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JP6244982B2 - Gas reformer and reducing agent addition device - Google Patents

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Description

本発明は、放電によりガスを改質するガス改質装置、およびガス改質装置を備えた還元剤添加装置に関する。   The present invention relates to a gas reformer that reforms a gas by electric discharge, and a reducing agent addition device that includes the gas reformer.

従来より、一対の電極板の間で放電させることにより、その放電領域に存在するガスを改質するガス改質装置が知られている。この装置の用途の具体例としては、内燃機関の排ガスに含まれるNOxを還元するための還元剤を改質したり、酸素ガスをオゾンに改質したりする用途が挙げられる。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a gas reforming apparatus that reforms a gas existing in a discharge region by discharging between a pair of electrode plates. Specific examples of the use of this apparatus include a use for reforming a reducing agent for reducing NOx contained in exhaust gas of an internal combustion engine, or a method for modifying oxygen gas into ozone.

さて、この種の装置では、電極板に異物が付着して堆積する現象が生じやすく、異物の堆積が進行すると、改質能力の低下が懸念される。この懸念に対し、特許文献1記載の装置では、電気ヒータを用いて堆積した異物を加熱し、燃焼除去させている。   Now, in this type of apparatus, a phenomenon in which foreign matter adheres to and accumulates on the electrode plate is likely to occur. In response to this concern, the apparatus described in Patent Document 1 heats and removes the accumulated foreign matter using an electric heater.

特開2006−122849号公報JP 2006-122849 A

さて、本発明者らは、板状の電極に換えて線状の電極(電極線)を採用するとともに、この電極線を誘電体膜で覆う構成について検討した。この検討による装置によれば、以下に説明する「電界集中」および「沿面放電」の効果が発揮され、ガス改質能力の向上を図ることができる。   Now, the present inventors have examined a configuration in which a linear electrode (electrode wire) is employed instead of the plate-like electrode and the electrode wire is covered with a dielectric film. According to the apparatus by this examination, the effects of “electric field concentration” and “creeping discharge” described below are exhibited, and the gas reforming ability can be improved.

すなわち、線状の電極を採用しているので、放電領域内における電界が電極線の近傍部分で集中する。すると、このように電界が集中した部分を起点に放電(種放電)が生じ、その種放電に誘発されて、電解集中していない部分での放電が生じやすくなる。よって、電極板への印加電圧を高くすることなく、放電領域内での放電を安定して生じさせることができる。   That is, since the linear electrode is adopted, the electric field in the discharge region is concentrated in the vicinity of the electrode line. Then, a discharge (seed discharge) is generated starting from the portion where the electric field is concentrated in this way, and the discharge is easily induced in the portion where the electrolysis is not concentrated due to the seed discharge. Therefore, the discharge in the discharge region can be stably generated without increasing the voltage applied to the electrode plate.

また、電極線を誘電体膜で覆うので、放電された電子が誘電体膜の表面に沿って移動するといった沿面放電が生じるようになる。すると、放電された電子が、改質対象であるガスに接触する機会が増大するので、ガスの改質率が向上する。   Further, since the electrode wire is covered with the dielectric film, creeping discharge is generated in which the discharged electrons move along the surface of the dielectric film. Then, the chance of the discharged electrons coming into contact with the gas to be reformed increases, so that the gas reforming rate is improved.

しかしながら、上記検討による装置において、特許文献1に記載の電気ヒータを放電領域に配置して異物の燃焼除去を図ろうとすると、上述した電界集中および沿面放電が電気ヒータにより阻害され、ガス改質能力の向上が妨げられる。   However, when the electric heater described in Patent Document 1 is arranged in the discharge region in the apparatus according to the above examination to attempt to burn and remove foreign substances, the electric field concentration and creeping discharge described above are inhibited by the electric heater, and the gas reforming capability Improvement is hindered.

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、電極線を用いることによるガス改質能力の向上を阻害することなく、堆積した異物の燃焼除去を可能にしたガス改質装置または還元剤添加装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas reforming apparatus that enables combustion removal of accumulated foreign matters without hindering improvement in gas reforming ability by using an electrode wire. Another object is to provide an apparatus for adding a reducing agent.

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the invention. .

開示される発明のひとつは、線状に延びる電極線(25)、および電極線を覆う誘電体膜(26)を有する電極板であって、電極線からの放電によりガスを改質させる少なくとも一対の電極板(21、21B)と、給電により発熱して電極板を加熱するヒータ(24)と、を備える。そして、ヒータは、一対の電極板のうちの一方の電極板が有する電極線と、他方の電極板が有する電極線との間における放電領域の、外部に配置され
3つ以上の電極板が所定方向に並べて配置されており、
3つ以上の電極板のうちの所定の電極板を第1電極板と呼び、第1電極板に対して一方の側に対向配置される電極板を第2電極板と呼び、第1電極板に対して他方の側に対向配置される電極板を第3電極板と呼び、
第1電極板が有する誘電体膜は、第1電極板の両面に設けられ、
第1電極板が有する電極線は、第1電極板の両面に配置された誘電体膜の間に2つ設けられ、
第1電極板が有する2つの電極線のうち、第2電極板の側に位置する電極線は、第2電極板が有する電極線との間で放電領域を形成し、
第1電極板が有する2つの電極線のうち、第3電極板の側に位置する電極線は、第3電極板が有する電極線との間で放電領域を形成し、
第1電極板を加熱するヒータは、第1電極板に設けられた2つの電極線の間に配置されていることを特徴とする。
One of the disclosed inventions is an electrode plate having a linearly extending electrode line (25) and a dielectric film (26) covering the electrode line, and at least a pair of gas reforming by discharge from the electrode line. Electrode plates (21, 21B) and a heater (24) that generates heat by power feeding to heat the electrode plates. And the heater is disposed outside the discharge region between the electrode wire of one of the pair of electrode plates and the electrode wire of the other electrode plate ,
Three or more electrode plates are arranged in a predetermined direction,
A predetermined electrode plate among the three or more electrode plates is referred to as a first electrode plate, and an electrode plate disposed on one side of the first electrode plate is referred to as a second electrode plate. The electrode plate disposed opposite to the other side is called the third electrode plate,
The dielectric film of the first electrode plate is provided on both sides of the first electrode plate,
Two electrode wires of the first electrode plate are provided between the dielectric films disposed on both sides of the first electrode plate,
Of the two electrode lines of the first electrode plate, the electrode line located on the second electrode plate side forms a discharge region with the electrode line of the second electrode plate,
Of the two electrode lines of the first electrode plate, the electrode line located on the third electrode plate side forms a discharge region with the electrode line of the third electrode plate,
The heater for heating the first electrode plate is arranged between two electrode wires provided on the first electrode plate .

この発明によれば、放電領域の外部にヒータが配置される。そのため、線状の電極線を採用することによる電界集中の効果、および電極線を誘電体膜で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータにより阻害されることを回避できる。よって、これらの効果によるガス改質能力の向上を阻害することなく、電極板に堆積した異物の除去を可能にできる。   According to the present invention, the heater is disposed outside the discharge region. Therefore, it is possible to avoid the effect of electric field concentration by adopting a linear electrode line and the effect of creeping discharge by covering the electrode line with a dielectric film being hindered by the heater. Therefore, it is possible to remove foreign matters deposited on the electrode plate without hindering improvement in gas reforming ability due to these effects.

また、開示されるガス改質装置は、線状に延びる電極線(25)、および電極線を覆う誘電体膜(26)を有する電極板であって、電極線からの放電によりガスを改質させる少なくとも一対の電極板(21C)と、一対の電極板に放電を生じさせるよう、交流またはパルス状の電圧を電極線へ印加する放電用給電回路(84)と、電極線をヒータとして機能させるよう、直流の電圧を電極線へ印加するヒータ用給電回路(82)と、を備えることを特徴とする。 The disclosed gas reforming apparatus is an electrode plate having a linearly extending electrode wire (25) and a dielectric film (26) covering the electrode wire, and reforms the gas by discharge from the electrode wire. At least a pair of electrode plates (21C) to be discharged, a discharge power supply circuit (84) for applying an alternating or pulsed voltage to the electrode wires so as to cause a discharge in the pair of electrode plates, and the electrode wires to function as heaters And a heater power supply circuit (82) for applying a DC voltage to the electrode wire.

このガス改質装置によれば、放電用の電極線がヒータとしても機能するので、電極線とは別にヒータを設けることが不要になる。よって、電極線とは別にヒータを設けることによる問題、すなわち「線状の電極線の採用による電界集中の効果、および電極線を誘電体膜で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータにより阻害される」といった問題を無くせる。よって、これらの効果によるガス改質能力の向上を阻害することなく、電極板に堆積した異物の除去を可能にできる。 According to this gas reforming apparatus , since the discharge electrode wire also functions as a heater, it is not necessary to provide a heater separately from the electrode wire. Therefore, the problem of providing a heater separately from the electrode wire, that is, “the effect of electric field concentration by adopting a linear electrode wire and the effect of creeping discharge by covering the electrode wire with a dielectric film are hindered by the heater. Can be eliminated. Therefore, it is possible to remove foreign matters deposited on the electrode plate without hindering improvement in gas reforming ability due to these effects.

本発明の第1実施形態に係る還元剤添加装置、およびその還元剤添加装置が適用される燃焼システムを示す図。The figure which shows the combustion system to which the reducing agent addition apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and the reducing agent addition apparatus are applied. 図1に示す放電リアクタ(ガス改質装置)を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the discharge reactor (gas reforming apparatus) shown in FIG. 図2の一点鎖線III部分、かつ、図5のIII−III線に沿う断面を模式的に示す拡大図。The enlarged view which shows typically the cross section which follows the dashed-dotted line III part of FIG. 2, and the III-III line of FIG. 図3の電極板を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows the electrode plate of FIG. 3 typically. 図4の発熱素子および電極線の位置関係を示す平面図。The top view which shows the positional relationship of the heat generating element of FIG. 4, and an electrode wire. 図5の発熱素子の形状を示す平面図。The top view which shows the shape of the heat generating element of FIG. 図5の電極線の形状を示す平面図。The top view which shows the shape of the electrode wire of FIG. 第1実施形態に係る放電用給電回路およびヒータ用給電回路を示す電気ブロック図。The electric block diagram which shows the electric power feeding circuit for discharge which concerns on 1st Embodiment, and the electric power feeding circuit for heaters. 第1実施形態に係る加熱制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the heating control which concerns on 1st Embodiment. 図9に示す加熱制御の実施時期を説明する図。The figure explaining the implementation time of the heating control shown in FIG. 本発明の第2実施形態において、加熱制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of heating control in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態において、発熱素子および電極線の位置関係を示す平面図。The top view which shows the positional relationship of a heat generating element and an electrode wire in 3rd Embodiment of this invention. 図12の発熱素子の形状を示す平面図。The top view which shows the shape of the heat generating element of FIG. 図12の電極線の形状を示す平面図。The top view which shows the shape of the electrode wire of FIG. 本発明の第4実施形態において、放電リアクタ(ガス改質装置)を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically a discharge reactor (gas reforming apparatus) in 4th Embodiment of this invention. 図15の放電リアクタによる、放電制御時の作動状態を説明する図。The figure explaining the operation state at the time of discharge control by the discharge reactor of FIG. 図15の放電リアクタによる、加熱制御時の作動状態を説明する図。The figure explaining the operation state at the time of heating control by the discharge reactor of FIG. 本発明の第5実施形態に係る還元剤添加装置、およびその還元剤添加装置が適用される燃焼システムを示す図。The figure which shows the combustion system to which the reducing agent addition apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention, and the reducing agent addition apparatus are applied.

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。   Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other configurations described above can be applied to other portions of the configuration.

(第1実施形態)
図1に示す燃焼システムは、以下に詳述する内燃機関10、過給機11、微粒子捕集装置(DPF14)、DPF再生装置(再生用DOC14a)、NOx浄化装置15、還元剤浄化装置(浄化用DOC16)および還元剤添加装置A1を備える。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、当該車両は、内燃機関10の出力を駆動源として走行する。内燃機関10は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には軽油を用いている。
(First embodiment)
The combustion system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10, a supercharger 11, a particulate collection device (DPF 14), a DPF regeneration device (regeneration DOC 14 a), a NOx purification device 15, a reducing agent purification device (purification). DOC16) and a reducing agent adding device A1. The combustion system is mounted on a vehicle, and the vehicle travels using the output of the internal combustion engine 10 as a drive source. The internal combustion engine 10 is a compression self-ignition diesel engine, and light oil is used as a fuel for combustion.

過給機11は、タービン11a、回転軸11bおよびコンプレッサ11cを備える。タービン11aは、内燃機関10の排気通路10exに配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸11bは、タービン11aおよびコンプレッサ11cの各インペラを結合することで、タービン11aの回転力をコンプレッサ11cに伝達する。コンプレッサ11cは、内燃機関10の吸気通路10inに配置され、吸気を圧縮して内燃機関10へ過給する。   The supercharger 11 includes a turbine 11a, a rotating shaft 11b, and a compressor 11c. The turbine 11a is disposed in the exhaust passage 10ex of the internal combustion engine 10 and rotates by the kinetic energy of the exhaust. The rotating shaft 11b couples the impellers of the turbine 11a and the compressor 11c to transmit the rotational force of the turbine 11a to the compressor 11c. The compressor 11c is disposed in the intake passage 10in of the internal combustion engine 10, compresses the intake air, and supercharges the internal combustion engine 10.

吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流側には、コンプレッサ11cで圧縮された吸気を冷却する冷却器12が配置されている。冷却器12により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ13により流量調整された後、吸気マニホールドにより内燃機関10の複数の燃焼室へ分配される。   A cooler 12 for cooling the intake air compressed by the compressor 11c is disposed on the downstream side of the compressor 11c in the intake passage 10in. The compressed intake air cooled by the cooler 12 is adjusted in flow rate by a throttle valve 13 and then distributed to a plurality of combustion chambers of the internal combustion engine 10 by an intake manifold.

排気通路10exのうちタービン11aの下流側には、再生用DOC14a(Diesel Oxidation Catalyst)、DPF14(Diesel Particulate Filter)、NOx浄化装置15、浄化用DOC16が順に配置されている。DPF14は、排気に含まれている微粒子を捕集する。再生用DOC14aは、排気中の未燃燃料を酸化させて燃焼させる触媒を有する。この燃焼により、DPF14で捕集された微粒子を燃焼させて、DPF14を再生させて捕集能力を維持させる。なお、再生用DOC14aへの未燃燃料供給による燃焼は、常時実施されるものではなく、再生が必要な時期に一時的に実施される。   A regeneration DOC 14a (Diesel Oxidation Catalyst), a DPF 14 (Diesel Particulate Filter), a NOx purification device 15, and a purification DOC 16 are arranged in this order on the downstream side of the turbine 11a in the exhaust passage 10ex. The DPF 14 collects fine particles contained in the exhaust. The regeneration DOC 14a has a catalyst that oxidizes and burns unburned fuel in the exhaust. Due to this combustion, the fine particles collected by the DPF 14 are burned, and the DPF 14 is regenerated to maintain the collection ability. Note that combustion by supplying unburned fuel to the regeneration DOC 14a is not always performed, but temporarily performed at a time when regeneration is necessary.

排気通路10exのうちDPF14の下流側かつNOx浄化装置15の上流側には、還元剤添加装置A1の供給管32が接続されている。この供給管32から排気通路10exへ、還元剤添加装置A1により生成された改質燃料が還元剤として添加される。改質燃料とは、還元剤として用いる炭化水素(燃料)を部分的に酸化して、アルデヒド等の部分酸化炭化水素に改質したものであり、後に詳述する。   A supply pipe 32 of the reducing agent adding device A1 is connected to the downstream side of the DPF 14 and the upstream side of the NOx purification device 15 in the exhaust passage 10ex. The reformed fuel generated by the reducing agent adding device A1 is added as a reducing agent from the supply pipe 32 to the exhaust passage 10ex. The reformed fuel is obtained by partially oxidizing a hydrocarbon (fuel) used as a reducing agent and reforming it into a partially oxidized hydrocarbon such as an aldehyde, which will be described in detail later.

NOx浄化装置15は、還元触媒を担持するハニカム状の担体15bと、担体15bを内部に収容するハウジング15aとを備える。NOx浄化装置15は、排気中のNOxを還元触媒上で改質燃料と反応させてNに還元することで、排気に含まれているNOxを浄化する。なお、排気中にはNOxの他にOも含まれているが、改質燃料はO存在下においてNOxと選択的に反応する。 The NOx purification device 15 includes a honeycomb-shaped carrier 15b that carries a reduction catalyst, and a housing 15a that houses the carrier 15b. The NOx purification device 15 purifies NOx contained in the exhaust by reacting NOx in the exhaust with the reformed fuel on the reduction catalyst and reducing it to N 2 . Although exhaust gas contains O 2 in addition to NOx, the reformed fuel reacts selectively with NOx in the presence of O 2 .

還元触媒には、NOxを吸着する機能を有したものが用いられている。詳細には、還元反応が可能となる活性化温度よりも触媒温度が低い場合には、還元触媒は排気中のNOxを吸着する機能を発揮する。そして、触媒温度が活性化温度以上の場合には、吸着されていたNOxは改質燃料により還元されて、還元触媒から放出される。例えば、担体15bに担持された銀アルミナによる還元触媒により、NOx吸着機能を有したNOx浄化装置15が提供される。   A reduction catalyst having a function of adsorbing NOx is used. Specifically, when the catalyst temperature is lower than the activation temperature at which the reduction reaction is possible, the reduction catalyst exhibits a function of adsorbing NOx in the exhaust. When the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature, the adsorbed NOx is reduced by the reformed fuel and released from the reduction catalyst. For example, the NOx purification device 15 having a NOx adsorption function is provided by a reduction catalyst made of silver alumina supported on the carrier 15b.

浄化用DOC16は、酸化触媒を担持する担体をハウジング内に収容して構成されている。浄化用DOC16は、還元触媒上にてNOx還元に用いられずにNOx浄化装置15から流出した還元剤を、酸化触媒上で酸化する。これにより、排気通路10exの出口から還元剤が大気に放出されることを防止する。なお、酸化触媒の活性化温度(例えば200℃)は、還元触媒の活性化温度(例えば250℃)よりも低い。   The purification DOC 16 is configured by accommodating a carrier carrying an oxidation catalyst in a housing. The purification DOC 16 oxidizes the reducing agent that has not been used for NOx reduction on the reduction catalyst and has flowed out of the NOx purification device 15 on the oxidation catalyst. This prevents the reducing agent from being released into the atmosphere from the outlet of the exhaust passage 10ex. Note that the activation temperature of the oxidation catalyst (eg, 200 ° C.) is lower than the activation temperature of the reduction catalyst (eg, 250 ° C.).

次に、改質燃料を生成して供給管32から排気通路10exへ添加する還元剤添加装置A1について説明する。還元剤添加装置A1は、以下に詳述する放電リアクタ20(ガス改質装置)、エアポンプ20p、反応容器30、燃料噴射弁40、および燃料加熱用ヒータ50を備える。   Next, the reducing agent adding device A1 that generates reformed fuel and adds it to the exhaust passage 10ex from the supply pipe 32 will be described. The reducing agent addition apparatus A1 includes a discharge reactor 20 (gas reforming apparatus), an air pump 20p, a reaction vessel 30, a fuel injection valve 40, and a fuel heating heater 50, which will be described in detail below.

放電リアクタ20は、内部に流通路22aを形成するハウジング22を備え、流通路22aには、複数の電極板21が所定方向(図2の上下方向)に並べて配置されている。具体的には、図2に示すように、電気絶縁部材23を介してハウジング22内に複数の電極板21が保持されている。これらの電極板21は、互いに平行に対向するように配置された平板形状であり、高電圧が印加される電極板(印加電極板)と、接地されている電極板(接地電極板)とが交互に配置されている。電極板21への電圧印加は、電子制御装置(ECU80)が備えるマイクロコンピュータ(マイコン81)により制御される。電極板21の詳細構造については図3〜図7を用いて後に詳述する。   The discharge reactor 20 includes a housing 22 that forms a flow passage 22a therein, and a plurality of electrode plates 21 are arranged in a predetermined direction (vertical direction in FIG. 2) in the flow passage 22a. Specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of electrode plates 21 are held in the housing 22 via an electrical insulating member 23. These electrode plates 21 have a flat plate shape arranged so as to face each other in parallel. An electrode plate to which a high voltage is applied (applied electrode plate) and a grounded electrode plate (ground electrode plate) are provided. Alternatingly arranged. The voltage application to the electrode plate 21 is controlled by a microcomputer (microcomputer 81) provided in the electronic control unit (ECU 80). The detailed structure of the electrode plate 21 will be described later in detail with reference to FIGS.

放電リアクタ20のハウジング22には、エアポンプ20pにより送風された空気が流入する。エアポンプ20pは電動モータにより駆動し、その電動モータはマイコン81により制御される。エアポンプ20pにより送風された空気は、ハウジング22内の流通路22aに流入し、電極板21間の通路である電極間通路21aを流通する。   The air blown by the air pump 20p flows into the housing 22 of the discharge reactor 20. The air pump 20p is driven by an electric motor, and the electric motor is controlled by the microcomputer 81. The air blown by the air pump 20 p flows into the flow passage 22 a in the housing 22 and flows through the interelectrode passage 21 a that is a passage between the electrode plates 21.

放電リアクタ20の下流側には、反応室30aを内部に形成する反応容器30が取り付けられている。この反応室30aでは、燃料と空気が混合し、空気中の酸素により燃料を酸化反応させる。電極間通路21aを流通して空気流入口30cから流入した空気は、反応室30aに流入した後、反応容器30に形成された噴出口30bから噴出する。噴出口30bは供給管32と連通する。   At the downstream side of the discharge reactor 20, a reaction vessel 30 that forms a reaction chamber 30a is attached. In the reaction chamber 30a, the fuel and air are mixed, and the fuel is oxidized by oxygen in the air. The air flowing through the interelectrode passage 21 a and flowing in from the air inlet 30 c flows into the reaction chamber 30 a and then jets out from the jet port 30 b formed in the reaction vessel 30. The ejection port 30 b communicates with the supply pipe 32.

反応容器30には、燃料噴射弁40が取り付けられている。燃料タンク40t内の液体燃料は、ポンプ40pにより燃料噴射弁40に供給され、燃料噴射弁40の噴孔(図示せず)から反応室30aへ噴射される。燃料タンク40t内の燃料は、先述した燃焼用の燃料としても用いられており、内燃機関10の燃焼に用いる燃料と、還元剤として用いる燃料は共用される。燃料噴射弁40は、電磁ソレノイドによる電磁力により開弁作動させる構造であり、その電磁ソレノイドへの通電はマイコン81により制御される。   A fuel injection valve 40 is attached to the reaction vessel 30. The liquid fuel in the fuel tank 40t is supplied to the fuel injection valve 40 by the pump 40p, and is injected from the injection hole (not shown) of the fuel injection valve 40 into the reaction chamber 30a. The fuel in the fuel tank 40t is also used as the combustion fuel described above, and the fuel used for combustion of the internal combustion engine 10 and the fuel used as the reducing agent are shared. The fuel injection valve 40 is configured to open by an electromagnetic force generated by an electromagnetic solenoid, and power supply to the electromagnetic solenoid is controlled by the microcomputer 81.

反応容器30には、通電により発熱する燃料用ヒータ50が取り付けられており、燃料用ヒータ50への通電状態はマイコン81により制御される。燃料用ヒータ50の発熱面は反応室30aに配置され、燃料噴射弁40から噴射された液体燃料を加熱する。なお、燃料噴射弁40は燃料用ヒータ50の発熱面よりも上方に位置する。そして、燃料噴射弁40から噴射された液体燃料は発熱面に付着し、燃料用ヒータ50により加熱されて気化する。さらに、気化した燃料は、燃料用ヒータ50により所定温度以上にまで加熱される。これにより、炭素数の少ない炭化水素に燃料が分解されるといったクラッキングが、反応室30aで生じる。   A fuel heater 50 that generates heat when energized is attached to the reaction vessel 30, and the energized state of the fuel heater 50 is controlled by the microcomputer 81. The heating surface of the fuel heater 50 is disposed in the reaction chamber 30a, and heats the liquid fuel injected from the fuel injection valve 40. The fuel injection valve 40 is located above the heat generating surface of the fuel heater 50. The liquid fuel injected from the fuel injection valve 40 adheres to the heat generating surface and is heated and vaporized by the fuel heater 50. Further, the vaporized fuel is heated to a predetermined temperature or higher by the fuel heater 50. As a result, cracking in which the fuel is decomposed into hydrocarbons having a small number of carbon atoms occurs in the reaction chamber 30a.

反応容器30には、反応室30aの温度を検出する温度センサ31が取り付けられている。具体的には、反応室30aのうち燃料用ヒータ50の発熱面の上方部分に温度センサ31は配置されている。温度センサ31により検出される温度は、気化した燃料と空気との反応後の温度である。温度センサ31は、検出した温度の情報(検出温度)をECU80へ出力する。   A temperature sensor 31 for detecting the temperature of the reaction chamber 30 a is attached to the reaction vessel 30. Specifically, the temperature sensor 31 is disposed in the reaction chamber 30 a above the heat generating surface of the fuel heater 50. The temperature detected by the temperature sensor 31 is the temperature after the reaction between the vaporized fuel and air. The temperature sensor 31 outputs detected temperature information (detected temperature) to the ECU 80.

さて、放電リアクタ20への通電を実施すると、電極板21から放出された電子が、電極間通路21aの空気中に含まれる酸素分子に衝突する。すると、酸素分子からオゾンが生成される。つまり、放電リアクタ20は、誘電体バリア放電により酸素分子をプラズマ状態にして、活性酸素としてのオゾンを生成する。したがって、反応室30aへ流入する空気には、放電リアクタ20で生成されたオゾンが含まれている。   When the discharge reactor 20 is energized, electrons emitted from the electrode plate 21 collide with oxygen molecules contained in the air in the interelectrode passage 21a. Then, ozone is generated from oxygen molecules. That is, the discharge reactor 20 generates oxygen as active oxygen by bringing oxygen molecules into a plasma state by dielectric barrier discharge. Accordingly, the air flowing into the reaction chamber 30a contains ozone generated in the discharge reactor 20.

反応室30aでは、空気中の酸素またはオゾンにより気体燃料が部分的に酸化される冷炎反応が生じている。このように部分的に酸化された燃料を改質燃料と呼び、改質燃料の具体例として、燃料(炭化水素化合物)の一部がアルデヒド基(CHO)に酸化された状態の部分酸化物(例えばアルデヒド)が挙げられる。そして、放電リアクタ20で生成されたオゾンが空気中に含まれていると、反応室30aにおける燃料の酸化反応速度が速くなる。   In the reaction chamber 30a, a cold flame reaction occurs in which the gaseous fuel is partially oxidized by oxygen or ozone in the air. Such a partially oxidized fuel is called a reformed fuel. As a specific example of the reformed fuel, a partial oxide in a state where a part of the fuel (hydrocarbon compound) is oxidized to an aldehyde group (CHO) ( For example, aldehyde). When the ozone generated in the discharge reactor 20 is contained in the air, the fuel oxidation reaction rate in the reaction chamber 30a is increased.

ここで、高温環境下の燃料は、大気圧であっても、周囲の空気に含まれる酸素と酸化反応して自着火燃焼する。このような自着火燃焼による酸化反応は、発熱しながら二酸化炭素と水が生成される熱炎反応とも呼ばれている。但し、燃料と空気の比率(当量比)および雰囲気温度が所定範囲にある場合には、以下に説明する冷炎反応で留まる期間が長くなり、その後に熱炎反応が生じる。つまり、冷炎反応と熱炎反応の2段階で酸化反応が生じる。   Here, the fuel in the high temperature environment oxidizes and reacts with oxygen contained in the surrounding air even if it is atmospheric pressure, and self-ignition combustion. Such an oxidation reaction by self-ignition combustion is also called a hot flame reaction in which carbon dioxide and water are generated while generating heat. However, when the ratio of fuel to air (equivalent ratio) and the ambient temperature are within a predetermined range, the period of staying in the cold flame reaction described below becomes longer, and then a hot flame reaction occurs. That is, an oxidation reaction occurs in two stages, a cold flame reaction and a hot flame reaction.

この冷炎反応は、雰囲気温度が低く当量比が小さい場合に生じやすい反応であり、周囲の空気に含まれる酸素により燃料が部分的に酸化される反応である。そして、冷炎反応による発熱で雰囲気温度が上昇し、その後一定の時間が経過すると、部分酸化された燃料(例えばアルデヒド)が酸化されて先述の熱炎反応が生じる。したがって、反応室30aで燃料が滞留する時間が長いと、反応室30aで冷炎反応が生じた後、熱炎反応も生じる。   This cold flame reaction is a reaction that easily occurs when the ambient temperature is low and the equivalence ratio is small, and is a reaction in which the fuel is partially oxidized by oxygen contained in the surrounding air. Then, when the ambient temperature rises due to heat generated by the cold flame reaction and then a certain period of time elapses, the partially oxidized fuel (for example, aldehyde) is oxidized and the above-described hot flame reaction occurs. Therefore, if the fuel stays in the reaction chamber 30a for a long time, a cold flame reaction occurs in the reaction chamber 30a and then a hot flame reaction also occurs.

本実施形態では、冷炎反応は生じるが熱炎反応は生じないように、雰囲気温度、当量比、および反応室30aでの燃料滞留時間が調整されている。そして、冷炎反応により生成されたアルデヒド等の部分酸化燃料をNOx浄化用の還元剤として用いることで、NOx浄化装置15によるNOx浄化率の向上が図られる。また、反応室30aに流入する空気に含まれるオゾン濃度が高いほど、燃料の酸化反応が促進され、冷炎反応の開始時期が早くなる。よって、放電リアクタ20により十分な量のオゾンを生成することで、アルデヒド等に改質されずに反応室30aから流出する燃料の量を低減できる。   In the present embodiment, the atmospheric temperature, the equivalence ratio, and the fuel residence time in the reaction chamber 30a are adjusted so that the cold flame reaction occurs but the hot flame reaction does not occur. Further, by using a partially oxidized fuel such as aldehyde generated by the cold flame reaction as a reducing agent for NOx purification, the NOx purification rate by the NOx purification device 15 can be improved. Further, the higher the concentration of ozone contained in the air flowing into the reaction chamber 30a, the more the fuel oxidation reaction is promoted, and the start timing of the cold flame reaction is advanced. Therefore, by generating a sufficient amount of ozone by the discharge reactor 20, it is possible to reduce the amount of fuel that flows out of the reaction chamber 30a without being reformed into aldehyde or the like.

図3に示すように、電極板21は、ヒータ24、電極線25および誘電体膜26を有して構成されている。ヒータ24は、セラミック板24aの内部に発熱素子24bを収容して構成されている。ヒータ24の両面には電極線25が設けられ、さらにヒータ24の両面には、電極線25を覆う誘電体膜26が設けられている。具体的には、セラミック板24aの両面には、図4に示すパターンで電極線25が印刷されている。そして、セラミック板24aの両面の全体は、印刷された電極線25を内包するように誘電体膜26により覆われている。   As shown in FIG. 3, the electrode plate 21 includes a heater 24, an electrode wire 25, and a dielectric film 26. The heater 24 is configured by accommodating a heating element 24b inside a ceramic plate 24a. Electrode wires 25 are provided on both surfaces of the heater 24, and a dielectric film 26 that covers the electrode wires 25 is provided on both surfaces of the heater 24. Specifically, the electrode lines 25 are printed in a pattern shown in FIG. 4 on both surfaces of the ceramic plate 24a. The entire surfaces of the ceramic plate 24 a are covered with a dielectric film 26 so as to enclose the printed electrode lines 25.

なお、図3では、電極線25の断面積を模式的に誇張して表現しているため、誘電体膜26とセラミック板24aの間に空間が存在するように図示されている。しかし、実際にはこのような空間は存在しておらず、誘電体膜26は、電極線25を内包した状態でセラミック板24aに密着している。   In FIG. 3, since the cross-sectional area of the electrode wire 25 is schematically exaggerated, the space is shown between the dielectric film 26 and the ceramic plate 24a. However, in reality, such a space does not exist, and the dielectric film 26 is in close contact with the ceramic plate 24 a in a state of including the electrode wire 25.

図3に示す3つの電極板21のうち、中央に位置する電極板21は先述した印加電極板であり、印加電極板の上下に位置する電極板21は先述した接地電極板である。印加電極板が有する2つの電極線25は、いずれも交流電圧が印加される。接地電極板が有する2つの電極線25は、いずれも接地されている。つまり、同一の電極板21内に設けられた2つの電極線25は同電位となっている。なお、上記印加電極板は、特許請求の範囲に記載の第1電極板に相当し、第1電極板の上側の接地電極は第2電極板、第1電極板の上側の接地電極は第3電極板に相当する。   Of the three electrode plates 21 shown in FIG. 3, the electrode plate 21 located at the center is the above-described application electrode plate, and the electrode plates 21 located above and below the application electrode plate are the above-described ground electrode plates. An alternating voltage is applied to the two electrode lines 25 of the application electrode plate. The two electrode lines 25 included in the ground electrode plate are both grounded. That is, the two electrode lines 25 provided in the same electrode plate 21 have the same potential. The application electrode plate corresponds to the first electrode plate recited in the claims, the ground electrode above the first electrode plate is the second electrode plate, and the ground electrode above the first electrode plate is the third electrode. It corresponds to an electrode plate.

第1電極板が有する2つの電極線25のうち第2電極板の側に位置する電極線25と、第2電極板が有する2つの電極線25のうち第1電極板の側に位置する電極線25との間で、放電領域が形成される。同様にして、第1電極板が有する2つの電極線25のうち第3電極板の側に位置する電極線25と、第3電極板が有する2つの電極線25のうち第1電極板の側に位置する電極線25との間で、放電領域が形成される。   Of the two electrode lines 25 included in the first electrode plate, the electrode line 25 positioned on the second electrode plate side, and the electrode positioned on the first electrode plate side among the two electrode lines 25 included in the second electrode plate. A discharge region is formed with the line 25. Similarly, of the two electrode lines 25 included in the first electrode plate, the electrode line 25 located on the third electrode plate side, and the two electrode lines 25 included in the third electrode plate on the first electrode plate side. A discharge region is formed between the electrode line 25 and the electrode line 25.

つまり、電極間通路21aが放電領域となり、第2および第3電極板の電極線25から放出された電子が、電極間通路21aを通じて第1電極板へ向けて移動する(図3中の点線矢印参照)。このように移動する電子が電極間通路21aに存在する酸素分子に衝突することにより、オゾンが生成される。先述したように、第1電極板には交流電圧が印加される。そのため、第1電極板への印加電圧がプラスの時には図3中の点線矢印の向きに放電がなされ、第1電極板への印加電圧がマイナスの時には放電の向きが逆になる。つまり、第1電極板の電極線25から放出された電子が、電極間通路21aを通じて第2および第3電極板へ向けて移動する。   That is, the interelectrode passage 21a becomes a discharge region, and electrons emitted from the electrode lines 25 of the second and third electrode plates move toward the first electrode plate through the interelectrode passage 21a (dotted arrow in FIG. 3). reference). The electrons moving in this way collide with oxygen molecules present in the interelectrode passage 21a, thereby generating ozone. As described above, an AC voltage is applied to the first electrode plate. For this reason, when the applied voltage to the first electrode plate is positive, discharge is performed in the direction of the dotted arrow in FIG. 3, and when the applied voltage to the first electrode plate is negative, the direction of discharge is reversed. That is, electrons emitted from the electrode line 25 of the first electrode plate move toward the second and third electrode plates through the interelectrode passage 21a.

ここで、本実施形態に反し、電極線25に換えて板状の電極を用いた場合には、電極間通路21a(放電領域)に生じる電界の強度分布は均一になる。これに対し本実施形態では、線状の電極線25を採用するので、電極間通路21aに生じる電界は電極線25の部分に集中する。電極間通路21aでは、このように電界が集中した部分を起点に放電(種放電)が生じ、その種放電に誘発されて、電解集中していない部分での放電が生じやすくなる。よって、電極線25への印加電圧を高くすることなく、放電領域内での放電を安定して生じさせることができる。   Here, contrary to the present embodiment, when a plate-like electrode is used instead of the electrode wire 25, the intensity distribution of the electric field generated in the interelectrode passage 21a (discharge region) becomes uniform. On the other hand, in the present embodiment, since the linear electrode line 25 is employed, the electric field generated in the interelectrode passage 21 a is concentrated on the electrode line 25. In the interelectrode passage 21a, discharge (seed discharge) is generated starting from the portion where the electric field is concentrated in this way, and the discharge is easily induced in the portion where electrolysis is not concentrated due to the seed discharge. Therefore, discharge in the discharge region can be stably generated without increasing the voltage applied to the electrode wire 25.

さらに本実施形態では、電極線25を覆う誘電体膜26を備えるので、図3中の点線矢印に示すように、第1電極板へ向けて移動した電子は、第1電極板の誘電体膜26の表面に沿って移動するといった、沿面放電が生じるようになる。すると、放電された電子が、電極間通路21aに存在する酸素に接触する機会が増大するので、酸素をオゾンに改質する割合(改質率)が向上する。   Furthermore, in this embodiment, since the dielectric film 26 covering the electrode line 25 is provided, as shown by the dotted arrow in FIG. 3, the electrons moved toward the first electrode plate are the dielectric film of the first electrode plate. Thus, creeping discharge such as movement along the surface of 26 occurs. Then, since the opportunity for the discharged electrons to come into contact with oxygen present in the interelectrode passage 21a is increased, the rate of reforming oxygen into ozone (reforming rate) is improved.

図4に示すように、電極線25および発熱素子24bは、セラミック板24aの全体に分布するように蛇行して延びる線状である。図5に示すように、セラミック板24aには、発熱素子24bへ給電するための端子24t、24u、および電極線25へ給電するための端子25tが設けられている。端子24tへは、車載バッテリB(図8参照)による直流の電圧(例えば12V)が印加され、端子24uは接地されている。端子25tへは、交流の電圧が印加される。   As shown in FIG. 4, the electrode wires 25 and the heating elements 24b are linearly extending so as to be distributed over the entire ceramic plate 24a. As shown in FIG. 5, the ceramic plate 24 a is provided with terminals 24 t and 24 u for supplying power to the heating element 24 b and a terminal 25 t for supplying power to the electrode wire 25. A DC voltage (for example, 12V) from the in-vehicle battery B (see FIG. 8) is applied to the terminal 24t, and the terminal 24u is grounded. An AC voltage is applied to the terminal 25t.

発熱素子24bは、図3に示すように、セラミック板24a内部の第2仮想平面に沿って延びるように配置されている。また、図6に示すように、発熱素子24bは蛇行して延びるように配置されている。   As shown in FIG. 3, the heat generating element 24b is disposed so as to extend along the second virtual plane inside the ceramic plate 24a. Further, as shown in FIG. 6, the heating element 24b is arranged to meander and extend.

具体的には、1本の発熱素子24bは、以下に説明する複数の長手部および複数の短手部を有する。長手部には、図6中の符号H1、H2に示す点線部分が含まれている。長手部は、空気流れ方向(図5の左右方向)に延びる形状であり、空気流れ方向に直行する方向(図5の上下方向)に、複数並べて配置されている。一方、短手部は、空気流れ方向に直行する方向に延び、隣合う長手部の端部同士を連結する形状である。短手部には、図6中の符号H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9に示す点線部分が含まれている。   Specifically, one heating element 24b has a plurality of long portions and a plurality of short portions described below. The longitudinal portion includes dotted line portions indicated by symbols H1 and H2 in FIG. The longitudinal portion has a shape extending in the air flow direction (left-right direction in FIG. 5), and a plurality of longitudinal portions are arranged in a direction perpendicular to the air flow direction (up-down direction in FIG. 5). On the other hand, the short part extends in a direction perpendicular to the air flow direction, and has a shape that connects the ends of adjacent long parts. The short portion includes dotted line portions indicated by symbols H3, H4, H5, H6, H7, H8, and H9 in FIG.

電極線25は、図3に示すように、セラミック板24aの表面(第1仮想平面)に沿って延びるように配置されている。また、図7に示すように、電極線25は分岐して延びるように配置されている。なお、第1仮想平面は第2仮想平面に対して平行に拡がる面である。   As shown in FIG. 3, the electrode line 25 is disposed so as to extend along the surface (first virtual plane) of the ceramic plate 24 a. Moreover, as shown in FIG. 7, the electrode wire 25 is arranged so as to extend in a branched manner. The first virtual plane is a plane that extends in parallel to the second virtual plane.

具体的には、電極線25は、以下に説明する複数の短手部および複数の長手部を有する。長手部は、空気流れ方向に直行する方向(図5の上下方向)に延びる形状であり、空気流れ方向(図5の左右方向)に複数並べて配置されている。長手部には、図7中の符号E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9に示す点線部分が含まれている。一方、短手部は、空気流れ方向に延び、複数の長手部の端部同士を連結する形状である。短手部には、図7中の符号E1、E2に示す点線部分が含まれている。   Specifically, the electrode wire 25 has a plurality of short portions and a plurality of long portions described below. The longitudinal portion has a shape extending in a direction (vertical direction in FIG. 5) perpendicular to the air flow direction, and a plurality of the longitudinal portions are arranged in the air flow direction (horizontal direction in FIG. 5). The longitudinal portion includes dotted line portions indicated by reference numerals E3, E4, E5, E6, E7, E8, and E9 in FIG. On the other hand, a short part is a shape which extends in an air flow direction and connects ends of a plurality of longitudinal parts. The short part includes dotted lines indicated by reference numerals E1 and E2 in FIG.

ヒータ24の発熱素子24bには、電極線25が延びる方向に沿い、電極線25に対向しながら延びる対向部H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9が存在する。対向部H1〜H9の各々は、電極線25の符号H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9に示す点線部分に対向する。つまり、ヒータ24のうち符号H1〜H9に示す点線部分と、電極線25のうち符号E1〜E9に示す点線部分とは、図5に示すように正面視において互いに重畳するように配置されている。   The heating element 24 b of the heater 24 has facing portions H 1, H 2, H 3, H 4, H 5, H 6, H 7, H 8, and H 9 that extend while facing the electrode line 25 along the direction in which the electrode line 25 extends. Each of the facing portions H1 to H9 is opposed to a dotted line portion indicated by reference numerals H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7, H8, and H9 of the electrode line 25. That is, the dotted line portions indicated by reference numerals H1 to H9 in the heater 24 and the dotted line portions indicated by reference numerals E1 to E9 in the electrode wire 25 are arranged so as to overlap each other in a front view as shown in FIG. .

図8では、複数対の電極板21のうち1対の電極板21を代表して図示しており、先述した印加電極板および接地電極板を示す。図8に示すように、接地電極板が有する2つの電極線25はグランドに接続されている。また、印加電極板が有する2つの電極線25は高電圧電源回路84に接続されている。   In FIG. 8, a pair of electrode plates 21 of the plurality of pairs of electrode plates 21 is shown as a representative, and the above-described application electrode plate and ground electrode plate are shown. As shown in FIG. 8, the two electrode lines 25 included in the ground electrode plate are connected to the ground. The two electrode lines 25 included in the application electrode plate are connected to the high voltage power supply circuit 84.

高電圧電源回路84は、車両に搭載されたバッテリBの電圧(例えば12V)を昇圧する昇圧回路、および昇圧した直流の電圧を交流に変換するDC−AC変換回路等を有する。高電圧電源回路84は、昇圧された交流の電圧を印加電極板の電極線25へ印加する。このように印加電極板へ交流電圧が印加されると、図3を用いて先述したように、印加電極板が有する電極線25と接地電極板が有する電極線25との間で放電が為される。   The high voltage power supply circuit 84 includes a booster circuit that boosts the voltage (for example, 12V) of the battery B mounted on the vehicle, a DC-AC conversion circuit that converts the boosted DC voltage into AC, and the like. The high voltage power supply circuit 84 applies the boosted alternating voltage to the electrode line 25 of the application electrode plate. When an AC voltage is applied to the application electrode plate in this way, as described above with reference to FIG. 3, a discharge is performed between the electrode wire 25 included in the application electrode plate and the electrode wire 25 included in the ground electrode plate. The

接地電極板および印加電極板の各々が有するヒータ24の発熱素子24bには、バッテリBの直流電圧が印加される。具体的には、図8に示すように、発熱素子24bの一端は、コントローラ82を介してバッテリBに接続され、他端は、スイッチ83を介してグランドに接続されている。コントローラ82は、発熱素子24bへの印加電圧をデューティ制御することで、発熱素子24bへの給電量を制御する。   The DC voltage of the battery B is applied to the heating element 24b of the heater 24 included in each of the ground electrode plate and the application electrode plate. Specifically, as shown in FIG. 8, one end of the heat generating element 24 b is connected to the battery B via the controller 82, and the other end is connected to the ground via the switch 83. The controller 82 controls the amount of power supplied to the heating element 24b by duty-controlling the voltage applied to the heating element 24b.

図5に示す端子24tは、発熱素子24bの一端が接続され、直流のバッテリ電圧が印加される。図5に示す端子24uは、発熱素子24bの他端が接続され、グランドに接続される。図5に示す端子25tは、電極線25が接続され、印加電極板に給電される交流電圧が印加される。なお、高電圧電源回路84は、交流電圧を電極線25に印加する放電用給電回路を提供する。コントローラ82は、直流電圧を発熱素子24bに印加するヒータ用給電回路を提供する。   The terminal 24t shown in FIG. 5 is connected to one end of the heat generating element 24b, and is applied with a DC battery voltage. The terminal 24u shown in FIG. 5 is connected to the other end of the heating element 24b and connected to the ground. The terminal 25t shown in FIG. 5 is connected to the electrode wire 25 and is supplied with an AC voltage supplied to the application electrode plate. The high voltage power supply circuit 84 provides a discharging power supply circuit that applies an AC voltage to the electrode wire 25. The controller 82 provides a heater power supply circuit that applies a DC voltage to the heating element 24b.

高電圧電源回路84、コントローラ82およびスイッチ83の作動は、ECU80のマイコン81により制御される。マイコン81は、高電圧電源回路84による電極線25への給電時には、発熱素子24bへの給電を停止させるようにコントローラ82の作動を制御する。さらに、ヒータ用給電回路をグランドから切り離したオープン状態にするよう、スイッチ83をオフ作動させる。マイコン81は、コントローラ82による発熱素子24bへの給電時には、電極線25への給電を停止させるよう、高電圧電源回路84の作動を制御する。   The operations of the high voltage power supply circuit 84, the controller 82 and the switch 83 are controlled by the microcomputer 81 of the ECU 80. The microcomputer 81 controls the operation of the controller 82 so that the power supply to the heating element 24b is stopped when the high voltage power supply circuit 84 supplies power to the electrode line 25. Further, the switch 83 is turned off so that the heater power supply circuit is opened from the ground. The microcomputer 81 controls the operation of the high voltage power supply circuit 84 so that the power supply to the electrode wire 25 is stopped when the controller 82 supplies power to the heating element 24b.

ECU80が備えるマイコン81は、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムにしたがって演算処理を実行する中央演算処理装置と、を備える。ECU80は、各種センサの検出値に基づき内燃機関10の作動を制御する。上記各種センサの具体例として、アクセルペダルセンサ91、機関回転速度センサ92、スロットル開度センサ93、吸気圧センサ94、吸気量センサ95、排気温度センサ96、NOxセンサ97等が挙げられる。   The microcomputer 81 provided in the ECU 80 includes a storage device that stores a program and a central processing unit that executes arithmetic processing according to the stored program. The ECU 80 controls the operation of the internal combustion engine 10 based on detection values of various sensors. Specific examples of the various sensors include an accelerator pedal sensor 91, an engine rotation speed sensor 92, a throttle opening sensor 93, an intake pressure sensor 94, an intake air amount sensor 95, an exhaust temperature sensor 96, a NOx sensor 97, and the like.

アクセルペダルセンサ91は、ユーザのアクセルペダル踏込量を検出する。機関回転速度センサ92は、内燃機関10の出力軸10aの回転速度(エンジン回転数)を検出する。スロットル開度センサ93はスロットルバルブ13の開度を検出する。吸気圧センサ94は、吸気通路10inのうちスロットルバルブ13の下流側の圧力を検出する。吸気量センサ95は吸気の質量流量を検出する。排気温度センサ96は、排気通路10exのうちDPF14とNOx浄化装置15の間に取り付けられ、NOx浄化装置15へ流入する排ガスの温度を検出する。NOxセンサ97は、排気通路10exのうちNOx浄化装置15の下流側に取り付けられ、NOx浄化装置15で還元されずに流出したNOx量を検出する。   The accelerator pedal sensor 91 detects a user's accelerator pedal depression amount. The engine rotation speed sensor 92 detects the rotation speed (engine speed) of the output shaft 10 a of the internal combustion engine 10. The throttle opening sensor 93 detects the opening of the throttle valve 13. The intake pressure sensor 94 detects the pressure on the downstream side of the throttle valve 13 in the intake passage 10in. The intake air amount sensor 95 detects the mass flow rate of intake air. The exhaust temperature sensor 96 is attached between the DPF 14 and the NOx purification device 15 in the exhaust passage 10ex, and detects the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx purification device 15. The NOx sensor 97 is attached to the downstream side of the NOx purification device 15 in the exhaust passage 10ex, and detects the amount of NOx that has flowed out without being reduced by the NOx purification device 15.

概略、ECU80は、出力軸10aの回転速度および内燃機関10の負荷に応じて、図示しない燃料噴射弁から噴射される燃焼用燃料の噴射量および噴射時期を制御する。さらにECU80は、排気温度センサ96により検出された排気温度、およびNOxセンサ97により検出された流出NOx量等に基づき、還元剤添加装置A1の作動を制御する。具体的には、放電リアクタ20による放電を実施する放電制御と、放電を停止させつつ放電リアクタ20を加熱する加熱制御とを切り替えて実施する。   In general, the ECU 80 controls the injection amount and injection timing of combustion fuel injected from a fuel injection valve (not shown) according to the rotation speed of the output shaft 10a and the load of the internal combustion engine 10. Further, the ECU 80 controls the operation of the reducing agent adding device A1 based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96, the outflow NOx amount detected by the NOx sensor 97, and the like. Specifically, the control is performed by switching between discharge control for performing discharge by the discharge reactor 20 and heating control for heating the discharge reactor 20 while stopping the discharge.

先ず、放電制御の内容について以下に説明する。   First, the contents of the discharge control will be described below.

放電制御は、内燃機関10が運転中であることを条件として実施される。そして、NOx浄化装置15が有する還元触媒の温度(NOx触媒温度)に応じて、以下に説明するオゾン添加制御と改質燃料添加制御とを切り替える。具体的には、NOx触媒温度が還元触媒の活性化温度T1(例えば250℃)未満であれば、オゾン添加制御を実施し、NOx触媒温度が活性化温度T1以上であれば改質燃料添加制御を実施する。なお、NOx触媒温度は、排気温度センサ96により検出された排気温度から推定される。ここで、還元触媒の活性化温度とは、改質燃料によりNOxを還元浄化できる温度を示す。   The discharge control is performed on condition that the internal combustion engine 10 is in operation. Then, the ozone addition control and the reformed fuel addition control described below are switched according to the temperature of the reduction catalyst (NOx catalyst temperature) of the NOx purification device 15. Specifically, if the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature T1 (for example, 250 ° C.) of the reduction catalyst, ozone addition control is performed, and if the NOx catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature T1, reformed fuel addition control is performed. To implement. Note that the NOx catalyst temperature is estimated from the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96. Here, the activation temperature of the reduction catalyst indicates a temperature at which NOx can be reduced and purified by the reformed fuel.

オゾン添加制御では、要求されるオゾン量に応じた電力を電極板21へ給電するよう、高電圧電源回路84の作動を制御するとともに、要求されるオゾン量に応じた空気量が放電リアクタ20へ供給されるよう、エアポンプ20pの作動を制御する。オゾン添加制御での要求オゾン量は、排気通路10exを通じてNOx浄化装置15へ流入するNO流入量に基づき設定される。上述したオゾン生成制御によれば、放電リアクタ20でオゾンが生成され、生成されたオゾンは、反応室30aおよび供給管32を通じて排気通路10exへ添加される。 In the ozone addition control, the operation of the high voltage power supply circuit 84 is controlled so that electric power corresponding to the required amount of ozone is supplied to the electrode plate 21, and the amount of air corresponding to the required amount of ozone is supplied to the discharge reactor 20. The operation of the air pump 20p is controlled so as to be supplied. The required ozone amount in the ozone addition control is set based on the NO 2 inflow amount flowing into the NOx purification device 15 through the exhaust passage 10ex. According to the ozone generation control described above, ozone is generated in the discharge reactor 20, and the generated ozone is added to the exhaust passage 10ex through the reaction chamber 30a and the supply pipe 32.

また、オゾン添加制御では、燃料用ヒータ50への通電を停止させるとともに、燃料噴射弁40への通電を停止させて燃料噴射を停止させる。ここで、燃料用ヒータ50への通電を実施していると、オゾンは加熱されて崩壊する。また、燃料噴射を実施していると、オゾンは燃料と反応してしまう。これらの点を鑑み、上述したオゾン生成制御では、燃料用ヒータ50による加熱を停止させ、かつ、燃料噴射を停止させている。そのため、オゾンが燃料と反応することや加熱崩壊を回避できるので、生成したオゾンがそのまま排気通路10exへ添加されることとなる。   Further, in the ozone addition control, energization to the fuel heater 50 is stopped, and energization to the fuel injection valve 40 is stopped to stop fuel injection. Here, when energization of the fuel heater 50 is performed, ozone is heated and collapses. Moreover, if fuel injection is performed, ozone will react with fuel. In view of these points, in the above-described ozone generation control, heating by the fuel heater 50 is stopped and fuel injection is stopped. Therefore, since ozone reacts with the fuel and heat collapse can be avoided, the generated ozone is added to the exhaust passage 10ex as it is.

改質燃料添加制御では、要求される改質燃料量に応じた燃料噴射量となるよう、燃料噴射弁40の作動を制御する。改質燃料添加制御での要求改質燃料量は、排気通路10exを通じてNOx浄化装置15へ流入するNOx流入量、そのNOxに含まれるNOとNOの割合、NOx触媒温度等に基づき設定される。 In the reformed fuel addition control, the operation of the fuel injection valve 40 is controlled so that the fuel injection amount corresponding to the required reformed fuel amount is obtained. Request reformed fuel amount in the reformed fuel addition control, NOx inflow amount flowing into the NOx purification device 15 through an exhaust passage 10Ex, the ratio of NO and NO 2 contained in the NOx, is set based on the NOx catalyst temperature and the like .

改質燃料添加制御では、反応室30aの温度(反応室温度)が所定温度範囲になるように、燃料用ヒータ50の作動が制御される。所定温度範囲は、反応室30aで冷炎反応が生じるが熱炎反応は生じないような温度範囲に設定されている。   In the reformed fuel addition control, the operation of the fuel heater 50 is controlled so that the temperature of the reaction chamber 30a (reaction chamber temperature) falls within a predetermined temperature range. The predetermined temperature range is set to a temperature range in which a cool flame reaction occurs in the reaction chamber 30a but a hot flame reaction does not occur.

改質燃料添加制御では、燃料噴射弁40から噴射される燃料の量に基づき、当量比が所定当量比範囲になるようにエアポンプ20pの作動が制御される。所定当量比範囲は、反応室30aで冷炎反応が生じるが熱炎反応は生じないような温度範囲に設定されている。   In the reformed fuel addition control, the operation of the air pump 20p is controlled based on the amount of fuel injected from the fuel injection valve 40 so that the equivalence ratio falls within a predetermined equivalence ratio range. The predetermined equivalence ratio range is set to a temperature range in which a cool flame reaction occurs in the reaction chamber 30a but a hot flame reaction does not occur.

改質燃料添加制御では、エアポンプ20pにより送風される空気量に応じた電力を電極板21へ給電するよう、高電圧電源回路84の作動を制御する。そして、ヒータ24への通電を停止させるようにコントローラ82の作動を制御するとともに、スイッチ83をオフ作動させる。   In the reformed fuel addition control, the operation of the high voltage power supply circuit 84 is controlled so that electric power corresponding to the amount of air blown by the air pump 20p is supplied to the electrode plate 21. Then, the operation of the controller 82 is controlled to stop energization of the heater 24, and the switch 83 is turned off.

次に、先述した加熱制御の内容について以下に説明する。   Next, the contents of the above-described heating control will be described below.

エアポンプ20pの作動を停止させている期間中では、排気通路10ex内の排気が供給管32を逆流して放電リアクタ20に流入するおそれがある。また、反応室30a内で気化した燃料が放電リアクタ20に流入するおそれがある。すると、電極間通路21aに排気や燃料等の異物が流入し、電極板21の表面に付着して堆積するおそれがある。このように電極板21の表面に異物が堆積すると、放電が阻害され、十分な量のオゾンが生成できなくなる。   During the period when the operation of the air pump 20p is stopped, the exhaust in the exhaust passage 10ex may flow backward through the supply pipe 32 and flow into the discharge reactor 20. Further, the fuel vaporized in the reaction chamber 30a may flow into the discharge reactor 20. Then, foreign matter such as exhaust gas or fuel flows into the interelectrode passage 21a and may adhere to the surface of the electrode plate 21 and accumulate. If foreign matter accumulates on the surface of the electrode plate 21 in this manner, the discharge is inhibited and a sufficient amount of ozone cannot be generated.

そこで本実施形態では、ヒータ24により電極板21を加熱する加熱制御を実施することで、電極板21に付着堆積した異物を燃焼させて除去する。図9は、マイコン81により実施される加熱制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、概略、車両の走行距離が所定距離に達する毎に、加熱制御を実施する。   Therefore, in the present embodiment, by performing heating control in which the electrode plate 21 is heated by the heater 24, the foreign matter adhered and deposited on the electrode plate 21 is burned and removed. FIG. 9 is a flowchart illustrating a heating control process performed by the microcomputer 81. In this flowchart, heating control is performed roughly every time the travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance.

先ず、図9ステップS10において、車両の積算走行距離を演算する。続くステップS11では、演算した積算走行距離が加熱判定距離以上であるか否かを判定する。積算走行距離≧加熱判定距離と判定されれば、続くステップS12にて加熱制御を実施する。この加熱制御では、コントローラ82により発熱素子24bへの給電を実施するとともに、高電圧電源回路84による電極線25への給電を停止させ、かつ、スイッチ83をオフ作動させる。   First, in step S10 of FIG. 9, the cumulative travel distance of the vehicle is calculated. In subsequent step S11, it is determined whether or not the calculated integrated travel distance is equal to or greater than the heating determination distance. If it is determined that the accumulated travel distance ≧ the heating determination distance, the heating control is performed in the subsequent step S12. In this heating control, power is supplied to the heating element 24b by the controller 82, power supply to the electrode line 25 by the high voltage power supply circuit 84 is stopped, and the switch 83 is turned off.

コントローラ82による発熱素子24bへの給電は、先述したようにバッテリ電圧をデューティ制御して為される。デューティの値は予め設定されたデューティ値で、予め設定された時間だけ給電を継続させる。これらのデューティ値および継続時間は、電極板21に堆積した異物が燃焼するのに十分な値に設定されている。また、加熱制御時には、電極板21の表面に堆積した異物が燃焼するのに必要な最小限の酸素を供給する風量となるようにエアポンプ20pを作動させる。燃料噴射弁40および燃料加熱用ヒータ50については作動を停止させる。   The power supply to the heating element 24b by the controller 82 is performed by duty-controlling the battery voltage as described above. The duty value is a preset duty value, and power feeding is continued for a preset time. These duty values and durations are set to values sufficient for the foreign matter accumulated on the electrode plate 21 to burn. Further, at the time of heating control, the air pump 20p is operated so that the amount of air that supplies the minimum amount of oxygen necessary for burning the foreign matter accumulated on the surface of the electrode plate 21 is reached. The operation of the fuel injection valve 40 and the fuel heater 50 is stopped.

続くステップS13では、積算走行距離をゼロにリセットする。そのため、次回のステップS10で演算される積算走行距離は加熱判定距離よりも短くなり、ステップS11で否定判定されるようになる。したがって、車両の走行距離が所定距離に達する毎に、加熱制御が実施されることとなる。具体的には、図10に示すように、積算走行距離が加熱判定距離に達するt1、t2、t3時点で、加熱制御が実施されることとなる。   In the subsequent step S13, the accumulated travel distance is reset to zero. Therefore, the integrated travel distance calculated in the next step S10 is shorter than the heating determination distance, and a negative determination is made in step S11. Therefore, every time the travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance, the heating control is performed. Specifically, as shown in FIG. 10, the heating control is performed at times t1, t2, and t3 when the accumulated travel distance reaches the heating determination distance.

以上により、本実施形態によれば、ヒータ24は、電極板21に設けられた2つの電極線25の間に配置されている。そのため、ヒータ24は放電領域の外部に位置することとなる。よって、線状の電極線25を採用することによる電界集中の効果、および電極線25を誘電体膜26で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータ24により阻害されることを回避できる。よって、これらの効果によるガス改質能力の向上を阻害することなく、電極板21に堆積した異物の除去を可能にできる。   As described above, according to the present embodiment, the heater 24 is disposed between the two electrode wires 25 provided on the electrode plate 21. Therefore, the heater 24 is located outside the discharge area. Therefore, the effect of electric field concentration by adopting the linear electrode wire 25 and the effect of creeping discharge by covering the electrode wire 25 with the dielectric film 26 can be prevented from being inhibited by the heater 24. Therefore, it is possible to remove foreign matter accumulated on the electrode plate 21 without hindering improvement in gas reforming ability due to these effects.

ここで、本実施形態に反し、電極線25への給電時にヒータ24への給電を実施してしまうと、電極線25と発熱素子24bの離間距離が短いため、電極線25に印加されている高電圧が発熱素子24bへ流れ込むことが懸念される。この点を鑑みた本実施形態では、電極線25への給電時にはヒータ24への給電を禁止するので、上記懸念を抑制できる。   Here, contrary to the present embodiment, if power is supplied to the heater 24 when power is supplied to the electrode wire 25, the distance between the electrode wire 25 and the heating element 24b is short, and therefore, the power is applied to the electrode wire 25. There is a concern that a high voltage flows into the heating element 24b. In this embodiment in view of this point, since the power supply to the heater 24 is prohibited at the time of power supply to the electrode wire 25, the above-mentioned concern can be suppressed.

さらに本実施形態では、交流電圧を電極線25に印加する放電用給電回路と、直流電圧をヒータ24に印加するヒータ用給電回路と、を備える。そして、放電用給電回路による電極線25への給電時には、ヒータ用給電回路をグランドから切り離したオープン状態にする。具体的には、スイッチ83をオフ作動させてオープン状態にする。そのため、高電圧が発熱素子24bへ流れ込むといった先述の懸念を、確実に回避できる。   Further, the present embodiment includes a discharge power supply circuit that applies an AC voltage to the electrode wire 25 and a heater power supply circuit that applies a DC voltage to the heater 24. When supplying power to the electrode wire 25 by the discharge power supply circuit, the heater power supply circuit is opened from the ground. Specifically, the switch 83 is turned off to open. Therefore, the above-mentioned concern that a high voltage flows into the heat generating element 24b can be reliably avoided.

さらに本実施形態では、電極線25は、第1仮想平面に沿って線状に延び、ヒータ24の発熱素子24bは、第1仮想平面に対して平行な第2仮想平面に沿って線状に延びる。そして、発熱素子24bには、電極線25が延びる方向に沿い、電極線25に対向しながら延びる対向部H1〜H9が存在する。   Furthermore, in this embodiment, the electrode wire 25 extends linearly along the first virtual plane, and the heating element 24b of the heater 24 linearly extends along the second virtual plane parallel to the first virtual plane. Extend. The heating element 24b has opposing portions H1 to H9 extending along the direction in which the electrode line 25 extends and extending while facing the electrode line 25.

ここで、電極板21により形成されるガス通路面、つまり誘電体膜26の表面26aのうち、電極線25に対向する部分に異物が付着して堆積しやすい。この点を鑑みた本実施形態では、上述した対向部H1〜H9が存在するので、この対向部H1〜H9により、ガス通路面のうち堆積しやすい箇所が重点的に加熱されるようになる。よって、堆積物を効率的に加熱して除去できる。   Here, foreign substances are likely to adhere to and deposit on the portion of the gas passage surface formed by the electrode plate 21, that is, the surface 26 a of the dielectric film 26, facing the electrode line 25. In the present embodiment in view of this point, since the above-described facing portions H1 to H9 exist, the facing portions H1 to H9 mainly heat the portions that are easily deposited on the gas passage surface. Therefore, the deposit can be efficiently heated and removed.

さらに本実施形態では、3つ以上の電極板21が所定方向に並べて配置されている。そして、例えば図3の中段に示す電極板を第1電極板、上段に示す電極板を第2電極板、下段に示す電極板を第3電極板と呼ぶ場合において、第1電極板が有する誘電体膜26は第1電極板の両面に設けられている。第1電極板が有する電極線25は、第1電極板の両面に配置された誘電体膜26の間に2つ設けられている。これら2つの電極線25のうち第2電極板の側に位置する電極線25は、第2電極板が有する電極線25との間で放電領域を形成し、第3電極板の側に位置する電極線25は、第3電極板が有する電極線25との間で放電領域を形成する。これによれば、第1電極板が、第2電極板および第3電極板の各々と放電するので、放電リアクタ20の小型化を図ることができる。   Further, in the present embodiment, three or more electrode plates 21 are arranged in a predetermined direction. For example, when the electrode plate shown in the middle of FIG. 3 is called the first electrode plate, the electrode plate shown in the upper row is called the second electrode plate, and the electrode plate shown in the lower row is called the third electrode plate, the dielectric that the first electrode plate has The body film 26 is provided on both surfaces of the first electrode plate. Two electrode lines 25 of the first electrode plate are provided between the dielectric films 26 disposed on both surfaces of the first electrode plate. Of these two electrode lines 25, the electrode line 25 located on the second electrode plate side forms a discharge region with the electrode line 25 included in the second electrode plate, and is located on the third electrode plate side. The electrode line 25 forms a discharge region between the electrode line 25 of the third electrode plate. According to this, since the first electrode plate discharges with each of the second electrode plate and the third electrode plate, the discharge reactor 20 can be downsized.

さらに本実施形態では、第1電極板を加熱するヒータ24は、第1電極板に設けられた2つの電極線25の間に配置されている。このように、第1電極板に設けられる2つの電極線25の間にヒータ24を内包させるので、放電リアクタ20の小型化を図った上記構成において、放電領域の外部にヒータ24を配置することが実現可能となる。   Further, in the present embodiment, the heater 24 for heating the first electrode plate is disposed between two electrode lines 25 provided on the first electrode plate. As described above, since the heater 24 is included between the two electrode wires 25 provided on the first electrode plate, the heater 24 is disposed outside the discharge region in the above-described configuration in which the discharge reactor 20 is miniaturized. Is feasible.

(第2実施形態)
上記第1実施形態では、車両の走行距離が所定距離に達する毎に加熱制御を実施している。これに対し、本実施形態では、図11に示すように、NOx浄化率が所定値以下にまで低下した場合に、加熱制御を実施している。すなわち、先ず図11のステップS20において、NOx浄化率の推定値である推定NOx浄化率を演算する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the heating control is performed every time the travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 11, when the NOx purification rate is lowered to a predetermined value or less, the heating control is performed. That is, first, in step S20 of FIG. 11, an estimated NOx purification rate that is an estimated value of the NOx purification rate is calculated.

具体的には、先ず、内燃機関10の負荷やエンジン回転数NE等、内燃機関10運転状態に基づき、内燃機関10の排気中に含まれるNOx量(NOx排出量)を推定する。このNOx排出量はNOx浄化装置15へ流入するNOx流入量に相当する。次に、NOxセンサ97によりNOx浄化装置15から流出したNOx流出量を検出する。NOx流入量からNOx流出量を減算した値がNOx浄化量である。そして、NOx浄化量をNOx流入量で除算した値がNOx浄化装置15によるNOx浄化率である。このように、NOx排出量の推定値およびNOxセンサ97の検出値に基づき推定NOx浄化率を演算する。   Specifically, first, the NOx amount (NOx emission amount) contained in the exhaust gas of the internal combustion engine 10 is estimated based on the operation state of the internal combustion engine 10 such as the load of the internal combustion engine 10 and the engine speed NE. This NOx emission amount corresponds to the NOx inflow amount flowing into the NOx purification device 15. Next, the NOx outflow amount flowing out from the NOx purification device 15 is detected by the NOx sensor 97. A value obtained by subtracting the NOx outflow amount from the NOx inflow amount is the NOx purification amount. A value obtained by dividing the NOx purification amount by the NOx inflow amount is the NOx purification rate by the NOx purification device 15. Thus, the estimated NOx purification rate is calculated based on the estimated value of the NOx emission amount and the detected value of the NOx sensor 97.

続くステップS21では、内燃機関10の運転状態およびNOx触媒温度に基づき、NOx浄化率が安定して得られる条件を満たしているか否かを判定する。例えば、内燃機関10の運転状態およびNOx触媒温度が短時間で急激に変化している過渡期間では、上記条件を満たしていないと判定する。条件を満たしていないと判定された場合には、処理はステップS20に戻り、条件を満たしていると判定された場合には、処理はステップS22へ進む。   In the subsequent step S21, it is determined whether or not a condition for stably obtaining the NOx purification rate is satisfied based on the operating state of the internal combustion engine 10 and the NOx catalyst temperature. For example, in the transient period in which the operating state of the internal combustion engine 10 and the NOx catalyst temperature change rapidly in a short time, it is determined that the above condition is not satisfied. If it is determined that the condition is not satisfied, the process returns to step S20. If it is determined that the condition is satisfied, the process proceeds to step S22.

ステップS22では、次のステップS23の判定処理で用いる判定値を、内燃機関10の運転状態およびNOx触媒温度に基づき演算する。続くステップS23では、ステップS23では、ステップS20で演算した推定NOx浄化率が、ステップS22で演算した判定値以下であるか否かを判定する。推定NOx浄化率≦判定値と判定されれば、続くステップS24において加熱制御を実施する。   In step S22, a determination value used in the determination process of the next step S23 is calculated based on the operating state of the internal combustion engine 10 and the NOx catalyst temperature. In subsequent step S23, in step S23, it is determined whether or not the estimated NOx purification rate calculated in step S20 is equal to or less than the determination value calculated in step S22. If it is determined that the estimated NOx purification rate ≦ the determination value, heating control is performed in the subsequent step S24.

以上により、本実施形態によれば、推定NOx浄化率を演算し、その演算結果に基づき加熱制御を実施するので、電極板21に堆積した異物の除去をタイムリーに実施することができる。すなわち、浄化率が十分に高い場合にまで加熱制御を実施することを抑制できる。また、浄化率が判定値以下になると加熱制御を実施して電極板21に堆積した異物を除去し、浄化率を回復できる。   As described above, according to the present embodiment, the estimated NOx purification rate is calculated, and the heating control is performed based on the calculation result. Therefore, it is possible to remove the foreign matter accumulated on the electrode plate 21 in a timely manner. That is, it is possible to suppress the heating control until the purification rate is sufficiently high. In addition, when the purification rate is equal to or less than the determination value, the heating control is performed to remove the foreign matter accumulated on the electrode plate 21, and the purification rate can be recovered.

(第3実施形態)
図5に示す上記実施形態では、発熱素子24bの長手部と電極線25の長手部とが直交する位置関係となるよう、ヒータ24が第2仮想平面上に配置されている。これに対し、図12に示す本実施形態の電極板21Bでは、発熱素子24bの長手部と電極線25の長手部とが平行な位置関係となるよう、ヒータ24が第2仮想平面上に配置されている。
(Third embodiment)
In the embodiment shown in FIG. 5, the heater 24 is arranged on the second imaginary plane so that the longitudinal portion of the heating element 24 b and the longitudinal portion of the electrode line 25 are in a positional relationship. On the other hand, in the electrode plate 21B of the present embodiment shown in FIG. 12, the heater 24 is arranged on the second virtual plane so that the longitudinal portion of the heating element 24b and the longitudinal portion of the electrode line 25 are in a parallel positional relationship. Has been.

ヒータ24の発熱素子24bには、電極線25が延びる方向に沿い電極線25に対向しながら延びる対向部が存在する。この対向部は、図13の符号H10、H11、H12、H13、H14、H15、H16、H17、H18、H19、H20、H21、H22、H23、H24に示す点線部分である。対向部H10〜H24の各々は、電極線25のうち符号E10、E11、E12、E13、E14、E15、E16、E17、E18、E19、E20、E21、E22、E23、E24に示す点線部分(図14参照)に対向する。つまり、ヒータ24のうち符号H10〜H24に示す点線部分と、電極線25のうち符号E10〜E24に示す点線部分とは、図12に示すように正面視において互いに重畳するように配置されている。   The heating element 24b of the heater 24 has a facing portion that extends while facing the electrode line 25 along the direction in which the electrode line 25 extends. This facing portion is a dotted line portion indicated by reference numerals H10, H11, H12, H13, H14, H15, H16, H17, H18, H19, H20, H21, H22, H23, and H24 in FIG. Each of the facing portions H10 to H24 is a dotted line portion indicated by reference numerals E10, E11, E12, E13, E14, E15, E16, E17, E18, E19, E20, E21, E22, E23, E24 among the electrode lines 25 (see FIG. 14). That is, the dotted line portions indicated by reference signs H10 to H24 in the heater 24 and the dotted line portions indicated by reference signs E10 to E24 in the electrode wire 25 are arranged so as to overlap each other in a front view as shown in FIG. .

このように、発熱素子24bの長手部と電極線25の長手部とが平行となるように配置することで、これらの長手部が垂直となるように配置した場合に比べて、対向部H10〜H24の領域を増大できる。よって、誘電体膜26の表面26a(ガス通路面)のうち堆積しやすい箇所を重点的に加熱する、といった効果が促進される。   Thus, by arranging the longitudinal portion of the heating element 24b and the longitudinal portion of the electrode line 25 to be parallel, the opposing portions H10 to H10 are compared with the case where the longitudinal portions are arranged to be vertical. The area of H24 can be increased. Therefore, an effect of intensively heating a portion that is easily deposited on the surface 26a (gas passage surface) of the dielectric film 26 is promoted.

(第4実施形態)
本実施形態では、放電用の電極線25をヒータとしても機能させることで、図3に示すヒータ24を廃止している。すなわち、本実施形態に係る電極板21Cは、図15に示すように、誘電体で形成された板状の基材27を有する。基材27の両面に電極線25が設けられ、その電極線25を覆うように、基材27の両面に誘電体膜26が設けられている。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, the heater 24 shown in FIG. 3 is eliminated by causing the discharge electrode wire 25 to function as a heater. That is, the electrode plate 21C according to the present embodiment has a plate-like base material 27 formed of a dielectric as shown in FIG. Electrode wires 25 are provided on both surfaces of the base material 27, and dielectric films 26 are provided on both surfaces of the base material 27 so as to cover the electrode wires 25.

そして、図5に示す実施形態の電極線25には、交流電圧が印加される放電用の端子25tが1つ接続されている。これに対し本実施形態では、放電用の端子25tが加熱用の端子も兼用し、さらに、放電用の端子25tに加えて加熱用のグランド端子25uも電極線25に接続されている。   Then, one discharge terminal 25t to which an AC voltage is applied is connected to the electrode wire 25 of the embodiment shown in FIG. On the other hand, in the present embodiment, the discharge terminal 25t also serves as a heating terminal, and in addition to the discharge terminal 25t, a heating ground terminal 25u is also connected to the electrode wire 25.

本実施形態にかかるガス改質装置においても、図8と同様の高電圧電源回路84およびコントローラ82を備えている。高電圧電源回路84による交流電圧と、コントローラ82によりデューティ制御される直流電圧とを切り替えて、端子25tへ電圧印加できるように構成されている。一方、端子25uはスイッチ85を介してグランドに接続されている。なお、高電圧電源回路84は、一対の電極板21Cに放電を生じさせるよう、交流の電圧を電極線25へ印加する放電用給電回路を提供する。コントローラ82は、電極線25をヒータとして機能させるよう、直流の電圧を電極線25へ印加するヒータ用給電回路を提供する。   The gas reformer according to the present embodiment also includes a high voltage power supply circuit 84 and a controller 82 similar to those in FIG. The AC voltage by the high-voltage power supply circuit 84 and the DC voltage duty-controlled by the controller 82 are switched so that the voltage can be applied to the terminal 25t. On the other hand, the terminal 25u is connected to the ground via the switch 85. The high voltage power supply circuit 84 provides a discharge power supply circuit that applies an AC voltage to the electrode wire 25 so as to cause a discharge in the pair of electrode plates 21C. The controller 82 provides a heater power supply circuit that applies a DC voltage to the electrode wire 25 so that the electrode wire 25 functions as a heater.

図16に示すように、放電制御時には、高電圧電源回路84を端子25tに接続するとともに、スイッチ85をオフ作動させる。これにより、端子25tから電極線25へ流れ込んだ電流が、スイッチ85を通じてグランドに流れ込むことなく、図15の点線矢印に示すように対向する電極線25へ向けて放電されることとなる。   As shown in FIG. 16, during the discharge control, the high voltage power supply circuit 84 is connected to the terminal 25t and the switch 85 is turned off. Thus, the current flowing from the terminal 25t to the electrode line 25 is discharged toward the opposing electrode line 25 as shown by the dotted arrow in FIG. 15 without flowing into the ground through the switch 85.

図17に示すように、加熱制御時には、コントローラ82を端子25tに接続するとともに、スイッチ85をオン作動させる。これにより、バッテリBから給電される直流の電流が、対向する電極線25へ向けて放電されることなくグランドへ流れることとなる。これにより、電極線25が発熱して電極板21Cが加熱され、電極板21Cに付着堆積した異物が燃焼して除去されるようになる。   As shown in FIG. 17, at the time of heating control, the controller 82 is connected to the terminal 25t and the switch 85 is turned on. As a result, a direct current supplied from the battery B flows to the ground without being discharged toward the opposing electrode line 25. As a result, the electrode wire 25 generates heat, the electrode plate 21C is heated, and the foreign matter adhered and deposited on the electrode plate 21C is burned and removed.

以上により、本実施形態によれば、放電用の電極線25をヒータとしても機能させることができるので、電極線25とは別にヒータを備える場合における次の問題を無くすことができる。すなわち「線状の電極線25を採用することによる電界集中の効果、および電極線25を誘電体膜26で覆うことによる沿面放電の効果が、ヒータにより阻害される」といった問題を解消できる。   As described above, according to the present embodiment, since the discharge electrode wire 25 can also function as a heater, the following problem in the case where a heater is provided separately from the electrode wire 25 can be eliminated. That is, it is possible to solve the problem that “the effect of electric field concentration by employing the linear electrode wire 25 and the effect of creeping discharge by covering the electrode wire 25 with the dielectric film 26 are hindered by the heater”.

さらに本実施形態では、放電用給電回路による電極線25への給電時には、ヒータ用給電回路を、グランドから切り離したオープン状態にする。具体的には、スイッチ85をオフ作動させてオープン状態にする。そのため、放電用給電回路による高電圧がグランドに流れ込むことを回避でき、交流電圧による放電と直流電圧によりヒータとして機能させることとの切り替えが実現可能となる。   Further, in the present embodiment, when the power supply to the electrode line 25 is performed by the discharge power supply circuit, the heater power supply circuit is set in an open state separated from the ground. Specifically, the switch 85 is turned off to open. Therefore, it is possible to avoid a high voltage from the discharging power supply circuit from flowing into the ground, and it is possible to switch between discharging by AC voltage and functioning as a heater by DC voltage.

(第5実施形態)
図1に示す還元剤添加装置A1は、反応室30aの空気流れ上流側に放電リアクタ20を配置している。これに対し、本実施形態に係る還元剤添加装置A2は、図18に示すように、反応室30aの空気流れ下流側に放電リアクタ20を配置している。この還元剤添加装置A2では、反応室30aで生じる燃料の酸化反応は極一部であり、酸化反応の大半は放電リアクタ20の電極間通路21aで生じるように構成されている。電極間通路21aでは、空気中の酸素分子が電離し、電離した活性酸素原子が存在する環境下で燃料を酸化反応させる。これにより、放電リアクタ20において、燃料の一部が酸化されて改質燃料が生成される。
(Fifth embodiment)
In the reducing agent addition apparatus A1 shown in FIG. 1, the discharge reactor 20 is disposed on the upstream side of the air flow in the reaction chamber 30a. On the other hand, in the reducing agent addition apparatus A2 according to the present embodiment, as shown in FIG. In this reducing agent addition apparatus A2, the oxidation reaction of the fuel occurring in the reaction chamber 30a is a very small part, and most of the oxidation reaction is configured to occur in the interelectrode passage 21a of the discharge reactor 20. In the interelectrode passage 21a, oxygen molecules in the air are ionized, and the fuel is oxidized in an environment in which ionized active oxygen atoms are present. As a result, in the discharge reactor 20, a part of the fuel is oxidized and a reformed fuel is generated.

このように、放電リアクタ20で燃料を改質させる方式の還元剤添加装置A2であっても、ヒータ24を放電領域の外部に配置する構成(図3参照)、或いは、電極線25がヒータを兼ねる構成(図15参照)を採用することができる。   As described above, even in the reducing agent adding apparatus A2 that reforms the fuel in the discharge reactor 20, a configuration in which the heater 24 is disposed outside the discharge region (see FIG. 3), or the electrode wire 25 has a heater. A configuration that also serves as a reference (see FIG. 15) can be employed.

(第6実施形態)
図1に示す実施形態では、エアポンプ20pにより放電リアクタ20へ空気を供給している。これに対し、本実施形態に係る還元剤添加装置では、内燃機関10の吸気の一部を分岐させて放電リアクタ20へ流入させる。
(Sixth embodiment)
In the embodiment shown in FIG. 1, air is supplied to the discharge reactor 20 by the air pump 20p. On the other hand, in the reducing agent addition apparatus according to the present embodiment, a part of the intake air of the internal combustion engine 10 is branched and flows into the discharge reactor 20.

具体的には、吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流かつ冷却器12の上流部分と放電リアクタ20の流通路22aとを配管で接続する。これにより、冷却器12により冷却される前の高温吸気を放電リアクタ20へ供給することが可能となる。また、吸気通路10inのうち冷却器12の下流部分と流通路22aとを配管で接続する。これにより、冷却器12により冷却された後の低温吸気を放電リアクタ20へ供給することが可能となる。   Specifically, in the intake passage 10in, the downstream portion of the compressor 11c and the upstream portion of the cooler 12 and the flow passage 22a of the discharge reactor 20 are connected by piping. As a result, the high-temperature intake air before being cooled by the cooler 12 can be supplied to the discharge reactor 20. Further, the downstream portion of the cooler 12 and the flow passage 22a in the intake passage 10in are connected by piping. As a result, the low-temperature intake air after being cooled by the cooler 12 can be supplied to the discharge reactor 20.

さらに本実施形態では、放電リアクタ20へ供給する吸気を、高温吸気および低温吸気に切り替える切替バルブ(図示せず)を備える。オゾン生成時には低温吸気を供給するように切り替えて、生成したオゾンが吸気の熱で破壊されることの抑制を図る。また、オゾン非生成時には高温吸気を供給するように切り替えて、ヒータ50により加熱された燃料が、反応室内で吸気により冷却されることの抑制を図る。また、切替バルブの開度を制御することで、過給機11により過給された吸気の一部を放電リアクタ20へ供給する量を制御する。   Furthermore, in this embodiment, the switching valve (not shown) which switches the intake air supplied to the discharge reactor 20 to a high temperature intake and a low temperature intake is provided. By switching to supply low-temperature intake air during ozone generation, the generated ozone is prevented from being destroyed by the heat of the intake air. In addition, when ozone is not generated, the high temperature intake air is switched to supply, and the fuel heated by the heater 50 is prevented from being cooled by the intake air in the reaction chamber. Further, by controlling the opening degree of the switching valve, the amount of the intake air supercharged by the supercharger 11 is controlled to be supplied to the discharge reactor 20.

以上により、本実施形態に係る還元剤添加装置は電磁バルブ36を備え、電磁バルブ36を開弁させることにより、過給機11により過給された吸気の一部を放電リアクタ20へ供給する。そのため、図1に示すエアポンプ20pを用いることなく、酸素を含んだ空気を放電リアクタ20へ供給することが可能になる。   As described above, the reducing agent addition apparatus according to the present embodiment includes the electromagnetic valve 36, and by opening the electromagnetic valve 36, a part of the intake air supercharged by the supercharger 11 is supplied to the discharge reactor 20. Therefore, oxygen-containing air can be supplied to the discharge reactor 20 without using the air pump 20p shown in FIG.

このように、吸気の一部を放電リアクタ20へ導入する方式の還元剤添加装置であっても、ヒータ24を放電領域の外部に配置する構成(図3参照)、或いは、電極線25がヒータを兼ねる構成(図15参照)を採用することができる。   As described above, even in the case of a reducing agent addition apparatus that introduces a portion of the intake air into the discharge reactor 20, a configuration in which the heater 24 is disposed outside the discharge region (see FIG. 3), or the electrode wire 25 is a heater. (See FIG. 15).

(他の実施形態)
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as illustrated below. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.

図8および図16に示す高電圧電源回路84(放電用給電回路)は、交流電圧を電極線25に印加する。これに対し、放電用給電回路は、直流電圧をパルス状にして間欠的に電極線25に印加する回路であってもよい。   High voltage power supply circuit 84 (discharge power supply circuit) shown in FIGS. 8 and 16 applies an alternating voltage to electrode wire 25. On the other hand, the discharging power supply circuit may be a circuit in which a direct current voltage is pulsed and applied to the electrode wire 25 intermittently.

オゾンの生成および改質燃料の生成がともに要求されていない非生成時に、加熱制御を実施するようにしてもよい。上記非生成時の具体例としては、NOx触媒温度が活性化温度未満であり、かつ、NOx吸着量が飽和状態になっている場合や、NOx触媒温度が還元可能範囲を超えて高温になっている場合が挙げられる。   The heating control may be performed at the time of non-generation where neither generation of ozone nor generation of reformed fuel is required. As a specific example of the non-generation, the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature and the NOx adsorption amount is in a saturated state, or the NOx catalyst temperature exceeds the reducible range and becomes high. There are cases.

上述した各実施形態に係る放電リアクタ20では、3つ以上の電極板21が所定方向に並べて配置されている。これに対し、2つの電極板21、つまり1対の電極板21を1組備えた放電リアクタに、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。   In the discharge reactor 20 according to each embodiment described above, three or more electrode plates 21 are arranged side by side in a predetermined direction. On the other hand, the gas reformer according to the present invention may be applied to a discharge reactor provided with two electrode plates 21, that is, a pair of electrode plates 21.

このように1対の電極板21を1組で構成する場合、1つの電極板21A、21B、21Cに2つの電極線25を設ける必要はなく、1つの電極線25が設けられていればよい。具体的には、図3に示す如く電極線25をヒータ24の両面に設けることに替え、電極線25をヒータ24の片面に設けた構成にすればよい。   When the pair of electrode plates 21 is configured as one set in this way, it is not necessary to provide the two electrode lines 25 on the one electrode plate 21A, 21B, 21C, and it is only necessary to provide one electrode line 25. . Specifically, as shown in FIG. 3, the electrode wires 25 may be provided on one side of the heater 24 instead of providing the electrode wires 25 on both sides of the heater 24.

或いは、図15に示す如くヒータ兼用の電極線25を基材27の両面に設けることに替え、ヒータ兼用の電極線25を基材27の片面に設けた構成にすればよい。或いは、電極線25を基材27の片面に設けた構成において、基材27のうち電極線25が設けられた面の反対側の面にヒータを設けて、電極線25を放電専用にした構成であってもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 15, the electrode wire 25 serving as a heater may be provided on both surfaces of the substrate 27, and the electrode wire 25 serving as a heater may be provided on one surface of the substrate 27. Or in the structure which provided the electrode wire 25 in the single side | surface of the base material 27, the structure which provided the heater in the surface on the opposite side to the surface in which the electrode wire 25 was provided among the base materials 27, and made the electrode wire 25 only for discharge. It may be.

図1に示す実施形態では、NOxを物理的に捕捉(つまり吸着)する還元触媒が採用されているが、NOxを化学的結合により捕捉(つまり吸蔵)する還元触媒が採用された燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, a reduction catalyst that physically captures (that is, adsorbs) NOx is employed. However, in a combustion system that employs a reduction catalyst that traps (that is, occludes) NOx by chemical bonding, A reducing agent addition apparatus may be applied.

内燃機関10が理論空燃比よりもリーンな状態で燃焼させている時に、NOx浄化装置15がNOxを吸着し、リーン燃焼以外の時にNOxを還元させる燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。この場合、リーン燃焼時にはオゾンを生成し、リーン燃焼以外の時に改質燃料を生成させればよい。このようにリーン燃焼時にNOxを捕捉する触媒の具体例としては、担体に担持された白金とバリウムによる吸蔵還元触媒が挙げられる。   When the internal combustion engine 10 is burning in a state leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the reducing agent addition device is applied to a combustion system in which the NOx purification device 15 adsorbs NOx and reduces NOx in other than lean combustion. Also good. In this case, ozone may be generated during lean combustion, and reformed fuel may be generated at times other than lean combustion. As a specific example of the catalyst that captures NOx during lean combustion in this way, an occlusion reduction catalyst using platinum and barium supported on a carrier can be cited.

吸着または吸蔵の機能を有しないNOx浄化装置15が採用された燃焼システムに、還元剤添加装置を適用させてもよい。この場合、NOx浄化装置15には、リーン燃焼時に所定温度範囲でNOx還元性能を有する触媒として、鉄系、銅系等の触媒が考えられ、これらの触媒に還元剤として改質燃料を供給すれば良い。   The reducing agent addition device may be applied to a combustion system in which the NOx purification device 15 having no adsorption or storage function is employed. In this case, the NOx purification device 15 may be an iron-based or copper-based catalyst having NOx reduction performance in a predetermined temperature range during lean combustion, and the reformed fuel may be supplied as a reducing agent to these catalysts. It ’s fine.

上述した各実施形態では、還元剤に燃料を用いる方式の還元剤添加装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させている。これに対し、尿素水をNOx浄化装置15の上流側に添加してアンモニアを還元剤として用いる方式の還元剤添加装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。例えば、ガス改質装置により生成したオゾンを尿素水とともにNOx浄化装置15の上流側に添加する用途が具体例として挙げられる。   In each of the above-described embodiments, the gas reforming apparatus according to the present invention is applied to a reducing agent addition apparatus that uses fuel as a reducing agent. On the other hand, the gas reforming apparatus according to the present invention may be applied to a reducing agent addition apparatus that uses urea as a reducing agent by adding urea water upstream of the NOx purification device 15. For example, the use which adds the ozone produced | generated by the gas reformer to the upstream of the NOx purification apparatus 15 with urea water is mentioned as a specific example.

上述した各実施形態では、車両に搭載された燃焼システムに還元剤添加装置を適用させている。これに対し、定置式の燃焼システムに還元剤添加装置を適用させてもよい。図1に示す実施形態では、圧縮自着火式のディーゼルエンジンに還元剤添加装置を適用させており、燃焼用の燃料として用いる軽油を還元剤として用いている。これに対し、点火着火式のガソリンエンジンに還元剤添加装置を適用させて、燃焼用の燃料として用いるガソリンを還元剤として用いてもよい。   In each embodiment mentioned above, the reducing agent addition apparatus is applied to the combustion system mounted in the vehicle. On the other hand, a reducing agent addition device may be applied to a stationary combustion system. In the embodiment shown in FIG. 1, a reducing agent addition device is applied to a compression self-ignition diesel engine, and light oil used as a fuel for combustion is used as a reducing agent. On the other hand, gasoline used as a fuel for combustion may be used as a reducing agent by applying a reducing agent addition device to an ignition ignition type gasoline engine.

上述した各実施形態では、内燃機関10の排気浄化に本発明に係るガス改質装置を適用させている。これに対し、ガス改質装置により生成したオゾンを空調風に含ませて、その空調風を室内に送風する空調装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。或いは、ガス改質装置により生成したオゾンを水中に吹き出してオゾン水を生成する装置に、本発明に係るガス改質装置を適用させてもよい。   In each of the above-described embodiments, the gas reformer according to the present invention is applied to exhaust gas purification of the internal combustion engine 10. On the other hand, the gas reforming apparatus according to the present invention may be applied to an air conditioning apparatus that includes ozone generated by the gas reforming apparatus in the conditioned air and blows the conditioned air into the room. Alternatively, the gas reforming apparatus according to the present invention may be applied to an apparatus that generates ozone water by blowing out ozone generated by the gas reforming apparatus.

20…放電リアクタ(ガス改質装置)、21、21B、21C…電極板、24…ヒータ、25…電極線、26…誘電体膜、82…コントローラ(ヒータ用給電回路)、84…高電圧電源回路(放電用給電回路)、A1、A2…還元剤添加装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Discharge reactor (gas reformer) 21, 21B, 21C ... Electrode plate, 24 ... Heater, 25 ... Electrode wire, 26 ... Dielectric film, 82 ... Controller (heater feeding circuit), 84 ... High voltage power supply Circuit (feeding circuit for discharge), A1, A2,... Reducing agent addition device.

Claims (5)

線状に延びる電極線(25)、および前記電極線を覆う誘電体膜(26)を有する電極板であって、前記電極線からの放電によりガスを改質させる少なくとも一対の電極板(21、21B)と、
給電により発熱して前記電極板を加熱するヒータ(24)と、
を備え、
前記ヒータは、前記一対の電極板のうちの一方の電極板が有する前記電極線と、他方の電極板が有する前記電極線との間における放電領域の、外部に配置され
3つ以上の前記電極板が所定方向に並べて配置されており、
3つ以上の前記電極板のうちの所定の電極板を第1電極板と呼び、前記第1電極板に対して一方の側に対向配置される電極板を第2電極板と呼び、前記第1電極板に対して他方の側に対向配置される電極板を第3電極板と呼び、
前記第1電極板が有する前記誘電体膜は、前記第1電極板の両面に設けられ、
前記第1電極板が有する前記電極線は、前記第1電極板の両面に配置された前記誘電体膜の間に2つ設けられ、
前記第1電極板が有する2つの前記電極線のうち、前記第2電極板の側に位置する電極線は、前記第2電極板が有する前記電極線との間で前記放電領域を形成し、
前記第1電極板が有する2つの前記電極線のうち、前記第3電極板の側に位置する電極線は、前記第3電極板が有する前記電極線との間で前記放電領域を形成し、
前記第1電極板を加熱する前記ヒータは、前記第1電極板に設けられた2つの前記電極線の間に配置されていることを特徴とするガス改質装置。
An electrode plate having a linearly extending electrode wire (25) and a dielectric film (26) covering the electrode wire, wherein at least a pair of electrode plates (21, 21) for reforming gas by discharge from the electrode wire 21B)
A heater (24) for generating heat by feeding and heating the electrode plate;
With
The heater is disposed outside the discharge region between the electrode wire of one of the pair of electrode plates and the electrode wire of the other electrode plate ,
Three or more electrode plates are arranged in a predetermined direction,
A predetermined electrode plate among the three or more electrode plates is referred to as a first electrode plate, an electrode plate disposed on one side of the first electrode plate is referred to as a second electrode plate, and the first electrode plate is referred to as a second electrode plate. The electrode plate arranged opposite to the other side with respect to one electrode plate is called a third electrode plate,
The dielectric film of the first electrode plate is provided on both surfaces of the first electrode plate,
Two electrode lines of the first electrode plate are provided between the dielectric films disposed on both surfaces of the first electrode plate,
Of the two electrode lines of the first electrode plate, the electrode line located on the second electrode plate side forms the discharge region with the electrode line of the second electrode plate,
Of the two electrode lines of the first electrode plate, the electrode line located on the third electrode plate side forms the discharge region with the electrode line of the third electrode plate,
The gas reforming apparatus , wherein the heater for heating the first electrode plate is disposed between two electrode wires provided on the first electrode plate .
前記電極線への給電時には、前記ヒータへの給電を禁止することを特徴とする請求項1に記載のガス改質装置。   The gas reforming apparatus according to claim 1, wherein power supply to the heater is prohibited during power supply to the electrode wire. 交流またはパルス状の電圧を前記電極線に印加する放電用給電回路(84)と、
直流の電圧を前記ヒータに印加するヒータ用給電回路(82)と、
を備え、
前記放電用給電回路による前記電極線への給電時には、前記ヒータ用給電回路を、グランドから切り離したオープン状態にすることを特徴とする請求項2に記載のガス改質装置。
A discharge power supply circuit (84) for applying an alternating or pulsed voltage to the electrode wire;
A heater power supply circuit (82) for applying a DC voltage to the heater;
With
3. The gas reforming apparatus according to claim 2, wherein when the power supply to the electrode wire is supplied by the discharge power supply circuit, the heater power supply circuit is in an open state separated from the ground.
前記電極線は、第1仮想平面に沿って線状に延び、
前記ヒータは、前記第1仮想平面に対して平行な第2仮想平面に沿って線状に延び、
前記ヒータには、前記電極線が延びる方向に沿い、前記電極線に対向しながら延びる対向部(H1〜H9、H10〜H24)が存在することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のガス改質装置。
The electrode line extends linearly along the first virtual plane,
The heater extends linearly along a second virtual plane parallel to the first virtual plane,
The said heater has the opposing part (H1-H9, H10-H24) extended along the direction where the said electrode wire is extended while facing the said electrode wire, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The gas reformer described in 1.
内燃機関(10)の排気に含まれるNOxを還元触媒上で浄化するNOx浄化装置(15)が排気通路(10ex)に備えられた燃焼システムに設けられ、前記排気通路のうち前記還元触媒の上流側へ還元剤を添加する還元剤添加装置において、
空気中に含まれる酸素を放電によりオゾンに改質させる、請求項1〜のいずれか1つに記載のガス改質装置(20)と、
前記ガス改質装置により改質されたオゾンを含む空気と、炭化水素化合物である燃料とを混合させることで、前記燃料を部分的に酸化させる反応容器(30)と、
を備え、
前記反応容器の内部で部分的に酸化された燃料を、前記還元剤として用いることを特徴とする還元剤添加装置。
A NOx purification device (15) for purifying NOx contained in the exhaust gas of the internal combustion engine (10) on the reduction catalyst is provided in a combustion system provided in the exhaust passage (10ex), and upstream of the reduction catalyst in the exhaust passage. In the reducing agent addition device for adding the reducing agent to the side,
The gas reformer (20) according to any one of claims 1 to 4 , wherein oxygen contained in the air is reformed into ozone by discharge.
A reaction vessel (30) that partially oxidizes the fuel by mixing the air containing ozone reformed by the gas reformer and the fuel that is a hydrocarbon compound;
With
A reducing agent addition apparatus characterized in that fuel partially oxidized inside the reaction vessel is used as the reducing agent.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01164702A (en) * 1987-12-21 1989-06-28 Mitsubishi Electric Corp Ozonizer for refrigerator
JPH11139810A (en) * 1997-11-04 1999-05-25 Ngk Spark Plug Co Ltd Ozonizer and water purification equipment and method for cleaning the same ozonizer and equipment
JP2000072413A (en) * 1998-08-21 2000-03-07 Toshiba Fa Syst Eng Corp Ozone generation device
JP2004181418A (en) * 2002-12-05 2004-07-02 Toyota Central Res & Dev Lab Inc NOx purifying plasma assisted catalytic converter and exhaust gas purifying method
JP2004261717A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Toshiba Corp Gas cleaning apparatus and discharge reaction body used for the same
JP4542871B2 (en) 2004-10-29 2010-09-15 株式会社東芝 Gas processing equipment
JP4556691B2 (en) * 2005-02-04 2010-10-06 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device
JP2009233535A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Kyocera Corp Dielectric structure, method for manufacturing dielectric structure, discharge system and fluid modification device using dielectric structure
EP2754866A4 (en) * 2011-09-05 2015-04-22 Hino Motors Ltd Exhaust gas purification apparatus
JP2015180991A (en) * 2014-03-03 2015-10-15 キヤノン株式会社 Image forming apparatus, control method of image forming apparatus, and program

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