(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス導入面が開口されると共に排ガス導出面が閉塞してなる第１排ガス通路と，該第１排ガス通路と隔壁を隔てて隣接し，排ガス導入面が閉塞されると共に排ガス導出面が開口してなる第２排ガス通路とを少なくとも１組み備えており，上記第１排ガス通路に導入された排ガスが，上記隔壁を介して第２排ガス通路に進入し，排ガス導出面から外部へ導出されるよう構成されており，
上記第１排ガス通路の少なくとも一部には排ガス流れ方向と平行に放電電極が設けてあり，上記排ガス導入面には該放電電極との間で放電が発生可能となる極性の帯電電極が設けてあり，
また，上記放電電極は，上記第１排ガス通路の内壁面と点接触するよう構成されており，上記帯電電極は，導入された排ガス中の煤が上記第１排ガス通路の内壁面に堆積することで形成された堆積煤層と電気的に接触可能に構成されていることを特徴とする放電再生式捕集フィルタ。
【請求項２】
請求項１において，上記放電電極は螺旋状ワイヤまたは側面に突起部を有するワイヤであることを特徴とする放電再生式捕集フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，ディーゼルエンジン等の排気系に，排ガス中に含まれる煤等を捕集除去するために設置される放電再生式捕集フィルタに関する。
【０００２】
【従来技術】
ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる炭素等を含んだ煤を捕集除去するために，ディーゼルエンジン排気系にはセラミックハニカム等よりなる捕集フィルタが設置されている。
捕集フィルタ内には排ガス通路が設けてあり，該排ガス通路を通過する際に排ガス中の煤は排ガス通路の内壁面に堆積する。これにより，捕集フィルタを通過し終えた排ガスは煤を殆ど含まなくなる。
ただし，煤が堆積するままでは徐々に捕集フィルタの通気性が悪化して，排ガスの通りが悪くなり，圧力損失が増大する。そのため，適当な手段で堆積した煤を除去する必要がある。
従来，捕集フィルタに堆積した煤は該捕集フィルタ外に設けた電気ヒータやバーナ等を用いて，捕集フィルタを加熱することで燃焼除去していた。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，煤の燃焼除去のために捕集フィルタを加熱すると，煤の燃焼熱により捕集フィルタに温度ムラが生じ，クラック等が発生することがある。また，燃焼熱により捕集フィルタが溶損することもある。
また，電気ヒータやバーナーを設けることで，捕集フィルタやエンジン排気系全体の構成が複雑となる上，電気ヒータやバーナーの設置コスト，ランニングコストが必要で，コスト高となる問題もあった。
【０００４】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，捕集フィルタの損傷が生じ難く，構成が単純で装置コストやランニングコストが安価，またエンジン性能を低下させ難い放電再生式捕集フィルタを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，排ガス導入面が開口されると共に排ガス導出面が閉塞してなる第１排ガス通路と，該第１排ガス通路と隔壁を隔てて隣接し，排ガス導入面が閉塞されると共に排ガス導出面が開口してなる第２排ガス通路とを少なくとも１組み備えており，上記第１排ガス通路に導入された排ガスが，上記隔壁を介して第２排ガス通路に進入し，排ガス導出面から外部へ導出されるよう構成されており，
上記第１排ガス通路の少なくとも一部には排ガス流れ方向と平行に放電電極が設けてあり，上記排ガス導入面には該放電電極との間で放電が発生可能となる極性の帯電電極が設けてあり，
また，上記放電電極は，上記第１排ガス通路の内壁面と点接触するよう構成されており，上記帯電電極は，導入された排ガス中の煤が上記第１排ガス通路の内壁面に堆積することで形成された堆積煤層と電気的に接触可能に構成されていることを特徴とする放電再生式捕集フィルタにある。
【０００６】
本発明において最も注目すべきことは，第１排ガス通路の少なくとも一部に放電電極を設け，排ガス導入面に極性の異なる帯電電極を設け，更に上記帯電電極は排ガス通路の内壁面の堆積煤層と電気的に接触可能に構成されていることである。
また，帯電電極と放電電極の極性は両者の間で放電が可能となるように構成すればよく，例えば放電電極を正，帯電電極を負としたり，その反対としてもよい。更に，放電電極と帯電電極のいずれか一方を接地してもよい。
【０００７】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明にかかる放電再生式捕集フィルタの排ガス導入面には帯電電極が設けてある。
ところで，本発明にかかる放電再生式捕集フィルタは，排ガス導入面が開口されると共に排ガス導出面が閉塞してなる第１排ガス通路と，該第１排ガス通路と隔壁を隔てて隣接し，排ガス導入面が閉塞されると共に排ガス導出面が開口してなる第２排ガス通路とを備えている。
排ガス導入面から導入された排ガスは第１排ガス通路から隔壁を介して第２排ガス通路に進入し，排ガス導出面から外部へ導出されるよう構成されている。
【０００８】
従って，煤は排ガスと共に放電再生式捕集フィルタに導入され，排ガスが隔壁を通過する際に第１排ガス通路の内壁面に堆積し，排ガス導入面から排ガス導出面に至る堆積煤層を形成する。堆積煤層と帯電電極とは電気的に接触可能に構成されており，また，排ガス中の煤は導電性である。よって，堆積煤層は帯電電極と同極性の電極として機能する。
【０００９】
放電電極は第１排ガス通路の内壁面に点接触するよう設置してあり，このため放電電極において最も電界強度が高くなるのが内壁面と点接触する箇所となる。
従って，上記点接触した箇所と堆積煤層との間で放電が発生する。
一般に煤は粒径が１μｍ前後と微細でポーラスであるため，上記放電により容易に発熱・燃焼する。
以上により，堆積煤層で放電電極の点接触箇所との近傍は上記放電により燃焼除去される。
【００１０】
また，例えば後述する実施形態例等に示すごとき第１排ガス通路のコーナー部等，放電電極が点接触していない部分では，放電が生じないまたは生じ難いため，堆積煤層がそのまま残留する。
残った堆積煤層は帯電電極と同極性で第１排ガス通路内に形成された電極として機能するため，今後再び煤が堆積して，放電電極と内壁面との点接触箇所まで堆積煤層が形成された際に，これらの堆積煤層が帯電電極と同極性になるために放電電極との間で放電が発生し，堆積煤層の煤を燃焼除去することができる。
【００１１】
このように，第１排ガス通路内に予め放電電極と対になる電極をつくらずとも，煤が主として導電性であることを利用して，堆積煤層を捕集フィルタの導入面に設けた帯電電極と同極の電極として機能させることができる。
【００１２】
また，堆積煤層は放電により徐々に燃焼するため，放電再生式捕集フィルタの圧力損失が高くならなく，また部分的に高温となることが防止され，捕集フィルタの損傷も生じ難い。また，同様の理由から捕集フィルタの溶損も生じ難い。
【００１３】
また，放電再生式捕集フィルタの第１排ガス通路には放電電極だけを設置すればよく，放電電極と対になる帯電電極は排ガス導入面という捕集フィルタ外部に設けてその機能を発揮させることができる。
このため，捕集フィルタの構成が単純で製造が容易なため，コストを安価とすることができる。
【００１４】
更に，実際の放電が発生するまでは電力消費がほとんどないため，ランニングコストが安価である。
また，煤が堆積すると共に徐々に放電が始まり，継続的に燃焼除去できるため，常時第１排ガス通路はクリアで排ガス流れが阻害され難い。このため，エンジン背圧が上昇し難く，エンジン性能の低下を防止することができる。
【００１５】
以上，本発明によれば，捕集フィルタの損傷が生じ難く，構成が単純で装置コストやランニングコストが安価，またエンジン性能を低下させ難い放電再生式捕集フィルタを提供することができる。
【００１６】
次に，請求項２に記載の発明のように，上記放電電極は螺旋状ワイヤまたは側面に突出した突起部を有するワイヤであることが好ましい。
これにより，放電開始電圧を低くすること，放電によって放電電極の摩耗損傷を少なくすることができる。
【００１７】
なお，上記螺旋状ワイヤでは螺旋の外周側が第１排ガス通路の内壁面に対して点接触する部分となる。上記突起部を有するワイヤの場合は各突起部の先端が第１排ガス通路の内壁面に対して点接触する部分となる。
また，上記突起部を有するワイヤよりなる放電電極の場合は，突起部の数はより多いほうが好ましい。放電は第１排ガス通路の内壁面と放電電極とが点接触する箇所で生じるため，突起部が多ければその分放電の発生箇所が多くなるためである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる放電再生式捕集フィルタにつき，図１〜図７を用いて説明する。
図１に示すごとく，本例にかかる放電再生式捕集フィルタ１（以下捕集フィルタ１とする）排ガス導入面１８１が開口し，排ガス導出面１８２を閉塞してなる第１排ガス通路１０と，該第１排ガス通路１０と隔壁１３を隔てて隣接し，排ガス導入面１８１を閉塞し，排ガス導出面１８２を開口してなる第２排ガス通路１０１とを多数組み備えており，かつ上記第１排ガス通路１０から導入された排ガス３が，上記隔壁１３を介して第２排ガス通路１０１に進入し，排ガス導出面１８２から外部へ導出されるよう構成されている。
【００１９】
上記第１排ガス通路１０には排ガス流れ方向と平行に放電電極１２が設けてある。上記排ガス導入面１８１には負電極である帯電電極１１が設けてある。
また，上記放電電極１２は一部が上記第１排ガス通路１０の内壁面１３０と点接触するよう構成されている。上記帯電電極１１は，図３に示すごとく，導入された排ガス３中の煤が上記第１排ガス通路１０の内壁面１３０に堆積することで形成された堆積煤層８０と電気的に接触可能に構成されている。このため，堆積煤層８０は負電極として機能する。
【００２０】
以下，詳細に説明する。
本例の捕集フィルタ１は，図１，図２に示すごとき円柱状のコージェライトセラミックハニカム体で，内部に断面四角形の多数の第１，第２排ガス通路１０，１０１が設けてある。また，上記ハニカム体はガス透過性の多孔質よりなる。
この捕集フィルタ１は図面左方の排ガス導入面１８１より排ガス３が導入され，図面右方の排ガス導出面１８２より浄化された排ガス３０が導出されるようディーゼルエンジンの排気系に設置される（図４参照）。
【００２１】
また，図１に示すごとく，捕集フィルタ１において，導入面１８１側に栓詰１４１を設けた第２排ガス通路１０１と，導出面１８２側に栓詰１４２を設けた第１排ガス通路１０とが隣接するように配置されている。
なお，ハニカム体は断面円形で，排ガス導入面１８１側の口径が１４０ｍｍ，排ガス流れ方向の長さが１４０ｍｍである。
【００２２】
排ガス３は図１に示すごとく，第１排ガス通路１０から捕集フィルタ１内に導入され，図１，図３（ａ）に示すごとく，第１排ガス通路１０途中の内壁面１３０から隔壁１３を経て隣接する第２排ガス通路１０１に進入し，その後捕集フィルタ１の外部に導出される。
第１排ガス通路１０から第２排ガス通路１０１に移る際に排ガス３中に含まれる煤が内壁面１３０表面に取り残される。
こうして，図３（ｂ）に示すごとく，内壁面１３０に堆積煤層８０が形成される。
【００２３】
上記第１排ガス通路１０には，図１，図２に示すごとく，径０．１〜１．０ｍｍの金属製の螺旋状ワイヤよりなる放電電極１２が配置され，該放電電極１２の末端は第１排ガス通路１０の栓詰１４２を通じて捕集フィルタ１外部へ引き出されている。
また，図１より知れるごとく，捕集フィルタ１の排ガス導入面１４１には帯電電極１１が設けてある。帯電電極１１は内壁面１３０の側部に設けた薄膜状の電極で，Ｐｔペーストを焼きつけして作製されている。
各帯電電極１１と放電電極１２とは，両電極間にて放電が可能となるような電位差を加えることができるようにそれぞれ電源１９を設けた回路１９０に接続されている。
【００２４】
本例の捕集フィルタ１による排ガス中３の煤の捕集除去について説明する。
放電電極１２と帯電電極１１とに通電し，排ガス３を捕集フィルタ１に導入する。
図１，図３（ａ）に示すごとく，導入された排ガス３が内壁面１３０を通じて第１排ガス通路１０から第２排ガス通路１０１へと流れる。
そのため，図３（ｂ）に示すごとく，時間の経過と共に内壁面１３０の表面に煤が堆積し，堆積煤層８０が形成される。堆積煤層８０が成長することで，該堆積煤層８０は排ガス導入面１８１で帯電電極１１と接触することとなる。
よって，堆積煤層８０は帯電電極１１によって負に帯電し，電極として機能し，このため放電電極１２と内壁面１３０との点接触箇所（図３に示すＡ部）において堆積煤層８０との間に放電が発生する。
【００２５】
放電により堆積煤層８０が加熱され，煤が燃焼除去される。よって，図４（ｂ）に示すごとく，放電の発生したＡ部近傍の側部内壁面１３１は堆積煤層８０が除去され，再び内壁面１３０から隔壁１３を通じて排ガス３が流れるようになる。また，コーナー部１３２では放電電極１２が点接触する箇所を持たないため，殆ど放電が発生せず，そのまま堆積煤層８０が残留する。
【００２６】
その後，再び堆積煤層８０が側部内壁面１３１に形成されるが，上述と同様のプロセスから放電が発生して堆積煤層８０が再び除去される。
コーナー部１３２に残った堆積煤層８０は帯電電極１１と常時導通して，該帯電電極１１と同極の第１排気ガス通路１０内電極として機能する。
以上のメカニズムにより，放電再生式捕集フィルタ１では，捕集した煤を自動的に除去することができる。
【００２７】
次に，本例にかかる放電再生式捕集フィルタ１の性能について測定し，その結果について説明する。
ディーゼルエンジン実機４を搭載した簡易試験機４９を準備した。この試験機４９の構造を図５に記載した。
エンジン実機４の排気部に接続された排気系４１の途中に本例の捕集フィルタ１を設置する。捕集フィルタ１の導入側と導出側には差圧計４５を設置して，捕集フィルタ１の導入側と導出側の圧力差を測定する。
捕集フィルタ１の排ガス導入面１８２に設けた帯電電極１１と排気通路１０内の多数の放電電極１２とをそれぞれ電源４３に接続する。
【００２８】
電源４３より放電電極１２に対し周波数６０Ｈｚ，実効値で５００Ｖのサイン波の交流電圧を印加し，次いでエンジン実機４を回転数２０００ｒｐｍ，低負荷で駆動し，排ガスを発生させた。
この結果，図６より知れるごとく，差圧計４５より得られた捕集フィルタ１の圧力損失はエンジン駆動直後からしばらくの間は一様に増加したが，ある時間から殆ど変化しなくなった。
これは放電によって煤が燃えて通気性が向上するためである。
【００２９】
また，比較例として，上記と同様の試験を放電電極１２に電圧を印加することなく行なった。その結果，図６より知れるごとく，圧力損失は増大し続けた。
これは時間経過と共に内壁面１３０に煤が堆積し，排ガス３が内壁面１３０から隔壁１３を経由して第１排ガス通路１０から第２排ガス通路１０１へ移ることが困難となったためである。
【００３０】
次に本例の作用効果について説明する。
本例では，捕集フィルタ１の排ガス導入面１８１に帯電電極１１が設けてある。
排ガス３と共に煤は捕集フィルタ１に導入されて，排ガス通路の内壁面１３０に堆積し，排ガス導入面１８１から排ガス導出面１８２にわたる堆積煤層８０を形成する。堆積煤層８０と帯電電極１１とが電気的に接触可能に構成されているため，両者は導通して堆積煤層８０が帯電電極１１と同様に負電極として機能する。よって，堆積煤層８０と放電電極１２との間に放電を発生させることができる。
【００３１】
堆積煤層８０の側部内壁面１３１に堆積した部分は上記放電により燃焼除去される。コーナー部１３２では堆積煤層８０と内壁面１３０とが点接触しないため，放電が生じず，堆積煤層８０はそのまま残留する。
残留した堆積煤層８０は帯電電極１１と導通し，その後は第１排気ガス通路１０内の放電電極１２と対になる負電極として機能する。
【００３２】
このように本例では，堆積煤層８０が放電により徐々に燃焼除去されるため，フィルタの圧力損失の上昇もなく，また，捕集フィルタ１が部分的に高温となることが防止される。よって，熱による損傷，溶損が生じ難い。
【００３３】
また，第１排ガス通路１０に放電電極１２だけを設置すればよく，帯電電極１１は排ガス導入面１８１という捕集フィルタ１外に設けることができる。このため，構成が単純で製造が容易となり，コストが安価である。
【００３４】
更に，実際の放電が発生するまでは電力消費がほとんどないため，ランニングコストが安価である。
また，煤が堆積すると共に徐々に放電，燃焼，除去されるため，常時第１排ガス導入路１０がクリアで排ガス流れが阻害され難い。このため，エンジン背圧が上昇し難く，エンジン性能の低下を防止することができる。
【００３５】
以上，本例によれば，捕集フィルタの損傷が生じ難く，構成が単純で装置コストやランニングコストが安価，またエンジン性能を低下させ難い放電再生式捕集フィルタを提供することができる。
【００３６】
なお，放電電極１２として図７（ａ），（ｂ）に示すごとき，側面に突出した突起部１２５を有するワイヤよりなるものを使用することができる。
この放電電極１２は，突起部１２５の先端が排ガス通路の内壁面１３０と点接触するように設置され，放電は上記突起部１２５の先端近傍を中心に発生する。
このような形態の放電電極１２についても，上述した本例と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，捕集フィルタの損傷が生じ難く，構成が単純で装置コストやランニングコストが安価，またエンジン性能を低下させ難い放電再生式捕集フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例における，放電再生式捕集フィルタの断面説明図。
【図２】実施形態例における，放電再生式捕集フィルタの説明図。
【図３】実施形態例における，（ａ）第１排ガス通路の断面説明図，（ｂ）内壁面に堆積煤層が形成された第１排ガス通路の断面説明図。
【図４】実施形態例における，（ａ）第１排ガス通路のコーナー部近傍の断面説明図，（ｂ）コーナー部にのみ堆積煤層が残留した状態の断面説明図。
【図５】実施形態例における，試験機の構成を示す説明図。
【図６】実施形態例における，本例及び比較例における時間と圧力損失との関係を示す線図。
【図７】実施形態例における，（ａ）他の放電電極を設けた排ガス通路の説明図，（ｂ）放電電極の説明図。
【符号の説明】
１．．．放電再生式捕集フィルタ，
１０．．．第１排ガス通路，
１０１．．．第２排ガス通路，
１１．．．帯電電極，
１２．．．放電電極，
１３．．．隔壁，
１３０．．．内壁面，
１８１．．．排ガス導入面，
１８２．．．排ガス導出面，
３．．．排ガス，
【図１】
0004281186.tif 000002
【図２】
0004281186.tif 000003
【図３】
0004281186.tif 000004
【図４】
0004281186.tif 000005
【図５】
0004281186.tif 000006
【図６】
0004281186.tif 000007
【図７】
0004281186.tif 000008