(57)【要約】【課題】  コロナ放電を利用した排気処理装置のＰＭ凝集性を向上する。【解決手段】  内燃機関の排気管内に、放電電極２と集塵電極４との２種類の電極を配設して該電極２，４間に高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させて排気ガス中の排気微粒子を帯電、捕集する排気処理装置に、捕集された排気微粒子が帯びた負電荷をコイル５を介して回収する。コイル５の作用で電流が抑制されるから、排気微粒子は、集塵電極４とは反対側が正電荷を帯びる。この電荷によるクーロン力で、まだ集塵電極４に未到達で負電荷を帯びた排気微粒子の凝集が促進される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管内に、放電電極と集塵電極との２種類の電極を配設して該電極間に高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させて排ガス中の排気微粒子を帯電、捕集する内燃機関の排気処理装置において、
捕集された排気微粒子に帯電された電荷を回収する電流路の途中に、該電流路に流れる電流を抑制する電流抑制手段を設けたことを特徴とする内燃機関の排気処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の排気処理装置において、前記電流抑制手段は、インダクタにより構成した内燃機関の排気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスに含まれる排気微粒子をコロナ放電を利用して捕集する排気処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気に含まれる微粒子の処理が大きな課題となっており、排気管内において、コロナ放電を利用して微粒子を静電捕集方法が検討されている。下記特許文献２には、煙や排気微粒子を含むガスが流入する筒内に、筒の軸線方向に伸びる複数の直線状の放電電極が配置された装置が開示されている。放電電極を囲む筒壁を集塵電極として放電電極との間に高電圧を印加し、発生するコロナ放電によって排気中の微粒子が帯電し、静電力で集塵電極側へ移動して筒内面に吸着する。この装置では、さらに筒に、ガスの吹き込み口を筒の周方向に向けて取付け、筒内に旋回流が形成されるようにすることで、筒内を流通するガスが筒内面と接触し得る長さを実質的に延長するとともに、排気微粒子に遠心力を作用させ、捕集性の向上を企図している。
【特許文献１】特開２００３−１４４９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の技術では、筒内面への吸着性は向上しても、必ずしも排気微粒子の凝集性は向上しない。
【０００４】
そこで、本発明は、排気微粒子の凝集性を向上することのできる内燃機関の排気処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明では、内燃機関の排気管内に、放電電極と集塵電極との２種類の電極を配設して該電極間に高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させて排ガス中の排気微粒子を帯電、捕集する内燃機関の排気処理装置において、
捕集された排気微粒子に帯電された電荷を回収する電流路の途中に、該電流路に流れる電流を抑制する電流抑制手段を設ける。
【０００６】
帯電した排気微粒子が集塵電極に到達すると、排気微粒子は電荷を集塵電極に放出して、放出電荷が電流路より回収される。電流抑制手段の作用で電流が抑制されるから、集塵電極に到達した排気微粒子の帯電状態が一定時間持続する。ここで、帯電電荷は排気微粒子の集塵電極側に移動しているので、排気微粒子は、集塵電極とは反対側が前記帯電電荷とは正負が反対の電荷を帯びる。この電荷によるクーロン力で、まだ集塵電極に未到達でコロナ放電による電荷を帯びた排気微粒子の凝集が促進される。
【０００７】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明の構成において、前記電流抑制手段は、インダクタにより構成する。
【０００８】
効率よく電流を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１、図２にディーゼルエンジンの排気処理装置を示す。エンジンの排気マニホールドに連なる排気管１はその内側が円形断面の排気ガスの通路となっており、ここに、放電電極であるコロナ放電電極２と集塵電極である導電性網４が配設されて、排気ガス中の排気微粒子（以下、適宜、ＰＭという）を捕集するようになっている。コロナ放電電極２は全体形状が細長で、排気管１の管壁の開口部１０１を閉鎖する保持プレート３に、これを貫通して取付けられる。コロナ放電電極２の、排気管１内に突出する部分２１は、排気管１の軸線Ｃ位置でＬ字状に屈曲して先端側部分を排気流の下流方向に向けてある。コロナ放電電極２の先端側部分は図示しない直流高電圧電源からの負の高電圧が供給される放電部２１１となっている。放電部２１１は、例えば板厚方向を軸線方向にとった、複数の突起を有する星型の平板状部材である。コロナ放電電極２は排気管１から電気的に絶縁され、接地されている。
【００１０】
導電性網４は、コロナ放電電極２の放電部２１１よりも排気流の下流に配置される。導電性網４は排気ガスが流通可能な網目を有する導電性の板状部材を円形に成形したもので、大きさが、その取付け位置における排気管１の内径よりもやや小径としてある。導電性網４と排気管１との接続は導電性網４の外周部に沿って導電性網４の周方向に等間隔に配置された複数（図例では４）のインダクタであるコイル５によりなされる。コイル５は導電性の線材により構成され、その一端が導電性網４の周縁部と溶接され、他端が排気管１とその内周面で溶接される。これにより、導電性網４が排気管１とコイル５を介して機械的かつ電気的に接続される。
【００１１】
上記構成の排気処理装置の作動を説明する。図３において、放電電極２に、直流高電圧電源から負の直流高電圧（例えば、−２０ＫＶ）を印加すると、放電部２１１近傍においてコロナ放電が発生し、電子が放射される（図中（１））。これにより、電子親和性の高い酸素がマイナスイオン化し（図中（２））、付近のＰＭに付着してこれを負に帯電させる（図中（３））。ＰＭは、クーロン力と排気流によって移動し（図中（４））、導電性網４に静電捕集される（図中（５））。ＰＭを負に帯電させた前記電子は導電性網４へと放出される（図中（６））。
【００１２】
放出された電子は導電性網４から移動してコイル５を介して接地部に回収される。このとき、コイル５における逆起電力の発生により、移動する電子の量すなわち電流は図４に示すように漸増する特性を示し、電流値が抑制される。この特性は電流をＩ、導電性網と接地間の電圧をＶ、コイル５の抵抗をＲ、コイル５のインダクタンスをＬ、経過時間をｔとして、式（１）により表される。
Ｉ＝（Ｖ／Ｒ）×[１−ｅｘｐ（−Ｒｔ／Ｌ）]・・・（１）
【００１３】
すなわち、ＰＭを帯電させた電子は、ＰＭの導電性網４への到達により瞬時に接地部へと回収されてしまうのではなく、コイル５のインダクタンスに応じた時間、一時、とどまることになる。
【００１４】
さて、図５に示すように、ＰＭが導電性網４に到達し、電子がＰＭの導電性網４側（すなわち排気流下流側）に移動すると、ＰＭの、導電性網４とは反対側が正に帯電するが、ＰＭの導電性網４側に移動した電子が前記コイル５の電流抑制作用で導電性網４側にとどまることで、導電性網４とは反対側（すなわち排気流上流側）でＰＭの正帯電状態が持続する。これにより、導電性網４に未到達で負に帯電したＰＭとの間でクーロン力が作用し、ＰＭの凝集が促進される。
【００１５】
なお、図６は、電流の立ち上がり速度と、捕集されたＰＭを導電性網４が保持する時間（導電性網保持時間）との関係を示すものである。電流の立ち上がり速度は例えば式（１）においてｔ＝０における電流Ｉの変化速度で表すものとする。式（１）より知られるように、電流の立ち上がり速度はコイル５のインダクタンスを小さくするほどが速くなる。電流立ち上がり速度が速すぎると、ＰＭが導電性網４に到達すると瞬時に電子が導電性網４に放出され、コイル５を介して接地部へ回収されてしまうので、ＰＭが一旦、捕集されても排気流で流されやすくなる傾向が現れ、導電性網保持時間は短くなる。一方、電流立ち上がり速度が遅く実質的に接地抵抗が大きすぎると、導電性網４からのクーロン力が十分に得られない。このため、ＰＭが捕集されずにそのまま排気流で流されやすくなる傾向を呈し、導電性網保持時間は短くなる。したがって、かかる相反する傾向を考慮して電流立ち上がり速度を規定するコイル５のインダクタンスを十分大きな導電性網保持時間が得られる値に設定するのが望ましい。
【００１６】
また、コイル５は排気管１内に導電性網４とともに配置しているが、必ずしもこの構成に限定されるものではなく、排気処理装置を車両に固定し接地部となる固定部材と、排気管との間に介設するのでもよい。この場合、導電性網を排気管の管壁に溶接等で導通させるか、導電性網から前記固定部材まで配線してその途中にコイルを接続することになる。
【００１７】
また、コイルに代えて、抵抗器などの電流抑制手段を用いるのもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の内燃機関の排気処理装置の概略構成図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の作動を説明するための模式的な図である。
【図４】本発明の作動を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の作動を説明するための別の模式的な図である。
【図６】本発明の作動を説明するための別のグラフである。
【符号の説明】
【００１９】
１  排気管
２  コロナ放電電極（放電電極）
４  導電性網（集塵電極）
５  コイル（インダクタ、電流抑制手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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