(57)【要約】【課題】放電電極を構成する刺状の放電極放電部から集塵フィルタ装置側へ向かうイオン風及び排ガス中のＰＭの移動距離を短くすることによって、ＰＭの捕集効率を向上させた排ガス浄化装置を提供することにある。【解決手段】外殻１内に沿って配置される集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置２と、集塵フィルタ装置２の内側に形成され、ＰＭを含む排ガスが流れる排ガス通路７と、排ガス通路７を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに集塵フィルタ装置２との間に排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風３０を発生させる放電電極４０とを備えた排ガス浄化装置５０において、放電電極４０の上流側に位置する外殻１には、排ガス通路７に対して接線方向に開口する排ガスの旋回流形成管１０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状をなす外殻と、前記外殻内に沿って配置され、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置と、前記集塵フィルタ装置の内側に形成され、粒子状物質を含む排ガスが流れる排ガス通路と、前記排ガス通路中に該排ガス通路を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに前記集塵フィルタ装置との間に前記排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風を発生させる放電電極とを備えた排ガス浄化装置において、
前記放電電極の上流側に位置する前記外殻には、前記排ガス通路に対して接線方向に開口する排ガスの旋回流形成管が設けられていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記旋回流形成管は、前記排ガス通路への開口端が前記排ガス通路の中心に対して対向するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
筒形状をなす外殻と、前記外殻内に沿って配置され、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置と、前記集塵フィルタ装置の内側に形成され、粒子状物質を含む排ガスが流れる排ガス通路と、前記排ガス通路中に該排ガス通路を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに前記集塵フィルタ装置との間に前記排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風を発生させる放電電極とを備えた排ガス浄化装置において、
前記排ガス通路中で、前記放電電極の上流側には、前記排ガス流を衝突させた後に該排ガス流を前記集塵フィルタ装置側に偏向させる案内部材が設けられていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
筒形状をなす外殻と、前記外殻内に沿って配置され、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置と、前記集塵フィルタ装置の内側に形成され、粒子状物質を含む排ガスが流れる排ガス通路と、前記排ガス通路中に該排ガス通路を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに前記集塵フィルタ装置との間に前記排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風を発生させる放電電極とを備えた排ガス浄化装置において、
前記排ガス通路中で、前記放電電極の上流側には、前記排ガス流に半径方向の旋回力を与える旋回フィンが設けられてい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、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の排ガス中に含まれる粒子状物質（パティキュレートマター、以下ＰＭという）などの除去を行う排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、特許文献１（ＷＯ２００５／０２１１６１号公報）に開示された電気式集塵装置の例を示す概略断面図である。
図５において、集塵装置１００は、筒状の外殻１と、放電極主部４及び放電極放電部３からなる放電電極４０と、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置２とを備えている。放電電極４０は、高圧導線５ａ及び碍子５を介して高電圧発生装置２０に接続されている。また、碍子５は、碍子室６内に収納されている。
【０００３】
上記外殻１は筒状に形成され、その内部はＰＭを含む排ガスが流れる排ガス通路７となっており、排ガスは、排ガス通路７を放電電極４０に沿って、図５中の矢印のように流れるようになっている。このため、放電電極４０は、排ガス通路７の中央を排ガス流の方向に沿って延在する放電極主部４と、該放電極主部４から排ガス通路７を横切って集塵フィルタ装置２の側に向かって延びる刺状に形成された複数の放電極放電部３とから構成されている。
【０００４】
このような集塵装置１００においては、高電圧発生装置２０からの高電圧を、高圧導線５ａを介して放電電極４０に印加すると、放電極主部４及び複数の放電極放電部３から集塵フィルタ装置２の集塵極に向けて飛び出すイオンに誘起されたイオン風が生じる。これによって、排ガス流中に含まれるＰＭの大部分は集塵極を通り、該ＰＭはガスとともに集塵極の外側に配置された集塵フィルタ層に導かれ、該集塵フィルタ層にてＰＭの大部分が捕集され、浄化ガスになる。
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００５／０２１１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ディーゼルエンジン等の排ガス中のＰＭを除去して浄化処理を行うには、黒鉛除去装置であるディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）が利用されている。しかしながら、かかるＤＰＦには、次々のような問題点がある。
すなわち、経時的に、ＤＰＦでは、フィルタの目詰まりにより圧力損失が上昇し、これにより排気側に負荷が掛かり、燃料消費効率が上昇するとともに、エンジン出力の低下を来たす、などの悪影響を及ぼすことになる。しかも、このフィルタの目詰まりがさらに進行すると、エンジン停止の事態が発生するおそれがある。
【０００７】
そこで先行技術として、上記特許文献１のような、ＰＭを低圧力損失で処理可能な電気式集塵装置が採用されている。しかしながら、この電気式集塵装置には、次のような解決すべき問題がある。
（１）排ガス通路７に導入される排ガスは、整流された均一な流れであり、放電電極４０を構成する刺状の放電極放電部３の先端部にＰＭが付着しやすく、当該ＰＭの付着により、放電電流が抑制されて、電気式集塵装置１００の捕集効率が低下することになる。
（２）碍子５の表面が、残存ＰＭで経時的に汚れるので、絶縁が保持できなくなり、所定の電圧が印加できなくなる。
（３）ＤＰＦに比較すると、捕集効率が低く、捕集効率の改善が必要である。
（４）排ガス中のＰＭは、イオン風により排ガス流れと直交する方向に移動させられて集塵極外側の集塵フィルタ層に捕集されるが、電極断面の中心位置ほどＰＭが移動する距離が長くなるとともに、主流の軸方向の速度ベクトルが速いほど中心近傍のＰＭの捕集性能が低下することになる。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電電極を構成する刺状の放電極放電部から集塵フィルタ装置側へ向かうイオン風及び排ガス中のＰＭの移動距離を短くすることによって、ＰＭの捕集効率を向上させた排ガス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】
【０００９】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、筒形状をなす外殻と、前記外殻内に沿って配置され、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置と、前記集塵フィルタ装置の内側に形成され、粒子状物質を含む排ガスが流れる排ガス通路と、前記排ガス通路中に該排ガス通路を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに前記集塵フィルタ装置との間に前記排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風を発生させる放電電極とを備えた排ガス浄化装置において、前記放電電極の上流側に位置する前記外殻には、前記排ガス通路に対して接線方向に開口する排ガスの旋回流形成管が設けられている。
【００１０】
本発明において、前記旋回流形成管は、前記排ガス通路への開口端が前記排ガス通路の中心に対して対向するように設けられていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、筒形状をなす外殻と、前記外殻内に沿って配置され、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置と、前記集塵フィルタ装置の内側に形成され、粒子状物質を含む排ガスが流れる排ガス通路と、前記排ガス通路中に該排ガス通路を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに前記集塵フィルタ装置との間に前記排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風を発生させる放電電極とを備えた排ガス浄化装置において、前記排ガス通路中で、前記放電電極の上流側には、前記排ガス流を衝突させた後に該排ガス流を前記集塵フィルタ装置側に偏向させる案内部材が設けられている。
【００１２】
さらに、本発明は、筒形状をなす外殻と、前記外殻内に沿って配置され、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置と、前記集塵フィルタ装置の内側に形成され、粒子状物質を含む排ガスが流れる排ガス通路と、前記排ガス通路中に該排ガス通路を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに前記集塵フィルタ装置との間に前記排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風を発生させる放電電極とを備えた排ガス浄化装置において、前記排ガス通路中で、前記放電電極の上流側には、前記排ガス流に半径方向の旋回力を与える旋回フィンが設けられている。
【発明の効果】
【００１３】
上述の如く、本発明に係る排ガス浄化装置は、筒形状をなす外殻と、前記外殻内に沿って配置され、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置と、前記集塵フィルタ装置の内側に形成され、粒子状物質を含む排ガスが流れる排ガス通路と、前記排ガス通路中に該排ガス通路を横切る方向に互いに先端を離した状態で設置され、電圧が印加されたときに前記集塵フィルタ装置との間に前記排ガス流と直交する方向に２次流れを誘起形成するイオン風を発生させる放電電極とを備えたものであって、前記放電電極の上流側に位置する前記外殻には、前記排ガス通路に対して接線方向に開口する排ガスの旋回流形成管が設けられ、または前記排ガス通路への開口端が排ガス通路の中心に対して対向するように当該旋回流形成管が設けられているので、旋回流形成管の存在で排ガス通路内に接線方向の旋回流が形成され、該旋回流によって排ガス通路の中心部分の排ガス流が周囲に巻き上げられ、刺状の放電極放電部の先端部にＰＭが付着するのが阻止されるとともに、排ガス通路のＰＭの集塵フィルタ装置側への到達距離が短縮され、排ガス通路のＰＭの前記集塵フィルタ装置における捕集量が増加することになる。
【００１４】
このような集塵フィルタ装置での捕集量の増加によって、該集塵フィルタ装置の捕集効率が向上するとともに、排ガス通路の方向に流れる下流の残存ＰＭが減少するため、該残存ＰＭによる碍子部の汚れが防止されて碍子の絶縁が保持され、常時所定の電圧を安定して印加することができる。
【００１５】
また、本発明は、上記排ガス浄化装置において、前記排ガス通路中で、前記放電電極の上流側には、前記排ガス流を衝突させた後に該排ガス流を前記集塵フィルタ装置側に偏向させる案内部材が設けられているので、排ガス通路内の排ガス流は案内部材に衝突することにより半径方向に偏向させられ、排ガス流中のＰＭが集塵フィルタ装置に到達する距離を短縮できる。その結果、排ガス通路のＰＭの集塵フィルタ装置における捕集量が増加し、集塵フィルタ装置の捕集効率を向上させることができる。
【００１６】
さらに、本発明は、上記排ガス浄化装置において、前記排ガス通路中で、前記放電電極の上流側には、前記排ガス流に半径方向の旋回力を与える旋回フィンが設けられているので、このような旋回フィンの存在によって、排ガス流及びＰＭが半径方向に移動させられながら円周方向の移動成分を与えられることになり、上記発明と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る排ガス浄化装置について、図面を参照しながら、その実施形態に基づき詳細に説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る排ガス浄化装置を示す概略断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１及び図２において、本実施形態の排ガス浄化装置５０は、筒状の外殻１と、放電極主部４及び放電極放電部３からなる放電電極４０と、集塵極及び集塵フィルタ層からなる集塵フィルタ装置２とを備えている。そして、放電電極４０は、図示しない高圧導線及び碍子を介して高電圧発生装置に接続されている（図５参照）。なお、集塵極は、ＰＭを通過させる開口を備えた導電性の金網などの導電性素材で形成され、集塵フィルタ層は、積層した金網、ポーラスなセラミックスなどの通気性を有する素材で形成されている。
【００１９】
上記外殻１は、横向きに配置する円筒状に形成されており、上流側（図１において左側）の開口端部は、閉塞されている。外殻１の内部は、ＰＭを含む排ガスが流れる排ガス通路７となっており、該排ガス通路７の中央部には、放電電極４０が配置されている。この放電電極４０は、排ガス通路７の中央に位置し、排ガス通路７の軸方向に沿って延在する放電極主部４と、該放電極主部４から排ガス通路７を横切って集塵フィルタ装置２の側に向かって延びる刺状に形成された複数の放電極放電部３とから構成されている。
これら放電極放電部３は、上流側から下流側にかけて、放電極主部４の軸心方向に沿って一定の間隔を置いて設けられ、かつ放電極主部４の軸心方向の同一位置では、互いに先端を離した状態で放電極主部４の外周面に一定の間隔を開けて（例えば４つの場合、９０度間隔）放射状に配置されている。
【００２０】
このような排ガス浄化装置５０においては、図示しない高電圧発生装置からの高電圧を、高圧導線 (図５参照)を介して放電電極４０に印加することで、放電極主部４及び複数の放電極放電部３から外殻１の内側に位置する集塵フィルタ装置２の集塵極に向けてイオンが飛び出し、該イオンに誘起されたイオン風３０が生じる。このイオン風３０によって、排ガス流中に含まれるＰＭの大部分は集塵極を通り、ガスとともに集塵極の外側に配置された集塵フィルタ層に導かれ、該集塵フィルタ層にてＰＭの大部分が捕集され、浄化ガスとして下流側に導かれることになる。
【００２１】
また、本発明の第１実施形態に係る排ガス浄化装置５０において、放電電極４０の上流側に位置する外殻１には、図１及び図２に示すように、排ガス通路７に対して接線方向に開口する1個の旋回流形成管１０が一体的に設けられている。すなわち、この旋回流形成管１０は、図２に示すように、正面から見て外殻１の上側外周面の片側側方に形成され、上下方向に沿って延在しており、当該旋回流形成管１０から外殻１内に導入された排ガスは、排ガス通路７において旋回流１１となるように構成されている。
なお、放電電極４０の上流側に位置する外殻１には、図１及び図２において鎖線で示すように、排ガス通路７への開口端が排ガス通路７の中心に対して互いに対向するように２個の旋回流形成管１０，１０ａが設けられていてもよい。下側の旋回流形成管１０ａは、上側の旋回流形成管１０に対して反対の下側に配置され、かつ軸心方向の位置がずれている以外、上側の旋回流形成管１０と同様の配置及び形状となっている。
【００２２】
このような第１実施形態の排ガス浄化装置５０では、外殻１に、排ガス通路７に対して接線方向に開口する排ガスの旋回流形成管１０が１個、または排ガス通路７への開口端が排ガス通路７の中心に対して互いに対向すべく、旋回流形成管１０に加えてさらに旋回流形成管１０ａが設けられており、当該旋回流形成管１０，１０ａが放電電極４０の上流側に配置されている。
したがって、旋回流形成管１０，１０ａから導入された排ガスは、排ガス通路７内において接線方向の旋回流１１となり、この形成された旋回流１１によって排ガス通路７の中心部分の排ガス流が周囲に巻き上げられて、刺状の放電極放電部３の先端部にＰＭが付着するのは阻止されるとともに、排ガス通路７のＰＭが集塵フィルタ装置４０側へ到達する距離が短縮され、集塵フィルタ装置２によるＰＭの捕集量が増加することになり、当該浄化装置５０の下流側において残留ＰＭの少ない浄化ガスが得られるようになっている。
【００２３】
また、集塵フィルタ装置２でのＰＭの捕集量が増加することによって、当該集塵フィルタ装置２の捕集効率が向上するとともに、排ガス通路７の方向に流れる残存ＰＭが減少するため、残存ＰＭによる碍子（図５参照）の汚れを防止することが可能となり、碍子の絶縁が保持されて、常時所定の電圧を安定して印加することができる。
【００２４】
［第２実施形態］
図３(Ａ)は、本発明の第２実施形態に係る排ガス浄化装置を示す概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図である。
この第２実施形態における排ガス浄化装置５０は、排ガス通路７中で、放電電極４０の上流側の中心軸線Ｃに、排ガス流を衝突させた後に該排ガス流を集塵フィルタ装置２側に偏向させるコーン状案内部材２１が設けられている。このコーン状案内部材２１は、板状体を屈曲させることによって形成されており、排ガスが流れて来る上流側に臨む前面２１ａは、下流側へ向かうに従って中心部分から斜め後方に倒れる「断面略くの字状」の傾斜面となっている。
その他の構成は上記第１実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示されている。
【００２５】
このように、本発明の第２実施形態に係る排ガス浄化装置５０では、排ガス通路７中において、放電電極４０の上流側に排ガス流を集塵フィルタ装置側２に偏向させるコーン状案内部材２１が設けられているので、排ガス通路７中を流れる中心軸線Ｃ付近の排ガス流はコーン状案内部材２１に衝突し、その上流側前面２１ａにより半径方向の外方側に偏向させられて集塵フィルタ装置側２へ流れ、排ガス流中のＰＭが集塵フィルタ装置２に到達する距離が短縮される。
その結果、排ガス通路７を流れる排ガス中のＰＭの集塵フィルタ装置２における捕集量が増加することになり、集塵フィルタ装置２のＰＭの捕集効率が向上し、残留ＰＭの少ない浄化ガスを得ることができる。
【００２６】
［第３実施形態］
図４(Ａ)は、本発明の第３実施形態に係る排ガス浄化装置を示す概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるY部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるW矢視図である。
この第３実施形態における排ガス浄化装置５０は、排ガス通路７中で、放電電極４０の上流側の中心軸線Ｃに、排ガス流を衝突させた後に該排ガス流を集塵フィルタ装置２側に偏向させるコーン状案内部材２１と、該コーン状案内部材２１の上流側前面２１ａに、当該排ガス流に半径方向の旋回力を与える複数（この例では３枚）の旋回フィン２２が一体に設けられている。これら旋回フィン２２は、螺旋形状の一部をなす円弧状に湾曲させた板状体を用いて形成されており、上流側前面２１ａから所定の高さにわたり突出させた状態で、コーン状案内部材２１の中心部から半径方向へかけて３方向に広がるように配置されている。
その他の構成は上記第１及び第２実施形態と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示されている。
【００２７】
このように、本発明の第３実施形態に係る排ガス浄化装置５０では、排ガス通路７中において、放電電極４０の上流側に、排ガス流に半径方向の旋回力を与える複数枚の旋回フィン２２が設けられているので、これら旋回フィン２２によって、排ガス流及びＰＭが半径方向外方に移動されながら円周方向の移動成分を与えられることになり、排ガス流中のＰＭが集塵フィルタ装置２に到達する距離がより短縮され、排ガス通路７を流れる排ガス中のＰＭの集塵フィルタ装置２における捕集量がより一層増加し、集塵フィルタ装置２のＰＭの捕集効率が向上し、さらに残留ＰＭの少ない浄化ガスを得ることができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排ガス浄化装置を示す概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る排ガス浄化装置を示す概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＺ部拡大図である。
【図４】(Ａ)は本発明の第３実施形態に係る電気式集塵装置を示す概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるY部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるW矢視図である。
【図５】従来の電気式集塵装置の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  外殻
２  集塵フィルタ装置
３  放電極放電部
４  放電極主部
７  排ガス通路
１０，１０ａ  旋回流形成管
１１  旋回流
２１  コーン状案内部材
２２  旋回フィン
３０  イオン風
４０  放電電極
５０  排ガス浄化装置
【図１】
2009114872.tif 000003
【図２】
2009114872.tif 000004
【図３】
2009114872.tif 000005
【図４】
2009114872.tif 000006
【図５】
2009114872.tif 000007