JPH09151722A - 排気ガスフィルタ - Google Patents

排気ガスフィルタ

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JPH09151722A
JPH09151722A JP34447895A JP34447895A JPH09151722A JP H09151722 A JPH09151722 A JP H09151722A JP 34447895 A JP34447895 A JP 34447895A JP 34447895 A JP34447895 A JP 34447895A JP H09151722 A JPH09151722 A JP H09151722A
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JP
Japan
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exhaust gas
dust collecting
collecting electrode
gas filter
grounded
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JP34447895A
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English (en)
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Yoshifumi Kuzutani
佳史 葛谷
Hitoshi Shibata
仁 柴田
Kiyonori Sekiguchi
清則 関口
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス中に含まれるすす等の微粒子を効率
よく除去して、オイルの劣化を防止でき、圧損が小さ
く、しかもコンパクトな排気ガスフィルタを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 導電材よりなり排気ガスの流れ方向に多
数の流路11を有するハニカム状の接地集塵極1と、該
接地集塵極1の各流路11内に流路壁と間隔をおいて配
され排気ガスの流れ方向に延びる線状導電材よりなる放
電極6を設ける。両電極1、6間に直流電圧を印加する
と流路11内を通過する微粒子が負に帯電し、接地集塵
極1に吸引捕集される。両電極1、6は排気ガス流と平
行なため圧損が小さく、十分な量のEGRガスを吸気系
にもどすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジン等、内燃機
関用の排気ガスフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排気ガス中に含まれる有害成
分である窒素酸化物(NOx)を低減する手段として、
排気の一部を吸気系にもどす排気ガス再循環システム
(EGR)が積極的に行われている。EGR運転するこ
とによって、燃焼に関与しない不活性ガス(主にC
2 )濃度が上昇し、燃焼室における最高燃焼ガス温度
が低下してNOxの発生を抑制することができる。しか
しながら、一方で、排気ガス中に含まれるすす等の微粒
子がEGRガスとともに吸気系に還流されるために、こ
のすす等の微粒子がエンジンオイルに混入し、オイルの
劣化を促進するという問題があった。
【0003】このため、微粒子を吸着除去する排気ガス
フィルタの使用が検討されており、、例えば特開平6−
200838号公報には、排気ガスの流れの上流側にそ
の流れに対向するように導電性網(負極)を、下流側に
織布または不織布表面に金属を被覆した導電性基質(正
極)を配して、これらに直流電圧を印加し、上流側の導
電性網を通過する時に負に帯電したすす等の微粒子を、
下流側の導電性基質で吸着捕集することが開示されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
排気ガスフィルタでは、排気ガスをその流れに対向して
配した導電性網に衝突させた後、さらに流れに対向して
配した布状の導電性基質に衝突させて吸着しており、圧
損が大きい。このため、吸気側にもどすEGRガスの量
が少なくなり、過渡時においてEGRの応答遅れが生じ
る問題があった。また、圧損を小さくしようとするとフ
ィルタの大型化が避けられず、装着が困難であるととも
に省スペースの点で不利であった。
【0005】しかして、本発明は、排気ガス中に含まれ
るすす等の微粒子を効率よく除去して、オイルの劣化を
防止するとともに、圧損が小さく、かつコンパクトな排
気ガスフィルタを提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の排気ガスフィルタは、図1に示すよう
に、導電材よりなるハニカム状の接地集塵極1と、該接
地集塵極1に設けた多数の流路11内にそれぞれ配置さ
れる放電極6を有する。上記接地集塵極1の各流路11
は排気ガスの流れ方向に形成してあり、その内部を排気
ガスが流通する。上記放電極6は線状導電材よりなり、
これら各流路11内に流路壁と間隔をおいて設置されて
排気ガスの流れ方向に延びている。
【0007】上記構成において、線状放電極6とその周
囲の接地集塵極1との間に直流電圧を印加すると、電気
集塵器の原理で接地集塵極1にすす等の微粒子が付着す
る。この原理を説明すると、まず、電圧の印加によって
負極である放電極2の近傍で電界が極めて高くなり、上
記流路11内の気体分子が電離して電子を放出する。こ
の電子が周囲の中性分子に付着して(−)イオンとな
り、上記流路11内に入ってくる排気ガス中の微粒子に
衝突付着してこれを負に帯電させる。その結果、負に帯
電した微粒子は、正極である接地集塵極1へ向かい、吸
引捕集される。
【0008】この集塵効果は通電時のみ発揮されるた
め、EGRを行わない領域、またはエンジン停止後にお
いて通電を切ると、重力によって上記接地集塵極1に付
着したすす等の微粒子が落下し、フィルタを再生するこ
とができる。
【0009】上記構成によれば、排気ガスは接地集塵極
1の流路11内を通過する間に、その流路壁に効率よく
吸引捕集される。よって、吸気系へもどるEGRガスに
微粒子が混入せず、オイルの汚染を防止できる。また、
各々の電極は、EGRガス流と平行に設置してあるた
め、従来の布状電極に衝突させる場合に比べて圧損が小
さい。従って、EGRガスとして十分な量を吸気側にも
どすことができ、応答遅れを少なくできる。また、フィ
ルタを大型化する必要がなく、設置スペースを節約でき
る。
【0010】上記接地集塵極1は、表面に酸化触媒を担
持してもよい(請求項2)。これにより、フィルタ内を
通過する排気ガス中のHC、COを浄化することがで
き、不活性ガスがより多く燃焼室に供給されるため、E
GR効果を大きくすることができる。
【0011】上記流路11内を排気ガスが上下方向に流
れるように上記接地集塵極1を配置し、その下方に加熱
手段5を設けてもよい(請求項3)。これにより、通電
停止時に、上記接地集塵極1に付着した微粒子を下方の
加熱手段5上に落下させ、燃焼除去することができる。
この時、図4の如く、上記接地集塵極1を振動させる手
段91を設けて、微粒子を振動により上記加熱手段5上
に落下させるようにすれば、より効率よくフィルタの再
生がなされる(請求項4)。
【0012】上記加熱手段5を、上記接地集塵極1の下
方で、しかも上流側となるように配置すれば、上記加熱
手段5を通過する排気により上記接地集塵極1が加熱さ
れ、上記接地集塵極1表面に担持した酸化触媒の活性化
を促すことができる(請求項5)。
【0013】上記放電極6は、具体的には、上記接地集
塵極1の上下にそれぞれ筒状絶縁部材21、22を介し
て導電性メッシュ板41、42を配し、これらメッシュ
板41、42間に線状導電材を張設することにより構成
され、圧損を増加させることなく放電極6を支持固定で
きる(請求項6)。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1(a)は排気ガスフィルタ
Fの全体構成図で、例えば排気ガスの一部を吸気系にも
どすための排気流路Eの途中に配置される。排気ガスフ
ィルタFは、筒状のガイド部材G内に、図1(b)の分
解図に示す各部材を順次積層固定してなり、排気ガスは
図の下方より上方へ流れるようになしてある。
【0015】図1(b)において、排気ガスフィルタF
は、中央部に、導電材よりなる円筒ハニカム状の接地集
塵極1を有している。該接地集塵極1は円筒体内を排気
ガスの流れ方向、すなわち上下方向に仕切って形成され
る多数の流路11を有していて、これら流路11内を排
気が流通するようになしてある。また、上記接地集塵極
1の、少なくとも排気が接触する表面には公知の酸化触
媒(Pt/K、Pt/Fe等)が担持してある。
【0016】上記接地集塵極1の上方には、筒状絶縁部
材たる絶縁性リング21および弾性リング3を介して導
電性メッシュ板よりなる支持板41が配設してある。一
方、上記接地集塵極1の下方には絶縁性リング22を介
して、詳細を後述する加熱手段たる加熱板5が配設さ
れ、さらにその下方に絶縁性リング23を介して導電性
メッシュ板よりなる支持板42が配してある。そして、
これら支持板41、42間に多数の線状導電材を張設し
て放電極6とするとともに、これら放電極6を上記接地
集塵極1に設けた多数の流路11内に各1本づつ配置し
ている(図1(a))。
【0017】上記放電極6は上記支持板41を介して直
流電源71に接続している。なお、上記放電極6は上記
弾性リング3によって常に張った状態となり、流路11
壁または加熱板5との接触によるリークを防止してい
る。ただし、上記放電極6を構成する線状導電材が高い
剛性を持つ場合には、必ずしも上記弾性リング3を介在
させる必要はない。あるいは、上記弾性リング3を絶縁
材で構成すれば上記絶縁性リング21を省略することも
できる。
【0018】上記加熱板5は導電性メッシュ板よりな
り、これを電源72に接続することにより、上記加熱板
5上に落下する微粒子を焼却できるようにしてある。ま
た、その内部を通過する排気ガスを加熱して上記接地集
塵極1表面の酸化触媒を活性化する機能を有する。
【0019】上記支持板41の上面には、さらに絶縁性
リング24が配され、上記支持板42の下面には絶縁性
リング25が配してある。そして、これら各部材を上記
ガイド部材G内に図のように順次積層固定することで本
発明のフィルタFが形成される。
【0020】上記構成において、排気ガスは図の下方よ
りフィルタF内に入り、上記支持板42内を通過して上
記加熱板5に至る。冷間始動時等では、加熱板5で排気
ガスを一定期間加熱することにより、その下流の接地集
塵極1に担持される酸化触媒の活性を促す。同時に電源
71により両電極1、6間に直流電圧を印加し、上述し
た電気集塵器の原理により接地集塵極1にてすす等の微
粒子を吸引捕集する。かくして、フィルタを通過したガ
スは、すす等の微粒子が除去され、酸化触媒の作用で浄
化された浄化ガスとなって、吸気系へもどされる。
【0021】この時、加熱板5にも酸化触媒を担持し、
加熱板5において排気ガスの浄化がなされるようにして
もよい。ただし、接地集塵極1に担持してある触媒が活
性域にある時は基本的には加熱しない。この時、加熱板
5は放電極6と電位差を持ち、接地集塵極1と同様にフ
ィルタの役目をする。
【0022】上記接地集塵極1は通電時のみ、すす等の
微粒子を吸引捕集するため、EGRを行わない領域で
は、放電極6への通電を停止し、すす等の微粒子を重力
により加熱板5上に落下させる。同時に加熱板5に通電
して落下したすす等の微粒子を焼却し、フィルタを再生
する。
【0023】以上のように、多数の流路11を有する接
地集塵極1内に線状放電極6を配してフィルタを構成し
たので、圧損を小さくでき、EGRの応答性を損なうこ
となく、EGR時のオイル劣化の原因となるすす等の微
粒子の混入を防止できる。また酸化触媒を利用して排気
ガスの浄化を行うことにより、より多くの不活性ガスを
燃焼室に還流することができ、良好なEGR時の燃焼を
実現することができる。
【0024】図2(a)(b)には本発明の第2の実施
の形態を示す。上記第1の実施の形態では、加熱板5を
支持板42の下流側に設けて加熱板5に集塵機能を持た
せており、集塵面積は広くなるが、加熱板5の昇温特性
が低下し、EGRガスの浄化、およびすす等の微粒子を
焼ききる性能が低下するおそれがある。この場合、図2
に示すように、加熱板5を支持板42の上流側に設けて
もよく、加熱板5の加熱性能を向上させることができ
る。
【0025】図3(a)(b)には本発明の第3の実施
の形態を示す。本実施の形態では、上記図1における絶
縁性リング24の下流側に、円筒ハニカム体に酸化触媒
を担持させた触媒層8を設けている。この時、接地集塵
極1には酸化触媒を担持しない。このように排気ガス中
の微粒子を接地集塵極1において吸着除去し、排気ガス
の浄化をその下流の触媒層8で行うようにすれば、触媒
層8には微粒子が吸着除去された排気ガスが流通するの
で、すすの付着による酸化触媒の劣化を防止でき、触媒
の浄化能力を長期間維持できる。
【0026】図4(a)(b)には本発明の第4の実施
の形態を示す。本実施の形態では、ガイド部材G壁に振
動手段たる振動体91を固定して、振動により集塵極1
に付着した微粒子を落下させるようにしてある。また、
上記各実施の形態における加熱板5、絶縁性リング25
をなくし、代わりに排気流路Eの屈曲部を利用して、フ
ィルタF下方に皿状の微粒子受け部92を設けている。
そして、落下する微粒子を微粒子受け部92上にため、
加熱ヒータ93によって微粒子を燃焼除去するようにす
る。また、燃焼しきれなかった微粒子が排気ガスの流通
によって巻き上がるのを防止するため、微粒子受け部9
2の上方に台94に支持されたふた95を設置する。こ
のように加熱部95をフィルタF本体と別体としてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は本発明の第1の実施の形態を示す
排気ガスフィルタの全体構成図、図1(b)は図1
(a)の分解斜視図である。
【図2】図2(a)は本発明の第2の実施の形態を示す
排気ガスフィルタの全体構成図、図2(b)は図2
(a)の分解斜視図である。
【図3】図3(a)は本発明の第3の実施の形態を示す
排気ガスフィルタの全体構成図、図3(b)は図3
(a)の分解斜視図である。
【図4】図4(a)は本発明の第4の実施の形態を示す
排気ガスフィルタの全体構成図、図4(b)は図4
(a)の分解斜視図である。
【符号の説明】
E 排気管 G ガイド部材 F 排気ガスフィルタ 1 接地集塵極 11 流路 21〜25 絶縁性リング(筒状絶縁体) 3 弾性リング 41、42 支持板(導電性メッシュ板) 5 加熱板(加熱手段) 6 放電極 71 直流電源 72 電源 8 触媒層 91 振動体(振動手段)
【手続補正書】
【提出日】平成8年3月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B03C 3/49 B03C 3/49 3/76 3/76

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気ガス中に含まれる微粒子
    を除去するための排気ガスフィルタであって、導電材よ
    りなり排気ガスの流れ方向に多数の流路を有するハニカ
    ム状の接地集塵極と、該接地集塵極の各流路内に流路壁
    と間隔をおいて配され排気ガスの流れ方向に延びる線状
    導電材よりなる放電極とを有し、両電極間に直流電圧を
    印加することにより上記流路内を通過する微粒子を上記
    接地集塵極にて吸引捕集することを特徴とする排気ガス
    フィルタ。
  2. 【請求項2】 上記接地集塵極表面に酸化触媒を担持し
    た請求項1記載の排気ガスフィルタ。
  3. 【請求項3】 上記接地集塵極を、上記流路内を排気ガ
    スが上下方向に流れるように配置し、上記接地集塵極の
    下方に、通電停止時に上記接地集塵極より落下する微粒
    子を燃焼除去する加熱手段を設けた請求項1または2記
    載の排気ガスフィルタ。
  4. 【請求項4】 上記接地集塵極を振動させる手段を設
    け、上記接地集塵極に付着した微粒子を振動により上記
    加熱手段上に落下させるようにした請求項3記載の排気
    ガスフィルタ。
  5. 【請求項5】 上記加熱手段を上記接地集塵極の下方で
    かつ上流側となるように設けた請求項3記載の排気ガス
    フィルタ。
  6. 【請求項6】 上記接地集塵極の上下にそれぞれ筒状絶
    縁部材を介して導電性メッシュ板を配し、これらメッシ
    ュ板間に上記線状導電材を張設して上記放電極となした
    請求項1ないし5記載の排気ガスフィルタ。
JP34447895A 1995-12-04 1995-12-04 排気ガスフィルタ Withdrawn JPH09151722A (ja)

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