(57)【要約】【課題】セラミックスのペレットを用いずに良好にパティキュレートを捕集することができ且つその捕集したパティキュレートをプラズマの助勢により効果的に燃焼除去できるようにした耐久性の高い排気浄化装置を提供する。【解決手段】所要の隙間を隔てて対向配置された通気構造を成す平板電極１５（電極）と電極棒１８（電極）との間に、ガス透過性のセラミックから成るハニカムフィルタ１６を、各流路１６ａが平板電極１５と電極棒１８との対向方向に延び且つ該各流路１６ａの入口及び出口の何れか一方が栓体１６ｂにより交互に目封じされた状態として介装し、平板電極１５と電極棒１８との間に放電に必要な電圧を印加し得るように構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要の隙間を隔てて対向配置された通気構造を成す電極間に、ガス透過性のセラミックから成るハニカムフィルタを各流路が両電極の対向方向に延び且つ該各流路の入口及び出口の何れか一方が交互に目封じされた状態として介装し、両電極間に放電に必要な電圧を印加し得るように構成したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
少なくとも何れか一方の電極を誘電体により絶縁被覆したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中からパティキュレートを除去する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から排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積し、排気温度が高い運転領域に移行した際に自然燃焼して除去されるようになっているが、例えば都内の路線バス等のように渋滞路ばかりを走行するような車両では、必要な所定温度以上での運転が長く継続しないため、パティキュレートの処理量よりも堆積量の方が上まわり、パティキュレートフィルタが目詰まりを起こす虞れがあった。
【０００５】
このため、排気温度が低い運転領域でもパティキュレートを良好に燃焼除去し得るようプラズマアシスト型の排気浄化装置の開発が進められており、この種の排気浄化装置で排気ガス中に放電してプラズマを発生させれば、排気ガスが励起してＯラディカルやＯＨラディカル等の活性のラディカルが発生し、これらの排気ガス励起成分が活性化状態となっていることから、排気温度が低い運転領域でもパティキュレートを良好に燃焼除去（酸化処理）することが可能となる。
【０００６】
例えば、下記の特許文献１や特許文献２には、穿孔処理された円筒状ステンレススチールから成る外側電極と内側電極との間に誘電体を成すセラミックスのペレットを充填し、該ペレットの充填層を通過するように排気ガスを流して該排気ガス中のパティキュレートを捕集する一方、外側電極と内側電極との間で放電してプラズマを発生させるようにしたプラズマアシスト型の排気浄化装置が提案されている。
【特許文献１】特表２００２−５０１８１３号公報
【特許文献２】特表２００２−５１１３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の排気浄化装置においては、先の特許文献１や特許文献２にも示されている通り、穿孔処理された円筒状ステンレススチールから成る外側電極と内側電極との間に誘電体を成すセラミックスのペレットを充填し、該ペレットの充填層を通過するように排気ガスを流して該排気ガス中のパティキュレートを捕集する一方、外側電極と内側電極との間で放電してプラズマを発生させるようにしたものが一般的であるが、自動車等に実装することを想定した場合、走行振動によりセラミックスのペレット同士が擦れ合って短期間に摩耗してしまう虞れがあり、その耐久性に関して問題があることが懸念されていた。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、セラミックスのペレットを用いずに良好にパティキュレートを捕集することができ且つその捕集したパティキュレートをプラズマの助勢により効果的に燃焼除去できるようにした耐久性の高い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】
【０００９】
本発明は、所要の隙間を隔てて対向配置された通気構造を成す電極間に、ガス透過性のセラミックから成るハニカムフィルタを各流路が両電極の対向方向に延び且つ該各流路の入口及び出口の何れか一方が交互に目封じされた状態として介装し、両電極間に放電に必要な電圧を印加し得るように構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
このようにすれば、排気ガスを両電極の対向方向に流した場合に、その排気ガスが両電極間のハニカムフィルタにおける入口が目封じされていない各流路に流入し、該各流路を区画している壁面を必ず透過して隣の出口が目封じされていない流路から排出されることになり、このようにして排気ガスがハニカムフィルタを通過する際にパティキュレートが前記各流路の壁面に捕集される。
【００１１】
そして、必要時に両電極間に必要な電圧を印加すると、ハニカムフィルタの各流路の目封じ箇所が両電極間を絶縁する誘電体として機能することで、両電極間にハニカムフィルタの各流路を通してバリア放電が起こり、これによりハニカムフィルタの各流路内に低温プラズマ（非熱平衡プラズマ）が生じる結果、排気ガスが励起してＯラディカルやＯＨラディカル等の活性のラディカルが発生し、これらの排気ガス励起成分による助勢を受けてパティキュレートが効果的に燃焼除去（酸化処理）されることになる。
【００１２】
この際、バリア放電には、両電極間を直線的に繋ぐ平面が存在していると、その面に沿って放電が起こり易いという性質（沿面放電）があるため、ハニカムフィルタの各流路の壁面に沿いバリア放電が集中して起こり、これによりハニカムフィルタの捕集面を成す各流路の壁面に沿う密度の高い低温プラズマが生じるので、ハニカムフィルタの捕集面に堆積しているパティキュレートの燃焼除去を助勢する効果が余分な電気エネルギーをかけずに効率良く得られる。
【００１３】
更に、本発明においては、少なくとも何れか一方の電極を誘電体により絶縁被覆することが好ましく、このようにすれば、アーク放電への移行をより確実に防いでバリア放電を良好に維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１５】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、両電極間に介装したハニカムフィルタにより、セラミックスのペレットを用いずに良好にパティキュレートを捕集することができるので、走行振動による摩耗の問題を未然に回避し得て耐久性の大幅な向上を図ることができ、しかも、沿面放電の性質によりハニカムフィルタの各流路の壁面に沿わせてバリア放電を起こし、ハニカムフィルタの捕集面を成す各流路の壁面に沿う密度の高い低温プラズマ（非熱平衡プラズマ）を発生させ、ハニカムフィルタの捕集面に堆積しているパティキュレートの燃焼除去（酸化処理）を助勢する効果を効率良く得ることができるので、余分な電気エネルギーを節約しつつパティキュレートを効果的に燃焼除去することができる。
【００１６】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、アーク放電への移行をより確実に防いでバリア放電を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における符号の１はターボチャージャ２を搭載したディーゼルエンジン（内燃機関）を示しており、エアクリーナ３から導いた吸気４を吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ導いて加圧し、その加圧された吸気４をインタークーラ６を介しディーゼルエンジン１の各気筒に分配して導入するようにしてある。
【００１９】
また、このディーゼルエンジン１の各気筒から排気マニホールド７を介し排出された排気ガス８を前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を、排気管９途中のプラズマアシスト型の排気浄化装置１０を通してパティキュレートを捕集した上で排出するようにしてある。
【００２０】
この排気浄化装置１０は、図２及び図３に示す如き概略構造を有し、その必要数を筐体１２（図２に一部のみを図示）によりまとめられて排気管９途中のケーシング１１内に収容されており、より具体的には、所要の隙間を隔てて対向配置された通気構造を成す一対の平板電極１５（電極）と、該各平板電極１５間に各平板電極１５の夫々の面に対し一様な間隔のプラズマ発生空間を挟んで平行に数ｍｍギャップで配列され且つ表面を誘電体１７により絶縁被覆された複数の電極棒１８とを備え、これら各平板電極１５と各電極棒１８の両端部が絶縁構造物１３，１４により支持されたものとなっている。
【００２１】
ここで、前記平板電極１５は、金属メッシュやパンチングメタル等により通気構造を成すように構成されており、他方、各電極棒１８は、管状を成すように形成した誘電体１７の中に電極棒１８を挿入する等して構成されている。
【００２２】
そして、前記各平板電極１５と各電極棒１８の列群とに挟まれたプラズマ発生空間には、図４に模式的に示す如きガス透過性のセラミックから成るハニカムフィルタ１６が介装されており、該ハニカムフィルタ１６の格子状に区画された各流路１６ａが、前記各平板電極１５と各電極棒１８の列群との対向方向に延びていて、各流路１６ａの入口が栓体１６ｂにより交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路１６ａについては、その出口が栓体１６ｂにより目封じされるようになっている。
【００２３】
即ち、ハニカムフィルタ１６の入口が目封じされていない流路１６ａに流入した排気ガス８は、当該流路１６ａの出口が目封じされていることにより、各流路１６ａを区画している壁面１６ｃを必ず透過して隣の流路１６ａの出口から排出されるようにしてある。
【００２４】
更に、前記前側の絶縁構造物１３に、前記電極棒１８の二つの列群により挟まれた導入空間１９に排気ガス８を導き入れるためのガス入口２０が開口されていると共に、前記後側の絶縁構造物１４は排気ガス８の流れを堰き止める閉塞構造となっており、上流側からガス入口２０を介し導入空間１９に導入した排気ガス８が、各電極棒１８の各列群の隙間からハニカムフィルタ１６及び平板電極１５を通過して下流側に流れるようにしてある。
【００２５】
更に、各電極棒１８の後側の端部は、後側の絶縁構造物１４を貫通して該絶縁構造物１４の外側に導体板から成る給電部２２を形成しており、この給電部２２に対し筐体１２を貫通してケーシング１１外の電源２１が接続され且つ各平板電極１５が接地されていて、各平板電極１５と各電極棒１８との間に放電に必要な交流高電圧（直流パルス高電圧でも可）が印加されるようになっている。
【００２６】
而して、ガス入口２０から導入空間１９に導入された排気ガス８を電極棒１８の各列群の隙間からハニカムフィルタ１６及び平板電極１５を通過させるように流した場合に、その排気ガス８がハニカムフィルタ１６における入口が目封じされていない各流路１６ａに流入し、該各流路１６ａを区画している壁面１６ｃを必ず透過して隣の出口が目封じされていない流路１６ａから排出されることになり、このようにして排気ガス８がハニカムフィルタ１６を通過する際にパティキュレートが前記各流路１６ａの壁面１６ｃに捕集されていくことになる。
【００２７】
そして、必要時に各平板電極１５と各電極棒１８との間に必要な電圧を印加すると、表面を絶縁被覆された各電極棒１８と平板電極１５との間でハニカムフィルタ１６の各流路１６ａを通してバリア放電が起こり、これによりハニカムフィルタ１６の各流路１６ａ内に低温プラズマ（非熱平衡プラズマ）が生じる結果、排気ガス８が励起してＯラディカルやＯＨラディカル等の活性のラディカルが発生し、これらの排気ガス励起成分による助勢を受けてパティキュレートが効果的に燃焼除去（酸化処理）されることになる。
【００２８】
この際、バリア放電には、電極間を直線的に繋ぐ平面が存在していると、その面に沿って放電が起こり易いという性質（沿面放電）があるため、ハニカムフィルタ１６の各流路１６ａの壁面１６ｃに沿いバリア放電が集中して起こり、これによりハニカムフィルタ１６の捕集面を成す各流路１６ａの壁面１６ｃに沿う密度の高い低温プラズマが生じるので、ハニカムフィルタ１６の捕集面に堆積しているパティキュレートの燃焼除去を助勢する効果が余分な電気エネルギーをかけずに効率良く得られる。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、セラミックスのペレットを用いずにハニカムフィルタ１６により良好にパティキュレートを捕集することができるので、走行振動による摩耗の問題を未然に回避し得て耐久性の大幅な向上を図ることができ、しかも、沿面放電の性質によりハニカムフィルタ１６の各流路１６ａの壁面１６ｃに沿わせてバリア放電を起こし、ハニカムフィルタ１６の捕集面を成す各流路１６ａの壁面１６ｃに沿う密度の高い低温プラズマ（非熱平衡プラズマ）を発生させ、ハニカムフィルタ１６の捕集面に堆積しているパティキュレートの燃焼除去（酸化処理）を助勢する効果を効率良く得ることができるので、余分な電気エネルギーを節約しつつパティキュレートを効果的に燃焼除去することができ、従来提案されているものよりも電源２１側の負担を大幅に軽減することができる。
【００３０】
また、以上に述べた形態例では、表面を誘電体１７により絶縁被覆された複数の電極棒１８により一方の電極を構成した例を説明したが、両電極間にガス透過性のセラミックから成るハニカムフィルタ１６を介装すれば、該ハニカムフィルタ１６の各流路１６ａの目封じ箇所が各平板電極１５と各電極棒１８との間を絶縁する誘電体として機能することになるので、必ずしも誘電体１７による絶縁被覆を施さなくても良く、例えば、図５に模式的に示す如く、絶縁被覆しない電極棒１８と平板電極１５との間にハニカムフィルタ１６を介装することも可能である。
【００３１】
ただし、先の形態例のように、少なくとも一方の電極を成す電極棒１８を誘電体１７により絶縁被覆すれば、アーク放電への移行をより確実に防いでバリア放電を良好に維持することができるというメリットがある。
【００３２】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、両電極は所要の隙間を隔てて対向配置された通気構造を成すものであれば良いので、必ずしも平板電極と電極棒の列群との組み合わせにしなくても良く、両電極には図示以外の様々な形状を適宜に採用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の排気浄化装置の概略構造を示す平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視の断面図である。
【図４】図１のハニカムフィルタの構造を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の別の形態例の構造を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
８  排気ガス
９  排気管
１０  排気浄化装置
１５  平板電極（電極）
１６  ハニカムフィルタ
１６ａ  流路
１６ｂ  栓体
１６ｃ  壁面
１７  誘電体
１８  電極棒（電極）
２１  電源
【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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