JP2006500501A - ガス浄化装置の改良及び関連 - Google Patents

Abstract

ガス浄化装置（４）を開示する。ガス浄化装置はガス流入口（６）と、ガス流出口（８）と、ガス流入口及びガス流出口間に形成される流体連通路（１０）と、流体連通路に設けられるフィルタ（１４）と、イオン化手段（１６）とを含む。イオン化手段は少なくとも部分的にフィルタ内にある。このようなガス浄化装置を排気管（２）の排気ガス流通路に組み込んだ車両（３）もまた開示する。

Description

本発明はガス浄化装置、及びガス浄化装置を組み込んだ車両に関する。

内燃機関は使用に際して多様な汚染物質を発生させる。炭素系汚染物質は、その微粒子が重大な健康懸念を引き起こす程度の寸法を有することから、特に問題である。浄化器の燃焼を集中させるとともに触媒コンバータを使用して、排気ガス流における汚染物質レベルを低減させる試みが多く為されてきた。しかしながら、汚染物質レベルを更に低減させることがなお望まれているとともに、多くの国において、汚染物質の算出量低減を要求し、或いは汚染物質の算出量低減に少なくともより有益な法律が考慮されている。

車両の排気管に汚染物質除去装置を設けることが提案されている。除去装置が設けられる場合には、また一般的に車両では、関連性のある装置の寸法は最小限とされるのが好ましい。

本発明の好適な実施形態は、ここに又は他に記載されている従来技術に関連する問題を克服又は回避することを目指す。

本発明の第１態様ではガス浄化装置を提供する。ガス浄化装置はガス流入口と、ガス流出口と、ガス流入口及びガス流出口の間に形成される流体連通路と、流体連通路に設けられるフィルタと、イオン化手段とを含む。イオン化手段は少なくとも部分的にフィルタ内にある。

イオン化手段を少なくとも部分的にフィルタ内に設けることにより、実質的に空間を節約することができる。
好適には、イオン化手段は部分的にフィルタ内にあるとともに、部分的にフィルタ外にある。好適には、イオン化手段の大部分はフィルタ内にある。

好適には、イオン化手段はフィルタの外側に取り付けられる。好適には、イオン化手段は第１端部及び第２端部を含み、第１端部においてのみ取り付けられる。
好適には、フィルタは中空管を含み、イオン化手段は中空管内に突出する。

好適には、イオン化手段は電極を含む。好適には、電極は長手状フィラメントを含む。
好適には、フィルタはフィルタ開口を含み、フィルタ開口の端縁は折り返される。
好適には、装置は更に出口管を含み、出口管は少なくとも部分的にフィルタ内にある。好適には、出口管の入口は外面円錐台を含む。

好適には、流体連通路は第１路及び第２路を含む。第１路はフィルタを通り、第２路はフィルタを回避する。好適には、第２路は出口管の開口を通る。
好適には、出口管には第１流路を第２流路と合流させる復帰孔が設けられる。好適には、孔は出口管の断面積よりも小さい。

好適には、フィルタは濾過層に隣接して導電層を含む。好適には、導電層は濾過層の内側と対向する。好適には、導電層はガス透過層を含む。好適には、導電層は金属層を含む
。好適には、導電層は電源に接続されることにより、電気的に加熱される。好適には、導電層は少なくとも部分的に低導電層で被覆される。

本発明の第２態様では、車両排気管を備えた車両を提供する。排気管は排気ガス流路を備えるとともに、排気ガス流路に本発明の第１態様に係るガス浄化装置を備える。

添付図面の図１は、車両３の排気管２を示す。排気管２は典型的にはディーゼル又はガソリンが燃料として補給される内燃機関と合わせて使用される。排気管２はマフラ５を組み入れている。車両排気管の排気ガス流路には、本発明に係るガス浄化装置４が組み入れられている。ガス浄化装置４はマフラ５内に位置する。

添付図面の図２を参照すると、ガス浄化装置４はガス流入口６と、ガス流出口８と、流入口６及び流出口８間において概して矢印１０により示す流体連通路とを含む。流体連通路１０は流入口６及び流出口８間にガス流路を供給する。

ガス流路内には中空円形円柱管状フィルタ要素１４がある。フィルタ要素１４の長軸に沿ってフィルタ要素１４内に延出するのは電極１６である。電極１６は概略的に符号１８で示す高圧電源に接続される。また、ガス出口管２０は部分的にフィルタ要素１４内にあり、流出口８に至る。

フィルタ要素１４及びその他の構成要素はハウジング２２内に取り付けられるとともに、ハウジング２２により支持される。
フィルタ要素１４は円柱中空管のガス透過性フィルタ材料２４を含み、フィルタ材料を流通するガスから（少なくとも部分的に）汚染物質を除去する。好適なフィルタ材料は、３Ｍから入手可能なＮＥＸＴＥＬ（商標名）である。フィルタ材料２４の内側露出面はガス透過性導電金属層２６を含む。金属層２６は層２６を実質的に貫通し、ガス及び微粒子を自由に流通させる複数の孔を含む。フィルタ要素１４内に突出する出口管２０の内部と同様に、金属層２６は（金属層よりも）導電性が低い被膜により被覆される。低導電被膜は有機被膜であり、抵抗性防護被膜として作用する。好適な被膜は、イギリス国ＷＡ５ ５ＬＲ ワーリントン、ビーゼイインダストリアルエステート、ハイストリート１２７（１２７ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｂｅｗｓｅｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｓｔａｔｅ， Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ）にあるカムコート・パフォーマンス・コーティングス（Ｃａｍｃｏａｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｏａｔｉｎｇｓ）から入手可能なＴＬＨＢ／０２である。

フィルタ要素１４の電極側端部において、金属層２６はフィルタ開口２８で終端をなしており、開口２８は図３により明確に図示するように折返し端縁３０を備える。ハウジング２２はガス透過壁３２を含み、フィルタ開口２８は壁３２内に固定される。フィルタ要素１４の出口側端部において、金属層２６はセラミック材料から形成された絶縁カラー３４で終端をなす。

フィルタ要素１４からハウジング２２を貫通して延出するのは、電気接点３６及び熱電対３８である。電気接点３６は１２ボルト（例えば車両用バッテリ）電源３７に接続されており、金属層２６を定期的に加熱して、蓄積された微粒子をフィルタ材料２４から焼き払う。熱電対３８は排気ガス温度を監視するために使用される。

出口管２０は概して円形円柱状且つ中空であり、フィルタ要素１４の長軸に沿って取り付けられることにより、電極１６及び出口管２０は実質的に位置が合わせられている。出口管２０は円錐開口４０を有する。出口管２０はハウジング２２を貫通してガス流出口８
まで延出する。

本発明の図２の実施形態の作動モードについて記載する。説明を簡便にするために、装置４を３個の独立した室、即ち流入口室４２、濾過室４４と、濾過後室４６とに分割する。流入口室４２はガス流のフィルタ１４への流入に先立つ。濾過室４４はフィルタ１４内の容量である。濾過後室４６はフィルタ１４の周囲において、外側ガス出口管２０の端部に設けられる環状容量である。

使用に際して、電極１６は比較的高圧な直流電圧、典型的には３５ｋＶで維持される。装置４が車両排気ガス流中に置かれると、排気ガスはガス流入口６を介して流入口室４２へ至るように装置４に流入する。流入口室４２からの排気ガスの出口は、フィルタ開口２８を介してフィルタ１４まで至る。排気ガスが流入口室４２内で滞在する間、及びフィルタ１４の上流端において、ガス及び付随する微粒子は帯電した電極１６に近接する。電極１６はイオン化手段として作用しており、ガス流内における大部分の微粒子をイオン化する。イオン化された微粒子はフィルタ要素１４の内側に形成された金属層２６に引き付けられる。既存する微粒子の下流への運動と組み合わされて、微粒子はフィルタ要素１４に沿いつつ金属層２６へ向けて流動するようになる。微粒子の運動と合わせて、また全般的な下流へのガス流によって運ばれる範囲で、微粒子は金属層２６を貫通する複数の孔を通って金属層２６を通過し、フィルタ要素１４のフィルタ材料２４へ至り、そこで微粒子は捕獲されてガス流から浄化される。したがって、フィルタ要素１４を通過するガスからは、微粒子の汚染物質が少なくとも部分的に除去される。

濾過室４４からのその他の出口はガス出口管２０を介する。ガスは自由にガス出口管２０まで流動するが、濾過室４４から流動するガスは大部分の微粒子がイオン化され、且つガス出口管２０へ至る中央ガス流から引き離されることから、微粒子濃度が大きく減少する。

フィルタ１４を通過したガスはフィルタ要素１４の周りにある濾過後室４６へ流入するとともに、ガス出口管２０に形成された孔４８からガス流へ再流入し、出口へ至る。
従って、流入口室４２から濾過室４４へ、そしてフィルタを介して濾過後室４６へ、更に孔４８を介してガス出口管２０を通り流出口８へ至る第１ガス流路が形成される。また、流入口６から流入口室４２へ、そして濾過室４４へ流入した後にガス出口管２０から流出口８へ至る第２ガス流路が形成される。第２ガス流路はフィルタ１４を通過することなく、フィルタ１４を回避する。これにより、背圧が過度に高められることが避けられる。

有機被覆は帯電された微粒子が金属層２６と接触する際に放電することがないようにする。微粒子が放電するならば、微粒子は主ガス流へ流し戻されて濾過されることがない。
本装置は排気ガス流から炭素系微粒子汚染物質を除去するのに有益であると考えられている。

フィルタ開口２８の折返しフランジ３０によれば、電極１６及びフィルタ開口２８の自由端の間に介入した何かが自由端においてアークをなして電荷集中となることがない。
ガス出口管２０の入口において円錐台４０は中間微粒子流をフィルタ要素１４へ屈曲させるように作用するとともに、自由端が電極１６にもたらされないようにして、またアークが形成されることがないようにする。

添付図面の図４を参照すると、装置４は図２に図示するものと実質的に同様であるが、電極１６及びガス出口管２０が長手方向において異なる位置に配置されている点が相違する。

添付図面の図５を参照すると、上述した本発明の両実施形態に適した電極取付装置が図示されている。セラミック電極取付台５０はその内部中央において電極１６を担持する。電極取付台５０はその長さ方向に沿って複数の突起５２を備えており、短絡の危険性を最小限にする。電極１６はその一端のみが取り付けられている。

使用に際して、図示する１個以上の装置が一連で或いは平行して使用される。ユニット全体の寸法は用途に適応するようにその重量が決められてもよい。車両排気管の用途に関連して使用されるように記載されているが、本装置は多くのガス浄化用途において使用されてもよい。本発明に係る装置は全汚染物質を除去する必要はなく、また必ずしも全汚染物質或いは特定の１個の汚染物質を除去しなくてもよい。ある汚染物質の集中は実際のところ変化しなくてもよい。

構成要素及びそれらの相関位置については、僅かな変形が種々可能である。例えば、ガス出口管円錐台４０の位置はフィルタ要素１４の内部に沿って変更されてもよく、電極１６及びガス出口管２０の間の距離は変更されてもよく、フィルタ１４の直径及び寸法はガス出口管円錐台４０の寸法及び位置に関連して変更されてもよく、ガス出口管円錐台４０の屈曲角度、開口及び広がりは変更されてもよく、ガス出口管２０はその長さ及び直径が変更されてもよく、ガス再流入孔４８はその寸法及び形状が変更されてもよく、またこのようなガス再流入孔が複数設けられてもよく、フィルタ材料２４はその厚み及び種類が変更されてもよく、フィルタ開口２８の直径はフィルタ直径と等しく、又はフィルタ直径よりも大きく、又はフィルタ直径よりも小さくてもよい。

電極１６よりも下流ではなく電極１６の周囲にフィルタ１４を独立ユニットとして設けることにより、装置の寸法は大幅に減少する。
閲覧者の注目は、本明細書に関連して本願と同時に或いは本願よりも前に出願された全論文及び官庁出版物、並びに本願と共に公共の閲覧が可能となる全論文及び官庁出版物に向けられ、またこれら全論文及び官庁出版物の内容はここに言及することにより組み入れられる。

本願において開示する全構成（添付する請求の範囲、要約書及び図面を含む）、及び／又はここに開示する方法又は処理の全工程は、組み合わせることが可能である。しかしながら、構成及び／又は工程の少なくとも幾つかが相互に排他的な組み合わせは除外される。

本願に開示する各構成（添付する請求の範囲、要約書及び図面を含む）は同じに、同等に或いは同様な目的のために作用する代替の構成と置き換えられてもよいが、代替の構成と置き換えられないと明確に記載されている場合は除く。従って、代替の構成と置き換えられないと明確に記載されていなければ、開示する各構成は、同等又は同様な構成の包括的な一連物における一例に過ぎない。

本発明は前述の実施形態（複数）の詳細に限定されるべきではない。本発明は本願に開示する構成（添付する請求項、要約書及び図面を含む）のあらゆる新規のもの、又はあらゆる新規の組み合わせまで拡大し、或いはここに開示する方法又は処理における工程のあらゆる新規のもの、又はあらゆる新規の組み合わせまで拡大する。

本発明に係るガス浄化装置を組み込んだ車両排気管を示す概略斜視図。 本発明の第１態様に係るガス浄化装置を示す断面図。 フィルタ開口を示す図２の部分拡大図。 本発明の第２態様に係るガス浄化装置を示す断面図。 本発明と合わせての使用に適した電極取付装置を示す拡大断面図。

Claims (22)

1. ガス流入口と、ガス流出口と、ガス流入口及びガス流出口間に形成される流体連通路と、流体連通路に設けられるフィルタと、イオン化手段とを含み、イオン化手段は少なくとも部分的にフィルタ内にあることを特徴とするガス浄化装置。
2. イオン化手段は部分的にフィルタ内にあり、且つ部分的にフィルタ外にあることを特徴とする請求項１に記載のガス浄化装置。
3. イオン化手段の大部分はフィルタ内にあることを特徴とする請求項２に記載のガス浄化装置。
4. イオン化手段はフィルタの外側に取り付けられることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のガス浄化装置。
5. イオン化手段は第１端部及び第２端部を含み、第１端部においてのみ取り付けられることを特徴とする請求項４に記載のガス浄化装置。
6. フィルタは中空管を含み、イオン化手段は中空管内に突出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
7. イオン化手段は電極を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
8. 電極は長手状フィラメントを含むことを特徴とする請求項７に記載のガス浄化装置。
9. フィルタはフィルタ開口を含み、フィルタ開口の先導端は折り返されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
10. 装置は更に出口管を含み、出口管は少なくとも部分的にフィルタ内にあることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
11. 出口管の入口は外面円錐台を含むことを特徴とする請求項１０に記載のガス浄化装置。
12. 流体連通路はフィルタを通る第１路と、フィルタを回避する第２路とを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
13. 第２路は出口管開口を通ることを特徴とする請求項１２に記載のガス浄化装置。
14. 第１流路が第２流路と合流するための復帰孔が出口管に設けられることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
15. 孔は出口管の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載のガス浄化装置。
16. フィルタは濾過層に近接して導電層を含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
17. 導電層は濾過層の内側と対向することを特徴とする請求項１６に記載のガス浄化装置。
18. 導電層はガス透過層を含むことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のガス浄化
    装置。
19. 導電層は金属層を含むことを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
20. 導電層は電源に接続されることにより、電気的に加熱されることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
21. 導電層は少なくとも部分的に低程導電層により被覆されることを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載のガス浄化装置。
22. 車両排気管を含む車両であって、排気管は排気ガス流路を備えるとともに、排気ガス流路に請求項１乃至２１のいずれか一項に係るガス浄化装置を備えることを特徴とする車両。

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