(57)【要約】【課題】フィルタケース内で外側電極及び内側電極をガタつきなく良好に支持し得るようにした耐久性の高い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】通気孔１１を有する円筒状の外側電極１２及び内側電極１３を同心配置し且つその相互間に誘電体を成すセラミックスのペレット１４を充填して放電捕集部１５を形成し、該放電捕集部１５の軸心方向両端部を絶縁支持材１７，１８により夫々支持し、少なくとも何れか一方の絶縁支持材１７とフィルタケース１６との間に拡縮自在な絶縁緩衝材３１を介装すると共に、フィルタケース１６を放電捕集部１５の軸心方向の適宜位置にて着脱可能に分割し且つその分割箇所の締結時に放電捕集部１５が押し込み用のブラケット３０により絶縁支持材１７，１８と共に軸心方向に押し込まれて挾圧保持されるように構成する。【選択図】図２
2005023913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気孔を有する円筒状の外側電極及び内側電極を同心配置し且つその相互間に誘電体を成すセラミックスのペレットを充填して放電捕集部を形成し、該放電捕集部を排気ガスがペレットの充填層を必ず通過して流れるように排気管途中のフィルタケース内に収容せしめ、外側電極及び内側電極の夫々に対し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、放電捕集部の軸心方向両端部を絶縁支持材により夫々支持し、少なくとも何れか一方の絶縁支持材とフィルタケースとの間に拡縮自在な絶縁緩衝材を介装すると共に、フィルタケースを放電捕集部の軸心方向の適宜位置にて着脱可能に分割し且つその分割箇所の締結時に放電捕集部が絶縁支持材と共に軸心方向に押し込まれて挾圧保持され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】
外側電極及び内側電極の夫々の一部をフィルタケース外まで導き出して外部接続端子と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】
フィルタケースの最下位置にドレインを設け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】
【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、ステンレススチール等の金属材料から成る外側電極及び内側電極と、これら外側電極及び内側電極の軸心方向両端部を支持するセラミックス製の絶縁支持材との熱膨張差、更には、この絶縁支持材と金属製のフィルタケースとの熱膨張差が大きいため、これらの相互間で温度変化に伴う寸法変化による隙間が形成されてしまい、自動車に実装した場合に走行振動によりガタつきが生じて短期間に外側電極及び内側電極が損傷してしまう虞れや、パティキュレートが隙間から漏れてしまう虞れがあった。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、フィルタケース内で外側電極及び内側電極をガタつきなく良好に支持し得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、通気孔を有する円筒状の外側電極及び内側電極を同心配置し且つその相互間に誘電体を成すセラミックスのペレットを充填して放電捕集部を形成し、該放電捕集部を排気ガスがペレットの充填層を必ず通過して流れるように排気管途中のフィルタケース内に収容せしめ、外側電極及び内側電極の夫々に対し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、放電捕集部の軸心方向両端部を絶縁支持材により夫々支持し、少なくとも何れか一方の絶縁支持材とフィルタケースとの間に拡縮自在な絶縁緩衝材を介装すると共に、フィルタケースを放電捕集部の軸心方向の適宜位置にて着脱可能に分割し且つその分割箇所の締結時に放電捕集部が絶縁支持材と共に軸心方向に押し込まれて挾圧保持されるように構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
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、必要時に外側電極及び内側電極の夫々に対し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、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。
【００１１】
しかも、フィルタケース内に放電捕集部を組み付けるにあたり、分割状態にあるフィルタケース内に放電捕集部を設置してフィルタケースの分割箇所を締結すれば、放電捕集部が絶縁支持材と共に軸心方向に押し込まれて絶縁緩衝材を圧縮しつつ挾圧保持されることになり、その組み付け後における外側電極及び内側電極と絶縁支持材との間や、絶縁支持材とフィルタケースとの間における熱膨張差が、絶縁緩衝材の拡縮により良好に吸収されてガタつきの発生が阻止され、外側電極及び内側電極のガタつきによる損傷やパティキュレートの漏れが回避されることになる。
【００１２】
また、本発明においては、外側電極及び内側電極の夫々の一部をフィルタケース外まで導き出して外部接続端子とすることが好ましく、このようにすれば、フィルタケース内での結線が不要となり、フィルタケース内への放電捕集部の組み付け性が向上されると共に、結線部分がなくなることにより断線が起こり難くなって信頼性も向上される。
【００１３】
尚、フィルタケースの最下位置にはドレインを設けておくことが好ましく、このようにすれば、排気ガス中に含まれる水分の凝縮水をドレインからフィルタケース外へ排出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、フィルタケース内で外側電極及び内側電極をガタつきなく良好に支持することができるので、外側電極及び内側電極が短期間で損傷してしまう虞れや、パティキュレートが隙間から漏れてしまう虞れを確実に回避することができ、自動車等に実装した場合における耐久性や性能を従来より大幅に向上することができる。
【００１６】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、フィルタケース内での結線を不要としてフィルタケース内への放電捕集部の組み付け性を向上することができ、しかも、結線部分がなくなることにより断線が起こり難くなるので、電気的な配線上の信頼性を向上することができる。
【００１７】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、フィルタケースの最下位置にドレインを設けているので、排気ガス中に含まれる水分の凝縮水をドレインからフィルタケース外へ速やかに排出することができ、凝縮水による電流リーク等の発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１〜図３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。
【００２０】
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。
【００２１】
この排気浄化装置１０の詳細は図２に示す通りであり、通気孔１１を有する円筒状の外側電極１２及び内側電極１３が同心配置され、その相互間に誘電体を成すセラミックスのペレット１４が充填されて放電捕集部１５が形成されており、該放電捕集部１５が排気管９途中のフィルタケース１６内に収容されて排気ガス８がペレット１４の充填層を必ず通過して流れるようにしてある。
【００２２】
即ち、前記放電捕集部１５の軸心方向両端部は、セラミックス製の絶縁支持材１７，１８により支持されてフィルタケース１６内に収容されており、入側（図２中における左側）の絶縁支持材１７の中央部分に開口したガス導入口１９から排気ガス８が内側電極１３の内側に導入される一方、ペレット１４の充填層を通過して外側電極１２の外側に流れ出た排気ガス８だけが出側（図２中における右側）の絶縁支持材１８の外縁部分に開口したガス排出口２０から下流側へ抜き出されるようになっている。
【００２３】
ここで、外側電極１２及び内側電極１３の夫々は、ステンレススチール等のパンチングメタルにより構成すれば良いが、金属線材を編み込んだ金網により構成しても良い。
【００２４】
また、外側電極１２及び内側電極１３の夫々の一部は、絶縁支持材１７，１８を夫々貫通してフィルタケース１６の外まで導き出され、そのまま外部接続端子２１，２２として使用されるようになっている。
【００２５】
即ち、これら各外部接続端子２１，２２に対しては、放電制御ユニット２３を介し電源２４が接続されており、特に本形態例では、電源２４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２３により電源２４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２１，２２を介し外側電極１２及び内側電極１３へ電圧が印加されるようになっている。
【００２６】
尚、外側電極１２を負極とし且つ内側電極１３を陽極とした場合では、陽極側の外部接続端子２２について絶縁材２２Ａを被覆してフィルタケース１６側と絶縁しておく必要がある。
【００２７】
そして、このような構造とした排気浄化装置１０に関し、本形態例においては、入側の絶縁支持材１７の前端面及び外周面がフィルタケース１６の内側面と対峙する箇所に、セラミックス繊維等から成る拡縮自在な絶縁緩衝材３１が介装されており、後述する出側からの押し込みに対し前記絶縁緩衝材３１が圧縮することで対応できるようにしてある。
【００２８】
他方、フィルタケース１６は、潤滑油を起源として気筒内燃焼で生じるアッシュが内部に徐々に溜まってくることと、ペレット１４が経時的に摩耗してくることに鑑み、放電捕集部１５の清掃やペレット１４の交換等を適宜に行い得るよう分割構造を採用する必要があるが、ここに図示する例では、フィルタケース１６を前部２５と中間部２６と後部２７とに三分割するようにしてあり、相互間をフランジ２５ａ，２６ａ，２７ａを介しボルト２８及びナット２９により着脱自在に締結した構造としてある。
【００２９】
ここで、特にフィルタケース１６の中間部２６と後部２７との境界は、出側の絶縁支持材１８の後端面の位置に合わせて形成されていて、前記後部２７における前端内周面には、前記出側の絶縁支持材１８の後端面に当接して入側へ押し込むブラケット３０（図３参照）が設けられており、フィルタケース１６の中間部２６と後部２７とをフランジ２６ａ，２７ａを介しボルト２８及びナット２９で締結した際に、前記後部２７のブラケット３０により放電捕集部１５が絶縁支持材１７，１８と共に軸心方向に押し込まれて挾圧保持されるようになっている。
【００３０】
尚、図２中における３２はフィルタケース１６の後部における最下位置に設けられたドレインを示し、該ドレイン３２により排気ガス８中に含まれる水分の凝縮水をフィルタケース１６の外へ排出し得るようにしてある。
【００３１】
而して、このように排気浄化装置を構成すれば、排気ガス８がペレット１４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、必要時に外側電極１２及び内側電極１３の夫々に対し電圧を印加して排気ガス８中に放電を行い、これにより排気ガス８を励起させると、ペレット１４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。
【００３２】
しかも、フィルタケース１６内に放電捕集部１５を組み付けるにあたり、フィルタケース１６の前部２５及び中間部２６の中に放電捕集部１５を設置した上で最後に後部２７を中間部２６に対し締結すれば、前記後部２７のブラケット３０により出側の絶縁支持材１８の後端面が入側へ押し込まれ、これにより放電捕集部１５が絶縁支持材１７，１８と共に軸心方向に押し込まれて絶縁緩衝材３１を圧縮しつつ挾圧保持されることになり、その組み付け後における外側電極１２及び内側電極１３と絶縁支持材１７，１８との間や、絶縁支持材１７，１８とフィルタケース１６との間における熱膨張差が、絶縁緩衝材３１の拡縮により良好に吸収されてガタつきの発生が阻止され、外側電極１２及び内側電極１３のガタつきによる損傷やパティキュレートの漏れが回避されることになる。
【００３３】
従って、上記形態例によれば、フィルタケース１６内で外側電極１２及び内側電極１３をガタつきなく良好に支持することができるので、外側電極１２及び内側電極１３が短期間で損傷してしまう虞れや、パティキュレートが隙間から漏れてしまう虞れを確実に回避することができ、自動車等に実装した場合における耐久性や性能を従来より大幅に向上することができる。
【００３４】
また、外側電極１２及び内側電極１３の夫々の一部をフィルタケース１６外まで導き出して外部接続端子としているので、フィルタケース１６内での結線を不要としてフィルタケース１６内への放電捕集部１５の組み付け性を向上することができ、しかも、結線部分がなくなることにより断線が起こり難くなるので、電気的な配線上の信頼性を向上することができる。
【００３５】
更に、フィルタケース１６の後部の最下位置にドレイン３２を設けているので、排気ガス８中に含まれる水分の凝縮水をドレイン３２からフィルタケース１６外へ速やかに排出することができ、凝縮水による電流リーク等の発生を未然に防止することができる。
【００３６】
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、フィルタケースの分割箇所の締結により放電捕集部を絶縁支持材と共に軸心方向に押し込むに際しては、フィルタケースの内周面に押し込み用のブラケットを別途設ける以外に、フィルタケース自体の形状を変更して押し込み用の段差部分等を形成するようにしても良いこと、また、図示においては、フィルタケースを三分割した場合を例示しているが、フィルタケースを二分割としたり、四分割以上としても良いこと、更に、ペレットに対し必要に応じて捕集済みパティキュレートの燃焼除去を支援する目的で酸化触媒を担持させるようにしても良いこと、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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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の排気浄化装置の詳細を示す断面図である。
【図３】図２の要部に関する詳細説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
８  排気ガス
９  排気管
１０  排気浄化装置
１１  通気孔
１２  外側電極
１３  内側電極
１４  ペレット
１５  放電捕集部
１６  フィルタケース
１７  絶縁支持材
１８  絶縁支持材
２１  外部接続端子
２２  外部接続端子
３０  ブラケット
３１  絶縁緩衝材
３２  ドレイン
【図１】
2005023913.tif 000003
【図２】
2005023913.tif 000004
【図３】
2005023913.tif 000005