(57)【要約】【課題】  プラズマを安定して発生させることにより、プラズマ発生装置における浄化効率を安定的に維持することができる排ガス処理装置を提供する。【解決手段】  本発明は、触媒を装填するための環状スペースからなる触媒室９と、該触媒室９内に少なくとも大径側の開口端部が内挿されるフード１１と、該フード１１の小径側の開口端部内に内挿されるプラズマ発生源１２と、前記触媒室９内を通って該触媒室９の終端部８ｂから排出された排ガスを前記フード１１の大径側の開口端部から該フード１１内に導入するためのガイド部材８，１０と、がハウジング１内に内装されてなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を装填するための環状スペースからなる触媒室（９）と、該触媒室（９）内に少なくとも大径側の開口端部が内挿されるフード（１１）と、該フード（１１）の小径側の開口端部内に内挿されるプラズマ発生源（１２）と、前記触媒室（９）内を通って該触媒室（９）の終端部（８ｂ）から排出された排ガスを前記フード（１１）の大径側の開口端部から該フード（１１）内に導入するためのガイド部材（８，１０）と、がハウジング（１）内に内装されてなることを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項２】
前記触媒は、棒状に成型された棒状触媒（１４）からなり、該棒状触媒（１４）が前記触媒室（９）内に軸長方向に沿って充填される請求項１記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記棒状触媒（１４）は、前記触媒室（９）の軸長方向長さよりも短い寸法に形成され、該棒状触媒（１４）が触媒室（９）内に多段的に装填される請求項２記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排ガス処理装置に関し、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気ラインにプラズマ発生装置を挿入すると共に、プラズマ発生装置の下流側に触媒式浄化装置を接続することにより、プラズマ発生装置と触媒式浄化装置の両方でエンジンの排ガスを浄化する排ガス処理装置が従来より知られている（特許文献１や特許文献２）。
【特許文献１】特開平７−２４７８２７号
【特許文献２】特開平１０−１７４８４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の排ガス処理装置は、エンジンの燃焼サイクルに伴う振動波によって引き起こされた排ガスの脈動がそのままプラズマ発生装置に作用する構成であるため、プラズマ発生装置内のプラズマ電極に対して排ガスが不規則に供給され（排ガスの流速が一定とならず）、その結果、プラズマの安定的な発生が阻害されて浄化効率が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、プラズマを安定して発生させることにより、プラズマ発生装置における浄化効率を安定的に維持することができる排ガス処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る排ガス処理装置は、上記課題を解決すべくなされたもので、触媒を装填するための環状スペースからなる触媒室９と、該触媒室９内に少なくとも大径側の開口端部が内挿されるフード１１と、該フード１１の小径側の開口端部内に内挿されるプラズマ発生源１２と、前記触媒室９内を通って該触媒室９の終端部８ｂから排出された排ガスを前記フード１１の大径側の開口端部から該フード１１内に導入するためのガイド部材８，１０と、がハウジング１内に内装されてなることを特徴とする。
【０００６】
かかる構成からなる排ガス処理装置によれば、触媒のみでは排ガスの処理能力を越える場合でも、プラズマ発生源１２で発生したコロナ放電により排ガスがプラズマとして活性化されるので、排ガスを確実に浄化させることができ、触媒による排ガスの浄化機能との相乗効果により排ガスを効率よく浄化する。
【０００７】
しかも、エンジンの燃焼サイクルに伴う振動波によって排ガスに脈動が引き起こされても、フード１１内に流入する排ガスは、次第に内径が狭まっていくフード１１の圧縮作用により、圧力が高まり、脈動が抑えられる結果、プラズマ発生源１２に向けての排ガスの流速が一定に保たれて、プラズマの発生が安定化する。
【０００８】
また、本発明に係る排ガス処理装置は、前記触媒が棒状に成型された棒状触媒１４からなり、該棒状触媒１４が前記触媒室９内に軸長方向に沿って充填される構成を採用することができる。この構成を採用することにより、排ガスの流体圧によっても触媒室９内で棒状触媒１４が動くことはないため、棒状触媒１４同士のこすれによる摩耗を防止することができ、棒状触媒１４の長寿命化が図れる。また、棒状触媒１４が触媒室９内において排ガスの流路に沿って整列しているため、排ガスの整流作用もある。
【０００９】
さらに、本発明に係る排ガス処理装置は、前記棒状触媒１４が前記触媒室９の軸長方向長さよりも短い寸法に形成され、該棒状触媒１４が触媒室９内に多段的に装填される構成を採用することもできる。この構成を採用することにより、浄化対象の異なる異種の棒状触媒１４を同時に触媒室９内に内装することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の如く、本発明に係る排ガス処理装置は、触媒のみでは排ガスの処理能力を越える場合でも、プラズマ発生源で発生したコロナ放電により排ガスがプラズマとして活性化されるので、排ガスを確実に浄化させることができ、触媒による排ガスの浄化機能との相乗効果により排ガスを効率よく浄化することができる。
【００１１】
しかも、エンジンの燃焼サイクルに伴う振動波によって排ガスに脈動が引き起こされても、フード内に流入する排ガスは、次第に内径が狭まっていくフードの圧縮作用により、圧力が高まる結果、脈動が抑えられ、プラズマ発生源に向けての排ガスの流速が一定に保たれる。そのため、プラズマの発生が安定化し、浄化効率が低下するのを防止できる。
【００１２】
さらに、本発明に係る排ガス処理装置は、ハウジング内に、触媒式浄化装置の機能と、プラズマ発生装置の機能を併せ持つ構成にしてあるため、触媒式浄化装置とプラズマ発生装置とを直列に配置する従来の排ガス処理装置よりも、装置を全体的にコンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施形態に係る排ガス処理装置は、エンジンの排気ラインに挿入されるもので、ハウジング内に、触媒式浄化装置の機能と、プラズマ発生装置の機能を併せ持つ構成にしてある。
【００１４】
図１を参照して、符号２は、外筒板、符号３は、外筒板２の両端開口に取り付けられて該両端開口を閉塞する側板であり、これらの部材によりハウジング１が構成されている。そして、側板３の中心には、円孔が穿設されており、該円孔に、筒状の入力ポート４又は出力ポート５が一部をハウジング１内に内挿させて取り付けられている。
【００１５】
また、ハウジング１は、側板３と平行で且つ互いに所定間隔を有してハウジング１内に内挿された一対の仕切板６，７によって、軸長方向において三つのスペースに区画されている。因みに、第一の仕切板６は、ハウジング１の軸長方向における略中間位置に取り付けられ、第二の仕切板７は、出力ポート５の内端開口を閉塞する位置に取り付けられている。
【００１６】
第一の区画スペース（外筒板１、側板３及び第一の仕切板６によって区画されるスペース）には、内筒板８が内挿されている。該内筒板８は、入力ポート４よりも大径（より正確には、外筒板１と入力ポート４の略中間径）で且つ側板３と第一の仕切板６とによって両端開口が閉塞されるべく長さに形成されており、外筒板１、入出力ポート４，５と同心に配置されている。そして、外筒板１、側板３、第一の仕切板６及び内筒板８に囲まれた環状スペース９が内部に触媒を装填するための触媒室９を構成している。
【００１７】
符号１０は、内筒板８内に内挿されて内筒板８を軸長方向において二つのスペースに区画する第三の仕切板である。該第三の仕切板１０は、入力ポート４の内端開口を閉塞する位置に取り付けられている。また、第一の一の区画スペース（触媒室９を除く前記第一の区画スペースのうち、第三の仕切板１０によって仕切られる入力ポート４側の区画スペース）における内筒板８には、複数の通気孔８ａ，…が穿設されると共に、入力ポート４のうち、ハウジング１内に内挿された部分（即ち、第一の一の区画スペースに相当する部分）にも、複数の通気孔４ａ，…が穿設されており、エンジンから排出されて入力ポート４内を通る排ガスは、通気孔４ａ，…を介して第一の一の区画スペースに入り、そこから通気孔８ａ，…を介して触媒室９に至るようになっている。
【００１８】
一方、第一の二の区画スペース（触媒室９を除く前記第一の区画スペースのうち、第三の仕切板１０によって仕切られる出力ポート５側の区画スペース）における内筒板８の出力ポート５側開口端部（終端部）にも、複数の通気孔８ｂ，…が穿設されており、触媒室９内を通る排ガスは、通気孔８ｂ，…を介して第一の二の区画スペースに至るようになっている。
【００１９】
この第一の二の区画スペースには、フード１１が配置されている。該フード１１は、入力ポート４側開口が大径で、出力ポート５側開口が小径のテーパ状筒状体であり、出力ポート５側には円筒部を備える。そして、フード１１は、第一の仕切体６の中心に穿設された円孔に、円筒部を第二の区画スペース（外筒板１、第一の仕切板６及び第二の仕切板７によって区画されるスペース）内に内挿させることにより、外筒板１、入出力ポート４，５、内筒板８と同心に取り付けられている。
【００２０】
また、フード１１は、大径の入力ポート４側開口が第三の仕切板１０と所定の間隔を有しつつも該第三の仕切板１０の近傍にまで延びる形状・配置態様である。そのため、フード１１の出力ポート５側開口端部は、内筒板８のうち、前記複数の通気孔８ｂ，…が形成された部分によって包囲される一方、フード１１の入力ポート４側開口端部（大径側開口端部）は、内筒板８のうち、通気孔８ｂが形成されていない部分によって包囲される格好となる。そのため、通気孔８ｂ，…を介して第一の二の区画スペースに至った排ガスは、フード１１の外壁と内筒板８の内壁との間の通路によって入力ポート４側に流れ、第三の仕切板１０に当たって折り返され、そこからフード１１の大径の入力ポート４側開口を介してフード１１内に流入するようになっている。この点で、内筒板８及び第三の仕切板１０は、通気孔８ｂ，…から排出された排ガスをフード１１の入力ポート４側開口端部から該フード１１内に導入するためのガイド部材として機能する。
【００２１】
そして、フード１１の円筒部（出力ポート５側開口端部（小径側開口端部））内には、プラズマ電極１２が配置されている。該プラズマ電極１２は、出力ポート５側端部がフード１１より外側に突出しており、該部分を第二の区画スペースにおける外筒板１に取り付けられた支持具１３に支持させることにより、プラズマ電極１２は、フード１１の円筒部と間隔を有して中心位置に維持されている。尚、支持具１３は、プラズマ電極１２に対して外部から電圧を印加するリード線としても機能する。
【００２２】
フード１１内を通る排ガスは、フード１１の出力ポート５側開口端部から排出され、第二の区画スペースに至る。そして、第二の仕切板７には、中心部を除く環状領域に複数の通気孔７ａ，…が穿設されると共に、出力ポート５のうち、ハウジング１内に内挿された部分（即ち、第三の区画スペース（外筒板１、側板３及び第二の仕切板７によって区画されるスペース）に相当する部分）にも、複数の通気孔５ａ，…が穿設されており、第二の区画スペースに流入した排ガスは、通気孔７ａを介して第三の区画スペースに入り、そこから通気孔５ａを介して出力ポート５に流れ、そこから下流側の排気ラインに排出されるようになっている。
【００２３】
本実施形態に係る排ガス処理装置の構成は以上からなり、次に、触媒室９に装填される触媒の構成について説明する。本実施形態においては、図２（イ）に示す如く、円柱状に成型した棒状触媒１４を用いる。これを図２（ロ）に示す如く、触媒室９に軸長方向を一致させて詰め込んでいく。より詳しくは、棒状触媒１４は、触媒室９の軸長方向長さの半分の寸法に形成されており、触媒室９の右半分と左半分とに分けて棒状触媒１４を装填する。
【００２４】
触媒室９の右半分（入力ポート４側の領域）には、酸化還元触媒１４ａが装填され、他方側には、酸化触媒１４ｂが装填される。酸化還元触媒１４ａは、ＰＭ（粒子状物質）を浄化するためのもので、酸化触媒１４ｂは、窒素酸化物を浄化するためのものである。順番はこの逆であってもよいが、排気ラインの上流側に酸化還元触媒１４ａを配置し、下流側に酸化触媒１４ｂを配置するのがより好ましい。
【００２５】
以上の排ガス処理装置によれば、窒素酸化物の濃度を検出するセンサ（ＮＯｘセンサ、図示しない）を設けることにより、窒素酸化物の濃度が所定値以上になれば、プラズマ電極１２に通電されてプラズマが発生するようになっている。即ち、エンジンの排ガス温度が低いエンジン始動時や、触媒室９内の触媒１４のみでは排ガスの処理能力を越える自動車の加速時に限り、プラズマ発生装置１２を作動させて、触媒室９内の触媒１４と共にプラズマ発生装置１２により排ガスを浄化させる一方、それ以外の場合にはプラズマ発生装置１２の作動を停止させて、触媒室９内の触媒１４のみにより排ガスを浄化させるようになっている。
【００２６】
本実施形態の特徴は、まず、棒状触媒１４にある。通常、触媒は球状であり、これでは、排ガスの流体圧により互いに触媒同士が擦れ合って摩耗する。これに対し、棒状触媒１４は、排ガスの流体圧によっても触媒室９内で動くことはないため、摩耗することはなく、長寿命化が図れる。また、棒状触媒１４が排ガスの流路に沿って整列しているため、排ガスの流れを乱すことなく、整流化できるという効果もある。
【００２７】
さらに、本実施形態の如く、酸化還元触媒１４ａと酸化触媒１４ｂとが混ざり合うことがないため、それぞれの触媒の機能を維持することができる。これに対し、球状の触媒では、両者が混ざり合い、それぞれの触媒の機能低下を来すおそれがあるため、両者を仕切って分けておく必要がある。その結果、部品点数が増えるという欠点が生じる。
【００２８】
そして、本実施形態の一番大きな特徴は、フード１１にある。エンジンの燃焼サイクルに伴う振動波によって排ガスに脈動が引き起こされても、フード１１内に流入する排ガスは、次第に内径が狭まっていくフード１１の圧縮作用により、圧力が高まる結果、脈動が抑えられ、プラズマ電極１２に向けての排ガスの流速が一定に保たれるのである。そのため、プラズマの発生が安定化し、浄化効率が低下するのを防止できる。
【００２９】
また、触媒室９から出た排ガスがそのままフード１１内に供給されず、まず、フード１１の外壁に沿って流れることで、これによっても排ガスの流速が安定化され、上記効果はより顕著なものとなる。
【００３０】
尚、本発明に係る排ガス処理装置は、上記実施形態に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で種々の変更が可能である。特に、フードの形状・大きさ・配置位置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３１】
例えば、上記実施形態においては、酸化還元触媒１４ａと酸化触媒１４ｂとを併用しているが、要は少なくとも窒素酸化物を浄化できれば、酸化還元触媒のみであってもよいし、酸化触媒のみであってもよいし、あるいは還元触媒を用いるようにしてもよい。但し、上記実施形態は、粒子状物質も浄化できる点でより好ましい。
【００３２】
また、上記実施形態においては、棒状触媒１４を触媒室９内に二段にして充填するようにしているが、棒状触媒の長さを上記実施形態のものよりも短くして、三段以上にして充填するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態においては、入力ポート４から第一の一の区画スペースを介して触媒室９に排ガスを供給するようにしているが、入力ポートから直接的に触媒室に排ガスを供給するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態においては、第三の区画スペースを設けているが、これを無くし、プラズマ発生装置から出た排ガスを直接出力ポートに流すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る排ガス処理装置の断面側面図を示す。
【図２】（イ）は、触媒室に装填される棒状触媒の側面図、（ロ）は、触媒室に棒状触媒が装填された状態の平面図を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  ハウジング
４  入力ポート
５  出力ポート
９  触媒室
１１  フード
１２  プラズマ電極（プラズマ発生装置）
１４  棒状触媒
１４ａ  酸化還元触媒
１４ｂ  酸化触媒
【図１】
2005264809.tif 000003
【図２】
2005264809.tif 000004