专利名称：气体净化装置、气体净化系统以及气体净化方法
技术领域：
本发明涉及从包含粒子状物质等有害物质的净化对象气体中去 除有害物质而净化的气体净化装置、气体净化系统以及气体净化方 法。
背景技术：
以往，作为用于从引擎等排出气体发生源所排出的排出气体中净
化粒子状物质(PM: Particulate Matter)等有害物质的气体净化装 置，有在含有PM的排出气体的气体流路中设置PM过滤器，并利用 该PM过滤器捕捉PM的装置。例如，在日本特开平11 -062558号 公报记栽中，公开了如下气体净化装置使用加热器燃烧由PM过滤 器捕捉的PM中含有的炭等物质而去除，并使PM过滤器的功能再生。
在该气体净化装置中，由于在PM的捕捉中使用机械集尘，所以 存在排出气体的压力损失较大，且针对引擎等排出气体发生源的负荷 变高这样的问题。
另外，由于通过与氧的燃烧反应去除由PM过滤器捕捉的PM中 含有的炭等物质，所以需要将气体的温度加热至600。C左右。因此， 需要追加设置外部加热器、逆洗机构等，需要追加喷射用于燃烧的燃 料，尤其在排出气体温度为低温(尤其是200。C以下)的情况下难以 有效地去除PM。
因此，例如，在日本特开2005 -320895公报中，公开了与排出 气体的流向交叉地进行电晕放电而净化排出气体的气体净化装置。在 该气体净化装置中，能够在电介体或放电电极上捕捉通过根据电晕放 电发生的放电等离子体而带电的PM，无需加热而进行去除，从而净 化排出气体。但是，在使用以往的净化装置，对来自负荷变动剧烈的实际引擎
的排出气体进行处理的情况下，被电介体或放电电极捕捉的PM有时 未燃烧尽而堆积。由此，有时电暈放电变得不稳定、或无法产生电晕
放电。而且，有时还产生如下问题，即PM堆积而排出气体流过的流 路剖面积变小，排出气体流路中的压力损失上升等问题。
专利文献1:日本特开平11 - 062558号7>才艮
专利文献2:日本特开2005 - 320895 >^才艮
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体净化装置、气体净化系统以及气 体净化方法，无需对所捕捉的PM进行加热而能够高效地去除，从而 将净化对象气体进行净化。
根据本发明的一个方式，提供一种气体净化装置，其特征在于， 利用第一电场形成单元，在净化对象气体流动的气体流路中形成放电 用的电场而生成放电等离子体，通过上述放电等离子体的作用使上述 净化对象气体中所含有的粒子状物质带电并且进行燃烧处理，利用第 二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质并且形 成用于将上述放电等离子体引出到上述气体流路侧的集尘用的电场， 其中，在设置有上述第一电场形成单元以及上述第二电场形成单元的 位置的上游侧，具备使流动的净化对象气体带电的带电用电极。
另外，根据本发明的一个方式，提供一种气体净化装置，其特征 在于，利用笫一电场形成单元，在净化对象气体流动的气体流路中形 成放电用的电场而生成放电等离子体，通过上述放电等离子体的作用 使上述净化对象气体中所含有的粒子状物质带电并且进行燃烧处理， 利用第二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质 并且形成用于将上述放电等离子体引出到上述气体流路侧的集尘用 的电场，其中，设置有上述第一电场形成单元的一侧的上述气体流路 的内壁面、设置有上述第二电场形成单元的一侧的上述气体流路的内 壁面、构成上述第一电场形成单元的放电电极、以及构成上述第二电场形成单元的集尘用电极中的至少任意一个表面形成为凹凸面。
另外，根据本发明的一个方式，提供一种气体净化装置，其特征 在于，利用第一电场形成单元，在净化对象气体流动的气体流路中形 成放电用的电场而生成放电等离子体，通过上述放电等离子体的作用 使上述净化对象气体中所含有的粒子状物质带电并且进行燃烧处理， 利用第二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质 并且形成用于将上述放电等离子体引出到上述气体流路侧的集尘用 的电场，其中，在设置有上述第一电场形成单元的一侧的上述气体流 路的内壁面、设置有上述第二电场形成单元的一側的上述气体流路的 内壁面、构成上述第一电场形成单元的放电电极、构成上述第二电场 形成单元的集尘用电极中的至少任意一个表面，形成有催化剂层。
而且，根据本发明的一个方式，提供一种气体净化装置，其特征 在于，利用第一电场形成单元，在净化对象气体流动的气体流路中形 成放电用的电场而生成放电等离子体，通过上述放电等离子体的作用 使上述净化对象气体中所含有的粒子状物质带电并且进行燃烧处理， 利用第二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质 并且形成用于将上述放电等离子体引出到上述气体流路侧的集尘用 的电场，其中，在设置有上述第一电场形成单元以及上述第二电场形
成单元的位置的上游侧，具备供给能够生成氧化基的添加气体的添加 气体供给单元。
另外，根据本发明的一个方式，提供一种气体净化方法，其特征
在于，是气体净化装置的气体净化方法，该气体净化装置具备第一 电场形成单元，在净化对象气体流动的气体流路中形成放电用的电场 而生成放电等离子体，通过上述放电等离子体的作用使上述净化对象 气体中所含有的粒子状物质带电并且进行燃烧处理；第二电场形成单 元，通过电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质并且形成用于将上述 放电等离子体引出到上述气体流路侧的集尘用的电场；以及控制单 元，对上述笫一电场形成单元以及上述第二电场形成单元进行控制， 其中，上述控制单元对上述第一电场形成单元中的与粒子状物质的燃烧处理相关的信息进行检测，根据该检测到的信息，对上述第一电场 形成单元和/或上述第二电场形成单元的动作状态进行控制。
另外，根据本发明的一个方式，提供一种气体净化方法，其特征 在于，是串联或并联配置了多个气体净化装置时的气体净化方法，该
气体净化装置具备第一电场形成单元，在净化对象气体流动的气体 流路中形成放电用的电场而生成放电等离子体，通过上述放电等离子 体的作用使上述净化对象气体中所含有的粒子状物质带电并且进行 燃烧处理；第二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉上述带电的粒子 状物质并且形成用于将上述放电等离子体引出到上述气体流路侧的 集尘用的电场；以及控制单元，对上述第一电场形成单元以及上述第 二电场形成单元进行控制，其中，上述控制单元对上述各气体净化装 置中的上述笫一电场形成单元中的与粒子状物质的燃烧处理相关的 信息进行检测，根据该检测到的信息，对上述各气体净化装置中的上 述第一电场形成单元和/或上述第二电场形成单元的动作状态进行控 制。
图1是示意性地示出具备本发明的第一实施方式的气体净化装 置的气体净化系统的框图。
图2是示意性地示出本发明的第一实施方式的气体净化装置的 剖面的图。
图3是示出用于说明放电电极附近处的放电等离子体的发生的 样子的放电电极附近的剖面的图。
图4是示意性地示出具备第一实施方式的气体净化装置的其他 结构的气体净化系统的框图。
图5是示意性地示出本发明的第二实施方式的气体净化装置的 剖面的图。
图6是示意性地示出本发明的第三实施方式的气体净化装置的 剖面的图。图7是示意性地示出串联配置了本发明的两个气体净化装置的
气体净化系统的框图。
图8是示意性地示出并联配置了本发明的两个气体净化装置的 气体净化系统的框图。
图9是示意性地示出用于说明本发明的第五实施方式的气体净 化装置中的气体净化方法的气体净化系统的框图。
图IO是示意性地示出本发明的第五实施方式的气体净化装置的 剖面的图。
图11是示意性地示出具备添加气体供给装置以及氧浓度检测装 置的气体净化系统的框图。
图12是示意性地示出用于说明本发明的第六实施方式的气体净 化装置中的气体净化方法的气体净化系统的框图。
图13是示意性地示出用于说明本发明的第七实施方式的气体净 化装置中的气体净化方法的气体净化系统的框图。
图14是示意性地示出本发明的第八实施方式的气体净化装置的 剖面的图。
符号说明
10气体净化装置 30放电反应部 31电介体 32放电电极 33放电用对向电极 34集尘用对向电极 35带电用电极 36气体流路 50》文电用电源 51放电用电气系统 60集尘用电源 61集尘用电气系统 EG净化对象气体 P放电等离子体
具体实施例方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。 (第一实施方式)
图1是示意性地示出具备本发明的第一实施方式的气体净化装 置10的气体净化系统的框图。图2是示意性地示出本发明的第一实 施方式的气体净化装置10的剖面的图。图3是示出用于说明在放电电极32附近处发生放电等离子体P的样子的放电电极32附近的剖面 的图。
如图1所示，气体净化装置10例如设置在从汽车的引擎20中排 出的排出气体等净化对象气体EG所通过的排气流路21中。如图2 所示，该气体净化装置10具备设置于净化对象气体EG的流路上 的放电反应部30;经由放电用电气系统51与该放电反应部30连接的 放电用电源50;以及经由集尘用电气系统61与放电反应部30连接的 集尘用电源60。
放电反应部30具备电介体31;放电电极32;隔着电介体31 与该放电电极32对向地设置的放电用对向电极33;隔着净化对象气 体EG的流路与放电电极32对向地设置的集尘用对向电极34;以及 在放电用对向电极33、集尘用对向电极34的上游侧设置的带电用电 极35。
电介体31是由介电材料构成的例如平板或筒体，例如设置于从 汽车的引擎中排出的排出气体等净化对象气体EG的流路上。因此， 在电介体31内部，被导入净化对象气体EG而形成净化对象气体EG 的气体流路36。在此作为介电材料，例如可以使用特氰纶(Teflon) (注册商标)、环氧、KAPTON等树脂，或者玻璃、氧化铝、氮化 铝等陶瓷。另外，在对来自实际的引擎的排出气体进行处理的情况那 样需要高温下的处理的情况下，使用陶瓷是有效的，在考虑介电材料
的温度特性时，从降低功耗的观点来看使用高温下的介电损失小的材 料例如氧化铝等是有效的。特别地，通过在lkHz下测量的300。C下 的介电损失为tanSO.l的材料，能够得到良好的净化性能。如果将电 介体31的相对介电常数设为0.1 ~ 1000、将电介体31的厚度设为 0.01mm~ 10mm左右，则能够容易地触发后述的沿面放电( creeping discharge )。
在该气体流路36的内壁面，相互对向地i殳置有》文电电极32和集 尘用对向电极34。放电电极32例如以多个薄的板状的电极以规定的 间隔大致平行地配置且一端侧分别与放电用电气系统51电连接的梳且，以使各板状的电极相对于流过气体流路36 的净化对象气体EG的主流方向成为大致垂直的形式，配置有放电电 极32。该放电电极32由对于净化对象气体EG具有耐腐蚀性、耐热 性的导电材料构成，例如使用不锈钢等。例如也可以在气体流路36 的内壁面，直接印刷而形成该放电电极32。另外，集尘用对向电极 34具有平板形状，与放电电极32同样地，例如由不锈钢等对于净化 对象气体EG具有耐腐蚀性、耐热性的导电材料构成。该集尘用对向 电极34也与放电电极32同样地，例如也可以在与配置有放电电极32 的位置对向的气体流路36的内壁面直接印刷而形成。另外，为了使 放电电极32、集尘用对向电极34具有耐腐蚀性、耐热性，在金属电 极的表面用具有耐腐蚀性、耐热性的涂层进行包覆也是有效的。例如， 通过对不锈钢、鴒钢电极进行lnm 100nm厚度的镀镍或氧化铝包 覆，能够抑制例如从汽车的引擎中排出的排出气体等实际气体环境中 的腐蚀。另外，梳子状的电极的朝向无需一定相对于主流方向成为垂 直，也可以设为相对于主流成为平行或倾斜的方向。
而且，放电反应部30的放电用对向电极33隔着电介体31、换 言之夹着电介体31与放电电极32对向配置。放电用对向电极33例 如由薄的平板状的导电材料形成。放电用对向电极33也可以与放电 电极32同样地，在与放电电极32对向的电介体31的气体流路36的 外壁面直接印刷而设置。
另外，放电电极32、放电用对向电极33以及集尘用对向电极34 的形状不限于上述形状而是任意的，但放电电极32的形状除了上述 梳子状以外，例如优选为线状、点状、狭缝状或网眼状。通过使放电 电极32的形状成为这些形状，放电电极32附近的电力线变密，能够 容易地生成放电等离子体，所以是有效果的。而且，能够捕捉很多粒 子状物质(PM: Particulate Matter)等有害物质，能够高效地将有 害物质、特别是PM进行燃烧而去除。另外，集尘用对向电极34的 形状也不限于平板状，也可以与放电电极32同样地设为狭缝状或网 眼状等。极经由放电用电气系统51与放电反 应部30的放电电极32连接，另一个极经由放电用电气系统51与放 电用对向电极33连接。；故电用电源50例如由初级侧与次级侧的电源 构成。作为初级侧的电源，使用AC 100V且①50Hz或①60Hz的交 流电源，或者DC12V或DC 24V的直流电源。另外，次级侧的电源 的输出电压例如设为具有脉沖状(正极性、负极性、正负双极性)、 交流状(正弦波、断续正弦波)波形的输出电压。另外，初级侧的电 源与次级侧的电源还可以设为 一体结构，但通常通过将搭栽于汽车中 的电池等电源用作初级侧，从而无需新设置初级侧的电源，实现了装 置的小型化。而且，次级侧的电源可以构成为具备变压器，将利用 逆变器等整形的几V~几百V左右的信号通过变压器升压至几kV~ 几十kV的输出电压。为了尽可能缩短高电压布线的距离，优选将次 级侧的电源与》文电反应部30接近地设置。另外，在》文电反应部30处 于高温的情况等下，为了防止逆变器等电子电路由于热而损伤，优选 采用从次级侧的电源将变压器部分独立的结构，仅将变压器与放电反 应部30接近地设置。
于是，利用》文电用电源50对it电电才及32与》文电用对向电极33 之间施加例如几kV至几十kV左右的电压，从而在气体流路36中形 成电场的同时进行放电，在气体流路36内部生成放电等离子体P。此 时，在放电电极32与放电用对向电极33之间介有电介体31，并且电 介体31是与放电电极32接触地设置的，所以气体流路36中的放电 成为沿着电介体31形成的沿面放电。
由上述的经由放电用电气系统51相互连接的放电用电源50、放 电电极32以及i文电用对向电极33形成第一电场形成单元。
另一方面，集尘用电源60的一个极经由集尘用电气系统61与放 电反应部30的集尘用对向电极34连接，另一个极经由集尘用电气系 统61与放电反应部30的放电电极32连接。集尘用电源60例如由初 级侧与次级侧的电源构成。作为初级侧的电源， <吏用AC 100V且 O>50Hz或①60Hz的交流电源，或者DC 12V或DC 24V的直流电源。另外，次级侧的电源的输出电压例如设为直流状(正极性、负极性、 正负双极性)、脉沖状(正极性、负极性、正负双极性)、整流波形 (单波整流波形、双波整流波形)的输出电压。
于是，构成为通过从集尘用电源60对放电电极32与集尘用对向 电极34之间施加例如几kV左右的电压，从而可以在气体流路36中 形成电场。由上述的经由集尘用电气系统61相互连接的集尘用电源 60、放电电极32以及集尘用对向电极34形成第二电场形成单元。在 此，在提高对方丈电电极32与集尘用对向电极34之间(距离D)施加 的电压V时，在两者之间发生空间放电，最终导致产生火花。在成为 这样的状态时，气体流路内的电导率上升，被引出到气体流路中的单 极性电荷的移动度变高而被放电电极32或集尘用对向电极34所吸 收，从而无法使PM高效地带电。为了避免这样的状态，优选在放电 电极32与集尘用对向电极34之间不自发地发生放电的范围内使用所 施加的电压V，例如优选将以V/D规定的平均电场强度设为1~ 30kV/cm。
另外，带电用电极35设置于放电用对向电极33、集尘用对向电 极34的上游侧(在图2中左侧)，且在相对于净化对象气体EG的 主流方向大致垂直的方向上横穿气体流路36而设置。该带电用电极 35例如具有棒状的形状，在以圆柱形成的情况下，其直径形成为0.3 ~ 10mm左右。另外，该带电用电极35由对于净化对象气体EG具有耐 腐蚀性、耐热性的导电材料构成，例如使用不锈钢等。该带电用电极 35的两端可以分别经由上述的》文电用电气系统51与》文电用电源50连 接，也可以经由上述的集尘用电气系统61与集尘用电源60连接。另 外，也可以单独设置对带电用电极35施加电压的带电用电极用的电 源。对带电用电极35施加的电压既可以是交流也可以是直流。
在将放电用电源50用作带电用电极用的电源的情况下，如上所 述，次级侧的电源的输出电压例如成为具有脉沖状(正极性、负极性、 正负双极性)、交流状(正弦波、断续正弦波)波形的输出电压，在 带电用电极35的两端间，施加例如几kV至几十kV左右的电压。由在带电用电极35的周围流动 的净化对象气体EG被带电。另外，在将集尘用电源60用作带电用 电极用的电源的情况下，如上所述，次级侧的电源的输出电压成为直 流状(正极性、负极性、正负双极性)、脉冲状(正极性、负极性、 正负双极性)、整流波形(单波整流波形、双波整流波形)的输出电 压，在带电用电极35的两端间，施加例如几kV左右的电压。由此， 在带电用电极35上产生电晕放电，在带电用电极35的周围流动的净 化对象气体EG被带电。
另外，在图2中，示出了具备一个带电用电极35的放电反应部 30的结构的一个例子，但也可以设置多个带电用电极35。作为此时 的带电用电极35的配置例子，例如，举出在放电用对向电极33、集 尘用对向电极34的上游侧，在相对于净化对象气体EG的主流方向 大致垂直的方向上，隔开规定的间隔配置多个带电用电极35的例子 等。规定的间隔至少设定为在相邻的带电用电极35之间不产生火花 放电的程度。另外，当各带电用电极35在从放电电极32朝向集尘用 对向电极34的方向(在图2中上下方向)上排列的情况下，既可以 直线地排列，也可以是相邻的带电用电极35被配置在相互不同的位 置那样的非直线的排列。通过这样配置多个带电用电极35，作为在气 体流路36中流动的净化对象气体EG中含有的有害物质的PM遍及 气体流路36的剖面被大致均匀地带电。
接下来，说明气体净化装置10的作用。
首先，从汽车等的引擎中排出的排出气体等净化对象气体EG被 导入到放电反应部30中形成的气体流路36中，而流入放电反应部30 内。
在此，对在放电反应部30的入口处设置的带电用电极35施加具 有脉冲状(正极性、负极性、正负双极性)、交流状(正弦波、断续 正弦波)或整流波形(单波整流波形、双波整流波形)波形的输出电 压。由此，在带电用电极35上产生电晕放电，在其周围流动的净化 对象气体EG中含有的PM被带电。包含被带电的PM的净化对象气体EG流入放电电极32与集尘 用对向电极34之间。此处，从i支电用电源50对》文电电极32与》丈电 用对向电极33之间施加脉沖状(正极性、负极性、正负双极性)或 交流状(正弦波、断续正弦波)的电压。由此，在放电电极32与放 电用对向电极33之间、特别是在放电电极32的附近，集中地形成电 场而引起沿着电介体31的沿面放电，伴随该沿面放电而产生放电等 离子体P。
在此，放电用电源50的次级侧的输出电压是脉冲状(正极性、 负极性、正负双极性)或交流状(正弦波、断续正弦波)的输出电压， 所以即使介有介电性的电介体31，也不会在电介体31的表面上积蓄 表面电荷而使放电停止、或者放电转移为电弧放电，所以同样产生稳 定的放电等离子体P。
另一方面，从集尘用电源60对i文电电极32与集尘用对向电极 34之间施加直流状(正极性、负极性、正负双极性)、脉沖状(正极 性、负极性、正负双极性)或整流波形(单波整流波形、双波整流波 形)的电压。即，时间上极性不会变化那样的电压从集尘用电源60 被施加到放电电极32与集尘用对向电极34之间，在放电电极32与 集尘用对向电极34之间形成同样的电场。
其结果，通过形成于放电电极32与集尘用对向电极34之间的电 场的作用，放电等离子体P被大量地从放电电极32引出到气体流路 36内部。于是，在气体流路36中流动的净化对象气体EG中含有的 PM由于与由大量地引出到气体流路36内部的放电等离子体P所生成 的电子或离子的碰撞而被带电。即，PM通过上述带电用电极35被带 电，进而通过放电等离子体P也被带电。另外，如上所述，放电等离 子体P大量地从放电电极32引出到气体流路36内部，从而遍及气体 流路36的剖面积扩展，所以与在气体流路36中流动的净化对象气体 EG接触的概率提高。由此，包含于净化对象气体EG中的PM被带 电的比例提高。
另外，如上所述，通过集尘用电源60的输出电压特性，形成于放电电极32与集尘用对向电极34之间的电场的方向在时间上不会变 化，所以引出到气体流路36内部的放电等离子体P为具有正或负中 的一种极性的放电等离子体P。由此，PM的大半也被带正或负电。 因此，被带电的PM的轨迹由于从通过第二电场形成单元的作用而形 成的电场受到的库伦力而弯曲。弯曲的方向由PM所具有的电荷与电 场的方向决定，所以由于电荷的极性，产生向放电电极32侧弯曲的 PM和向集尘用对向电极34侧弯曲的PM。
由此，在由集尘用电源60的作用在放电电极32与集尘用对向电 极34之间形成的电场的电集尘功能上还加上放电等离子体P的电气 力，在气体流路36内带电的一种PM被吸引到放电电极32侧，从而 被捕捉到放电电极32的表面或放电电极32附近的电介体31的表面。 另外，带电的极性与 一种PM不同的另 一种PM被捕捉到集尘用对向 电极34的表面或集尘用对向电极34附近的电介体31的表面。即， 带正或负电的PM通过电场以及单极性的放电等离子体P的作用而在 同样的方向上受到电气力，被捕捉到放电电极32侧或集尘用对向电 极34侧。
如上所述，PM通过带电用电极35被带电，进而通过放电等离 子体P也被带电，从而具有充分的带电量，通过电场以及单极性的放 电等离子体P的作用在同样的方向上受到电气力，从而高效地被捕捉
到放电电极32侧或集尘用对向电极34侧。这样，通过集尘用电源60 的作用而形成的电场除了具有由于放电等离子体P的引出效果而提高 气体流路36内的PM的带电效率的作用以外，还具有对带电的PM 提供电气力而高效地在放电电极32侧或集尘用对向电极34侧捕捉的 作用。在此，在提高对放电电极32与集尘用对向电极34之间(距离 D)施加的电压V时，在两者之间发生空间放电，最终导致产生火花。 在成为这样的状态时，气体流路内的电导率上升，被引出到气体流路 中的单极性电荷的移动度变高而被放电电极32或集尘用对向电极34 所吸收，从而无法使PM高效地带电。为了避免这样的状态，优选在 放电电极32与集尘用对向电极34之间不自发地发生放电的范围内使用所施加的电压V，例如优选将以V/D规定的平均电场强度设为1~ 30kV/cm。
在此，参照图3，说明在放电电极32附近处产生放电等离子体P 的样子。
在放电反应部30中具备，例如，多个薄的板状的电极以规定的 间隔大致平行地配置且一端侧分别与放电用电气系统51电接合的梳 子状的放电电极32。而且，该放电电极32被配置为，各板状(宽度 W)的电极相对于在气体流路36中流动的净化对象气体EG的主流 方向成为大致垂直。另夕卜，在此将各板状的电极的间隔表示为S。即， 设置有放电电极32的部分成为宽度W的电极与宽度S的电介体交替 露出的状态，PM被捕捉到该部分上。
一般，例如，在由一个平板构成放电电极32的情况下，由于在 放电电极32的两端部高密度地存在放电等离子体P所以PM被燃烧， 但在放电电极32的中央附近，放电等离子体P的密度变低，PM未被 燃烧而堆积。这样，如果PM堆积，则电晕放电被阻碍而变得不稳定、 或者由于PM的堆积而气体流路36的剖面积减少，气体流路36内的 压力损失增加，无法使气体净化装置稳定地运转。
另一方面，在如上所述将放电电极32的形状例如设为梳子状、 并对该;故电电极32施加了电压的情况下，放电等离子体P从电场最 高的三重点80 (板状的电极与电介体与空气的接点)发展，并向设置 有捕捉PM的放电电极32的部分、即宽度W的电极与宽度S的电介 体交替露出的部分扩展(参照图3)。由此，能够使PM可靠地燃烧， PM的堆积被防止。为了在平面上使放电等离子体P均勻地发展，宽 度W与宽度S优选为0.1 20mm左右。另外，通过将放电电极32 的形状设为网状、网眼状，能够得到与上述梳子状的放电电极32的 情况同样的作用效果。另外，即使在使用了梳子状的放电电极32的 情况下，各梳子的宽度W、梳子间的间隔(相当于S)也无需恒定， 例如也可以在净化对象气体EG的入口附近使W、 S短，在净化对象 气体EG的出口附近使W、 S长。由此，能够使放电电力集中于PM的浓度高的入口附近，使PM高效地燃烧。另外，各梳子的高度也无 需恒定，例如也可以在净化对象气体EG的入口附近使高度低，在出 口附近使高度高。由此，通过使相对于从入口朝向出口扩大的流路的 边界层的放电的位置关系从入口到出口成为恒定，从而能够使处理均 匀化。另外，在放电电极32侧发生的放电等离子体P，如前所述通过 集尘用电源60的作用而被引出到集尘用对向电极34侧，遍及气体流 路36的规定的剖面扩展。
另外，在放电反应部30内的气体流路36中，由放电等离子体P 生成的高能量电子与净化对象气体EG碰撞，从而生成O、 OH、 03、 O2 —等氧化基或N02等。氧化基进一步与净化对象气体EG中的碳化 氢反应而产生其他活性的碳化氢分子。另外，N02与PM产生燃烧反 应，使PM分解以及氧化。
闯入到该放电等离子体P内的PM无需实施加热等处理，而阶 段性地燃烧反应而被分解以及氧化，最终成为一氧化碳、二氧化碳等。 在此，闯入到高密度的放电等离子体P中的PM的一部分在空间中分 解，剩余向放电电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表 面、或者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介 体31的表面碰撞而被捕捉。在各个表面上捕捉的PM在与氧化基的 反应场中长时间滞留，无需实施加热等处理，而在该期间内通过氧化 基的作用而阶段性地产生分解以及氧化等燃烧反应，最终成为一氧化 碳、二氧化碳等。因此，放电反应部30内总是保持清净，能够防止 由于受到它们的污染而放电等离子体P减少或电集尘功能降低的现 象。尤其，在表面捕捉的PM的附近处触发沿面放电，从而氧化基与 PM的距离变近，能够将寿命更短的氧化基有效地利用于PM中含有 的炭、碳化氢等物质的燃烧反应中，从而能够进行更高效的处理。
这样利用放电反应部30去除了 PM的净化对象气体EG被排出 到放电反应部30的外部。
另外，在上述说明中，即使在集尘用对向电极34的表面或集尘 用对向电极34附近的电介体31的表面捕捉到PM的情况下，如上所述，由于放电等离子体P也向集尘用对向电极34侧扩展，所以能够 使所捕捉的PM阶段性地分解以及氧化。在此，为了使在集尘用对向 电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的表面捕捉的 PM进一步高效地燃烧，也可以例如如日本特开2005 - 320895号7>报 的图13所记载的那样构成为代替设置集尘用对向电极34，而在与 i文电电极32对向的电介体31的内壁面设置放电电极，在隔着电介体 31与该放电电极对向的一侧i殳置力文电用对向电极。即，也可以采用设 置有两组对向的放电电极以及方文电用对向电极的结构。
如上所述，在第一实施方式的气体净化装置10中，在放电用对 向电极33、集尘用对向电极34的上游侧设置带电用电极35，使流入 到》文电反应部30的净化对象气体EG中含有的有害物质即PM带电， 而且使该PM通过由第一电场形成单元发生的放电等离子体P带电， 从而能够使PM具备充分的带电量。由此，该PM通过由第二电场形 成单元发生的电场以及单极性的放电等离子体P的作用而在同样的方 向上受到电气力，能够在放电电极32的表面、放电电极32附近的电 介体31的表面、或者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34 附近的电介体31的表面高效地捕捉。而且，所捕捉的PM无需加热， 而与放电等离子体P中的氧化基燃烧反应而被去除，所以能够将净化 对象气体净化。另外，由于能够高效地捕捉PM而去除，所以例如即 使在对来自负荷变动剧烈的实际引擎的排出气体进行处理的情况下， 也能够发挥充分的性能。
另外，在此，说明具备第一实施方式的气体净化装置10的其他 结构的气体净化系统。
图4是示意性地示出具备第一实施方式的气体净化装置10的其 他结构的气体净化系统的框图。
其他结构的气体净化系统是在图1所示的气体净化系统中，对气 体净化装置10设置了添加气体供给装置100的系统，该添加气体供 给装置100用于对净化对象气体EG流入的上游侧的排气流路21供 给添加气体。该添加气体供给装置100供给能够生成上述O、 OH、 03、 O2 — 等氧化基或N02等的例如氧或水蒸气等添加气体。该添加气体供给装 置100与排气流路21之间通过配管进行连结，从添加气体供给装置 100排出的添加气体被添加并混合到在排气流路21中流动的净化对象 气体EG中，流入放电反应部30内。
这样，通过设置添加气体供给装置100,能够增加氧化基的生成 量，促进PM的燃烧反应。由此，能够使被捕捉到放电电极32的表 面、放电电极32附近的电介体31的表面、或者集尘用对向电极34 的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的表面的PM更高效地 分解以及氧化，能够对净化对象气体进行净化。
另外，在仅通过设置添加气体供给装置100能够促进PM的燃烧 反应，并能够对净化对象气体进行净化的情况下，也可以不设置气体 净化装置10中具备的带电用电极35而构成气体净化装置10。 (第二实施方式)
本发明的第二实施方式的气体净化装置150除了不具备第一实 施方式的气体净化装置10中的带电用电极35、以及在配置有放电电 极32以及集尘用对向电极34的一侧的气体流路36的内壁面的形状 不同以外，与第一实施方式的气体净化装置10的结构相同，所以在 此主要说明这些不同的结构。
图5是示意性地示出本发明的笫二实施方式的气体净化装置150 的剖面的图。另外，对与第一实施方式的气体净化装置10的结构相 同的部分，附加相同符号而省略或简化重复的说明。
如图5所示，第二实施方式的气体净化装置150具备设置于净 化对象气体EG的流路上的放电反应部30;经由放电用电气系统51 与该放电反应部30连接的放电用电源50;以及经由集尘用电气系统 61与放电反应部30连接的集尘用电源60。
放电反应部30具备电介体31;放电电极32;隔着电介体31 与该放电电极32对向地设置的放电用对向电极33;以及隔着净化对 象气体EG的流路与放电电极32对向地设置的集尘用对向电极34。
22筒体，例如设置于从 汽车的引擎中排出的排出气体等净化对象气体EG的流路上。因此， 在电介体31内部，被导入净化对象气体EG而形成净化对象气体EG 的气体流路36。另外，在该气体流路36的内壁面，相互对向地设置 有放电电极32与集尘用对向电极34。而且，如图5所示，在设置有 》文电电极32以及集尘用对向电极34的一侧的气体流路36的内壁面、 且这些放电电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面，沿着净 化对象气体EG的主流方向形成有凹凸部151、 152。另外，凹凸部 151、 152的形成方向不限于沿着净化对象气体EG的主流方向形成， 例如也可以在放电电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面， 在相对于净化对象气体EG的主流方向大致垂直的方向上形成。另外， 凹凸部151、 152的高度无需恒定，例如也可以在净化对象气体EG 的入口附近使高度低，在出口附近使高度高。由此，通过使相对于从 入口朝向出口扩大的流路的边界层的凹凸部151、 152的位置关系从 入口到出口恒定，从而能够使处理均匀化。另外，也可以采用放电电 极32、集尘用对向电极34本身相对于平面状的内壁面形成凹凸的结 构、例如梳子状的结构。
而且，也可以将i文电电极32以及集尘用对向电极34的表面，与 上述放电电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面同样地，沿 着净化对象气体EG的主流方向设为凹凸结构。另外，凹凸结构不限 于沿着净化对象气体EG的主流方向形成，例如也可以在相对于净化 对象气体EG的主流方向大致垂直的方向上形成。
例如，如图5所示，在3文电电极32以及集尘用对向电极34的附 近的内壁面，沿着净化对象气体EG的主流方向形成了凹凸部151、 152的情况下，净化对象气体EG向凹凸部151、 152部的凸部大致垂 直地碰撞，在凸部的正下游侧形成循环流。通过该循环流巻入PM， 能够捕捉更多的PM。另外，在将放电电极32以及集尘用对向电极 34的表面与上述放电电极32以及集尘用对向电极34附近的内壁面同 样地沿着净化对象气体EG的主流方向设为凹凸结构的情况下，也得到同样的作用效果。另外，由于与内壁面由平面形成的情况相比，内
壁面的表面积增加，由此PM的捕捉率也提高。
另一方面，在放电电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁 面，沿着相对于净化对象气体EG的主流方向大致垂直的方向形成了 凹凸部151、 152的情况下，通过凹凸部151、 152在净化对象气体EG 的主流方向上形成有槽部。净化对象气体EG沿着该槽部流过。在该 情况下，与内壁面由平面形成的情况相比，增加了内壁面的表面积， 从而能够捕捉更多的PM。
如上所述，在第二实施方式的气体净化装置150中，在放电电极 32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面形成凹凸部151、 152，从 而能够增加表面积，能够捕捉更多的PM而去除。另外，在使放电电 极32以及集尘用对向电极34的表面成为凹凸结构的情况下，由于表 面积也会增加，所以也可以得到同样的作用效果。
另外，在沿着净化对象气体EG的主流方向形成了凹凸部151、 152的情况下，在凸部的正下游侧形成循环流，向该循环流巻入PM， 从而能够捕捉更多的PM。另外，在使放电电极32以及集尘用对向电 极34的表面沿着净化对象气体EG的主流方向成为凹凸结构的情况 下，由于在凸部的正下游侧也会形成循环流，所以也能够得到同样的 作用效果。
在此，代替设置凹凸部151、 152也可以构成为将这些放电电 极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面的表面层以例如由介电 性材料形成的多孔状的多孔质层构成。另外，代替使放电电极32以 及集尘用对向电极34的表面成为凹凸结构，也可以将》文电电极32以 及集尘用对向电极34的表面例如以由对于净化对象气体EG具有耐 腐蚀性、耐热性、导电性的泡沫金属等构成的多孔质层构成。
这样，在将放电电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面 的表面层或者放电电极32以及集尘用对向电极34的表面层以多孔质 层构成的情况下，表面积增加，能够捕捉更多的PM而去除。另外， PM向放电电极32、集尘用对向电极34、这些电极的附近的内壁面碰撞而被捕捉，但通过使这些面成为多孔质层，能够防止PM碰撞时的 反跳而提高捕捉率。
另外，在实施方式2的气体净化装置150中，也可以设置第一实 施方式的气体净化装置10中具备的带电用电极35。由此，除了上述 第二实施方式的气体净化装置150中的作用效果以外，还可以得到与 第一实施方式的气体净化装置10的作用效果相同的作用效果。
而且，在具备第二实施方式的气体净化装置150的气体净化系统 中，也可以与具备第一实施方式的气体净化装置10的气体净化系统 同样地，设置添加气体供给装置100。由此，能够增加氧化基的生成 量，促进PM的燃烧反应，能够使所捕捉的PM更高效地分解以及氧 化。
(第三实施方式)
本发明的第三实施方式的气体净化装置200除了不具备第一实 施方式的气体净化装置10中的带电用电极35、以及在配置有放电电 极32以及集尘用对向电极34的一侧的气体流路36的内壁面上具备 催化剂层201、 202以外，与第一实施方式的气体净化装置10的结构 相同，在此，主要说明这些不同的结构。
图6是示意性地示出本发明的第三实施方式的气体净化装置200 的剖面的图。另外，对与第一实施方式的气体净化装置10的结构相 同的部分，附加相同符号而省略或简化重复的说明。
如图6所示，第三实施方式的气体净化装置200具备设置于净 化对象气体EG的流路上的》文电反应部30;经由放电用电气系统51 与该放电反应部30连接的放电用电源50;以及经由集尘用电气系统 61与放电反应部30连接的集尘用电源60。
放电反应部30具备电介体31;放电电极32;隔着电介体31 与该放电电极32对向地设置的放电用对向电极33;以及隔着净化对 象气体EG的流路与放电电极32对向地设置的集尘用对向电极34。
电介体31是由介电材料构成的例如平板或筒体，例如设置于从 汽车的引擎中排出的排出气体等净化对象气体EG的流路上。因此，入净化对象气体EG而形成净化对象气体EG 的气体流路36。另外，在该气体流路36的内壁面，相互对向地设置 有放电电极32与集尘用对向电极34。而且，如图6所示，在设置有 放电电极32以及集尘用对向电极34的一侧的气体流路36的内壁面、 且这些放电电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面的表面， 形成有催化剂层201、 202。该催化剂层201、 202是在放电电极32以及集尘用对向电极34 的附近的内壁面涂敷催化剂而形成的。另外，催化剂层201、 202也 可以是在放电电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面设置承 载了催化剂的薄板状的多孔质体而构成的。作为催化剂，可使用如下 催化剂铂金类的氧化催化剂；三元催化剂；使用了从8族、1B族、 2B族、3B族、4B族的金属、特别是Pt、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Ga、 In、 Sn中选择的任意一种以上的催化剂；利用了将它们与从A1、 Ti、 Zr、 Si中选择的任意一种以上同时使用的复合氧化物或氧化物固 溶体；利用了两种以上的金属氧化物的混合体的催化剂；呈现非朗缪 尔型(non-Langmuir type )的反应机理的催化剂等。接下来，说明放电反应部30中的PM的分解以及氧化。由于引出到气体流路36内部的放电等离子体P为具有正或负中 的一种极性的放电等离子体P,所以PM的大半也被带正或负电。因 此，被带电的PM的轨迹由于从通过第二电场形成单元的作用所形成 的电场受到的库伦力而弯曲。弯曲的方向由PM所具有的电荷与电场 的方向决定，所以通过电荷的极性，产生向》文电电极32侧弯曲的PM 和向集尘用对向电极34侧弯曲的PM。闯入到高密度的放电等离子体P中的PM的一部分在空间中分 解，剩余向放电电极32的表面、放电电极32附近的催化剂层201、 或者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的催化剂层 202碰撞而被捕捉。中的等离子体化学 反应而生成成为其速度决定反应的生成物质，并从外部供给给催化剂 表面。由此，活性化能量低的催化剂反应被促进。于是，无需加热至 催化剂作用发挥的温度，而通过使放电等离子体P与催化剂共存，从 而使被催化剂层201、 202捕捉的PM高效地分解以及氧化，最终成 为一氧化碳、二氧化碳等。另外，即使在汽车低速行驶时等排出气体 温度低的情况下，也可以充分地使PM分解以及氧化。另外，在汽车高速行驶时等排出气体温度高的情况下，由于催化 剂反应通过该燃烧气体温度被充分促进，所以能够降低用于生成放电 等离子体P的第一电场形成单元中的施加电压。由此，能够抑制由第 一电场形成单元消耗的电力。另外，即使在PM被捕捉到集尘用对向电极34的表面、集尘用 对向电极34附近的电介体31的表面的情况下，通过如上所述使放电 等离子体p与催化剂共存，也能够使被催化剂层202捕捉的PM高效 地分解以及氧化，但为了使其更高效地燃烧，例如也可以采用日本特 开2005 - 320895号公才艮的图13所记栽的结构。即，也可以构成为 代替设置集尘用对向电极34，而在与放电电极32对向的电介体31的 内壁面设置放电电极，在隔着电介体31与该放电电极对向的一侧设 置-文电用对向电极。如上所述，在第三实施方式的气体净化装置200中，通过在放电 电极32以及集尘用对向电极34的附近的内壁面形成催化剂层201、 202，并使放电等离子体P与催化剂共存，从而无需加热至催化剂作 用发挥的温度，就能够使被催化剂层201、 202捕捉的PM高效地分 解以及氧化。由此，能够从净化对象气体EG中去除PM，能够将净 化对象气体EG进行净化。另外，在上述实施方式中，示出了在放电电极32以及集尘用对设置了催化剂层201、 202的一个例 子，但也可以在放电电极32以及集尘用对向电极34的表面设置催化 剂层201、 202。由此，也得到与上述的作用效果同样的作用效果。另外，在将催化剂层201、 202以多孔质层构成的情况下，表面 积增加，能够捕捉更多的PM而去除。而且，PM向放电电极32、集 尘用对向电极34、这些电极的附近的内壁面碰撞而被捕捉，但通过使 这些面成为多孔质层，能够防止PM碰撞时的反跳而提高捕捉率。另外，在实施方式3的气体净化装置200中，也可以设置第一实 施方式的气体净化装置10中具备的带电用电极35。由此，除了上述 第三实施方式的气体净化装置200中的作用效果以外，还可以得到与 第一实施方式的气体净化装置10的作用效果相同的作用效果。而且，在具备第三实施方式的气体净化装置200的气体净化系统 中，也可以与具备第一实施方式的气体净化装置10的气体净化系统 同样地，设置添加气体供给装置100。由此，能够增加氧化基的生成 量，促进PM的燃烧反应，能够使所捕捉的PM更高效地分解以及氧 化。(第四实施方式)在此，说明将本发明的气体净化装置10、 150、 200串联配置的 气体净化系统以及并联配置的气体净化系统。图7是示意性地示出串联配置了本发明的两个气体净化装置 10a、 10b的气体净化系统的框图。图8是示意性地示出并联配置了本 发明的两个气体净化装置10a、 10b的气体净化系统的框图。另外， 在此使用的气体净化装置10a、 10b也可以由上述第一~第三实施方 式中的气体净化装置IO、 150、 200中的任意一个构成。在图7所示的气体净化系统中，从汽车的引擎20中排出的排出 气体等净化对象气体EG经由排气流路21,首先被导入到串联配置的 上游侧的气体净化装置10a中。接下来，从上游侧的气体净化装置10a 中排出的净化对象气体EG被导入到下游侧的气体净化装置10b中， 之后被排气。在图8所示的气体净化系统中，从汽车的引擎20中排出的排出 气体等净化对象气体EG通过排气流路21，进而通过排气流路21分 支的分支排气流路21a、 21b中的任意一个，被导入到气体净化装置 10a或气体净化装置10b中，之后被排气。另外，在排气流路21的分 支部上配备用于将净化对象气体EG流切换流入到气体净化装置10a 或气体净化装置10b的切换阀250。在上述气体净化系统中，例如，可以分别各自地设定各气体净化 装置中的第一电场形成单元以及第二电场形成单元的运转条件而运 转。另外，串联或并联配置的气体净化装置不限于两个，也可以配置 三个以上。另外，在向并联配置的各个气体净化装置10a、 10b同时 流通分支气体的情况下，也可以不具备切换阀250。串联或并联配置 的气体净化装置10a、 10b例如也可以构成为由层叠的多个单位气体 净化装置构成的组件(unit)。也可以构成为将这些组件进一步串联 或并联。另外，对于这些组件也可以同时控制，但通过分别独立地控 制来能够实现更高效的处理。另外，通过各气体净化装置10a、 10b 的排出气体的滞留时间优选设定为lOOnsec(p秒) lsec(秒)的范 围。(第五实施方式)图9是示意性地示出用于说明本发明的第五实施方式的气体净 化装置10中的气体净化方法的气体净化系统的框图。图IO是示意性 地示出本发明的第五实施方式的气体净化装置10的剖面的图。另夕卜， 对与上述实施方式的气体净化装置10的结构相同的部分，附加相同 符号。如图9所示，气体净化装置10例如设置于从汽车的引擎20中排 出的排出气体等净化对象气体EG所通过的排气流路21中。另外， 在排气流路21的气体净化装置10的上游侧具备第一检测装置22，该 第一检测装置22对与粒子状物质(PM: Particulate Matter)的燃烧 处理相关的信息进行检测。另外，在排气流路21处理相关的信息进行检测。另外，作为对与PM的燃烧处理相关的信 息进行检测的装置，具备上述第一检测装置22、第二检测装置23中 的至少任意一个即可。另外，气体净化装置10、第一检测装置22、 第二检测装置23与控制部24电连接。另外，在图9中，为使附图清 楚而省略了各装置与控制部24的连接线。在此，在与PM的燃烧处理相关的信息中包括以下中的至少任意 一个例如，气体净化装置10的入口、内部或出口处的净化对象气 体EG的气体成分(CO、 NOx、 HC、 C02、 02等)或其变化、气体 净化装置10的入口、内部、出口处的净化对象气体EG的压力、上 述气体净化装置10中的压力损失、气体净化装置10的入口、内部或 出口处的净化对象气体EG的温度或其变化、后述的第一电场形成单 元或第二电场形成单元中的施加电压、电流、施加电压与电流的比率 (施加电压/电流)等与气体净化装置10的状态相关的信息；引擎转 速、扭矩、空燃比、吸入空气的压力或流量、燃料的喷射量或消耗量、 喷射的定时、燃料的压力、引擎内压力、吸气阀、排气阀或EGR岡 的开度、引擎的温度、冷却水的温度等与引擎的状态相关的信息。第一检测装置22以及第二检测装置23例如由对在排气流路21 中流动的净化对象气体EG的压力进行计测的压力计测装置构成。根 据该压力计测装置中的计测结果，可以得到气体净化装置10内的压 力损失值。另外，第一检测装置22以及第二检测装置23例如包括 对从气体净化装置io中排出的净化对象气体EG的气体成分进行分 析的气体成分分析装置；对从气体净化装置10中排出的净化对象气 体EG的温度进行计测的温度计测装置；以及对驱动后述的第一电场 形成单元或第二电场形成单元的》文电用电源的输出端电压或电流进 行计测的电压计或电流计。另外，第一检测装置22以及第二检测装 置23由上述各装置中的至少任意一个构成即可。另外，在气体成分分析装置中，对净化对象气体EG中的二氧化 碳、碳化氢、氧等的浓度进行计测。另外，上述电压计或电流计与第 一电场形成单元的放电用电60电连接。控制部24例如由安装了用于对气体净化装置10的动作等进行控 制的程序的计算机等构成，具备规定的输入装置、信息处理装置、存 储装置、显示装置以及输入输出接口等。在此，输入装置由键盘、鼠标等指示设备等输入单元构成，接受 文字输入等而供给给信息处理装置。信息处理装置具有执行内部的 各种运算处理的CPU等运算单元；由存储有系统信息等的ROM等 非易失性存储器、能够更新地存储信息的RAM等半导体存储器构成 的存储单元；以及对内部中的各种动作、与外部的信息发送接收进行 控制的控制单元等，信息处理装置根据来自输入装置的输入、所安装 的程序的内容等而执行各种处理，承担用于对气体净化装置10的动 作等进行控制的核心。存储装置由对所安装的程序的文件、各种数据 文件(例如以数据库结构管理各种数据的数据库的文件)等信息进行 保存的硬盘等存储单元构成，根据需要继续保持这些信息。显示装置 由液晶显示器、CRT显示器、打印机等显示单元构成，在信息处理装 置的控制下进行规定的信息显示。输入输出接口承担信息的输入输 出，例如输入来自各计测设备等的与PM的燃烧处理相关的信息、与 引擎的运转状态相关的信息，输出用于控制气体净化装置10的放电 用电源50以及集尘用电源60等的信号。如图10所示，气体净化装置10具备设置于净化对象气体EG 的流路上的》文电反应部30;经由力丈电用电气系统51与该放电反应部 30连接的放电用电源50;以及经由集尘用电气系统61与放电反应部 30连接的集尘用电源60。放电反应部30具备电介体31;放电电极32;隔着电介体31 与该放电电极32对向地设置的放电用对向电极33;以及隔着净化对 象气体EG的流路与放电电极32对向地设置的集尘用对向电极34。电介体31是由介电材料构成的例如平板或筒体，例如设置于从 汽车的引擎中排出的排出气体等净化对象气体EG的流路上。因此， 在电介体31内部，被导入净以使用特氟纶(Teflon) (注册商标)、环氧、KAPTON等树脂，或者玻璃、氧化铝、氮化 铝等陶瓷。另外，在对来自实际的引擎的排出气体进行处理的情况那 样需要高温下的处理的情况下，使用陶瓷是有效的，在考虑介电材料的温度特性时，从降低功耗的观点来看使用高温下的介电损失小的材 料例如氧化铝等是有效的。特别是，通过在lkHz下测量的300。C下 的介电损失为tan5^.1的材料，能够得到良好的净化性能。如果将电 介体31的相对介电常数设为0.1 ~ 1000、将电介体31的厚度设为 0.01mm~ 10mm左右，则能够容易地触发后述的沿面-文电。在该气体流路36的内壁面，相互对向地设置有^L电电极32和集 尘用对向电极34。放电电极32例如构成为多个薄的板状的电极以规 定的间隔大致平行地配置且一端侧分别与放电用电气系统51电连接 的梳子状的形状。而且，以使各板状的电极相对于流过气体流路36 的净化对象气体EG的主流方向成为大致垂直的形式，配置有放电电 极32。该放电电极32由对于净化对象气体EG具有耐腐蚀性、耐热 性的导电材料构成，例如使用不锈钢等。例如也可以在气体流路36 的内壁面直接印刷而形成该放电电极32。另外，集尘用对向电极34 具有平板形状，与放电电极32同样地，例如由不锈钢等对于净化对 象气体EG具有耐腐蚀性、耐热性的导电材料构成。该集尘用对向电 极34也与放电电极32同样地，例如也可以在与配置有放电电极32 的位置对向的气体流路36的内壁面直接印刷而形成。另外，为了使 放电电极32、集尘用对向电极34具有耐腐蚀性、耐热性，在金属电 极的表面用具有耐腐蚀性、耐热性的涂层进行包覆也是有效的。例如， 通过对不锈钢、鴒钢电极进行lnm~ lOO^m厚度的镀镍、氧化铝包覆， 能够抑制例如从汽车的引擎中排出的排出气体等实际气体环境中的 腐蚀。另外，梳子状的电极的朝向无需一定相对于主流方向成为垂直， 也可以设为相对于主流成为平行或倾斜的方向。而且，放电反应部30的放电用对向电极33隔着电介体31、换 言之夹着电介体31与放电电极32对向配置。放电用对向电极33例的导电材料形成。放电用对向电极33也可以与放电 电极32同样地，在与放电电极32对向的电介体31的气体流路36的 外壁面直接印刷而设置。另外，放电电极32、放电用对向电才及33以及集尘用对向电极34 的形状不限于上述形状而是任意的，但放电电极32的形状除了上述 梳子状以外，例如优选为线状、点状、狭缝状或网眼状。通过使放电 电极32的形状成为这些形状，放电电极32附近的电力线变密，能够 容易地生成放电等离子体，所以是有效果的。而且，能够捕捉很多粒 子状物质(PM: Particulate Matter)等有害物质，能够高效地将有 害物质、特别是PM进行燃烧而去除。另外，集尘用对向电极34的 形状也不限于平板状，也可以与放电电极32同样地设为狭缝状或网 眼状等。另夕卜，；故电用电源50的一个极经由方丈电用电气系统51与》丈电反 应部30的放电电极32连接，另一个极经由放电用电气系统51与放 电用对向电极33连接。；故电用电源50例如由初级侧与次级侧的电源 构成。作为初级侧的电源，使用AC 100V且①50Hz或<D60Hz的交 流电源，或者DC12V或DC 24V的直流电源。另夕卜，次级侧的电源 的输出电压例如设为具有脉冲状(正极性、负极性、正负双极性)、 交流状(正弦波、断续正弦波)波形的输出电压。另外，初级侧的电 源与次级侧的电源还可以设为一体结构，但通常通过将搭栽于汽车中 的电池等电源用作初级侧，从而无需新设置初级侧的电源，实现了装 置的小型化。而且，次级侧的电源可以构成为具备变压器，使利用 逆变器等整形的几V~几百V左右的信号通过变压器升压至几kV~ 几十kV的输出电压。为了尽可能缩短高电压布线的距离，优选将次 级侧的电源与i丈电反应部30接近地设置。另外，在》文电反应部30处 于高温的情况等下，为了防止逆变器等电子电路由于热而损伤，优选 釆用从次级侧的电源将变压器部分独立的结构，仅将变压器与放电反 应部30接近地i殳置。于是，利用》文电用电源50对》文电电极32与》文电用对向电极33之间施加例如几kV至几十kV左右的电压，从而在气体流路36中形 成电场的同时进行放电，在气体流路36内部生成放电等离子P。此时， 在放电电极32与放电用对向电极33之间介有电介体31，并且电介体 31是与放电电极32接触地设置的，所以气体流路36中的放电成为沿 着电介体31形成的沿面放电。由上述的经由放电用电气系统51相互连接的放电用电源50、放电电极32以及放电用对向电极33形成第一电场形成单元。该第一电 场形成单元通过放电等离子体的作用使净化对象气体EG中所含有的 PM带电，并且承担使PM分解以及氧化的燃烧处理。另一方面，集尘用电源60的一个极经由集尘用电气系统61与放 电反应部30的集尘用对向电极34连接，另一个极经由集尘用电气系 统61与放电反应部30的放电电极32连接。集尘用电源60例如由初 级侧与次级侧的电源构成。作为初级侧的电源，^使用AC 100V且 ①50Hz或CD60Hz的交流电源，或者DC 12V或DC 24V的直流电源。 另外，次级侧的电源的输出电压例如设为直流状(正极性、负极性、 正负双极性)、脉冲状(正极性、负极性、正负双极性)、整流波形(单波整流波形、双波整流波形)的输出电压。于是，构成为通过从集尘用电源60对放电电极32与集尘用对向 电极34之间施加例如几kV左右的电压，从而可以在气体流路36中 形成电场。由上述的经由集尘用电气系统61相互连接的集尘用电源 60、；故电电极32以及集尘用对向电极34形成第二电场形成单元。该 第二电场形成单元承担通过电集尘功能捕捉所带电的PM，并且形成 用于向气体流路36侧引出放电等离子体P的集尘用的电场的作用。 在此，在提高对放电电极32与集尘用对向电极34之间(距离D)施 加的电压V时，在两者之间发生空间放电，最终导致产生火花。在成 为这样的状态时，气体流路内的电导率上升，被引出到气体流路中的 单极性电荷的移动度变高而被放电电极32或集尘用对向电极34所吸 收，从而无法使PM高效地带电。为了避免这样的状态，优选在放电 电极32与集尘用对向电极34之间不自发地发生放电的施加的电压V,例如优选将以V/D规定的平均电场强度设为1~ 30kV/cm。另外，气体净化装置10的结构仅为一个例子，而不限于上述结构。接下来，说明气体净化装置10的作用。首先，从汽车等的引擎中排出的排出气体等净化对象气体EG流 入到放电电极32与集尘用对向电极34之间。在此，从放电用电源50 对放电电极32与集尘用对向电极33之间，施加脉沖状(正极性、负 极性、正负双极性)或交流状(正弦波、断续正弦波)的电压。由此， 在放电电极32与放电用对向电极33之间、特别是放电电极32的附 近，集中地形成电场而引起沿着电介体31的沿面放电，伴随沿面放 电而产生放电等离子体P。在此，放电用电源50的次级侧的输出电压是脉沖状(正极性、 负极性、正负双极性)或交流状(正弦波、断续正弦波)的输出电压， 所以即使介有介电性的电介体31,也不会在电介体31的表面积蓄表 面电荷而使放电停止、或者放电转移为电弧放电，所以同样产生稳定 的放电等离子体P。另一方面，从集尘用电源60对放电电极32与集尘用对向电极 34之间施加直流状(正极性、负极性、正负双极性)、脉沖状(正极 性、负才及性、正负双极性)或整流波形(单波整流波形、双波整流波 形)的电压。即，时间上极性不会变化那样的电压从集尘用电源60 被施加到放电电极32与集尘用对向电极34之间，在放电电极32与 集尘用对向电极34之间形成同样的电场。其结果，通过形成于放电电极32与集尘用对向电极34之间的电 场的作用，放电等离子体P被大量地从放电电极32引出到气体流路 36内部。于是，在气体流路36中流动的净化对象气体EG中含有的 PM由于与由大量地引出到气体流路36内部的放电等离子体P所生成 的电子或离子的碰撞而被带电。另外，如上所述，放电 体P大 量地从放电电极32引出到气体流路36内部，从而遍及气体流路3635的剖面积扩展，所以与在气体流路36中流动的净化对象气体EG接 触的概率提高。由此，净化对象气体EG中所含有的PM被带电的比 例提高。另外，如上所述，通过集尘用电源60的输出电压特性，形成于 放电电极32与集尘用对向电极34之间的电场的方向不会时间上变 化，所以引出到气体流路36内部的放电等离子体P为具有正或负中 的一种极性的放电等离子体P。由此，PM的大半也被带正或负电。 因此，被带电的PM的轨迹由于从通过第二电场形成单元的作用而形 成的电场受到的库伦力而弯曲。弯曲的方向由PM所具有的电荷与电 场的方向决定，所以通过电荷的极性，产生向放电电极32侧弯曲的 PM与向集尘用对向电极34侧弯曲的PM。由此，在由集尘用电源60的作用在放电电极32与集尘用对向电 极34之间形成的电场的电集尘功能上还加上放电等离子体P的电气 力，在气体流路36内带电的一种PM被吸引到放电电极32侧，从而 被捕捉到放电电极32的表面或放电电极32附近的电介体31的表面。 另外，带电的极性与一种PM不同的另一种PM被捕捉到集尘用对向 电极34的表面或集尘用对向电极34附近的电介体31的表面。即， 被带正或负电的PM通过电场以及单极性的放电等离子体P的作用而 在同样的方向上受到电气力，被捕捉到放电电极32侧或集尘用对向 电极34侧。如上所述，PM通过放电等离子体P被带电，具有充分的带电量， 通过电场以及单极性的放电等离子体P的作用在同样的方向上受到电 气力，高效地被捕捉到放电电极32侧或集尘用对向电极34侧。这样， 通过集尘用电源60的作用而形成的电场除了具有由于放电等离子体 P的引出效果而提高气体流路36内的PM的带电效率的作用以外，还 具有对带电的PM提供电气力而高效地在放电电极32侧或集尘用对 向电极34侧捕捉的作用。在此，在提高对放电电极32与集尘用对向 电极34之间(距离D)施加的电压V时，在两者之间发生空间放电， 最终导致产生火花。在成为这样的状态时，气体流路内的电导率上升，路中的单极性电荷的移动度变高而被放电电极32或 集尘用对向电极34所吸引，从而无法使PM高效地带电。为了避免 这样的状态，优选在i文电电极32与集尘用对向电极34之间不自发地 发生放电的范围内使用所施加的电压V，例如优选将以V/D规定的平 均电场强度设为1 ~ 30kV/cm。另外，在放电反应部30内的气体流路36中，由放电等离子体P 生成的高能量电子与净化对象气体EG碰撞，从而生成O、 OH、 03、 02-等氧化基或N02等。氧化基进一步与净化对象气体EG中的碳化 氢反应，产生其他活性的碳化氢分子。另外，N02与PM产生燃烧反 应，使PM分解以及氧化。闯入到该放电等离子体P内的PM无需实施加热等处理，而阶 段性地燃烧反应而被分解以及氧化，最终成为一氧化碳、二氧化碳等。 在此，闯入到高密度的放电等离子体P中的PM的一部分在空间中分 解，剩余向放电电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表 面、或者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介 体31的表面碰撞而被捕捉。被捕捉到各个表面上的PM在与氧化基 的反应场中长时间滞留，从而无需实施加热等处理，而在该期间内通 过氧化基的作用而阶段性地产生分解以及氧化等燃烧反应，最终成为 一氧化碳、二氧化碳等。因此，放电反应部30内总是保持清净，能 够防止由于受到它们的污染而放电等离子体P减少、电集尘功能降低 的现象。这样利用放电反应部30去除了 PM的净化对象气体EG被排出 到放电反应部30的外部。接下来，说明基于与PM的燃烧处理相关的信息的气体净化装置 10的气体净化方法。被捕捉的PM的燃烧处理速度根据净化对象气体EG的气体成 分、温度、PM的结构成分等而变化。在净化对象气体EG中的氧浓 度或净化对象气体EG的温度低时，或者在包含于PM中的炭的比例 多时，燃烧处理速度降低。在燃烧处理速度慢时，如果捕捉了大量的PM,则由于PM的捕捉速度高于燃烧处理速度，所以PM在气体净 化装置10的放电电极32、集尘用对向电极34的表面、这些电极附近 的电介体31的表面等堆积，引起电晕放电的不稳定、气体净化装置 IO内的压力损失的上升。在此，PM的燃烧处理速度(g/h)是指，每 单位时间被去除的PM量。在此，PM的去除是指，使PM分解以及 氧化而变为二氧化碳、 一氧化碳，从而不会作为PM而存在。
在此，在将向气体净化装置10中流入的PM的量设为Qi(g/h)、 将气体净化装置10内的PM的捕捉效率设为n、将燃烧处理速度设为 Qb(g/h)时，通过进行控制以满足下式(1)，由此不会使PM堆积， 而能够稳定地将净化对象气体EG进行净化。
Qb、Qi 式(1)
其中，式(1)中的右边的"ivQi"意味着每单位时间被捕捉的PM 量、即PM的捕捉速度。另外，为了防止PM的堆积，较佳的是如满 足式(1)那样PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快，但在PM 的燃烧处理速度与PM的捕捉速度相等的情况下，也可以达成稳定的 净化对象气体EG的净化。另外，无需使式(1)的关系式总是成立， 例如在到定期检查为止的期间、 一日的车等的乘车时间、试验模式运 转期间等长时间的累计或平均的结果，其结果如果式(l)成立，则 能够进行稳定的净化。例如，也可以在一定期间内在式(1)的不等 号相反那样的条件下工作，使PM堆积起来，并在该期间结束的时刻 设定式(1)成立那样的运转条件。由此，能够有效地利用所堆积的 PM的燃烧热。
在本发明的气体净化装置10的气体净化方法中，根据所堆积的 PM的燃烧处理的状态、即利用第一电场形成单元进行的燃烧处理的 状态，控制第一电场形成单元或第二电场形成单元的动作状态。在此， 实际上，由于难以直接测量PM的燃烧处理速度，所以将与PM的燃 烧处理相关的信息作为用于评价PM的堆积状态的指标。即，将和以 下所示的与PM的燃烧处理相关的信息关联的PM的燃烧处理速度作 为数据库而具备，通过测量与PM的燃烧处理相关的信息来可以从数据库中得到PM的燃烧处理速度。其中，数据库保存于硬盘等存储单 元中。如上所述，在与PM的燃烧处理相关的信息中包括以下中的至 少任意一个例如，气体净化装置10的入口、内部或出口处的净化 对象气体EG的气体成分(CO、 NOx、 HC、 C02、 02等)或其变化、 气体净化装置10的入口、内部、出口处的净化对象气体EG的压力、 上述气体净化装置10中的压力损失、气体净化装置10的入口、内部 或出口处的净化对象气体EG的温度或其变化、后述的第一电场形成 单元或第二电场形成单元中的施加电压、电流、施加电压与电流的比 率(施加电压/电流)等与气体净化装置10的状态相关的信息；引擎 转速、扭矩、空燃比、吸入空气的压力或流量、燃料的喷射量或消耗 量、喷射的定时、燃料的压力、引擎内压力、吸气阀、排气阀或EGR 阀的开度、引擎的温度、冷却水的温度等与引擎的状态相关的信息。 通过控制部24根据这些与PM的燃烧处理相关的信息参照数据库而 进行判定，从而控制第一电场形成单元或第二电场形成单元的动作状 态。另外，在使用与气体净化装置10的状态相关的信息的情况下， 进行对主要由于从引擎排出的排出气体而引起的气体净化装置10的 状态的变化进行获取的被动控制，在使用与引擎的状态相关的信息的 情况下，进行对主要由于从引擎排出的排出气体而引起的气体净化装 置的状态的变化进行预测的主动控制。另外，也可以组合这些控制。
然后，控制部24输入与PM的燃烧处理相关的信息，根据该信 息进行如下所示那样的判定，控制第一电场形成单元或第二电场形成 单元的动作状态。另外，如下所示的仅为判定的一个例子，而不限于 此。
在基于气体净化装置10的入口以及出口处的净化对象气体EG 的气体成分变化(例如二氧化碳、碳化氢)的浓度的情况下，当二氧 化碳、碳化氢的浓度变化为规定值以上时，判定为上述的PM的分解、 氧化被促进，判定为PM未堆积。在该情况下，控制部24判定为PM 的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快或相等。另一方面，当二氧化碳、 碳化氢的浓度变化低于规定值的情况下，判定为PM堆积。在该情况下，控制部24判定为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度慢。
另外，在基于气体净化装置10中的压力损失的情况下，当具有 规定值以上的压力损失时，判定为PM堆积而使气体流路36变窄。 在该情况下，控制部24判定为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速 度慢。另一方面，当压力损失小于规定值时，控制部24判定为PM 的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快。
另外，在基于气体净化装置10的出口处的净化对象气体EG的 温度变化的情况下，当净化对象气体EG的温度变化为规定值以上时， 控制部24判定为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快。另一方 面，当净化对象气体EG的温度小于规定值时，控制部24判定为PM 的燃烧处理速度比PM的捕捉速度慢。
另外，在基于第一电场形成单元中的施加电压与电流的比率(施 加电压/电流)的情况下，当该比率为规定值以上时，控制部24判定 为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快。另一方面，当比率值小 于规定值时，控制部24判定为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速 度慢。
另外，在基于第二电场形成单元中的施加电压与电流的比率(施 加电压/电流)的情况下，当该比率为规定值以上时，控制部24判定 为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快。另一方面，当比率值小 于规定值时，控制部24判定为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速 度慢。
以下，说明不满足式(1)的情况即PM的燃烧处理速度比PM 的捕捉速度慢的情况、以及满足式(1)的情况即PM的燃烧处理速 度比PM的捕捉速度快的情况下的气体净化方法的一个例子。 (在PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度慢的情况下)
控制部24在根据与PM的燃烧处理相关的信息判定为PM的燃 烧处理速度比PM的捕捉速度慢的情况下，向第一电场形成单元的放 电用电源50输出用于将电压、频率、波形等往使燃烧处理速度加快 的方向进行调整的信号，同时，向第二电场形成单元的集尘用电源60输出用于将电压、频率、波形等往使集尘效率降低的方向进行调整的
信号。在此，例如，通过增加放电用电源50的频率，能够加快燃烧 处理速度。另外，例如，通过降低集尘用电源60的电压，能够降低 集尘效率。
通过进行该控制，能够满足上式(1)的关系，即、使PM的燃 烧处理速度比PM的捕捉速度快。
(在PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快的情况下)
控制部24在根据与PM的燃烧处理相关的信息判定为PM的燃 烧处理速度比PM的捕捉速度快的情况下，向第一电场形成单元的放 电用电源50输出用于将电压、频率、波形等往使燃烧处理速度降低 的方向进行调整的信号，同时，向第二电场形成单元的集尘用电源60 输出用于将电压、频率、波形等往使集尘效率提高的方向进行调整的 信号。在此，例如，通过减少放电用电源50的频率，能够降低燃烧 处理速度。另外，例如，通过提高集尘用电源60的电压，能够提高 集尘效率。
这样，作为PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快时的具体例 子，可举出净化对象气体EG的温度高的情况，或者堆积层的温度因 所堆积的PM的连续燃烧而上升，从而堆积层本身开始燃烧的情况等。 在这些情况下，即使切断第一电场形成单元的电压而使电力成为"O"， 也可以继续PM的燃烧。
如上所述，在第五实施方式的气体净化装置10的气体净化方法 中，能够根据与PM的燃烧处理相关的信息，最恰当地控制第一电场 形成单元、第二电场形成单元中的电压、频率、波形等。由此，能够 使所捕捉的PM高效地燃烧，并且能够从净化对象气体EG中去除PM 而对净化对象气体EG进行净化。而且。即使在附加变动剧烈的条件 下也能够进行稳定的净化对象气体EG的净化。在上述第五实施方式 的气体净化装置10的气体净化方法中，根据与PM的燃烧处理相关 的信息，最恰当地控制了第一电场形成单元、第二电场形成单元中的 电压、频率、波形等，但代替PM的燃烧处理速度，而使用与电荷的引出状态、PM的带电状态、PM的捕捉状态相关的信息中的任意一 个，也可以进行同样的控制。由此，能够使所捕捉的PM高效地燃烧， 并且能够从净化对象气体EG中去除PM而对净化对象气体EG进行 净化。而且。即使在附加变动剧烈的条件下也能够进行稳定的净化对 象气体EG的净化。这些与电荷的引出状态、PM的带电状态、PM 的捕捉状态相关的信息由于与PM的燃烧处理速度同样地难以直接测 量，所以将和以下所示的信息关联的与电荷的引出状态、PM的带电 状态、PM的捕捉状态相关的信息作为数据库而具备，通过测量以下 的信息而能够从数据库中得到PM的燃烧处理速度。另外，数据库保 存于硬盘等存储单元中。
另外，以下所示的信息和与PM的燃烧处理相关的信息相同。即， 在该信息中包括以下中的至少任意一个例如，气体净化装置10的 入口、内部或出口处的净化对象气体EG的气体成分(CO、 NOx、 HC、 C02、 02等)或其变化、气体净化装置10的入口、内部、出口 处的净化对象气体EG的压力、上述气体净化装置10中的压力损失、 气体净化装置10的入口、内部或出口处的净化对象气体EG的温度 或其变化、后述的第一电场形成单元或第二电场形成单元中的施加电 压、电流、施加电压与电流的比率(施加电压/电流)等与气体净化装 置10的状态相关的信息；引擎转速、扭矩、空燃比、吸入空气的压 力或流量、燃料的喷射量或消耗量、喷射的定时、燃料的压力、引擎 内压力、吸气阀、排气阀或EGR阀的开度、引擎的温度、冷却水的 温度等与引擎的状态相关的信息。通过控制部24根据这些上述信息 参照数据库而进行判定，从而控制第一电场形成单元或第二电场形成 单元的动作状态。
另外，本发明的第五实施方式的气体净化装置10的气体净化方 法不限于上述气体净化方法，例如，也可以在第一电场形成单元以及 第二电场形成单元的上游侧还具备添加气体供给单元以及气体成分 分析装置，该添加气体供给单元供给能够生成氧化基的添加气体，该 气体成分分析装置对净化对象气体中的气体成分进行检测。作为气体成分分析装置，例如，举出对氧浓度进行检测的氧浓度检测装置。
图11是示意性地示出具备添加气体供给装置25以及氧浓度检测 装置26的气体净化系统的框图。
如图11所示，在排气流路21中，由添加气体供给装置25添加 添加气体的位置设置于氧浓度检测装置26采集净化对象气体EG的 位置的上游侧。由此，控制部24能够从氧浓度检测装置26输入与添 加了添加气体后的净化对象气体EG中的氧浓度相关的信息，根据该 计测值，对从添加气体供给装置25供给的添加气体的流量进行控制。
例如，控制部24在判定为氧浓度降低的情况下，向添加气体供 给装置25输出用于增加添加气体的添加量的信号，添加气体供给装 置25根据该信号，例如，通过打开阀、或使泵工作等方法，增加添 加气体的添加量。PM的燃烧处理速度受到由放电等离子体P生成的 O、 03、 02 —等氧化基的浓度等的影响，通过净化对象气体EG中的氧 浓度增加，氧化基的浓度变高，从而能够加快燃烧处理速度。
另外，由添加气体供给装置25添加添加气体的位置也可以设置 于氧浓度检测装置26采集净化对象气体EG的位置的下游侧。由此， 控制部24才艮据由氧浓度检测装置26计测的、添加添加气体前的净化 对象气体EG中的氧浓度，对从添加气体供给装置25供给的添加气 体的流量进行控制。
从添加气体供给装置25供给的添加气体是能够生成上述O、 OH、 03、 02_等氧化基或N02的例如氧、水蒸气等气体。该添加气 体供给装置25与排气流路21之间通过配管而连结，从添加气体供给 装置25排出的添加气体被添加并混合到在排气流路21中流动的净化 对象气体EG中，流入放电反应部30内。
这样，通过设置添加气体供给装置25以及氧浓度检测装置26， 能够将净化对象气体EG中的氧浓度设定于规定的范围内。由此，能 够增加氧化基的生成量，促进PM的燃烧反应。另外，能够使被捕捉 到放电电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或者 集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的以及氧化，能够对净化对象气体进行净化。 另外，当在放电电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表 面、或者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介 体31的表面设置了例如由铂金类的氧化催化剂或三元催化剂等构成 的催化剂层的情况下，由于催化剂例如吸附氧分子而产生活性氧，所 以还可以通过控制氧浓度来控制催化剂中的反应速度。 (第六实施方式) 在第六实施方式的气体净化装置10中的气体净化方法中，说明 串联配置了多个气体净化装置10时的气体净化方法。另外，在此， 例示出串联配置了两个气体净化装置10的情况而进行说明。
图12是示意性地示出用于说明本发明的第六实施方式的气体净 化装置10中的气体净化方法的气体净化系统的框图。另外，对与第 五实施方式的气体净化系统的结构相同的部分，附加相同符号而省略 或简化重复的说明。另外，在图12中，将两个气体净化装置IO分别 表示为气体净化装置10a、气体净化装置10b。
如图12所示，从汽车的引擎20中排出的排出气体等净化对象气 体EG经由排气流路21，首先被导入到串联连接的上游侧的气体净化 装置10a中。接下来，从上游侧的气体净化装置10a中排气的净化对 象气体EG被导入到下游侧的气体净化装置10b中，之后被排气。另 外，在排气流路21的气体净化装置10a的上游侧、以及气体净化装 置10a与气体净化装置10b之间以及气体净化装置10b的下游侧，分 别具备对与PM的燃烧处理相关的信息进行检测的第一 ~第三检测装 置23、 24、 27。
在此，在与PM的燃烧处理相关的信息中包括，例如，气体净化 装置10的入口以及出口处的净化对象气体EG的气体成分变化、上 述气体净化装置中的压力损失、气体净化装置的入口以及出口处的净 化对象气体的温度变化、后述的第一电场形成单元或第二电场形成单 元中的施加电压与电流的比率(施加电压/电流)中的至少任意一个。
第一检测装置22、第二检测装置23以及第三检测装置27例如由对在排气流路21中流动的净化对象气体EG的压力进行计测的压 力计测装置构成。根据该压力计测装置中的计测结果，能够得到气体 净化装置10内的压力损失值。另外，第一检测装置22、第二检测装 置23以及第三检测装置27例如包括对从气体净化装置10中排出 的净化对象气体EG的气体成分进行分析的气体成分分析装置；对从 气体净化装置10中排出的净化对象气体EG的温度进行计测的温度 计测装置；以及对驱动后述的第一电场形成单元或第二电场形成单元 的放电用电源的输出端电压或电流进行计测的电压计或电流计等。另 外，第一检测装置22、第二检测装置23以及第三检测装置27由上述 各装置中的至少任意一个构成即可。
另外，在气体成分分析装置中，对净化对象气体EG中的二氧化 碳、碳化氢、氧等的浓度进行计测。另外，上述电压计或电流计与笫 一电场形成单元的放电用电源50、第二电场形成单元的集尘用电源 60电连接。另外，气体净化装置10、第一检测装置22、第二检测装 置23以及第三检测装置27与控制部24电连接。另外，在图12中， 为了使附图清楚，省略了各装置与控制部24的连接线。
在第六实施方式的气体净化装置10中的气体净化方法中，首先， 控制部24在上游侧的气体净化装置10a中，对气体净化装置10a的 第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形成单元的集尘用 电源60中的电压、频率、波形等进行控制，以得到PM的高集尘效 率。以下，将这种得到PM的高集尘效率的电压、频率、波形等的设 定称为捕捉模式。另外，控制部24在下游侧的气体净化装置10b中， 对气体净化装置iob的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二 电场形成单元的集尘用电源60中的电压、频率、波形等进行控制， 以使PM的集尘效率低且得到高的燃烧处理功能。在该情况下，主要 实施使所捕捉的PM分解以及氧化的燃烧处理。以下，将这种PM的 集尘效率低且得到高的燃烧处理功能的电压、频率、波形等的设定称 为燃烧模式。
首先，在净化对象气体EG流入到上游侧的气体净化装置10a时，由于气体净化装置10a以捕捉模式运转，所以主要是净化对象气体 EG中含有的PM被捕捉。控制部24根据气体净化装置10a中的与 PM的燃烧处理相关的信息，判定为例如与压力损失增加且判断为上 述的PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度慢的状态相当时，向气体 净化装置10a的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形 成单元的集尘用电源60输出用于将气体净化装置10a的运转状态从 捕捉模式切换为燃烧模式的信号。与该切换同时，控制部24向气体 净化装置10b的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形 成单元的集尘用电源60输出用于将下游侧的气体净化装置10b的运 转状态从燃烧模式切换为捕捉模式的信号。
由此，在上游侧的气体净化装置10a中，主要是所捕捉的PM被 燃烧，成为满足上式(1)的PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度 快的状态。于是，堆积的PM逐渐分解以及氧化而减少，放电电极32 的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或集尘用对向电极34 的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的表面恢复为未堆积PM 的状态。另外，流入到上游侧的气体净化装置10a中的净化对象气体 EG所包含的PM的大部分直接通过气体净化装置10a,在下游侧的 气体净化装置10b中被捕捉。
接下来，控制部24根据下游侧的气体净化装置10b中的与PM 的燃烧处理相关的信息，判定为例如与压力损失增加且判断为上述的 PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度慢的状态相当时，向气体净化 装置10b的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形成单 元的集尘用电源60输出用于将气体净化装置10b的运转状态从捕捉 模式切换为燃烧模式的信号。与该切换同时，控制部24向气体净化 装置10a的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形成单 元的集尘用电源60输出用于将上游侧的气体净化装置10a的运转状 态从燃烧模式切换为捕捉模式的信号。
由此，在下游侧的气体净化装置10b中，主要是所捕捉的PM被 燃烧，成为满足上式(1)的PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快的状态。于是，堆积的PM逐渐分解以及氧化而减少，放电电极32 的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或集尘用对向电极34 的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的表面恢复为未堆积PM 的状态。另外，当净化对象气体EG流入到上游侧的气体净化装置10a 时，由于气体净化装置10a以捕捉模式运转，所以主要是净化对象气 体EG中含有的PM被捕捉。
在之后的运转中，也如上所述，根据与PM的燃烧处理相关的信 息，在气体净化装置10a以及气体净化装置10b中，反复进行捕捉模 式和燃烧模式的运转。
如上所述，在第六实施方式的气体净化装置10中的气体净化方
法中，通过串联配置多个气体净化装置，例如能够使某气体净化装置
以燃烧模式运转，使其他气体净化装置以捕捉模式运转。由此，与在 一个气体净化装置中兼备燃烧功能与捕捉功能而运转相比，能够更高
效地发挥燃烧功能以及捕捉功能各自的功能。另外，由于能够根据与 PM的燃烧处理相关的信息将各气体净化装置中的运转状态从燃烧模 式切换为捕捉模式、或者从捕捉模式切换为燃烧模式，所以作为气体 净化系统整体能够稳定且连续地进行净化对象气体EG的净化。
另外，本发明的第六实施方式的气体净化装置10的气体净化方 法不限于上述气体净化方法，也可以与第五实施方式同样地，例如在 各气体净化装置10a、 10b中的第一电场形成单元以及第二电场形成 单元的上游侧，还具备供给能够生成氧化基的添加气体的添加气体供 给单元以及对净化对象气体的气体成分进行检测的气体成分分析装 置。作为气体成分分析装置，例如，举出对氧浓度进行检测的氧浓度 检测装置。
在此，对于PM的燃烧处理速度，能够通过净化对象气体EG中 的氧浓度增加、氧化基的浓度变高来使燃烧处理速度加快，所以特别 向处于燃烧模式的状态的气体净化装置供给添加气体是优选的。
这样，通过设置添加气体供给装置以及氧浓度检测装置，能够将 净化对象气体EG中的氧浓度设定于规定的范围内。由此，能够增加烧反应。另外，能够使被捕捉到放电 电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或者集尘用 对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的表面的 PM更高效地分解以及氧化，能够将净化对象气体进行净化。另外， 当在放电电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或 者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31 的表面设置了例如由铂金类的氧化催化剂或三元催化剂等构成的催 化剂层的情况下，由于催化剂例如吸附氧分子而产生活性氧，所以还 可以通过控制氧浓度而控制催化剂中的反应速度。
另外，在上述气体净化方法中，例如，能够分别各自地设定各气 体净化装置10a、 10b中的第一电场形成单元以及第二电场形成单元 的运转条件而运转。另外，串联配置的气体净化装置不限于两个，也 可以配置三个以上。另外，串联配置的气体净化装置10a、 10b例如 也可以构成为由层叠的多个单位气体净化装置构成的组件。也可以构 成为将这些组件进一步串联或并联。另外，对于这些组件也可以同时 控制，但通过分别独立地控制来能够实现更高效的处理。 (第七实施方式)
在第七实施方式的气体净化装置10中的气体净化方法中，说明 并联配置了多个气体净化装置10时的气体净化方法。另外，在此， 例示出并联配置了两个气体净化装置10的情况而进行说明。
图13是示意性地示出用于说明本发明的第七实施方式的气体净 化装置10中的气体净化方法的气体净化系统的框图。另外，对与第 五实施方式的气体净化系统的结构相同的部分，附加相同符号而省略 或简化重复的说明。另外，在图13中，将两个气体净化装置IO分别 表示为气体净化装置10a、气体净化装置10b。
如图13所示，从汽车的引擎20中排出的排出气体等净化对象气 体EG通过排气流路21，进而通过排气流路21被分支的分支排气流 路21a、 21b中的某一个，被导入到气体净化装置10a或气体净化装 置10b中，之后被排气。另外，在排气流路21的分支部上具备用于将净化对象气体EG流切换流入到气体净化装置10a或气体净化装置 10b的切换阀70。另外，在分支排气流路21a的气体净化装置10a、 10b的上游侧以及下游侧，分别具备对与PM的燃烧处理相关的信息 进行检测的第一检测装置22以及第二检测装置23。
在此，在与PM的燃烧处理相关的信息中包括，例如，气体净化 装置10的入口以及出口处的净化对象气体EG的气体成分变化、上 述气体净化装置中的压力损失、气体净化装置的入口以及出口处的净 化对象气体的温度变化、后述的第一电场形成单元或第二电场形成单 元中的施加电压与电流的比率(施加电压/电流)中的至少任意一个。
另外，气体净化装置10、第一检测装置22、第二检测装置23 以及切换阀70与控制部24电连接。另外，在图13中，为使附图清 楚而省略了各装置与控制部24的连接线。
在第七实施方式的气体净化装置10中的气体净化方法中，首先， 控制部24控制切换阀70而设为净化对象气体EG仅流入到一方气体 净化装置10a的状态。而且，控制部24向气体净化装置10a的第一 电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形成单元的集尘用电源 60输出用于使允许流入净化对象气体EG的一方气体净化装置10a中 的运转状态成为捕捉模式的信号。另一方面，控制部24向气体净化 装置10b的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形成单 元的集尘用电源60输出用于使不允许流入净化对象气体EG的另一 方气体净化装置10b中的运转状态成为燃烧模式的信号。
首先，当净化对象气体EG流入到一方气体净化装置10a中时， 由于气体净化装置10a被以捕捉模式运转，所以主要是净化对象气体 EG中含有的PM被捕捉。控制部24根据气体净化装置10a中的与 PM的燃烧处理相关的信息，判定为例如与压力损失增加且判断为上 述的PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度慢的状态相当时，向气体 净化装置10a的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形 成单元的集尘用电源60输出用于将气体净化装置10a的运转状态从 捕捉模式切换为燃烧模式的信号。与该切换同时，控制部24控制切换阀70而设为净化对象气体EG仅流入到另一方气体净化装置10b 的状态，而且向气体净化装置10b的第一电场形成单元的放电用电源 50和/或第二电场形成单元的集尘用电源60输出用于将另一方气体净 化装置10b的运转状态从燃烧模式切换为捕捉模式的信号。
由此，在一方气体净化装置10a中，所捕捉的PM被燃烧，成为 满足上式(1)的PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快的状态。 另外，由于净化对象气体EG未供给到一方气体净化装置10a中，所 以实际上，在式(l)中，流入到气体净化装置10a的PM的量Qi成 为"0"。于是，堆积的PM逐渐分解以及氧化而减少，放电电极32的 表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或集尘用对向电极34 的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的表面恢复为未堆积PM 的状态。另外，流入到另一方气体净化装置10b的净化对象气体EG 所包含的PM被以捕捉模式运转的该另一方气体净化装置10b捕捉。
接下来，控制部24根据另一方气体净化装置10b中的与PM的 燃烧处理相关的信息，判定为例如与压力损失增加且判断为上述的 PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度慢的状态相当时，向气体净化 装置10b的第一电场形成单元的放电用电源50和/或第二电场形成单 元的集尘用电源60输出用于将气体净化装置10b的运转状态从捕捉 模式切换为燃烧模式的信号。与该切换同时，控制部24控制切换阀 70而设为净化对象气体EG仅流入到一方气体净化装置10a的状态， 而且向气体净化装置10a的第一电场形成单元的放电用电源50和/或 第二电场形成单元的集尘用电源60输出用于将一方气体净化装置10a 的运转状态从燃烧模式切换为捕捉模式的信号。
由此，在另一方气体净化装置10b中，主要是所捕捉的PM被燃 烧，成为满足上式(1)的PM的燃烧处理速度比PM的捕捉速度快 的状态。另外，由于净化对象气体EG未供给到另一方气体净化装置 10b，所以实际上，在式(l)中，流入到气体净化装置10b的PM的 量Qi成为"O"。于是，堆积的PM逐渐分解以及氧化而减少，放电电 极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或集尘用对向尘用对向电极34附近的电介体31的表面恢复为 未堆积PM的状态。另外，流入到一方气体净化装置10a的净化对象 气体EG所包含的PM被以捕捉模式运转的该一方气体净化装置10a 捕捉。
在之后的运转中，也如上所述,根据与PM的燃烧处理相关的信 息，在气体净化装置10a以及气体净化装置10b中，反复进行捕捉模 式和燃烧模式的运转。
如上所述，在第七实施方式的气体净化装置10中的气体净化方 法中，通过并联配置多个气体净化装置，例如能够使某气体净化装置 以燃烧模式运转，使其他气体净化装置以捕捉模式运转。由此，与在 一个气体净化装置中兼具燃烧功能与捕捉功能而运转相比，能够更高
效地发挥燃烧功能以及捕捉功能各自的功能。另外，由于能够根据与 PM的燃烧处理相关的信息，将各气体净化装置中的运转状态从燃烧 模式切换为捕捉模式、或者从捕捉模式切换为燃烧模式，所以作为气 体净化系统整体能够稳定且连续地进行净化对象气体EG的净化。
另外，本发明的第七实施方式的气体净化装置10的气体净化方 法不限于上述气体净化方法，也可以与第五实施方式同样地，例如在 各气体净化装置i0a、 iob中的第一电场形成单元以及第二电场形成 单元的上游侧，还具备供给能够生成氧化基的添加气体的添加气体供 给单元以及对净化对象气体的气体成分进行检测的气体成分分析装 置。作为气体成分分析装置，例如，举出对氧浓度进行检测的氧浓度 检测装置。
在此，对于PM的燃烧处理速度，能够通过净化对象气体EG中 的氧浓度增加、氧化基的浓度变高来使燃烧处理速度加快，所以特别 向处于燃烧模式的状态的气体净化装置供给添加气体是优选的。
这样，通过设置添加气体供给装置以及氧浓度检测装置，能够将 净化对象气体EG中的氧浓度设定于规定的范围内。由此，能够增加 氧化基的生成量，促进PM的燃烧反应。另外，能够使被捕捉到放电 电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31的表面的 PM更高效地分解以及氧化，能够将净化对象气体进行净化。另外， 当在放电电极32的表面、放电电极32附近的电介体31的表面、或 者集尘用对向电极34的表面、集尘用对向电极34附近的电介体31 的表面设置了例如由铂金类的氧化催化剂或三元催化剂等构成的催 化剂层的情况下，由于催化剂例如吸附氧分子而产生活性氧，所以还 可以通过控制氧浓度而控制催化剂中的反应速度。
另外，在上述气体净化方法中，例如，能够分别各自地设定各气 体净化装置10a、 10b中的第一电场形成单元以及第二电场形成单元 的运转条件而运转。另外，并联配置的气体净化装置不限于两个，也 可以配置三个以上。另外，在向并联配置的各个气体净化装置10a、 10b同时流通分支气体的情况下，也可以不具备切换阀70。并联配置 的气体净化装置10a、 10b例如也可以构成为由层叠的多个单位气体 净化装置构成的组件。也可以构成为将这些组件进一步串联或并联。 另外，对于这些组件虽然也可以同时控制，但通过分别独立地控制来 能够实现更高效的处理。
(第八实施方式)
图14是示意性地示出本发明的第八实施方式的气体净化装置10 的剖面的图。另外，对与上述实施方式的气体净化装置10的结构相 同的部分，附加相同符号。
图14所示的气体净化装置10是在上述实施方式的气体净化装置 10中，代替设置集尘用对向电极34而设置了多組例如两组对向的放 电电极32a、 32b以及放电用对向电极33a、 33b。图14所示的气体净 化装置10是在图10所示的第五实施方式的气体净化装置10中，代 替设置集尘用对向电极34而设置了两组对向的放电电极32a、 32b以 及放电用对向电极33a、 33b的一个例子。另外，在此，以该图14所 示的气体净化装置10为一个例子进行说明，但在其他实施方式的气 体净化装置10中，也可以代替设置集尘用对向电极34而i殳置多组、 例如两组对向的》文电电极32a、 32b以及i文电用对向电极33a、 33b，得到与该一个例子的气体净化装置10的作用效果相同的作用效果。
在气体净化装置10中，例如由平板或筒状结构的电介体31形成 气体流路36。在电介体31的气体流路36—侧，设置有多组例如两组 放电电极32a、 32b (第一放电电极32a以及第二放电电极32b)，另 一方面在与电介体31的气体流路36相反的一侧，设置有两组放电用 对向电极33a、 33b(第一放电用对向电极33a以及第二放电用对向电 极33b)。相互夹着气体流路36分別与电介体31接触地设置了第一 放电电极32a以及第二放电电极32b。而且，在夹着电介体31与第一 放电电极32a对向的位置上配置有第一放电用对向电极33a,在夹着 电介体31与第二放电电极32b对向的位置上配置有第二放电用对向 电极33b。
另外，第一放电电极32a以及第一放电用对向电极33a构成为 经由放电用电气系统51a与第一放电用电源50a连接，能够通过利用 第一放电用电源50a对第一放电电极32a与第一放电用对向电极33a 之间施加脉沖状、交流状或双极性脉冲状的电压，形成》文电用的电场 而引起放电，并生成放电等离子体P1。
同样地，第二放电电极32b以及第二放电用对向电极33b构成 为经由放电用电气系统51b与第二放电用电源50b连接，能够通过 利用第二放电用电源50b对第二放电电极32b与第二》文电用对向电极 33b之间施加脉冲状、交流状或双极性脉沖状的电压，形成放电用的 电场而引起放电，并生成放电等离子体P2。由上述的经由放电用电气 系统51a、 51b相互连接的放电用电源50a、 50b、放电电极32a、 32b 以及放电用对向电极33a、 33b形成第一电场形成单元。
此时，由于在第一放电电极32a与第一放电用对向电极33a之间 存在电介体31，并且第一放电电极32a与电介体31紧密相接，所以 所引起的放电是稳定的电晕放电，在第一放电电极32a附近成为沿着 电介体31的沿面放电。在第二放电电极32b中引起的放电也相同。
而且，第一放电电极32a以及第二放电电极32b构成为分别经 由集尘用电气系统61与集尘用电源60连接，能够通过利用集尘用电
53源60对第一放电电极32a与第二放电电极32b之间施加直流状、单 极性的脉沖状、整流波形状的电压而形成时间上方向恒定的集尘用的 电场。由上述的经由集尘用电气系统61相互连接的集尘用电源60、 放电电极32a、 32b形成第二电场形成单元。
因此，在通过集尘用的电场的作用而在第一放电电极32a附近以 及第二放电电极32b附近生成的各放电等离子体Pl中，具有负的电 荷或正的电荷的放电等离子体P1被引出到气体流路36侧。另外，此 时，由于集尘用的电场且还利用于放电等离子体Pl的引出用的电场 的方向恒定，所以向气体流路36侧引出的各放电等离子体P1的极性 相互相反。
于是，由于放电等离子体P1而带电的PM通过形成于第一放电 电极32a与第二放电电极32b之间的集尘用的电场的电集尘效应在与 极性相应的方向上受到电气力而被捕捉到电介体31、第一放电电极 32a以及第二放电电极32b，而且被捕捉的PM通过在第一》文电电极 32a以及第二放电电极32b的附近由沿面》文电而生成的》文电等离子体 Pl而被燃烧处理。
即，气体净化装置10构成为通过使两组放电电极32a、 32b 对向配置而形成集尘用的电场，放电电极32a、 32b相互兼具作为图 10所示的气体净化装置10中的第二电场形成单元的结构要素即集尘 用对向电极34的功能。
因此，根据气体净化装置10，除了图10所示的气体净化装置10 中的效果以外，还可以在电介体31的气体流路36侧的表面附近，在 更宽的范围内生成放电等离子体P1。例如在如图14所示放电电极为 两个的情况下，由于能够在两个位置处生成放电等离子体Pl、 P2， 所以能够将在电介体31的各处捕捉的PM更高效地进行燃烧处理。
特别地，例如如图IO所示的气体净化装置IO那样，当放电等离 子体P的电荷为单极性并且从一个位置处生成那样的情况下，被带电 为与放电等离子体P的极性充分地燃烧。实际上，发明者们通过实验确认了流入的PM的大部分 有时会附着到与放电等离子体P对向的一侧的面上。
另一方面，根据气体净化装置10，即使PM在任意一个方向上 电气地受到力而^f皮电介体31捕捉，也可以通过放电等离子体Pl、 P2 进行燃烧处理。
而且，在气体净化装置10中，如果将用于形成放电用的电场的 电压施加、即第一放电电极32a与第一放电用对向电极33a之间的电 压施加以及第二i文电电极32b与第二方文电用对向电极33b之间的电压 施加交替地切换而断续地进行，则能够更高效地去除PM。
即，假设同时进行第一放电电极32a与第一放电用对向电极33a 之间的电压施加以及第二放电电极32b与第二放电用对向电极33b之 间的电压施加，则从第一放电电极32a以及第二放电电极32b分别同 时生成放电等离子体P1、 P2。但是，各放电等离子P1、 P2的极性相 互不同，在气体流路36的中心部分中混合存在具有两种极性的放电 等离子体P1、 P2。另外，在第一放电电极32a以及第二放电电极32b 附近，在由集尘用的电场引起的影响小的部位中也混合存在具有两种 极性的放电等离子体P1、 P2。
因此，当为了放电而施加大的电压，并且放电等离子体P1、 P2 的量多以致对由集尘用的电场产生的电集尘效应带来影响时，在具有 两种极性的放电等离子体Pl、 P2混合存在的区域，带电的PM的移 动有可能被阻碍。尤其在第一放电电极32a以及第二放电电极32b的 附近，更大量地生成具有两种极性的放电等离子体Pl、 P2，被吸引 到电介体31附近的PM的移动被阻碍的可能性高。因此，如果每个 放电电极32a、 32b切换地进行放电，则即使为了放电而施加了较大 的电压，也可以回避这样的PM的集尘阻碍。
另外，也可以使第一放电用电源50a以及第二》文电用电源50b 共用化，使用单个放电用电源进行第一放电电极32a与第一放电用对 向电极33a之间的电压施加以及第二放电电极32b与第二放电用对向 电极33b之间的电压施加。另外，第一放电用电源50a以及第二放电用电源50b各自的输出电压既可以相同也可以不同。
接下来，说明上述第八实施方式的气体净化装置10中的气体净 化方法。用于说明该气体净化方法的气体净化系统由于是与图9所示 的气体净化系统相同的结构，所以参照图9进行说明。另外，对于与 用于说明第五实施方式的气体净化装置10中的气体净化方法的气体 净化系统的结构相同的部分，附加相同符号，省略或简化重复的说明。
另外，在此，说明第八实施方式的气体净化装置10中的气体净 化方法，但在其他实施方式的气体净化装置10中，通过构成同样的 气体净化系统，也得到与第八实施方式的气体净化装置10中的气体 净化方法相同的作用效果。
如图9所示，第八实施方式的气体净化装置10例如设置于从汽 车的引擎20中排出的排出气体等净化对象气体EG通过的排气流路 21上。另外，在排气流路21的气体净化装置10的上游侧，具备对与 粒子状物质(PM: Particulate Matter)的燃烧处理相关的信息进行 检测的第一检测装置22。另外，在排气流路21的气体净化装置10的 下游侧，具备对与PM的燃烧处理相关的信息进行检测的第二检测装 置23。另外，关于与PM的燃烧处理相关的信息进行检测的装置，具 备上述第一检测装置22、第二检测装置23中的至少任意一个即可。 另外，气体净化装置IO、第一检测装置22、第二检测装置23与控制 部24电连接。另外，在图9中，为使附图清楚而省略了各装置与控 制部24的连接线。
在该气体净化系统中，能够将由经由放电用电气系统51a相互连 接的》文电用电源50a、 i文电电极32a以及》文电用对向电极33a构成的 第一电场形成单元、与由经由放电用电气系统51b相互连接的放电用 电源50b、放电电极32b以及放电用对向电极33b构成的第一电场形 成单元进行切换而运转。在此，切换是指可以通过交替地切换放电 用电源50a和i文电用电源50b的运转与停止而进行，也可以通过使放 电用电源50a以及放电用电源50b仍保持工作的情况下切换其施加电 压、施加频率而进行。即，只要设为在与极性不同的放电等离子体P1与放电等离子体P2的电荷量之间产生差异的状态即可。
在此，可以利用流入到气体净化装置10中的PM的量Qi(g/h)、 气体净化装置10中的PM的捕捉效率t]、燃烧处理速度Qb ( g/h )来 决定切换的定时。另外，由控制部24进行上迷两个第一电场形成单 元的切换和控制、以及第二电场形成单元的控制等。
例如，在使》丈电用电源50a运转、使;故电用电源50b停止的时间 tl的期间，附着到放电电极32b的表面的PM不会燃烧而堆积。如果 该PM的堆积量变得过多，则在切换之后使放电用电源50b运转时， 放电电极32b被PM覆盖，所以无法有效地施加电场，而有可能无法 开始》文电。由于PM的堆积量与"TixQixtl"的值成比例，所以通过决 定tl以使其值小于一定值以下并进行运转与停止的切换，能够避免放 电开始时的放电无法进行的情况。由此，能够进行稳定的控制。
接下来，在切换放电用电源的运转状态而使放电用电源50b运 转、使放电用电源50a停止的时间t2的期间，需要使堆积的PM燃烧， 所以设定t2以使"Qbxt2"的值大于"t]xQixtl"的值。
在此，由于实际上不可能直接测量Qi、 Qb，所以将与以下所示 的信息建立关联的Qi、 Qb的信息作为数据库而具备，并通过测量以 下信息来能够从数据库中得到Qi、 Qb。另外，数据库保存于硬盘等 存储单元中。另外，以下所示的信息与上述与PM的燃烧处理相关的 信息相同。即，在该信息中包括，例如，气体净化装置10的入口、 内部或出口处的净化对象气体EG的气体成分(CO、 NOx、 HC、 C02、 02等)或其变化、气体净化装置10的入口、内部、出口处的净化对 象气体EG的压力、上述气体净化装置10中的压力损失、气体净化 装置10的入口、内部或出口处的净化对象气体EG的温度或其变化、 后述的第一电场形成单元或第二电场形成单元中的施加电压、电流、 施加电压与电流的比率(施加电压/电流)等与气体净化装置10的状 态相关的信息；引擎转速、扭矩、空燃比、吸入空气的压力或流量、 燃料的喷射量或消耗量、喷射的定时、燃料的压力、引擎内压力、吸 气阀、排气阀或EGR阀的开度、引擎的温度、冷却水的温度等与引擎的状态相关的信息中的至少任意一个。通过控制部24根据这些上 述信息参照数据库而进行判定，从而控制第一电场形成单元或第二电 场形成单元的动作状态。另外，在使用与气体净化装置10的状态相 关的信息的情况下，进行对主要由于从引擎排出的排出气体引起的气 体净化装置10的状态的变化进行获取的被动控制，在使用与引擎的 状态相关的信息的情况下，进行对主要由于从引擎排出的排出气体引 起的气体净化装置的状态的变化进行预测的主动控制。另外，也可以 组合这些控制。
另外，在以提高放电电极32a、 32b的表面处的耐热性、耐腐蚀 性为目的用电介体包覆电极表面的情况下，从其他观点来看的切换控 制是有效的。
在用电介体包覆了放电电极32a、 32b的情况下，在使放电用电 源50a运转、使放电用电源50b停止时，如果从放电等离子体P1引 出的电荷或附着到PM的电荷通过第二电场形成单元所形成的电场而 到达放电电极32b上，则电荷积蓄在电介体表面上。通过由该积蓄电 荷形成的电场，第二电场形成单元所形成的电场抵消，随着时间经过 而无法发挥第二电场形成单元形成的电场的效果。如果在该状态下使 放电用电源50b运转、使放电用电源50a停止，则通过在放电电极32b 附近产生的放电等离子体P2而所积蓄的电荷衰减，从而能够再次发 挥第二电场形成单元形成的电场的效果。
另一方面，下次在放电电极32a侧电荷开始积蓄，随着时间经过 而无法发挥第二电场形成单元形成的电场的效果。因此，通过以不损 失第二电场形成单元形成的电场的效果的时间间隔切换放电用电源 50a以及放电用电源50b的运转与停止，能够充分地发挥第二电场形 成单元形成的电场的效果，并能够连续地维持良好的处理状态。电荷 的积蓄速度可以通过对流入到第二电场形成单元的电流进行测量而 得到，通过将该信息输入到控制部24,控制部24能够对电源的切换 的定时进行控制。实际上即使不直接测量流入到第二电场形成单元的 电流，也可以使用上述的与PM的燃烧处理相关的信息中的任意一个，来确定流人到第二电场形成单元的电流，对电源的切换的定时进行控 制。
如上所述，根据本发明的第八实施方式的气体净化装置10，通 过设置多组例如两组对向的放电电极32a、 32b以及放电用对向电极 33a、 33b，能够切换放电用电源50a以及放电用电源50b的运转与停 止。由此，能够更高效地捕捉PM而去除。
以上，利用一实施方式具体说明了本发明，但本发明不限于这些 实施方式，而在不脱离其要旨的范围内可以进行各种变更。另外，本 发明的气体净化装置、气体净化系统以及气体净化方法除了应用于汽 车的排气路中以外，还可以全面应用于排出包含PM的排出气体的发 动机(motor )中。
产业上的可利用性
根据本发明的实施方式的气体净化装置、气体净化系统以及气体 净化方法，能够高效地捕捉包含于排出气体中的PM，无需加热所捕 捉的PM而高效地去除，将净化对象气体进行净化。本发明的实施方 式的气体净化装置、气体净化系统以及气体净化方法除了应用于汽车 的排气路中以外，还可以全面应用于排出包含PM的排出气体的发动机中。
权利要求
1.一种气体净化装置，其特征在于，利用第一电场形成单元，在净化对象气体流动的气体流路中形成放电用的电场而生成放电等离子体，通过上述放电等离子体的作用使上述净化对象气体中所含有的粒子状物质带电并且进行燃烧处理，利用第二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质并且形成用于将上述放电等离子体引出到上述气体流路侧的集尘用的电场，其中，在设置有上述第一电场形成单元以及上述第二电场形成单元的位置的上游侧，具备使流动的净化对象气体带电的带电用电极。
2. 根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，上述带 电用电极设置在相对于上述净化对象气体的主流方向大致垂直的方 向上。
3. 根据权利要求1所述的气体净化装置，其特征在于，隔开规 定的间隔设置有多个上述带电用电极。
4. 一种气体净化装置，其特征在于，利用第一电场形成单元， 在净化对象气体流动的气体流路中形成放电用的电场而生成放电等 离子体，通过上述放电等离 子体的作用使上述净化对象气体中所含有 的粒子状物质带电并且进行燃烧处理，利用第二电场形成单元，通过 电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质并且形成用于将上述放电等 离子体引出到上述气体流路侧的集尘用的电场，其中，设置有上述第一电场形成单元的一侧的上述气体流路的内壁面、 设置有上述第二电场形成单元的一侧的上述气体流路的内壁面、构成 上述第一电场形成单元的放电电极、以及构成上述第二电场形成单元 的集尘用电极中的至少任意一个表面形成为凹凸面。
5. 根据权利要求4所述的气体净化装置，其特征在于，上述凹 凸面的凹凸沿着上述净化对象气体的主流方向而形成。
6. 根据权利要求4所述的气体净化装置，其特征在于，上述凹 凸面的凹凸沿着相对于上述净化对象气体的主流方向大致垂直的方向而形成。
7. —种气体净化装置，其特征在于，利用第一电场形成单元， 在净化对象气体流动的气体流路中形成放电用的电场而生成放电等 离子体，通过上述放电等离子体的作用使上述净化对象气体中所含有 的粒子状物质带电并且进行燃烧处理，利用第二电场形成单元，通过 电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质并且形成用于将上述放电等 离子体引出到上述气体流路侧的集尘用的电场，其中，在设置有上述笫一电场形成单元的一侧的上述气体流路的内壁 面、设置有上述第二电场形成单元的一側的上述气体流路的内壁面、 构成上述第一电场形成单元的放电电极、以及构成上述第二电场形成 单元的集尘用电极中的至少任意一个表面，形成有催化剂层。
8. 根据权利要求7所述的气体净化装置，其特征在于，上述催 化剂层由涂敷在上述表面上的催化剂物质的涂敷层构成。
9. 根据权利要求7所述的气体净化装置，其特征在于，上述催 化剂层由设置在上述表面上的承载催化剂物质的多孔质层构成。
10. —种气体净化装置，其特征在于，利用第一电场形成单元， 在净化对象气体流动的气体流路中形成放电用的电场而生成放电等 离子体，通过上述放电等离子体的作用使上述净化对象气体中所含有 的粒子状物质带电并且进行燃烧处理，利用第二电场形成单元，通过 电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质并且形成用于将上述放电等 离子体引出到上述气体流路侧的集尘用的电场，其中，在设置有上述第一电场形成单元以及上述第二电场形成单元的 位置的上游侧，具备供给能够生成氧化基的添加气体的添加气体供给 单元。
11. 一种气体净化系统，其特征在于，串联或并联配置了至少两 个权利要求1所述的气体净化装置。
12. —种气体净化系统，其特征在于，串联或并联配置了至少两 个权利要求4所述的气体净化装置。
13. —种气体净化系统，其特征在于，串联或并联配置了至少两个权利要求7所述的气体净化装置。
14. 一种气体净化系统，其特征在于，串联或并联配置了至少两 个权利要求10所述的气体净化装置。
15. 根据权利要求11所述的气体净化系统，其特征在于，在并 联配置了上述气体净化装置的情况下，具备能够将净化对象气体流切 换导入到各气体净化装置的切换阀。
16. 根据权利要求12所述的气体净化系统，其特征在于，在并 联配置了上述气体净化装置的情况下，具备能够将净化对象气体流切 换导入到各气体净化装置的切换阀。
17. 根据权利要求13所述的气体净化系统，其特征在于，在并 联配置了上述气体净化装置的情况下，具备能够将净化对象气体流切 换导入到各气体净化装置的切换阀。
18. 根据权利要求14所述的气体净化系统，其特征在于，在并 联配置了上述气体净化装置的情况下，具备能够将净化对象气体流切 换导入到各气体净化装置的切换阀。
19. 一种气体净化方法，其特征在于，是气体净化装置的气体净 化方法，该气体净化装置具备第一电场形成单元，在净化对象气体 流动的气体流路中形成放电用的电场而生成放电等离子体，通过上述 放电等离子体的作用使上述净化对象气体中所含有的粒子状物质带 电并且进行燃烧处理；第二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉上述 带电的粒子状物质并且形成用于将上述放电等离子体引出到上述气 体流路侧的集尘用的电场；以及控制单元，对上述第一电场形成单元 以及上述第二电场形成单元进行控制，其中，上述控制单元对上述第一电场形成单元中的与粒子状物质的燃 烧处理相关的信息进行检测，根据该检测到的信息，对上述第一电场 形成单元和/或上述笫二电场形成单元的动作状态进行控制。
20. —种气体净化方法，其特征在于，是串联或并联配置了多个 气体净化装置时的气体净化方法，该气体净化装置具备第一电场形 成单元，在净化对象气体流动的气体流路中形成放电用的电场而生成放电等离子体，通过上述放电等离子体的作用使上述净化对象气体中所含有的粒子状物质带电并且进行燃烧处理；第二电场形成单元，通 过电集尘功能捕捉上述带电的粒子状物质并且形成用于将上迷放电 等离子体引出到上述气体流路侧的集尘用的电场；以及控制单元，对 上述第一电场形成单元以及上述第二电场形成单元进行控制，其中，上述控制单元对上述各气体净化装置中的上述第一电场形成单 元中的与粒子状物质的燃烧处理相关的信息进行检测，根据该检测到 的信息，对上述各气体净化装置中的上述第一电场形成单元和/或上述 第二电场形成单元的动作状态进行控制。
21.根据权利要求19所述的气体净化方法，其特征在于，上述 气体净化装置在上述第一电场形成单元以及上述第二电场形成单元 的上游侧，还具备供给能够生成氧化基的添加气体的添加气体供给单 元以及对净化对象气体中的气体成分进行检测的气体成分检测单元，分，控制上述添加气体供给单元，将添加气体调整流量而供给到净化 对象气体中。
22.根据权利要求20所述的气体净化方法，其特征在于，上述 气体净化装置在上述第一电场形成单元以及上述第二电场形成单元 的上游侧，还具备供给能够生成氧化基的添加气体的添加气体供给单 元以及对净化对象气体中的气体成分进行检测的气体成分检测单元，分，控制上述添加气体供给单元，将添加气体调整流量而供给到净化 对象气体中。
23.根据权利要求19所述的气体净化方法，其特征在于，上述 与粒子状物质的燃烧处理相关的信息包括气体净化装置的入口以及 出口处的净化对象气体的气体成分变化、上述气体净化装置中的压力 损失、气体净化装置的入口以及出口处的净化对象气体的温度变化、 第一电场形成单元或第二电场形成单元中的施加电压与电流的比率 中的至少任意一个。
24.根据权利要求20所述的气体净化方法，其特征在于，上述 与粒子状物质的燃烧处理相关的信息包括气体净化装置的入口以及 出口处的净化对象气体的气体成分变化、上述气体净化装置中的压力 损失、气体净化装置的入口以及出口处的净化对象气体的温度变化、 第一电场形成单元或第二电场形成单元中的施加电压与电流的比率 中的至少任意一个。
全文摘要
气体净化装置(10)具备第一电场形成单元，在净化对象气体(EG)流动的气体流路(36)中形成放电用的电场而生成放电等离子体(P)，通过放电等离子体(P)的作用使净化对象气体(EG)中所含有的PM带电并且进行燃烧处理；第二电场形成单元，通过电集尘功能捕捉带电的PM并且形成用于将放电等离子体(P)引出到气体流路侧的集尘用的电场；以及带电用电极(35)，在设置有第一电场形成单元以及第二电场形成单元的位置的上游侧，使所流动的净化对象气体(EG)带电。
文档编号F01N3/02GK101542080SQ20078004307
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月19日 优先权日2006年11月20日
发明者安井祐之, 田中元史 申请人:株式会社东芝