JP2001200756A - 内燃機関の排ガス浄化方法及びコジェネレーションシステム - Google Patents
内燃機関の排ガス浄化方法及びコジェネレーションシステムInfo
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
(57)【要約】
【課題】内燃機関より排出するＮＯｘ及び未燃焼ガスを
効果的に除去する。 【解決手段】内燃機関の排ガス流路へ三元触媒を配置し
た排ガス浄化方法において、燃料供給量と空気供給量の
混合比を理論空燃比に調整し、内燃機関へ供給する燃料
と空気の混合比は理論空燃比以下とし、三元触媒のガス
流入側へ空気を添加することを特徴とした排ガス浄化方
法及び、本ガス浄化方法を備えたコジェネレーションシ
ステム。 【効果】内燃機関の排ガスを効果的に浄化でき、大気汚
染を防止できる。
効果的に除去する。 【解決手段】内燃機関の排ガス流路へ三元触媒を配置し
た排ガス浄化方法において、燃料供給量と空気供給量の
混合比を理論空燃比に調整し、内燃機関へ供給する燃料
と空気の混合比は理論空燃比以下とし、三元触媒のガス
流入側へ空気を添加することを特徴とした排ガス浄化方
法及び、本ガス浄化方法を備えたコジェネレーションシ
ステム。 【効果】内燃機関の排ガスを効果的に浄化でき、大気汚
染を防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
する未燃焼ガス並びに窒素酸化物の浄化方法及び該内燃
機関を動力源とするコジェネレーションシステムに関す
る。
する未燃焼ガス並びに窒素酸化物の浄化方法及び該内燃
機関を動力源とするコジェネレーションシステムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】地球の温暖化防止の要因の一つである二
酸化炭素（ＣＯ2）を低減するために化石燃料の高効率
利用が挙げられる。内燃機関を動力源とするコジェネレ
ーションシステムはガソリンやガスを燃料として電気と
熱を併給することにより、熱効率として７０〜８０％利
用できる優れたシステムである。したがって、コジェネ
レーションシステムは近年、中小規模のビルや店舗へ普
及されるようになってきた。通常、ビルや店舗は市街地
に隣接するために内燃機関の排ガスによる大気の環境を
汚さないために排ガス浄化をより厳しく制御監視する必
要がある。
酸化炭素（ＣＯ2）を低減するために化石燃料の高効率
利用が挙げられる。内燃機関を動力源とするコジェネレ
ーションシステムはガソリンやガスを燃料として電気と
熱を併給することにより、熱効率として７０〜８０％利
用できる優れたシステムである。したがって、コジェネ
レーションシステムは近年、中小規模のビルや店舗へ普
及されるようになってきた。通常、ビルや店舗は市街地
に隣接するために内燃機関の排ガスによる大気の環境を
汚さないために排ガス浄化をより厳しく制御監視する必
要がある。
【０００３】内燃機関へ供給される燃料と空気の比は完
全燃焼するために、両者が過不足が生じない化学量論的
に当量が好ましい。しかしながら内燃機関は、筒内にお
ける燃焼時間が短いこと、及び圧縮燃焼により燃焼ガス
が高温になるために排ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）、炭
化水素（ＨＣ）等の未燃焼ガスや窒素酸化物（ＮＯｘ）
等の有害ガスが含まれる。このうち特にＮＯｘは人体に
有害であるばかりでなく、植物の生育をも妨げるので極
力排出を抑制する必要がある。
全燃焼するために、両者が過不足が生じない化学量論的
に当量が好ましい。しかしながら内燃機関は、筒内にお
ける燃焼時間が短いこと、及び圧縮燃焼により燃焼ガス
が高温になるために排ガス中に一酸化炭素（ＣＯ）、炭
化水素（ＨＣ）等の未燃焼ガスや窒素酸化物（ＮＯｘ）
等の有害ガスが含まれる。このうち特にＮＯｘは人体に
有害であるばかりでなく、植物の生育をも妨げるので極
力排出を抑制する必要がある。
【０００４】そこで、内燃機関の排ガス浄化方法とし
て、自動車に用いられる三元触媒法が採用されている。
このシステムは、内燃機関の排ガス流路に三元触媒（Ｐ
ｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の貴金属が主成分）を配設し、理論空
燃比ないし理論空燃比以下の排ガスを流通して、排ガス
中の未燃焼ガス及び窒素酸化物を酸化または還元反応に
より無害化している。ここに理論空燃比とは燃料（Ｆ）
と空気（Ａ）が混合して完全燃焼するのに両者が過不足
が生じない化学量論的に当量であり、ガソリン燃焼では
その重量比（Ａ／Ｆ）はほぼ１４．７となる。本システ
ムでは触媒の活性によりＣＯやＨＣ等の未燃焼ガスはガ
ス中の残存酸素により酸化してＣＯ2やＨ2Ｏに、一方、
ＮＯｘ（ＮＯ及びＮＯ2）はＮ2とＯ2に還元して無害化
される。
て、自動車に用いられる三元触媒法が採用されている。
このシステムは、内燃機関の排ガス流路に三元触媒（Ｐ
ｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の貴金属が主成分）を配設し、理論空
燃比ないし理論空燃比以下の排ガスを流通して、排ガス
中の未燃焼ガス及び窒素酸化物を酸化または還元反応に
より無害化している。ここに理論空燃比とは燃料（Ｆ）
と空気（Ａ）が混合して完全燃焼するのに両者が過不足
が生じない化学量論的に当量であり、ガソリン燃焼では
その重量比（Ａ／Ｆ）はほぼ１４．７となる。本システ
ムでは触媒の活性によりＣＯやＨＣ等の未燃焼ガスはガ
ス中の残存酸素により酸化してＣＯ2やＨ2Ｏに、一方、
ＮＯｘ（ＮＯ及びＮＯ2）はＮ2とＯ2に還元して無害化
される。
【０００５】図５は従来の自動車用排ガス浄化システム
の概要を示す。燃料は内燃機関１の出力に応じて供給さ
れ、空気量は空燃比が化学量論的に当量の理論空燃比な
いし理論空燃比以下に調整されて内燃機関１に供給され
る。内燃機関１の排ガスは三元触媒３を介して大気へ排
出される。図６は従来の排ガス浄化方式における空燃比
とＮＯｘの排出濃度の関係を示す。ＮＯｘ排出濃度は三
元触媒がない場合は空燃比が１４．７より低い領域でも
１０００ｐｐｍを超える程高い。一方、燃焼排ガスを三
元触媒に接触するとＮＯｘは大幅に減少する。ＮＯｘ濃
度が最も低くなるのは理論空燃比（１４．７）付近であ
り、理論空燃比を超えるとＮＯｘ濃度は急激に上昇す
る。このように三元触媒を介しても空燃比によってＮＯ
ｘを抑制する領域が異なり、従来の方式ではＮＯｘを低
く抑えるための空燃比の領域が狭い。
の概要を示す。燃料は内燃機関１の出力に応じて供給さ
れ、空気量は空燃比が化学量論的に当量の理論空燃比な
いし理論空燃比以下に調整されて内燃機関１に供給され
る。内燃機関１の排ガスは三元触媒３を介して大気へ排
出される。図６は従来の排ガス浄化方式における空燃比
とＮＯｘの排出濃度の関係を示す。ＮＯｘ排出濃度は三
元触媒がない場合は空燃比が１４．７より低い領域でも
１０００ｐｐｍを超える程高い。一方、燃焼排ガスを三
元触媒に接触するとＮＯｘは大幅に減少する。ＮＯｘ濃
度が最も低くなるのは理論空燃比（１４．７）付近であ
り、理論空燃比を超えるとＮＯｘ濃度は急激に上昇す
る。このように三元触媒を介しても空燃比によってＮＯ
ｘを抑制する領域が異なり、従来の方式ではＮＯｘを低
く抑えるための空燃比の領域が狭い。
【０００６】一方、内燃機関を動力源とするコジェネレ
ーションシステムでは、例えば特開平７−２３３９１号
公報によればエンジン排ガス流路に燃焼触媒を設置し、
触媒のガス流入側に燃料を供給し、触媒出口の温度また
は酸素濃度を検出して燃焼状態を監視しているが、ＮＯ
ｘ濃度の低減法については言及されていない。
ーションシステムでは、例えば特開平７−２３３９１号
公報によればエンジン排ガス流路に燃焼触媒を設置し、
触媒のガス流入側に燃料を供給し、触媒出口の温度また
は酸素濃度を検出して燃焼状態を監視しているが、ＮＯ
ｘ濃度の低減法については言及されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、内燃機
関からの排ガスを理論空燃比ないし理論空燃比以下の混
合比で三元触媒に接触することによりＣＯ、ＨＣ等の未
燃焼ガスや有害なＮＯｘを低減することを提示している
が、従来の理論空燃比ないし理論空燃比以下の排ガスに
よる処理法では三元触媒の機能を有効に活用されていな
いことが種々検討を重ねた結果、判明した。
関からの排ガスを理論空燃比ないし理論空燃比以下の混
合比で三元触媒に接触することによりＣＯ、ＨＣ等の未
燃焼ガスや有害なＮＯｘを低減することを提示している
が、従来の理論空燃比ないし理論空燃比以下の排ガスに
よる処理法では三元触媒の機能を有効に活用されていな
いことが種々検討を重ねた結果、判明した。
【０００８】本発明は三元触媒の機能を有効に活用し、
排ガス中のＣＯ、ＨＣ等の未燃焼ガス及び有害なＮＯｘ
をほぼ零に近い濃度まで低減する排ガス浄化方法、及び
排ガス熱量を効率良く回収するコジェネレーションシス
テムを提供する。
排ガス中のＣＯ、ＨＣ等の未燃焼ガス及び有害なＮＯｘ
をほぼ零に近い濃度まで低減する排ガス浄化方法、及び
排ガス熱量を効率良く回収するコジェネレーションシス
テムを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者らは、以下に示す手段を講じた。ガスまたは
ガソリン等の燃料と空気とを混合して燃焼する内燃機関
の燃焼排ガス流路に、未燃焼ガス及び窒素酸化物等の有
害ガス浄化用三元触媒を配設し、該触媒に理論空燃比な
いし理論空燃比以下の燃焼排ガスを流通して、排ガス中
の未燃焼ガス及び窒素酸化物を酸化または還元反応によ
り無害化する排ガス浄化方法において、（１）前記、燃
料供給量に対する空気量は理論空燃比に調整する。
（２）燃焼用空気は分割し、一部は内燃機関へ導入し、
他の一部は排ガス流路に設けた三元触媒のガス流入側へ
導入する。（３）したがって、内燃機関は理論空燃比以
下、すなわち還元雰囲気で燃焼する。（４）よって、内
燃機関ではＮＯｘの還元剤であるＣＯとＨＣを積極的に
生成する。（５）生成したＣＯとＨＣにより、ＮＯｘを
三元触媒へ導入する前に予め無害なＮ2とＯ2に還元す
る。（６）前記ＣＯとＨＣで還元できなかった残りのＮ
Ｏｘは三元触媒によりほぼ完全にＮ2とＯ2に還元する。
（７）還元雰囲気により燃焼して生成したＣＯやＨＣは
空気が供給された排ガスでもって三元触媒により酸化
（燃焼）して無害なＣＯ2とＨ2Ｏにする。
に本発明者らは、以下に示す手段を講じた。ガスまたは
ガソリン等の燃料と空気とを混合して燃焼する内燃機関
の燃焼排ガス流路に、未燃焼ガス及び窒素酸化物等の有
害ガス浄化用三元触媒を配設し、該触媒に理論空燃比な
いし理論空燃比以下の燃焼排ガスを流通して、排ガス中
の未燃焼ガス及び窒素酸化物を酸化または還元反応によ
り無害化する排ガス浄化方法において、（１）前記、燃
料供給量に対する空気量は理論空燃比に調整する。
（２）燃焼用空気は分割し、一部は内燃機関へ導入し、
他の一部は排ガス流路に設けた三元触媒のガス流入側へ
導入する。（３）したがって、内燃機関は理論空燃比以
下、すなわち還元雰囲気で燃焼する。（４）よって、内
燃機関ではＮＯｘの還元剤であるＣＯとＨＣを積極的に
生成する。（５）生成したＣＯとＨＣにより、ＮＯｘを
三元触媒へ導入する前に予め無害なＮ2とＯ2に還元す
る。（６）前記ＣＯとＨＣで還元できなかった残りのＮ
Ｏｘは三元触媒によりほぼ完全にＮ2とＯ2に還元する。
（７）還元雰囲気により燃焼して生成したＣＯやＨＣは
空気が供給された排ガスでもって三元触媒により酸化
（燃焼）して無害なＣＯ2とＨ2Ｏにする。
【００１０】また、前記（１）から（７）に示す排気ガ
ス浄化機能を備えた内燃機関を動力源とするコジェネレ
ーションシステムを提供する。
ス浄化機能を備えた内燃機関を動力源とするコジェネレ
ーションシステムを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る具体的な一実
施例について図１を用いて説明する。１はガソリンまた
はプロパンや天然ガス等を燃料とする内燃機関、２は内
燃機関を駆動源とする発電機、３は内燃機関１の排ガス
流路１ａに配置した三元触媒、４は排熱を回収する熱交
換器、５は制御機器を備えた演算処理器を示す。６は燃
料制御弁、７、７ａ及び７ｂは空気制御弁である。
施例について図１を用いて説明する。１はガソリンまた
はプロパンや天然ガス等を燃料とする内燃機関、２は内
燃機関を駆動源とする発電機、３は内燃機関１の排ガス
流路１ａに配置した三元触媒、４は排熱を回収する熱交
換器、５は制御機器を備えた演算処理器を示す。６は燃
料制御弁、７、７ａ及び７ｂは空気制御弁である。
【００１２】図１において内燃機関１へ供給される燃料
は、内燃機関１へ直結された発電機２の出力にり変わ
る。発電機２の出力が変わると内燃機関１のトルクの強
さが変化し、燃料供給量はこのトルクの強弱を検出して
制御弁６により調整される。一方、空気供給量は、燃料
と空気が化学量論的に当量となるように、すなわち理論
空燃比となるように演算され、得られた信号でもって空
気制御弁７により調整される。ここで、制御弁６を通過
した燃料は内燃機関へ供給されるが、制御弁７を通過し
た空気は空気制御弁７ａと７ｂによって分割される。制
御弁７ａを通過した空気は内燃機関１へ供給され、制御
弁７ｂを通過した空気は三元触媒３のガス流入側へ導入
される。燃料と空気の供給量は理論空燃比に調整されて
いるために、制御弁７ａにより分割された空気と燃料の
混合比は理論空燃比以下となる。理論空燃比以下では燃
料に対する酸素量が不足状態であるために、燃焼排ガス
中に一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）という不完
全燃焼ガスが生成される。これらＣＯやＨＣは燃焼場で
生成するＮＯｘを還元する作用がある。したがって、ま
ず内燃機関１では理論空燃比以下の還元雰囲気において
燃焼し、生成したＣＯやＨＣを媒体としてＮＯｘの生成
を抑制する。次いで、燃焼排ガスを排ガス流路１ａに配
設した三元触媒へ導入され、一方、空気制御弁７ｂを介
して同時に空気も三元触媒へ導入される。三元触媒へ導
入された排ガス中のＮＯｘは、未燃焼ガスのＣＯやＨＣ
の存在下において、触媒表面の活性作用によりＮ2とＨ2
Ｏに還元され、ほぼ零付近まで除去することができる。
は、内燃機関１へ直結された発電機２の出力にり変わ
る。発電機２の出力が変わると内燃機関１のトルクの強
さが変化し、燃料供給量はこのトルクの強弱を検出して
制御弁６により調整される。一方、空気供給量は、燃料
と空気が化学量論的に当量となるように、すなわち理論
空燃比となるように演算され、得られた信号でもって空
気制御弁７により調整される。ここで、制御弁６を通過
した燃料は内燃機関へ供給されるが、制御弁７を通過し
た空気は空気制御弁７ａと７ｂによって分割される。制
御弁７ａを通過した空気は内燃機関１へ供給され、制御
弁７ｂを通過した空気は三元触媒３のガス流入側へ導入
される。燃料と空気の供給量は理論空燃比に調整されて
いるために、制御弁７ａにより分割された空気と燃料の
混合比は理論空燃比以下となる。理論空燃比以下では燃
料に対する酸素量が不足状態であるために、燃焼排ガス
中に一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）という不完
全燃焼ガスが生成される。これらＣＯやＨＣは燃焼場で
生成するＮＯｘを還元する作用がある。したがって、ま
ず内燃機関１では理論空燃比以下の還元雰囲気において
燃焼し、生成したＣＯやＨＣを媒体としてＮＯｘの生成
を抑制する。次いで、燃焼排ガスを排ガス流路１ａに配
設した三元触媒へ導入され、一方、空気制御弁７ｂを介
して同時に空気も三元触媒へ導入される。三元触媒へ導
入された排ガス中のＮＯｘは、未燃焼ガスのＣＯやＨＣ
の存在下において、触媒表面の活性作用によりＮ2とＨ2
Ｏに還元され、ほぼ零付近まで除去することができる。
【００１３】（実施例１）図２は排気量３６０ccのエン
ジンを用いて、ガソリンを燃料とした内燃機関の空燃比
に対するＮＯｘ排出濃度の関係を示す。まず、本特性を
求めた実験方法について述べる。図内の特性Ａ、Ｂ、Ｃ
にそれぞれ〇を示した点は、図１において燃料制御弁６
と空気制御弁７ａを通して混合したときの空燃比を示
す。すなわち、理論空燃比１４。７より低い酸素不足の
還元燃焼城である。次に、〇の点より空燃比が高くなる
部分の特性は、図１の空気制御弁７ｂを介して空気を三
元触媒の流入側へ徐々に添加して得られた結果である。
ジンを用いて、ガソリンを燃料とした内燃機関の空燃比
に対するＮＯｘ排出濃度の関係を示す。まず、本特性を
求めた実験方法について述べる。図内の特性Ａ、Ｂ、Ｃ
にそれぞれ〇を示した点は、図１において燃料制御弁６
と空気制御弁７ａを通して混合したときの空燃比を示
す。すなわち、理論空燃比１４。７より低い酸素不足の
還元燃焼城である。次に、〇の点より空燃比が高くなる
部分の特性は、図１の空気制御弁７ｂを介して空気を三
元触媒の流入側へ徐々に添加して得られた結果である。
【００１４】以上のように内燃機関における燃焼は積極
的に還元燃焼を行っている。ＮＯｘ排出濃度について
Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれの特性を比較すると、ＮＯｘ排出濃
度は特性Ａが最も低く、かつ、ＮＯｘを低く維持する空
燃比領域が広い。一方、特性ＣはＮＯｘの低減率も低
く、理論空燃比１４。７を超えるとＮＯｘ濃度は急激に
高くなる。さらに、ＮＯｘが低くなる領域も非常に狭
い。すなわち、内燃機関における燃焼は空燃比が低いほ
どＮＯｘ濃度は抑制することができる。
的に還元燃焼を行っている。ＮＯｘ排出濃度について
Ａ、Ｂ、Ｃそれぞれの特性を比較すると、ＮＯｘ排出濃
度は特性Ａが最も低く、かつ、ＮＯｘを低く維持する空
燃比領域が広い。一方、特性ＣはＮＯｘの低減率も低
く、理論空燃比１４。７を超えるとＮＯｘ濃度は急激に
高くなる。さらに、ＮＯｘが低くなる領域も非常に狭
い。すなわち、内燃機関における燃焼は空燃比が低いほ
どＮＯｘ濃度は抑制することができる。
【００１５】本実験結果により、ＮＯｘ排出の抑制値と
抑制できる空燃比の安定領域を考慮すると還元燃焼を行
う空燃比はガソリンを燃料とする場合には少なくとも１
４以下が好ましい。空燃比を１４以下にすると空燃比の
制御範囲が広くなり、しかもＮＯｘの排出濃度を低く抑
制することができる。そこで、空燃比の下限については
燃焼が安定領域であれば制限されるものではないが、Ｎ
Ｏｘを低く抑制できる領域であればよく、実験結果より
空燃比１３において良好な結果得られたので、空燃比を
制御する範囲を決めるとすれば好ましくは１３〜１４が
良い。したがって、図１において内燃機関１に導入する
燃料と空気制御弁７より導入した空気が理論空燃比に調
整された場合、空気制御弁７ａと７ｂへの空気量は、内
燃機関へ導入する空気制御弁７ａの空気量と燃料の空燃
比が１３以上１４以下になるように分配するのが好まし
い。ここで、燃料中の炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）分子量の
比率が異なる燃料の場合は、重量比で示す空燃比の絶対
値は変わる。
抑制できる空燃比の安定領域を考慮すると還元燃焼を行
う空燃比はガソリンを燃料とする場合には少なくとも１
４以下が好ましい。空燃比を１４以下にすると空燃比の
制御範囲が広くなり、しかもＮＯｘの排出濃度を低く抑
制することができる。そこで、空燃比の下限については
燃焼が安定領域であれば制限されるものではないが、Ｎ
Ｏｘを低く抑制できる領域であればよく、実験結果より
空燃比１３において良好な結果得られたので、空燃比を
制御する範囲を決めるとすれば好ましくは１３〜１４が
良い。したがって、図１において内燃機関１に導入する
燃料と空気制御弁７より導入した空気が理論空燃比に調
整された場合、空気制御弁７ａと７ｂへの空気量は、内
燃機関へ導入する空気制御弁７ａの空気量と燃料の空燃
比が１３以上１４以下になるように分配するのが好まし
い。ここで、燃料中の炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）分子量の
比率が異なる燃料の場合は、重量比で示す空燃比の絶対
値は変わる。
【００１６】図１において空気の供給法は、理論空燃比
に調整された空気を分割して供給するのに限定するもの
ではなく、例えば負荷の変動に応じて空燃比を常に１４
に調整し、三元触媒へ添加する空気は負荷に応じて添加
する方法等も前述のガス浄化方法と同じ効果を示すもの
である。
に調整された空気を分割して供給するのに限定するもの
ではなく、例えば負荷の変動に応じて空燃比を常に１４
に調整し、三元触媒へ添加する空気は負荷に応じて添加
する方法等も前述のガス浄化方法と同じ効果を示すもの
である。
【００１７】本方式ガス浄化法を採用すると還元雰囲気
において燃焼を行うために未燃ガスであるＣＯやＨＣを
除去する必要がある。表１に空燃比と排気ガス濃度の関
係を示す。まず、表の見方について述べる。（１）空燃
比１２．９におけるガス分析値は、図１において内燃機
関１の空燃比が１２．９のときの排ガスを三元触媒を介
して得られた排ガスである。（２）次に空燃比１４．３
の分析値は、前記（１）で運転し空気制御弁７ｂを介し
て三元触媒の流入側へ空気を添加して空燃比１４．３と
し、三元触媒の後流側で採取した排ガスの示す。（３）
空燃比１４．７の分析値は、前記（１）で運転し空気制
御弁７ｂを介して三元触媒の流入側へ空気を添加して空
燃比１４．７とし、三元触媒の後流側で採取した排ガス
分析値である。
において燃焼を行うために未燃ガスであるＣＯやＨＣを
除去する必要がある。表１に空燃比と排気ガス濃度の関
係を示す。まず、表の見方について述べる。（１）空燃
比１２．９におけるガス分析値は、図１において内燃機
関１の空燃比が１２．９のときの排ガスを三元触媒を介
して得られた排ガスである。（２）次に空燃比１４．３
の分析値は、前記（１）で運転し空気制御弁７ｂを介し
て三元触媒の流入側へ空気を添加して空燃比１４．３と
し、三元触媒の後流側で採取した排ガスの示す。（３）
空燃比１４．７の分析値は、前記（１）で運転し空気制
御弁７ｂを介して三元触媒の流入側へ空気を添加して空
燃比１４．７とし、三元触媒の後流側で採取した排ガス
分析値である。
【００１８】
【表１】
【００１９】内燃機関を空燃比１２．９の還元雰囲気で
燃焼すると排ガス中に未燃焼ガスであるＣＯ：４．８６
％、Ｈ2：２．４５％、及びＣＨ4：０．０１５％が含ま
れるが、三元触媒のガス流入側へ理論空燃比に相当する
空気を添加すると、ＣＯとH2は９５〜９６％が除去さ
れ、ＣＨ4は完全に除去することができる。
燃焼すると排ガス中に未燃焼ガスであるＣＯ：４．８６
％、Ｈ2：２．４５％、及びＣＨ4：０．０１５％が含ま
れるが、三元触媒のガス流入側へ理論空燃比に相当する
空気を添加すると、ＣＯとH2は９５〜９６％が除去さ
れ、ＣＨ4は完全に除去することができる。
【００２０】以上のように、理論空燃比以下において内
燃機関を運転し、次いで内燃機関の排ガス中へ空気を添
加してＣＯやＨＣ等の未燃焼ガスと有害なＮＯｘを除去
する排ガス浄化方法によれば、三元触媒の存在下で効果
的に処理することができる。
燃機関を運転し、次いで内燃機関の排ガス中へ空気を添
加してＣＯやＨＣ等の未燃焼ガスと有害なＮＯｘを除去
する排ガス浄化方法によれば、三元触媒の存在下で効果
的に処理することができる。
【００２１】以上に示した内燃機関の排ガス浄化方法を
具備したコジェネレーションシステムは、排ガス浄化性
能が高く市街化部においても採用が可能である。
具備したコジェネレーションシステムは、排ガス浄化性
能が高く市街化部においても採用が可能である。
【００２２】（実施例２）内燃機関を駆動源とするコジ
ェネレションシステムは、図４に示すように内燃機関１
の冷却水と排ガス熱を熱交換器４により回収される。本
方式では、熱回収を高めるために内燃機関へ供給する燃
料の空燃比を燃料過剰とし、触媒３により積極的に熱回
収するものである。
ェネレションシステムは、図４に示すように内燃機関１
の冷却水と排ガス熱を熱交換器４により回収される。本
方式では、熱回収を高めるために内燃機関へ供給する燃
料の空燃比を燃料過剰とし、触媒３により積極的に熱回
収するものである。
【００２３】ガス浄化用触媒３のガス流入側へ空気を添
加して未燃ガスを燃焼すると、４２０℃のガス温度は６
５０℃ないし７００℃に高くなり、排熱として回収する
ことができる。
加して未燃ガスを燃焼すると、４２０℃のガス温度は６
５０℃ないし７００℃に高くなり、排熱として回収する
ことができる。
【００２４】しかし、一方では触媒温度が触媒の耐熱温
度の限界８００℃程度となり、触媒寿命を短くすること
が懸念される。そこで、ガス温度を調整するための手法
として特開平１１−１２５１１３号公報に示されるよう
に触媒層のガス流入側へ熱交換器を設ける方法が提案さ
れている。しかし、熱交換器をさらに設けることはコス
ト的にも高くなる。そこで簡易な方法で熱を回収し、し
かも触媒層を保護することを提案した。
度の限界８００℃程度となり、触媒寿命を短くすること
が懸念される。そこで、ガス温度を調整するための手法
として特開平１１−１２５１１３号公報に示されるよう
に触媒層のガス流入側へ熱交換器を設ける方法が提案さ
れている。しかし、熱交換器をさらに設けることはコス
ト的にも高くなる。そこで簡易な方法で熱を回収し、し
かも触媒層を保護することを提案した。
【００２５】図３は内燃機関１の排ガス流路に設けられ
た三元触媒の冷却と熱回収を備えた触媒保持器を示す。
３はハニカム構造を担持体とした三元触媒、３ａは触媒
３を保持し、かつ触媒を冷却し熱回収するための水冷壁
構造とした冷却装置を示す。本冷却法によれば触媒層か
らの放射熱を冷却壁に吸収し、熱回収と触媒の冷却を備
え効果的である。
た三元触媒の冷却と熱回収を備えた触媒保持器を示す。
３はハニカム構造を担持体とした三元触媒、３ａは触媒
３を保持し、かつ触媒を冷却し熱回収するための水冷壁
構造とした冷却装置を示す。本冷却法によれば触媒層か
らの放射熱を冷却壁に吸収し、熱回収と触媒の冷却を備
え効果的である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば内燃機関より排出する有
害なＮＯｘおよび未燃焼排ガスを効果的に低減でき、大
気汚染防止に効果的である。
害なＮＯｘおよび未燃焼排ガスを効果的に低減でき、大
気汚染防止に効果的である。
【図１】本発明になるガス浄化方法を示す一実施例説明
図。
図。
【図２】本発明になる排ガス浄化方法の空燃比とＮＯｘ
排出濃度関係の説明図。
排出濃度関係の説明図。
【図３】三元触媒の熱回収と触媒の冷却機能を備えた触
媒保持器を示す図。
媒保持器を示す図。
【図４】従来のコジェネレーションの熱回収一実施例説
明図。
明図。
【図５】従来のコジェネレーションの一実施例説明図。
【図６】従来の内燃機関の空燃比とＮＯｘ排出濃度の関
係の説明図。
係の説明図。
１…内燃機関、１ａ…排ガス流路、２…発電機、３…三
元触媒、３ａ…触媒保持器、４…排熱回収熱交換器、５
…制御装置を備えた演算処理器、６…燃料制御弁、７、
７ａ、７ｂ…空気制御弁。
元触媒、３ａ…触媒保持器、４…排熱回収熱交換器、５
…制御装置を備えた演算処理器、６…燃料制御弁、７、
７ａ、７ｂ…空気制御弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 5/02 Ｆ０１Ｎ 5/02 Ａ Ｃ Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｆ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ｋ ３０５ ３０５ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ ３０１Ｔ Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｈ Ｎ Ｆターム(参考） 3G084 AA05 AA06 BA09 BA13 BA24 DA10 3G091 AA06 AA17 AA19 AB03 BA08 BA10 BA14 BA15 BA17 BA19 BA36 CA08 CA13 CA22 CB02 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DB10 FB07 FB12 GA06 HB03 HB07 3G092 AB07 AB08 AC08 BA04 EA05 FA17 FA18 3G301 HA01 HA22 HA27 JA25 JA26 LA00 MA01 MA11 NE13
Claims (5)
- 【請求項１】 ガスまたはガソリン等の燃料と空気とを
混合して燃焼する内燃機関の排ガス流路に、未燃焼ガ
ス、及び窒素酸化物等の有害ガス浄化用触媒を配設した
コジェネレーションシステムにおいて、内燃機関へ供給
する燃料と空気の混合比を理論空燃比以下として未燃焼
ガスを排出し、前記ガス浄化用触媒のガス流入側へ空気
を供給して未燃焼ガスを燃焼し、熱回収することを特徴
としたコジェネレーションシステム。 - 【請求項２】 ガスまたはガソリン等の燃料と空気とを
混合して燃焼する内燃機関の排ガス流路へ、未燃焼ガ
ス、及び窒素酸化物等の有害ガス浄化用触媒を配設した
排ガス浄化方法において、燃料供給量に対する空気量が
理論空撚比になるように調整し、内燃機関に供給する空
気を理論空燃比以下になるように前記空気供給量の一部
をガス浄化用触媒へ供給することを特徴とする内燃機関
の排ガス浄化方法。 - 【請求項３】 ガスまたはガソリン等の燃料と空気とを
混合して燃焼する内燃機関の排ガス流路へ、未燃焼ガ
ス、及び窒素酸化物等の有害ガス浄化用触媒を配設した
排ガス浄化方法において、内燃機関へ供給する燃料と空
気の比はガソリンにおいては空燃比が１３ないし１４の
範囲に調整され、排ガス浄化触媒のガス流入側へ空気を
添加し、燃料と空気の総量が理論空燃比に調整されるこ
とを特徴とする内燃機関の排ガス浄化方法。 - 【請求項４】 内燃機関を駆動源とするコジェネレーシ
ョンシステムにおいて、燃料供給量に対する空気量は理
論空燃比になるように調整し、内燃機関に供給する空気
が理論空燃比以下になるように空気供給量の一部をガス
浄化用触媒へ供給する排ガス浄化法を具備したコジェネ
レーションシステム。 - 【請求項５】 内燃機関を駆動源とするコジェネレーシ
ョンにおいて、内燃機関の排ガス流路に三元触媒の冷却
と熱回収を目的とする水冷式触媒保持器を備えたことを
特徴とするコジェネレーションシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000014035A JP2001200756A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | 内燃機関の排ガス浄化方法及びコジェネレーションシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000014035A JP2001200756A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | 内燃機関の排ガス浄化方法及びコジェネレーションシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001200756A true JP2001200756A (ja) | 2001-07-27 |
Family
ID=18541553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000014035A Pending JP2001200756A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | 内燃機関の排ガス浄化方法及びコジェネレーションシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001200756A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017122457A (ja) * | 2010-04-28 | 2017-07-13 | テコジェン，インコーポレーテッド | 内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を低減するためのアッセンブリ及び方法 |
-
2000
- 2000-01-19 JP JP2000014035A patent/JP2001200756A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017122457A (ja) * | 2010-04-28 | 2017-07-13 | テコジェン，インコーポレーテッド | 内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭化水素を低減するためのアッセンブリ及び方法 |
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