JP2780130B2

JP2780130B2 - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2780130B2
Application number: JP15379290A
Authority: JP
Inventors: 功新橋; 幸夫池田
Original assignee: ナイルス部品株式会社
Priority date: 1990-06-12
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JPH0447110A

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57−20510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。

また、排気ガス中のNO_xやCO_x等の有害ガスを除却する
には、浄化能力が弱く不充分なものであった。

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、一般的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。

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、燃料液を払
子コロナ発生部の洗浄に用いた後、エンジンの燃料とし
て再使用する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
被着すると絶縁部と第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、以下にこ
れを説明する。

第３図は、高圧電源４によって第１の電極１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E0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の表面に蓄積された電荷によって生じる逆電界の
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
とともに絶縁部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、時間の経過とともに払子コロナ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
発生を一旦停止する。

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の電極２にはプラズマ電圧がそれぞれ印加された状
態を示す。

第５図中のｅは電子を示し、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及び電子ｅが生じ、電子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C1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いる。その為、払子コロ
ナ発生部６では払子コロナC1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NO_x,SO_x,CO_x等の有害ガスは払子コ
ロナによって発生するO₃（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、ネジ山のビッチを変えることによ
って第１の電極１の表面における横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、絶縁材料である支持部７に
より、円筒状に形成した例えばセラミックス等の材料で
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１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、エンジンオイルのごとき粘性油や軽油
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、前記絶縁部
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79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と循環パイプ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に供給すべく、サブタンク９とエンジン15を接続する
パイプによって構成している。エンジン15は、ディーゼ
ルエンジンである。また、循環パイプ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
に還流すべく、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及び循環パイプ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の下部はシリ
コンゴム製のパッキング20aを介して下部ダクト18に圧
接し、同じく上部はパッキング20bを介してセット部材2
1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23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
材であり、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C1が群列しており、前記排気ガスは全て
前記払子コロナC1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（NO_x）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Ｄで示すごとく下部ダクト18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内に滴下した燃料液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
13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 Pump,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、一旦サブタ
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の途中に設けてある。該メインタン
ク10は、サブタンク９とほぼ同じ高さに設置し、かつ、
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なうとき、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の間を従来し、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９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エンジンに
供給する供給手段を有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……循環パイプ、15……エンジ
ン、18……下部ダクト、19……上部ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/04 - 3/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。