JPH0447111A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両及び船舶に搭載したエンジンや、自家
発電用のエンジン等に於ける排気ガスをコロナ放電によ
って清浄化する排気ガス浄化装置に関し、特に払子コロ
ナ放電を長期間安定維持して発生することのできる払子
コロナ発生部を有した排気ガス浄化装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の技術としては、特開昭５７２０５１０号
公報に開示されたものがあった。

当該従来の技術によれば、波型に成形した円筒型集塵筒
と、該円筒型集塵筒の中空部に張設された所望数の放電
線とで構成され、該放電線に高電圧を印加し、排気ガス
中の例えばタール粒子や黒鉛等の微粒子を除塵するよう
にしていた。

すなわち、円筒型集塵筒と放電線との間に生じた強い静
電場の作用によって排気ガス中に浮遊する微粒子を集塵
筒内壁に吸引付着し、除塵するようにしたものであった
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前記した従来の技術によれば、集塵筒と放電線
との間に火花放電が生じたとき放電線が断線する危険が
有った。

又、排気ガス中のＮＯｘやＣｏｘ等の有害ガスを除却す
るには浄化能力が弱く不十分なものであった。

この様な有害ガスを活性化し除却する有力な放電発生形
態として、近時コロナ放電によるものが考えられたが、
−船釣なコロナ放電現象では、所期の値を確保できなか
った。

その為、当該コロナ放電によって有害ガスを除却する技
術を実用化すべく特異なコロナ、すなわち、払子コロナ
を発生する必要があり、払子コロナの増発を確保する必
要があった。

更に、前記払子コロナを長時間安定して発生するには、
例えば、炭化粒子等の付着による前記払子コロナの発生
に与える影響を排除する必要があった。

［問題点を解決するための手段］ この発明は前述の問題点に鑑み創作されたものであり、
表面に凸部を有する第１の電極、該第１の電極に対向す
る第２の電極、該第２の電極の少なくとも前記第１の電
極側の面に被着する絶縁部、及び前記両電極間に接続す
る高圧電源からなる払子コロナ発生部と、該払子コロナ
発生部に燃料液を注入する注入手段と、前記払子コロナ
発生部から流出した燃料液を溜める液溜め手段と、該液
溜め手段に溜めた燃料液をエンジンに供給する供給手段
とを有した排気ガス浄化装置を提供する。

また、その実施態様として、前記液溜め手段が、メイン
タンクとサブタンクを有し、該メインタンク中の燃料液
によってサブタンク中の燃料液が希釈可能に両タンク間
を連絡した排気ガス浄化装置を提供する。

この発明は、上記構成手段によって払子コロナを安定維
持して発生するとともに、該払子コロナによって排気ガ
スを長期に亘って清浄化するものであり、払子コロナ発
生部の洗浄に用いた燃料液を、液溜め手段に於いて希釈
し、燃料液を常に新鮮に保つことを目的としたものであ
る。

［作　　　用］ 上述の構成からなるこの発明に係る排気ガス浄化装置は
次のように作用する。

先ず、払子コロナ発生部に於いて、第１の電極及び第２
の電極間に高電圧を印加すると第２の電極の内面部に被
着する絶縁部と第１の電極との間に払子コロナが発生す
る。

この状態は、第３図ないし第５図に示され、以下これを
説明する。

第３図は、高圧電源４によって第１の電極】にはプラス
電圧が、第２の電極２にはマイナス電圧がそれぞれ印加
された状態を示す。

第３図中にＥＯで示す矢印は、第１の電極１及び第２の
電極２間に印加される高電圧によって発生する電界の方
向を示し、ＥＳで示す矢印は燃料液５によって覆われた
絶縁部３の表面にる 蓄積された電荷によって生じ央逆電界の方向を示し、Ｐ
は絶縁部３の表面に蓄積されたプラス電荷を示し、Ｃ１
は正極性コロナを示しここでは特に正極性コロナが最も
生長した払子コロナを示す。

当該第３図で示す状態では、払子コロナＣ１が発生する
と共に絶縁部３の表面にプラス電荷Ｐが蓄積され、該プ
ラス電荷Ｐの量に応じて逆電界ＥＳが大きくなり払子コ
ロナＣ１を抑制し、時間の経過と共に払子コロナＣ１は
第１の電極１の近辺にだけ生じるブラシコロナ若しくは
膜状コロナへと変化減衰してゆく。

この払子コロナＣ１の変化減衰現象は、結局プラス電荷
Ｐの蓄積量が多く成りすぎたために生じるわけであり、
この過剰なプラス電荷Ｐを少なくする手段を講じること
によって払子コロナＣ１は増加かつ生長する。

この発明に於いては、後述する第４図及び第５図で示す
段階を経て過剰なプラス電荷Ｐを中和し、減少すること
によって払子コロナＣ１の発生を確保している。

第４図は、高圧電源４の出力の極性が切換わる所謂零点
の状態を示す。当該第４図に示す状態では、コロナの発
生は一旦停止する。

第５図は、前記第３図に示す状態とは逆極性であり、高
圧電源４によって第１の電極１にはマイナス電圧が、第
２電極２にはプラス電圧がそれぞれ印加された状態を示
す。

第５図中のｅは払子を示し、Ｃ２は負極性コロナを示す
。

当該第５図で示す状態では、第１の電極１から負極性コ
ロナＣ２及び払子ｅが生じ、払子ｅは絶縁部３の表面に
蓄積したプラス電荷Ｐと結合し中和する。

このことによって過剰なプラス電荷Ｐは減少され、再び
第３図で示す状態に進行したとき払子コロナＣＩは再び
発生する。

上述のごとく、払子コロナ発生部では第３図ないし第５
図に、示す状態の繰返しによって払子コロナＣ１が継続
的に発生されるが、絶縁部３に炭化粒子等が付着し、絶
縁部３の表面に凹凸が生じると前記払子コロナＣ１が消
失し、火花放電へと移行する。しかしながら、この発明
では、燃料液５を注入手段によって前記払子コロナ発生
部６に注入しており、前記絶縁部３の表面の付着物は燃
料液５によって常に洗浄されてる。その為、払子コロナ
発生部６では払子コロナＣＩが長期間安定して発生され
る。

そして、前記払子コロナ発生部６に排気ガスを通気する
と、排気ガス中の１ｉｏｘ、　ＳＯｘ、　Ｃｏｘ等の有
害ガスは払子コロナによって発生するＯＳ（オゾン）に
より酸化されて安定したガスに変化し、あるいはイオン
風により払子コロナ発生部６に吸着されるなどして清浄
化される。

［第１実施例］ 第１図は、この発明の第１実施例を示した垂直断面図で
ある。

同図に於いて、６は高圧電源４の印加によって払子コロ
ナＣ１を発生する払子コロナ発生部であり、第１の電極
１、第２の電極２、絶縁部３、高圧電源４、及び支持部
７によって構成している。

詳述すると、前記第１の電極１は、例えばステンレス棒
をネジのごとく螺旋加工したものである。この螺旋加工
は、フライス盤等の切削加工機を用いて行なう方法や、
焼結等の型加工機を用いて行なう方法等を適宜選択すれ
ばよい。

そして、ネジ山のピッチを変えることによって第１の電
極１の表面における断面形状が三角形状の凸部や、断面
形状が台形状の凸部を形成する。

次に、該第１の電極１は、絶縁材料でなる支持部７によ
り、円筒状に形成した例えばセラミ・ツクス等の材料で
形成した絶縁部３の中央に支持する。

そして、該絶縁部３の外側には第２の電極２を被着形成
する。

前記第２の電極２は、例えばセラミックス等の絶縁部３
の表面に金属ペーストを印刷し、焼成して形成したもの
である。あるいは、予め金属パイプで第２の電極２を作
成し、次にこの第２の電極２の表面に有機ガラス等によ
って琺瑯加工を加えて絶縁部３を形成する。また、絶縁
パイプと金属パイプの単なる組合せであってもよい。

前記第１の電極】と第２の電極２は、それぞれ高圧電源
４に電気的結線している。該高圧電源４は、ある周波数
で正負両極の高電圧を発生する回路であり、その波形は
正弦波やパルス波等のいずれのものであってもよい。

前記した周波数は、一定した周波数、若しくは、イグニ
ションコイル出力等のエンジン回転数に同期した周波数
である。

５は、燃料液である。該燃料液５は、前記払子コロナ発
生部６の絶縁部３の付着物の洗浄に適したものであれば
よく、例えば軽油等を使用することができる。

８は、注入手段である。該注入手段８は、前配給縁部３
の第１の電極１側の面に燃料液５を注入するものであり
、滴下孔８ａを有する。

９は、サブタンクであり、後述するメインタンク１０と
ともに液溜め手段１１を構成している。該サブタンク９
は、払子コロナ発生部６から流出した燃料液５を溜める
ためのものであり、沈澱物５ｂを排出するキャップ１２
を螺着し、供給手段１３と循環バイブ１４を接続してい
る。

供給手段１３は、上記サブタンク９に溜めた燃料液５を
エンジン１５に供給すべ（、サブタンク９とエンジン１
５を接続するバイブによって構成している。ここでいう
エンジン１５は、ディーゼルエンジンである。また循環
バイブ１４は、サブタンク９に溜めた燃料液５をポンプ
１６によってメインタンク１０に環流すべく、サブタン
ク９とメインタンク１０を接続している。

そして、上記供給手段１３及び循環バイブ１４の各先端
部１３ａ及び１４ａは、サブタンク９の底面９ａより若
干高い位置に設定してあり、沈澱物５ｂの吸込みを防止
している。更に、サブタンク９は、排気ガス中に含まれ
た燃料液等のミストを分離する衝突板９ｂを有する。

１０は、メインタンクである。該メインタンク１０は、
外部から容易に給油し得るように成したタンクであり、
添加剤タンク１７とともに注入手段８に接続している。

添加剤タンク１７は、清浄分散剤等の添加剤を燃料液５
に添加するためのタンクである。ここでいう清浄分散剤
は、堆積物プリカーサや油酸化物を中和若しくは微粒子
の状態のまま燃料液５中に分散させるものである。

１８は、下部ダクト、１９は上部ダクトである。該下部
ダクト１８及び上部ダクト１９は、排気ガスの通路であ
り、下部ダクト１８はサブタンク９に接続し、上部ダク
ト１９はエンジン１５に接続している。そして、下部ダ
クト１８と、上部ダクト１９の間には払子コロナ発生部
６を挟持している。

詳述すると、前記払子コロナ発生部６の下部はンリコン
ゴム製のバッキング２０ａを介して下部ダクト１８に圧
接し、同じく上部はバッキング２０ｂを介してセット部
材２１に圧接している。

更に、前記セット部材２１はネジ２１ａによって上部ダ
クト１９に固定している。

前記セット部材２１は、金属製の部材であり、メンテナ
ンス時に於いて、払子コロナ発生部６の取外し及び装着
を容易にしている。

前記下部ダクト１８と上部ダクト１９の間には、複数の
払子コロナ発生部６を挿通するアースプレート２２が設
けられている。

該アースプレート２２は、各払子コロナ発生部６の第２
の電極２を高圧電源４の一端側とともに接地するための
部材であり、該アースプレート２２はコンタクト部材２
３を介して前記第２の電極２に電気的接続している。前
記コンタクト部材２３は、略Ｕ字状に成形した、例えば
ベリリウム・カッパー合金材等の金属材から成る部材で
あ語払子コロナ発生部６のメンテナンス時に於いて、払
子コロナ発生部６の取外し及び装着を容易にしている。

次に、前記した各構成から成る排気ガス浄化装置の作動
を第１図により説明する。

先ず、エンジン１５から入口孔２４を介して矢印Ｂで示
すごとく上部ダクト１９内に送られてきた排気ガスは、
矢印Ｃで示すごとく複数の払子コロナ発生部６内を通過
する。このとき、払子コロナ発生部６の内部は放電現象
により払子コロナＣＩが群列しており、前記排気ガスは
全て前記払子コロナＣＩの雰囲気中を通過することと成
る。

前記排気ガスには窒素化合物（ＮＯｘ）等の有害ガスが
含まれているが、これらの有害ガスは前記払子コロナ発
生部６内で発生するオゾンやイオン風等により排気ガス
から除去される。

そして、前記払子コロナ発生部６を通過した排気ガスは
清浄化され、矢印りで示すごとく下部ダクト】８に達し
、矢印Ｅ及び矢印Ｆで示すごとくサブタンク９を介して
排気孔２５に排出される。

一方、燃料液５は、メインタンク１０から注入手段８及
び滴下孔８ａを介して払子コロナ発生部６内に滴下され
る。

払子コロナ発生部６内に滴下した洗浄液５は、払子コロ
ナＣ１が発生する両電極間に於いて、クーロン力を受け
、あるいはイオン風によって絶縁部３の表面に拡散及び
吸着される。

これにより、絶縁部３の表面は前記燃料液５によって常
に洗浄され、平滑化されることと成）る。そして、前記
払子コロナ発生部６から流出した燃料液５は下部ダクト
１８を介してサブタンク９に達する。この時、燃料液５
の一部は排気ガス中にミストとして含まれており、この
ミストはサブタンク９に設けられた衝突板９ｂに衝突し
、失速されてサブタンク９内に回収される。

これにより、燃料液５を有効活用できる。そして、サブ
タンク９に滞溜した燃料液５はポンプ１６によってメイ
ンタンク１０に汲み上げられ、再び払子コロナ発生部６
に注入される。

また、サブタンク９に滞溜した燃料液５は、供給手段１
３を介してエンジン１５にも供給される。すなわち、エ
ンジン１５の回転に伴い、エンジン１５に構成したフィ
ード・ポンプ（Ｆｅｅｄ　Ｐｕｕｌ、図示せず）が作動
すると、該フィード・ポンプが供給手段１３に負圧を働
かせ、これによりサブタンク９に滞溜した燃料液５を吸
い上げる。

而して、払子コロナ発生部６を洗浄した燃料液５は、−
旦サブタンク９に溜めた後、エンジン１５に供給して燃
焼される。

［第２実施例］ 第２図は、この発明の第２実施例を示した垂直断面図で
ある。該第２実施例は、前述の第１実施例とほぼ同じ構
成から成るものであり、ここでは共通部分についての説
明を省略し、相違部分について説明を行なう。

第２実施例では、メインタンク１０の接続位置が第１実
施例と相違している。すなわち、第２実施例のメインタ
ンク１０は供給手段１３の途中に設けである。該メイン
タンクＩＯｉよ、サブタンク９とほぼ同じ高さに設置し
、力１つ、メインタンク１０とサブタンク９を連絡する
供給手段１３の直径を比較的大口径に設定している。

そのため、例えば車両が加速及び制動を行うとき、燃料
液５が慣性力を受けてメインタンク１０とサブタンク９
の間を往来し、メインタンク１０中の燃料液５によって
サブタンク９中の燃料液５が希釈される。

［発明の効果］ この発明は、排気ガス浄化装置を構成する払子コロナ発
生部に燃料液を注入する注入手段を有するとともに、前
記払子コロナ発生部から流出した燃料液を溜める液溜め
手段と、該液溜め手段に溜めた燃料液をエンジンに供給
する供給手段とを有したことに特徴があり、またその実
施態様として、上記液溜め手段がメインタンクとサブタ
ンクで成り、メインタンク中の燃料液によってサブタン
ク中の燃料液が希釈可能に両タンク間を連絡したことに
特徴がある。

その為、絶縁部の第１の電極側の面の付着物を前記燃料
液によって洗浄することができ、その為、大規模な払子
コロナ放電を長期に亘って安定維持かつ確保して発生す
ることができ、前記コロナ発生部に自動車の排気ガスを
通過することによって排気ガス中の有害ガスを長期間安
定して除去できるとともに、燃料液をエンジンの燃料と
して再使用することができるため経済的効果が大きく、
更に、払子コロナ発生部を洗浄する燃料液はメインタン
クの燃料液によって希釈することにより常に新鮮に保つ
ことができ、洗浄用燃料液の交換及び廃液処理を必要と
しないといった優れた効果を奏する

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１実施例の垂直断面図、第２図
は、この発明の第２実施例の垂直断面図である。 第３図ないし第５図は、この発明のコロナ発生状態を説
明するための模式図であり、第３図は正極性コロナ発生
状態を示した図、第４図は零点状態を示した図、第５図
は負極性コロナ発生状態をそれぞれ示した図である。 １・・・・・・第１の電極、２・・・・・・第２の電極
、３・・・・・・絶縁部、４・・・・・・高圧電源、５
−・・・燃料液、６・・・・・・払子コロナ発生部、７
・・・・・・支持部、８−・・注入手段、８ａ・・・・
・・滴下孔、９・・・・・・サブタンク、１０・・・・
・・メインタンク、１１・・・・・・液溜め手段、１３
・・・・・・供給手段、１４・・・・・・循環ｉ＜イブ
、１５・・・・・エンジン、１８・・・・・・下部ダク
ト、１９・・・・・・上部ダクト。 以上 第 図 第 図 第 図 手 続 補 正 書 （自発） 平成 ２年 ９月１７日 平成 ２１１寺言午佇頁第　１５３７９３ 号 ２、発明の名称 排気ガス浄化装置 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）表面に凸部を有する第１の電極、該第１の電極に対
   向する第２の電極、該第２の電極の少なくとも前記第１
   の電極側の面に被着する絶縁部、及び前記両電極間に接
   続する高圧電源からなる払子コロナ発生部と、該払子コ
   ロナ発生部に燃料液を注入する注入手段と、 前記払子コロナ発生部から流出した燃料液を溜める液溜
   め手段と、 該液溜め手段に溜めた燃料液をエンジンに供給する供給
   手段と、 を有したことを特徴とする排気ガス浄化装置。 ２）前記液溜め手段が、メインタンクとサブタンクを有
   し、該メインタンク中の燃料液によってサブタンク中の
   燃料液が希釈可能に両タンク間を連絡したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の排気ガス浄化装置。