(57)【要約】【課題】  排気経路中で生成する液相の水の高電圧処理部への侵入を抑制する。【解決手段】  内燃機関の排気経路中に高電圧処理部１０を有する排ガス浄化装置であって、排気経路における高電圧処理部１０の上流側に配置された水分除去用の前処理装置２０をさらに備える。排気経路中で生成された液相の水が、高電圧処理部１０よりも上流側に設けられた水分除去用の前処理装置２０によって処理されるので、高電圧処理部１０への液相の水の侵入を抑制でき、高電圧処理部１０の正常な運転を維持できる。【選択図】  図１
2005307833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路中に高電圧処理部を有する排ガス浄化装置であって、
前記排気経路における前記高電圧処理部の上流側に配置された水分除去用の前処理装置を更に備えた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、
前記前処理装置は、排ガスに旋回流を生じさせるサイクロン部を備えた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、
前記サイクロン部は、供給される排ガスを周方向に案内する案内板を有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の排ガス浄化装置であって、
前記前処理装置は、排ガスをその中に通す管路部と、当該管路部の内面のうち最も位置の低い点から所定範囲内に設けられた排水口と、を有する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、
前記前処理装置は、前記排水口に接続される下向きの下降部と、当該下降部に接続され管路を上向きに反転させる略Ｕ字型の反転部と、を有するトラップ管を更に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の排ガス浄化装置であって、
前記排水口の近傍に水溜用凹部が設けられ、当該水溜用凹部内に収容された液相の水が前記排水口に回収され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、高電圧の印加により内燃機関の排ガスを処理する高電圧処理部を備えた排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などのエンジン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】
【特許文献１】特許第３１４７１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エンジン始動時には排気経路を構成する排気管が外気温近くまで冷えているため、この種の装置では燃焼によって生成する排ガス中の水分が排気管の管壁で凝縮（結露）することにより、排気経路内で液相の水が生成される場合がある。この液相の水は、それが微量である場合は排気管の昇温に伴い気化され、高電圧処理部を通って排出されるが、その量が多い場合には液相のまま高電圧処理部に侵入することになり、液相の水の導電性から放電の態様や経路に変化が生じて高電圧処理部が正常に運転できなくなるおそれがある上、碍子などの内部の構造物の耐久性を損なうおそれもある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、高電圧処理部を備えた排ガス浄化装置において、排気経路中で生成する液相の水の高電圧処理部への侵入を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明は、内燃機関の排気経路中に高電圧処理部を有する排ガス浄化装置であって、前記排気経路における前記高電圧処理部の上流側に配置された水分除去用の前処理装置を更に備えた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、排気経路中で生成する液相の水が、高電圧処理部よりも上流側に設けられた水分除去用の前処理装置によって処理されるので、高電圧処理部への液相の水の侵入を抑制することができる。
【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、前記前処理装置は、排ガスに旋回流を生じさせるサイクロン部を備えた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、サイクロン部によって生じる旋回流により、排ガスが排気経路の管壁に衝突・冷却されるので、排ガス中の水分の凝縮を促進できる。
【００１０】
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、前記サイクロン部は、供給される排ガスを周方向に案内する案内板を有することを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１１】
第３の本発明では、第２の本発明による効果を簡易な構成で実現できる。
【００１２】
第４の本発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の排ガス浄化装置であって、前記前処理装置は、排ガスをその中に通す管路部と、当該管路部の内面のうち最も位置の低い点から所定範囲内に設けられた排水口と、を有することを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１３】
第４の本発明では、前処理装置からの液相の水の排出を簡易な構成で実現できる。
【００１４】
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、前記前処理装置は、前記排水口に接続される下向きの下降部と、当該下降部に接続され管路を上向きに反転させる略Ｕ字型の反転部と、を有するトラップ管を更に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１５】
第５の本発明では、トラップ管の反転部に液相の水が溜まることにより、排気経路外への未処理の排ガスの排出を抑制できる。
【００１６】
第６の本発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の排ガス浄化装置であって、前記排水口の近傍に水溜用凹部が設けられ、当該水溜用凹部内に収容された液相の水が前記排水口に回収されることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１７】
第６の本発明では、回収口の近傍に水溜用凹部が設けられているので、液相の水の回収を好適に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、内燃機関の排気経路中に設置された高電圧処理部１０と、排気経路における高電圧処理部１０の上流側に配置された水分除去用の前処理装置２０とから構成されている。
【００１９】
高電圧処理部１０は、金属等の耐熱導電性材料により概ね円筒形に形成された浄化容器１１と、浄化容器１１の内部に挿通された細径棒状の内部電極１２を備えている。内部電極１２は、支柱１３，１３の通孔に挿通されていると共に、その下流側の端部にはその熱膨張に伴う屈曲を防止するための不図示のバネが介装されており、これによって内部電極１２は、浄化容器１１の長手方向軸心上に位置するように、浄化容器１１に対し絶縁的に支持されている。浄化容器１１にはまた放電用プラグ１４が絶縁的に設置され、放電用プラグ１４の先端が内部電極１２に結合され電気的に接続されている。
【００２０】
前処理装置２０は、排気経路の一部をなす管路部として構成されており、排ガスに旋回流を生じさせるサイクロン部２１を備えている。サイクロン部２１は、その上流側の端部に一対の板状の案内板２２を備えている。これら一対の案内板２２は、図２に示すように、前処理装置２０の管路部の内面に互いに対向して固定されており、排ガスの流れ方向である図１中左右方向に対して互いに逆向きに傾斜している。案内板２２の作用によって、エンジンから排気管の軸線方向に供給される排ガスが周方向に（すなわち、回転方向に）偏向される。またサイクロン部２１は、その内側に形成された右ネジ方向の螺旋状の案内凹部２３を備えている。
【００２１】
前処理装置２０は更に、その内面である管路部の内面のうち動作の際に最も位置の低い点から、排水が効率よく行われるような所定範囲内に設けられた排水口２４を有する。排水口２４を含んだその近傍には、水溜用凹部２５が設けられている。また排水口２４にはトラップ管２６が接続されており、このトラップ管２６は、排水口２４に接続された下向きの下降部２６ａと、下降部２６ａに接続され管路を上向きに反転させる略Ｕ字型の反転部２６ｂとを備えている。さらに、水溜用凹部２５の下流側の端部には、上向きの衝突板２７が管路部を横断するように設けられている。
【００２２】
浄化容器１１は電気的に接地されており、外周電極または受電極として機能する。一方、動作の際には放電用プラグ１４に直流パルス電圧または交流電圧が印加される。これによって、放電電極である中心電極１２の近傍における放電によりプラズマ状態が生じ、排ガス中のＮＯｘなどの物質が活性化されて反応が促進され、Ｎ２等の物質に変換させられる。また、中心電極１２の近傍において帯電された排ガス中のＰＭ（particulate matter; 粒子状物質）が、中心電極１２と浄化容器１１との間における電界との相互作用によって浄化容器１１に吸着され、燃焼ないし酸化が促進されることになる。
【００２３】
以上のとおり構成された前処理装置２０および高電圧処理部１０の内部には、図１において左側から右側に向けて、内燃機関の燃焼室から排出される排ガスが排気管Ｌ１を介して導入され、高電圧処理部１０の内部で浄化された排ガスは、排気管Ｌ２を介して外部に排出されることになる。
【００２４】
ここで、排気管Ｌ１から前処理装置２０に供給された排ガスは、案内板２２の作用によって、排気管の軸線方向から周方向に（すなわち、回転方向に）向けて偏向され、螺旋状の案内凹部２３に案内されて旋回流を形成する。この旋回流により、排ガスが加速されてサイクロン部２１の管壁に衝突・冷却されるので、燃焼によって生成する排ガス中の水分の凝縮が促進される。そして生成した液相の水は水溜用凹部２５に流れ込み、衝突板２７に堰き止められながら蓄積され、排水口２４およびトラップ管２６を通じて、外部に排出されることになる。
【００２５】
以上のとおり、本実施形態では、排気経路中で生成された液相の水が、高電圧処理部１０よりも上流側に設けられた水分除去用の前処理装置２０によって処理されるので、高電圧処理部１０への液相の水の侵入を抑制することができる。
【００２６】
また本実施形態では、サイクロン部２１によって生じる旋回流により、排ガスが加速され、排気経路の管壁に衝突・冷却されるので、排ガス中の水分の凝縮を促進できる。またサイクロン部２１が、供給される排ガスを周方向に案内する案内板２２を有することとしたので、旋回流の生成を簡易な構成で実現でき、また案内板２２が排気経路を実質的に閉塞しないので、小さい排気抵抗で水分の凝縮を促進でき、エンジンの燃費や性能への影響を抑制することができる。
【００２７】
また本実施形態では、排ガスをその中に通す管路部（前処理装置２０における排ガス流路）のうち最も低い点から所定範囲内に排水口２４を設けたので、前処理装置２０からの液相の水の排出を簡易な構成で実現できる。
【００２８】
また本実施形態では、排水口２４に接続される下向きの下降部２６ａと、当該下降部２６ａに接続され管路を上向きに反転させる略Ｕ字型の反転部２６ｂと、を有するトラップ管２６を更に備えたので、トラップ管２６の反転部に液相の水が溜まることにより管路が封止され、これによって排気経路外への未処理の排ガスの排出を抑制できる。
【００２９】
また本実施形態では、排水口２４の近傍に水溜用凹部２５が設けられ、当該水溜用凹部２５内に収容された液相の水が排水口２４に回収されるようにしたので、液相の水の回収を好適に行うことができる。また、水溜用凹部２５が一杯になるまでの間、排気経路の上流側から流れる液相の水が水溜用凹部２５に一時的に貯留されて、それより排気経路の下流側である高電圧処理部１０への侵入が抑制される。なお、本発明では水溜用凹部２５を設けずに、トラップ管２６の上端部を前処理装置２０の排気経路の底部に直接に接続する構成も採用でき、その場合にはトラップ管２６の上端部は本発明における排水口として作用することになる。
【００３０】
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。例えば前処理装置では、旋回流の生成を促進する手段として、排気経路の管壁に沿って設置されたリボン状の螺旋板からなる案内板を設けてもよいし、また、排気経路自体を螺旋状にしてもよい。また前処理装置では、排気経路中に設けられる多数の衝突板など衝突を促進する手段、排気管に設けられた高熱容量部など昇温を遅延させる手段のように、排ガス中の水分の凝縮を促進できるような各種の構造を採用することができる。
【００３１】
また、本発明における高電圧処理部の構成も上記各実施形態の態様に限定されず、平板状の電極を互いに対向させた構造の処理装置、網状の電極を利用してこれを透過する排ガス中のＰＭを捕集・焼却する構造の処理装置など、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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の排ガス浄化装置の概略を示す側面図である。
【図２】前処理装置の要部を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１          排ガス浄化装置
１０        高電圧処理部
２０        前処理装置
２１        サイクロン部
２２        案内板
２３        案内凹部
２４        排水口
２５        水溜用凹部
２６        トラップ管
【図１】
2005307833.tif 000003
【図２】
2005307833.tif 000004