JP2003176710A - 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
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- JP2003176710A JP2003176710A JP2001402474A JP2001402474A JP2003176710A JP 2003176710 A JP2003176710 A JP 2003176710A JP 2001402474 A JP2001402474 A JP 2001402474A JP 2001402474 A JP2001402474 A JP 2001402474A JP 2003176710 A JP2003176710 A JP 2003176710A
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- internal combustion
- combustion engine
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- 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
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- Processes For Solid Components From Exhaust (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又は空胴共振
器を用いてマイクロ波電界を印加するに当たり、反応管
の上流側において火花放電又はコロナ放電などによる予
備電離を行って安定なマイクロ波プラズマの生成を促
し、このプラズマ中で排気微粒子や未燃焼炭化水素、一
酸化炭素を瞬時に酸化、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又は空胴共振
器を用いてマイクロ波電界を印加するに当たり、反応管
の上流側において火花放電又はコロナ放電などによる予
備電離を行って安定なマイクロ波プラズマの生成を促
し、このプラズマ中で排気微粒子や未燃焼炭化水素、一
酸化炭素を瞬時に酸化、除去する。
Description
【発明の詳細な説明】
【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に関する。 【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。 【０００３】その大部分はフイルターの介装に伴うトラ
ブル解決のための工夫であり、例えばフイルターの損傷
防止、フイルターによる背圧上昇防止、フイルター交換
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排
気ガスの過剰酸素と反応させ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
ック又はセラミック内張りの反応管を介装し、これに直
交する導波管又は空胴共振器からマイクロ波電界を反応
管内を流れる排気ガスに印加するに当たり、導波管又は
空胴共振器の上流側において排気ガスを予備電離するこ
とによりマイクロ波プラズマの安定生成を促し、このプ
ラズマ中で排気微粒子や未燃焼炭化水素などを排気中の
過剰酸素と反応させて瞬時に燃焼除去することができ
る。本発明は特願２００１−３３９９９２に改良を加え
たものである。 【０００６】 【作用】排気ガスに、強いマイクロ波電界を印加する
と、主として炭素からなる排気微粒子はそれ自体発熱す
るし、排気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。しかし、排気ガスのような比
較的高い圧力のガス中においてはマイクロ波電界のみで
は安定なプラズマ生成が困難な場合があるのでこれを解
決する手段として予備電離操作を行う。 【０００７】予備電離操作はマイクロ波電界印加より上
流側において行う。例えば火花放電又はコロナ放電を行
ってあらかじめ多量の電子を発生させこれをマイクロ波
電界へ供給すると安定なマイクロ波プラズマを維持する
ことができる。 【０００８】予備電離の方法としては火花放電又はコロ
ナ放電の他に光電離や衝撃波を利用する方法などがある
が、車載用としては火花放電又はコロナ放電が簡便で実
用的である。火花放電は針状陰極と平板陽極の複数対を
前記反応管の上流に設置し両極間に高電圧を印加するこ
とによって容易に実現でき予備電離の目的が達成され
る。更に手近な手段としてはガソリンエンジン用点火プ
ラグを電極として利用することができる。予備放電のた
めのコロナ放電にも色々な形式がある。例えば先端放
電、沿面放電、ブラシ放電などがあるが、取り付け場所
の条件により陰極を分割する工夫も必要となる。尚、放
電は連続的でも又はパルス的でもどちらでもよく、マイ
クロ波プラズマを継続するに必要な量の電子やイオンを
発生、供給できればよい。 【０００９】前記したように予備電離によつて生成した
電子やイオンがマイクロ波電界へ流れこむと“電子なだ
れ”を起こしてプラズマ状態に至る。このプラズマは予
備電離による電子やイオンが一定量以上供給され続けら
れている限り安定に維持されるので、プラズマ中で排気
微粒子は瞬時に酸化されてガス相となる。本発明におい
ては通常、排気微粒子は排気ガスの過剰酸素により完全
燃焼するが、エンジン始動時のように黒煙排気となりや
すい時点では外気を取り入れ酸素濃度を上げて完全燃焼
を達成させる。また、燃焼ガスをマフラーで断熱的に膨
張させて温度を低下させるとＮＯｘが減少する。 【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空気にマイクロ波電
界を印加する。一方、前記空胴共振器の上流側の排気通
路内に装着した４個の自動車用点火プラグ４に高圧電源
５からそれぞれ１５ＫＶの電圧を印加すると略連続的に
火花放電が発生し、同時に反応管内にマイクロ波プラズ
マが生成した。反応管内を流れる気流中のカーボンブラ
ックは瞬時に且つ、完全に燃焼、消滅した。この状態は
火花放電による予備電離操作実施中は安定して継続し、
反応管内の気体の流速を１〜１０ｍ／ｓｅｃ，カーボン
ブラック濃度を０．１〜０．５ｇ／ｌの範囲に変化させ
ても排出端からはガス相のみが排出された。 【００１１】 【発明の効果】内燃機関排気微粒子を除去するに当た
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、消耗部品がないため殆どメンテナンスフリ
ーであるので車載向けとして有利である。
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に関する。 【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。 【０００３】その大部分はフイルターの介装に伴うトラ
ブル解決のための工夫であり、例えばフイルターの損傷
防止、フイルターによる背圧上昇防止、フイルター交換
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排
気ガスの過剰酸素と反応させ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
ック又はセラミック内張りの反応管を介装し、これに直
交する導波管又は空胴共振器からマイクロ波電界を反応
管内を流れる排気ガスに印加するに当たり、導波管又は
空胴共振器の上流側において排気ガスを予備電離するこ
とによりマイクロ波プラズマの安定生成を促し、このプ
ラズマ中で排気微粒子や未燃焼炭化水素などを排気中の
過剰酸素と反応させて瞬時に燃焼除去することができ
る。本発明は特願２００１−３３９９９２に改良を加え
たものである。 【０００６】 【作用】排気ガスに、強いマイクロ波電界を印加する
と、主として炭素からなる排気微粒子はそれ自体発熱す
るし、排気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。しかし、排気ガスのような比
較的高い圧力のガス中においてはマイクロ波電界のみで
は安定なプラズマ生成が困難な場合があるのでこれを解
決する手段として予備電離操作を行う。 【０００７】予備電離操作はマイクロ波電界印加より上
流側において行う。例えば火花放電又はコロナ放電を行
ってあらかじめ多量の電子を発生させこれをマイクロ波
電界へ供給すると安定なマイクロ波プラズマを維持する
ことができる。 【０００８】予備電離の方法としては火花放電又はコロ
ナ放電の他に光電離や衝撃波を利用する方法などがある
が、車載用としては火花放電又はコロナ放電が簡便で実
用的である。火花放電は針状陰極と平板陽極の複数対を
前記反応管の上流に設置し両極間に高電圧を印加するこ
とによって容易に実現でき予備電離の目的が達成され
る。更に手近な手段としてはガソリンエンジン用点火プ
ラグを電極として利用することができる。予備放電のた
めのコロナ放電にも色々な形式がある。例えば先端放
電、沿面放電、ブラシ放電などがあるが、取り付け場所
の条件により陰極を分割する工夫も必要となる。尚、放
電は連続的でも又はパルス的でもどちらでもよく、マイ
クロ波プラズマを継続するに必要な量の電子やイオンを
発生、供給できればよい。 【０００９】前記したように予備電離によつて生成した
電子やイオンがマイクロ波電界へ流れこむと“電子なだ
れ”を起こしてプラズマ状態に至る。このプラズマは予
備電離による電子やイオンが一定量以上供給され続けら
れている限り安定に維持されるので、プラズマ中で排気
微粒子は瞬時に酸化されてガス相となる。本発明におい
ては通常、排気微粒子は排気ガスの過剰酸素により完全
燃焼するが、エンジン始動時のように黒煙排気となりや
すい時点では外気を取り入れ酸素濃度を上げて完全燃焼
を達成させる。また、燃焼ガスをマフラーで断熱的に膨
張させて温度を低下させるとＮＯｘが減少する。 【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空気にマイクロ波電
界を印加する。一方、前記空胴共振器の上流側の排気通
路内に装着した４個の自動車用点火プラグ４に高圧電源
５からそれぞれ１５ＫＶの電圧を印加すると略連続的に
火花放電が発生し、同時に反応管内にマイクロ波プラズ
マが生成した。反応管内を流れる気流中のカーボンブラ
ックは瞬時に且つ、完全に燃焼、消滅した。この状態は
火花放電による予備電離操作実施中は安定して継続し、
反応管内の気体の流速を１〜１０ｍ／ｓｅｃ，カーボン
ブラック濃度を０．１〜０．５ｇ／ｌの範囲に変化させ
ても排出端からはガス相のみが排出された。 【００１１】 【発明の効果】内燃機関排気微粒子を除去するに当た
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、消耗部品がないため殆どメンテナンスフリ
ーであるので車載向けとして有利である。
【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。 【符号の説明】 １ マイクロ波電源 ２ 同軸ケーブル ３ 空胴共振器 ４ 点火プラグ ５ 高圧電源 ６ 反応管 ７ 排出端 ８ カーボンブラック貯槽 ９ ブロワー １０ プラズマ
る。 【符号の説明】 １ マイクロ波電源 ２ 同軸ケーブル ３ 空胴共振器 ４ 点火プラグ ５ 高圧電源 ６ 反応管 ７ 排出端 ８ カーボンブラック貯槽 ９ ブロワー １０ プラズマ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関の排気通路に反応管を介装し、
この反応管内を流れる微粒子を含む排気ガスにマイクロ
波電界を印加するに当たり、導波管又は空胴共振器の上
流側において、排気ガスの予備電離を行うことにより安
定なマイクロ波プラズマを生成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 |
|---|---|---|---|
| JP2001402474A JP2003176710A (ja) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP2001402474A JP2003176710A (ja) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | 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 |
|---|---|
| JP2003176710A true JP2003176710A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19190248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001402474A Pending JP2003176710A (ja) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | 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) | JP2003176710A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011122526A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Denso Corp | 排気浄化装置 |
| CN102258970A (zh) * | 2010-05-25 | 2011-11-30 | 罗代洪 | 一种微波反应釜 |
| JP2014122638A (ja) * | 2005-09-20 | 2014-07-03 | Imagineering Inc | プラズマ装置 |
| CN106523075A (zh) * | 2015-09-09 | 2017-03-22 | 东北林业大学 | 基于电晕放电的线管式柴油车尾气微粒捕集器 |
-
2001
- 2001-12-07 JP JP2001402474A patent/JP2003176710A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014122638A (ja) * | 2005-09-20 | 2014-07-03 | Imagineering Inc | プラズマ装置 |
| JP2015221428A (ja) * | 2005-09-20 | 2015-12-10 | イマジニアリング株式会社 | 有害排出物、揮発性有害化学物質、浮遊粒子状物質又はススの削減・低減のための処理装置及びオゾン発生装置 |
| JP2016187559A (ja) * | 2005-09-20 | 2016-11-04 | イマジニアリング株式会社 | 処理装置 |
| JP2011122526A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Denso Corp | 排気浄化装置 |
| CN102258970A (zh) * | 2010-05-25 | 2011-11-30 | 罗代洪 | 一种微波反应釜 |
| CN102258970B (zh) * | 2010-05-25 | 2014-10-08 | 罗代洪 | 一种微波反应釜 |
| CN106523075A (zh) * | 2015-09-09 | 2017-03-22 | 东北林业大学 | 基于电晕放电的线管式柴油车尾气微粒捕集器 |
| CN106523075B (zh) * | 2015-09-09 | 2020-01-24 | 东北林业大学 | 基于电晕放电的线管式柴油车尾气微粒捕集器 |
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