JP2001276546A - 煤塵等除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水の循環使用により排気ガス中の煤塵や微細
な各種分子を排除できて、触媒も薬液も薬液タンクも必
要とせず、簡潔、小型軽量で、各種のディーゼル車、農
作業機器等の内燃機関にもボイラー等の燃焼機関にも支
障なく使用できる低コストで火災の危険のない煤塵等除
去装置を提供する。 【解決手段】 収容した水中に排気ガスを導入して該排
気ガスにより水中に細かな気泡を多量に生じさせ、槽内
の上部スペース1aでその気泡の破裂に伴い水の粒子乃至
微粒子を発生させて排気ガスの微粒子と付着混和させる
水分混合ガス生成水槽１と、その水分混合ガスを導入し
てガス中の煤塵や微細な各種分子を水分の水滴化で捕集
し、捕集後の清浄ガスを外部へ放出するとともに、捕集
した水を上記水分混合ガス生成水槽１へと還流させる捕
集室２と、上記水分混合ガス生成水槽１に設けた給排水
手段とを有して成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関や燃焼機
関に用いる煤塵等除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関やボイ
ラー等の燃焼機関から排出される排気ガスには大気汚染
や公害の原因となる窒素酸化物（ＮＯｘ）、煤塵等が多
く含まれているため、これらの物質を極力除去する必要
からこれまでにも種々の排気ガス浄化装置、煤塵除去装
置等、多数開発されているが、これらの装置の大半は、
触媒を用いて上記窒素酸化物（ＮＯｘ）、煤塵等を酸化
若しくは燃焼反応させることにより無害な二酸化炭素
（ＣＯ₂ ）又は水分に分解するものである。

【０００３】その一つに、特開平８−１５０３１６号公
報に示されている「ガス中の煤塵除去装置」がある。

【０００４】この煤塵除去装置は、一端から他端へと排
気ガスを流通させる筒状の反応槽を設け、該反応槽内の
上流部に薬液注入ノズルを、また、下流部にハニカム状
の触媒でかつ結晶中に微細な細孔又は空孔を有するゼオ
ライトにより形成された集塵ユニットを配して成り、上
記薬液注入ノズルから極性を有する有機物アルコール
（メタノール、エタノール若しくはプロピルアルコー
ル）又は極性を有し酸素を持つ有機物カルボン酸を噴霧
して、その薬液の霧を反応槽に導入した排気ガスと一体
化させ、これを上記集塵ユニットに通すことでその薬液
とゼオライトとの吸着作用によりガス中の煤塵や微細な
各種分子を吸着除去し、これによってゼオライト内に入
った上記有機物アルコール又は有機物カルボン酸には、
排気ガスの持つ熱により酸化若しくは燃焼反応を起こさ
せ、上記煤塵等には、含有する水分とともに発熱反応を
伴わせて、無害な二酸化炭素（ＣＯ₂ ）又は水分に分解
するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平８
−１５０３１６号公報の「ガス中の煤塵除去装置」には
次のような欠点がある。 極性を有する有機物アルコール（メタノール、エタ
ノール若しくはプロピルアルコール）又は極性を有し酸
素を持つ有機物カルボン酸を多量に消費するため、経費
が嵩む。 上記有機物アルコール又は有機物カルボン酸を収容
するための薬液タンクを要し、しかも、その大きさは、
機関の排気量に徴すれば該機関に備えられている燃料タ
ンクと同等乃至より大きなものとなるため、車両等に搭
載するにしても敷地や建物に定置するにしてもかなりの
不都合を伴うこととなり、火災の危険性も格段に増大す
る。 反応槽に納める触媒として、結晶中に微細な細孔又
は空孔が形成されたゼオライトから成るハニカム状の触
媒ユニット（集塵ユニット）を要する。 上記触媒ユニットを納める反応槽として、耐熱性、
断熱性、耐酸化性等を備えた特殊な反応槽を要する。 以上より、装置全体がかなりのコスト高となる。

【０００６】また、その他の排気ガス浄化装置、煤塵除
去装置等でも、各種の触媒を要し、該触媒を納める耐熱
性、断熱性、耐酸化性を備えた反応槽等を有し、良好な
反応等を得るためのヒータや自動制御手段等を要して、
装置が複雑化、大型化し、コスト高となり、各種ディー
ゼル車等に適しない欠点がある。

【０００７】本発明はそれらの問題点を解決しようとす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる観点から、請求項
１の発明は、槽内に収容した水中に排気ガスを導入して
該排気ガスにより水中に細かな気泡を多量に生じさせ、
かつ、槽内の上部スペース1aで、その気泡の破裂に伴い
水の粒子乃至微粒子を発生させるとともに、この水の粒
子乃至微粒子とその排気ガスの微粒子とを付着混和させ
る水分混合ガス生成水槽１と、該水分混合ガス生成水槽
からの水分混合ガスを導入してガス中の煤塵や微細な各
種分子をその水分の水滴化で捕集し、捕集後の清浄ガス
を外部へ放出するとともに、捕集した水を上記水分混合
ガス生成水槽１へと還流させる捕集室２と、上記水分混
合ガス生成水槽１に設けた給排水手段とを有して成る。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載した煤
塵等除去装置にあって、上記水分混合ガス生成水槽１内
に、カルシューム（牡蠣殻等）、石灰石等を収納させて
なる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
した煤塵等除去装置にあって、上記水分混合ガス生成水
槽１内の水中に排気ガスによる細かな気泡を多量に生じ
させる手段として、上記水分混合ガス生成水槽１に槽外
から槽内へと気密水密に装入してその先端を槽内の水中
にまで伸出させた排気ガス導入管３を設け、外排気ガス
導入管の先端には多数の小孔を配設した気泡発生端４を
設け、上記捕集室２における水分混合ガス中の煤塵や微
細な各種分子をその水分の水滴化で捕集する手段とし
て、上記捕集室２内に通気性のある凝水体５を設け、上
記水分混合ガス生成水槽１の給排水手段として、上記水
分混合ガス生成水槽１に槽内の水位を定水位に維持する
自動注水装置６と排水弁７付きの排水口８とを設け、ま
た、上記排気導入管３の水槽外の適所に水逆流防止弁９
を設けて成る。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３に記載した煤
塵等除去装置にあって、上記捕集室２を上記水分混合ガ
ス生成水槽１の上方に配して両者間にその捕集室２で捕
集した煤塵や微細な各種分子を含む水を水分混合ガス生
成水槽１へと流下させる還流管10を設け、上記自動注水
装置６として、上記水分混合ガス生成水槽１の上方に補
充用水タンク11を配して該補充用水タンクの上部に常時
閉の給水弁12を有する給水口13を設けるとともに、下部
に常時開の注水弁14を有する注水口15を設け、かつ、該
注水口から注水管16を垂設し、該注水管を上記水分混合
ガス生成水槽１に上方から気密水密に装入して先端開口
部17を水分混合ガス生成水槽１内の定水位の直下に位置
させて成る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、請求項１乃至請求項３に
係る実施の形態を示している。

【００１３】図において、Ａは、ディーゼルエンジン、
Ｂは、該ディーゼルエンジンの排気管に接続した本発明
に係る煤塵等除去装置である。

【００１４】本発明に係る煤塵等除去装置Ｂは十分な消
音機能を有するので、ディーゼルエンジンＡの消音器は
有っても無くてもよい。

【００１５】なお、図示のものでは、ディーゼルエンジ
ンＡを対象としているが、その他の内燃機関や燃焼機関
でもよい。

【００１６】図示の煤塵等除去装置Ｂは、ディーゼルエ
ンジンＡから排出される排気ガスを導入し、該排気ガス
により収容した水を物理的に気化させて水の粒子乃至微
粒子を発生させるとともに、これをその排気ガスの微粒
子と付着混和させて水分混合ガスを得る水分混合ガス生
成水槽１を設け、また、その水分混合ガスを導入し、ガ
ス中の煤塵や微細な各種分子を水分の水滴化で捕集して
捕集後の清浄ガスを外部へ放出し、捕集した水を上記水
分混合ガス生成水槽１へと還流させる捕集室２を設け、
そして、上記水分混合ガス生成水槽１に給排水手段を設
けている。

【００１７】水分混合ガス生成水槽１は、閉鎖型水槽の
槽内上部に水面上方空間としての所定容積の上部スペー
ス1aを設け、ディーゼルエンジンＡから排気ガスを導入
する排気ガス導入管３を槽外から槽内へと気密水密に装
入して先端を槽内の水中にまで伸出させ、該先端には多
数の小孔を配設したジョーロ状の気泡発生端４を設け
て、該気泡発生端の小孔開口部を水面下５０〜６０mmに
位置させ、その排気ガス導入管３の水槽外の適所に水逆
流防止弁９を設けている。

【００１８】捕集室２は、２室を併設して上記水分混合
ガス生成水槽１の上方に配するとともに、両室を下部で
連通させ、各室内にはそれぞれ通気性のある凝水体５を
内装し、一室の上部に上記水分混合ガス生成水槽１の上
部スペース1aからの水分混合ガスを導入する導入口18
を、下部に煤塵や微細な各種分子が混入した汚れた水を
排出する排出口19を、また、他室の上部に捕集後の清浄
ガスを放出する放出口20を配し、上記排出口19から水還
流管10を垂設して、外水還流管の下端を水分混合ガス生
成水槽１へと連ねている。

【００１９】上記凝水体５としては、例えばスチールウ
ールを用いるが、適度な耐水性、耐熱性を有する合成樹
脂製等の不織布、カルシウム（牡蠣殻等）や石灰石のフ
ィルタ等でもよい。

【００２０】水分混合ガス生成水槽１の給排水手段は、
槽内の水位を定水位に維持する自動注水装置６と排水弁
７付きの排水口８とを設けて成り、その自動注水装置６
は、水分混合ガス生成水槽１の上方に補充用水タンク11
を配し、該補充用水タンクの上部に常時閉の給水弁12を
有する給水口13を、また、下部に常時開の注水弁15を設
け、更に、該注水口から注水管16を垂設し、該注水管を
水分混合ガス生成水槽１に上方から水密気密に装入して
先端開口部17を水分混合ガス生成水槽１内の定水位の直
下に位置させている。

【００２１】排気ガス導入管３に設けた水逆流防止弁９
は、何らかの原因で排気ガス導入管３内が負圧になった
ときに開弁して、排気ガス導入管内を外気に開放させる
ようにしたものでよい。

【００２２】如上の構成であり、以下、各部の作用、機
能について説明する。

【００２３】ディーゼルエンジンＡから排気ガスが排出
されると、この排気ガスが導入管３に流入して気泡発生
端４の多数の小孔から水分混合ガス生成水槽１内の水中
に噴出し、水中に細かな気泡が多量に発生する。この気
泡が水分混合ガス生成水槽１内の上部スペース1aへと上
昇して破裂し、この破裂に伴い水の粒子乃至微粒子が生
じ、この水の粒子乃至微粒子とその排気ガスの微粒子と
が付着して混和し、水分混合ガスとなる。

【００２４】この水分混合ガスが捕集室２に流入する
と、室内の凝水体５によって水分が凝集されて水滴化さ
れ、水分と混和した煤塵や微細な各種分子が水分ととも
に水滴として捕集されて、煤塵等を含む汚れた水となっ
て室内を流下し、水還流管10を経て水分混合ガス生成水
槽１に流入する。こうして煤塵等が水分とともに捕集さ
れた後の清浄ガスは捕集室２の放出口20から外部へと放
出される。

【００２５】水分混合ガス生成水槽１に流入した水は、
再び上述のようにして循環されることとなり、次第に汚
れが増していくことになる。その汚れが所定値に達する
と、給排水手段の排水弁７を開弁させて排水口８から外
部へ排水し、無害な状態に処理して廃棄すればよい。

【００２６】水分混合ガス生成水槽１内の水が排水され
又は消費されて空乃至減量状態になると、自動注水装置
６が働いて、水分混合ガス生成水槽１内には所定水位に
達するまで自動的に注水される。

【００２７】この自動注水装置６では、水分混合ガス生
成水槽１内の水の水位が定水位以下になって注水管16の
先端開口部17が空気中に露出すると、水分混合ガス生成
水槽内の空気が注水管16を通じて補充用水タンク11内へ
と流入し、該補充用水タンク内の水と置換されて、この
水が注水管16を経て水分混合ガス生成水槽１内に流下
し、水槽内の水位が定水位まで上昇して注水管16の先端
開口部17が水中に没すると、その補充用水タンク11内へ
の空気の流入が止まって水の流下も止まり、水槽内の水
は定水位に維持される。

【００２８】補充用水タンク11内に給水するときは、ま
ず、下の注水弁14を閉じ、次いで、上の給水弁12を開い
て、給水口13から給水し、再び給水弁12を閉じ、注水弁
14を開けばよい。

【００２９】排気ガス導入管３内が何らかの原因で負圧
になったときは、水逆流防止弁９が働いて水分混合ガス
生成水槽１内の水がディーゼルエンジンＡへと逆流する
のを防止する。

【００３０】なお、水分混合ガス生成水槽１内に水フィ
ルタを内装して、水を浄化するようにしてもよい。この
場合、その水フィルタが汚れたときは新しいものと交換
し、取り外した汚れた水フィルタを焼却処分等により無
害に処理すればよい。

【００３１】水分混合ガス生成水槽１内には、カルシウ
ム（牡蠣殻等）や石灰石21を適宜に収納してもよい。こ
の場合は、水中のＮＯｘ等を分解させることができる。
捕集室２内の凝水体５をカルシウム（牡蠣殻等）や石灰
石のフィルタ等にした場合も同様である。

【００３２】捕集室２には、凝水性能を高めるために冷
却手段を講じてもよい。

【００３３】自動注水装置６は、上述のものに限らず、
自動制御のポンプによるもの等、他の各種のものを用い
ることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。 煤塵や微細な各種分子の捕集、除去に水を用いれば
よく、しかも、この水を循環させサイクル使用するもの
であるから、燃焼反応させる消費薬液を一切必要とせ
ず、経費が極めて低廉である。 水分混合ガス生成水槽１、捕集室２等は小容量で足
り、勿論大きな薬液タンクを要しないから、車両等に搭
載するにしても敷地や建物に定置するにしても極めて好
都合であり、火災の危険性もない。 捕集室２には通気性のあるスチールウール等の凝水
体５を内装すればよく、結晶中に微細な細孔又は空孔を
有するゼオライトで形成したハニカム状の触媒ユニット
はもとより、その他の触媒も一切不要である。 捕集室２等には、触媒ユニットを納める反応槽のよ
うな耐熱性、断熱性、耐酸化性等を要しない。 水槽内にカルシウム（牡蠣殻等）、石灰石等を収納
し、使用することで還流する水に溶け込んだ酸を中和で
きて、装置全体の酸化腐食を防止できるとともに、酸性
ガスの放出による酸性雨をも防止できる。 機械的、電気的手段を要することなく排気ガス量に
比例して自動的に適量の水分を排気ガスに含ませること
ができる。 以上により、装置全体を小型にかつ簡潔に構成でき
て、コストを大幅に低減できる。 装置全体を小型軽量に形成できるから、各種のディ
ーゼル車、農作業機器、可搬性機器等の内燃機関に、更
には、ボイラー等の定着性の燃焼機関に支障なく使用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る煤塵等除去装置の実施の形態を
示す構成要領図である。

【符号の説明】

Ａ…ディーゼルエンジン Ｂ…本発明に係る煤
塵等除去装置 １ 水分混合ガス生成水槽 1a…上部スペース ２…捕集室 ３…排気ガス導入管 ４…気泡発生端 ５…凝水体 ６…自動注水装置 ７…排水弁 ８…排水口 ９…水逆流防止弁 10…水還流管 11…補充用水タンク 12…給水弁 13…給水口 14…注水弁 15…注水口 16…注水管 17…先端開口部 18…導入口 19…排出口 20…放出口 21…石灰石

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/02 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/34 Ｅ 3/04 １３０Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 槽内に収容した水中に排気ガスを導入し
   て該排気ガスにより水中に細かな気泡を多量に生じさ
   せ、かつ、槽内の上部スペース1aで、その気泡の破裂に
   伴い水の粒子乃至微粒子を発生させるとともに、この水
   の粒子乃至微粒子とその排気ガスの微粒子とを付着混和
   させる水分混合ガス生成水槽１と、 該水分混合ガス生成水槽からの水分混合ガスを導入して
   ガス中の煤塵や微細な各種分子をその水分の水滴化で捕
   集し、捕集後の清浄ガスを外部へ放出するとともに、捕
   集した水を上記水分混合ガス生成水槽１へと還流させる
   捕集室２と、 上記水分混合ガス生成水槽１に設けた給排水手段とを有
   して成ることを特徴とする煤塵等除去装置。
2. 【請求項２】 上記水分混合ガス生成水槽１内に、カル
   シューム（牡蠣殻等）、石灰石等を収納させてなる請求
   項１記載の煤塵等除去装置。
3. 【請求項３】 上記水分混合ガス生成水槽１内の水中に
   排気ガスによる細かな気泡を多量に生じさせる手段とし
   て、上記水分混合ガス生成水槽１に槽外から槽内へと気
   密水密に装入してその先端を槽内の水中にまで伸出させ
   た排気ガス導入管３を設け、該排気ガス導入管の先端に
   は多数の小孔を配設した気泡発生端４を設け、 上記捕集室２における水分混合ガス中の煤塵や微細な各
   種分子をその水分の水滴化で捕集する手段として、上記
   捕集室２内に通気性のある凝水体５を設け、 上記水分混合ガス生成水槽１の給排水手段として、上記
   水分混合ガス生成水槽１に槽内の水位を定水位に維持す
   る自動注水装置６と排水弁７付きの排水口８とを設け、 また、上記排気導入管３の水槽外の適所に水逆流防止弁
   ９を設けて成る請求項１又は２に記載した煤塵等除去装
   置。
4. 【請求項４】 上記捕集室２を上記水分混合ガス生成水
   槽１の上方に配して両者間にその捕集室２で捕集した煤
   塵や微細な各種分子を含む水を水分混合ガス生成水槽１
   へと流下させる還流管10を設け、 上記自動注水装置６として、上記水分混合ガス生成水槽
   １の上方に補充用水タンク11を配して該補充用水タンク
   の上部に常時閉の給水弁12を有する給水口13を設けると
   ともに、下部に常時開の注水弁14を有する注水口15を設
   け、かつ該注水口から注水管16を垂設し、該注水管を上
   記水分混合生成水槽１に上方から気密水密に装入して先
   端開口部17を水分混合ガス生成水槽１内の定水位の直下
   に位置させて成る請求項３に記載した煤塵等除去装置。