JPH04301117A - 微粒子分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気ガスなど
に含まれる微粒子を分離する微粒子分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される有害成分のうち
、パーティキュレートと呼ばれる微粒子状の有害成分は
、有機抽出分（ＳＯＦ）と燃焼残渣としての炭素を主成
分とするドライスーツからなっているが、これらの微粒
子状のパーティキュレートは従来よりセラミック製の多
孔質トラップにより捕集し稠密充填になると取り外して
外部で燃焼させるという方法で除去していた。

【０００３】しかしこの方法ではサブミクロン以下の小
さい微粒子は除去出来ない上、トラップを定期的に交換
しなければならないという不便さがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、発明者は排出
ガスに旋回を与えて遠心力によりパーティキュレートを
除去する方法を更に発展させて、ノズルにより増速し、
高速旋回流を生じさせ、卓抜した遠心力により微粒子を
分離除去する装置を発明した（特願昭６３−２２１７９
０号）。しかし、サブミクロンの微粒子を完全に除去す
ることは難しかった。

【０００５】本発明の目的は、排気ガスなどの微粒子含
有流体において、サブミクロンの微粒子を効率的に捕集
でき、且つ捕集したパーティキュレートを触媒により酸
化させて無害化する装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は、取入口
から装置内に流入した微粒子含有流体が増速され且つ旋
回を与えられて高速旋回流となり、この高速旋回流に作
用する遠心力により流体中の微粒子が流体との比重差に
より遠心分離され、微粒子分離後の流体が排出口から排
出する微粒子分離装置において、前記微粒子含有流体が
高速旋回しながら移動する流路に静電場を形成し、且つ
流体中から分離された微粒子を酸化燃焼させる触媒部を
設けたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】微粒子含有流体は装置内で増速され且つ旋回を
与えられて高速旋回流となる。この高速旋回流に作用す
る遠心力により流体中の微粒子は流体との比重差により
遠心分離される。この際、流体中の微粒子は静電場によ
り大きな粒子となるので、遠心分離が容易となる。また
、分離された微粒子は触媒に接触して酸化燃焼され、無
害化する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は微粒子分離装置の正断面図、図２はノズ
ル管部分の断面図、図３はディフューザ管部分の断面図
である。

【０００９】図１において、細長い円筒ケース１の一端
部にノズル管２が取り付けられている。ノズル管２（図
２参照）は先端に取入口３が開口した直線部２ａと、そ
れに連続する円形ケース部２ｂとからなり、円形ケース
部２ｂにはその端面間に接続する羽根４が、円形ケース
部２ｂの内径より小さな径の同一円周上に離間して複数
枚設けられている。これらの羽根４は矩形板で、隣接す
る羽根４の間の空間部は、その断面積が半径方向内方に
向かって漸次小さくなるようにしてノズル部５を構成し
、且つこれらの羽根４の間を抜けた流体が円周方向に向
かい旋回流を生じるように配設されている。そして円形
ケース部２ｂの羽根４で囲まれた中央の空間部６が前記
細長い円筒ケース１内に連通接続している。

【００１０】細長い円筒ケース１内には軸心に沿って軸
体７が配設され、この軸体７には上下左右の４方向に向
かう針状電極８が長手方向に間隔をおいて（例えば１０
ｍｍ間隔）複数突設されている。そして、円筒ケース１
内の長手方向中間部のノズル管２寄りには旋回翼部材９
が配設されている。また、円筒ケース１の内周には円筒
状の外周電極１０が設けられている。この外周電極１０
はメッシュ状ステンレス管であるが、これに限定される
ものではなく、この他例えば、孔のあいていないステン
レス管、パンチドメタルを円筒状としたもの、あるいは
ステンレス線材を編んで円筒状としたものなどを使用す
る。

【００１１】前記軸体７の一端は軸棒１１に固着され、
軸棒１１はノズル管２の円形ケース部２ｂを貫通して、
円形ケース部２ｂの外側に連通接続した円筒部材１２の
端面から突出して固定されている。

【００１２】そして、直流高圧電源（１０〜２０ＫＶ）
１３が外周電極１０と前記軸棒１１の突出端部との間に
接続され、外周電極１０と針状電極８との間に直流高電
圧を印加し、円筒ケース１内に高圧の静電場を形成する
ように構成されている。通常、中心電極（針状電極８）
を陰極とし、外周電極１０を陽極とするが、この逆の場
合でもよく、また交流を印加してもよい。中心電極を針
状とし、外周電極を円筒状平板とする不平等電界とする
ことにより、比較的低い電圧でも局部的に高い電圧が生
じコロナ放電が起こりやすい。

【００１３】ノズル管２の円形ケース部２ｂの羽根４で
囲まれた中央の空間部６には流量調節弁１４が設けられ
、負荷の程度に応じて軸方向に自動的に移動し流量を自
動調節するように構成されている。

【００１４】細長い円筒ケース１のノズル管２側と反対
側の端部にはこれより大径の円筒ケース部１５が連通接
続されており、この大径部内が微粒子の貯槽部１６を構
成する。そして貯槽部１６の入口には酸化触媒１７が配
設されている。酸化触媒１７は円筒状ハニカム構造を有
し、アルミナ担体コート層にＰｄ−Ｐｔを担持させたも
のを使用した。

【００１５】貯槽部１６を構成する大径の円筒ケース部
１５の端面にはディフューザ管１８が連通接続されてい
る。ディフューザ管１８の構造は図３に示すように前記
ノズル管２（図２参照）と同じ構造をなしている。即ち
、１８ａは直線部、１８ｂはそれに連続した円形ケース
部、１９は直線部１８ａの先端に開口した排出口、２０
は円形ケース部１８ｂの端面間に接続した矩形板よりな
る羽根で、円形ケース部１８ｂの内径より小さな径の同
一円周上に離間して複数枚設けられ、隣接する羽根２０
の間の空間部はその断面積が半径方向外方に向かって漸
次大きくなるようにしてディフューザ部２１を構成する
。２２は羽根２０で囲まれた中央の空間部で、前記大径
の円筒ケース部１５に連通接続している。

【００１６】前記軸体７の貯槽部１６側の一端は軸棒２
３に固着され、軸棒２３はディフューザ管１８の円形ケ
ース部１８ｂを貫通して、ケース部１８ｂの外側に連通
接続した円筒部材２４の端面から突出し、冷却流体の流
出管２５に接続している。そしてこの軸棒２３は前記軸
体７の端部が固着される部分以外は中空をなし、この中
に冷却流体の流入管２６が挿入配設され、流入管２６は
入口側が軸棒２３を貫通して外側に突出し、出口側端部
は軸棒２３の中空内の底面の手前位置に配置している。 したがって、流入管２６を通って装置内に流入した冷却
流体は、流入管２６の出口から流入管２６の外周と軸棒
２３の内周とで形成される流路を通って流出管２５から
流出する。排気ガスは摂氏３００〜４００度位の温度を
有しており、酸化触媒１７と接触するときの温度は約２
５０度程度が好ましいので、冷却流体例えば外部空気で
冷却するものである。なお、本装置を複数個１セットに
組み付け、数個のそれぞれの間の空間を流通する冷却流
体との間で熱交換するように構成することもできる。

【００１７】ディフューザ管１８の円形ケース部１８ｂ
の羽根２０で囲まれた中央の空間部２２には流量調節弁
２７が設けられ、負荷の程度に応じて軸方向に自動的に
移動し流量を自動調節するように構成されている。

【００１８】以下、作用を説明する。

【００１９】ノズル管２の取入口３から装置内に流入し
た微粒子含有流体は、ノズル管２のノズル部５を通って
増速されるとともに、旋回流を生じる。そしてこの高速
旋回流は円筒ケース１内に入り、旋回翼部材９を通過し
て、更に大きな遠心力を有する旋回流となる。そして、
円筒ケース１内には高圧の静電場が形成されているため
、円筒ケース１内で流体中の微粒子はコロナ放電により
電荷をもち凝集してより大きな粒子となり、遠心力によ
る微粒子分離が容易となる。円筒ケース１内を高速旋回
しながら移動する微粒子含有流体には大きな卓抜した遠
心力が作用するので、流体中の微粒子は流体との比重差
により外周側に飛び出し、貯槽部１６構成部位で貯槽部
１６に入る。この際、微粒子は貯槽部１６に設けられた
酸化触媒１７と接触して酸化燃焼し、パーティキュレー
トのうちＳＯＦと呼ばれる有機抽出分がよく酸化され、
主として炭酸ガスとなる。なお、炭素状ドライスーツを
完全に酸化させるためにヒーターを設けてもよい。

【００２０】以上のようにして、微粒子が分離された流
体は、ディフューザ管１８のディフューザ部２１で減速
され、圧力を回収して、ディフューザ管１８の排出口１
９から排出する。

【００２１】なお、微粒子含有流体を、ノズル管２で増
速と旋回を同時に付与するように構成したが、増速部と
旋回部は別々に設けるようにしてもよい。また、旋回翼
部材９は設けるのが好ましいが、設けなくともよい。

【００２２】また、上記では、外周側に飛び出した微粒
子を収容する貯槽部１６と触媒部１７を外周電極１０に
続く部位に設けているが、外周電極１０の外側にも設け
るようにしてもよいことは勿論である。外周及び中心電
極、貯槽部及び触媒部は微粒子含有流体が移動する流路
の全長にわたって設けてもよく、また全長の一部に設け
る場合には、外周及び中心電極は流路の少なくとも入口
側に設け、貯槽部と触媒部は少なくとも出口側に設ける
のがよい。

【００２３】本装置は駆動部分がないので故障すること
がなく、また従来のパーティキュレート対策のようにト
ラップを交換することもないし、焼却処理して再使用す
るという手間もかからない。更に、排気音を減衰させる
のでマフラーの代わりとなり、サイレンサーとしての機
能も有する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
圧の静電場を形成し、その静電場を通る流体中の微粒子
に電荷を与えて凝集させるので、高速で旋回しながら移
動する微粒子含有流体中の微粒子を容易に遠心分離でき
、これを自動車に応用すれば、内燃機関から排出する排
気ガス中の微粒子を除去出来て好適であり、またディー
ゼルエンジンにＥＧＲを使用することが可能となる。

【００２５】また、捕集したパーティキュレートと呼ば
れる微粒子状の有害成分は触媒により酸化させて無害化
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】微粒子分離装置の正断面図である。

【図２】ノズル管部分の断面図である。

【図３】ディフューザ管部分の断面図である。

【符号の説明】

１　　円筒ケース ２　　ノズル管 ３　　取入口 ４、２０　　羽根 ５　　ノズル部 ６、２２　　空間部 ７　　軸体 ８　　針状電極 ９　　旋回翼部材 １０　　外周電極 １１、２３　　軸棒 １２、２４　　円筒部材 １３　　直流高圧電源 １４、２７　　流量調節弁 １５　　円筒ケース部 １６　　貯槽部 １７　　酸化触媒 １８　　ディフューザ管 １９　　排出口 ２１　　ディフューザ部 ２５　　流出管 ２６　　流入管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　取入口から装置内に流入した微粒子含
   有流体が増速され且つ旋回を与えられて高速旋回流とな
   り、この高速旋回流に作用する遠心力により流体中の微
   粒子が流体との比重差により遠心分離され、微粒子分離
   後の流体が排出口から排出する微粒子分離装置において
   、前記微粒子含有流体が高速旋回しながら移動する流路
   に静電場を形成し、且つ流体中から分離された微粒子を
   酸化燃焼させる触媒部を設けたことを特徴とする微粒子
   分離装置。