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発明の名称 排ガス浄化装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−90240(P2007−90240A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−283629(P2005−283629)
出願日 平成17年9月29日(2005.9.29)
代理人 【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
発明者 平田 裕人 / 垣花 大
要約 課題
排ガス中の水分による回路の短絡を防止することができる、プラズマ放電を利用した排ガス浄化装置を提供する。

解決手段
絶縁性ハニカム構造体、前記ハニカム構造体の外周部に配置され外周電極として機能する、前記ハニカム構造体を収納するケース、及び前記ケースの中心軸上に保持されている棒状の放電電極を有する排ガス浄化装置において、前記ケースを絶縁性ハニカム構造体部を下にして水平面に対して30〜90°の角度をなすように配置し、前記放電電極を上部からケース内に前記絶縁性ハニカム構造体と接触しないように挿入する。
特許請求の範囲
【請求項1】
絶縁性ハニカム構造体、
前記ハニカム構造体の外周部に配置され外周電極として機能する、前記ハニカム構造体を収納するケース、及び
前記ケースの中心軸上に保持されている棒状の放電電極
を有する排ガス浄化装置であって、前記ケースが絶縁性ハニカム構造体部を下にして水平面に対して30〜90°の角度をなすように配置され、前記放電電極を上部からケース内に前記絶縁性ハニカム構造体と接触しないように挿入している排ガス浄化装置。
【請求項2】
前記放電電極のケースへの挿入部位を、排ガス流に直接さらされない部位に設ける、請求項1記載の排ガス浄化装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラズマ放電を利用して内燃機関等からの排ガス中の有害成分を浄化する排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車等において使用される内燃機関や焼却設備から排出される排ガスには、様々な有害成分が含有されている。この有害成分のうち、特にNOx、SOx、及び粒状物質(又はパティキュレート、以下「PM」とする)の排出を低減させることが望まれている。ディーゼルエンジンでは。近年特にPMの排出を低減することが強く望まれており、このPMを除去するためにパティキュレートフィルターが用いられている。
【0003】
この種のパティキュレートフィルターは、コージェライト等のセラミックからなる多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路においては出口が目封じされており、各流路を区画する多孔質壁を透過した排ガスのみが下流側へ排出される。そして、排ガス中のPMは前記多孔質壁を通過することができないため、この多孔質壁の内側表面においてPMが捕集される。
【0004】
このようなフィルターでは、捕集されたPMによりフィルターが目詰まりを起こし、通気抵抗が増加し、エンジンに負担をかける結果となるため、この目詰まりによる通気抵抗が増加する前にPMを適宜に燃焼除去し、フィルターの再生を図る必要がある。ところが、通常のディーゼルエンジンの運転状態では、PMが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られない。
【0005】
そこで最近、放電によってプラズマを発生させ、このプラズマの酸化作用によってPMを燃焼除去し、かつプラズマの酸化作用と触媒の還元作用によってNOx等を浄化することが提案されている。
【0006】
このような放電プラズマを用いた排ガス浄化方法には様々な様式があり、例えば図1に示すような、筒状の外周電極1と、この外周電極の中心軸上の放電電極2を有するプラズマリアクターを用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】特開平6−335621号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
図2に、プラズマリアクターを利用した従来の排ガス浄化装置を示す。この排ガス浄化装置では排ガス流路に放電プラズマ装置3とPM捕集部もしくは排ガス浄化触媒4が外周電極として機能するケース内に一体として連続的に配置され、コロナ放電によりPM捕集部もしくは排ガス浄化触媒4におけるPMやNOx等の浄化を促進している。しかしながら、このような排ガス浄化装置においては、エンジン停止後に排気管内で結露した水分により、放電電極2と外周電極1との間において短絡することがあり、高電圧の印加ができなくなるという問題がある。
【0009】
本発明は、このような問題を解消し、排ガス中の水分による回路の短絡を防止することができる、プラズマ放電を利用した排ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記問題点を解決するために1番目の発明によれば、
絶縁性ハニカム構造体、
前記ハニカム構造体の外周部に配置され外周電極として機能する、前記ハニカム構造体を収納するケース、及び
前記ケースの中心軸上に保持されている棒状の放電電極
を有する排ガス浄化装置において、前記ケースを絶縁性ハニカム構造体部を下にして水平面に対して30〜90°の角度をなすように配置し、前記放電電極を上部からケース内に前記絶縁性ハニカム構造体と接触しないように挿入している。
【0011】
上記問題点を解決するために2番目の発明によれば、1番目の発明において前記放電電極のケースへの挿入部位を、排ガス流に直接さらされない部位に設けている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、放電プラズマ装置とハニカム構造体をケース内に一体として連続的に配置した排ガス浄化装置において、このケースを絶縁性ハニカム構造体部を下にして水平面に対して30〜90°の角度をなすように配置し、放電プラズマ装置の放電電極を上部からケース内に前記絶縁性ハニカム構造体と接触しないように挿入することにより、排ガスとともに水分がこの装置内に流入してきても底部から排出され、放電電極とケースとの間に短絡が生ずることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の排ガス浄化装置を図面を参照して説明する。この排ガス浄化装置の一態様は、図3に示すように、絶縁性ハニカム構造体5、前記ハニカム構造体5の外周部に配置され外周電極として機能する、前記ハニカム構造体を収納するケース6、及び前記ケース6の中心軸上に保持されている棒状の放電電極7を有している。そしてケース6は絶縁性ハニカム構造体5を下にして水平面に対して30〜90°の角度をなすように配置され、放電電極7はケース6の上部からケース内に前記絶縁性ハニカム構造体5と接触しないように挿入され、絶縁用のアルミナ管もしくは碍子8により保持されている。
【0014】
放電電極7は電源9に電気的に接続されており、外周電極であるケース6は接地されており、図示していないコントロールユニットからの制御信号に基づいて電源9を作用させることにより、放電電極7とケース6の間でコロナ放電を起こさせ、プラズマを発生させることができるようになっている。
【0015】
絶縁性ハニカム構造体5としては、コージェライト等のセラミックからなる多孔質のパティキュレートフィルター又はセラミック製のハニカムに貴金属等の触媒金属を担持させた排ガス浄化触媒を用いることができる。
【0016】
この排ガス浄化装置において、エンジン等から排出された排ガスが流入すると、排ガス中の有害成分の量に応じてコントロールユニットからの制御信号により電源9が作用され、放電電極7とケース6の間にコロナ放電が比較的広範囲にわたって持続される。するとこの部位を通過する排ガスは励起され、排ガス中に含まれるNO等がコロナ放電によりプラズマとして活性化され、活性の高い成分がハニカム構造体5に流入する。
【0017】
絶縁性ハニカム構造体5としてパティキュレートフィルターを用いる場合、このパティキュレートフィルターに捕集されたPMの酸化反応が上記の活性の高い成分により促進される結果、従来よりも低い温度でPMが着火して燃焼除去されることになる。また絶縁性ハニカム構造体5として排ガス浄化触媒を用いる場合、排ガス中の成分は活性の高い成分として流入するため、効率よく排ガス中の有害成分の酸化もしくは還元を行い、無害化することができる。
【0018】
ところで、図2に示すような従来の排ガス浄化装置は、自動車に設置する場合、車両の床面に対して平行に設置し、この平行な方向に排ガスを通して浄化を行っていた。排ガス中には水蒸気も含まれ、従ってエンジン停止後にこの水蒸気は排気管内で結露して水滴を形成し、この水分が排ガス浄化装置に入ると、外周電極であるケース1の底にたまり、放電電極2との間で回路を形成してしまう。その結果、高電圧を加えることができない状態が発生してしまう。
【0019】
本発明の排ガス浄化装置では、ケースを水平面に対して30〜90°の角度をなすように、車両床面に対して縦に配置されているため、水分が流入しても底から容易に流出し、回路の短絡を防止することができる。さらに放電電極7はハニカム構造体5と接触しないように挿入されているため、ハニカム構造体5の上に水分がたまっても、この水分が放電電極5と接することがなく、回路の短絡を防ぐことができる。
【0020】
放電電極5と外周電極であるケース6との間で短絡が最も起こりやすいのは、放電電極5のケース6への取り付け部であり、この取り付け部では短絡を防ぐため、アルミナ管や碍子等8によって放電電極5がケース6に固定されている。この取り付け部に水分が付着することを防止すれば、回路の短絡をより効果的に防止することができる。そこで、放電電極7のケース6への挿入部位を、排ガス流に直接さらされない部位に設けることが好ましい。換言すれば、図3に示すように、放電電極7のケース6への挿入部位に排ガス流があたらないように、排ガスを導入することが好ましい。
【実施例】
【0021】
セラミック製パティキュレートフィルターに水を十分吸収させ、図3に示すように排ガス浄化装置に配置し、エンジンをスタートさせ、電圧を印加し、フィルターにおけるPMの捕集が機能するまでの時間を測定した。但し、電流値が10mAを超えると高電圧を印加することができないので、電流値が10mA以下になり、30秒おきに電源スイッチを入れて、静電捕集が機能するようになるまでの時間を測定した。比較として、同じパティキュレートフィルターを用い、図2に示す従来の排ガス浄化装置において同様に測定を子なった。この結果を以下の表1に示す。
【0022】
【表1】


【0023】
この結果より、本発明の排ガス浄化装置では、エンジン始動と同時にPMの静電捕集が可能であり、水分による短絡を防ぐことができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】従来のプラズマ発生装置の斜視図である。
【図2】従来の排ガス浄化装置の略図である。
【図3】本発明の排ガス浄化装置の略図である。
【符号の説明】
【0025】
1 外周電極
2 放電電極
3 放電プラズマ装置
4 PM捕集部
5 ハニカム構造体
6 ケース
7 放電電極
8 アルミナ管
9 電源




 

 


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