JP2009112916A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、排ガス中に含まれる粒子状物質の捕集効率を高めるとともに、集塵フィルタ装置で捕集された粒子状物質が再飛散するのを防止することが可能な排ガス浄化装置を提供することである。
【解決手段】筒形状をなす外殻２と、外殻２の内側に配置され、集塵極３と集塵フィルタ層４とから構成されている集塵フィルタ装置５と、集塵フィルタ装置５の内側に設けられ、粒子状物質を含むガスの流路を形成するガス通路６と、外殻２内の中央部に配置され、外殻２の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部７ｂを有するとともに外殻２の軸方向に延在し、電圧が印加された際に集塵フィルタ装置５の集塵極３との間にイオン風を発生させる放電極７とを備えている排ガス浄化装置１において、集塵フィルタ装置５が蛇腹形状で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、粒子状物質を含む排ガスが流れるガス通路内で、このガスの流れに交差する方向にイオン風を発生させ、ガス中の粒子状物質を捕集する排ガス浄化装置に関する。

従来、工場ガス、自動車等の排ガスに含まれる粒子状物質（PM：パティキュレート・マター）を除去するために、排ガス浄化装置が使用されている。

図４は、排ガス浄化装置の従来の一例を示している。この排ガス浄化装置２０は、筒形状をなす外殻２１と、外殻２１の内側に配置され、集塵極２２と集塵フィルタ層２３とから構成されている集塵フィルタ装置２４と、集塵フィルタ装置２４の内側に設けられ、粒子状物質を含む排ガスの流路を形成するガス通路２５とを備えており、外殻２１内の中央部には、外殻２１の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部２６ａを有するとともに外殻２１の軸方向に延在する放電極２６が設けられている。
また、集塵フィルタ装置２４は、ワイヤを平織りにした金網等、表面が平面形状の部材を積層して構成されている。そして、この排ガス浄化装置２０は、放電極２６と集塵フィルタ装置２４の集塵極２２との間に高電圧を印加することにより、排ガスの流れに交差する方向にイオン風を発生させ、排ガスに含まれる粒子状物質を平面形状の集塵フィルタ装置２４で捕集するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特願２００５−５１３４５８号公報

しかしながら、上述のようにイオン風を利用して排ガスに含まれる粒子状物質を捕集しようとする場合、粒子状物質がガス通路を流れる主流の排ガスに乗ってそのまま流れてしまい、捕集効率が悪いという問題があった。
また、集塵フィルタ装置が平面形状で構成されているため、集塵フィルタ装置で捕集された粒子状物質が主流の排ガスの流れの影響を受けて再飛散してしまい、集塵効率が低下してしまうという問題があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、排ガス中に含まれる粒子状物質の捕集効率を高めるとともに、集塵フィルタ装置で捕集された粒子状物質が再飛散するのを防止することが可能な排ガス浄化装置を提供することである。

上記従来技術の有する課題を解決するために、請求項１の本発明では、筒形状をなす外殻と、該外殻の内側に配置され、集塵極と集塵フィルタ層とから構成されている集塵フィルタ装置と、該集塵フィルタ装置の内側に設けられ、粒子状物質を含む排ガスの流路を形成するガス通路と、前記外殻内の中央部に配置され、前記外殻の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部を有するとともに前記外殻の軸方向に延在し、電圧が印加された際に前記集塵フィルタ装置の前記集塵極との間にイオン風を発生させる放電極とを備えている排ガス浄化装置において、前記集塵フィルタ装置が蛇腹形状で形成されている。

請求項２の本発明では、前記集塵フィルタ装置が、前記外殻の内側に向かって湾曲する複数の山部と、隣接する前記山部の間に形成されている谷部とを有しており、前記放電極の前記先端部が延びる方向には前記谷部が位置するように構成されている。

請求項３の本発明では、前記集塵フィルタ装置は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、隣接する前記板状部材の孔は、互いにずらして配置されている。

請求項４の本発明では、筒形状をなす外殻と、該外殻の内側に配置され、集塵極と集塵フィルタ層とから構成されている集塵フィルタ装置と、該集塵フィルタ装置の内側に設けられ、粒子状物質を含む排ガスの流路を形成するガス通路と、前記外殻内の中央部に配置され、前記外殻の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部を有するとともに前記外殻の軸方向に延在し、電圧が印加された際に前記集塵フィルタ装置の前記集塵極との間にイオン風を発生させる放電極とを備えている排ガス浄化装置において、前記集塵フィルタ装置は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、隣接する前記板状部材の孔は、互いにずらして配置されている。

上述の如く、本発明に係る排ガス浄化装置によれば、筒形状をなす外殻と、該外殻の内側に配置され、集塵極と集塵フィルタ層とから構成されている集塵フィルタ装置と、該集塵フィルタ装置の内側に設けられ、粒子状物質を含む排ガスの流路を形成するガス通路と、前記外殻内の中央部に配置され、前記外殻の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部を有するとともに前記外殻の軸方向に延在し、電圧が印加された際に前記集塵フィルタ装置の前記集塵極との間にイオン風を発生させる放電極とを備えている排ガス浄化装置において、前記集塵フィルタ装置が蛇腹形状で形成されているため、従来の平面形状の集塵フィルタ装置に比べて表面積が増加することになり、ガス中の粒子状物質の捕集率を高めることができる。また、蛇腹形状の谷の部分は、ガス通路を流れる主流の排ガスの影響を受けにくいため、集塵フィルタが平面形状となっている場合に比べて、捕集された粒子状物質が主流の排ガスの流れによって再飛散することを防止することができる。

さらに、本発明に係る排ガス浄化装置によれば、前記集塵フィルタ装置が、前記外殻の内側に向かって湾曲する複数の山部と、隣接する前記山部の間に形成されている谷部とを有しており、前記放電極の前記先端部が延びる方向には前記谷部が位置するように構成されているため、高電圧の印加により放電極の先端部付近から発生するイオン風の流れの方向に蛇腹形状の谷部が位置することにより、粒子状物質が谷部の部分で集中的に捕集されるため、粒子状物質の捕集効率を高めることができる。さらに、谷部は主流の排ガスの流れの影響を受けにくいため、捕集された粒子状物質が主流の排ガスの流れによって再飛散することをより防止することができる。

また、本発明に係る排ガス浄化装置によれば、前記集塵フィルタ装置は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、隣接する前記板状部材の孔は、互いにずらして配置されている。これにより、従来では多孔性の板状部材の層の圧力損失が大きい場合、イオン風が集塵フィルタ装置を通り抜けることができず、集塵フィルタ装置の表面で反転するため、粒子状物質が集塵フィルタ装置内で捕集されず再飛散する可能性があったが、隣接する板状部材の孔を互いにずらして配置されているため、イオン風とともに板状部材の孔を通過して入った粒子状物質が次の層の板状部材に付着し、一方、板状部材の孔を通過したイオン風は、次の層の板状部材にぶつかって分散され、近傍の孔から次の層の板状部材の層へと導かれることになる。このように、イオン風の通気通路が確保されているため、イオン風が集塵フィルタ装置の表面で反転することなくなり、粒子状物質が再飛散することが防止される。これにより、粒子状物質の捕集効率を高めることができる。

また、本発明に係る排ガス浄化装置によれば、筒形状をなす外殻と、該外殻の内側に配置され、集塵極と集塵フィルタ層とから構成されている集塵フィルタ装置と、該集塵フィルタ装置の内側に設けられ、粒子状物質を含むガスの流路を形成するガス通路と、前記外殻内の中央部に配置され、前記外殻の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部を有するとともに前記外殻の軸方向に延在しており、電圧が印加された際に前記集塵極との間にイオン風を発生させる放電極とを備えている排ガス浄化装置において、前記集塵フィルタ装置は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、隣接する前記板状部材の孔は、互いにずらして配置されている。これにより、イオン風とともに板状部材の孔を通過して入った粒子状物質が次の層の板状部材に付着し、一方、板状部材の孔を通過したイオン風は、次の層の板状部材にぶつかって分散され、近傍の孔から次の層の板状部材の層へと導かれることになる。このように、イオン風の通気通路が確保されているため、イオン風が集塵フィルタ装置の表面で反転することなくなり、粒子状物質が再飛散することが防止される。これにより、粒子状物質の捕集効率を高めることができる。

以下、本発明に係る排ガス浄化装置を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る排ガス浄化装置の断面図である。

図１に示すように、第１の実施形態に係る排ガス浄化装置１は、筒形状をなす外殻２と、外殻２の内側に配置され、集塵極３と集塵フィルタ層４とから構成されている集塵フィルタ装置５と、集塵フィルタ装置５の内側に設けられ、粒子状物質を含むガスの流路を形成するガス通路６と、外殻２内の中央部に配置され、外殻２の軸方向に延在している放電極７と、外殻２の外側上部に配置されている高電圧発生装置８とを備えている。

外殻２には、外殻２の軸方向に対して上方に延びる碍子室９が設けられている。碍子室９の内部には、碍子室９の上部９ａからガス通路６へ垂下する放電極支持部材１０が配設されており、放電極支持部材１０は、外殻２と絶縁状態を保持するために、外周面が碍子１１により覆われた状態で、碍子室９の上部９ａに取付られている。
また、放電極支持部材１０は、外殻２の外側上部に配置されている高電圧発生装置８に接続されており、ガス通路６側の端部１０ａには放電極７が固定されている。すわなち、放電極７は、放電極支持部材１０を介して外殻２内に吊り下げられた状態で固定されている。

放電極７は、外殻２の軸方向に延在している放電極主部７ａと、外殻２の軸方向と直交する方向に放電極主部７ａから突出する先端部７ｂとから構成されている。放電極７の先端部７ｂは、放電極主部７ａ上に所定の間隔をあけて配置されており、放電極主部７ａ上の同じ位置から放射状に４つ設けられている。

集塵フィルタ装置５は、外殻２の内側に沿って配置されており、集塵極３と集塵フィルタ層４とから構成されている。
集塵極３は、多孔性の板状部材で形成されており、外殻２の内側においてガス通路６側に配置されている。なお、集塵極３は、金網等の導電性の材料から形成されている。また、金網以外にも、エッチングで微小な開口を設けた導電性の膜または電鋳で成形した網状の金属箔から形成してもよい。
一方、集塵フィルタ層４も、多孔性の板状部材で形成されており、外殻２と集塵極３との間において集塵極３に隣接して配置されている。なお、集塵フィルタ層４は、導電性、非導電性を問わず、多孔性の板状部材で形成され、例えば、金網、多孔性のセラミック等によって形成されている。

高電圧発生装置８は、外殻２の外側上部に配置されており、放電極７と集塵フィルタ装置５の集塵極３との間に高電圧を印加するようになっている。この場合、放電極７からコロナ放電により集塵フィルタ装置５の集塵極３に電流が流入するようになっている。そのため、本実施形態では、放電極７は碍子１１によって外殻２との絶縁状態が保持され、一方、集塵極３は外殻２を介してアースに接するように構成されている。

本実施形態に係る排ガス浄化装置１では、集塵フィルタ装置５が蛇腹形状で形成されている。集塵フィルタ装置５は、外殻２の内側に向かって湾曲する複数の山部５ａと、隣接する山部５ａの間に形成されている谷部５ｂとを有しており、放電極７の先端部７ｂが延びる方向には谷部５ｂが位置するように構成されている。

次に、ガス通路６を流れる排ガスの粒子状物質を捕集する過程を以下に説明する。
高電圧発生装置８により放電極７に高電圧が印加されると、放電極７の先端部７ｂの周りにコロナ放電が生じる。ガス通路６を流れてきた排ガス中の粒子状物質は、このコロナ放電により帯電される。そして、帯電された粒子状物質は、クローン力により、対向する電極である集塵極３に向けて周囲の排ガスも巻き込んで流れることになる。その結果、排ガスの流れと直交する方向にイオン風が形成され、このイオン風が集塵フィルタ装置５に向かって流れることになる。
本実施形態では、放電極７の先端部７ｂが延びる方向には蛇腹形状に形成された集塵フィルタ装置５の谷部５ｂが位置しているため、イオン風はこの谷部５ｂに向かって吹き付けられる。これにより、排ガス中の粒子状物質が谷部５ｂから集塵フィルタ装置５の内部に流れ込み、集塵極３と集塵フィルタ層４とを流れる間に粒子状物質が捕集される。
なお、集塵フィルタ装置５に向かって流れ込んだイオン風は、イオン風が流れる位置の間から再び集塵フィルタ装置５を通過してガス通路６に戻ることになる。
以上により、ガス通路を流れる排ガスの粒子状物質を捕集することができる。

このように、第１の実施形態に係る排ガス浄化装置１によれば、集塵フィルタ装置５が蛇腹形状で形成されているため、従来の平面形状の集塵フィルタ装置に比べて、集塵極３の表面積が増加することになり、ガス中の粒子状物質の捕集率を高めることができる。また、蛇腹形状の谷部５ｂは主流の排ガスの流れの影響を受けにくいため、集塵フィルタ装置５が平面形状となっている場合に比べて、捕集された粒子状物質が主流の排ガスの流れによって再飛散することを防止することができる。
また、放電極７の先端部７ｂ付近から発生するイオン風の流れる方向に集塵フィルタ装置５の谷部５ｂが位置し、粒子状物質が谷部５ｂの部分で集中的に捕集されるため、粒子状物質の捕集効率が高まるとともに、捕集された粒子状物質が主流の排ガスの流れによって再飛散することをさらに防止することができる。

次に、図２を用いて、本発明の第２の実施形態に係る排ガス浄化装置を説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る排ガス浄化装置の断面図である。
なお、前述した第１の実施形態で説明したものと同様の部材については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図２に示すように、本実施形態に係る排ガス浄化装置１では、集塵フィルタ装置５は、外殻２の内側に沿って配置され、ガス通路６側に配置されている集塵極３と、外殻２側に集塵極３に隣接して配置されている集塵フィルタ層４とから構成されている。
本実施形態では、集塵フィルタ装置５は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、１つの板状部材からなる集塵極３と、２つの板状部材４ａ，４ｂからなる集塵フィルタ層４とから構成されている。なお、集塵極３は、前述したように金網等の多孔性の導電性の材料から形成され、また、集塵フィルタ層４の板状部材４ａ，４ｂも、前述したように導電性、非導電性を問わず、多孔性の板状部材から形成されている。
そして、本実施形態では、集塵極３の孔１２と集塵フィルタ層４の板状部材４ａの孔１３とが互いにずらして配置されている。さらに、板状部材４ａと板状部材４ｂの孔１３の位置も互いにずらされて配置されている。

このように、第２の実施形態に係る排ガス浄化装置１によれば、以下の効果を奏する。
従来では多孔性の板状部材の層の圧力損失が大きい場合、イオン風が集塵フィルタ装置５を通り抜けることができず、集塵フィルタ装置５の表面で反転するため、粒子状物質が集塵フィルタ装置５内で捕集されず再飛散する可能性があった。しかしながら、本実施形態によれば、隣接する板状部材３，４ａ，４ｂの孔１２，１３が互いにずらされているため、イオン風とともに集塵極３の孔１２を通過して入った粒子状物質が次の層の板状部材４ａに付着し、一方、集塵極３の孔１２を通過したイオン風は、次の層の板状部材４ａにぶつかって分散され、板状部材４ａの近傍の孔１３から更に次の層の板状部材４ｂへと導かれることになる。このように、イオン風の通気通路が確保されているため、イオン風が集塵フィルタ装置５の表面で反転することなくなり、粒子状物質が再飛散することが防止される。これにより、粒子状物質の捕集効率を高めることができる。

次に、図３を用いて、本発明の第３の実施形態に係る排ガス浄化装置を説明する。図３は、第１の実施形態に係る排ガス浄化装置の変形例を示しており、排ガス浄化装置における集塵フィルタ装置の断面を示している。

図３に示すように、本実施形態に係る排ガス浄化装置１では、集塵フィルタ装置５が矩形形状で形成されている。集塵フィルタ装置５は、外殻２の内側に向かって湾曲する複数の山部５ａと、隣接する山部５ａの間に形成されている谷部５ｂとを有している。そして、放電極７の先端部７ｂが延びる方向には谷部５ｂが位置するように構成されている（図１参照）。
さらに、集塵フィルタ装置５は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、１つの板状部材からなる集塵極３と、３つの板状部材４ａ，４ｂ，４ｃの層からなる集塵フィルタ層４とから構成されている。なお、集塵極３は、前述したように金網等の多孔性の導電性の材料から形成され、また、集塵フィルタ層４の板状部材４ａ，４ｂ，４ｃも、前述したように導電性、非導電性を問わず、多孔性の板状部材から形成されている。
本実施形態では、集塵極３の孔１２と集塵フィルタ層４の板状部材４ａの孔１３とが互いにずらして配置されている。さらに、板状部材４ａと板状部材４ｂの孔１３の位置も互いにずらして配置され、板状部材４ｂと板状部材４ｃの孔１３の位置も互いにずらして配置されている。

このように、第３の実施形態に係る排ガス浄化装置によれば、集塵フィルタ装置５が矩形形状で形成されているため、従来の平面形状の集塵フィルタ装置に比べて、集塵極３の表面積が増加することになり、ガス中の粒子状物質の捕集率を高めることができる。また、矩形形状の谷部５ｂは主流の排ガスの流れの影響を受けにくいため、集塵フィルタ装置が平面形状となっている場合に比べて、捕集された粒子状物質が主流の排ガスの流れの影響を受けて再飛散することを防止することができる。
また、高電圧の印加により放電極７の先端部７ｂ付近から発生するイオン風の流れの方向に矩形形状の谷部５ｂが位置し、粒子状物質が谷部５ｂの部分で集中的に捕集されるため、粒子状物質の捕集効率が高まるとともに、捕集された粒子状物質が主流の排ガスの流れによって再飛散することをより防止することができる。
さらに、隣接する板状部材３，４ａ，４ｂ，４ｃの孔１２，１３が互いにずらされているため、イオン風とともに集塵極３の孔１２を通過して入った粒子状物質が次の層の板状部材４ａに付着し、一方、集塵極３の孔１２を通過したイオン風は、次の層の板状部材４ａにぶつかって分散され、板状部材４ａの近傍の孔１３から更に次の層の板状部材４ｂへと導かれることになる。このように、イオン風の通気通路が確保されるため、イオン風が集塵フィルタ装置５の表面で反転することなくなり、粒子状物質が再飛散することが防止される。これにより、粒子状物質の捕集効率をより高めることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
上記実施形態では、集塵フィルタ装置５が蛇腹形状あるいは矩形形状で形成されているが、これらの形状に限らず、例えば、Ｖ字形状とすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る排ガス浄化装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る排ガス浄化装置の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る排ガス浄化装置の変形例を示しており、集塵フィルタ装置の断面を拡大した図である。 従来の排ガス浄化装置の断面図である。

符号の説明

１ 排ガス浄化装置
２ 外殻
３ 集塵極
４ 集塵フィルタ層
５ 集塵フィルタ装置
５ａ 集塵フィルタ装置の山部
５ｂ 集塵フィルタ装置の谷部
６ ガス通路
７ 放電極
７ａ 放電極主部
７ｂ 先端部
８ 高電圧発生装置
９ 碍子室
１０ 放電極支持部材
１１ 碍子

Claims (4)

1. 筒形状をなす外殻と、該外殻の内側に配置され、集塵極と集塵フィルタ層とから構成されている集塵フィルタ装置と、該集塵フィルタ装置の内側に設けられ、粒子状物質を含む排ガスの流路を形成するガス通路と、前記外殻内の中央部に配置され、前記外殻の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部を有するとともに前記外殻の軸方向に延在し、電圧が印加された際に前記集塵フィルタ装置の前記集塵極との間にイオン風を発生させる放電極とを備えている排ガス浄化装置において、
   前記集塵フィルタ装置が蛇腹形状で形成されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
2. 前記集塵フィルタ装置が、前記外殻の内側に向かって湾曲する複数の山部と、隣接する前記山部の間に形成されている谷部とを有しており、前記放電極の前記先端部が延びる方向には前記谷部が位置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
3. 前記集塵フィルタ装置は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、隣接する前記板状部材の孔は、互いにずらして配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス浄化装置。
4. 筒形状をなす外殻と、該外殻の内側に配置され、集塵極と集塵フィルタ層とから構成されている集塵フィルタ装置と、該集塵フィルタ装置の内側に設けられ、粒子状物質を含む排ガスの流路を形成するガス通路と、前記外殻内の中央部に配置され、前記外殻の軸方向と直交する方向に突出する複数の先端部を有するとともに前記外殻の軸方向に延在し、電圧が印加された際に前記集塵フィルタ装置の前記集塵極との間にイオン風を発生させる放電極とを備えている排ガス浄化装置において、
   前記集塵フィルタ装置は、多孔性の板状部材を複数積層して構成されており、隣接する前記板状部材の孔は、互いにずらして配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。

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