(57)【要約】【課題】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することができ、しかも、製作コストが安く、パティキュレートの捕集率も高い排気浄化装置を提供する。【解決手段】コージェライト等のセラミックで製作された多孔質ハニカム構造のフィルタ本体７の入口側と出口側の双方から、栓体８により目封じされていない一部の流路５に対し棒状電極９，１０を夫々挿入し、入口側から挿入した棒状電極９と、出口側から挿入した棒状電極１０とに対し、相互間で放電させて排気ガス２中にプラズマを発生させるべく電圧を印加し得るように構成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質材料から成り且つ排気ガスが流通する多数の流路をハニカム状に形成したフィルタ本体と、該フィルタ本体の各流路の入口側と出口側の何れか一方を交互に目封じする栓体とを備え、前記各流路を区画している多孔質薄壁を通過させて排気ガス中のパティキュレートを捕集し得るようにした排気浄化装置であって、フィルタ本体の入口側と出口側の双方から、目封じされていない一部の流路に対し棒状電極を挿入し、入口側から挿入した棒状電極と、出口側から挿入した棒状電極とに対し、相互間で放電させて排気ガス中にプラズマを発生させるべく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】
フィルタ本体全体に酸化触媒を一体的に担持せしめたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
棒状電極の表面に酸化触媒をコーティングしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
棒状電極自体を酸化触媒を成す触媒金属により構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、図６に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中にパティキュレートフィルタ４を装備することが考えられている。
【０００３】
図７に詳細に示す如く、このパティキュレートフィルタ４は、コージェライト等のセラミックで製作された多孔質ハニカム構造のフィルタ本体７を主構成とし、このフィルタ本体７における格子状に区画された各流路５の入口が栓体８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５については、その出口が栓体８により目封じされるようになっており、各流路５を区画する多孔質薄壁６を通過した排気ガス２のみが下流側へ排出されて、前記多孔質薄壁６の内側表面にパティキュレートが捕集されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス２中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁６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４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２中に放電してプラズマを発生させれば、排気ガス２が励起して、酸素がオゾンに、ＮＯはＮＯ２になり、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することが可能となる。
【０００６】
尚、プラズマアシスト型の排気浄化装置に関する先行技術文献に関しては、例えば、下記の特許文献１等にもとりあげられている。
【０００７】
【特許文献１】
特表２００２−５０１８１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来におけるプラズマアシスト型の排気浄化装置においては、先の特許文献１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２を流して該排気ガス２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ったため、外側電極及び内側電極やセラミックスのペレットに関する加工費が高くついて製作コストの高騰を招いていた。
【０００９】
また、実質的なフィルタ部分がペレットの充填層により構成されていたため、目が粗すぎて通常のセラミック製パティキュレートフィルタの如き高い捕集率を得ることができないという問題もあった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、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することができ、しかも、製作コストが安く、パティキュレートの捕集率も高い排気浄化装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多孔質材料から成り且つ排気ガスが流通する多数の流路をハニカム状に形成したフィルタ本体と、該フィルタ本体の各流路の入口側と出口側の何れか一方を交互に目封じする栓体とを備え、前記各流路を区画している多孔質薄壁を通過させて排気ガス中のパティキュレートを捕集し得るようにした排気浄化装置であって、フィルタ本体の入口側と出口側の双方から、目封じされていない一部の流路に対し棒状電極を挿入し、入口側から挿入した棒状電極と、出口側から挿入した棒状電極とに対し、相互間で放電させて排気ガス中にプラズマを発生させるべく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。
【００１２】
而して、このようにすれば、既存のセラミック製パティキュレートフィルタをそのまま活用し、フィルタ本体の各流路の一部に加工費の安い棒状電極を挿入して電気的な配線を行うだけでプラズマアシスト型の排気浄化装置が得られ、しかも、フィルタ本体のハニカム状の流路を利用することで棒状電極の簡単な設置と自由度の高いレイアウトが実現されて製作面での作業性が良好となるため、従来より製作コストが大幅に低減化されることになる。
【００１３】
他方、その使用にあたっては、フィルタ本体を通る排気ガスが必ず多孔質薄壁を通過して流れ、該多孔質薄壁に排気ガス中のパティキュレートが捕集されていくので、従来のセラミック製パティキュレートフィルタと変わらない高いパティキュレートの捕集率が確保される。
【００１４】
しかも、必要時に棒状電極の相互間に電圧を印加して排気ガス中に放電を行い、これにより排気ガスを励起させると、捕集されたパティキュレートの直近において、酸素がオゾンに、ＮＯはＮＯ２になり、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、多孔質薄壁に捕集されたパティキュレートの酸化反応が前記排気ガス励起成分により促進され、排気温度が低い運転状態であってもパティキュレートが良好に燃焼除去されることになる。
【００１５】
また、本発明においては、フィルタ本体全体に酸化触媒を一体的に担持せしめると良く、このようにすれば、フィルタ本体内に捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、排気温度が低い運転状態でのパティキュレートの燃焼性が更に高められる結果、パティキュレートのより一層良好な燃焼除去が実現される。
【００１６】
更には、棒状電極の表面に酸化触媒をコーティングしたり、棒状電極自体を酸化触媒を成す触媒金属により構成したりすると良く、このようにすれば、棒状電極やその周辺部分に付着堆積したパティキュレートが酸化触媒による燃焼支援を受けて効率良く早期に燃焼除去されることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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５は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図６及び図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００１９】
図１及び図２に模式的に示す如く、本形態例の排気浄化装置においては、先に図７で説明したセラミック製のパティキュレートフィルタ４を主構成として活用したものとなっており、より具体的には、コージェライト等のセラミックで製作された多孔質ハニカム構造のフィルタ本体７の入口側（図１中における左側）と出口側（図１中における右側）の双方から、栓体８により目封じされていない一部の流路５（図２参照）に対し棒状電極９，１０を夫々挿入し、入口側から挿入した棒状電極９と、出口側から挿入した棒状電極１０とに対し、相互間で放電させて排気ガス２中にプラズマを発生させるべく電圧を印加し得るように構成してある。
【００２０】
即ち、フィルタ本体７を被包しているケーシング１１の入口側の端面に外部接続端子１２を貫通配置すると共に、前記ケーシング１１の出口側の端面に外部接続端子１３を貫通配置し、入口側から挿入した棒状電極９の全てを前記外部接続端子１２と接続すると共に、出口側から挿入した棒状電極１０の全てを前記外部接続端子１３と接続するようにしてある。
【００２１】
そして、各外部接続端子１２，１３に対しては、放電制御ユニット１４を介し電源１５を接続した構造となっており、特に本形態例では、電源１５として車両搭載のバッテリを想定しているので、放電制御ユニット１４により電源１５の電圧を放電可能な適切な電圧まで高めてから各外部接続端子１２，１３を介し棒状電極９，１０へと給電するようにしてある。
【００２２】
ここで、フィルタ本体７に対し入口側と出口側の双方から挿入される各棒状電極９，１０は、何れか一方が陽極を成し且つ他方が陰極を成すことになるが、その陽極と陰極との相互間距離がほぼ均等になるようなレイアウトであれば、例えば、図３に示す如き各棒状電極９，１０を互い違いの千鳥状に配置したチェック柄パターンとしたり、図４に示す如き各棒状電極９，１０を位相をずらして直線状に配置した交互配置パターンとしたり、図５に示す如き各棒状電極９，１０を同心状を成すよう交互に配置した同心円パターンとしたりすることが可能である。
【００２３】
尚、本形態例においては、フィルタ本体７全体に酸化触媒を一体的に担持せしめてあり、しかも、各棒状電極９，１０の表面にも酸化触媒をコーティングするようにしている。
【００２４】
而して、このようにすれば、既存のセラミック製パティキュレートフィルタ４をそのまま活用し、フィルタ本体７の各流路５の一部に加工費の安い棒状電極９，１０を挿入して電気的な配線を行うだけでプラズマアシスト型の排気浄化装置が得られ、しかも、フィルタ本体７のハニカム状の流路５を利用することで棒状電極９，１０の簡単な設置と自由度の高いレイアウトが実現されて製作面での作業性が良好となるため、従来より製作コストが大幅に低減化されることになる。
【００２５】
他方、その使用にあたっては、フィルタ本体７を通る排気ガス２が必ず多孔質薄壁６を通過して流れ、該多孔質薄壁６に排気ガス２中パティキュレートが捕集されていくので、従来のセラミック製パティキュレートフィルタと変わらない高いパティキュレートの捕集率が確保される。
【００２６】
しかも、必要時に放電制御ユニット１４により棒状電極９，１０の相互間に電圧を印加して排気ガス２中に放電を行い、これにより排気ガス２を励起させると、捕集されたパティキュレートの直近において、酸素がオゾンに、ＮＯはＮＯ２になり、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、多孔質薄壁６に捕集されたパティキュレートの酸化反応が前記排気ガス励起成分により促進され、排気温度が低い運転状態であってもパティキュレートが良好に燃焼除去される。
【００２７】
ここで、特に本形態例では、フィルタ本体７全体に酸化触媒が一体的に担持されているので、フィルタ本体７内に捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、排気温度が低い運転状態でのパティキュレートの燃焼性が更に高められる結果、パティキュレートのより一層良好な燃焼除去が実現されることになる。
【００２８】
また、本形態例においては、各棒状電極９，１０の表面にも酸化触媒をコーティングしているので、各棒状電極９，１０やその周辺部分に付着堆積したパティキュレートが酸化触媒による燃焼支援を受けて効率良く早期に燃焼除去されることになる。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、軽負荷運転時等における排気温度の低い運転状態であっても、フィルタ本体７内に捕集され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することができ、しかも、従来より製作コストを大幅に低減化することができると共に、従来のセラミック製パティキュレートフィルタと変わらない高いパティキュレートの捕集率を確保することもできる。
【００３０】
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、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。
【００３１】
【発明の効果】
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。
【００３２】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、軽負荷運転時等における排気温度の低い運転状態であっても、フィルタ本体内に捕集され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することができ、しかも、従来より製作コストを大幅に低減化することができると共に、従来のセラミック製パティキュレートフィルタと変わらない高いパティキュレートの捕集率を確保することもできる。
【００３３】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、フィルタ本体内に捕集されたパティキュレートの酸化反応を酸化触媒により促進することができるので、排気温度が低い運転領域にて、より一層確実なパティキュレートの燃焼除去を実現することができる。
【００３４】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３、４に記載の発明によれば、各棒状電極やその周辺部分に付着堆積したパティキュレートを酸化触媒により燃焼支援して効率良く早期に燃焼除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を模式的に示す概略図である。
【図２】図１のフィルタ本体の流路に対する棒状電極の挿入状態を示す断面図である。
【図３】図１の各棒状電極をチェック柄パターンで配置した例を示す正面図である。
【図４】図１の各棒状電極を交互配置パターンで配置した例を示す正面図である。
【図５】図１の各棒状電極を同心円パターンで配置した例を示す正面図である。
【図６】従来のパティキュレートフィルタの配置状態を説明する概略図である。
【図７】図６のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
２    排気ガス
５    流路
６    多孔質薄壁
７    フィルタ本体
８    栓体
９    棒状電極
１０    棒状電極
１４    放電制御ユニット
１５    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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【図６】
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【図７】
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