(57)【要約】【課題】  高電圧の印加により排ガスを処理する排ガス浄化装置において、処理能力を増大し低電圧での放電を安定化する。【解決手段】  高電圧を用いて排ガスを浄化する排ガス浄化装置１は、複数の処理ユニット６を含み、各処理ユニット６は、導電性を有する外周電極としての筒体４と、筒体４の中心に配置されて排ガスの流れ方向に延びる棒状電極５と、をそれぞれ含む。各筒体４は、その全長に亘って略六角形の断面形状を有する。【選択図】  図２
2005307832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を用いて排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、
複数の処理ユニットであって、導電性を有する筒状の外周電極と当該外周電極の中心に配置されて排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を備え、
前記各外周電極は、その全長に亘って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】
請求項１に記載の排ガス浄化装置であって、
前記各外周電極は、筒状の支持体と、該支持体の外周面に形成された導電層と、からなることを特徴とする排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガスを高電圧の印加によって処理する排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などの内燃機関の排ガスを浄化するための技術として、近年、円筒形の外周電極と、この外周電極の軸線に沿って延びる棒状の中心電極とを有し、両電極間に高電圧を印加して発生させたプラズマを用いて、通過する排ガスを浄化するような、いわば透過型またはストレートフロー型の排ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような装置では、通過する排ガス中のＮＯｘなどの物質がＮ２等に変換されると共に、供給される排ガス中のＰＭ（particulate matter; 粒子状物質）が中心電極からの放電により帯電され、これと内外の電極間の電界との相互作用によってＰＭが外周電極側に吸着され、高電圧の印加に伴って発生する熱により焼却処理される。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２３１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような透過型またはストレートフロー型の装置について、その排ガス流路の断面積を増大して処理能力を増大するためには、円筒形である外周電極の半径を増大させればよい。しかし、同等の圧力下では電極間の距離が大きくなるに従い、電極間の放電すなわち絶縁破壊に要する電圧は基本的に増大する（パッシェンの法則）ため、外周電極の半径を増大させると電極間の安定した放電のためには更に高い電圧が必要となる。
【０００５】
そこで本発明の目的は、高電圧の印加により排ガスを処理する排ガス浄化装置において、処理能力の増大が可能であると共に低電圧で安定した放電を実行できるような手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明は、高電圧を用いて排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、複数の処理ユニットであって、導電性を有する筒状の外周電極と当該外周電極の中心に配置されて排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を備え、前記各外周電極は、その全長に亘って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である。
【０００７】
第１の本発明では、装置が複数の処理ユニットを備えるので、同等の流路断面積について単一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。したがって、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、大量の排ガスを良好に浄化処理することが可能となる。また、各外周電極の断面形状を略六角形としたので、複数の外周電極をそれらの周面が互いに隙間なく接するように並べて配置することができ、デッドスペースの抑制によって、装置の断面積を有効に利用できる。
【０００８】
第２の本発明は、請求項１に記載の排ガス浄化装置であって、前記各外周電極は、筒状の支持体と、該支持体の外周面に形成された導電層と、からなることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【０００９】
第２の本発明では、外周電極の導電層が支持体の外周面に形成されているので、複数の外周電極をそれらの周面が互いに隙間なく接するように並べて配置することにより、外周電極を互いに導通させることができ、組立を容易化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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、プラズマリアクタまたはコロナリアクタとして構成されている。この排ガス浄化装置１は、図示されない内燃機関の燃焼室から排出される排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ガスは、排気管を介して外部に排出される。
【００１２】
浄化容器２は、金属とくにＳＵＳ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。
【００１３】
このような浄化容器２の内部には、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）互いに平行に並設されている。本実施形態では、図２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１２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１２体の処理ユニット６との間に、６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。
【００１４】
筒体４は、図３に示されるように、正六角形の断面形状を有する筒状の支持体４ａと、該支持体４ａの外周面に形成された導電層４ｂとから構成されている。この筒体４は、例えばグリーンシートとして知られる配線基板製造用の可撓性セラミックシート（セラミック粉末に樹脂、可塑剤、溶剤、分散剤などの有機ビヒクルを分散混合した後、脱泡して泥漿を作り、これを鋭い刃のドクターブレードを通してキャリアテープ上に流し出し、乾燥して溶剤を揮発させてなるもの）の片面に銅箔などの導電層４ｂを貼着し、これを導電層４ｂが外側になるように屈曲し六角筒状に変形させて焼成することによって作成することができる。
【００１５】
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ガスの流れ方向に延びる。各棒状電極５には金属とくにＳＵＳやタングステンのプレス焼成品その他の耐熱導電性材料を用いるのが好適である。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、所定のいずれかの筒体４に固定されている。
【００１６】
各棒状電極５は、格子部材７および給電端子８を介して、図示されない電源ユニットに接続される。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。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。
【００１７】
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、電源ユニットによって、各処理ユニット６の筒体４と棒状電極５との間に棒状電極５を陽極として高電圧が印加される。そして、始動した内燃機関の燃焼室からの排ガスが浄化容器２の内部へと導入されると、処理ユニット６の筒体４と棒状電極５との間のコロナ放電などの放電によってプラズマ状態が生じ、排ガス中のＮＯｘなどの所定物質が活性化され、反応が促進されてＮ２等の物質に変換させられる。また、供給される排ガス中のＰＭが棒状電極５からの放電により帯電され、内部電極２０と浄化容器１０との間における電界との相互作用によって浄化容器１０に吸着され、高電圧の印加に伴って発生する熱により燃焼ないし酸化が促進されることになる。
【００１８】
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内に複数の筒体４を互いに平行に配置する際に、筒体４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、隣り合う筒体４の間の隙間が実質的に無くなる。これにより、排ガス浄化装置１では複数の筒体４の前面投影面積が極めて小さくなり、各筒体４の内部に排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に排ガスが流入する際の圧損を低下させることができる。また、筒体４の断面形状が正六角形であることにより、複数の筒体４を並べることでこれらが相互に容易に位置決めされ、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】
更に、この排ガス浄化装置１では、同等の流路断面積について単一の処理ユニットを用いる場合に比して、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。したがって、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。また、各処理ユニット６の筒体４が正六角形の断面形状を有するので、それらの断面形状が四角形や三角形である場合に比して、棒状電極５から最短距離にある筒体４上の点が多く存在することになり、筒体４における放電経路の偏りを抑制できる。
【００２０】
また本実施形態では、筒体４の導電層４ｂが支持体４ａの外周面に形成されているので、複数の筒体４をそれらの周面が互いに隙間なく接するように並べて配置することにより、導電層４ｂを互いに導通させることができ、組立を容易化することができる。
【００２１】
なお、本発明は上述の各実施形態に記載の態様に限定されず、各種の変形が可能である。例えば、上述した筒体４に代えて、図６に示すような筒体５４を用いてもよい。この筒体５４は、図４および図５に示すように、銅箔などの導電層５４ｂに端子片５４ｃを固定したものを、２枚のグリーンシート５４ａで挟み、これを折れ線５４ｄで折り込むことによって、図６に示すように全体をその断面形状が正六角形になるようにし、これを焼成したものである。この場合には、複数の筒体５４を互いに平行に並設すると共に、端子片５４ｃを外側に折り曲げて隣接する筒体５４の端子片５４ｃと溶接することにより、導電層５４ｂ同士の導通、ひいては装置に組み込まれた全ての筒体５４の接地を行うことができる。また、外周電極は、断面形状が正六角形の絶縁性の筒体の外周面にスパッタリング等を施すことで形成するなど、その形成方法も任意である。
【００２２】
また、本発明における高電圧処理部も上述したもの以外の各種の構成を採用できる。例えば本発明では、単一の棒状電極ないし内部電極について複数個の外周電極を設けてもよく、また、筒体４，５４に囲まれた空間にセラミックスなどのハニカム構造体を設置するなど、プラズマの利用の有無やＰＭの濾過如何にかかわらず、電力の作用により排ガスを改質処理しうる各種のものを用いることができ、いずれも本発明の範疇に属するものである。また本発明は、車両以外の内燃機関について適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係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正面図である。
【図４】変形例に係る筒体を作成するためのグリーンシートおよび導体層を示す側面図である。
【図５】変形例に係る筒体を作成するためのグリーンシートおよび導体層を示す平面図である。
【図６】変形例に係る筒体を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  排ガス浄化装置
２  浄化容器
３  絶縁部材
４，５４  筒体
４ａ      支持体
４ｂ，５４ｂ  導電層
５  棒状電極
６  処理ユニット
７  格子部材
２３  拡径部
２４  コーン部
５４ａ  グリーンシート
【図１】
2005307832.tif 000003
【図２】
2005307832.tif 000004
【図３】
2005307832.tif 000005
【図４】
2005307832.tif 000006
【図５】
2005307832.tif 000007
【図６】
2005307832.tif 000008