JP2003113707A - マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法 - Google Patents
マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法Info
- Publication number
- JP2003113707A JP2003113707A JP2001339992A JP2001339992A JP2003113707A JP 2003113707 A JP2003113707 A JP 2003113707A JP 2001339992 A JP2001339992 A JP 2001339992A JP 2001339992 A JP2001339992 A JP 2001339992A JP 2003113707 A JP2003113707 A JP 2003113707A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction tube
- exhaust
- combustion engine
- internal combustion
- microwaves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関排気微粒子をフィルターで捕捉する
ステップを経ずして排気通路中で直接燃焼除去すること
を目的とする。 【解決手段】 排気通路の一部に反応管を挿入し、反応
管を流れる排気微粒子を含むガスに導波管または空胴共
振器を用いてマイクロ波電界を印加して、排気微粒子自
体の発熱と、成分ガスを電離してプラズマ状態に至らし
め、排気微粒子および未燃焼炭化水素ＨＣやＣＯ，ＮＯ
ｘを酸化燃焼して除去する。
ステップを経ずして排気通路中で直接燃焼除去すること
を目的とする。 【解決手段】 排気通路の一部に反応管を挿入し、反応
管を流れる排気微粒子を含むガスに導波管または空胴共
振器を用いてマイクロ波電界を印加して、排気微粒子自
体の発熱と、成分ガスを電離してプラズマ状態に至らし
め、排気微粒子および未燃焼炭化水素ＨＣやＣＯ，ＮＯ
ｘを酸化燃焼して除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技能分野】本発明は内燃機関の排気中の
微粒子や未燃焼の炭化水素などを排気通路中で燃焼除去
して大気汚染を防止する方法関する。
微粒子や未燃焼の炭化水素などを排気通路中で燃焼除去
して大気汚染を防止する方法関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関排気微粒子を除去する方
法としては、排気通路中に複数系統のフィルターを介装
して捕捉した微粒子を交互に加熱燃焼してフィルターの
性能を再生する方式が主流であり、これに関して数多く
の装置上の工夫が提案されている。
法としては、排気通路中に複数系統のフィルターを介装
して捕捉した微粒子を交互に加熱燃焼してフィルターの
性能を再生する方式が主流であり、これに関して数多く
の装置上の工夫が提案されている。
【０００３】その大部分はフィルターの介装に伴うトラ
ブル解決ための工夫であり、例えばフィルターの損傷防
止、フィルターによる背圧上昇防止、フィルター交換時
期の検出、フィルターの逆洗操作などフィルター再生時
間の短縮や効率向上を目的としたものである。また、フ
ィルターを使用せず後燃焼室を設ける方式の提案もある
が、燃焼室の大きさの制約や燃焼管理の困難性から実用
化されていない。
ブル解決ための工夫であり、例えばフィルターの損傷防
止、フィルターによる背圧上昇防止、フィルター交換時
期の検出、フィルターの逆洗操作などフィルター再生時
間の短縮や効率向上を目的としたものである。また、フ
ィルターを使用せず後燃焼室を設ける方式の提案もある
が、燃焼室の大きさの制約や燃焼管理の困難性から実用
化されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は内燃機関の排
気通路にトラブルの元になるフィルターを介装したり、
別途、後燃焼室を設置することなく排気通路中で排気微
粒子や未燃焼炭化水素などを分子レベルで活性化して直
接燃焼除去する方法を提供することである。
気通路にトラブルの元になるフィルターを介装したり、
別途、後燃焼室を設置することなく排気通路中で排気微
粒子や未燃焼炭化水素などを分子レベルで活性化して直
接燃焼除去する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】排気通路の一部にセラミ
ックまたはセラミック内張りの反応管を挿入し、これに
直交する導波管または空胴共振器からマイクロ波電界を
反応管内を流れる排気微粒子や未燃焼炭化水素ガスなど
に印加すると、発熱と電離が生起しプラズマ状態に至
り、排気中の酸素と反応して排気微粒子や未燃焼ガスな
どは瞬時に燃焼除去することができる。
ックまたはセラミック内張りの反応管を挿入し、これに
直交する導波管または空胴共振器からマイクロ波電界を
反応管内を流れる排気微粒子や未燃焼炭化水素ガスなど
に印加すると、発熱と電離が生起しプラズマ状態に至
り、排気中の酸素と反応して排気微粒子や未燃焼ガスな
どは瞬時に燃焼除去することができる。
【０００６】
【作用】排気ガスに強いマイクロ波電界を印加すると、
排気ガス中の電子やイオンが加速されて中性原子、分
子、微粒子と衝突、電離を繰り返しながら急速にその数
が増加し遂に絶縁破壊に至って放電状態を生ずる。すな
わちプラズマ状態に至る。主として炭素からなる排気微
粒子はマイクロ波を受けてそれ自体発熱して燃焼しやす
くなるし、同時に未燃焼炭化水素ＨＣやＣＯ，ＮＯｘも
排気中の酸素と反応して瞬間的に燃焼し、排気はすべて
ガス相になるので排気通路にフィルターを設置する意味
は消滅する。
排気ガス中の電子やイオンが加速されて中性原子、分
子、微粒子と衝突、電離を繰り返しながら急速にその数
が増加し遂に絶縁破壊に至って放電状態を生ずる。すな
わちプラズマ状態に至る。主として炭素からなる排気微
粒子はマイクロ波を受けてそれ自体発熱して燃焼しやす
くなるし、同時に未燃焼炭化水素ＨＣやＣＯ，ＮＯｘも
排気中の酸素と反応して瞬間的に燃焼し、排気はすべて
ガス相になるので排気通路にフィルターを設置する意味
は消滅する。
【０００７】電子密度の高い、安定したプラズマを発生
させるには導波管または空胴共振器内の強い電界を用い
るのが有利である。空胴共振器は小型にすることができ
るので、排気の励起手段として車載用には特に好都合で
ある。排気を通す反応管と導波管または空胴共振器とは
直交するように配置するのが最も有効である。
させるには導波管または空胴共振器内の強い電界を用い
るのが有利である。空胴共振器は小型にすることができ
るので、排気の励起手段として車載用には特に好都合で
ある。排気を通す反応管と導波管または空胴共振器とは
直交するように配置するのが最も有効である。
【０００８】排気プラズマをより高電子密度で安定な状
態に維持したり、拡大して反応容積の増大をはかろうと
する場合には、反応管の周囲から、さらに磁界を印加す
ると電子サイクロトロン層においてエネルギーと数を増
大した電子が弱磁場方向に沿って拡散して比較的容積が
大きくて高密度のプラズマが得られる。１０ＭＨｚない
し３００ＭＨｚの高周波を用いて排気プラズマを生成す
るには、反応管にアンテナを巻き、その外側に磁界コイ
ルを配置し、アンテナへの高周波電流を増加していくと
高密度のプラズマが得られる。これを磁力線に沿って下
流方向の管径の大きい反応管へ導けば容積の大きなプラ
ズマになるが、過拡散を抑えるために反応管の周囲に永
久磁石を配置することもある。
態に維持したり、拡大して反応容積の増大をはかろうと
する場合には、反応管の周囲から、さらに磁界を印加す
ると電子サイクロトロン層においてエネルギーと数を増
大した電子が弱磁場方向に沿って拡散して比較的容積が
大きくて高密度のプラズマが得られる。１０ＭＨｚない
し３００ＭＨｚの高周波を用いて排気プラズマを生成す
るには、反応管にアンテナを巻き、その外側に磁界コイ
ルを配置し、アンテナへの高周波電流を増加していくと
高密度のプラズマが得られる。これを磁力線に沿って下
流方向の管径の大きい反応管へ導けば容積の大きなプラ
ズマになるが、過拡散を抑えるために反応管の周囲に永
久磁石を配置することもある。
【０００９】排気プラズマは数十ｃｍ長の反応管内で生
起するので、この部分は高温に耐えるようにセラミック
管かセラミック内張管とする必要がある。また、前記し
た導波管、空胴共振器、磁界コイルなども高熱を受けや
すいので、外気を送り込んで一括冷却することも工夫す
る。反応管を出たガスは断熱的に膨張させれば温度を下
げることができる。尚、マイクロ波を取り扱う以上、装
置各部からの電界が外に漏れるのを避けるために電磁的
遮蔽措置をとることは当然である。
起するので、この部分は高温に耐えるようにセラミック
管かセラミック内張管とする必要がある。また、前記し
た導波管、空胴共振器、磁界コイルなども高熱を受けや
すいので、外気を送り込んで一括冷却することも工夫す
る。反応管を出たガスは断熱的に膨張させれば温度を下
げることができる。尚、マイクロ波を取り扱う以上、装
置各部からの電界が外に漏れるのを避けるために電磁的
遮蔽措置をとることは当然である。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図１により説明する。図１
は本発明のフローシステムの例を示す。マイクロ波電源
１から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を同軸ケーブル２を
経て空胴共振器３へ導入し、これと直交する反応管６を
流れるカーボンブラックを含有する気体にマイクロ波電
界を印加する。同時に高周波電源４から１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電流をヘリカルアンテナ５に流すと反応管内
にプラズマ１０が生起し、気体中のカーボンブラックは
瞬時に且つ、完全に燃焼、消滅した。一旦、プラズマ状
態が生起すれば、高周波電流を切った後もプラズマは安
定に継続し、出口端７からはカーボンブラックを含まな
いガス相のみが排出された。
は本発明のフローシステムの例を示す。マイクロ波電源
１から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を同軸ケーブル２を
経て空胴共振器３へ導入し、これと直交する反応管６を
流れるカーボンブラックを含有する気体にマイクロ波電
界を印加する。同時に高周波電源４から１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電流をヘリカルアンテナ５に流すと反応管内
にプラズマ１０が生起し、気体中のカーボンブラックは
瞬時に且つ、完全に燃焼、消滅した。一旦、プラズマ状
態が生起すれば、高周波電流を切った後もプラズマは安
定に継続し、出口端７からはカーボンブラックを含まな
いガス相のみが排出された。
【００１１】図１のフローシステムにおける試験条件は
次のとおりであ。 反応管内のガス流速 ： １〜１０ｍ／ｓｅｃ カーボンブラック濃度 ： ０．１〜０．５ｇ／ｌ マイクロ波 ： ２．４５ＧＨｚ ２Ｋｗ 空胴共振器 ： エバンソン型 高周波 ： １３．５６ＭＨｚ １Ｋｗ ヘリカルアンテナ ： ３φ＊２巻き 反応管 ： ２０φ＊５００ｍｍ 石英管
次のとおりであ。 反応管内のガス流速 ： １〜１０ｍ／ｓｅｃ カーボンブラック濃度 ： ０．１〜０．５ｇ／ｌ マイクロ波 ： ２．４５ＧＨｚ ２Ｋｗ 空胴共振器 ： エバンソン型 高周波 ： １３．５６ＭＨｚ １Ｋｗ ヘリカルアンテナ ： ３φ＊２巻き 反応管 ： ２０φ＊５００ｍｍ 石英管
【００１２】
【発明の効果】内燃機関排気微粒子を除去するにあた
り、本発明のマイクロ波プラズマ燃焼を利用すれば、性
能維持管理のために複雑な操作を必要とする従来の排気
微粒子捕捉フィルターが不要となるばかりでなく装置が
小型化できるので車載向けとして有利である。
り、本発明のマイクロ波プラズマ燃焼を利用すれば、性
能維持管理のために複雑な操作を必要とする従来の排気
微粒子捕捉フィルターが不要となるばかりでなく装置が
小型化できるので車載向けとして有利である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１２月１０日（２００１．１２．
１０）
１０）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の構成を示すフローシステム図であ
る。
る。
【符号の説明】
１ マイクロ波電源
２ 同軸ケーブルむ
３ 空胴共振器
４ 高周波電源
５ ヘリカルアンテナ
６ 反応管
７ 出口端
８ カーボンブラック貯槽
９ ブロワー
１０ プラズマ
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｂ０１Ｊ 19/12 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９Ｃ
Ｆ０１Ｎ 3/08
Ｆターム(参考） 3G090 AA06 EA01
3G091 AB14 BA00 BA14 BA15 BA19
HB01
4D002 AA08 AA12 AC10 BA05 BA07
GA01 GB20
4G075 AA03 AA37 BA05 CA02 CA14
CA26 CA47 DA01 EB21 EC30
Claims (4)
- 【請求項１】 内燃機関の排気通路に反応管を介装し、
この反応管内にマイクロ波の電界を印加し、反応管部を
通過する排気微粒子を加熱すると同時に排気ガスを電離
しプラズマ状態に至らしめて燃焼することを特徴とする
マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法。 - 【請求項２】 請求項１の反応管へのマイクロ波の導入
において、反応管を導波管または空胴共振器内に配置
し、排気微粒子および排気ガスにマイクロ波の電界を印
加し、電子密度の高い安定したプラズマ状態に至らしめ
て燃焼することを特徴とするマイクロ波による内燃機関
排気微粒子の除去方法。 - 【請求項３】 請求項１および２において更に１０ＭＨ
ｚないし３００ＭＨｚの高周波電流を反応管に巻いたヘ
リカルアンテナへ流してプラズマ生成を促進することを
特徴とするマイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去
方法。 - 【請求項４】 請求項１，２，３において、反応管の周
囲に磁界を配置してプラズマ状態を拡大して排気微粒子
の燃焼を促進することを特徴とするマイクロ波による内
燃機関排気微粒子の除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001339992A JP2003113707A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001339992A JP2003113707A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113707A true JP2003113707A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19154259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001339992A Pending JP2003113707A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113707A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010169015A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Takeuchi Seisakusho:Kk | 排気ガス浄化装置 |
| JP2010240534A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Clean Technology Co Ltd | 排ガス処理装置における磁場によるプラズマの制御方法及びそれを用いた排ガス処理装置 |
| WO2013161423A1 (ja) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | 株式会社日立国際電気 | 排ガス処理装置、排ガス処理システム、排ガス処理システムの制御方法、制御プログラム、及び筒状管 |
-
2001
- 2001-10-02 JP JP2001339992A patent/JP2003113707A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010169015A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Takeuchi Seisakusho:Kk | 排気ガス浄化装置 |
| JP2010240534A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Clean Technology Co Ltd | 排ガス処理装置における磁場によるプラズマの制御方法及びそれを用いた排ガス処理装置 |
| WO2013161423A1 (ja) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | 株式会社日立国際電気 | 排ガス処理装置、排ガス処理システム、排ガス処理システムの制御方法、制御プログラム、及び筒状管 |
| CN104220709A (zh) * | 2012-04-26 | 2014-12-17 | 株式会社日立国际电气 | 废气处理装置、废气处理系统、废气处理系统的控制方法、控制程序及筒状管 |
| US20150089924A1 (en) * | 2012-04-26 | 2015-04-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Exhaust gas processing device, exhaust gas processing system, method for controlling exhaust gas processing system, control program, and cylindrical tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6772584B2 (en) | Apparatus for removing soot and NOx in exhaust gas from diesel engines | |
| EP0608619B1 (en) | Exhaust gas purification | |
| US5433832A (en) | Exhaust treatment system and method | |
| US7513921B1 (en) | Exhaust gas filter apparatus capable of regeneration of a particulate filter and method | |
| JP4151645B2 (ja) | 排ガス浄化装置及びその制御方法 | |
| WO2001000310A2 (en) | Plasma reforming and partial oxidation of hydrocarbon fuel vapor to produce synthesis gas and/or hydrogen gas | |
| JP2005504207A (ja) | 排ガスを後処理するための装置および方法 | |
| KR100239598B1 (ko) | 다단계 가스 오염물 제거 장치 및 방법 | |
| US5397555A (en) | Process for reducing carbon particles in exhaust gas flows | |
| US8900520B2 (en) | Apparatus for treating exhaust particulate matter | |
| KR100893735B1 (ko) | 매연여과장치용 플라즈마 반응기와 이를 이용한 매연저감장치 | |
| US20060070372A1 (en) | Exhaust gas reactor | |
| US20040168905A1 (en) | Method of generating nitrogen oxides and pertaining system | |
| JP2003113707A (ja) | マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法 | |
| JP2003176710A (ja) | マイクロ波による内燃機関排気微粒子の除去方法 | |
| JP5282727B2 (ja) | 排気浄化装置 | |
| JP3600582B2 (ja) | エンジン排ガスの処理方法およびその装置 | |
| KR20010000416A (ko) | 디젤 엔진에서 배출되는 매연 제거 플라즈마 장치 | |
| JP2017203441A (ja) | 排気浄化装置 | |
| KR100451427B1 (ko) | 마이크로웨이브를 이용한 디젤 자동차의 배기가스 정화장치 | |
| KR200374504Y1 (ko) | 촉매박막형 고전압 건식 방전필터를 갖는 자동차배기가스 정화장치 | |
| KR20020065194A (ko) | 배기가스 후처리장치 | |
| CN100558449C (zh) | 用微波处理废气的方法和所用的装置 | |
| JPH08290029A (ja) | 排ガス処理方法及び排ガス処理装置 | |
| JP2004068800A (ja) | 自動車の低燃費化方法 |