(57)【要約】 【課題】  大量の排気ガスを良好に浄化処理することができる排ガス浄化装置の提供。【解決手段】  プラズマを用いて排気ガスを浄化する排ガス浄化装置１は、排気ガスが導入される浄化容器２と、浄化容器２内に並設されており、導電性を有する筒体４と当該筒体４の中心に配置されて排気ガスの流れ方向に延びる棒状電極５とをそれぞれ含む複数の処理ユニット６とを備え、各筒体４の排気ガス入口側の端部４ａは、略六角形の断面形状を有しており、各筒体４は、排気ガス入口側の端部４ａよりも下流側に、略円形の断面形状を有する中間領域４ｃを含んでいる。【選択図】  図１
2005256799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いて排気ガスを浄化する排ガス浄化装置において、
排気ガスが導入される浄化容器と、
前記浄化容器内に並設されており、導電性を有する筒体と当該筒体の中心に配置されて排気ガスの流れ方向に延びる棒状電極とをそれぞれ含む複数の処理ユニットとを備え、
前記各筒体の少なくとも排気ガス入口側の端部は、略六角形の断面形状を有していることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記各筒体は、前記排気ガス入口側の端部よりも下流側に、略円形の断面形状を有する領域を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて排気ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用内燃機関の排気系統に組み込まれて当該内燃機関の排気ガスを浄化する装置として、相対する電極に高電圧を印加して発生させたプラズマを用いて排気ガスを浄化する排ガス浄化装置（プラズマリアクタ）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この排ガス浄化装置は、いわゆるウォールフロー型の浄化装置として構成されており、排気系統に組み込まれるケーシング（浄化容器）と、排気ガス中のパティキュレート物質（以下、「ＰＭ」という）を捕集するセラミック製フィルタとを有している。フィルタは、ケーシングの内部に配置され、その外周部に上流側排気ガス通路を画成すると共に、その中心部に下流側排気ガス通路を画成する。
【０００３】
この排ガス浄化装置のケーシング内に導入された排気ガスは、ケーシングの内周面付近の上流側排ガス通路に流れ込み、セラミック製フィルタの襞状に折り曲げられた部分を流通した後、下流側排気ガス通路を介してケーシングから流出する。そして、排気ガスがセラミック製フィルタを流通する間に、排気ガス中のＰＭがフィルタにより捕集される。更に、フィルタによって捕集されたＰＭは、プラズマによって反応消滅または焼却される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２９５６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように構成される従来の排ガス浄化装置では、基本的に、セラミック製フィルタの襞状に折り曲げられた狭い領域にて、排気ガス中のＰＭが帯電・捕集される。このため、従来の排ガス浄化装置では、襞状の狭い領域に排気ガスが流入する際の圧損が大きくなってしまうので、大量の排気ガスを良好に浄化処理することは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、大量の排気ガスを良好に浄化処理することができる排ガス浄化装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による排ガス浄化装置は、プラズマを用いて排気ガスを浄化する排ガス浄化装置において、排気ガスが導入される浄化容器と、浄化容器内に並設されており、導電性を有する筒体と当該筒体の中心に配置されて排気ガスの流れ方向に延びる棒状電極とをそれぞれ含む複数の処理ユニットとを備え、各筒体の少なくとも排気ガス入口側の端部は、略六角形の断面形状を有していることを特徴とする。
【０００８】
この排ガス浄化装置は、排気ガスが導入される浄化容器の内部に並設される複数の処理ユニットを有するものであり、各処理ユニットは、導電性を有する筒体と、筒体の中心に配置される棒状電極とを含む。そして、各処理ユニットに含まれる筒体の少なくとも排気ガス入口側の端部は、略六角形の断面形状を有しているので、各処理ユニットの排気ガス入口側の端部では、隣り合う筒体の端部間の隙間が無くなる。これにより、この排ガス浄化装置では、各処理ユニットの筒体の内部に排気ガスをスムースに流入させることが可能となり、各処理ユニットに排気ガスが流入する際の圧損を低下させることができる。更に、この排ガス浄化装置では、１体の処理ユニットを用いる場合と比較して、各処理ユニットにおける筒体と棒状電極との間の距離を短縮できるので、電源の容量を必要以上に増加させることなく、筒体と棒状電極との間に形成される電界を強めると共に、当該電界を応答性よく良好に制御することが可能となる。この結果、この排ガス浄化装置によれば、大量の排気ガスを良好に浄化処理することが可能となる。
【０００９】
この場合、各筒体は、排気ガス入口側の端部よりも下流側に、略円形の断面形状を有する領域を含んでいると好ましい。
【００１０】
このような構成のもとでは、各筒体の排気ガス入口側の端部よりも下流側にて、筒体と棒状電極との間の距離を一定にすることができるので、両者間で安定した良好なプラズマを形成することができる。従って、かかる構成を採用すれば、排気ガス中のＰＭ等を良好に捕集・処理することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大量の排気ガスを良好に浄化処理することができる排ガス浄化装置の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明による排ガス浄化装置を示す縦断面図であり、図２は、図１におけるII−II線についての断面図であり、図３は、図１におけるIII−III線についての断面図である。これらの図面に示される排ガス浄化装置１は、車両に適用されると好適なものであり、図示されない内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するために、当該内燃機関の排気系統を構成する排気管に組み込まれる。排ガス浄化装置１は、浄化容器２を有し、この浄化容器２の内部には、図１において白抜矢印で示されるように、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスが導入される。そして、浄化容器２の内部で浄化された排気ガスは、排気管を介して外部に排出される。
【００１４】
浄化容器２は、金属等の耐熱材料により、長手方向中央部が拡径された筒体として形成されており、入口端部２１および出口端部２２と、適用対象である排気管よりも大径の概ね六角形の断面形状を有する拡径部２３と、入口端部２１と拡径部２３との間および出口端部２２と拡径部２３との間に形成されたコーン部２４とを含む。また、浄化容器２の拡径部２３の内周面には、絶縁部材３が固定されている。
【００１５】
このような浄化容器２の内部には、図１〜図３に示されるように、金属等の導電性を有する材料により形成された筒体４および細径の棒状電極５をそれぞれ含む処理ユニット６が複数（本実施形態では、１９体）平行に並設されている。本実施形態では、図２および図３に示されるように、浄化容器２の中心に１体の処理ユニット６が配置されると共に、浄化容器２内の絶縁部材３の内周面上に１１体の処理ユニット６が等間隔に配置され、浄化容器２の中心の処理ユニット６と、上記１１体の処理ユニット６との間に、５体の処理ユニット６が配置される。そして、各処理ユニット６の筒体４のうち、互いに隣り合う筒体４同士は、互いに外接し合う。
【００１６】
各処理ユニット６の棒状電極５は、筒体４の中心軸上に配置されて排気ガスの流れ方向に延びる。本実施形態において、各棒状電極５の両端部は、図１および図２に示されるような金属性の格子部材７の格子点に固定されている。各格子部材７は、セラミック等の絶縁材からなる支持部材（図示省略）を介して、所定の筒体４に固定されており、各棒状電極５は、給電端子８および格子部材７を介して図示されない電源ユニットに接続される。また、各処理ユニット６の筒体４は、図示されない端子を介して接地されている。すなわち、本実施形態では、筒体４と棒状電極５とに対して、棒状電極を陽極として高電圧が印加される。
【００１７】
これにより、放電電極としての棒状電極５と、受電極としての筒体４との間にプラズマを発生させることが可能となり、発生したプラズマのエネルギを利用して、内燃機関からの排ガスに含まれるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘといった成分やＰＭ等を、排ガス中の酸素と反応させて浄化したり、着火させて焼却したりすることが可能となる。なお、電源ユニットとしては、直流高圧電源、交流高圧電源および直流パルス電源の何れかを用いることができる。
【００１８】
ところで、本実施形態では、処理ユニット６を構成する筒体４は、図４に示されるように、六角パイプと円形パイプとを組み合わせた異型パイプとして構成されている。すなわち、各筒体４の両側の端部４ａおよび４ｂは、図２および図４に示されるように、正六角形の断面形状を有する（外形および内孔の双方が断面六角形状を有する）一方、各筒体４の端部４ａと端部４ｂとの間の中間領域４ｃは、円形の断面形状を有する（外形および内孔の双方が断面円形状を有する）。また、本実施形態では、排気ガス入口側に位置する端部４ａに合わせて、筒体４の排気ガス出口側に位置する端部４ｂも正六角形の断面形状を有するように形成されている。これにより、各筒体４を浄化容器２の内部に配置する際の作業性を向上させることができる。
【００１９】
さて、上述のように構成される排ガス浄化装置１では、内燃機関の始動に合わせて、各処理ユニット６にてプラズマを発生させるべく、筒体４と棒状電極５との間に電源ユニットによって高電圧が印加される。そして、内燃機関の始動と共に、内燃機関の燃焼室からの排気ガスが浄化容器２の内部へと導入される。
【００２０】
ここで、排ガス浄化装置１の各処理ユニット６に含まれる筒体４の排気ガス入口側の端部４ａは、略六角形の断面形状を有しているので、浄化容器２内に筒体４を平行に配置する際に、端部４ｂの側面同士を密に接触させることができる。従って、図２に示されるように、各処理ユニット６の排気ガス入口側の端部では、隣り合う筒体４の端部４ａ間の隙間が無くなる。これにより、排ガス浄化装置１では、各処理ユニット６の筒体４の内部に排気ガスをスムースに流入させることが可能となり、各処理ユニット６に排気ガスが流入する際の圧損を低下させることができる。
【００２１】
更に、この排ガス浄化装置１では、１体の処理ユニットを用いる場合と比較して、各処理ユニット６における筒体４と棒状電極５との間の距離を短縮できるので、電源ユニットの容量を必要以上に増加させることなく、筒体４と棒状電極５との間に形成される電界を強めると共に、当該電界を応答性よく良好に制御することが可能となる。そして、各処理ユニット６の筒体４は、排気ガス入口側の端部４ａよりも下流側に、略円形の断面形状を有する中間領域４ｃを含んでおり、中間領域４ｃと棒状電極５との間の距離を一定にすることができるので、両者間で安定した良好なプラズマを形成することができる。
【００２２】
このように、排ガス浄化装置１では、浄化容器２内の各処理ユニット６に排気ガスを送り込む際の圧損を低下させることができると共に、処理ユニット６ごとに、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘといった成分やＰＭを効率よく帯電させて捕集・処理することが可能となる。従って、排ガス浄化装置１によれば、大量の排気ガスを良好に浄化処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による排ガス浄化装置を示す概略構成図である。
【図２】図１におけるII−II線についての断面図である。
【図３】図１におけるIII−III線についての断面図である。
【図４】図１の排ガス浄化装置の処理ユニットに含まれる筒体を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  排ガス浄化装置
２  浄化容器
３  絶縁部材
４  筒体
４ａ，４ａ  端部
４ｃ  中間領域
５  棒状電極
６  処理ユニット
７  格子部材
２１  入口端部
２２  出口端部
２３  拡径部
２４  コーン部
【図１】
2005256799.tif 000003
【図２】
2005256799.tif 000004
【図３】
2005256799.tif 000005
【図４】
2005256799.tif 000006