(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、振動や熱膨張の影響を抑制する。【解決手段】  外周電極１０と、該外周電極１０に囲まれた空間内に挿通された内部電極２０と、の間に高電圧を印加することにより前記両電極１０，２０間に供給される排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、所定位置に固定された給電端子１４と内部電極２０との間に空隙３０が設けられ、給電端子２０への高電圧の印加による空隙３０の絶縁破壊により内部電極２０への給電が行われる。【選択図】  図１
2005307754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周電極と、該外周電極に囲まれた空間内に挿通された内部電極と、の間に高電圧を印加することにより、前記両電極間に供給される排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、
所定位置に固定された給電端子と前記内部電極との間に空隙が設けられ、前記給電端子への高電圧の印加による前記空隙の絶縁破壊により前記内部電極への給電が行われることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
外周電極と、該外周電極に囲まれた空間内に挿通された内部電極と、の間に高電圧を印加することにより、前記両電極間に供給される排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、
所定位置に固定された給電端子と前記内部電極との間に空隙が設けられ、且つ前記給電端子と前記内部電極とが可撓性の導電線により互いに結合されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排ガス浄化装置であって、
前記内部電極を支持する複数の支持部材のうち少なくともいずれかの支持部材に対し、前記内部電極が摺動可能であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排ガス浄化装置であって、
前記内部電極をその伸長方向に常時付勢する付勢手段を更に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項４に記載の排ガス浄化装置であって、
前記付勢手段は前記内部電極を、前記給電端子から遠ざかる方向に向けて付勢することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の排ガス浄化装置であって、
前記付勢手段による付勢点よりも前記給電端子に近い位置に、前記給電端子から遠ざかる方向への前記内部電極の運動を規制する規制手段を更に備えた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、高電圧の印加により内燃機関の排ガスを浄化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、排ガスの流路中に設置された複数の電極間に高電圧を印加して排ガス中のＮＯｘなどの所定物質を活性化させ、反応を促進してＮ２等の物質に変換させる排ガス浄化装置が提案されている。例えば特許文献１は、平板電極間にハニカム担体触媒を配置して高電圧処理部を構成すると共に、バッテリから供給される直流電圧を高圧電源発生部によって高圧交流電圧に変換し、この高圧交流電圧を高電圧処理部の平板電極間に印加することによってコロナ放電を生じさせ、ＮＯｘの反応を促進して排ガスを浄化する排ガス浄化装置を開示している。この排ガス浄化装置はディーゼルエンジンの排気経路中に設置され、エンジンからの排ガスを浄化している。
【０００３】
他方、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、いわば透過型の排ガス浄化装置も提案されている。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、これと逆極性である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。排ガスが繊維フィルタを通過するようないわば濾過型の装置に比して、このような透過型の装置は、排気抵抗による圧力損失が小さいという利点がある。
【０００４】
【特許文献１】特許３１４７１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の排ガス浄化装置では、装置の性能の維持については依然として課題が残されている。例えば、外周電極の軸心上に配置された内部電極に対して給電するために、外周電極に固定された給電端子と内部電極とを溶接などによってリジッドに固定する構造では、動作中の振動や熱膨張により接続点が破損しやすく、その改善が要請される。
【０００６】
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、振動や熱膨張の影響を抑制することにより、放電を安定して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】
【０００７】
第１の本発明は、外周電極と、該外周電極に囲まれた空間内に挿通された内部電極と、の間に高電圧を印加することにより、前記両電極間に供給される排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、所定位置に固定された給電端子と前記内部電極との間に空隙が設けられ、前記給電端子への高電圧の印加による前記空隙の絶縁破壊により前記内部電極への給電が行われることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【０００８】
第１の本発明では、給電端子と内部電極との間に空隙が設けられるので、給電端子と内部電極との機械的な相互作用が抑制され、これによって振動や熱膨張の影響を抑制することができる。
【０００９】
第２の本発明は、外周電極と、該外周電極に囲まれた空間内に挿通された内部電極と、の間に高電圧を印加することにより、前記両電極間に供給される排ガスを浄化する排ガス浄化装置において、所定位置に固定された給電端子と前記内部電極との間に空隙が設けられ、且つ前記給電端子と前記内部電極とが可撓性の導電線により互いに結合されていることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１０】
第２の本発明では、給電端子と内部電極との間に空隙が設けられ、且つ給電端子と内部電極とが可撓性の導電線により互いに結合されているので、給電端子と内部電極との機械的な相互作用が空隙の存在によって抑制される一方、導電線によって給電の際のエネルギー損失を抑制できる。
【００１１】
第３の本発明は、請求項１または２に記載の排ガス浄化装置であって、前記内部電極を支持する複数の支持部材のうち少なくともいずれかの支持部材に対し、前記内部電極が摺動可能であることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１２】
第３の本発明では、いずれかの支持部材に対し内部電極が摺動可能であるため、内部電極の熱膨張による長手方向の伸びが許容され、これによって内部電極の変形を抑制できる。
【００１３】
第４の本発明は、請求項３に記載の排ガス浄化装置であって、前記内部電極をその伸長方向に常時付勢する付勢手段を更に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１４】
第４の本発明では、付勢手段が内部電極をその伸長方向に常時付勢するので、内部電極の位置および形状を維持させることができる。
【００１５】
第５の本発明は、請求項４に記載の排ガス浄化装置であって、前記付勢手段は前記内部電極を、前記給電端子から遠ざかる方向に向けて付勢することを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１６】
第５の本発明では、付勢手段が内部電極を、給電端子から遠ざかる方向に向けて付勢するので、その付勢力に応じて内部電極と給電端子との干渉を抑制できる。
【００１７】
第６の本発明は、請求項５に記載の排ガス浄化装置であって、前記付勢手段による付勢点よりも前記給電端子に近い位置に、前記給電端子から遠ざかる方向への前記内部電極の運動を規制する規制手段を更に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１８】
第６の本発明では、給電端子と内部電極の相対位置を規制手段によって位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態につき、以下に図面に従って説明する。図１において、本発明の第１実施形態の排ガス浄化装置１は、車両に適用されるものであり、本発明における外周電極としての機能を有する浄化容器１０と、この浄化容器１０内に挿通された内部電極２０とを含んだ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。
【００２０】
浄化容器１０は略円筒形であり、その上流側および下流側の端部にその本体より小径のスロート部１０ａ，１０ｂを備えている。スロート部１０ａ，１０ｂはそれぞれフランジ１０ｃを備えている。浄化容器１０の材質は、ＳＵＳなどの耐熱導電性材料が好適である。浄化容器１０には、電極座１１、碍子製のスリーブ１２および棒状電極１３からなる給電端子１４が図中下向きに固定されている。
【００２１】
内部電極２０は棒状であり、その上流側および下流側の端部の近傍において、図中鉛直方向に延びる支柱２１によって浄化容器１０に支持されている。内部電極２０は支柱２１の通孔２１ａに挿通され、これによって支柱２１に対して軸方向に摺動自在とされている。内部電極２０の材質はＳＵＳやタングステンなどの耐熱導電性材料が好適である。なお、内部電極２０の材質は浄化容器１０の材質と同じであることが両者間の熱膨張率の相違に起因した伸び寸法のずれを抑制するために望ましいが、両者は必ずしも同材質とする必要はない。また、本実施形態における内部電極２０はその全体を実質的に剛体としたが、本発明における内部電極の全部又は一部（とくに支柱21に挟まれた中間部領域）は導電性ワイヤなどの可撓体としてもよい。支柱２１の材質はアルミナやセラミックス等の高耐熱かつ電気絶縁性の優れた材料が好適である。
【００２２】
内部電極２０の上流側の端部付近には、ストッパ２０ａが固定されている。内部電極２０の下流側の端部付近には、支柱２１との間にコイルスプリング２２を挟んでストッパ２０ｂが固定されている。内部電極２０はコイルスプリング２２によって、内部電極２０の伸長方向かつ給電端子１４から遠ざかる方向である下流側に向けて常時付勢されている。図２に示すように、内部電極２０は浄化容器１０の軸心に配置される。
【００２３】
給電端子１４の下端部は、内部電極２０の軸線の延長上であって内部電極２０の上流側の端面に臨まされており、給電端子１４と内部電極２０との間には空隙３０が設けられている。この空隙３０の寸法すなわち給電端子１４と内部電極２０との間の距離は、給電端子１４への高電圧の印加による空隙３０の絶縁破壊により内部電極２０への給電が行われるような値であって、且つ動作の際の振動下において給電端子１４と内部電極２０とが干渉することがないような値に定められる。
【００２４】
以上のとおり構成された第１実施形態では、浄化容器１０は電気的に接地され、他方、給電端子１４には直流パルス電圧が加えられる。動作の際には、給電端子１４への高電圧の印加による空隙３０の絶縁破壊により、内部電極２０への給電が行われる。そして、エンジンからの排ガスが図中矢印Ａ方向に供給されると、浄化容器１０と内部電極２０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が内部電極２０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。
【００２５】
ここで本実施形態では、給電端子１４と内部電極２０との間に空隙３０が設けられるので、給電端子１４と内部電極２０との機械的な相互作用が抑制され、これによってエンジンから伝達されあるいは車体の走行に伴って与えられる振動の影響や、排ガスの熱量や放電の際の熱量による熱膨張の影響を抑制することができる。
【００２６】
また本実施形態では、支持部材である支柱２１に対し内部電極２０が摺動可能であるため、内部電極２０の熱膨張による長手方向の伸びが許容され、且つ付勢手段であるコイルスプリング２２が内部電極２０をその伸長方向に常時付勢するので、内部電極２０の位置および形状を維持させることができ、内部電極２０の変形、とくにその伸びに伴う垂れ下がりを抑制でき、また内部電極２０の緊張状態の維持により動作中におけるガタを抑制でき、これらに起因する放電経路の偏りや偏磨耗を抑制できる。
【００２７】
また本実施形態では、コイルスプリング２２が内部電極２０を、給電端子１４から遠ざかる方向に向けて付勢するので、その付勢力に応じて内部電極２０の上流側の端部と給電端子１４との干渉を抑制できる。また、複数の支持柱２１のうちコイルスプリング２２による付勢点よりも給電端子１４に近い位置に設けられた支持柱２１および内部電極１４に関連して設けられたストッパ２０ａ（規制手段）が、内部電極２０の給電端子１４から遠ざかる方向への運動を規制するので、給電端子１４と内部電極２０との相対位置を精度よく位置決めすることができる。
【００２８】
次に、第２実施形態について説明する。図３に示される第２実施形態の排ガス浄化装置１０１は、所定位置に固定された給電端子１１４と内部電極２０との間に空隙１３０が設けられ、且つ給電端子１１４と内部電極２０とが可撓性の導電線１４０により互いに結合されていることを特徴とするものである。
【００２９】
第２実施形態における給電端子１１４は、電極座１１１、碍子製のスリーブ１１２および棒状電極１１３からなるが、この棒状電極１１３の長さは上記第１実施形態における棒状電極１３よりも短くされ、これによって棒状電極１１３の先端部と内部電極２０の上流側の端部との間に空隙１３０が形成されている。そして棒状電極１１３の先端部と、内部電極２０の上流側の端部とが、コイル状の導電線１４０によって結合されている。なお、第２実施形態における残余の構成は上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００３０】
以上のとおり構成された第２実施形態では、浄化容器１０は電気的に接地され、他方、給電端子１１４には直流パルス電圧が加えられる。動作の際には、給電端子１１４から導電線１４０を経由した導通により、内部電極２０への給電が行われる。そして、エンジンからの排ガスが図中矢印Ａ方向に供給されると、浄化容器１０と内部電極２０との間のコロナ放電などの放電によって排ガスが処理されることになる。
【００３１】
しかして、第２実施形態では、給電端子１１４と内部電極２０との間に空隙１３０が設けられるので、給電端子１１４と内部電極２０との機械的な相互作用が抑制され、これによって振動や熱膨張の影響を抑制することができる等の上記第１実施形態と同様の効果が生じる。また本実施形態では、給電端子１１４と内部電極２０とが可撓性の導電線１４０によって互いに結合されているので、この導電線１４０によって給電の際のエネルギー損失を抑制できる。
【００３２】
なお、第２実施形態では導電線１４０をコイル状としたので、給電端子１１４と内部電極２０の相対的な変位を広い範囲で許容できるが、本発明における導電線はコイル状に限られず、例えば蛇行状など、給電端子１１４と内部電極２０との相対的な変位を許容しつつ両者を導通できるような可撓性を備えた各種の形状または構造を採用することができる。
【００３３】
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。例えば上記各実施形態では内部電極２０を支柱２１,２１に対して摺動自在とし、内部電極２０の上流側の端部のストッパ２０ａを支柱２１に当接させることで内部電極２０の位置決めを行い、かつ下流側の端部のみにコイルスプリング２２を介装したが、内部電極２０の上流側の端部は支柱に固定してもよく、またコイルスプリングは内部電極２０の両端部に設けてもよい。また、ストッパ２０ａは内部電極２０に一体的に設けたが、内部電極２０の移動を規制する規制手段は支柱２１などの他の部材に設けてもよい。また、内部電極２０を支持するための支柱の形状や個数も任意である。
【００３４】
また、本発明における高電圧処理部の構成も上記実施形態の態様に限定されず、例えば浄化容器内に浄化容器とは別体の外周電極を設ける、外周電極を複数設ける、外周電極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等、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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排ガス浄化装置の概略を示す側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る排ガス浄化装置の正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る排ガス浄化装置の概略を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１              排ガス浄化装置
１０            浄化容器
１３，１１３    棒状電極
２０            内部電極
２０ａ，２０ｂ  ストッパ
２１          支柱
２２          コイルスプリング
３０，１３０  空隙
１４０        導電線
【図１】
2005307754.tif 000003
【図２】
2005307754.tif 000004
【図３】
2005307754.tif 000005