(57)【要約】【課題】粒子状物質を燃焼させる燃焼部を常時稼働させる場合、余分に電力を消費するのでエネルギー効率の観点で望ましくない。【解決手段】粒子状物質燃焼装置であって、粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、帯電部から離間して設けられ、帯電部により帯電された粒子状物質を捕集する捕集部と、捕集部の内部に設けられ、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させる燃焼部とを備え、粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて燃焼部の動作タイミングを制御することにより、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させる粒子状物質燃焼装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質燃焼装置であって、
粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、
前記帯電部から離間して設けられ、前記帯電部により帯電された前記粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記捕集部の内部に設けられ、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させる燃焼部と
を備え、
前記粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて前記燃焼部の動作タイミングを制御することにより、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させる
粒子状物質燃焼装置。
【請求項２】
前記捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量に応じて、前記粒子状物質を燃焼させる
請求項１に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項３】
前記捕集部の内部の体積をＶｃ［ｃｍ３］とし、前記粒子状物質の密度を１０−４［ｋｇ／ｃｍ３］とする場合に、
前記捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量が、１０−６×Ｖｃ［ｋｇ］以上１０−５×Ｖｃ［ｋｇ］以下になった場合に、前記捕集部に捕集された前記粒子状物質を燃焼させる
請求項２に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼部は、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質に対して熱を供給する発熱体を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項５】
前記発熱体は、前記粒子状物質に対して輻射熱を供給するセラミックヒーターである
請求項４に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項６】
前記帯電部は放電用電極を有し、
前記燃焼部は、前記放電用電極と同じ極性の電位を有する導電部をさらに有する
請求項４または５に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項７】
前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された、前記帯電部と前記捕集部と前記燃焼部とを各々有する複数の単位構造を備え、
前記粒子状物質含有ガスの風速に応じて、前記複数の単位構造の各々における前記帯電部へ供給する電圧を制御する
請求項１から６のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項８】
前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された、前記帯電部と前記捕集部と前記燃焼部とを各々有する複数の単位構造を備え、
前記粒子状物質含有ガスの風速に応じて、前記複数の単位構造の各々における前記燃焼部へ供給する電力を制御する
請求項１から６のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項９】
前記粒子状物質含有ガスの温度に応じて、前記燃焼部へ供給する電力を制御する
請求項１から８のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項１０】
前記捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量に応じて、前記燃焼部へ供給する電力を制御する
請求項１から９のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項１１】
前記帯電部は放電用電極を有し、
前記放電用電極は、前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において各々異なる位置に設けられた複数のトゲ部を含み、
前記捕集部は、前記放電用電極と対向する面に開口部を有し、
前記複数のトゲ部の位置に応じて、前記開口部と前記燃焼部におけるセラミックヒーターの輻射部とが配置される
請求項１から１０のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質燃焼装置に関する。
【０００２】
従来、コロナ放電を利用して、排気ガス中の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ、以下ＰＭと略記）を捕集していた（例えば、特許文献１および２参照）。また、ニクロム線に通電させることによりＰＭを燃焼させることが知られている（例えば、特許文献３参照）。さらに、コロナ電極の付いた汚染物質を取り除くためにコロナ電極を連続的または周期的に加熱することが知られている（例えば、特許文献４参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特許第４９３１６０２号公報
［特許文献２］  特許第４８２３０２７号公報
［特許文献３］  特許第６０２８３４８号公報
［特許文献４］  特許第４７１４１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
粒子状物質を燃焼させる燃焼部を常時稼働させる場合、余分に電力を消費するのでエネルギー効率の観点で望ましくない。
【０００４】
本発明の第１の態様においては、粒子状物質燃焼装置を提供する。粒子状物質燃焼装置は、帯電部と、捕集部と、燃焼部とを備えてよい。帯電部は、粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させてよい。捕集部は、帯電部から離間して設けられてよい。捕集部は、帯電部により帯電された粒子状物質を捕集してよい。燃焼部は、捕集部の内部に設けられてよい。燃焼部は、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させてよい。粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて燃焼部の動作タイミングを制御することにより、捕集部において捕集された粒子状物質を燃焼させてよい。
【０００５】
また、捕集部に捕集された粒子状物質の重量に応じて、粒子状物質を燃焼させてよい。
【０００６】
捕集部の内部の体積をＶｃ［ｃｍ３］とし、粒子状物質の密度を１０−４［ｋｇ／ｃｍ３］とする場合に、捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量が、１０−６×Ｖｃ［ｋｇ］以上１０−５×Ｖｃ［ｋｇ］以下になった場合に、捕集部に捕集された粒子状物質を燃焼させてよい。
【０００７】
燃焼部は、捕集部において捕集された粒子状物質に対して熱を供給する発熱体を含んでよい。
【０００８】
発熱体は、粒子状物質に対して輻射熱を供給するセラミックヒーターであってよい。
【０００９】
帯電部は放電用電極を有してよい。燃焼部は、放電用電極と同じ極性の電位を有する導電部をさらに有してよい。
【００１０】
粒子状物質燃焼装置は、複数の単位構造を備えてよい。複数の単位構造は、流れ方向において直列に配置されてよい。流れ方向は、粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう方向であってよい。複数の単位構造は、帯電部と捕集部と燃焼部とを各々有してよい。この場合に、粒子状物質含有ガスの風速に応じて、複数の単位構造の各々における帯電部へ供給する電圧を制御してよい。これに代えて、粒子状物質含有ガスの風速に応じて、複数の単位構造の各々における燃焼部へ供給する電力を制御してもよい。
【００１１】
粒子状物質含有ガスの温度に応じて、燃焼部へ供給する電力を制御してよい。さらに、捕集部に捕集された粒子状物質の重量に応じて、燃焼部へ供給する電力を制御してもよい。
【００１２】
帯電部は放電用電極を有してよい。放電用電極は、複数のトゲ部を含んでよい。複数のトゲ部は、流れ方向において各々異なる位置に設けられてよい。流れ方向は、粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう方向であってよい。捕集部は、開口部を有してよい。開口部は、放電用電極と対向する面に設けられてよい。複数のトゲ部の位置に応じて、開口部と燃焼部におけるセラミックヒーターの輻射部とが配置されてよい。
【００１３】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。
【図２】（ａ）は、帯電部１０および捕集箱２０の上面図である。（ｂ）は、燃焼部３０の上面図である。
【図３】燃焼部３０の上面図の部分拡大図である。
【図４Ａ】セラミックヒーター３２の配置に関する第１変形例である。
【図４Ｂ】セラミックヒーター３２の配置に関する第２変形例である。
【図５】（ａ）は、第２実施形態における燃焼部３０の上面図である。（ｂ）は、第２実施形態における捕集箱２０および燃焼部３０の断面図である。
【図６】第３実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。
【図７】（ａ）は、帯電部１０および捕集箱２０の上面図である。（ｂ）は、燃焼部３０の上面図である。
【図８Ａ】電熱線５２の配置に関する第１変形例である。
【図８Ｂ】電熱線５２の配置に関する第２変形例である。
【図９】第４実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。
【図１０】第５実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。
【図１１】第６実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。
【図１２】第７実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、第１実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。なお、ＰＭ燃焼装置は粒子状物質燃焼装置と読み替えてよい。ＰＭ燃焼装置１００は、ＰＭ含有ガス７４に含まれるＰＭを捕集し、当該捕集したＰＭを燃焼させてよい。ＰＭ含有ガス７４は、ＰＭ燃焼装置１００におけるガス通過領域７０を通過してよい。本例において、ガス通過領域７０は、帯電部１０の放電用電極１２と、当該帯電部１０からＺ軸方向に離間して設けられた捕集部との間の領域である。なお、本例の捕集部は、金属製の筐体を有する捕集箱２０である。
【００１７】
本例のＰＭ含有ガス７４は、ガス通過領域７０をＹ軸負方向から正方向に向かって通過する。Ｙ軸負方向はＰＭ含有ガス７４の上流であり、Ｙ軸正方向はＰＭ含有ガス７４の下流である。本明細書においては、当該上流から下流に向かう方向をＰＭ含有ガス７４の流れ方向とも称する。
【００１８】
図１において、Ｘ軸とＹ軸とは互いに直交し、Ｚ軸はＸ‐Ｙ軸平面に垂直である。Ｘ、ＹおよびＺ軸は、いわゆる右手系を成す。Ｘ、ＹおよびＺ軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。Ｚ軸方向は、必ずしも重力方向と平行でなくてよい。本明細書における「上」、「下」、「上方」および「下方」の用語もまた、重力方向における上下方向に限定されない。これらの用語は、Ｚ軸に対する相対的な方向を指すに過ぎない。
【００１９】
本例のＰＭ燃焼装置１００は、Ｘ‐Ｙ平面と平行な面に対して対称に設けられた２つの単位構造６０を有する。１つの単位構造６０は、帯電部１０、捕集箱２０と、燃焼部３０とを含んでよい。本例の単位構造６０は、１つの捕集箱２０と１つの燃焼部３０とを共有するが、単位構造６０‐１が１つの捕集箱２０の上半分と１つの燃焼部３０の上半分とを有し、単位構造６０‐２が１つの捕集箱２０の下半分と１つの燃焼部３０の下半分とを有するとみなしてよい。なお、他の例においては、単位構造６０‐１と単位構造６０‐２とを合わせて、１つの単位構造６０とみなしてもよい。
【００２０】
帯電部１０は、放電用電極１２と、直流電源２４とを含んでよい。本例の帯電部１０‐１は、放電用電極１２‐１および１２‐２と直流電源２４‐１とを含み、本例の帯電部１０‐２は、放電用電極１２‐３および１２‐４と直流電源２４‐２とを含む。なお、本例においては１つの帯電部１０に対して１つの直流電源２４が設けられるが、他の例においてはＺ軸方向に隣接する単位構造６０‐１および６０‐２において１つの直流電源２４が設けられてもよい。
【００２１】
本例の帯電部１０は、一対の放電用電極１２を含む。本例の放電用電極１２は、Ｘ‐Ｙ平面と平行な平板形状である。一対の放電用電極１２は、Ｙ軸と平行な直線に対して線対称に配置されてよい。また、一対の放電用電極１２は、Ｘ軸方向において互いに離間して設けられてよい。
【００２２】
放電用電極１２は、端部の一辺においてＸ軸方向に突出する複数のトゲ部１４を有してよい。トゲ部１４は、放電用電極１２のＹ軸方向に沿って複数設けられてよい。つまり、複数のトゲ部１４は、ＰＭ含有ガス７４の流れ方向において各々異なる位置に設けられてよい。複数のトゲ部１４は、一対の放電用電極１２の互いに向かい合う辺においてそれぞれ設けられてよい。本例のトゲ部１４は、１つの三角形の頂点のうちＸ軸方向に突出する頂点部分である。
【００２３】
放電用電極１２には、直流電源２４から負電圧が印加されてよい。負電圧の大きさは、マイナス数ｋＶであってよい。なお、ｋは１０の３乗を意味するＳＩ接頭辞であり、Ｖはボルトを意味する。帯電部１０は、金属製の放電用電極１２と接地電位を有する金属製の捕集箱２０との間の気体に数ｋＶの電位差を設けることにより、ガス通過領域７０の気体を絶縁破壊させることができる。これにより、帯電部１０はトゲ部１４と捕集箱２０との間に放電プラズマ（つまり、荷電粒子）を生成することができる。
【００２４】
ＰＭ含有ガス７４は、空気よりも低い酸素濃度および空気よりも高い二酸化炭素濃度を有する。ＰＭ含有ガス７４は、常温よりも高温である。ＰＭ含有ガス７４は、例えばエンジンからの排気ガスであり、２７０℃程度の温度を有する。このような低酸素濃度、高二酸化炭素濃度および高温のＰＭ含有ガス７４に対して、コロナ放電を安定して生成することができる稼働領域（電流電圧特性領域）は、正電圧よりも負電圧の方が広い。本例では、放電用電極１２に負電圧を印加することにより、正電圧を印加する場合に比べて安定してコロナ放電を生成することができる。
【００２５】
荷電粒子は、電子等の負イオンであってよく、正イオンであってもよい。また、放電プラズマは、コロナ放電であってよく、グロー放電であってもよい。生成された荷電粒子とＰＭ含有ガス７４中のＰＭとが衝突することにより、ＰＭ含有ガス７４中のＰＭは帯電してよい。本例においては、帯電部１０はコロナ放電を生成し、ＰＭは負に帯電する。
【００２６】
帯電したＰＭは、接地電位を有する捕集箱２０に引き寄せられてよい。また、帯電したＰＭは、コロナ放電により形成されるイオン風に乗り、捕集箱２０へ引き寄せられてよい。ＰＭ含有ガス７４中のＰＭのうち一定の割合のＰＭは、帯電して捕集箱２０に捕集されてよい。帯電したが捕集箱２０の捕集されなかったＰＭは、下流に位置する捕集箱２０に捕集されてよい。また、帯電しなかったＰＭは、下流の帯電部１０において帯電されてよい。
【００２７】
捕集箱２０は、放電用電極１２と対向する面に複数の開口部２２を有してよい。本例の捕集箱２０は、Ｚ軸方向の正および負方向において放電用電極１２と対向する。本例の捕集箱２０は、Ｚ軸方向の正および負方向の二面（上面２１および下面２３）に複数の開口部２２を有する。本例の捕集箱２０は直方体形状であり、当該二面を囲む四面は開口部２２を有しない。本例の捕集箱２０は、接地電位を有する。
【００２８】
帯電したＰＭは、開口部２２を通って捕集箱２０の内部に捕集されてよい。帯電したＰＭは、捕集箱２０の表面に捕集されてもよい。捕集箱２０は、内部においてＰＭ含有ガス７４の風速よりも低速な風速を有する空間を提供することができる。例えば、ＰＭ含有ガス７４の風速が２０ｍ／ｓである場合に、捕集箱２０の内部の風速は１ｍ／ｓとすることができる。なお、ｍはメートルを意味し、ｓは秒を意味する。捕集箱２０を設けることによって、捕集箱２０の内部に捕集したＰＭがＰＭ含有ガス７４の流れに乗って飛散することを低減することができる。これにより、安定的にＰＭを捕集することができる。
【００２９】
なお、帯電部１０は、捕集箱２０の上面２１または下面２３を含んでもよい。本例において、捕集箱２０の上面２１は開口部２２を含むＸ‐Ｙ平面に平行な平面部分であり、捕集箱２０の下面２３は開口部２２を含むＸ‐Ｙ平面に平行な平面部分である。帯電部１０‐１は上面２１をさらに含んでよく、帯電部１０‐２は下面２３をさらに含んでよい。
【００３０】
燃焼部３０は、捕集箱２０の内部に設けられてよい。燃焼部３０は、捕集箱２０において捕集されたＰＭを燃焼させてよい。燃焼部３０は、ＰＭに対して熱を供給する発熱体を含んでよい。発熱体からの熱でＰＭを燃焼させることにより、数ｋＶから数十ｋＶの高電圧を使用して放電によりＰＭ燃焼させる誘電体バリア放電に比べて、十分に低い数Ｖから１００Ｖの電圧でＰＭを燃焼させることができる。これにより、誘電体バリア放電に比べて、より小さい電力でＰＭを燃焼させることができる。また、本例の燃焼部３０は、誘電体バリア放電に比べて十分に低い電圧を使用するので、より安全に取り扱うことができる。
【００３１】
本例の燃焼部３０における発熱体は、ＰＭに対して輻射熱を供給するセラミックヒーター３２である。図１においては、セラミックヒーター３２からＰＭへ電磁波等が輻射される様子を点線およびハッチングにて示す。輻射熱は、セラミックヒーター３２の輻射部から放射状に広がってよい。セラミックヒーター３２は、輻射熱により、ＰＭを直接加熱することができる。それゆえ、本例においては、電熱線が組み込まれた金属製の板を使用してＰＭを加熱する場合に比べて、エネルギー効率を高くすることができる。
【００３２】
本例の燃焼部３０は、複数のセラミックヒーター３２と、一対の絶縁板３４と、複数対のボルト３６およびナット３８とを有する。複数のセラミックヒーター３２は、Ｙ軸方向に長手部を有する直方体形状であってよい。複数のセラミックヒーター３２は、Ｘ軸方向の異なる位置において互いに離間して設けられてよい。なお、ヘッド３７は、ボルト３６の一部であり、ボルト３６およびナット３８の締め付け時に利用されてよい。
【００３３】
絶縁板３４は、ＰＭが燃焼する４００℃程度の高温において数百Ｖの電気的絶縁性を確保することができる高温対応絶縁板であってよい。絶縁板３４は、マイカ系セラミックの板であってよい。本例の絶縁板３４は、マイカレックス（登録商標）の板である。
【００３４】
一対の絶縁板３４は、複数のセラミックヒーター３２を間に挟んでＺ軸方向に重ねて設けられてよい。また、複数対のボルト３６およびナット３８は、当該一対の絶縁板３４を固定してよい。本例において、二対のボルト３６およびナット３８は、Ｘ軸方向において一つのセラミックヒーター３２を間に挟むように設けられる。
【００３５】
セラミックヒーター３２は、絶縁板３４に挟まれることにより位置が固定されてよい。セラミックヒーター３２は、絶縁板３４に挟まれていない部分において捕集箱２０の内部に露出する輻射部を有してよい。本例のセラミックヒーター３２は、Ｚ軸の正および負方向の表面に輻射部を有する。これにより、本例のセラミックヒーター３２は、Ｚ軸の正および負方向に輻射熱を供給することができる。
【００３６】
燃焼部３０は、捕集箱２０のＺ軸方向の略中央に固定されてよい。これにより、隣接する２つの単位構造６０において、セラミックヒーター３２が設けられるＸ‐Ｙ平面から捕集箱２０の開口部２２が設けられる上面２１および下面２３までの距離を均等にすることができる。このように、本例のセラミックヒーター３２は上下対称な構造を有するので、燃焼部３０の上半分を有する単位構造６０‐１と燃焼部３０の下半分を有する６０‐２とは、同様に機能してよい。
【００３７】
セラミックヒーター３２を用いる本例において、捕集されたＰＭとセラミックヒーター３２とは所定距離だけ離間させることが望ましい。本例では、セラミックヒーター３２から捕集箱２０の上面２１および下面２３までの距離を均等にするので、隣接する単位構造６０の一方（つまり、単位構造６０‐１および６０‐２のいずれか）において、セラミックヒーター３２と捕集されたＰＭとが極端に近接することを防ぐことができる。
【００３８】
ところで、捕集したＰＭを燃焼させずに定期的に回収する場合には、ブロア等のダスト回収機構を設ける必要がある。ただし、ブロア等のダスト回収機構は、一般的に捕集箱２０に比べて大きい。一例において、ブロア等のダスト回収機構は、捕集箱２０の２倍程度の体積を有する。本例においては、ブロア等のダスト回収機構ではなく、捕集したＰＭを燃焼させる燃焼部３０を有する。これにより、捕集したＰＭを燃焼させない場合に比べて装置全体のサイズを小さくすることができる。なお、ブロア等のダスト回収機構を用いる場合は、回収したＰＭを取り出すべく定期的にメンテナンスする必要がある。しかしながら、本例においてはＰＭを燃焼させてガスとして外部に放出するので、メンテナンスそのものが不要である点も有利である。
【００３９】
本例のＰＭ燃焼装置１００は、制御部９０をさらに有する。制御部９０はプロセッサ、ＣＰＵ、ＭＰＵおよびメモリ等を含んでよく、ＰＭ燃焼装置１００全体の動作を制御してよい。制御部９０は、燃焼部３０の発熱体の通電を制御してよい。制御部９０は、セラミックヒーター３２に電流を流す（つまり、セラミックヒーター３２をオンする）、または、電流を流さない（つまり、セラミックヒーター３２をオフする）ことにより、セラミックヒーター３２からの輻射熱の供給の有無を制御してよい。また、制御部９０は、セラミックヒーター３２へ供給する電流およびセラミックヒーター３２に印加する電圧の少なくともいずれかを制御することにより、セラミックヒーター３２からの輻射熱の供給量を制御してもよい。
【００４０】
なお、図面の見易さを考慮して、図１においては、制御部９０が１つのセラミックヒーター３２を制御するように図示する。しかしながら、本例の制御部９０は、燃焼部３０における全てのセラミックヒーター３２を制御してよい。
【００４１】
制御部９０は、ＰＭ燃焼装置１００の動作状態に応じて燃焼部３０の動作タイミングを制御することにより、捕集箱２０において捕集されたＰＭを燃焼させてよい。ＰＭ燃焼装置１００の動作状態とは、現在の動作状態であってよく、過去の動作状態（即ち、動作履歴）であってもよい。ＰＭ燃焼装置１００の動作状態は、捕集箱２０に捕集されたＰＭの重量に反映されてよい。それゆえ、制御部９０は、捕集箱２０に捕集されたＰＭの重量に応じて、ＰＭを燃焼させてよい。なお、動作タイミングとは、発熱体が輻射熱を放出するタイミングであってよく、発熱体に通電が開始されるタイミングであってもよい。
【００４２】
捕集されたＰＭは一定の大きさを有する塊に成長してよい。塊となったＰＭは、所定温度（例えば、４００℃）以上の温度で燃焼し始める。例えば、ＰＭの塊のうち、セラミックヒーター３２の輻射部に最も近接する領域において燃焼が開始する。当該領域において燃焼が開始すると、徐々に燃焼が拡大することでＰＭの塊全体が燃焼し得る。
【００４３】
このように、本例においては、一定の重量のＰＭが捕集箱２０に捕集された場合に、燃焼部３０を動作させてＰＭを燃焼させる。これにより、燃焼部３０を常時動作させる場合に比べて、より低い電力で効率よくＰＭを燃焼させることができる。
【００４４】
次に、ＰＭをどれくらい捕集した場合に、燃焼部３０を動作させるべきかを検討する。捕集箱２０の内部の体積がＶｃ［ｃｍ３］であり、ＰＭの密度が１０−４［ｋｇ／ｃｍ３］である場合において、捕集箱２０の内部にＰＭが充満したとするとＰＭの重量は、１０−４×Ｖｃ［ｋｇ］となる。例えば、Ｖｃが１００［ｃｍ］×１００［ｃｍ］×２［ｃｍ］である場合に、Ｖｃ＝２×１０４［ｃｍ３］であるので、１０−４×Ｖｃ＝２［ｋｇ］となる。なお、「×」は、積を意味する。
【００４５】
本例と同じ帯電部１０および捕集箱２０と、ブロア等のダスト回収機構とを用いた場合、１日あたり２［ｋｇ］（２［ｋｇ］／ｄａｙ）のＰＭが捕集箱２０の捕集された実績がある。この場合、ＰＭは、２［ｋｇ］の５分の１の重量が捕集された時点で定期メンテナンスが必要であった。そこで、本例においても、（１０−４×Ｖｃ）／５＝２．０×Ｖｃ×１０−５［ｋｇ］だけＰＭが捕集された時点でＰＭを燃焼させてよい。
【００４６】
なお、上述の定期メンテナンスは、コロナ放電を安定に発生させることを目的として行った。捕集箱２０の表面に堆積したＰＭは捕集箱２０と同電位であるので、トゲ部１４と上面２１または下面２３とのギャップ長が実質的に短くなる。これにより、帯電部１０において発生するコロナ放電が不安定となり、スパークが発生する場合がある。特に、ＰＭ含有ガス７４は１００℃を超える高温である場合に、ギャップ長が短くなるとスパークが発生しやすくなる。このように、上述のＰＭを燃焼させるタイミングは、安定的なコロナ放電を発生させることを考慮したタイミングであってよい。
【００４７】
たとえば、ＰＭ燃焼装置１００において捕集箱２０がＺ軸方向に５個重ねて設けられる場合、５つの捕集箱２０の内部にそれぞれＰＭが充満したとすると、ＰＭの重量の合計は、２［ｋｇ］×５＝１０［ｋｇ］となる。つまり、ＰＭを捕集していない状態に比べて、ＰＭ燃焼装置１００の重量は１０［ｋｇ］増加する。なお、実際のＰＭ燃焼装置１００においては、ＰＭは完全に均一に捕集箱２０に充填しないので、１０［ｋｇ］の１／１０、即ち、１［ｋｇ］だけ重量が増加すると捕集箱２０からＰＭがはみ出す場合がある。
【００４８】
捕集箱２０のＺ軸方向の長さ（即ち、厚み）と、捕集箱２０の開口部２２の穴径とは、ＰＭの捕集に関係し得る。通常、開口部２２の穴径は、捕集箱２０の厚みの１／１０以上１以下の大きさを有する。例えば、捕集箱２０の厚みが２［ｃｍ］の場合、開口部２２の穴径は２［ｍｍ］以上２０［ｍｍ］以下となる。これに対して、捕集箱２０に堆積するＰＭの厚みは、捕集箱２０に一度捕集されたけれども飛散して下流に流れることを抑制するべく、開口部２２の穴径の半分程度にすることが望ましい。つまり、捕集箱２０の厚みが２［ｃｍ］の例では、ＰＭの厚みが１［ｍｍ］以上１０［ｍｍ］以下になった時点でＰＭを燃焼させることが望ましい。
【００４９】
以上を考慮すると、堆積させるＰＭの厚みは、捕集箱２０の厚みの（１／２０）以上（１／２）以下とすることが望ましい。ＰＭの厚みの変化は捕集されたＰＭの体積に比例する。また、ＰＭの密度が一定であることを仮定すれば、ＰＭの厚みの変化は捕集されたＰＭの重量に比例する。それゆえ、ＰＭを燃焼させるタイミングの指標となる捕集されたＰＭの重量の上限および下限は、次の値であってよい。
下限：２．０×Ｖｃ×１０−５［ｋｇ］×（１／２０）＝Ｖｃ×１０−６［ｋｇ］
上限：２．０×Ｖｃ×１０−５［ｋｇ］×（１／２）＝Ｖｃ×１０−５［ｋｇ］
【００５０】
このように、捕集箱２０に捕集されたＰＭの重量が、１０−６×Ｖｃ［ｋｇ］以上１０−５×Ｖｃ［ｋｇ］以下になった場合に、捕集箱２０に捕集されたＰＭを燃焼させてよい。これにより、捕集されたＰＭが下流に流れることを抑制しつつ、ＰＭが捕集箱２０にある程度充填されたことを契機として、ＰＭを燃焼させることができる。
【００５１】
ＰＭ燃焼装置１００は、捕集箱２０の重量を測定する重量センサ８０を有してもよい。重量センサ８０は、捕集箱２０の重量を検出して、検出した重量を制御部９０に知らせてよい。制御部９０は、ＰＭが捕集された状態における捕集箱２０の重量から、ＰＭが全く捕集されていない状態の捕集箱２０の重量を差し引くことにより、増加したＰＭの重量を検出してよい。重量センサが検出した増加重量を制御部９０に知らせるタイミングは、１分毎であってよく、１秒毎であってもよい。なお、重量センサ８０に代えて、光学的手段によりＰＭの体積を推定してもよい。上述のように、ＰＭの密度は既知であるので、体積測定によって捕集されたＰＭの重量を推定してもよい。
【００５２】
制御部９０は、捕集箱２０に捕集されたＰＭの重量に応じて、燃焼部３０へ供給する電力を制御してよい。本例の制御部９０は、捕集されたＰＭの重量が、上述した１０−６×Ｖｃ［ｋｇ］以上１０−５×Ｖｃ［ｋｇ］以下の範囲である場合に、セラミックヒーター３２の通電の有無、または、セラミックヒーター３２に流す電流（もしくは、セラミックヒーター３２へ印加する電圧）を制御する。これにより、ＰＭが一定重量だけ捕集されたことを契機としてＰＭを燃焼させることができるので、燃焼部３０における余分な電力消費を低減することができる。
【００５３】
また、制御部９０は、ＰＭの重量が所定値を超えた場合には、燃焼部３０へ供給する電力を高くしてもよい。制御部９０は、上述した１０−６×Ｖｃ［ｋｇ］以上１０−５×Ｖｃ［ｋｇ］以下の範囲を細分化した複数の数値範囲のテーブルを有してもよい。制御部９０が燃焼部３０へ電力を供給するときに、捕集したＰＭの重量がより重い範囲にあるほど燃焼部３０へ供給する電力をより高くしてよい。これにより、ＰＭの重量に応じて、ＰＭが燃焼するのに要する時間を制御することができる。例えば、ＰＭが比較的多い場合に、ＰＭが比較的少ない場合に与える電力よりも高い電力を与えることにより、捕集されたＰＭを早急に燃焼させることができる。
【００５４】
図２の（ａ）は、帯電部１０および捕集箱２０の上面図である。図２の（ａ）に示す様に、本例の放電用電極１２は、ＰＭ含有ガス７４の流れ方向に沿って複数のトゲ部１４を有する。捕集箱２０の開口部２２は、トゲ部１４の位置に応じて配置されてよい。本例においては、１つのトゲ部１４の下には、１つの開口部２２が配置される。
【００５５】
図２の（ｂ）は、燃焼部３０の上面図である。ただし、放電用電極１２と捕集箱２０の上面２１とは除いた状態を示す。セラミックヒーター３２の一端は、絶縁板３４およびボルト３６により固定される。また、セラミックヒーター３２の他の一端には、輻射部３３が設けられる。
【００５６】
一例において、セラミックヒーター３２の輻射部３３は、Ｘ‐Ｙ平面において４ｍｍ×４ｍｍの面積を有してよい。例えば、捕集されたＰＭと輻射部３３とが５ｍｍ以上１０ｍｍ以下離れている場合に、１つのセラミックヒーター３２当たり４０［ｍｇ／ｍｉｎ］以上５０［ｍｇ／ｍｉｎ］の燃焼速度でＰＭを燃焼させることができる。
【００５７】
一例において、１つの捕集箱２０内に４０個のセラミックヒーター３２が設けられてよい。ＰＭ燃焼装置１００が捕集箱２０をＺ軸方向に重ねて５つ有する場合、ＰＭ燃焼装置１００は、４０［ｍｇ／ｍｉｎ］以上５０［ｍｇ／ｍｉｎ］×２００＝８０００［ｍｇ／ｍｉｎ］以上１００００［ｍｇ／ｍｉｎ］の燃焼速度でＰＭを燃焼させることができる。
【００５８】
例えば、２ｋｇのＰＭを燃焼するには、２０００［ｇ］／１０［ｇ／ｍｉｎ］＝２００ｍｉｎ以上、２０００［ｇ］／８［ｇ／ｍｉｎ］＝２５０［ｍｉｎ］以下を要する。つまり、およそ３時間から４時間を要する。ただし上記時間は、常温雰囲気でセラミックヒーター３２が熱を供給する場合の時間である。
【００５９】
通常、エンジン等から排出されるＰＭ含有ガス７４の温度は、１００℃から３００℃（典型的には２００℃）と高温であるので、セラミックヒーター３２が断続的に熱を供給しても捕集箱２０に捕集されたＰＭを燃焼させることができる。また、一旦発火したＰＭの塊は延焼し得る。それゆえ、２ｋｇのＰＭを燃焼するには、２００［ｍｉｎ］以上２５０［ｍｉｎ］以下の半分の時間、つまり、およそ１時間半から２時間だけセラミックヒーター３２から熱を供給することにより、捕集されたＰＭを燃焼させることができる。
【００６０】
そこで、制御部９０は、ＰＭ含有ガス７４の温度に応じて、燃焼部３０へ供給する電力を制御してもよい。上述のように、ＰＭ含有ガス７４の温度は比較的高温であり、捕集箱に捕集されたＰＭは４００℃程度になると燃焼し始める。そこで、制御部９０は、ＰＭ含有ガス７４の温度が相対的に低い場合は燃焼部３０へ供給する電力を高くし、ＰＭ含有ガス７４の温度が相対的に高い場合は燃焼部３０へ供給する電力を小さくしてよい。
【００６１】
これにより、ＰＭ含有ガス７４の温度が相対的に低い場合に、いつまでのＰＭが燃焼しないという事態を防ぐことができる。また、ＰＭ含有ガス７４の温度が相対的に高い場合に、ＰＭを加熱しすぎることにより、燃焼部３０において余分に電力を消費することを抑制することができる。なお、制御部９０は、ＰＭが４００［℃］程度に到達するまでの時間を考慮して、燃焼部３０へ供給する電力を制御してもよい。
【００６２】
輻射部３３もまた、トゲ部１４の位置に応じて配置されてよい。本例においては、１つのトゲ部１４と、１つの開口部２２と、１つの輻射部３３とがＺ軸方向において重なってよい。なお、１つのトゲ部１４と、１つの開口部２２と、１つの輻射部３３とは、少なくとも部分的にＺ軸方向に重なってよい。単位構造６０‐１においてはトゲ部１４の直下近傍において、単位構造６０‐２においてはトゲ部１４の直上近傍において、それぞれＰＭは捕集されやすい傾向がある。それゆえ、トゲ部１４の位置に応じて開口部２２および輻射部３３を配置することで、ＰＭが捕集されにくい領域に輻射熱を供給する場合に比べて、効率よくＰＭを燃焼させることができる。
【００６３】
図３は、燃焼部３０の上面図の部分拡大図である。理解を容易にするために、絶縁板３４およびボルト３６のヘッド３７を点線にて示す。セラミックヒーター３２は、正極配線および負極配線を有する。本例においては、正極配線および負極配線を可能な限り短くする。そして、各セラミックヒーター３２の正極配線を圧着端子４２にて正極の耐熱被覆配線４４に接続する。同様に、各セラミックヒーター３２の負極配線を圧着端子４３にて負極の耐熱被覆配線４５に接続する。これにより、セラミックヒーター３２の熱劣化を低減することができ、セラミックヒーター３２の動作信頼性を確保することができる。
【００６４】
図４Ａは、セラミックヒーター３２の配置に関する第１変形例である。理解を容易にするために、捕集箱２０の開口部２２を省略し、放電用電極１２においてトゲ部１４が設けられる放電用電極１２の一辺を点線で示す。本例において、複数のセラミックヒーター３２は、Ｙ軸方向の異なる位置において互いに離間して設けられる。また、本例において、放電用電極１２‐１の直下の複数のセラミックヒーター３２と、放電用電極１２‐２の直下の複数のセラミックヒーター３２とは、Ｙ軸に平行な直線に対して線対称に設けられる。
【００６５】
本例においても、トゲ部１４の位置に応じて、開口部２２と輻射部３３とが配置される。つまり、１つのトゲ部１４と、１つの開口部２２と、１つの輻射部３３とが、少なくとも部分的にＺ軸方向に重なる。これにより、ＰＭが捕集されにくい領域に輻射熱を供給する場合に比べて、より効率よくＰＭを燃焼させることができる。
【００６６】
図４Ｂは、セラミックヒーター３２の配置に関する第２変形例である。理解を容易にするために、開口部２２を省略し、トゲ部１４が設けられる放電用電極１２の一辺を点線で示す。本例のセラミックヒーター３２は、捕集箱２０においてＹ軸方向に対向する一面から他の面まで延伸して設けられる。本例のセラミックヒーター３２はＹ軸方向の両端部が絶縁板３４により固定される。
【００６７】
本例のセラミックヒーター３２は、絶縁板３４により被覆されていない領域に輻射部３３を有する。本例の輻射部３３も、セラミックヒーター３２の上面および下面に設けられる。ただし、本例の輻射部３３は、Ｙ軸方向に対向する２つの絶縁板３４の間において延在して設けられる。輻射部３３は、最も上流に位置するトゲ部１４の直下から、最も下流に位置するトゲ部１４の直下まで少なくとも延在してよい。本例において、複数のセラミックヒーター３２は、Ｘ軸方向の異なる位置において互いに離間して設けられる。
【００６８】
本例においても、トゲ部１４の位置に応じて、開口部２２と輻射部３３とが配置される。つまり、１つのトゲ部１４と、１つの開口部２２と、１つの輻射部３３とが、少なくとも部分的にＺ軸方向に重なる。これにより、ＰＭが捕集されにくい領域に輻射熱を供給する場合に比べて、効率よくＰＭを燃焼させることができる。
【００６９】
図５の（ａ）は、第２実施形態における燃焼部３０の上面図である。図５の（ｂ）は、第２実施形態における捕集箱２０および燃焼部３０の断面図である。本例の燃焼部３０は、放電用電極１２と同じ極性の電位を有する導電部３５をさらに有する。係る点が第１実施形態との主な相違点である。導電部３５は、Ｘ軸方向において隣接する２つのセラミックヒーター３２の間に設けられてよい。導電部３５は、セラミックヒーター３２と同様に一端が絶縁板３４において固定され、他端がＹ軸方向に突出して絶縁板３４から露出してよい。
【００７０】
導電部３５は金属製の導電体であってよい。導電部３５全体が金属で形成されていてよく、導電部３５の表面のみに金属箔が設けられていてもよい。本例の導電部３５には、帯電部１０の放電用電極１２と同極性の電圧が印加されてよい。例えば、数十Ｖの負電圧が、導電部３５に印加される。負に帯電したＰＭは、負電圧が印加された導電部３５に対して反発し得る。それゆえ、ＰＭは、セラミックヒーター３２および導電部３５が設けられるＸ‐Ｙ平面に比べて、捕集箱２０の表面（内容面および外表面）に付着しやすくなる。これにより、セラミックヒーター３２から離間した位置にＰＭを捕集することができる。
【００７１】
図６は、第３実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。本例の燃焼部３０は、セラミックヒーター３２に代えて電熱線５２を有する。かかる点が、第１実施形態との主要な相違点である。電熱線５２を用いることにより、セラミックヒーター３２に比べて燃焼部３０の製造コストを下げることができる。電熱線５２は、一続きのニクロム線であってよい。ただし、図６においては、電熱線５２の複数の断面が離間して示されている。第１実施形態と同様に、本例においても、制御部９０がＰＭ燃焼装置１００の動作状態に応じて燃焼部３０の動作タイミングを制御することにより、ＰＭを燃焼させてよい。
【００７２】
本例においても、制御部９０は、電熱線５２に電流を流す（電熱線５２をオンする）、または、電熱線５２に電流を流さない（電熱線５２をオフする）ことにより、電熱線５２からの熱の供給の有無を制御してよい。また、制御部９０は、電熱線５２へ供給する電流および電熱線５２に印加する電圧の少なくともいずれかを制御することにより、電熱線５２からの熱の供給量を制御してよい。
【００７３】
図７の（ａ）は、帯電部１０および捕集箱２０の上面図である。本例の開口部２２も、トゲ部１４の位置に応じて配置されてよい。図７の（ｂ）は、燃焼部３０の上面図である。ただし、放電用電極１２と捕集箱２０の上面２１とは除いた状態を示す。本例の電熱線５２は、捕集箱２０のＸ軸方向の一端から他端に向かって、蛇行形状で設けられる。つまり、本例の電熱線５２は、Ｘ軸方向において交互に上下逆さまにしたＵ字形状をＸ軸方向につなげた構造を有する。
【００７４】
Ｕ字形状の１つの長手部分は、トゲ部１４の位置に応じて配置されてよい。本例においては、複数のトゲ部１４と、複数の開口部２２と、電熱線５２におけるＵ字形状の１つの長手部分とがＺ軸方向において重なってよい。これにより、Ｕ字形状の１つの長手部分が、複数のトゲ部１４および複数の開口部２２と重ならない場合に比べて、効率よくＰＭを燃焼させることができる。
【００７５】
図８Ａは、電熱線５２の配置に関する第１変形例である。理解を容易にするために、捕集箱２０の開口部２２を省略し、放電用電極１２においてトゲ部１４が設けられる一辺を点線で示す。本例の電熱線５２は、トゲ部１４が設けられる放電用電極１２の一辺の形状に応じた形状を有する。本例において、トゲ部１４が設けられる一辺は、Ｙ軸方向に延伸する三角波形状である。当該三角波形状は、Ｘ軸方向に凹凸を有する。これに対して、電熱線５２は、Ｙ軸方向に延伸する正弦波形状５６である。当該正弦波形状５６は、Ｘ軸方向に凹凸を有する。それゆえ、トゲ部１４が設けられる一辺と電熱線５２の正弦波形状５６とは、Ｚ軸方向において略重なる。
【００７６】
本例の電熱線５２は、２つの正弦波形状５６と、３つの直線形状５４とを有する。直線形状５４‐１は、Ｘ軸方向に延伸する。本例において、正弦波形状５６‐１のＹ軸正方向の一端は直線形状５４‐１と接続する。また、正弦波形状５６‐１のＹ軸負方向の一端は直線形状５４‐２と接続する。同様に、正弦波形状５６‐２のＹ軸正方向の一端は直線形状５４‐３と接続し、正弦波形状５６‐２のＹ軸負方向の一端は直線形状５４‐２と接続する。
【００７７】
図８Ｂは、電熱線５２の配置に関する第２変形例である。本例の燃焼部３０は、互いに分離された電熱線５２‐１と電熱線５２‐２とを有する。本例において、電熱線５２‐１の正弦波形状５６‐１と電熱線５２‐２の正弦波形状５６‐２とは、互いに分離されている。また、正弦波形状５６‐１のＹ軸方向の両端には直線形状５４‐１および直線形状５４‐２が設けられ、正弦波形状５６‐２のＹ軸方向の両端には直線形状５４‐３および直線形状５４‐４が設けられる。係る点が、第３実施形態およびその第１変形例と異なる。
【００７８】
図９は、第４実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。図９以降においては、図１のようにＹ軸方向と平行な向きではなく、Ｘ軸方向と平行な向きに視点が変更されていることに留意されたい。本例では、ＰＭ含有ガス７４の上流側に帯電部１０を設けて、ＰＭ含有ガス７４の下流側に捕集箱２０および燃焼部３０を設ける。本例において、帯電部１０と、捕集箱２０および燃焼部３０とはＺ軸方向において重ならない。本例は係る点において第１実施形態と異なるが、他の点においては第１実施形態と同じである。また、本例は、第１実施形態を基礎として記載しているが、第１実施形態の変形例、第２実施形態、ならびに、第３実施形態およびその変形例と組み合わせてよいのは勿論である。
【００７９】
図１０は、第５実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。本例のＰＭ燃焼装置１００は、Ｚ軸方向において重ねて設けられた２ｎ個の単位構造６０を有する（ｎは２以上の自然数である）。本例における単位構造６０の配置を、複数の単位構造６０が並列に配置されると表現してよい。複数の単位構造６０を並列に配置することにより、１つの単位構造６０を設ける場合に比べて、単位時間あたりより多くのＰＭ含有ガスを処理することができる。本例は、第１実施形態を基礎として記載しているが、第１実施形態の変形例、第２実施形態、第３実施形態およびその変形例、ならびに、第４実施形態と組み合わせてよいのは勿論である。
【００８０】
図１１は、第６実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。本例のＰＭ燃焼装置１００は、ＰＭ含有ガス７４の上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された複数の単位構造６０を有する。本例においては、並列に配置された２つの単位構造６０‐１および６０‐２が、流れ方向において直列にｍ個配置される（なお、ｍは２以上の自然数である）。なお、本例においては、１つの直流電源２４‐１がＺ軸正方向に位置し直列に配置されたｍ個の帯電部１０に負電圧を印加し、かつ、他の１つの直流電源２４‐２がＺ軸負方向に位置し直列に配置されたｍ個の帯電部１０に負電圧を印加する。
【００８１】
ただし、他の例においては、１つの直流電源２４がＺ軸正方向およびＺ軸負方向に位置し直列に配置された２ｍ個の帯電部１０に負電圧を印加してもよい。また、当該２ｍ個の帯電部１０は各々異なる直流電源２４を含んでもよく、流れ方向（Ｙ軸方向）において同じ位置にある各２つの単位構造６０が１つの直流電源２４を共有してもよい。なお、本例は、第１実施形態を基礎として記載しているが、第１実施形態の変形例、第２実施形態、第３実施形態およびその変形例、第４実施形態、ならびに、第５実施形態と組み合わせてよいのは勿論である。例えば、本例と第５実施形態とを組み合わせる場合に、ＰＭ燃焼装置１００は、流れ方向（Ｙ軸方向）において直列に配置されたｍ個の単位構造６０を有し、且つ、Ｚ軸方向において並列に配置されたｎ個の単位構造６０を有する。即ち、この場合、ＰＭ燃焼装置１００は、ｍ個×ｎ個の単位構造６０を有する。
【００８２】
本例では、各帯電部１０の電圧が同じであるので、最も上流に位置する捕集箱２０‐１に捕集されるＰＭが相対的に少なく、下流に行くに従い捕集箱２０に捕集されるＰＭが増加する可能性がある。そこで、制御部９０は、複数の単位構造６０の各々における燃焼部３０へ供給する電力を制御してよい。
【００８３】
本例の制御部９０は、捕集されたＰＭの重量が相対的に小さい上流の燃焼部３０ほど小さい電力を供給し、捕集されたＰＭの重量が相対的に大きい下流の燃焼部３０ほど大きい電力を供給する。これにより、捕集されるＰＭの重量が相対的に小さい上流においては余分な電力消費を抑制することができ、捕集されるＰＭの重量が相対的に大きい下流においてはＰＭを十分に燃焼させることができる。
【００８４】
また、ＰＭ含有ガス７４の風速に応じて、燃焼部３０へ供給する電力を制御してよい。例えば、風速が大きいほど捕集箱２０の捕集されたＰＭは下流に飛散しやすくなるので、捕集される重量が減る傾向にある。そこで、制御部９０は、ＰＭ含有ガス７４の風速が大きいほど燃焼部３０へ供給する電力を大きくし、ＰＭ含有ガス７４の風速が小さいほど燃焼部３０へ供給する電力を小さくしてよい。これにより、余分な電力消費の抑制と、ＰＭの十分な燃焼をさらに確実にすることができる。
【００８５】
図１２は、第７実施形態におけるＰＭ燃焼装置１００の断面図である。第６実施形態と同様に、本例のＰＭ燃焼装置１００も、ＰＭ含有ガス７４の上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された複数の単位構造６０を有する。ただし、本例においては、各単位構造６０が１つの可変直流電源２６を有する。制御部９０は、各可変直流電源２６の出力電圧を制御してよい。制御部９０から可変直流電源２６への制御信号を点線で示す。
【００８６】
ＰＭ含有ガス７４は、上流のガス通過領域７０から下流のガス通過領域７０へ順に通過する。仮に、全ての単位構造６０の帯電部１０に同じ電圧を同じにする場合、最も上流に位置する捕集箱２０‐１に捕集されるＰＭが相対的に少なく、下流に行くに従い捕集箱２０に捕集されるＰＭが増加する可能性がある。例えば、捕集されるＰＭの重量は、中流の捕集箱２０にて極大値を持つこともあり得る。そこで、制御部９０は、複数の単位構造６０の各々における帯電部１０へ供給する電圧を制御してよい。これにより、ＰＭ含有ガス７４の風速、および、ＰＭ含有ガス７４の流れ方向における単位構造６０の位置に関わらず、各捕集箱２０に捕集されるＰＭの重量を均しくすることができる。この場合に、制御部９０は、各燃焼部３０に同じ電力を供給してよい。なお、他の例においては、Ｚ軸方向に重ねられた２つの単位構造６０で１つの可変直流電源２６が共有され、制御部９０が当該共有されている１つの可変直流電源２６の電圧を制御してもよい。
【００８７】
なお、第６実施形態と同様に、ＰＭ含有ガス７４の風速に応じて、燃焼部３０へ供給する電力を制御してもよい。例えば、制御部９０は、ＰＭ含有ガス７４の風速が大きいほど燃焼部３０へ供給する電力を大きくし、ＰＭ含有ガス７４の風速が小さいほど燃焼部３０へ供給する電力を小さくしてよい。これにより、余分な電力消費の抑制と、ＰＭの十分な燃焼をさらに確実にすることができる。なお、本例は、第１実施形態を基礎として記載しているが、第１実施形態の変形例、第２実施形態、第３実施形態およびその変形例、第４実施形態、ならびに、第５実施形態と組み合わせてよいのは勿論である。
【００８８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１０・・帯電部、１２・・放電用電極、１４・・トゲ部、２０・・捕集箱、２１・・上面、２２・・開口部、２３・・下面、２４・・直流電源、２６・・可変直流電源、３０・・燃焼部、３２・・セラミックヒーター、３３・・輻射部、３４・・絶縁板、３５・・導電部、３６・・ボルト、３７・・ヘッド、３８・・ナット、４２、４３・・圧着端子、４４、４５・・耐熱被覆配線、５２・・電熱線、５４・・直線形状、５６・・正弦波形状、６０・・単位構造、７０・・ガス通過領域、７４・・ＰＭ含有ガス、８０・・重量センサ、９０・・制御部、１００・・ＰＭ燃焼装置
【図１】
2018109375.tif 000003
【図２】
2018109375.tif 000004
【図３】
2018109375.tif 000005
【図４Ａ】
2018109375.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
2018109375.tif 000009
【図７】
2018109375.tif 000010
【図８Ａ】
2018109375.tif 000011
【図８Ｂ】
2018109375.tif 000012
【図９】
2018109375.tif 000013
【図１０】
2018109375.tif 000014
【図１１】
2018109375.tif 000015
【図１２】
2018109375.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月6日(2017.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質燃焼装置であって、
粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、
前記帯電部から離間して設けられ、前記帯電部により帯電された前記粒子状物質を捕集し、前記粒子状物質が通過するための開口を有し金属製の筐体を有する捕集箱である、捕集部と、
前記捕集部の内部に設けられ、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、前記粒子状物質に対して輻射熱を供給するセラミックヒーターを含む燃焼部と
を備え、
前記粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて前記燃焼部の動作タイミングを制御することにより、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、
前記帯電部は、前記捕集箱の外に位置する
粒子状物質燃焼装置。
【請求項２】
前記捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量に応じて、前記粒子状物質を燃焼させる
請求項１に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項３】
前記捕集部の内部の体積をＶｃ［ｃｍ３］とし、前記粒子状物質の密度を１０−４［ｋｇ／ｃｍ３］とする場合に、
前記捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量が、１０−６×Ｖｃ［ｋｇ］以上１０−５×Ｖｃ［ｋｇ］以下になった場合に、前記捕集部に捕集された前記粒子状物質を燃焼させる
請求項２に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項４】
粒子状物質燃焼装置であって、
粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、
前記帯電部から離間して設けられ、前記帯電部により帯電された前記粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記捕集部の内部に設けられ、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させる燃焼部と
を備え、
前記粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて前記燃焼部の動作タイミングを制御することにより、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、
前記燃焼部は、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質に対して熱を供給する発熱体を含み、
前記帯電部は放電用電極を有し、
前記燃焼部は、前記放電用電極と同じ極性の電位を有する導電部をさらに有する
粒子状物質燃焼装置。
【請求項５】
前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された、前記帯電部と前記捕集部と前記燃焼部とを各々有する複数の単位構造を備え、
前記粒子状物質含有ガスの風速に応じて、前記複数の単位構造の各々における前記帯電部へ供給する電圧を制御する
請求項１から４のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項６】
粒子状物質燃焼装置であって、
粒子状物質含有ガス中の粒子状物質を帯電させる帯電部と、
前記帯電部から離間して設けられ、前記帯電部により帯電された前記粒子状物質を捕集する捕集部と、
前記捕集部の内部に設けられ、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させる燃焼部と
を備え、
前記粒子状物質燃焼装置の動作状態に応じて前記燃焼部の動作タイミングを制御することにより、前記捕集部において捕集された前記粒子状物質を燃焼させ、
前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において直列に配置された、前記帯電部と前記捕集部と前記燃焼部とを各々有する複数の単位構造を備え、
前記粒子状物質含有ガスの風速に応じて、前記複数の単位構造の各々における前記燃焼部へ供給する電力を制御する
粒子状物質燃焼装置。
【請求項７】
前記粒子状物質含有ガスの温度に応じて、前記燃焼部へ供給する電力を制御する
請求項１から６のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項８】
前記捕集部に捕集された前記粒子状物質の重量に応じて、前記燃焼部へ供給する電力を制御する
請求項１から７のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。
【請求項９】
前記帯電部は放電用電極を有し、
前記放電用電極は、前記粒子状物質含有ガスの上流から下流に向かう流れ方向において各々異なる位置に設けられた複数のトゲ部を含み、
前記捕集部は、前記放電用電極と対向する面に開口部を有し、
前記複数のトゲ部の位置に応じて、前記開口部と前記燃焼部におけるセラミックヒーターの輻射部とが配置される
請求項１から８のいずれか一項に記載の粒子状物質燃焼装置。