JP2012159028A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス処理室に電磁波を放射して生成した電磁波プラズマにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１００において、プラズマに吸収される電磁波のエネルギーが結露水により低減することを抑制して、排気ガスの浄化効率を向上させる。
【解決手段】排気ガスが流通する経路に設けられるガス処理室１０６と、ガス処理室１０６に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成装置１００とを備え、プラズマ生成装置１００が生成する電磁波プラズマによりガス処理室１０６を流通する排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置１００において、排気通路のガス処理室１０６の上流、又はガス処理室１０６において、排気ガス中の水分、又は結露した水を排水するための排水構造２０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス処理室に電磁波を放射して生成した電磁波プラズマにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関するものである。

従来から、ガス処理室に電磁波を放射して生成した電磁波プラズマにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が知られている。この種の排気ガス浄化装置が、例えば特許文献１に開示されている。

具体的に、特許文献１の図１２には、マイクロ波発振装置とマイクロ波共振空洞（キャビティ）とマイクロ波放射手段（マイクロ波放射アンテナ）とプラズマ着火手段とを備えた排ガス分解装置が記載されている。このガス分解装置は、点火プラグの放電により生成したプラズマにマイクロ波を放射することでプラズマを成長させる。

特開２００７−１１３５７０号公報

ところで、高温の排気ガスには多くの水蒸気が含まれているので、排気ガスをプラズマ処理するガス処理室では多くの水蒸気が結露する場合がある。結露水が比較的多く存在するガス処理室では、プラズマを生成するために電磁波を放射しても、結露水が電磁波のエネルギーを吸収する。そのため、プラズマの強度が低下し、排気ガスの浄化効率が低下する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス処理室に電磁波を放射して生成した電磁波プラズマにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置において、プラズマに吸収される電磁波のエネルギーが結露水により低減することを抑制して、排気ガスの浄化効率を向上させることにある。

第１の発明は、排気ガスが流通する排気通路に設けられるガス処理室と、上記ガス処理室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成手段とを備え、上記プラズマ生成手段が生成する電磁波プラズマにより上記ガス処理室を流通する排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置を対象とする。そして、この排気ガス浄化装置は、上記排気通路のガス処理室の上流、又は該ガス処理室において、排気ガス中の水分、又は結露した水を排水するための排水手段を備えている。

第１の発明では、排水手段により、電磁波プラズマが放射されるガス処理室における結露水の量が減少する。従って、結露水に吸収される電磁波のエネルギーが低減される。

第２の発明は、第１の発明において、上記排水手段が、上記ガス処理室において結露した水を排水する。

第２の発明では、ガス処理室において結露水が排水される。

第３の発明は、第２の発明において、上記排水手段が、上記ガス処理室の底面に形成された排水孔を備えている。

第３発明では、ガス処理室の底面の結露水が排水孔からガス処理室外へ排水される。

第４の発明は、第３の発明において、上記排水手段が、上記ガス処理室の底面の水が上記排水孔へ流れるように傾斜する傾斜底面を備えている。

第４の発明では、傾斜底面によりガス処理室の底面の結露水が排水孔へ集められる。

第５の発明は、第３又は第４の発明において、上記排水手段が、上記ガス処理室の壁面に形成された撥水性のコーティングを備えている。

第５の発明では、撥水性のコーティングにより、ガス処理室の壁面に付着する結露水が底面へ流れやすくなる。従って、ガス処理室の底面の排水孔から外部へ排水される結露水が増加する。

本発明では、排水手段によりガス処理室の結露水の量を低減させることで、結露水に吸収される電磁波のエネルギーが低減されるようにしている。従って、プラズマに吸収される電磁波のエネルギーが結露水により低減することが抑制される。排水手段がない場合に比べて、電磁波プラズマの強度が増大し、電磁波プラズマにより分解される排気ガスの有害成分が増加する。このように、本発明によれば、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。

実施形態における排気ガス浄化装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態は、例えば自動車のエンジンの排気通路においてマイクロ波を放射して生成したマイクロ波プラズマ（電磁波プラズマ）により排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置３０である。排気ガス浄化装置３０は、図１に示すように、プラズマ生成装置１００とドラフトチャンバ１０６とを備えている。

プラズマ生成装置１００は、ドラフトチャンバ１０６にマイクロ波を放射してマイクロ波プラズマを生成するプラズマ生成手段を構成している。ドラフトチャンバ１０６は、エンジンから排出された排気ガスが流通する経路に設けられるガス処理室を構成している。ドラフトチャンバ１０６は、排気通路の一部を構成している。ドラフトチャンバ１０６には、プラズマ生成装置１００が取り付けられている。

具体的に、プラズマ生成装置１００は、点火コイル１０２とマグネトロン１０７とパルス電源１０４と混合器１０３とスパークプラグ１５とを備えている。点火コイル１０２は、高電圧パルスを発生するパルス発生器を構成している。マグネトロン１０７は、水に吸収される帯域の電磁波（例えば、２．４５ＧＨｚ）を発振する電磁波発振器を構成している。マグネトロン１０７の代わりに、半導体発振器を使用することも可能である。スパークプラグ１５は、高電圧パルスを受けて放電を生じさせる放電器を構成している。なお、スパークプラグ１５は、ドラフトチャンバ１０６の壁面を貫通するようにドラフトチャンバ１０６に取り付けられている。

点火コイル１０２は、１２Ｖの自動車のバッテリー（図示省略）に接続されている。点火コイル１０２は、電子制御装置１０５（ＥＣＵ）から点火信号を受けると、高電圧パルスを混合器１０３に出力する。パルス電源１０４は、電子制御装置１０５から電磁波発振信号を受けると、マグネトロン１０７に電力を供給する。電力を受けたマグネトロン１０７は、混合器１０３にマイクロ波パルスを出力する。マグネトロン１０７は、ドラフトチャンバ１０６に放射するマイクロ波パルスを発振する。混合器１０３は、高電圧パルスとマイクロ波パルスを混合してスパークプラグ１５の中心電極１５ａに出力する。

スパークプラグ１５は、点火コイル１０２からの高電圧パルスが印加されるとドラフトチャンバ１０６内でスパーク放電を生じさせる。ドラフトチャンバ１０６内では、スパークプラグ１５の中心電極１５ａと接地電極１５ｂとの間でスパーク放電が生じ、小規模のプラズマが形成される。そして、その小規模のプラズマに、スパークプラグ１５の中心電極１５ａからマイクロ波が照射される。小規模のプラズマは、マイクロ波のエネルギーを吸収して拡大する。このようにして、プラズマ生成装置１００は、非平衡のマイクロ波プラズマを生成する。中心電極１５ａはアンテナとして機能する。

本実施形態の排気ガス浄化装置３０では、エキゾーストマニホールド１０と排気浄化触媒１１の間に、ドラフトチャンバ１０６が設けられている。排気ガス浄化装置３０は、プラズマ生成装置１００が生成する電磁波プラズマにより、ドラフトチャンバ１０６を流通する排気ガスを浄化する。

本実施形態では、ドラフトチャンバ１０６内において生成された結露水を排水する為の排水手段２０が設けられている。排水手段２０は、ドラフトチャンバ１０６の底面（下面）に形成された排水孔２１と、ドラフトチャンバ１０６の底面の水が排水孔２１へ流れるように傾斜する傾斜底面２２とを備えている。排水孔２１には、排気浄化触媒１１に延びる配管が接続されている。排水孔２１から流出した結露水は、排気浄化触媒１１を収容する収容管１２に流入する。収容管１２では、排気浄化触媒１１に結露水が接触することを避けるために結露水が排気ガスと別離される。収容管１２では、結露水が、排気浄化触媒１１を通過せずに、収容管１２の底面側に設けられたバイパス流路を流れる。その後、結露水は、排気浄化触媒１１を通過した排気ガスと合流し、排気ガス排出口で排気ガスと共に外部へ排出される。なお、排気通路においてドラフトチャンバ１０６の下流には、電磁波が外部へ漏れることを防止するための漏洩防止部材（例えば、電磁波が通過しない金網）を設けてもよい。

本実施形態では、排水手段２０が、ドラフトチャンバ１０６の壁面に形成された撥水性のコーティング２３を備えている。撥水性のコーティング２３により、ドラフトチャンバ１０６の壁面に付着する結露水が底面へ流れやすくなっている。ドラフトチャンバ１０６の底面の排水孔２１から外部へ排水される結露水が増加する。ドラフトチャンバ１０６は、結露水がドラフトチャンバ１０６内に滞留しない構造になっている。なお、ドラフトチャンバ１０６の傾斜底面２２に撥水性のコーティングを施してもよい。
−実施形態の効果−

本実施形態では、排水手段２０によりドラフトチャンバ１０６の結露水を排水することで、結露水に吸収される電磁波のエネルギーが低減されるようにしている。従って、プラズマに吸収される電磁波のエネルギーが結露水により低減することが抑制される。このため、結露水を排水しない場合に比べて、電磁波プラズマの強度が増大し、電磁波プラズマにより分解される排気ガスの有害成分が増加する。このように、本発明によれば、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
《その他の実施形態》

上記実施形態は、以下のように構成してもよい。

上記実施形態において、排水手段２０は、排気通路においてエンジンの排気孔とドラフトチャンバ１０６との間において、排気ガス中の水分を除去してもよい。

また、上記実施形態において、排気ガス浄化装置３０が、スパークプラグ１５のような放電器を有しておらず、電磁波のみにより電磁波プラズマを生成するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、排気ガス浄化装置３０がエンジン（例えばディーゼルエンジン）の排気通路に設けられているが、燃焼炉等の他の熱機関の排気通路に設けられていてもよい。

また、本実施形態では、混合器３４を設けることで、スパークプラグ１５の中心電極１５ａがアンテナを兼ねるようにしている。しかし、混合器３４を設けずに、スパークプラグ１５の放電ギャップにマイクロ波を照射できるように、スパークプラグ１５とは別途にアンテナを設けてもよい。また、スパークプラグ１５において中心電極１５ａが埋設された筒状の絶縁体に、中心電極１５ａとは電気的に絶縁させたアンテナを埋設させてもよい。

以上説明したように、本発明は、ガス処理室に電磁波を放射して生成した電磁波プラズマにより排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置について有用である。

１５ スパークプラグ
２０ 排水手段
２１ 排水孔
２２ 傾斜底面
２３ 撥水性コーティング
３０ 排気ガス浄化装置
１００ プラズマ生成装置（プラズマ生成手段）
１０６ ドラフトチャンバ（ガス処理室）

Claims (5)

1. 排気ガスが流通する排気通路に設けられるガス処理室と、
   上記ガス処理室に電磁波を放射して電磁波プラズマを生成するプラズマ生成手段とを備え、
   上記プラズマ生成手段が生成する電磁波プラズマにより上記ガス処理室を流通する排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置であって、
   上記排気通路のガス処理室の上流、又は該ガス処理室において、排気ガス中の水分、又は結露した水を排水するための排水手段を備えている
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 請求項１において、
   上記排水手段は、上記ガス処理室において結露した水を排水する
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
3. 請求項２において、
   上記排水手段は、上記ガス処理室の底面に形成された排水孔を備えている
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
4. 請求項３において、
   上記排水手段は、上記ガス処理室の底面の水が上記排水孔へ流れるように傾斜する傾斜底面を備えている
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
5. 請求項３又は４において、
   上記排水手段は、上記ガス処理室の壁面に形成された撥水性のコーティングを備えている
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
   
   

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