(57)【要約】【課題】放電させたい領域にのみ一様なプラズマを発生し得るようにしたプラズマアシスト型の排気浄化装置を提供する。【解決手段】プラズマアシスト型の排気浄化装置１０に関し、各電極棒１８の一方の端部を絶縁構造物１４を貫通させて該絶縁構造物１４の外側に給電部２２を形成せしめ、各電極棒１８の他方の端部に該端部より長く誘電体１７による絶縁被覆を延長形成し且つその延長端部１７ａを絶縁構造物１３に対し貫通固定し、絶縁構造物１４における反給電部２２側となる前面に前記各電極棒１８の他方の端部側へ張り出す隆起部２４を形成し且つ該隆起部２４に対し平板電極１５の端部を突き合わせた状態で支持せしめる。このようにすれば、平板電極１５と各電極棒１８との間が絶縁構造物１３，１４の平面により直線状に繋がれなくなり、該絶縁構造物１３，１４の平面に沿う沿面放電が起こらなくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気構造の電極板と、該電極板の面に対し一様な間隔のプラズマ発生空間を挟んで配列され且つ表面を誘電体により絶縁被覆された複数本の電極棒と、電極板及びプラズマ発生空間の少なくとも何れか一方に構成されたフィルタ手段とを備え、排気ガスを電極棒の列群の隙間からプラズマ発生空間及び電極板を通過させるように流し且つ各電極板と各電極棒との間に放電に必要な電圧を印加し得るようにしたプラズマアシスト型の排気浄化装置であって、各電極棒の両端部を絶縁構造物により夫々支持するにあたり、各電極棒の一方の端部を一方の絶縁構造物を貫通させて該絶縁構造物の外側に給電部を形成せしめると共に、前記各電極棒の他方の端部に該端部より長く前記誘電体による絶縁被覆を延長形成し且つその延長端部を他方の絶縁構造物に対し貫通固定し、前記一方の絶縁構造物における反給電部側の面に前記他方の絶縁構造物側へ張り出す隆起部を形成し且つ該隆起部に対し前記電極板の端部を突き合わせた状態で支持せしめたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
一方の絶縁構造物の給電部周りに該給電部を取り囲むように隆起する段差部を形成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、このような従来提案されているプラズマアシスト型の排気浄化装置においては、相互間で放電させるべく対向配置された各電極の両端部を絶縁構造物により支持する必要があるが、この絶縁構造物により両電極間を直線的に繋ぐ平面が形成されてしまうと、その面に沿う沿面放電が起こり易くなってプラズマが集中してしまうため、両電極間に一様なプラズマを発生させることができなくなったり、放電させたい領域以外での無駄な放電が生じて余分な電気エネルギーを消費してしまったりする虞れがあった。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、放電させたい領域にのみ一様なプラズマを発生し得るようにしたプラズマアシスト型の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、通気構造の電極板と、該電極板の面に対し一様な間隔のプラズマ発生空間を挟んで配列され且つ表面を誘電体により絶縁被覆された複数本の電極棒と、電極板及びプラズマ発生空間の少なくとも何れか一方に構成されたフィルタ手段とを備え、排気ガスを電極棒の列群の隙間からプラズマ発生空間及び電極板を通過させるように流し且つ各電極板と各電極棒との間に放電に必要な電圧を印加し得るようにしたプラズマアシスト型の排気浄化装置であって、各電極棒の両端部を絶縁構造物により夫々支持するにあたり、各電極棒の一方の端部を一方の絶縁構造物を貫通させて該絶縁構造物の外側に給電部を形成せしめると共に、前記各電極棒の他方の端部に該端部より長く前記誘電体による絶縁被覆を延長形成し且つその延長端部を他方の絶縁構造物に対し貫通固定し、前記一方の絶縁構造物における反給電部側の面に前記他方の絶縁構造物側へ張り出す隆起部を形成し且つ該隆起部に対し前記電極板の端部を突き合わせた状態で支持せしめたことを特徴とするものである。
【００１０】
而して、排気ガスを電極棒の列群の隙間からプラズマ発生空間及び電極板を通過させるように流すと、その排気ガスが電極板及びプラズマ発生空間の少なくとも何れか一方に構成されたフィルタ手段を通過する際にパティキュレートが捕集されていくので、必要時に電極板と各電極棒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と電極板との間でバリア放電が起こり、これによりプラズマ発生空間に低温プラズマ（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。
【００１１】
この際、一方の絶縁構造物の隆起部に対し電極板の端部が突き合わせた状態で支持されているので、該電極板の端部と各電極棒との間が前記一方の絶縁構造物の平面により直線状に繋がれなくなり、一方の絶縁構造物の平面に沿う沿面放電が起こらなくなる。
【００１２】
また、他方の絶縁構造物側にあっては、該絶縁構造物に対し各電極棒の絶縁被覆の延長端部のみが貫通固定されていて各電極棒自体は絶縁構造物まで到達していないので、各電極棒の他方の端部が前記他方の絶縁構造物に対し離間配置されて各電極棒の他方の端部と電極板との間が前記他方の絶縁構造物の平面により直線的に繋がれなくなり、他方の絶縁構造物の平面に沿う沿面放電が起こらなくなる。
【００１３】
このようにして各電極棒と電極板との間で沿面放電が防止されると、プラズマ発生空間内における両絶縁構造物の近傍で低温プラズマが集中することが回避され、プラズマ発生空間にて一様な低温プラズマを発生させることが可能となる。
【００１４】
しかも、一方の絶縁構造物の隆起部に対し電極板の端部が突き合わせた状態で支持されていれば、該電極板の端部が前記各電極棒の給電部に対しても離間配置されて電極板の端部と給電部との間が前記一方の絶縁構造物の平面により直線的に繋がれなくなるので、プラズマ発生空間外での前記一方の絶縁構造物の平面に沿う沿面放電も起こらなくなる。
【００１５】
更に、本発明においては、一方の絶縁構造物の給電部周りに該給電部を取り囲むように隆起する段差部を形成しておくことが好ましく、このようにすれば、前記給電部と周囲の各種構造物との間に前記段差部が介在することで放電が起こり難くなり、絶縁構造物の外側を回り込んで給電部と電極板との間で放電が起こったり、給電部と本装置以外の構造物との間で放電が起こったりする虞れが極めて少なくなる。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、各電極棒と電極板との間で両絶縁構造物の平面に沿う沿面放電を防止することができるので、放電させたい領域であるプラズマ発生空間にて一様な低温プラズマを発生させることができ、しかも、放電させたい領域以外での無駄な放電を起こり難くして余分な電気エネルギー消費を抑制することができる。
【００１８】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、各電極棒の給電部と周囲の各種構造物との間に絶縁構造物の段差部が介在することになるので、前記給電部と周囲の各種構造物との間での放電を起こり難くすることができ、絶縁構造物の外側を回り込んで給電部と電極板との間で放電が起こったり、給電部と本装置以外の構造物との間で放電が起こったりする虞れを極力回避することができて更なる電気エネルギー消費の節約を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１〜図７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。
【００２１】
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。
【００２２】
この排気浄化装置１０は、以下に図２〜図７を参照して詳述する如き構造を有し、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、これ以降の説明で参照すべき図面のうち、図２は排気浄化装置１０の概略構造を示す平面図、図３は排気浄化装置１０を前側から見た斜視図、図４は図３の前側の絶縁構造物１３を取り外した状態を示す斜視図、図５は排気浄化装置１０を後側から見た斜視図、図６は図５の後側の絶縁構造物１４を取り外した状態を示す斜視図、図７は各排気浄化装置１０を並列に並べた状態を後側から見た斜視図である。
【００２３】
図２〜図６に示す如く、前記排気浄化装置１０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と、該各平板電極１５間に各平板電極１５の夫々の面に対しプラズマ発生空間１６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とを備えており、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により支持されている。
【００２４】
ここで、本形態例においては、前記平板電極１５自体がフィルタ手段として構成されている場合を例示しており、より具体的には、パティキュレートを捕集可能な金属フィルタにより前記平板電極１５が通気構造を成すようにしてある。
【００２５】
尚、この種の金属フィルタには、ミクロンオーダーの金属繊維を積層焼結したもの、金属粉末の焼結体、金属メッシュを積層焼結したもの、金属メッシュに金属粉末を焼結させたもの等を採用すれば良い。
【００２６】
ただし、プラズマ発生空間１６に、コージェライトハニカムフィルタ、セラミックス繊維フィルタ、セラミックスフォーム、アルミナペレット等をフィルタ手段として介装することも可能であり、このようにした場合には、前記平板電極１５を必ずしもフィルタ手段として構成しなくても良く、金属メッシュやパンチングメタル等により単純な通気構造を有する平板電極１５として構成すれば良い。勿論、高捕集率を得る目的で平板電極１５自体をフィルタ手段として構成した上にプラズマ発生空間１６にフィルタ手段を併用しても良い。
【００２７】
因みに、プラズマ発生空間１６にセラミックペレット等の誘電体の粒状物を充填してフィルタ手段とした場合には、粒状物の夫々の接点に電荷が集中して強い局所電場が形成されることで低温プラズマが発生し易くなり（セラミックス繊維やセラミックスフォームを充填した場合も同様の効果が得られる）、また、プラズマ発生空間１６に介装したフィルタ手段により平板電極１５と電極棒１８の対向方向に延びる多数の平面を形成させれば、この平面に沿う沿面放電が促されて低温プラズマが発生し易くなる。
【００２８】
他方、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プラズマ発生空間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。
【００２９】
尚、電極棒１８の二つの列群の上部と下部には、誘電体のダミー管２１が左右方向に配列されていて、各電極棒１８の各列群を上下に迂回する排気ガス８の流れを抑制し得るようにしてあり、また、導入空間１９の上部と下部とに開放された部分は、図２に一部のみを図示した筐体１２により塞がれるようになっている。
【００３０】
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２３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。
【００３１】
ここで、本形態例においては、表面を絶縁被覆された電極棒１８を構成するにあたり、管状を成すように形成した誘電体１７の中に電極棒１８を挿入して該電極棒１８の絶縁被覆を行うようにしてあるが、各電極棒１８の前側の端部が誘電体１７の管の途中までしか挿入されておらず、各電極棒１８の前側の端部に、該端部より長く前記誘電体１７による絶縁被覆が延長形成されるようになっており、この延長端部１７ａを前側の絶縁構造物１３に対し貫通固定してある。
【００３２】
ただし、表面を絶縁被覆された電極棒１８を構成するにあたっては、管状を成すように形成した誘電体１７の内周面に銀等の電極材料をペースト状にしたものをコーティングして電極棒１８とすることも可能であるので、このようにした場合には、そのコーティングを誘電体１７の管の途中までに留めて、前記延長端部１７ａを各電極棒１８の前側の端部に形成するようにすれば良い。
【００３３】
また、後側の絶縁構造物１４の反給電部２２側となる前面の左右の幅端部には、前側へ張り出す隆起部２４が上下方向に亘り形成されており、該隆起部２４に対し平板電極１５の後側の端部が突き合わせた状態で連結されて支持されるようになっていると共に、後側の絶縁構造物１４の給電部２２周りには、該給電部２２を取り囲むように隆起する段差部２５が形成されている。
【００３４】
そして、図７に示す如く、以上に述べた如き排気浄化装置１０を排気ガス８の導入方向を一致させて並列に並べ且つ隣り合う相互間に平板電極１５を通過した排気ガス８を下流側に導く排気空間２６を確保してプラズマアシスト型の排気浄化装置１０を構成するようにしている。
【００３５】
ここで、各排気浄化装置１０間に排気空間２６を確保するにあたっては、各平板電極１５の後側の一辺を除く三辺に幅方向外側へ張り出す陵部を形成しておくと共に、後側の絶縁構造物１４における両側に幅方向外側へ部分的に張り出す突起部（図示では上中下の三段配置）を形成しておけば良い（図３〜図７参照）。
【００３６】
而して、このように排気浄化装置１０を構成すれば、上流側からの排気ガス８が各排気浄化装置１０の導入空間１９に導入されて電極棒１８の各列群の隙間からプラズマ発生空間１６及び平板電極１５を通過して下流側へと流れることになり、この排気ガス８が金属フィルタを成す平板電極１５を通過する際にパティキュレートが捕集されていくので、必要時に各平板電極１５と各電極棒１８との間に交流高電圧を印加すると、表面を誘電体１７により絶縁被覆された各電極棒１８と平板電極１５との間でバリア放電が起こり、これによりプラズマ発生空間１６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。
【００３７】
この際、後側の絶縁構造物１４の隆起部２４に対し平板電極１５の端部が突き合わせた状態で支持されているので、該平板電極１５の端部と各電極棒１８との間が絶縁構造物１４の平面により直線状に繋がれなくなり、該絶縁構造物１４の平面に沿う沿面放電が起こらなくなる。
【００３８】
また、前側の絶縁構造物１３にあっては、該絶縁構造物１３に対し各電極棒１８の絶縁被覆の延長端部１７ａのみが貫通固定されていて各電極棒１８自体は絶縁構造物１３まで到達していないので、各電極棒１８の前側の端部が絶縁構造物１３に対し離間配置されて各電極棒１８の前側の端部と平板電極１５との間が絶縁構造物１３の平面により直線的に繋がれなくなり、該絶縁構造物１３の平面に沿う沿面放電が起こらなくなる。
【００３９】
このようにして各電極棒１８と平板電極１５との間で両絶縁構造物１３，１４の平面に沿う沿面放電が防止されると、プラズマ発生空間１６内における両絶縁構造物１３，１４の近傍で低温プラズマが集中することが回避され、プラズマ発生空間１６にて一様な低温プラズマを発生させることが可能となる。
【００４０】
しかも、後側の絶縁構造物１４の隆起部２４に対し平板電極１５の端部が突き合わせた状態で支持されていれば、該平板電極１５の端部が前記各電極棒１８の給電部２２に対しても離間配置されて平板電極１５の端部と給電部２２との間が絶縁構造物１４の平面により直線的に繋がれなくなるので、プラズマ発生空間１６外での絶縁構造物１４の平面に沿う沿面放電も起こらなくなる。
【００４１】
従って、上記形態例によれば、各電極棒１８と平板電極１５との間で両絶縁構造物１３，１４の平面に沿う沿面放電を防止することができるので、放電させたい領域であるプラズマ発生空間１６にて一様な低温プラズマを発生させることができ、しかも、放電させたい領域以外での無駄な放電を起こり難くして余分な電気エネルギー消費を抑制することができる。
【００４２】
また、特に本形態例においては、各電極棒１８の給電部２２と周囲の各種構造物との間に絶縁構造物１４の段差部２５が介在することになるので、前記給電部２２と周囲の各種構造物との間での放電を起こり難くすることもでき、絶縁構造物１４の外側を回り込んで給電部２２と平板電極１５との間で放電が起こったり、給電部２２と本装置以外の構造物との間で放電が起こったりする虞れを極力回避することができて更なる電気エネルギー消費の節約を図ることができる。
【００４３】
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、以上に述べた形態例の説明では、通気構造の電極板を平面型の平板電極とした場合を例示しているが、通気構造の電極板として円筒型の円筒電極を採用しても良く、このようにした場合には、該円筒電極の内周面に対し一様な間隔のプラズマ発生空間を挟んで複数本の電極棒を環状に配列させるようにすれば良いこと、また、通気構造の電極板に対し円筒型以外の曲面形状を付すことも可能であること、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】
【００４４】
【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】排気浄化装置の概略構造を示す平面図である。
【図３】排気浄化装置を前側から見た斜視図である。
【図４】図３の前側の絶縁構造物を取り外した状態を示す斜視図である。
【図５】排気浄化装置を後側から見た斜視図である。
【図６】図５の後側の絶縁構造物を取り外した状態を示す斜視図である。
【図７】各排気浄化装置を並列に並べた状態を後側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
８  排気ガス
１０  排気浄化装置
１３  絶縁構造物
１４  絶縁構造物
１５  平板電極（電極板：フィルタ手段）
１６  プラズマ発生空間
１７  誘電体
１７ａ  延長端部
１８  電極棒
２２  給電部
２４  隆起部
２５  段差部
【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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【図７】
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