(57)【要約】【課題】従来より製造コストを大幅に削減することが可能で且つ容量調整も容易な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】排気管２途中のフィルタケース３内に収容されてパティキュレートを捕集し且つその捕集箇所にて排気ガス１中にプラズマを発生させるべく放電を行い得るようにしたプラズマアシスト型の排気浄化装置に関し、穿孔処理を施した平板状の電極板５を該電極板５の外縁部に沿う枠状の絶縁スペーサ６を介在させつつ排気ガス１の流れ方向に多段に積み重ねると共に、その隣り合う電極板５，５間で絶縁スペーサ６により画定された収容空間７に誘電体を成すセラミックスのペレット８を充填し、隣り合う電極板５，５の一方を陽極とし且つ他方を陰極として両電極板５，５に対し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１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管途中のフィルタケース内に収容されてパティキュレートを捕集し且つその捕集箇所にて排気ガス中にプラズマを発生させるべく放電を行い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、穿孔処理を施した平板状の電極板を該電極板の外縁部に沿う枠状の絶縁スペーサを介在させつつ排気ガスの流れ方向に多段に積み重ねると共に、その隣り合う電極板間で絶縁スペーサにより画定された収容空間に誘電体を成すセラミックスのペレットを充填し、隣り合う電極板の一方を陽極とし且つ他方を陰極として両電極板に対し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】
フィルタケース内に各電極板と交差するように邪魔板を配設し、該邪魔板により排気ガスを蛇行させて流すことで各電極板を二回以上通過せしめるように構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。
【請求項３】
フィルタケースの長手方向に対し各電極板を傾斜配置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活性のラディカルが発生し、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】
例えば、下記の特許文献１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。
【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、このような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、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及び内側電極に加工費が高くついて製作コストの高騰を招くという問題があり、しかも、エンジンの大きさ等に応じて容量の異なる排気浄化装置が必要となった場合に、容量の異なる複数種類の排気浄化装置を高い製造コストをかけて個別に製造しなければならないという問題もあった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、従来より製造コストを大幅に削減することが可能で且つ容量調整も容易な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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気管途中のフィルタケース内に収容されてパティキュレートを捕集し且つその捕集箇所にて排気ガス中にプラズマを発生させるべく放電を行い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、穿孔処理を施した平板状の電極板を該電極板の外縁部に沿う枠状の絶縁スペーサを介在させつつ排気ガスの流れ方向に多段に積み重ねると共に、その隣り合う電極板間で絶縁スペーサにより画定された収容空間に誘電体を成すセラミックスのペレットを充填し、隣り合う電極板の一方を陽極とし且つ他方を陰極として両電極板に対し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、に係るものである。
【００１１】
而して、このようにすれば、排気ガスがペレットの充填層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、必要時に電圧を印加して各電極板の相互間で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、ペレットの充填層中に活性のラディカルが発生し、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による助勢を最大限に受けてパティキュレートが効果的に燃焼除去されることになる。
【００１２】
しかも、シンプルな平板状の電極板を絶縁スペーサ及びペレットを挟んで積み重ねるだけで放電可能なフィルタ層が簡単に構成されるので、従来の如き大小二種類の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及び内側電極を製造して同心配置させる場合と比較して製造コストを安価に抑えることが可能となり、電極板の積層段数を加減するだけで容易に容量を調整することも可能となる。
【００１３】
また、本発明においては、フィルタケース内に各電極板と交差するように邪魔板を配設し、該邪魔板により排気ガスを蛇行させて流すことで各電極板を二回以上通過せしめるように構成すると良い。
【００１４】
このようにすれば、排気ガスが必ず各電極板を二回以上通過することで、ペレット８の充填層による排気ガスのフィルタリング回数が従来の一回から大幅に増加されるので、パティキュレートの捕集率を著しく向上することができる。
【００１５】
更に、本発明においては、フィルタケースの長手方向に対し各電極板を傾斜配置することが好ましく、このようにすれば、フィルタケースの長手方向寸法を短縮することが可能となる上、フィルタケース内に排気ガスの導入室と排出室とを比較的広く確保することが可能となって排気ガスをフィルタケースに対し導入出し易くなる。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例の排気浄化装置は、エンジンからの排気ガス１が流れている排気管２の途中に介装したフィルタケース３内に収容され、ここで排気ガス１中からパティキュレートを捕集し且つその捕集箇所にて排気ガス１中にプラズマを発生させるべく放電を行い得るようにしてある。
【００１８】
即ち、ここで図示している例では、多数の通気孔４（図２参照）を穿孔加工した平板状の電極板５が、該電極板５の外縁部に沿う枠状の絶縁スペーサ６を間に挟みながら多段に積み重ねられ、しかも、その隣り合う電極板５，５間で絶縁スペーサ６により画定された収容空間７に誘電体を成すセラミックスのペレット８（図１参照）が充填された構造となっており、このペレット８の充填層が、排気ガス１中からパティキュレートを捕集するためのフィルタ層として機能するようにしてある。
【００１９】
前述の電極板５、絶縁スペーサ６、ペレット８は、フィルタケース３内に設置された絶縁ケース９により支持されるようになっており、該絶縁ケース９の前後の内側面下部に形成された段差部１０に対し、絶縁スペーサ６の前後端部が載置されて最下位置に排気ガス１の導入室１１を残して浮上し支持されるようになっている。
【００２０】
そして、この導入室１１に対しては、上流側の排気管２が絶縁ケース９の排気入口１２を介し連通されており、該排気入口１２と上流側の排気管２との流路断面形状の違いは、該排気管２のノズル部２ａを介在させることにより徐々に形状変化を付して対応させるようにしてある。
【００２１】
他方、前記絶縁ケース９における最上位置には、排気ガス１の排出室１３が確保されており、該排出室１３に対し下流側の排気管２が絶縁ケース９の排気出口１４を介し連通されていて、該排気出口１４と下流側の排気管２との流路断面形状の違いは、前述した入口側の場合と同様に、排気管２のノズル部２ｂを介在させることにより徐々に形状変化を付して対応させるようにしてある。
【００２２】
更に、前記各電極板５は、その前後端部の何れか一方の幅方向中央部分にタング部５ａを張り出し形成しており、これら各タング部５ａは、交互に逆向きに張り出すようになっていて、絶縁ケース９の前後端面における段差部１０上側に開口した窓部１５に対し差し込むことで固定されるようになっている。
【００２３】
また、フィルタケース３の前方側の端面に外部接続端子１６が貫通配置されていると共に、前記フィルタケース３の後方側の端面には外部接続端子１７が貫通配置されており、前方側に張り出したタング部５ａの全てが前記外部接続端子１６と接続され、後方側に張り出したタング部５ａの全てが前記外部接続端子１７と接続されるようになっている。
【００２４】
そして、前記各外部接続端子１６，１７に対しては、放電制御ユニット１８を介し電源１９が接続されており、特に本形態例では、電源１９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１８により電源１９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１６，１７及びタング部５ａを介し各電極板５へと給電するようにしてあり、隣り合う電極板５，５の一方を陽極とし且つ他方を陰極として両電極板５，５に対し放電に必要な電圧を印加し得るようになっている。
【００２５】
而して、このように排気浄化装置を構成すれば、排気ガス１がペレット８の充填層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、必要時に電圧を印加して各電極板５の相互間で排気ガス１中に放電を行い、これにより排気ガス１を励起させると、ペレット８の充填層中に活性のラディカルが発生し、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による助勢を最大限に受けてパティキュレートが効果的に燃焼除去されることになる。
【００２６】
しかも、シンプルな平板状の電極板５を絶縁スペーサ６及びペレット８を挟んで積み重ねるだけで放電可能なフィルタ層が簡単に構成されるので、従来の如き大小二種類の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及び内側電極を製造して同心配置させる場合と比較して製造コストを安価に抑えることが可能となり、電極板５の積層段数を加減するだけで容易に容量を調整することも可能となる。
【００２７】
従って、上記形態例によれば、製造コストを安価に抑えることができ、しかも、電極板５の積層段数を加減するだけで容易に容量を調整することができるので、エンジンの大きさ等に応じ容量の異なる複数種類の排気浄化装置を高い製造コストをかけて個別に製造するといった無駄を省くことができ、各電極板５や絶縁スペーサ６、ペレット８等の共通部品化を図ることにより合理的に全体コストを削減することができる。
【００２８】
また、図３は本発明の別の形態例を示すもので、フィルタケース３内に各電極板５と交差するように邪魔板２０を互い違いに配設し、該各邪魔板２０により排気ガス１を蛇行させて流すことで各電極板５を三回通過せしめるように構成したものであるが、特に本形態例においては、フィルタケース３の長手方向に対し各電極板５を後方側へ下り勾配を成すように傾斜配置させてある。
【００２９】
尚、邪魔板２０を各電極板５を貫通させて配置するにあたっては、前記各電極板５の適宜位置に邪魔板２０を貫通させるための図示しないスリットを形成すると共に、絶縁ケース９の前後の段差部の形成等を適切に変更しておけば良い。
【００３０】
而して、このようにすれば、図３中に矢印で示している通り、各邪魔板２０により排気ガス１を蛇行させて流すことで各電極板５を必ず三回通過させることができるので、ペレット８の充填層による排気ガス１のフィルタリング回数を従来の一回から大幅に増加することができ、これによって、パティキュレートの捕集率を著しく向上することができる。
【００３１】
更に、フィルタケース３の長手方向に対し各電極板５を傾斜配置したことにより、フィルタケース３の長手方向寸法を短縮することができる上、フィルタケース３内に排気ガス１の導入室１１と排出室１３とを比較的広く確保することができ、排気管２をノズル部等を介在させずにそのまま接続できる等、排気ガス１をフィルタケース３に対し導入出し易くすることができる。
【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、電極板及び絶縁スペーサの支持については、図示以外の手段を用いても良いこと、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。
【００３３】
【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。
【００３４】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、シンプルな平板状の電極板を絶縁スペーサ及びペレットを挟んで積み重ねるだけで放電可能なフィルタ層を簡単に構成することができるので、従来の如き大小二種類の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及び内側電極を製造して同心配置させる場合と比較して製造コストを安価に抑えることができ、しかも、電極板の積層段数を加減するだけで容易に容量を調整することができるので、エンジンの大きさ等に応じ容量の異なる複数種類の排気浄化装置を高い製造コストをかけて個別に製造するといった無駄を省き、各電極板や絶縁スペーサ、ペレット等の共通部品化を図ることにより合理的に全体コストを削減することができる。
【００３５】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、邪魔板により排気ガスを蛇行させて流すことで各電極板を必ず二回以上通過させることができるので、排気ガスのフィルタリング回数を従来の一回から大幅に増加することができ、これによって、パティキュレートの捕集率を著しく向上することができる。
【００３６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、フィルタケースの長手方向に対し各電極板を傾斜配置したことにより、フィルタケースの長手方向寸法を短縮することができる上、フィルタケース内に排気ガスの導入室と排出室とを比較的広く確保することができて排気ガスをフィルタケースに対し導入出し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の各電極板及び絶縁スペーサの分解状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の別の形態例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    排気ガス
２    排気管
３    フィルタケース
５    電極板
６    絶縁スペーサ
７    収容空間
８    ペレット
１１    導入室
１３    排出室
１８    放電制御ユニット
１９    電源
２０    邪魔板
【図１】
2004360558.tif 000003
【図２】
2004360558.tif 000004
【図３】
2004360558.tif 000005