説明

排気浄化装置

【課題】フィルタに依存せずにパティキュレートの除去と全ての処理が行なえる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】グランド電極を兼ね且つエンジンから排気Gが送り込まれる第1の排気通路1と、第1の排気通路1内に配置した帯電用電極2と、第1の排気通路1と帯電用電極2の間に負の極性の直流の高電圧を印加してパティキュレートを帯電させる第1の電源3と、グランド電極を兼ね且つ第1の排気通路1の下流に連なる第2の排気通路4と、第2の排気通路4の内側を覆い且つパティキュレートを捕集する誘電体5と、誘電体5の表面に設けた処理用電極6,7と、第2の排気通路4と処理用電極6,7の間に正の極性の交流の高電圧を印加してパティキュレートを燃焼させる第2の電源8と、排気Gを第2の排気通路4から送出する第3の排気通路9とを備え、各排気通路1,4,9によりサイクロンセパレータをなす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ディーゼルエンジンの排気(軽油の燃焼ガス)には、炭素質よりなる煤と、高沸点炭化水素成分からなるSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)を主な成分として、更に微量のサルフェート(ミスト状硫酸成分)が加わった組成のパティキュレート(Particulate Matter:粒子状物質)が含まれているので、車両用ディーゼルエンジンの排気系統にパティキュレート捕集用のフィルタを組み込み、大気中へのパティキュレートの拡散を抑制することが行なわれている。
【0003】
一概にパティキュレートといっても、その粒径は微小なものから粗大なものまで多様であり、上記のフィルタを通過してしまうものもあるし、フィルタの再生を図るときに焼却されたパティキュレートの灰分が残り、フィルタに目詰まりを発現させる要因となることもある。
【0004】
そこで、サイクロンセパレータとプラズマ発生装置をエンジン排気経路に組み込んで、排気中の粒径が大きなパティキュレートをサイクロンセパレータにより選択的に捕集し、これから外れた粒径が小さなパティキュレートを放電プラズマにより燃焼させて焼却する構成を採った装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2004−92589号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら特許文献1のものは、サイクロンセパレータで捕集したパティキュレートを車上で処理することについて何も考慮されていないので、車両の管理者が適宜時期にパティキュレートをサイクロンセパレータから取り出す必要がある。
【0006】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、フィルタに依存せずにパティキュレートの捕集とその処理が行なえる排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため本発明は、グランド電極を兼ね且つエンジンから排気が送り込まれる第1の排気通路と、該第1の排気通路内に配置した帯電用電極と、第1の排気通路と帯電用電極の間に直流の高電圧を印加し得る第1の電源と、グランド電極を兼ね且つ第1の排気通路の下流に連なる第2の排気通路と、該第2の排気通路の内側を覆う誘電体と、該誘電体に接した処理用電極と、第2の排気通路と処理用電極の間に交流の高電圧を印加し得る第2の電源とを備え、第1、第2の電源の出力電圧を逆極性に設定している。
【0008】
つまり、グランド電極を兼ねる第1の排気通路と帯電用電極の間に直流の高電圧を印加し、第1の排気通路内に発生するコロナ放電のプラズマでパティキュレートを帯電させて、第2の排気通路内の誘電体の表面に捕集する。
【0009】
更に、グランド電極を兼ねる第2の排気通路と誘電体に接した処理用電極の間に交流の高電圧を印加し、誘電体の表面に発生する沿面放電のプラズマでパティキュレートを燃焼させる。
【0010】
この他に、第2の排気通路を円筒形状とし、該第2の排気通路の接線方向に第1の排気通路を連ね、排気を送出するための第3の排気通路を第2の排気通路の軸線方向に連ねてサイクロンセパレータをなした構成とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明の排気浄化装置によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
【0012】
(1)排気が含んでいるパティキュレートを、第1の排気通路内に発生するコロナ放電のプラズマで帯電させて、第2の排気通路内の誘電体の表面に捕集し、当該誘電体の表面に発生する沿面放電のプラズマでパティキュレートの全量を燃焼させるので、フィルタに依存せずにパティキュレートの除去とその処理を確実に行なうことができる。
【0013】
(2)第1、第2の電源の出力電圧を逆極性に設定してあるので、パティキュレートを誘電体の表面に効率よく捕集することができる。
【0014】
(3)円筒形状の第2の排気通路の接線方向に第1の排気通路の接線方向に連ね、排気を送出するための第3の排気通路を第2の排気通路の軸線方向に連ねてサイクロンセパレータをなす構成を採れば、パティキュレートを誘電体の表面に更に効率よく捕集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0016】
図1及び図2は本発明の排気浄化装置の一例であり、グランド電極を兼ね且つエンジンから排気Gが送り込まれる第1の排気通路1と、該第1の排気通路1内に配置した帯電用電極2と、第1の排気通路1と帯電用電極2の間に直流の高電圧を印加し得る第1の電源3と、グランド電極を兼ね且つ第1の排気通路1の下流に連なる第2の排気通路4と、該第2の排気通路4の内側を覆う誘電体5と、該誘電体5に接するように設けた処理用電極6,7と、第2の排気通路4と処理用電極6,7の間に交流の高電圧を印加し得る第2の電源8と、第2の排気通路4から排気Gを送出するための第3の排気通路9と、前記第1の排気通路1に付帯する温度センサ10とを備えている。
【0017】
帯電用電極2は、当該電極2と第1の排気通路1の間にコロナ放電が発生し得るように、平板から多数の線状体が突出する形状としてある。
【0018】
第2の排気通路4は下端が全閉した円筒状構造体で、その側壁上部に接線方向に延びる第1の排気通路1が連なり、上下方向に延びる第3の排気通路9の中間が円筒状構造体の上端を貫通している。
【0019】
すなわち、第1の排気通路1を、エンジン排気経路の前段から排気Gが送り込まれる導入路とし、第2の排気通路4が分離胴になり、第3の排気通路9を、エンジン排気経路の後段へ排気を送り出す排風路とした、サイクロンセパレータをなしている。
【0020】
誘電体5は、第2の排気通路4の円筒状構造体内底面、並びに上端寄り部位を除く側壁内周面を覆っている。
【0021】
誘電体5の表面は、パティキュレートが付着しやすくなるように、粗くしておくことが望ましい。
【0022】
処理用電極6は、誘電体5のうち、第2の排気通路4の側壁内周面を覆っている部位の表面に接し、第2の排気通路4の軸線方向へ螺旋状に延びており、螺旋部分のピッチは、処理用電極6の線径方向へ沿面放電が拡がる範囲以下となるように、およそ10mm程度に設定してある。
【0023】
また、処理用電極7は、誘電体5のうち、第2の排気通路4の内底面を覆っている部位の表面に接し、第2の排気通路4の中心に向けて渦巻状に延びており、渦巻部分のピッチは、処理用電極7の線径方向へ沿面放電が拡がる範囲以下となるように、およそ10mm程度に設定してある。
【0024】
これら処理用電極6,7は、静電容量が小さくなるように、線径を細くしておくことが望ましい。
【0025】
第1の電源3及び第2の電源8の出力電圧は逆極性に設定してあり、第1の排気通路1と帯電用電極2の間には直流の負の極性の高電圧が印加され、第2の排気通路4と処理用電極6,7の間には交流の正の極性の高電圧が印加される。
【0026】
エンジンの運転中には、グランド電極を兼ねる第1の排気通路1と帯電用電極2の間に第1の電源3から直流の負の極性の高電圧を印加して、第1の排気通路1内にコロナ放電を発生させておく。
【0027】
第1の排気通路1に流入した排気Gに含まれているパティキュレートは、コロナ放電のプラズマで負の極性に帯電し、小さなパティキュレートがいくつも集まり、数百μm程度の大きさに凝集する。
【0028】
帯電したパティキュレートが凝集することは、佐藤聡、外4名,「二重管型放電反応器を用いたディーゼル微粒子分離及び捕集」,静電気学会講演論文集2003.9,p.187−p.188にも記されてある。
【0029】
このパティキュレートは排気Gに随伴され、サイクロンセパレータの導入路である第1の排気通路1から分離胴である第2の排気通路4へ流れ込む。
【0030】
第2の排気通路4に入ったパティキュレートは、遠心力と負の極性に帯電していることの相乗的な効果によって、誘電体5のうち、第2の排気通路4の側壁内周面を覆っている部位の表面に付着し、あるいは誘電体5のうち、第2の排気通路4の内底面を覆っている部位の表面に堆積する。
【0031】
パティキュレートが解離した排気Gは、第2の排気通路4からサイクロンセパレータの排風路である第3の排気通路9を経てエンジン排気経路の後段へと送出される。
【0032】
誘電体5の表面にある程度の量のパティキュレートが捕集されたならば、グランド電極を兼ねる第2の排気通路4と処理用電極6,7の間に第2の電源8から交流の正の極性の高電圧を印加して、第2の排気通路4内に沿面放電を発生させ、誘電体5の表面に付着、あるいは堆積している捕集済みのパティキュレートの全量を沿面放電のプラズマによって燃焼させる。
【0033】
よって、フィルタに依存せずにパティキュレートの除去とその処理を確実に行なうことができる。
【0034】
誘電体5へのパティキュレートの捕集量は、温度センサ10により得た排気Gの温度、第2の電源8の出力電圧、及び電力に基づき、既知の手法により求める。
【0035】
誘電体5の表面に白金、銀、二酸化チタンなどの酸化触媒を担持させておくか、またはこれらの金属で処理用電極6,7の全体もしくは表層を形作るようにすれば、誘電体5の再生、すなわちパティキュレートの燃焼を促進させることができる。
【0036】
なお、本発明の排気浄化装置は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【0037】
本発明の排気浄化装置は、様々な車種に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の排気浄化装置の一例を示す概念図である。
【図2】図1のII−II矢視図である。
【符号の説明】
【0039】
1 第1の排気通路(グランド電極)
2 帯電用電極
3 第1の電源
4 第2の排気通路(グランド電極)
5 誘電体
6 処理用電極
7 処理用電極
8 第2の電源
9 第3の排気通路
G 排気

【特許請求の範囲】
【請求項1】
グランド電極を兼ね且つエンジンから排気が送り込まれる第1の排気通路と、該第1の排気通路内に配置した帯電用電極と、第1の排気通路と帯電用電極の間に直流の高電圧を印加し得る第1の電源と、グランド電極を兼ね且つ第1の排気通路の下流に連なる第2の排気通路と、該第2の排気通路の内側を覆う誘電体と、該誘電体に接した処理用電極と、第2の排気通路と処理用電極の間に交流の高電圧を印加し得る第2の電源とを備え、第1、第2の電源の出力電圧を逆極性に設定したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項2】
第2の排気通路を円筒形状とし、該第2の排気通路の接線方向に第1の排気通路の接線方向に連ね、排気を送出するための第3の排気通路を第2の排気通路の軸線方向に連ねてサイクロンセパレータをなした請求項1に記載の排気浄化装置。
【請求項3】
円筒形状の第2の排気通路の内周壁を誘電体で覆い、処理用電極を誘電体に接するように配置した請求項2に記載の排気浄化装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2007−255295(P2007−255295A)
【公開日】平成19年10月4日(2007.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−80607(P2006−80607)
【出願日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【出願人】(000005463)日野自動車株式会社 (1,484)
【Fターム(参考)】