(57)【要約】【課題】溜め置かれた排気微粒子が排気管を流れる排ガス流により舞い上がり、再び排ガスに混入し、外部に放出されることを防止できる排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気管２途中に設けられる内燃機関の排気浄化装置１は、排気管２を流通する排ガスの流れを偏向し、排ガス中に含まれる排気微粒子に遠心力を発生させるガス流れ偏向手段４５と、排気管２の側壁に設けられ、排気管２に対して開口し、遠心力によって排ガスから離脱する排気微粒子を捕捉し、溜め置くことができる容積室４１とを備え、容積室４１は、排ガス流れから離脱する際において排気微粒子に作用する遠心力により、排気微粒子同士が当接結合するように設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管途中に設けられる内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気管を流通する排ガスの流れを偏向し、排ガス中に含まれる排気微粒子に遠心力を発生させるガス流れ偏向手段と、
前記排気管の側壁に設けられ、前記排気管に対して開口し、前記遠心力によって排ガス流れから離脱する前記排気微粒子を捕捉し、溜め置くことができる容積室と、を備え、
前記容積室は、排ガス流れから離脱する際において排気微粒子に作用する前記遠心力により、排気微粒子同士が当接結合するように設けられていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記容積室は、該容積室に初期に滞留する排気微粒子に対する、前記遠心力が作用した排気微粒子の当接結合の連続動作により、排気微粒子が塊を成長させて前記容積室の壁面に常に押さえつけられるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ガス流れ偏向手段の上流側には、排気微粒子を凝集させる凝集手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記ガス流れ偏向手段は、前記排気管の内壁から前記容積室に向かって突出している板部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記ガス流れ偏向手段は、前記排気管の中心軸を旋回軸とした旋回流を発生する旋回流発生手段であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記容積室の底部には、連通路が形成され、さらに、その連通路の先には捕集タンクが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記排気管もしくは前記容積室には、該容積室に溜め置かれている排気微粒子に粘性物質を散布する散布手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記容積室には、該容積室に溜め置かれている排気微粒子を燃焼させるヒータが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス中に含まれるカーボン等の排気微粒子を捕集して排ガスを浄化するための内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排ガス中に含まれる排気微粒子を捕集する内燃機関の排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。この排気浄化装置は、排気微粒子を排ガスから分離するためのサイクロンを排気管途中に設け、排気微粒子と排ガスとを分離し、排気微粒子を捕集するものである。
【特許文献１】特開昭５７−２６３１７号公報
【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、サイクロン内の排ガスの流れは、らせん状の旋回流となっているため、排気微粒子には、主にサイクロン本体の側壁に向かう水平方向の遠心力しか働かない。内燃機関を長時間動作させサイクロンに堆積される排気微粒子の量が増加すると、サイクロン本体の底部にも排気微粒子が堆積することとなる。サイクロン本体の底部に向かう方向の遠心力は発生していないため、振動等により底部に堆積した排気微粒子が舞い上がり、出口配管より外部に放出される恐れがある。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、一旦、溜め置かれた排気微粒子が排気管を流れる排ガス流により舞い上がり、再び排ガスに混入し、外部に放出されることを防止できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、排気管途中に設けられる内燃機関の排気浄化装置において、排気管を流通する排ガスの流れを偏向し、排ガス中に含まれる排気微粒子に遠心力を発生させるガス流れ偏向手段と、排気管の側壁に設けられ、排気管に対して開口し、遠心力によって排ガス流れから離脱する排気微粒子を捕捉し、溜め置くことができる容積室とを備え、容積室は、排ガス流れから離脱する際において排気微粒子に作用する遠心力により、排気微粒子同士が当接結合するように設けられていることを特徴としている。
【０００６】
これによれば、排ガスの流れを偏向し、排ガス中に含まれる排気微粒子に遠心力を発生させるガス流れ偏向手段と、排気管の側壁に設けられ、排気管に対して開口し、遠心力により排ガスから離脱した排気微粒子を捕捉し、溜め置くことができる容積室とを備えているので、排ガス中に含まれる排気微粒子を外部に放出することを防止できる。
【０００７】
更に、容積室は、排ガス流れから離脱する際において排気微粒子に作用する遠心力により、排気微粒子同士が当接結合するように設けられているので、容積室に溜め置かれている排気微粒子は、遠心力により飛来してくるその他の排気微粒子と当接結合することにより、更に排気微粒子が大きな塊となってその自重が増す。このことにより、容積室に溜め置かれている排気微粒子の舞い上がりが阻止される。結果、容積室に溜めた排気微粒子が再び排ガス流れに混入して外部に放出されないようにすることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、容積室は、該容積室に初期に滞留する排気微粒子に対する、遠心力が作用した排気微粒子の当接結合の連続動作により、排気微粒子が塊を成長させて容積室の壁面に常に押さえつけられるように設けられていることを特徴としている。これにより、容積室内の排気微粒子の滞在安定性を促進することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、ガス流れ偏向手段の上流側には、排気微粒子を凝集させる凝集手段が設けられていることを特徴としている。これによれば、ガス流れ偏向手段の上流側に排気微粒子を凝集させる凝集手段が設けられているので、排気微粒子の質量を大きくすることができ、排気微粒子に発生する遠心力を大きくすることができる。これにより、排気微粒子が排ガス流れから離脱し易くなり、容積室に排気微粒子が溜まり易くなる。
【００１０】
請求項４に記載されているように、ガス流れ偏向手段は、具体的には、排気管の内壁から容積室に向かって突出している板部材である。これにより、排気微粒子に容積室へ向かうような遠心力を容易に発生させることができる。
【００１１】
また、請求項５に記載されているように、ガス流れ偏向手段は、排気管の中心軸を旋回軸とした旋回流を発生する旋回流発生手段であるであっても良い。これによっても、排気微粒子に容積室へ向かうような遠心力を容易に発生させることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、容積室の底部に、連通路が形成され、さらに、その連通路の先には貯留タンクが設けられていることを特徴としている。これによれば、排気微粒子は、発生する遠心力により連通路を介して捕集タンクに集められる。この捕集タンク内は、排ガスの通り道とはなっていないので、より確実に溜め置かれている排気微粒子の舞い上がりを阻止することができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、排気管もしくは容積室には、容積室に溜め置かれている排気微粒子に粘性物質を散布する散布手段が設けられていることを特徴としている。これによれば、散布される粘性物質により容積室に溜め置かれている排気微粒子同士が接着するので、排ガスの流れによる排気微粒子の舞い上がりを阻止することができる。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、容積室には、該容積室に溜め置かれている排気微粒子を燃焼させるヒータが設けられていることを特徴としている。これによれば、容積室にある程度排気微粒子が溜まったら、これをヒータにて燃焼させ消滅させるので、容積室の容積を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による内燃機関の排気浄化装置の全体構成を示す図である。排気浄化装置１は、図示しない内燃機関（以下、適宜エンジンと省略していう）の排気管２途中に設けられ、排ガス中に含まれる排気微粒子を排ガスから除去し、浄化する装置である。なお、エンジンの形式は、燃焼の過程で排気微粒子が発生しやすい形式のものであれば良い。例えば、ディーゼルエンジンや直噴式のガソリンエンジン等が挙げられる。排気浄化装置１は、請求項に記載の凝集手段としての凝集器３、微粒子捕集器４から構成されている。
【００１７】
凝集器３は、微粒子捕集器４にて排気微粒子（以下、ＰＭ（「Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ」）という）を捕集し易くするために、ＰＭを凝集し大粒化する装置である。凝集器３は、内部を排ガスが流通可能な略円筒状のハウジング３１を有し、コロナ放電によりＰＭを帯電させるためのコロナ放電電極３２と、コロナ放電電極３２よりも下流側に帯電したＰＭを凝集する導電性網３４が設けられている。
【００１８】
コロナ放電電極３２は、先端に放電部３３を有し、ハウジング３１の側壁に放電部３３が排ガスに曝されるように設けられている。コロナ放電電極３２には、図示しない高電圧発生器が接続されており、高電圧発生器で発生させた負の高電圧がコロナ放電電極３２に印加される。コロナ放電電極３２に負の高電圧が印加されると、放電部３３付近においてコロナ放電が発生する。ＰＭは、このコロナ放電によって負に帯電される。なお、高電圧発生器は、一般的な火花点火式エンジンの点火装置の高電圧発生器と同様の構造をなしており、コイル部、トランジスタ、および信号発生器から構成されている。
【００１９】
導電性網３４は、例えば、網目構造を有する金属製の網から構成されており、電気的に接地されている。導電性網３４と上記放電部３３とは、一対の電極構造を形成している。導電性網３４は、負に帯電したＰＭを凝集し、ＰＭの粒子を大粒化する。そして、後述する微粒子捕集器４に凝集したＰＭを放出する。以下、導電性網３４にて凝集したＰＭを凝集ＰＭという。凝集器３にてＰＭを大粒化するメカニズムについては後ほど説明する。
【００２０】
凝集器３の下流側には、微粒子捕集器４が接続されており、凝集器３で凝集した凝集ＰＭをこの捕集器４で捕捉し溜め置く。図２は、この捕集器４の外観図である。図１には、図２に示す捕集器４の断面が示されている。
【００２１】
これらの図に示すように、捕集器４は、請求項に記載の容積室としての容積室４１と、排ガスの流れを偏向する請求項に記載のガス流れ偏向手段としての偏向板４５とから構成されている。
【００２２】
容積室４１は、排気管２の下側に設けられ、底部４２と、その底部４２の周囲に起立した側壁４３とから構成されている。底部４２と対向する面には、開口部４４が形成されており、開口部４４は、排気管２に開口している。排気管２には、排気管２を流通する排ガスの流れを偏向する偏向板４５が設けられている。
【００２３】
偏向板４５は、図１に示すように、排気管２の内壁面の上側から容積室４１の底部４２に向かって突出するように設けられている。偏向板４５の長さは、その先端が容積室４１の開口部４４と底部４２の間に位置するような長さとなっている。
【００２４】
容積室４１と偏向板４５とを上記のような配置にすると、この微粒子捕集器４に流入する排ガスは、図１中の破線で示す矢印のように蛇行する。具体的には、排気管２を流れてきた排ガスは、偏向板４５によってその流れが偏向され、容積室４１の底部４２に向かって流れる。そして、その流れは、底部４２および側壁４３に沿って流れ、再び排気管２に戻る。
【００２５】
この捕集器４では、排ガスを蛇行させ排ガスとともに流れる凝集ＰＭに遠心力Ｆｋを発生させている。凝集ＰＭは、この遠心力Ｆｋにより排ガス流れから離脱し、底部４２および側壁４３に捕捉され、その後、溜め置かれる。凝集ＰＭを捕捉し、溜め置くメカニズムについては、後ほど説明する。この排気管２には、図示しない酸化触媒やＮＯｘ触媒が接続されており、捕集器４にて凝集ＰＭが除かれた排ガス中のその他の汚染物質を上記触媒にて浄化する。
【００２６】
次に、このように構成した内燃機関の排気浄化装置１の作用について説明する。エンジンの排気弁から排出され、ＰＭを含んだ排ガスは、凝集器３のハウジング３１に流入する。その後、排ガスは、コロナ放電電極３２の放電部３３を通過する。図３に示すように、放電部３３には、高電圧発生器より負の高電圧が印加されており、放電部３３から電子が放出され、付近の酸素等の電気親和性の高い気体分子Ｇが負イオン化する（図３中（ａ））。
【００２７】
負イオン化された気体分子Ｇは、排ガス中のＰＭに付着し、ＰＭが負に帯電する（図３中（ｂ））。負に帯電したＰＭは、排ガスの流れとクーロン力により、導電性網３４に向かって移動する。負に帯電したＰＭと導電性網３４のとの電位差は、非常に大きいため、ＰＭはクーロン力により導電性網３４に引き寄せられる。そして、ＰＭはこの導電性網３４上に静電捕集され、ＰＭが凝集し、凝集ＰＭとなる。導電性網３４は接地されているので、凝集ＰＭに付着している電子は、導電性網３４に移動し、凝集ＰＭから電子が取り除かれる（図３中（ｃ））。電子が取り除かれた凝集ＰＭは、排ガスの流れ等により、導電性網３４から剥離する（図３中（ｄ））。凝集ＰＭは、凝集前のＰＭよりも大粒化しており、質量も大きくなっている。凝集ＰＭは、導電性網３４から離脱し、排ガスの流れとともに微粒子捕集器４に流入する。
【００２８】
捕集器４に流入した凝集ＰＭを含む排ガスは、偏向板４５によってその流れが偏向され、容積室４１の底部４２に向かって流れる（破線で示す矢印）。そして、その流れは、図４に示すように、底部４２および側壁４３に沿って流れ、再び排気管２に戻る（破線で示す矢印）。
【００２９】
排ガスが容積室４１に入り、再び排気管２に戻る過程において、凝集ＰＭには、図４の実線で示す矢印の方向の遠心力Ｆｋが働く。この遠心力Ｆｋの方向は、排気管２から底部４２および側壁４３に向かう方向である。凝集ＰＭに前記方向の遠心力Ｆｋが働くと、凝集ＰＭは、排ガス流れから離脱し、底部４２および側壁４３に捕捉される。容積室４１は、排気管２の下側に設けられているので、排ガスが流通していない間、もしくはエンジンが停止している間もこの容積室４１に凝集ＰＭを溜め置くことができる。
【００３０】
更に、本実施形態では、容積室４１の底部４２および側壁４３は、遠心力Ｆｋによって排ガス流れから離脱する凝集ＰＭと容積室４１に溜め置かれている凝集ＰＭとが当接結合するように設けられている。また、凝集ＰＭ同士が当接結合する確立を高めるように、凝集ＰＭの排ガス流れからの離脱方向が所定の狭領域に集合し易いように設けられている。これにより、容積室４１の凝集ＰＭ同士は、当接結合し、大きな塊となりその自重が増す。
【００３１】
このことにより、容積室４１に溜め置かれている凝集ＰＭの舞い上がりが阻止され、凝集ＰＭが再び排ガス流れに混入して外部に放出されないようにすることができる。
【００３２】
また、容積室４１の底部４２および側壁４３は、容積室４１に溜め置かれている凝集ＰＭに対する、遠心力Ｆｋが作用した凝集ＰＭの当接結合の連続動作により、凝集ＰＭが大きな塊となり、底部４２または側壁４３に常に押さえつけられるように設けられている。これにより、容積室４１に溜め置かれている凝集ＰＭの舞い上がりが阻止され、凝集ＰＭの滞在安定性が促進され、凝集ＰＭが再び排ガス流れに混入して外部に放出されないようにすることができる。
【００３３】
本実施形態の微粒子捕集器４は、エンジンが作動しているとき、または停止しているときであっても容積室４１に常に捕集したＰＭを外部に放出することなく溜め置くことができる。容積室４１の容積を調整すれば、長時間、例えば車両の工場出荷からその車両が廃車されるまでの間、エンジンから排出されるＰＭを溜め置くこともできる。
【００３４】
本実施形態の他の例として、図７に示すように微粒子捕集器４を複数個直列に接続するようにしても良い。これによれば、例えば、車両に搭載する上で、捕集器４の上下方向の寸法が確保できない場合等に有効である。
【００３５】
また、本実施形態の微粒子捕集器４は、容積室４１と偏向板４５によって排ガスの流れを蛇行させるだけなので、従来技術のようにサイクロンを利用した微粒子捕集器やフィルタを利用した微粒子捕集器に比べ圧力損失を小さくすることができる。
【００３６】
次に、凝集ＰＭに発生する上記遠心力Ｆｋと微粒子捕集器４によるＰＭの捕集能力について説明する。本実施形態では、捕集器４にＰＭを流入させる前に、凝集器３にてＰＭを凝集させている。これは、捕集器４にてＰＭに発生させる遠心力Ｆｋを大きくし、捕集器４のＰＭ捕集能力を向上させるためである。
【００３７】
図５に遠心力Ｆｋを算出するためのモデルを示す。凝集ＰＭが排ガスの流れに乗り偏向板４５の先端を中心とした半径Ｒの円弧上を移動する場合を想定して、ＰＭに発生する遠心力Ｆｋを算出する。遠心力Ｆｋ（Ｎ）は、ＰＭの質量とＰＭの速度ｖｅと上記半径Ｒとから算出することができる。遠心力Ｆｋは、下記式１のように表すことができる。
【００３８】
（式１）
Ｆｋ＝４／３×π×（ｄ／２）３×ρ×ｖｅ２／Ｒ（Ｎ）
ここで、ｄは凝集ＰＭの直径であり、ρはＰＭの密度であり、ｖｅは排ガス流の流速、すなわち凝集ＰＭの移動速度である。
【００３９】
図６に凝集ＰＭと凝集されていないＰＭとの遠心力Ｆｋを比較したグラフを示す。このグラフは、片対数グラフとなっており、横軸に排ガスの流速ｖｅ（ｍ／ｓｅｃ）をとり、縦軸に遠心力Ｆｋ（Ｎ）の対数をとっている。図６のグラフでは、凝集ＰＭの計算結果を実線で表し、凝集されていないＰＭの計算結果を破線で表している。ここで、凝集ＰＭの直径ｄは、凝集されていないＰＭの直径の約５０倍の大きさとして計算している。このグラフによると、排ガスの流速ｖｅ＝２０ｍ／ｓｅｃのとき、凝集ＰＭの遠心力Ｆｋは、凝集されていないＰＭの約１０万倍であることがわかる。これにより、凝集ＰＭは、排ガスから離脱し易くなり、凝集器３を設けない場合に比べ、容積室４１にＰＭが溜まり易くなる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による内燃機関の排気浄化装置を図８および図９に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一名称、符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。図８は、第２実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の外観図である。図９は、図８の微粒子捕集器の断面図である。
【００４１】
図８および図９に示すように、本実施形態の捕集器４は、容積室４１ａと凝集ＰＭを溜め置く捕集タンク４７と偏向板４５ａとを備えている。捕集タンク４７ａは、容積室４１ａの底部４２ａに接続されている連通路４６ａと接続されている。
【００４２】
捕集器４に流入した凝集ＰＭは、第１実施形態と同様、発生する遠心力Ｆｋにより排ガスより離脱し、底部４２ａに向かって移動する。底部４２ａには、連通路４６ａが接続されているので、凝集ＰＭは、連通路４６ａを介して捕集タンク４７ａに移動する。これによれば、捕集タンク４７ａ内は、連通路４６ａを介して容積室４１ａに接続されているので、排ガスの通り道となっていない。したがって、排ガスの流れがこの捕集タンク４７ａに流れ込むことがほとんどないため、より確実に凝集ＰＭの舞い上がりを阻止することができる。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による内燃機関の排気浄化装置を図１０に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一名称、符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。図１０は、第３実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の断面図である。
【００４４】
図１０に示すように、本実施形態の捕集器４は、容積室４１ｂとその容積室４１ｂに散布装置としてのオイル添加弁５と偏向板４５ｂを備えている。オイル添加弁５は、図示しないポンプおよびオイルタンクと接続されており、容積室４１ｂに請求項に記載の粘性物質としてのオイル５１を散布する。これによれば、散布されるオイル５１により容積室４１ｂに溜め置かれている凝集ＰＭ同士が接着するので、排ガスの流れによる凝集ＰＭの舞い上がりが阻止することができる。
【００４５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による内燃機関の排気浄化装置を図１１に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一名称、符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。図１１は、第４実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の断面図である。
【００４６】
図１１に示すように、本実施形態の捕集器４は、容積室４１ｃとその容積室４１ｃに凝集ＰＭを焼却するためのヒータ６と偏向板４５ｃを備えている。このヒータ６は、具体的には、セラミックヒータである。このヒータ６には、図示しない電源と制御装置が接続されており、所定のタイミングでこのヒータ６を発熱させ、容積室４１ｃに溜め置かれている凝集ＰＭを焼却する。これにより、容積室４１ｃの容積が小さくとも凝集ＰＭを捕集し、溜め置くことができる。
【００４７】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による内燃機関の排気浄化装置を図１２から図１５に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一名称、符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。図１２は、第５実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の外観図である。図１３は、本実施形態の微粒子捕集器の正面図である。図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線の断面図である。図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線の断面図である。
【００４８】
図１２および図１３に示すように、本実施形態の捕集器４は、第１実施形態と同様に排気管２の下側に容積室４１ｄを備えている。ただし、本実施形態の捕集器４の容積室４１ｄは、第１実施形態の容積室４１よりも幅が大きい。容積室４１ｄには、第１実施形態と同様、偏向板４５ｄが設けられている。この偏向板４５ｄの幅は、図１５に示すように、容積室４１ｄの内壁の幅よりも小さい。
【００４９】
これにより、捕集器４に流入した排ガスは、偏向板４５ｄによって、下方向だけでなく水平方向にも流れる（図１４の破線で示す矢印）。凝集ＰＭは、第１実施形態に記載した同じ原理で、容積室４１ｄの底部４２ｄおよび側壁４３ｄに捕捉され、溜め置かれる。本実施形態では、側壁４３ｄは、排気管２の中心軸を含む平面よりも下側に設けられているので、側壁４３ｄに捕捉された凝集ＰＭが自重や車両の振動で落下しても排気管２を通らない。これにより、排ガスに凝集ＰＭが混入することを防止することができる。
【００５０】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による内燃機関の排気浄化装置を図１６および図１７に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一名称、符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。図１６は、第６実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の外観図である。図１７は、図１６の微粒子捕集器の断面図である。
【００５１】
図１６に示すように、本実施形態の捕集器４は、入口管２ａ、出口管２ｂ、および内部が空洞となっている略直方体のハウジング７から構成されている。入口管２ａは、ハウジング７に排ガスを流入させるための配管であり、ハウジング７の第１側壁面７２に接続されている。出口管２ｂは、ハウジング７に流入した排ガスを排出するための配管であり、ハウジング７の第２側壁面７３に接続されている。
【００５２】
図１７に示すように、第１、第２側壁面７２、７３は、それぞれの側壁面７２、７３に接続されている両管２ａ、２ｂの軸が所定の角度θをなすような位置となっている。ハウジング７は、排ガスが流通する通路室７１と凝集ＰＭを捕捉し、溜め置くための容積室４１ｅを備えている。通路室７１は、入口管２ａと出口管２ｂと接続されている。
【００５３】
これにより、入口管２ａから流入した排ガスは、通路室７１で排ガスの流れる方向が変えられ、出口管２ｂから排出される（図１７中の破線の矢印）。これにより、ハウジング７に排ガスとともに流入した凝集ＰＭに図１７中の実線で示す矢印の方向の遠心力Ｆｋが発生する。前記所定の角度θは、小さいほど良い。この角度θが小さいほど発生する遠心力Ｆｋは大きくなり、凝集ＰＭが排ガスから離脱し易くなる。
【００５４】
容積室４１ｅは、通路室７１よりも下側に、かつ凝集ＰＭに発生する遠心力Ｆｋの方向の先に設けられている。容積室４１ｅは、第１実施形態と同様、底部４２ｅおよび側壁４３ｅを備えており、上部は、通路室７１と連通している。これにより、排ガスから離脱した凝集ＰＭを捕捉、溜め置くことができる。なお、本実施形態では、通路室７１は、請求項に記載の排気管、およびガス流偏向手段としての機能を有するものとなる。
【００５５】
本実施形態の捕集器４は、排ガスの流れを偏向する通路室７１を有するハウジング７を備え、ハウジング７に接続される入口管２ａと出口管２ｂは、両管２ａ、２ｂの軸が所定の角度θをなすように接続されているので、凝集器３や捕集器４に接続される排気管２を軸方向に延ばして設置することができない場合に適している。
【００５６】
（第７実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による内燃機関の排気浄化装置を図１８から図２０に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一名称、符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。図１８は、第７実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の断面図である。図１９は、図１８の微粒子捕集器に設けられている旋回流発生器の斜視図である。図２０は、図１８のＸＸ−ＸＸ線の断面図である。
【００５７】
図１８に示すように、排気管２の管路途中には、請求項に記載の旋回流発生手段としての旋回流発生器８が設けられている。旋回流発生器８は、排気管２の中心軸を旋回軸とした旋回流を発生するものである。この旋回流発生器８は、図１９に示すように、円柱部材８１から構成されている。円柱部材８１の内部には、一方の端面から、他方の端面に排ガスを流通させる貫通孔８２が複数個設けられている。これらの貫通孔８２は、他方の端面から流出した排ガスが旋回流となるように、形成されている。具体的には、貫通孔８２の入口側開口部と出口側開口部の関係が、前記一方の端面と前記他方の端面を円柱部材８１の中心軸を中心に回転させた位置となるようにしている。
【００５８】
図１８に示すように、排気管２の下側、かつ円柱部材８１の下流側には、容積室４１ｆが設けられている。更に、この容積室４１ｆの底部４２ｆには、連通路４６ｆおよび捕集タンク４７ｆが設けられている。
【００５９】
排ガスが円柱部材８１に流入すると、図２０に示すように、排気管２の中心軸を旋回軸とした旋回流が発生する。すると、排ガスに含まれる凝集ＰＭには、排気管２の内壁面に向かう方向の遠心力Ｆｋが発生する。結果、排ガスから離脱した凝集ＰＭは、容積室４１ｆに捕捉される。そして、捕捉された凝集ＰＭは、連通路４６ｆを通って捕集タンク４７ｆに溜め置かれる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態による内燃機関の排気浄化装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態による微粒子捕集器の外観図である。
【図３】凝集器にて、ＰＭを凝集させる過程を示す図である。
【図４】図２の微粒子捕集器の断面図である。
【図５】微粒子捕集器内を移動する凝集ＰＭに発生する遠心力を説明する図である。
【図６】排ガス流速と、凝集されていないＰＭまたは凝集ＰＭに発生する遠心力の対数との関係を示す片対数グラフである。
【図７】第１実施形態のその他の実施形態による微粒子捕集器の断面図である。
【図８】第２実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の外観図である。
【図９】図８の微粒子捕集器の断面図である。
【図１０】第３実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の断面図である。
【図１１】第４実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の断面図である。
【図１２】第５実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の外観図である。
【図１３】本実施形態の微粒子捕集器の正面図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線の断面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線の断面図である。
【図１６】第６実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の外観図である。
【図１７】図１６の微粒子捕集器の断面図である。
【図１８】第７実施形態による排気浄化装置の微粒子捕集器の断面図である。
【図１９】図１８の微粒子捕集器に設けられている旋回流発生器の斜視図である。
【図２０】図１８のＸＸ−ＸＸ線の断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１          排気浄化装置
２          排気管
３          凝集器（凝集手段）
３１        ハウジング
３２        コロナ放電電極
３３        放電部
３４        導電性網
４          微粒子捕集器
４１        容積室
４２        底部
４３        側壁
４４        開口部
４５        偏向板（ガス流れ偏向手段）
４６        連通路
４７        捕集タンク
５          オイル添加弁（散布手段）
６          ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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