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図る。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００２８】
図１乃至図４は本発明の排気浄化装置の実施の形態の第１の例を示すもので、この排気浄化装置は、筒状のハウジング１内部に複数の捕集セル２を並列に配置し、ハウジング１の一端部に排気分配手段３を設け、また、ハウジング１の他端部に排気集合手段４を設けている。
【００２９】
捕集セル２は、セラミックスなどの誘電体５で外面を被覆した棒状の内側電極６を、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の外側電極７の内部に同軸に配置した構造となっている。
【００３０】
上記の導電性フィルタとしては、繊維状金属を積層して焼結により一体化したもの、金属粉末の焼結体、微細な金属メッシュを積層して焼結により一体化したもの、あるいは微細な金属メッシュに金属粉末を焼結により担持させたものなどがあり、これらはいずれも、気体の通過性を確保しつつパティキュレートを捕集することができる。
【００３１】
排気分配手段３は、各捕集セル２の外側電極７の一端部外面全周に密着し且つハウジング１の一端部内面全周に密着する支持板８と、ハウジング１の一端部に設けたインレット９とで構成され、エンジン（図示せず）から送出される排気Ｇがインレット９に流入するようになっている。
【００３２】
排気集合手段４は、各捕集セル２の内側電極６及び外側電極７の他端部に嵌着してこれら両電極６，７の相対位置を一定に保ち且つハウジング１の他端部内面所定部分に当接する支持板１０と、ハウジング１の他端部に設けられ且つマフラ（図示せず）に連通するアウトレット１１とで構成されている。
【００３３】
支持板１０は、中心部分に開口１２を有し、また、支持板１０とハウジング１が互いに当接していない部分には、空隙１３が形成されている。
【００３４】
これにより、ハウジング１の内面と外側電極７の外面の間の空隙１４は、開口１２及び空隙１３を介してアウトレット１１に連通している。
【００３５】
なお、開口１２及び空隙１３は、図２乃至図４に図示の形状に特定されるものではなく、図示以外の形状であっても空隙１４がアウトレット１１に連通すれば、差し支えはない。
【００３６】
上記支持板８，１０の形成材料には、ハウジング１、内側電極６、外側電極７の相互の電気的な絶縁を保つようにセラミックスなどの耐熱性絶縁素材を用いている。
【００３７】
更に、各捕集セル２の内側電極６と外側電極７には、放電制御ユニット１５を介してオルタネータなどの車載電源１６が接続され、内側電極６を陽極とし且つ外側電極７を陰極として、放電発生に必要な電圧を印加できるようになっている。
【００３８】
また、図１に示すように、内側電極６の一端部外面と外側電極７の一端部内面との間に、絶縁体よりなる複数のスペーサ１７を周方向に等間隔に介在させて、両電極６，７の間隔を一定に保つようにし、これに加えて、絶縁体よりなる複数のスペーサ１８を、両電極６，７の周方向に等間隔に位置するように支持板１０に密着させておく（図２及び図３では、これらスペーサ１７，１８の図示を省略している）。
【００３９】
一方のスペーサ１７は、たとえば、直径に対して軸線方向の寸法が小さい紡錘形状（そろばん玉形状）として、当該スペーサ１７の外面に沿った直線的な放電の防止を図るようにし、他方のスペーサ１８は、たとえば、スペーサ１８を軸線方向へ割ったような形状として、当該スペーサ１８の外面や支持板１０の端面に沿った直線的な放電の防止を図るようにする。
【００４０】
この排気浄化装置では、エンジンから送出される排気Ｇは、排気分配手段３のインレット９から各捕集セル２の外側電極７の内方へ流入し、当該外側電極７を内方より外方へ向かって通過した後、開口１２や空隙１３、及び排気集合手段４のアウトレット１１を経て、マフラに流入する。
【００４１】
すなわち、排気Ｇに含まれているパティキュレートは、導電性フィルタである外側電極７に捕集される。
【００４２】
また、内側電極６と外側電極７に高電圧を適宜に印加し、放電プラズマを発生させて、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化すると、パティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００４３】
図１乃至図４に示す排気浄化装置では、パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極７を並列に配置したので、パティキュレートの捕集面積が拡がっても、排気Ｇの流路が長くならない。
【００４４】
また、外側電極７に棒状の内側電極６を挿通したので、両電極６，７の間隔を狭めて、放電プラズマの発生に必要な印加電圧を低くすることができる。
【００４５】
図５乃至図８は本発明の排気浄化装置の実施の形態の第２の例を示すもので、この排気浄化装置は、筒状のハウジング２１内部に複数の捕集セル２２を並列に配置し、ハウジング２１の一端部に排気分配手段２３を設け、ハウジング２１の他端部に排気集合手段２４を設けている。
【００４６】
捕集セル２２は、セラミックスなどの誘電体２５で内面を被覆した筒状の外側電極２６の内部に、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極２７を同軸に配置した構造となっている。
【００４７】
排気分配手段２３は、各捕集セル２２の外側電極２６の一端部外面全周に密着し且つハウジング２１の一端部内面全周に密着する支持板２８と、内側電極２７の一端部を閉塞するプラグ２９と、ハウジング２１の一端部に設けたインレット３０とで構成され、エンジンから送出される排気Ｇがインレット３０を経た後、誘電体２５の内面と内側電極２７の外面の間の空隙３１に流入するようになっている。
【００４８】
排気集合手段２４は、各捕集セル２２の内側電極２７及び誘電体２５の他端部に嵌着して前記の両電極２６，２７の相対位置を一定に保ち且つハウジング２１の他端部内面全周に当接する支持板３２と、ハウジング２１の他端部に設けられ且つマフラに連通するアウトレット３３とで構成され、支持板３２には、各内側電極２７の内方に連通する複数の開口３４が穿設されている。
【００４９】
上記支持板２８，３２の形成材料には、ハウジング２１、外側電極２６、内側電極２７の相互の電気的な絶縁を保つようにセラミックスなどの耐熱性絶縁素材を用いている。
【００５０】
更に、各捕集セル２２の外側電極２６と内側電極２７には、放電制御ユニット３５を介してオルタネータなどの車載電源３６が接続され、内側電極２７を陽極とし且つ外側電極２６を陰極として、放電発生に必要な電圧を印加できるようになっている。
【００５１】
また、内側電極２７の一端部外面と誘電体２５の一端部内面との間に、前記のスペーサ１７（図１参照）と同様なものを介在させ、また、スペーサ１８（図１参照）と同様なものを、内側電極２７と誘電体２５との間に位置するように支持板３２に密着させて、無駄な放電の防止を図るようにする。
【００５２】
この排気浄化装置では、エンジンから送出される排気Ｇは、排気分配手段２３のインレット３０から各捕集セル２２の空隙３１へ流入し、内側電極２７を外方より内方へ向かって通過した後、支持板３２の開口３４、及び排気集合手段２４のアウトレット３３を経て、マフラに流入する。
【００５３】
すなわち、排気Ｇに含まれているパティキュレートは、導電性フィルタである内側電極２７に捕集される。
【００５４】
また、内側電極２７と外側電極２６に高電圧を適宜に印加し、放電プラズマを発生させて、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化すると、パティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００５５】
図５乃至図８に示す排気浄化装置では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極２７を並列に配置したので、パティキュレートの捕集面積が拡がっても、排気Ｇの流路が長くならない。
【００５６】
また、内側電極２７を筒状の外側電極２６により取り囲んだので、両電極２６，２７の間隔を狭めて、放電プラズマの発生に必要な印加電圧を低くすることができる。
【００５７】
図９乃至図１２は本発明の排気浄化装置の実施の形態の第３の例を示すもので、この排気浄化装置は、筒状のハウジング４１内部に複数の捕集セル４２を並列に配置し、ハウジング４１の一端部に排気分配手段４３を設け、ハウジング４１の他端部に排気集合手段４４を設けている。
【００５８】
捕集セル４２は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の外側電極４５の内部に、筒状の誘電体４６を同軸に配置し、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極４７を、前記誘電体４６の内部に同軸に配置した構造となっている。
【００５９】
排気分配手段４３は、各捕集セル４２の外側電極４５の一端部外面全周に密着し且つハウジング４１の一端部内面全周に密着する支持板４８と、内側電極４７の一端部を閉塞するプラグ４９と、ハウジング４１の一端部に設けたインレット５０とで構成され、エンジンから送出される排気Ｇがインレット５０を経た後、誘電体４６の内面と内側電極４７の外面の間の空隙５１、及び誘電体４６の外面と外側電極４５の内面の間の空隙５２に流入するようになっている。
【００６０】
内側電極４７の外面と誘電体４６の内面の間には、これらの部材の相対位置を一定に保つスペーサ５３が空隙５１を塞がないように介在し、誘電体４６の外面と外側電極４５の内面の間には、これらの部材の相対位置を一定に保つスペーサ５４が空隙５２を塞がないように介在している。
【００６１】
排気集合手段４４は、各捕集セル４２の外側電極４５、誘電体４６、及び内側電極４７の他端部に嵌着してこれらの部材の相対位置を一定に保つスペーサ５５と、ハウジング４１に対する外側電極４５の相対位置を一定に保つスペーサ５６と、ハウジング４１の他端部に設けられ且つマフラに連通するアウトレット５７とで構成されている。
【００６２】
各スペーサ５５は環状に形成され、前記の空隙５１，５２の他端部を閉塞し、また、中央部分の開口５８が内側電極４７の内方に連通している。
【００６３】
これらスペーサ５５，５６の形成材料には、ハウジング４１、外側電極４５、内側電極４７の相互の電気的な絶縁を保つように、セラミックなどの耐熱性絶縁素材を用いている。
【００６４】
更に、各捕集セル４２の外側電極４５と内側電極４７には、放電制御ユニット５９を介してオルタネータなどの車載電源６０が接続され、内側電極４７を陽極とし且つ外側電極４５を陰極として、放電発生に必要な電圧を印加できるようになっている。
【００６５】
なお、複数の外側電極４５の位置関係は、隣り合っている外側電極４５の外面が相互に当接するような配置としてもよい。
【００６６】
また、内側電極４７の一端部外面と誘電体４６の一端部内面との間、及び外側電極４５の一端部内面と誘電体４６の一端部外面との間に、前記のスペーサ１７（図１参照）と同様なものを介在させ、また、スペーサ１８（図１参照）と同様なものを、内側電極４７と誘電体４６との間、及び外側電極４５と誘電体４６との間に位置するようにスペーサ５５に密着させて、無駄な放電の防止を図るようにする。
【００６７】
この排気浄化装置では、エンジンから送出される排気Ｇは、排気分配手段４３のインレット５０から各捕集セル４２の空隙５１，５２へ流入し、内側電極４７を外方より内方へ向かって通過し、あるいは外側電極４５を内方より外方へ通過した後、スペーサ５５の開口５８、及び排気集合手段４４のアウトレット５７を経て、マフラに流入する。
【００６８】
すなわち、排気Ｇに含まれているパティキュレートは、導電性フィルタである内側電極４７と外側電極４５に捕集される。
【００６９】
また、内側電極４７と外側電極４５に高電圧を適宜に印加し、放電プラズマを発生させて、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化すると、パティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００７０】
図９乃至図１２に示す排気浄化装置では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極４７と外側電極４５を並列に配置したので、パティキュレートの捕集面積が拡がっても、排気Ｇの流路が長くならない。
【００７１】
また、内側電極４７を筒状の外側電極４５により取り囲んだので、両電極４５，４７の間隔を狭めて、放電プラズマの発生に必要な印加電圧を低くすることができる。
【００７２】
なお、本発明の排気浄化装置は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の排気浄化装置によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００７４】
（１）請求項１に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極を並列に配置しているので、排気の流路を長くせずに、パティキュレートの捕集面積を拡大でき、よって、パティキュレートの除去効率を向上させることができる。
【００７５】
（２）外側電極に棒状の内側電極を挿通して電極間隔を狭めるので、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図ることができる。
【００７６】
（３）請求項２に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極を並列に配置しているので、排気の流路を長くせずに、パティキュレートの捕集面積を拡大でき、また、電場が強くなって、プラズマのエネルギーが大きくなる内側電極によりパティキュレートの捕集が行なわれるため、プラズマ発生時のパティキュレートの除去効率を向上させることができる。
【００７７】
（４）内側電極を筒状の外側電極で取り囲んで電極間隔を狭めるので、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図ることができる。
【００７８】
（５）請求項３に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極と外側電極をそれぞれ並列に配置しているので、排気の流路を長くせずに、パティキュレートの捕集面積を拡大でき、また、電場が強くなって、プラズマのエネルギーが大きくなる内側電極を主体にパティキュレートの捕集が行なわれるため、プラズマ発生時の除去効率を向上させることができる。
【００７９】
（６）内側電極を外側電極で取り囲んで電極間隔を狭めるので、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置の実施の形態の第１の例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】本発明の排気浄化装置の実施の形態の第２の例を示す縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。
【図９】本発明の排気浄化装置の実施の形態の第３の例を示す縦断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図である。
【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ矢視図である。
【図１２】図９のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
１，２１，４１ ハウジング
２，２２，４２ 捕集セル
３，２３，４３ 排気分配手段
４，２４，４４ 排気集合手段
５，２５，４６ 誘電体
６，２７，４７ 内側電極
７，２６，４５ 外側電極
１４，３１，５１，５２ 空隙
１５，３５，５９ 放電制御ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気（軽油の燃焼ガス）には、炭素質よりなる煤、及び高沸点炭化水素成分よりなるＳＯＦ分（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）を主成分として、微小量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）が加わった組成のパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）が含まれている。
【０００３】
このパティキュレートが大気中への拡散を抑制するために、エンジン排気系統にパティキュレート捕集用のフィルタを組み込むことが行なわれている。
【０００４】
パティキュレートフィルタの一例としては、コージライトなどのセラミックスによりハニカムコアを形成し、当該ハニカムコアの多孔質薄壁で区分される多数の通路にエンジン排気を流通させるものがある。
【０００５】
上記パティキュレートフィルタでは、平行に並ぶ多数の通路の一端部分を１つおきに封鎖して、これに隣接するガス通路の非封鎖の一端部分へエンジン排気を導くようにし、また、エンジン排気が流入するガス通路の他端部分を封鎖して、これに隣接するガス通路の非封鎖の他端部分をマフラに接続している。
【０００６】
すなわち、エンジン排気に含まれているパティキュレートを多孔質薄壁で捕集し、当該多孔質薄壁を透過した排気だけを大気中へ放出する。
【０００７】
更に、多孔質薄壁に付着したパティキュレートは、排気温度が高くなる領域にエンジン運転状態が移行した際に自然着火して酸化処理される。
【０００８】
ところが、主に市街地を運行する路線バスなどでは、一般に走行速度が低く、パティキュレートの酸化処理に適した排気温度を得ることができるエンジン運転状態が続く機会が少ないため、パティキュレートの捕集量が酸化処理量を上回り、多孔質薄壁が閉塞してしまうことになる。
【０００９】
そこて近年、排気温度が低くてもパティキュレートを酸化処理可能なプラズマアシスト型の排気浄化装置（ガス処理反応器）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
この排気浄化装置では、ステンレス製円筒体に穿設加工を施した外側電極及び内側電極をチャンバ内に同軸に配置し、当該両電極の間の空隙に誘電体よりなるペレットを処理対象のエンジン排気が通過し得るように充填し、チャンバと外側電極の間の空隙へエンジン排気を導くようにしている。
【００１１】
すなわち、チェンバと外部電極の間からペレット充填層に送給されるエンジン排気に含まれているパティキュレートをペレットに付着させ、ペレット充填層を通過したエンジン排気だけを大気中に放出する。
【００１２】
更にまた、内側電極と外側電極に高電圧を印加し、放電プラズマを発生させてエンジン排気を励起し、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化する。
【００１３】
これにより、排気温度が低い場合でも、ペレットに付着したパティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００１４】
【特許文献１】
特表２００２−５０１８１３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されている排気浄化装置において、パティキュレートの捕集面積の拡大を図るためには、内側電極及び外側電極を排気流通方向へ延ばすか、あるいは内側電極と外側電極の間隔を拡げて、ペレットの充填量を増やす必要がある。
【００１６】
しかしながら、両電極を排気流通方向へ延ばした場合には、流路抵抗が大きくなり、電極間隔を拡げた場合には、印加電圧をより高くしないと放電プラズマが発生しなくなる。
【００１７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、パティキュレートの除去効率が高く且つ保守が容易な排気浄化装置を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の外側電極と、該外側電極内に挿通した棒状の内側電極と、該内側電極の外面を覆う誘電体とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの外側電極の内部に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、その内面と各捕集セルの外側電極の外面の間の空隙に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成している。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極と、該内側電極を取り囲む筒状の外側電極と、該外側電極内面を覆う誘電体とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの誘電体の内面と内部電極の外面の間の空隙に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、各捕集セルの内側電極の内部に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成している。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極と、該内側電極を取り囲む筒状の誘電体と、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなり前記誘電体を取り囲む筒状の外側電極とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの誘電体の内面と内部電極の外面の間の空隙、並びに外部電極の内面と誘電体の外面の間に空隙に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、各捕集セルの内側電極の内部に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成している。
【００２１】
請求項１に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極を並列に配置して、排気の流路を長くせずにパティキュレートの捕集面積の拡大を図る。
【００２２】
また、外側電極に棒状の内側電極を挿通して電極間隔を狭め、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図る。
【００２３】
請求項２に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極を並列に配置して、排気の流路を長くせずにパティキュレートの捕集面積の拡大を図る。
【００２４】
また、内側電極を筒状の外側電極で取り囲んで電極間隔を狭め、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図る。
【００２５】
請求項３に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極、及びパティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極をそれぞれ並列に配置して、排気の流路を長くせずにパティキュレートの捕集面積の拡大を図る。
【００２６】
また、内側電極を外側電極で取り囲んで電極間隔を狭め、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図る。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００２８】
図１乃至図４は本発明の排気浄化装置の実施の形態の第１の例を示すもので、この排気浄化装置は、筒状のハウジング１内部に複数の捕集セル２を並列に配置し、ハウジング１の一端部に排気分配手段３を設け、また、ハウジング１の他端部に排気集合手段４を設けている。
【００２９】
捕集セル２は、セラミックスなどの誘電体５で外面を被覆した棒状の内側電極６を、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の外側電極７の内部に同軸に配置した構造となっている。
【００３０】
上記の導電性フィルタとしては、繊維状金属を積層して焼結により一体化したもの、金属粉末の焼結体、微細な金属メッシュを積層して焼結により一体化したもの、あるいは微細な金属メッシュに金属粉末を焼結により担持させたものなどがあり、これらはいずれも、気体の通過性を確保しつつパティキュレートを捕集することができる。
【００３１】
排気分配手段３は、各捕集セル２の外側電極７の一端部外面全周に密着し且つハウジング１の一端部内面全周に密着する支持板８と、ハウジング１の一端部に設けたインレット９とで構成され、エンジン（図示せず）から送出される排気Ｇがインレット９に流入するようになっている。
【００３２】
排気集合手段４は、各捕集セル２の内側電極６及び外側電極７の他端部に嵌着してこれら両電極６，７の相対位置を一定に保ち且つハウジング１の他端部内面所定部分に当接する支持板１０と、ハウジング１の他端部に設けられ且つマフラ（図示せず）に連通するアウトレット１１とで構成されている。
【００３３】
支持板１０は、中心部分に開口１２を有し、また、支持板１０とハウジング１が互いに当接していない部分には、空隙１３が形成されている。
【００３４】
これにより、ハウジング１の内面と外側電極７の外面の間の空隙１４は、開口１２及び空隙１３を介してアウトレット１１に連通している。
【００３５】
なお、開口１２及び空隙１３は、図２乃至図４に図示の形状に特定されるものではなく、図示以外の形状であっても空隙１４がアウトレット１１に連通すれば、差し支えはない。
【００３６】
上記支持板８，１０の形成材料には、ハウジング１、内側電極６、外側電極７の相互の電気的な絶縁を保つようにセラミックスなどの耐熱性絶縁素材を用いている。
【００３７】
更に、各捕集セル２の内側電極６と外側電極７には、放電制御ユニット１５を介してオルタネータなどの車載電源１６が接続され、内側電極６を陽極とし且つ外側電極７を陰極として、放電発生に必要な電圧を印加できるようになっている。
【００３８】
また、図１に示すように、内側電極６の一端部外面と外側電極７の一端部内面との間に、絶縁体よりなる複数のスペーサ１７を周方向に等間隔に介在させて、両電極６，７の間隔を一定に保つようにし、これに加えて、絶縁体よりなる複数のスペーサ１８を、両電極６，７の周方向に等間隔に位置するように支持板１０に密着させておく（図２及び図３では、これらスペーサ１７，１８の図示を省略している）。
【００３９】
一方のスペーサ１７は、たとえば、直径に対して軸線方向の寸法が小さい紡錘形状（そろばん玉形状）として、当該スペーサ１７の外面に沿った直線的な放電の防止を図るようにし、他方のスペーサ１８は、たとえば、スペーサ１８を軸線方向へ割ったような形状として、当該スペーサ１８の外面や支持板１０の端面に沿った直線的な放電の防止を図るようにする。
【００４０】
この排気浄化装置では、エンジンから送出される排気Ｇは、排気分配手段３のインレット９から各捕集セル２の外側電極７の内方へ流入し、当該外側電極７を内方より外方へ向かって通過した後、開口１２や空隙１３、及び排気集合手段４のアウトレット１１を経て、マフラに流入する。
【００４１】
すなわち、排気Ｇに含まれているパティキュレートは、導電性フィルタである外側電極７に捕集される。
【００４２】
また、内側電極６と外側電極７に高電圧を適宜に印加し、放電プラズマを発生させて、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化すると、パティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００４３】
図１乃至図４に示す排気浄化装置では、パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極７を並列に配置したので、パティキュレートの捕集面積が拡がっても、排気Ｇの流路が長くならない。
【００４４】
また、外側電極７に棒状の内側電極６を挿通したので、両電極６，７の間隔を狭めて、放電プラズマの発生に必要な印加電圧を低くすることができる。
【００４５】
図５乃至図８は本発明の排気浄化装置の実施の形態の第２の例を示すもので、この排気浄化装置は、筒状のハウジング２１内部に複数の捕集セル２２を並列に配置し、ハウジング２１の一端部に排気分配手段２３を設け、ハウジング２１の他端部に排気集合手段２４を設けている。
【００４６】
捕集セル２２は、セラミックスなどの誘電体２５で内面を被覆した筒状の外側電極２６の内部に、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極２７を同軸に配置した構造となっている。
【００４７】
排気分配手段２３は、各捕集セル２２の外側電極２６の一端部外面全周に密着し且つハウジング２１の一端部内面全周に密着する支持板２８と、内側電極２７の一端部を閉塞するプラグ２９と、ハウジング２１の一端部に設けたインレット３０とで構成され、エンジンから送出される排気Ｇがインレット３０を経た後、誘電体２５の内面と内側電極２７の外面の間の空隙３１に流入するようになっている。
【００４８】
排気集合手段２４は、各捕集セル２２の内側電極２７及び誘電体２５の他端部に嵌着して前記の両電極２６，２７の相対位置を一定に保ち且つハウジング２１の他端部内面全周に当接する支持板３２と、ハウジング２１の他端部に設けられ且つマフラに連通するアウトレット３３とで構成され、支持板３２には、各内側電極２７の内方に連通する複数の開口３４が穿設されている。
【００４９】
上記支持板２８，３２の形成材料には、ハウジング２１、外側電極２６、内側電極２７の相互の電気的な絶縁を保つようにセラミックスなどの耐熱性絶縁素材を用いている。
【００５０】
更に、各捕集セル２２の外側電極２６と内側電極２７には、放電制御ユニット３５を介してオルタネータなどの車載電源３６が接続され、内側電極２７を陽極とし且つ外側電極２６を陰極として、放電発生に必要な電圧を印加できるようになっている。
【００５１】
また、内側電極２７の一端部外面と誘電体２５の一端部内面との間に、前記のスペーサ１７（図１参照）と同様なものを介在させ、また、スペーサ１８（図１参照）と同様なものを、内側電極２７と誘電体２５との間に位置するように支持板３２に密着させて、無駄な放電の防止を図るようにする。
【００５２】
この排気浄化装置では、エンジンから送出される排気Ｇは、排気分配手段２３のインレット３０から各捕集セル２２の空隙３１へ流入し、内側電極２７を外方より内方へ向かって通過した後、支持板３２の開口３４、及び排気集合手段２４のアウトレット３３を経て、マフラに流入する。
【００５３】
すなわち、排気Ｇに含まれているパティキュレートは、導電性フィルタである内側電極２７に捕集される。
【００５４】
また、内側電極２７と外側電極２６に高電圧を適宜に印加し、放電プラズマを発生させて、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化すると、パティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００５５】
図５乃至図８に示す排気浄化装置では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極２７を並列に配置したので、パティキュレートの捕集面積が拡がっても、排気Ｇの流路が長くならない。
【００５６】
また、内側電極２７を筒状の外側電極２６により取り囲んだので、両電極２６，２７の間隔を狭めて、放電プラズマの発生に必要な印加電圧を低くすることができる。
【００５７】
図９乃至図１２は本発明の排気浄化装置の実施の形態の第３の例を示すもので、この排気浄化装置は、筒状のハウジング４１内部に複数の捕集セル４２を並列に配置し、ハウジング４１の一端部に排気分配手段４３を設け、ハウジング４１の他端部に排気集合手段４４を設けている。
【００５８】
捕集セル４２は、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の外側電極４５の内部に、筒状の誘電体４６を同軸に配置し、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極４７を、前記誘電体４６の内部に同軸に配置した構造となっている。
【００５９】
排気分配手段４３は、各捕集セル４２の外側電極４５の一端部外面全周に密着し且つハウジング４１の一端部内面全周に密着する支持板４８と、内側電極４７の一端部を閉塞するプラグ４９と、ハウジング４１の一端部に設けたインレット５０とで構成され、エンジンから送出される排気Ｇがインレット５０を経た後、誘電体４６の内面と内側電極４７の外面の間の空隙５１、及び誘電体４６の外面と外側電極４５の内面の間の空隙５２に流入するようになっている。
【００６０】
内側電極４７の外面と誘電体４６の内面の間には、これらの部材の相対位置を一定に保つスペーサ５３が空隙５１を塞がないように介在し、誘電体４６の外面と外側電極４５の内面の間には、これらの部材の相対位置を一定に保つスペーサ５４が空隙５２を塞がないように介在している。
【００６１】
排気集合手段４４は、各捕集セル４２の外側電極４５、誘電体４６、及び内側電極４７の他端部に嵌着してこれらの部材の相対位置を一定に保つスペーサ５５と、ハウジング４１に対する外側電極４５の相対位置を一定に保つスペーサ５６と、ハウジング４１の他端部に設けられ且つマフラに連通するアウトレット５７とで構成されている。
【００６２】
各スペーサ５５は環状に形成され、前記の空隙５１，５２の他端部を閉塞し、また、中央部分の開口５８が内側電極４７の内方に連通している。
【００６３】
これらスペーサ５５，５６の形成材料には、ハウジング４１、外側電極４５、内側電極４７の相互の電気的な絶縁を保つように、セラミックなどの耐熱性絶縁素材を用いている。
【００６４】
更に、各捕集セル４２の外側電極４５と内側電極４７には、放電制御ユニット５９を介してオルタネータなどの車載電源６０が接続され、内側電極４７を陽極とし且つ外側電極４５を陰極として、放電発生に必要な電圧を印加できるようになっている。
【００６５】
なお、複数の外側電極４５の位置関係は、隣り合っている外側電極４５の外面が相互に当接するような配置としてもよい。
【００６６】
また、内側電極４７の一端部外面と誘電体４６の一端部内面との間、及び外側電極４５の一端部内面と誘電体４６の一端部外面との間に、前記のスペーサ１７（図１参照）と同様なものを介在させ、また、スペーサ１８（図１参照）と同様なものを、内側電極４７と誘電体４６との間、及び外側電極４５と誘電体４６との間に位置するようにスペーサ５５に密着させて、無駄な放電の防止を図るようにする。
【００６７】
この排気浄化装置では、エンジンから送出される排気Ｇは、排気分配手段４３のインレット５０から各捕集セル４２の空隙５１，５２へ流入し、内側電極４７を外方より内方へ向かって通過し、あるいは外側電極４５を内方より外方へ通過した後、スペーサ５５の開口５８、及び排気集合手段４４のアウトレット５７を経て、マフラに流入する。
【００６８】
すなわち、排気Ｇに含まれているパティキュレートは、導電性フィルタである内側電極４７と外側電極４５に捕集される。
【００６９】
また、内側電極４７と外側電極４５に高電圧を適宜に印加し、放電プラズマを発生させて、未燃の炭化水素、酸素、一酸化窒素を、含酸素炭化水素、オゾン、二酸化窒素に活性化すると、パティキュレートが自然着火して酸化処理される。
【００７０】
図９乃至図１２に示す排気浄化装置では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極４７と外側電極４５を並列に配置したので、パティキュレートの捕集面積が拡がっても、排気Ｇの流路が長くならない。
【００７１】
また、内側電極４７を筒状の外側電極４５により取り囲んだので、両電極４５，４７の間隔を狭めて、放電プラズマの発生に必要な印加電圧を低くすることができる。
【００７２】
なお、本発明の排気浄化装置は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の排気浄化装置によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００７４】
（１）請求項１に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の外側電極を並列に配置しているので、排気の流路を長くせずに、パティキュレートの捕集面積を拡大でき、よって、パティキュレートの除去効率を向上させることができる。
【００７５】
（２）外側電極に棒状の内側電極を挿通して電極間隔を狭めるので、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図ることができる。
【００７６】
（３）請求項２に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極を並列に配置しているので、排気の流路を長くせずに、パティキュレートの捕集面積を拡大でき、また、電場が強くなって、プラズマのエネルギーが大きくなる内側電極によりパティキュレートの捕集が行なわれるため、プラズマ発生時のパティキュレートの除去効率を向上させることができる。
【００７７】
（４）内側電極を筒状の外側電極で取り囲んで電極間隔を狭めるので、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図ることができる。
【００７８】
（５）請求項３に記載の発明では、パティキュレートを捕集可能な筒状の内側電極と外側電極をそれぞれ並列に配置しているので、排気の流路を長くせずに、パティキュレートの捕集面積を拡大でき、また、電場が強くなって、プラズマのエネルギーが大きくなる内側電極を主体にパティキュレートの捕集が行なわれるため、プラズマ発生時の除去効率を向上させることができる。
【００７９】
（６）内側電極を外側電極で取り囲んで電極間隔を狭めるので、放電プラズマの発生に必要な印加電圧の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気浄化装置の実施の形態の第１の例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】本発明の排気浄化装置の実施の形態の第２の例を示す縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。
【図９】本発明の排気浄化装置の実施の形態の第３の例を示す縦断面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図である。
【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ矢視図である。
【図１２】図９のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視図である。
【符号の説明】
１，２１，４１ ハウジング
２，２２，４２ 捕集セル
３，２３，４３ 排気分配手段
４，２４，４４ 排気集合手段
５，２５，４６ 誘電体
６，２７，４７ 内側電極
７，２６，４５ 外側電極
１４，３１，５１，５２ 空隙
１５，３５，５９ 放電制御ユニット
Claims (3)
- パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の外側電極と、該外側電極内に挿通した棒状の内側電極と、該内側電極の外面を覆う誘電体とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの外側電極の内部に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、その内面と各捕集セルの外側電極の外面の間の空隙に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成したことを特徴とする排気浄化装置。
- パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極と、該内側電極を取り囲む筒状の外側電極と、該外側電極内面を覆う誘電体とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの誘電体の内面と内部電極の外面の間の空隙に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、各捕集セルの内側電極の内部に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成したことを特徴とする排気浄化装置。
- パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなる筒状の内側電極と、該内側電極を取り囲む筒状の誘電体と、パティキュレートを捕集可能な導電性フィルタよりなり前記誘電体を取り囲む筒状の外側電極とを有する複数の捕集セルを備え、筒状のハウジングの内部に複数の捕集セルを並列に配置し、ハウジングの一端部に、各捕集セルの誘電体の内面と内部電極の外面の間の空隙、並びに外部電極の内面と誘電体の外面の間に空隙に連通する排気分配手段を設け、ハウジングの他端部に、各捕集セルの内側電極の内部に連通する排気集合手段を設け、内側電極及び外側電極に対して放電発生に必要な電圧を印加可能に構成したことを特徴とする排気浄化装置。
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