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JP5379656B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device improved in durability. <P>SOLUTION: First conductive materials (31a) of a flat plate shape and second conductive materials (31b) of a flat plate shape each held between a first dielectric material (32a) and a second dielectric material (32b) are laminated alternately. Exhaust passages (36) are formed between the first conductive materials (31a) and the first dielectric materials (32a), and between the first conductive materials (31a) and the second dielectric materials (32b). In the first dielectric materials (32a) and the second dielectric materials (32b), on the surfaces facing the first conductive materials (31a), projections (34) of a hemispherical shape supporting the first conductive materials (31a) while keeping a predetermined distance from them are arranged dispersedly. Electric current is applied between the first conductive materials (31a) and the second conductive materials (31b) to generate plasma fields in the exhaust passages. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、エンジン等の排気を浄化するための排気浄化装置に関し、より詳細には、排気浄化効率と耐久性とを向上させた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas from an engine or the like, and more particularly to an exhaust gas purification device that improves exhaust gas purification efficiency and durability.

従来、車両に搭載されるエンジン等の内燃機関から排出された排気に含まれる有害物質(窒素酸化物、一酸化炭素、粒子状物質等)を浄化するための排気浄化装置が備えられる。現在は、貴金属を触媒とした排気浄化装置が広く用いられている。   Conventionally, an exhaust emission control device for purifying harmful substances (nitrogen oxide, carbon monoxide, particulate matter, etc.) contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an engine mounted on a vehicle is provided. At present, exhaust purification apparatuses using precious metals as catalysts are widely used.

これに対して、排気の通路に一対の電極を備え、この電極間に交流電流又はパルス電流を印可することによって無声放電を発生させ、この放電により発生するプラズマより排気を浄化するものが知られている。   On the other hand, it is known that a pair of electrodes is provided in the exhaust passage, and an silent current is generated by applying an alternating current or a pulse current between the electrodes, and the exhaust is purified from plasma generated by the discharge. ing.

無声放電におけるプラズマ場は、活性種、ラジカル、イオンを生成し、また、ジュール熱による昇温が行われる。これにより、気体の反応、分解が促進され、排気に含まれる有害成分を除去することができる。   The plasma field in silent discharge generates active species, radicals, and ions, and is heated by Joule heat. Thereby, reaction and decomposition | disassembly of gas are accelerated | stimulated and the harmful component contained in exhaust_gas | exhaustion can be removed.

このように、排気浄化のためにプラズマを発生させるものとして、櫛形状に形成された誘電材料と平板状の誘電体との間に平板状の導電体を備えた構造体を積層することにより、プラズマ発生電極を構成するもの(特許文献1から4参照。)が知られている。   As described above, by generating a plasma for exhaust purification, by laminating a structure having a flat conductor between a dielectric material formed in a comb shape and a flat dielectric, What constitutes a plasma generating electrode (see Patent Documents 1 to 4) is known.

国際公開2004/072445International Publication No. 2004/072445 国際公開2005/001250International Publication 2005/001250 特開2005−177644号公報JP 2005-177644 A 特開2006−185715号公報JP 2006-185715 A

前述のような従来のプラズマ発生電極は、電極間の距離を小さくすることでより低電圧でのプラズマの発生が可能となり、効率が上昇する。そのため、櫛形断面の誘電体を複数備えることで排気の通路と同方向に長矩形の通路を多数形成し、この矩形の通路において放電を行うことで排気の浄化を行っている。   The conventional plasma generating electrodes as described above can generate plasma at a lower voltage by reducing the distance between the electrodes, and the efficiency is increased. Therefore, a plurality of long rectangular passages are formed in the same direction as the exhaust passage by providing a plurality of dielectrics having a comb-shaped cross section, and exhaust is purified by discharging in the rectangular passage.

しかしながら、この櫛形断面の誘電体は、突出部分の付け根部分の角が略直角であり鋭角となっているので、熱や振動による応力が集中する。誘電体は一般的にセラミックが用いられるため、これにより亀裂、破損が生じることによって耐久性が低下する可能性がある。   However, in this dielectric having a comb-shaped cross section, the angle of the base portion of the projecting portion is a substantially right angle and an acute angle, so stress due to heat and vibration is concentrated. Since ceramic is generally used as the dielectric, there is a possibility that durability is lowered due to cracks and breakage.

また、長矩形の通路に備えられる電極は、熱膨張によって変形して電極間の距離が変化することによってプラズマ場が均一に発生されなくなる可能性がある。   In addition, the electrodes provided in the long rectangular passage may be deformed by thermal expansion and the distance between the electrodes may be changed, so that the plasma field may not be generated uniformly.

また、排気の通路を多数に分割することで各々の通路の断面積が縮小されるため、通気抵抗が増加して排気の流速が増加することによって、排気がプラズマ場を通過する時間が短くなり、浄化効率が低下する可能性がある。   Moreover, since the cross-sectional area of each passage is reduced by dividing the exhaust passage into a large number, the ventilation resistance increases and the flow velocity of the exhaust increases, thereby shortening the time for the exhaust to pass through the plasma field. The purification efficiency may decrease.

本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、排気の流速の増加を抑制することで排気浄化効率を向上すると共に、応力の集中による変形や破損を防止することで耐久性を向上させた排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and improves exhaust gas purification efficiency by suppressing an increase in exhaust gas flow velocity, and also improves durability by preventing deformation and breakage due to stress concentration. An object is to provide an improved exhaust purification device.

請求項1に記載の発明は、平板状の第1の導電体と、第1の誘電体及び第2の誘電体に挟持された平板状の第2の導電体と、が交互に積層されると共に、第1の導電体と、第1の誘電体及び第2の誘電体と、の間に排気通路が形成され、第1の誘電体及び第2の誘電体は、第1の導電体と向かう面に、第1の導電体を、所定の距離を保って支持する半球形状の突起部を分散して複数配置し、第1の導電体と第2の導電体との間に電流を印可することによって、排気通路にプラズマ場を生成することを特徴とする。   In the first aspect of the invention, the flat first conductors and the flat second conductors sandwiched between the first dielectric and the second dielectric are alternately laminated. In addition, an exhaust passage is formed between the first conductor, and the first dielectric and the second dielectric, and the first dielectric and the second dielectric are connected to the first conductor and the first conductor. A plurality of hemispherical protrusions supporting the first conductor at a predetermined distance are arranged on the facing surface, and a current is applied between the first conductor and the second conductor. By doing so, a plasma field is generated in the exhaust passage.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の排気浄化装置において、突起部は、排気通路の排気流れ方向と直交する方向に延設されたリブを備えることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the exhaust emission control device according to the first aspect, the protrusion includes a rib extending in a direction orthogonal to the exhaust flow direction of the exhaust passage.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の排気浄化装置において、第1の導電体は、可撓性かつ伸縮性のある素材であると共に、内部に排気が通過可能な素材によって構成されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the exhaust emission control device according to the first or second aspect, the first conductor is a flexible and stretchable material, and a material through which exhaust can pass. It is characterized by comprising.

請求項1に記載の発明によると、第1の導電体と、第1の誘電体及び第2の誘電体と、の間隔を保つための半球形状の突起部を分散して配置したので、排気通路に必要以上に狭めることがないので、排気抵抗を低減することができる。また、放電ギャップを均一に保つことができるので、排気通路の全域で均一かつ安定した放電を得ることができる。また、突起部は半球状であるので、鋭角な角がなく応力が集中しないため、誘電体に亀裂の発生を防止することができ、耐久性を向上すことができる。   According to the first aspect of the present invention, since the hemispherical protrusions for maintaining the distance between the first conductor and the first dielectric and the second dielectric are distributed, the exhaust Since the passage is not narrowed more than necessary, the exhaust resistance can be reduced. In addition, since the discharge gap can be kept uniform, a uniform and stable discharge can be obtained throughout the exhaust passage. In addition, since the protruding portion is hemispherical, there is no acute angle and stress is not concentrated. Therefore, cracks can be prevented from occurring in the dielectric, and durability can be improved.

請求項2に記載の発明によると、突起部に、排気通路の排気流れ方向と直交する方向に直方体形状のリブを延設したので、排気の流れ方向を変換して、排気ガス流れ全体を拡散、かく乱させることができることにより、プラズマ放電雰囲気内での排気の滞留時間を長くすることができ、有害成分の浄化効率を向上することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the rectangular parallelepiped-shaped rib extends in the direction perpendicular to the exhaust flow direction of the exhaust passage, the exhaust flow direction is changed and the entire exhaust gas flow is diffused. By being able to be disturbed, the residence time of the exhaust gas in the plasma discharge atmosphere can be lengthened, and the purification efficiency of harmful components can be improved.

請求項3に記載の発明によると、第1の導電体の内部にも排気が通過することが可能となり、通気抵抗を低減することができる。また、第1の導電体の上面と下面とで排気を連通させることができるので、放電空間内の排気脈動を吸収することができる。これにより、排気損失を低減させることができ、有害成分の浄化効率を向上することができると共に、燃費を向上させることができる。   According to the third aspect of the present invention, the exhaust can pass through the first conductor, and the ventilation resistance can be reduced. Further, since the exhaust can be communicated between the upper surface and the lower surface of the first conductor, the exhaust pulsation in the discharge space can be absorbed. Thereby, exhaust loss can be reduced, purification efficiency of harmful components can be improved, and fuel consumption can be improved.

本発明の実施形態のエンジンを中心とした排気浄化システムの説明図である。It is explanatory drawing of the exhaust gas purification system centering on the engine of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の排気浄化装置の説明図である。It is explanatory drawing of the exhaust gas purification apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の排気浄化装置の構成を示す分解図である。It is an exploded view showing the composition of the exhaust emission control device of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の突起部の説明図である。It is explanatory drawing of the projection part of embodiment of this invention.

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態のエンジン10を中心とした排気浄化システムの説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram of an exhaust purification system centering on an engine 10 according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の排気浄化システムは、車両に搭載されたエンジン10により車両を駆動させる。また、エンジン10の排気は、後述する排気浄化装置30により浄化される。   In the exhaust purification system of the present embodiment, the vehicle is driven by the engine 10 mounted on the vehicle. Further, the exhaust of the engine 10 is purified by an exhaust purification device 30 described later.

内燃機関としてのエンジン10は、空気と気化された化石燃料とによる混合燃料を爆発燃焼させることにより回転駆動力を得る。爆発燃焼後の排気は排気管20を経て大気へと排出される。   The engine 10 as an internal combustion engine obtains a rotational driving force by explosively burning a fuel mixture of air and vaporized fossil fuel. The exhaust gas after the explosion combustion is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 20.

排気管20は、マニホルド21、上流側管22、排気浄化装置30、下流側管23、消音器24及びテールパイプ25により構成される。   The exhaust pipe 20 includes a manifold 21, an upstream pipe 22, an exhaust purification device 30, a downstream pipe 23, a silencer 24, and a tail pipe 25.

エンジン10の各気筒から排出される排気は、マニホルド21により集合されて上流側管22に流れる。この排気に含まれる有害物質は、排気浄化装置30によって浄化される。   Exhaust gas discharged from each cylinder of the engine 10 is collected by the manifold 21 and flows to the upstream pipe 22. The harmful substances contained in the exhaust gas are purified by the exhaust gas purification device 30.

排気浄化装置30を通過した排気は、下流側管23を経由し、消音器24で消音させられた後、テールパイプ25から排出される。   Exhaust gas that has passed through the exhaust purification device 30 passes through the downstream pipe 23, is silenced by the silencer 24, and is then discharged from the tail pipe 25.

排気浄化装置30には、制御装置40から印可される交流電流又はパルス電流によりプラズマ場を発生させる。排気浄化装置30は、このプラズマ場において生成される活物質、ラジカル、イオン等によって排気を浄化する。   The exhaust gas purification device 30 generates a plasma field by an alternating current or a pulse current applied from the control device 40. The exhaust purification device 30 purifies the exhaust with active materials, radicals, ions, etc. generated in this plasma field.

制御装置40は、車載のバッテリ50を電源として動作し、排気浄化装置30に交流電流又はパルス電流を印可する。例えば、8kV、24kHzの交流電流を排気浄化装置30に印可する。   The control device 40 operates using the in-vehicle battery 50 as a power source, and applies an alternating current or a pulse current to the exhaust purification device 30. For example, an alternating current of 8 kV and 24 kHz is applied to the exhaust purification device 30.

このように構成することによって、本実施形の駆動システムは、エンジン10のから排出される排気に含まれる有害物質(例えば、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、生ガス(HC)浮遊状物質(PM)等)を排気浄化装置30において無害な窒素、二酸化炭素等に還元、分解されて大気へと排出される。   With this configuration, the drive system according to the present embodiment is capable of toxic substances (for example, nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO), and raw gas (HC) contained in the exhaust discharged from the engine 10. ) Suspended matter (PM) etc.) is reduced and decomposed into harmless nitrogen, carbon dioxide, etc. in the exhaust purification device 30 and discharged to the atmosphere.

次に、排気浄化装置30について説明する。   Next, the exhaust purification device 30 will be described.

本発明の実施形態の排気浄化装置30は、排気管20の途中に備えられ、通過する排気に含まれるNOx、CO、HC、PM等を還元、酸化することによって、比較的無害な物質である窒素(N2)、二酸化炭素(CO2)、水(H2O)等へと変化させる。   The exhaust purification device 30 of the embodiment of the present invention is provided in the middle of the exhaust pipe 20 and is a relatively harmless substance by reducing and oxidizing NOx, CO, HC, PM, etc. contained in the exhaust passing therethrough. Nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2), water (H2O), etc. are changed.

図2は、本実施形態の排気浄化装置30の説明図である。図2(a)は排気浄化装置30の上面断面図を、図2(b)は排気浄化装置30の側面断面図を、それぞれ示す。なお、矢印は排気の流れを示す。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the exhaust purification device 30 of the present embodiment. 2A is a top sectional view of the exhaust purification device 30, and FIG. 2B is a side sectional view of the exhaust purification device 30, respectively. The arrows indicate the flow of exhaust.

排気浄化装置30は、導電体31aと、一対の誘電体32a及び32bに挟持された導電体31bと、がそれぞれ積層されて構成される。   The exhaust emission control device 30 is configured by laminating a conductor 31a and a conductor 31b sandwiched between a pair of dielectrics 32a and 32b.

導電体31aは、長方形の平板形状を有し、短辺のそれぞれに、導電体31aを保持するためのスペーサー35が備えられる。このスペーサー35は、導電体31aと誘電体32a及び32bとの間の間隔を一定に保つように導電体を保持する。   The conductor 31a has a rectangular flat plate shape, and a spacer 35 for holding the conductor 31a is provided on each short side. The spacer 35 holds the conductor so that the distance between the conductor 31a and the dielectrics 32a and 32b is kept constant.

導電体31aは、可撓性及び弾力性のある導電性の金属素材(例えば、空隙率80%のメタルファイバーシート)によって構成される。これにより、厚さ方向の若干の変位、板方向の若干の変位を許容する。   The conductor 31a is formed of a flexible and elastic conductive metal material (for example, a metal fiber sheet with a porosity of 80%). This allows a slight displacement in the thickness direction and a slight displacement in the plate direction.

また、導電体31aは、内部に排気が通過可能な材質でもある。これにより、排気が導電体31aの内部を通過し、導電体31aの一方の面から他方の面へと通過可能に構成される。   The conductor 31a is also made of a material through which exhaust can pass. Thus, the exhaust gas is configured to pass through the conductor 31a and pass from one surface of the conductor 31a to the other surface.

誘電体32a及び32bは、いずれも長方形の平板形状であり、一の面に導電体31bを保持するための凹部33が形成され、他の面には複数の突起部34が形成されている。   Each of the dielectric bodies 32a and 32b has a rectangular flat plate shape, and a recess 33 for holding the conductor 31b is formed on one surface, and a plurality of protrusions 34 are formed on the other surface.

誘電体32a及び32bは、コージェライト、アルミナ、ムライト、ジルコニア等の誘電性を有するセラミックによって構成される。   The dielectrics 32a and 32b are made of dielectric ceramic such as cordierite, alumina, mullite, zirconia.

凹部35は、導電体31bと略同一の面積で、導電体31bの厚さの略半分程度の深さの凹形状を有する。なお、導電体31bは、導電性を有する金属板によって構成される。   The concave portion 35 has a concave shape that is substantially the same area as the conductor 31b and has a depth that is approximately half the thickness of the conductor 31b. In addition, the conductor 31b is comprised with the metal plate which has electroconductivity.

これにより、誘電体32a及び32bを凹部35側で向かい合わせ、その間に導電体31bを挟み込んだ後に誘電体32a及び32bを密着させることで、誘電体32a及び32bの間に導電体31bが保持される。   As a result, the dielectrics 32a and 32b face each other on the concave portion 35 side, and the conductor 31b is sandwiched between the dielectrics 32a and 32b so that the conductor 31b is held between the dielectrics 32a and 32b. The

これら導電体31aと誘電体32aとの間に形成される空間が排気通路36aを構成し、導電体31aと誘電体32bとの間に形成される空間が排気通路36bを構成する。排気はこの排気通路36a、36bを通過する。   A space formed between the conductor 31a and the dielectric 32a constitutes the exhaust passage 36a, and a space formed between the conductor 31a and the dielectric 32b constitutes the exhaust passage 36b. Exhaust gas passes through the exhaust passages 36a and 36b.

なお、誘電体32aと32bとは、その構造は同一であり、上下方向の向きが逆であることのみが異なるので、以降は特に区別する場合を除き「誘電体32」、「排気通路36」と表記する。   The dielectric bodies 32a and 32b have the same structure and differ only in that the vertical direction is reversed. Henceforth, unless otherwise distinguished, “dielectric body 32” and “exhaust passage 36”. Is written.

図3は、本発明の実施形態の排気浄化装置30の構成を示す分解図である。   FIG. 3 is an exploded view showing the configuration of the exhaust emission control device 30 according to the embodiment of the present invention.

導電体31aには、ケーブル310が接続される。また導電体31bには、ケーブル311が接続される。これらは、制御装置40へと接続されている。そして、これら導電体31a及び導電体31bは、スペーサー33によって互いの距離が保たれると共に、誘電体32によって所定の間隔の空間が形成される。   A cable 310 is connected to the conductor 31a. A cable 311 is connected to the conductor 31b. These are connected to the control device 40. The conductor 31 a and the conductor 31 b are kept at a distance from each other by the spacer 33, and a space having a predetermined interval is formed by the dielectric 32.

制御装置40は、ケーブル310を接地側、ケーブル311を高圧側として、交流電流(又はパルス電流)を印可する。これにより、導電体31aと、導電体31bを保持する誘電体32との間で無声放電が発生する。この無声放電によって排気通路36にプラズマ場が生成される。   The control device 40 applies an alternating current (or pulse current) with the cable 310 as the ground side and the cable 311 as the high voltage side. Thereby, a silent discharge is generated between the conductor 31a and the dielectric 32 holding the conductor 31b. A plasma field is generated in the exhaust passage 36 by this silent discharge.

このプラズマ場では、通過する排気に含まれる酸素及び水が、ラジカル、オゾン(O3)やイオン(O-、OH-)等の活性状態へと生起される。また、このとき導電体31aと導電体31bとの間に流れる無声放電でのマイクロ放電電流によりジュール熱が発生し、炭素を主体とするPMを燃焼させる。 In this plasma field, oxygen and water contained in the passing exhaust gas are generated into active states such as radicals, ozone (O 3 ) and ions (O , OH ). At this time, Joule heat is generated by the micro discharge current in the silent discharge flowing between the conductor 31a and the conductor 31b, and the PM mainly composed of carbon is burned.

これにより、NOxは還元されて窒素や水へと変換される。また、CO、HC、PM等は、酸化されて二酸化炭素及や水へと変換される。   Thereby, NOx is reduced and converted into nitrogen and water. Further, CO, HC, PM and the like are oxidized and converted into carbon dioxide and water.

このような作用によって排気の浄化が行われる。   The exhaust gas is purified by such an action.

ここで、プラズマ場による排気の浄化は、排気浄化装置30内でより均一に発生させることで効率が上昇する。また、より消費電力を過度に上昇させないために、電極間の距離、すなわち、導電体31aと誘電体32との間の放電ギャップの距離を、均一にすることが望ましい。   Here, the purification of the exhaust gas by the plasma field is more uniformly generated in the exhaust gas purification device 30 to increase the efficiency. In order not to increase the power consumption more excessively, it is desirable to make the distance between the electrodes, that is, the distance of the discharge gap between the conductor 31a and the dielectric 32 uniform.

また、通過する排気がより長くプラズマ場に留まることによっても効率が上昇する。そのために、排気の流速を抑えると共に、排気の流れが排気浄化装置30の内部で直線的とならず、乱流となることが望ましい。   Efficiency also increases when the passing exhaust remains in the plasma field longer. For this purpose, it is desirable that the flow rate of the exhaust gas is suppressed and the flow of the exhaust gas is not linear inside the exhaust gas purification device 30 but becomes turbulent.

また一方で、排気浄化装置30は、自動車等の振動が多く発生する場所に置かれるほか、温度の上昇及び低下により熱応力を受ける。そのため、導電体31や誘電体32の位置関係が振動により変化したり、導電体31aの熱膨張により導電体31aと導電体31bとの間の間隔が変化する可能性がある。このことは、均一なプラズマ場の発生を妨げる。   On the other hand, the exhaust purification device 30 is placed in a place where a lot of vibrations are generated, such as an automobile, and receives thermal stress due to a rise and fall in temperature. For this reason, the positional relationship between the conductor 31 and the dielectric 32 may change due to vibration, or the distance between the conductor 31a and the conductor 31b may change due to thermal expansion of the conductor 31a. This prevents the generation of a uniform plasma field.

排気流路中に露出する導電体31aの変形を抑えるためには、これを挟持する誘電体32に「支え」となる部位を多く突出させることが考えられる。しかしながら、この支え部分を排気流路中に多数形成すると、排気流路が狭められ、通気抵抗が上昇して排気の流速が上昇する。   In order to suppress the deformation of the conductor 31a exposed in the exhaust flow path, it is conceivable to project a lot of “support” portions on the dielectric 32 holding the conductor 31a. However, if a large number of support portions are formed in the exhaust flow path, the exhaust flow path is narrowed, the ventilation resistance is increased, and the exhaust flow velocity is increased.

また、支えとなる部位を誘電体32から垂直に突設した場合は、この支えとなる部位の付け根部分が略直角となり、応力が集中する。特に誘電体はセラミックにより構成されるので、応力により亀裂、破損が発生する慮がある。   In addition, when the supporting portion is vertically provided from the dielectric 32, the base portion of the supporting portion is substantially perpendicular, and stress is concentrated. In particular, since the dielectric is made of ceramic, there is a possibility that cracks and breakage occur due to stress.

そこで、本発明の実施形態の排気浄化装置30は、以下に説明するような特徴的な構成によって、排気の通気抵抗を上昇させず、プラズマ場を発生させる導電体31aと誘電体32との間隙の変化を最小限に抑えると共に、熱応力による亀裂、破損を防止できるように構成した。   Therefore, the exhaust gas purification apparatus 30 according to the embodiment of the present invention has a characteristic configuration as described below, and does not increase the ventilation resistance of the exhaust gas, and the gap between the conductor 31a and the dielectric 32 that generates a plasma field. In addition to minimizing the change in temperature, cracks and breakage due to thermal stress can be prevented.

前述のように、誘電体32は、表面に複数の突起部34を分散して備える。   As described above, the dielectric 32 includes a plurality of protrusions 34 dispersed on the surface.

突起部34は、誘電体32の面から半球状に突起する半球体突起部34aと、半球体突起部34aの径方向にそれぞれ延設される矩形形状のリブ34b、34cとからなる。リブ34b及び34cは、排気の流れ方向に対して略直角となるような向きに、それぞれ配置される。   The protrusion 34 includes a hemispherical protrusion 34a that protrudes in a hemispherical shape from the surface of the dielectric 32, and rectangular ribs 34b and 34c that extend in the radial direction of the hemispherical protrusion 34a. The ribs 34b and 34c are arranged in directions that are substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas.

誘電体32は、この突起部34を格子状に配置する。すなわち、図2(a)に示すように、誘電体32の長辺方向及び短辺方向に、それぞれ突起部34を分散して配置する。これらの突起部34は、排気通路36において千鳥格子状の配列となるように配置する。   The dielectric 32 has the protrusions 34 arranged in a lattice pattern. That is, as shown in FIG. 2A, the protrusions 34 are distributed and arranged in the long side direction and the short side direction of the dielectric 32. These protrusions 34 are arranged in a staggered arrangement in the exhaust passage 36.

このように突起部34を配置することで、排気通路36を通過する排気の流れが、突起部34によって方向が変換される。これにより、排気通路36全体で排気を拡散、攪乱するので、プラズマ場における排気の滞留時間を長くでき、浄化効率を向上することができる。   By arranging the projections 34 in this way, the direction of the flow of the exhaust gas passing through the exhaust passage 36 is changed by the projections 34. Thereby, since the exhaust is diffused and disturbed in the entire exhaust passage 36, the residence time of the exhaust in the plasma field can be lengthened and the purification efficiency can be improved.

また、このように突起部34を配置することで、排気通路36全体が連通した形になるので、エンジン10から排出される脈動を持った排気の圧力変化も緩和されると共に、排気通路36内での圧力の偏りも緩和されるので、導電体31aの耐久性が向上する。   Further, by arranging the projections 34 in this way, the exhaust passage 36 as a whole is communicated, so that the pressure change of the exhaust having pulsation exhausted from the engine 10 is reduced, and the exhaust passage 36 Since the uneven pressure is also reduced, the durability of the conductor 31a is improved.

図4は、本発明の実施形態の突起部34のより具体的な構成を示す説明図である。図4(a)が突起部34の上面図を、図4(b)が突起部34の側面断面図をそれぞれ示す。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a more specific configuration of the protrusion 34 according to the embodiment of the present invention. 4A is a top view of the protrusion 34, and FIG. 4B is a side sectional view of the protrusion 34. FIG.

図4に示すように、突起部34は、半球状に突起する半球体突起部34aと、半球体突起部34aの径方向にそれぞれ延設されるリブ34b、34cとから構成される。   As shown in FIG. 4, the protrusion 34 includes a hemispherical protrusion 34 a that protrudes in a hemispherical shape, and ribs 34 b and 34 c that extend in the radial direction of the hemispherical protrusion 34 a.

半球体突起部34aの高さ(半径)は、リブ34b、34cの高さよりも若干高く構成する。   The height (radius) of the hemispherical protrusion 34a is configured to be slightly higher than the height of the ribs 34b and 34c.

このように構成することによって、導電体31aと誘電体32とを積層するときに、この半球体突起部34aが導電体31aを保持する。   With this configuration, when the conductor 31a and the dielectric 32 are stacked, the hemispherical protrusion 34a holds the conductor 31a.

前述のように、導電体31aは可撓性を有する材質で構成されているため、リブ34b及び34cから高さ方向に若干突出した半球体突起部34aによる変形を許容する。   As described above, since the conductor 31a is made of a flexible material, the conductor 31a is allowed to be deformed by the hemispherical protrusion 34a slightly protruding in the height direction from the ribs 34b and 34c.

この結果、導電体31aと誘電体32との位置決めがなされると共に、板方向に固定される。   As a result, the conductor 31a and the dielectric 32 are positioned and fixed in the plate direction.

またさらに、温度の上昇により導電体31aが膨張した場合にも、この半球体突起部34aにより導電体31aとの滑り抵抗が減少するので、導電体31aの熱変形歪の蓄積を抑制することができる。   Furthermore, even when the conductor 31a expands due to an increase in temperature, the slip resistance with respect to the conductor 31a is reduced by the hemispherical protrusion 34a, so that accumulation of thermal deformation strain of the conductor 31a can be suppressed. it can.

このような構成により、導電体31aと誘電体32との間の距離が変動することを抑制することができるので、プラズマ場の発生がより均一のものとなる。   With such a configuration, fluctuations in the distance between the conductor 31a and the dielectric 32 can be suppressed, so that the generation of the plasma field becomes more uniform.

なお、この突起部34の形状の一例として、半球体突起部34aの高さ(r)は、半球体突起部34aの半径に等しく、かつ放電ギャップに等しい。また、リブ34b及び34cの高さ(h)は、半球体突起部34aの球面部分と導電体31aとが接するように(0.8×r)とする。また、リブ34b及び34cの全幅(w)は、通気抵抗の上昇を考慮して(4×r)程度とすることが好適である。   As an example of the shape of the protrusion 34, the height (r) of the hemispherical protrusion 34a is equal to the radius of the hemispherical protrusion 34a and equal to the discharge gap. The height (h) of the ribs 34b and 34c is set to (0.8 × r) so that the spherical portion of the hemispherical protrusion 34a and the conductor 31a are in contact with each other. The total width (w) of the ribs 34b and 34c is preferably about (4 × r) in consideration of an increase in ventilation resistance.

以上のように構成された本発明の実施の携帯の排気浄化装置30は、導電体31aを半球体突起部34aで上下から支持することにより、放電ギャップを均一に保つことができるので、排気浄化装置30の排気流路の全域で均一かつ安定した放電を得ることができる。   The portable exhaust purification device 30 according to the present invention configured as described above can keep the discharge gap uniform by supporting the conductor 31a from above and below by the hemispherical protrusion 34a. A uniform and stable discharge can be obtained over the entire exhaust flow path of the device 30.

また、導電体31aと誘電体32とは熱膨張率が違うため、温度の上昇、下降に伴って、相対的に熱膨張率の大きい導電体31aが膨張、収縮の熱変形歪を生じる。   Further, since the conductor 31a and the dielectric 32 have different coefficients of thermal expansion, the conductor 31a having a relatively large coefficient of thermal expansion expands and contracts as the temperature rises and falls.

これに対して、導電体31aを支持する突起部34の接触面を球面とすることで、スベリ摩擦抵抗を少なくすることができる。   On the other hand, the sliding frictional resistance can be reduced by making the contact surface of the protrusion 34 supporting the conductor 31a spherical.

これにより、導電体31aの熱変形歪が内部に蓄積することなく、常に放電ギャップを均一に保つことができるので、運転中も排気浄化装置30の排気流路の全域で均一かつ安定した放電を維持することができる。   As a result, since the thermal deformation distortion of the conductor 31a does not accumulate inside, the discharge gap can always be kept uniform, so that a uniform and stable discharge can be performed throughout the exhaust flow path of the exhaust purification device 30 even during operation. Can be maintained.

また、導電体31aを支持する突起部34の形状を半球体突起部34aとすると共に、リブ34b、34cを構成したことで、誘電体32の面の付け根部に突条形状のような鋭角な部分がなくなるため、応力集中部をなくし、誘電体32に亀裂の発生を防止することができ、耐久性を向上すことができる。   Further, the shape of the protrusion 34 supporting the conductor 31a is a hemispherical protrusion 34a, and the ribs 34b and 34c are formed, so that the base of the surface of the dielectric 32 has an acute angle like a ridge shape. Since the portion is eliminated, the stress concentration portion can be eliminated, the occurrence of cracks in the dielectric 32 can be prevented, and the durability can be improved.

また、導電体31aは、可撓性及び弾力性のある導電性の金属素材(例えば、メタルファイバシート)によって構成したので、排気浄化装置30の内部の温度分布の差から発生する上下方向の熱変形は、導電体31aのスプリング効果で吸収されるので、耐久性を向上することができる。   Further, since the conductor 31a is made of a flexible and elastic conductive metal material (for example, a metal fiber sheet), the heat in the vertical direction generated from the difference in the temperature distribution inside the exhaust purification device 30 is obtained. Since the deformation is absorbed by the spring effect of the conductor 31a, the durability can be improved.

また、導電体31aを内部に空隙を有する素材で構成することによって、導電体31a内部にも排気が通過することが可能となり、通気抵抗を低減することができる。また導電体31aの上面と下面とで排気を連通させることができるので、放電空間内の排気脈動を吸収することができ、排気損失を低減させることができる。   Further, by configuring the conductor 31a with a material having a gap inside, the exhaust can pass through the conductor 31a, and the ventilation resistance can be reduced. Further, since the exhaust can be communicated with the upper surface and the lower surface of the conductor 31a, exhaust pulsation in the discharge space can be absorbed, and exhaust loss can be reduced.

また、突起部34に備えられたリブ34b、34cは、排気の流れ方向に対面して備えられるので、排気の流れ方向を変換して、排気ガス流れ全体を拡散、かく乱させることができる。これにより、プラズマ放電雰囲気内での排気の滞留時間を長くすることができ、有害成分の浄化効率を向上することができる。   In addition, since the ribs 34b and 34c provided on the projection 34 are provided facing the exhaust flow direction, the exhaust flow direction can be changed to diffuse and disturb the entire exhaust gas flow. Thereby, the residence time of the exhaust gas in the plasma discharge atmosphere can be lengthened, and the purification efficiency of harmful components can be improved.

さらに、有害成分の浄化効率が向上することによって、排気浄化装置30を小型化することができるので、排気浄化装置30の消費電力及び排気損失を削減することができ、燃費を向上することができる。   Furthermore, since the purification efficiency of harmful components is improved, the exhaust purification device 30 can be reduced in size, so that power consumption and exhaust loss of the exhaust purification device 30 can be reduced, and fuel consumption can be improved. .

なお、本発明の実施形態では、図1に示すように内燃機関の排気浄化に排気浄化装置30のみを用いる例を示したが、従来の触媒コンバータをさらに併用してもよい。   In the embodiment of the present invention, an example in which only the exhaust purification device 30 is used for exhaust purification of the internal combustion engine as shown in FIG. 1 is shown, but a conventional catalytic converter may be further used in combination.

例えば、エンジン10のコールドスタート時には触媒コンバータの浄化効率は低下するので、排気浄化装置30により浄化を行い、エンジン10が定常運転を行っている場合は、触媒コンバータのみを使用して排気浄化装置30の機能を停止するように構成してもよい。   For example, since the purification efficiency of the catalytic converter is reduced when the engine 10 is cold-started, the exhaust purification device 30 performs purification, and when the engine 10 is in steady operation, the exhaust purification device 30 uses only the catalytic converter. The function may be stopped.

そして、触媒コンバータは排気ガスが高温の状態で触媒活性が高まるため、出来るだけエンジン10に近い位置に配置しなければならないという制限があるが、排気浄化装置40の配置位置は限定されない。よって、排気浄化装置40を、消音器24やテールパイプ25内に設置してもよい。   And since the catalytic converter increases the catalytic activity when the exhaust gas is at a high temperature, there is a restriction that the catalytic converter must be arranged as close to the engine 10 as possible, but the arrangement position of the exhaust purification device 40 is not limited. Therefore, the exhaust purification device 40 may be installed in the silencer 24 or the tail pipe 25.

これにより、触媒コンバータが使用する触媒貴金属量を削減することができるとともに、車両のエネルギー効率を高めて燃費を向上させることができる。   As a result, the amount of catalytic noble metal used by the catalytic converter can be reduced, and the energy efficiency of the vehicle can be increased to improve fuel efficiency.

10 エンジン(内燃機関)
20 排気管
30 排気浄化装置
31a、31b 導電体
32a、32b 誘電体
33 凹部
34 突起部
34a 半球体突起部
34b、34c リブ
35 スペーサー
36a、36b 排気通路
40 制御装置
10 Engine (Internal combustion engine)
20 Exhaust pipe 30 Exhaust purification device 31a, 31b Conductor 32a, 32b Dielectric 33 Recess 34 Protrusion 34a Hemisphere projection 34b, 34c Rib 35 Spacer 36a, 36b Exhaust passage 40 Control device

Claims (3)

平板状の第1の導電体と、第1の誘電体及び第2の誘電体に挟持された平板状の第2の導電体と、が交互に積層されると共に、前記第1の導電体と、前記第1の誘電体及び第2の誘電体と、の間に排気通路が形成され、
前記第1の誘電体及び第2の誘電体は、前記第1の導電体と向かう面に、前記第1の導電体を、所定の距離を保って支持する半球形状の突起部を分散して複数配置し、
前記第1の導電体と前記第2の導電体との間に電流を印可することによって、前記排気通路にプラズマ場を生成することを特徴とする排気浄化装置。
The flat first conductor and the flat second conductor sandwiched between the first dielectric and the second dielectric are alternately stacked, and the first conductor An exhaust passage is formed between the first dielectric and the second dielectric,
The first dielectric body and the second dielectric body have a hemispherical protrusion that supports the first conductor at a predetermined distance on a surface facing the first conductor. Place multiple
An exhaust emission control device that generates a plasma field in the exhaust passage by applying a current between the first conductor and the second conductor.
請求項1に記載の排気浄化装置において、
前記突起部は、前記排気通路の排気流れ方向と直交する方向に延設されたリブを備えることを特徴とする記載の排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 1,
The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the protrusion includes a rib extending in a direction orthogonal to an exhaust flow direction of the exhaust passage.
請求項1又は2に記載の排気浄化装置において、
前記第1の導電体は、可撓性かつ伸縮性のある素材であると共に、内部に排気が通過可能な素材によって構成されることを特徴とする排気浄化装置。
The exhaust emission control device according to claim 1 or 2,
The first electric conductor is a flexible and stretchable material, and is configured by a material through which exhaust can pass.
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