JPS6313007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関、特にデイーゼルエンジンの
燃焼室からの排気ガス中に含まれる煤の低減装置
に関する。

一般に炭化水素の火炎から生じる黒煙などの主
成分である煤粒子は、その多くが直径２ミクロン
以下の微粒子であるため、これを例えば従来の遠
心分離装置のみによつて捕集させようとすると装
置の排気抵抗が極端に大きくなり、しかも大型化
する。従つてデイーゼルエンジン車から出る排気
吐煙の浄化に使用することはほとんど不可能であ
る。また上記の煤をフイルター装置によつて捕集
させる場合は、フイルターが目詰りを起し、その
結果背圧が高くなる等の問題がある。

以上の点に配慮し、排煙を交番あるいはパルス
電場で処理する方法が開発されつつある。これは
微粒子が鎖状に連なつた形の煤を、個々の微粒子
に分解して酸化、変質するものである。すなわ
ち、煤を含む気体に交番あるいはパルス電圧を作
用させ、鎖状あるいは塊状の煤を分解し、煤の性
状を変えるところに大きな特徴がある。通常、燃
焼室で生成した煤は、煙道を通過する過程で次第
に粒径を増し、かつ煤の粒子は鎖状に連なり直径
約２ミクロンあるいはそれ以上の団塊となること
が知られている。この鎖状の煤に交番あるいはパ
ルス電圧を作用させることにより、煤をエアロゾ
ル化（実質的にガス化）させる。これにより煤
は、酸化・変質する。排気煙がデイーゼルエンジ
ンの場合においては、交番あるいはパルス電圧の
みでも煤が崩壊・酸化し、排気煙濃度が低下す
る。さらに、微細化した煤を含む気体は活性煤体
に接触させ煙を気体中の酸素と強制的に反応させ
気化することもできる。この活性媒体としては、
加熱された金網とか、ハニカムあるいは多孔質等
に成形された酸化触媒が使用される。酸化触媒は
その活性作用により煤と酸素の反応を加速するこ
とにある。上記のように交番あるいはパルス電界
による煤の酸化・変質は極めて有用な方法であ
る。内燃機関への応用としては、ガソリンエンジ
ン，デイーゼルエンジンのいずれでもよいが排気
吐煙量の多いデイーゼルエンジンにおける利用価
値は特に大きい。

上記の電界による効果を用いる装置において、
１組の電極で構成される場合には、多量の排出吐
煙を迅速に処理することが困難であり、この解決
が課題となつている。

本発明は、上述の課題を解決せんとするもので
ある。即ち、本発明の排気処理装置は、内燃機関
排気ガスの流入口と流出口とを有する両端密閉の
容器と、該容器の一端壁にのみ容器に対して電気
的に絶縁して固定され、かつ、容器の周壁から離
隔されるとともに互いに所定間隔を置いて容器の
長手軸に対して平行に並設され、排気ガスが広い
範囲にわたりその周囲を通過するように長い棒状
とした２個以上の長い棒状電極と、容器の前記一
端壁に対して隔てられた外壁を配設して一端壁と
外壁との間に室を構成し、外壁には室内および容
器内に清浄気体を供給する清浄気体供給口を設
け、室から容器内へ向つて前記長い棒状電極の周
囲に清浄気体を吹出すために棒状電極の断面径よ
り大きな径で棒状電極を取巻き、容器の前記一端
壁に設けられた環状スリツトと、容器と棒状電極
との間に内燃機関排気ガス中のカーボンを酸化な
いし変質させるのに十分な交流、交番若しくはパ
ルス電圧を印加するための電源とを有することを
特徴とする。

以下本発明について実施例を示す図面を基に説
明する。本発明の一実施例たる装置の概略を第１
図に示す。この装置は、例えばデイーゼルエンジ
ンの排気管の任意の場所、好ましくはエキゾース
トマニホールドより吐出側に、取付けるもので、
基本的に両端密閉の円筒状、かつ、導電性容器を
成す。円筒状容器の外壁は大径の円筒（外筒）３
から成り、その中心部に同心に配された小径の円
筒（内筒）４が延在し、両円筒３，４の間の空隙
は電界（電圧印加空間）をなしかつ排気ガスの流
路を成す。内外両円筒はその両端部において鏡板
７及び電極端のフランジ６により閉止され、外筒
の電極端側に排気ガス流入口１が開口し、外筒の
他端かつ流入口１と筒軸に関し対向側に排気ガス
流出口２が筒軸にほゞ直交して開口する。この流
入口及び流出口は、図示とは異つて外筒に対し切
線方向に開口させることも有用である。

内フランジ６の外端側は外フランジ８により閉
止されて二重フランジを成し、その両フランジ
６，８間に清浄気体の分配のための空間１３が形
成される。電極５は、筒軸に関し同心に内外筒間
の空間のほゞ中央部に位置するよう、適当数配さ
れ、外フランジ８の電極孔９に電極５の絶縁体５
ｂを介してネジ等により固定される。絶縁体５ｂ
は軸方向に内フランジ６の内方に達するまで延在
し、その先に電極部（棒状）５ａがさらに軸方向
に延在する。絶縁体５ｂは、内フランジ６の対応
孔１０を貫通して嵌装され、該対応孔１０の内面
との間に清浄空気吹出しスリツト孔を形成するよ
うに配される。

外フランジ８の中心には清浄気体給気口１６が
開口し、外フランジ８の内側には必要に応じ適宜
凹面８ａが形成される。対応する内フランジの外
面にも凹面６ａが形成されて、清浄気体を各スリ
ツト孔に対し分配可能とする。清浄気体（通常、
空気）は、エアクリーナ１５を通過させた後、エ
アポンプ１４を用いて、電極絶縁碍子部５ｂに吹
きつけられる。該電極絶縁碍子部５ｂは、清浄気
体の吹付けによつて排ガス中に含まれる炭素の付
着を防止される。なお、内筒４の内フランジ６の
内央端面は鏡板４ａにより閉止される。外フラン
ジ８は内フランジ６に対しボルト１１により封止
固着され、電極５のターミナル５ｃは夫々デイス
トリビユータ１２の対応出力端子に接続され、デ
イストリビユータ１２の分配中心端子は電源（通
例−数KV〜−数十KV）に接続される。容器は
アースされるので内外筒３，４の相互に対向する
筒面と電極部５ａとの間に所定電圧が印加される
と、内外筒３，４に囲まれた空間に電界が形成さ
れる。

電極５の取付は、好ましくは同一円周上に等間
隔をもつて設置し、場合によりデイストリビユー
タにより順序と間隔をもつて電圧を印加する方法
により交番電圧を印加することができる。その他
デイストリビユータ１２はなしで、常時交流ない
し交番電圧を印加することも可能である。

以上の実施例では、円形断面の２重円筒状容器
を処理容器本体としたが、本発明において、容器
の形状はこれに限定されずさらに、多数本の電極
棒を内蔵可能な形状とすることも当然に可能であ
る。即ち、他の一例として、断面が長円形ないし
長方形でこの断面の中心長軸上に電極棒を複数箇
配列したもの（第３，４図）も好ましい。電極棒
は、一端に固定支持することが、清浄気体の給気
口を１ケ所に集中できるのでそのためには簡単で
あるが、対向端からも同時に取付けることにより
電極棒の配置密度を高めることも可能である。い
ずれにせよ、二重フランジ式６′，６a′，８′，８
a′の給気方式によれば、給気系を最も簡単な構造
とすることができる利点がある。なお容器の他端
は堺板７′により閉止される。

このようにして、事実上本発明によれば、多量
の排気ガスを、その排気量に応じた容器、電極棒
配置等の設計により、必要なだけ処理できるので
ある。

上記の構造をもつ処理筒にデイーゼルエンジン
の排出吐煙が入るとそのうちの煤は、電界の影響
をうけて酸化・変質する。この場合、多量の吐煙
が吸入されても同芯に配置させた２本の円管の広
い空隙に複数個の電極を設けることにより、排気
の流速を遅くさせ、かつ電界の影響をくり返しう
けるようにすることができる。従つて、デイーゼ
ルエンジンの排気吐煙量に対応した大きさ・形状
の処理筒が設計できる。例えば、排気量2000c.c.程
度のデイーゼルエンジンの場合には、処理筒のサ
イズは外形180mmφ、長さ200mm、電極数４本程度
となる。夫々の電極には、パルスあるいは交番電
圧を印加するが、それらの位相は定在的な状態に
印加することも可能である。しかしながら相隣な
る電極が常に同電位に保持された場合には、相隣
なる電極間での電位勾配がゆるくなり、その間に
飛来した煤粒子に対し電界の効果が少なくなる。
そこで、電気的な方法あるいは、デイストリビユ
ータ１２等によつて、相隣なる電極間の位相をず
らすことが煤に与える影響を大きくするために望
ましい。第２図はその一例としてデイストリビユ
ータ１２を設けた配線見取図である。

内筒４は、外筒３及び電極５と連携して一様な
電界を形成することと、排気ガスの筒内における
流れに作用してより好ましい条件において電極５
の廻りの電界内を通過せしめるために有用であ
り、また絶縁部５ｂの清浄化のための給気孔を外
フランジ中心部に配しうるという便宜もあり、好
ましいものである。またこのような構成により、
排気ガス流に対する電場の方向が変り、煤粒子の
振動方向が変るため、未解離の粒子に対して作用
しより有効な効果が得られるものでも解される。

実施例 １ デイーゼルエンジンの排気管に第１図および第
２図に示したような構造体を取り付け、排気吐煙
の浄化率を測定した。用いたエンジンはトヨタＬ
型デイーゼルエンジン2188c.c.で、その運転条件は
2000rpm負荷６Kgとした。なお電極には20KV、
500回／分、パルス幅0.3mSを印加し、処理筒側
は接地した。但し、電極は電極部長さ50mm×直径
2.6mmのものを４本同一円周上に等間隔に配して
用い相隣る電極間での位相は1/4周期ずらした。
電界処理筒の寸法は外筒内径150mm、内筒外径30
mm、内部長さ250mmとした。この条件下における
排気吐煙の低減量は電界処理なしの場合と較べて
約65重量％の低減を示した。

参考までに排気管に内径60mmの電界処理筒を設
け、中心電極（電極部長さ50mm×直径2.6mm）１
本を使い、他の必要な条件は全て上記と同じにそ
ろえた比較のための実験を試みた。この場合の低
減率は35重量％であつた。

実施例 ２ 第３図及び第４図に示すような形状の装置をデ
イーゼルエンジンの排気管に取り付け、実施例１
と同様な仕様の電極を４本用い第３図及び第４図
に示す電界処理筒を用いて、その他実施例１と同
様に実験を行つた。その結果、実施例１と同様な
効果を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例をなす装置の軸方向
断面図、第２図は第１図の実施例の電極端正面図
と電極へのデイストリビユータからの接続を示
し、第３図及び第４図は他の一実施例を示す。 １……排気ガス流入口、２……流出口、３，
３′……外筒、４……内筒、５……電極、６，
６′，８，８′……フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関排気ガスの流入口と流出口とを有す
   る両端密閉の筒状、かつ、導電性容器と、該容器
   の一端壁にのみ容器に対して電気的に絶縁して固
   定され、かつ、容器の周壁から離隔されるととも
   に互いに所定間隔を置いて容器の長手軸に対して
   平行に並設され、排気ガスが広い範囲にわたりそ
   の周囲を通過するように長い棒状とした２個以上
   の長い棒状電極と、容器の前記一端壁に対して隔
   てられた外壁を配設して一端壁と外壁との間に室
   を構成し、外壁には室内および容器内に清浄気体
   を供給する清浄気体供給口を設け、室から容器内
   へ向つて前記長い棒状電極の周囲に清浄気体を吹
   出すために棒状電極の断面径より大きな径で棒状
   電極を取巻き、容器の前記一端壁に設けられた環
   状スリツトと、容器と棒状電極との間に内燃機関
   排気ガス中のカーボンを酸化ないし変質させるの
   に十分な交流、交番若しくはパルス電圧を印加す
   るための電源とを有することを特徴とする内燃機
   関の排気処理装置。 ２ 前記容器は円筒状であり、前記棒状電極は同
   心的に配されている特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ３ 前記容器は、小径の内筒を同心に有し該容器
   と該内筒とに囲まれた空間に前記棒状電極が同心
   的に配されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ４ 前記排気ガスの流入口と流出口とは、容器の
   軸線に対しほぼ直角をなす方向に形成されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 前記排気ガスの流入口と流出口とは、容器の
   横断面の切線方向に形成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の装置。 ６ 前記容器は両端面が長方形または長円状の筒
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ７ 前記棒状電極は前記容器の一端面の長辺ある
   いは長軸に平行に一列に配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の装置。