JP2009512810A - プラズマ反応装置およびこれを用いた排気ガス内の粒子状物質の低減システム - Google Patents
プラズマ反応装置およびこれを用いた排気ガス内の粒子状物質の低減システム Download PDFInfo
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Description
Claims (41)
- 燃料貯蔵タンクから供給される炭化水素系燃料を燃焼させるエンジンの排気管に連結され、排気ガス中の粒子状物質を捕集して除去する排気ガス内の粒子状物質の低減システムであって、
当該低減システムは、
気体流入口と排出口とを具備したプラズマ反応器、および
フィルターを具備したDPF(Diesel Particulate Filter)装置を含み、
前記エンジンの排気管は前記プラズマ反応器の気体流入口と連結され、前記プラズマ反応器の排出口は前記DPF装置と連結され、
前記エンジンから排出される排気ガスは、前記プラズマ反応器を経て加熱された後、前記DPF装置に伝達されることを特徴とする。 - 請求項1に記載の低減システムにおいて、
前記プラズマ反応器は、
前記気体流入口と排出口とが形成される反応炉と、前記反応炉の下端に形成され、前記気体流入口と連通され、流入ホールを介して前記反応炉と連通される混合チャンバーを具備したベースとを含む本体、および
前記ベースに支持され、前記反応炉の内面と離隔されながら当該反応炉の内部に突出される電極を含むことを特徴とする。 - 請求項2に記載の低減システムにおいて、
前記本体のベースには燃料注入口が形成され、前記電極には前記混合チャンバーと連通される加熱チャンバーが形成され、前記燃料注入口は前記加熱チャンバーと連結されていることを特徴とする。 - 請求項3に記載の低減システムにおいて、
前記燃料注入口には前記本体のベースに固定される燃料噴射器が装着されていることを特徴とする。 - 請求項3に記載の低減システムにおいて、
前記反応炉の壁体内には、前記反応炉の周囲に沿って螺旋形に形成され、前記気体流入口と前記混合チャンバーとを連通する熱交換導管が形成されていることを特徴とする。 - 請求項3に記載の低減システムにおいて、
前記流入ホールは、前記反応炉の内面の法線に対して角度をなして傾斜がつくように当該反応炉の内面に形成され、前記混合チャンバー内で気体と燃料が混合されてなる混合燃料が、回転流を形成しながら前記流入ホールを介して前記反応炉の内部に流入し、前記電極の外周面を流動することを特徴とする。 - 燃料貯蔵タンクから供給される炭化水素系燃料を燃焼させるエンジンの排気管に連結され、排気ガス中の粒子状物質を捕集して除去する排気ガス内の粒子状物質の低減システムであって、
当該低減システムは、
気体流入口と排出口とを具備したプラズマ反応器、および
フィルターを具備したDPF(Diesel Particulate Filter)装置を含み、
前記エンジンの排気管は分岐されて前記DPF装置と前記プラズマ反応器の気体流入口に各々連結され、前記プラズマ反応器の排出口は前記エンジンとDPF装置を連結する排気管に連通され、
前記エンジンから排出される排気ガスの一部は、前記プラズマ反応器を経て加熱された後、前記DPF装置に伝達されることを特徴とする。 - 請求項7に記載の低減システムにおいて、
前記プラズマ反応器は燃料注入口を具備し、前記燃料注入口は前記燃料貯蔵タンクと連結され、
前記燃料注入口を介して注入される燃料は、前記気体流入口を介して流入される排気ガスとともに前記反応炉内でプラズマ反応を起こし、前記排気ガスと比較して相対的に低温で酸化され得る予備酸化物質に改質され、あるいは前記排気ガスの温度を上げるために燃焼され、前記DPF装置に伝達されることを特徴とする。 - 請求項8に記載の低減システムにおいて、
前記予備酸化物質は、水素または一酸化炭素を含むことを特徴とする。 - 請求項8に記載の低減システムにおいて、
前記プラズマ反応器は、
前記気体流入口と排出口とが形成される反応炉と、前記反応炉の下端に形成され、前記気体流入口と連通され、流入ホールを介して前記反応炉と連通される混合チャンバーを具備したベースとを含む本体、および
前記ベースに支持され、前記反応炉の内面と離隔されながら当該反応炉の内部に突出される電極を含み、
前記燃料注入口は前記本体のベースに形成され、前記電極には前記混合チャンバーと連通される加熱チャンバーが形成され、前記燃料注入口は前記加熱チャンバーと連結されていることを特徴とする。 - 請求項10に記載の低減システムにおいて、
前記反応炉の壁体内には、前記反応炉の周囲に沿って螺旋形に形成され、前記気体流入口と前記混合チャンバーとを連通する熱交換導管が形成されていることを特徴とする。 - 請求項10に記載の低減システムにおいて、
前記流入ホールは、前記反応炉の内面の法線に対して角度をなして傾斜がつくように当該反応炉の内面に形成され、前記混合チャンバー内で気体と燃料が混合されてなる混合燃料が、回転流を形成しながら前記流入ホールを介して前記反応炉の内部に流入し、前記電極の外周面を流動することを特徴とする。 - 請求項10に記載の低減システムにおいて、
前記燃料注入口には前記本体のベースに固定される燃料供給管が装着され、前記燃料供給管の側面には気体供給管が互いに連通するように装着され、それによって前記燃料供給管を介して供給される燃料を、前記気体供給管を介して供給される気体とともに前記加熱チャンバー内に噴射することを特徴とする。 - 燃料貯蔵タンクから供給される炭化水素系燃料を燃焼させるエンジンの排気管に連結され、排気ガス中の粒子状物質を捕集して除去する排気ガス内の粒子状物質の低減システムであって、
当該低減システムは、
気体流入口と排出口とを具備したプラズマ反応器、および
フィルターを具備したDPF(Diesel Particulate Filter)装置を含み、
前記エンジンの排気管は前記DPF装置と連通され、前記プラズマ反応器の排出口は前記エンジンとDPF装置を連結する排気管と連通され、
前記プラズマ反応器は燃料注入口を具備し、前記燃料注入口は前記燃料貯蔵タンクと連結され、
前記燃料注入口を介して注入される燃料は、前記反応炉内でプラズマ反応を起こし、前記排気ガスと比較して相対的に低温で酸化され得る予備酸化物質に改質され、あるいは前記排気ガスの温度を上げるために燃焼され、前記DPF装置に伝達されることを特徴とする。 - 請求項14に記載の低減システムにおいて、
前記プラズマ反応器は、
前記気体流入口と排出口とが形成される反応炉と、前記反応炉の下端に形成され、前記気体流入口と連通され、流入ホールを介して前記反応炉と連通される混合チャンバーを具備したベースとを含む本体、および
前記ベースに支持され、前記反応炉の内面と離隔されながら当該反応炉の内部に突出される電極を含むことを特徴とする。 - 請求項15に記載の低減システムにおいて、
前記燃料注入口は前記本体のベースに形成され、前記電極には前記混合チャンバーと連通される加熱チャンバーが形成され、前記燃料注入口は前記加熱チャンバーと連結されていることを特徴とする。 - 請求項15に記載の低減システムにおいて、
前記流入ホールは、前記反応炉の内面の法線に対して角度をなして傾斜がつくように当該反応炉の内面に形成され、前記混合チャンバー内で気体と燃料が混合されてなる混合燃料が、回転流を形成しながら前記流入ホールを介して前記反応炉の内部に流入し、前記電極の外周面を流動することを特徴とする。 - 請求項15に記載の低減システムにおいて、
前記反応炉の壁体内には、前記反応炉の周囲に沿って螺旋形に形成され、前記気体流入口と前記混合チャンバーとを連通する熱交換導管が形成されていることを特徴とする。 - 燃料貯蔵タンクから供給される炭化水素系燃料を燃焼させるエンジンの排気管に連結され、排気ガス中の粒子状物質を捕集して除去する排気ガス内の粒子状物質の低減システムであって、
当該低減システムは、
気体流入口と排出口とを具備したプラズマ反応器、および
フィルターを具備したDPF(Diesel Particulate Filter)装置を含み、
前記エンジンの排気管は前記DPF装置と連結され、前記プラズマ反応器の排出口は前記エンジンとDPF装置を連結する排気管に連通され、
前記プラズマ反応器は、
前記気体流入口と排出口とが形成される反応炉と、前記反応炉の下端に形成され、前記気体流入口と連通され、流入ホールを介して前記反応炉と連通される混合チャンバーを具備したベースを含む本体、
前記ベースに支持され、前記反応炉の内面と離隔されながら当該反応炉の内部に突出される電極、
前記本体のベースに形成される第1の燃料注入口に装着され、前記混合チャンバー内に液状燃料を噴射する第1の燃料噴射器、および
前記反応炉と連結される第2の燃料注入口に装着され、前記反応炉内に液状燃料を噴射する第2の燃料噴射器とを含むことを特徴とする。 - 請求項19に記載の低減システムにおいて、
前記電極には前記混合チャンバーと連通される加熱チャンバーが形成され、前記第1の燃料注入口は前記加熱チャンバーと連結され、前記第1の燃料噴射器は前記加熱チャンバー内に液状燃料を噴射することを特徴とする。 - 請求項19に記載の低減システムにおいて、
前記第2の燃料噴射器は、前記反応炉の側方で当該反応炉の内面に対して角度をなして傾斜がつくように装着され、前記反応炉内の前記電極の上部に向かって液状燃料を噴射して供給することを特徴とする。 - 請求項19に記載の低減システムにおいて、
前記第1の燃料噴射器および第2の燃料噴射器は前記燃料貯蔵タンクと連結されていることを特徴とする。 - 請求項19に記載の低減システムにおいて、
前記排気管内には、前記プラズマ反応器の排出口と隣接して排気ガスの横風を防ぐための保護板が形成されていることを特徴とする。 - 請求項23に記載の低減システムにおいて、
前記保護板は、前記プラズマ反応器の排出口の前方の、前記排気ガスの上流側に設置されていることを特徴とする。 - 請求項19に記載の低減システムにおいて、
前記排気管の前記プラズマ反応器に対応する位置に形成される第3の燃料注入口に装着される第3の燃料噴射器を更に含むことを特徴とする。 - 請求項19に記載の低減システムにおいて、
前記流入ホールは、前記反応炉の内面の法線に対して角度をなして傾斜がつくように当該反応炉の内面に形成され、前記混合チャンバー内で気体と燃料が混合されてなる混合燃料が、回転流を形成しながら前記流入ホールを介して前記反応炉の内部に流入し、前記電極の外周面を流動することを特徴とする。 - 請求項19に記載の低減システムにおいて、
前記反応炉の壁体内には、前記反応炉の周囲に沿って螺旋形に形成され、前記気体流入口と前記混合チャンバーとを連通する熱交換導管が形成されていることを特徴とする。 - 燃料貯蔵タンクから供給される炭化水素系燃料を燃焼させるエンジンの排気管に連結され、排気ガス中の粒子状物質を捕集して除去する排気ガス内の粒子状物質の低減システムであって、
当該低減システムは、
気体流入口と排出口とを有する反応炉と、その内部に形成される加熱チャンバーを有し、前記反応炉の内部に突出する電極とを具備したプラズマ反応器、および
フィルターを具備したDPF(Diesel Particulate Filter)装置を含み、
前記エンジンの排気管は前記DPF装置と連結され、前記プラズマ反応器の排出口は前記エンジンとDPF装置を連結する排気管に連通され、
前記プラズマ反応器は、前記電極の加熱チャンバーと連結される燃料注入口に装着され、前記加熱チャンバー内に液状燃料を噴射して供給する燃料噴射器を含み、
前記電極は、前記反応炉の内部を前記加熱チャンバーと連通させる噴射ノズルを含むことを特徴とする。 - 請求項28に記載の低減システムにおいて、
前記電極の噴射ノズルは、前記電極の外表面に対して角度をなして傾斜がつくように形成されていることを特徴とする。 - 請求項28に記載の低減システムにおいて、
前記プラズマ反応器は、
反応炉と、前記反応炉の下端に形成され、前記気体流入口と連通され、流入ホールを介して前記反応炉と連通される混合チャンバーを具備したベースとを含む本体を含み、
前記電極は、前記ベースに支持されていることを特徴とする。 - 請求項30に記載の低減システムにおいて、
前記流入ホールは、前記反応炉の内面の法線に対して角度をなして傾斜がつくように当該反応炉の内面に形成され、前記混合チャンバー内で気体と燃料が混合されてなる混合燃料が、回転流を形成しながら前記流入ホールを介して前記反応炉の内部に流入し、前記電極の外周面を流動することを特徴とする。 - 請求項30に記載の低減システムにおいて、
前記反応炉の壁体内には、前記反応炉の周囲に沿って螺旋形に形成され、前記気体流入口と前記混合チャンバーとを連通する熱交換導管が形成されていることを特徴とする。 - 気体流入口と排出口とが形成される反応炉と、前記反応炉の下端に形成され、前記気体流入口と連通され、流入ホールを介して前記反応炉と連通される混合チャンバーを具備したベースとを含む本体、
前記ベースに支持され、前記反応炉の内面と離隔されながら当該反応炉の内部に突出され、その内部に前記混合チャンバーと連通される加熱チャンバーを具備する電極、
前記本体のベースに形成される第1の燃料注入口に装着され、前記加熱チャンバー内に液状燃料を噴射して供給する第1の燃料噴射器、および
前記反応炉と連結される第2の燃料注入口に装着され、前記反応炉内に液状燃料を噴射して供給する第2の燃料噴射器を含む、
ことを特徴とするプラズマ反応器。 - 請求項33に記載のプラズマ反応器において、
前記第2の燃料噴射器は、前記反応炉の側方で当該反応炉の内面に対して角度をなして傾斜がつくように装着され、前記反応炉内の前記電極の上部に向かって液状燃料を噴射して供給することを特徴とする。 - 請求項33に記載のプラズマ反応器において、
前記第1の燃料噴射器および第2の燃料噴射器は燃料貯蔵タンクと連結されていることを特徴とする。 - 請求項33に記載のプラズマ反応器において、
前記流入ホールは、前記反応炉の内面の法線に対して角度をなして傾斜がつくように当該反応炉の内面に形成され、前記混合チャンバー内で気体と燃料が混合されてなる混合燃料が、回転流を形成しながら前記流入ホールを介して前記反応炉の内部に流入し、前記電極の外周面を流動することを特徴とする。 - 請求項33に記載のプラズマ反応器において、
前記反応炉の壁体内には、前記反応炉の周囲に沿って螺旋形に形成され、前記気体流入口と前記混合チャンバーとを連通する熱交換導管が形成されていることを特徴とする。 - 気体流入口と排出口とが形成される反応炉と、前記反応炉の下端に形成され、前記気体流入口と連通され、流入ホールを介して前記反応炉と連通される混合チャンバーを具備したベースとを含む本体、
前記ベースに支持され、前記反応炉の内面と離隔されながら当該反応炉の内部に突出され、その内部に前記混合チャンバーと連通される加熱チャンバーを具備する電極、および
前記本体のベースに形成される燃料注入口に装着され、前記加熱チャンバー内に液状燃料を噴射して供給する燃料噴射器を含み、
前記電極は、前記反応炉の内部を前記加熱チャンバーと連通する噴射ノズルを含む
ことを特徴とするプラズマ反応器。 - 請求項38に記載の低減システムにおいて、
前記電極の噴射ノズルは、前記電極の外表面に対して角度をなして傾斜がつくように形成されていることを特徴とする。 - 請求項38に記載の低減システムにおいて、
前記流入ホールは、前記反応炉の内面の法線に対して角度をなして傾斜がつくように当該反応炉の内面に形成され、前記混合チャンバー内で気体と燃料が混合されてなる混合燃料が、回転流を形成しながら前記流入ホールを介して前記反応炉の内部に流入し、前記電極の外周面を流動することを特徴とする。 - 請求項38に記載の低減システムにおいて、
前記反応炉の壁体内には、前記反応炉の周囲に沿って螺旋形に形成され、前記気体流入口と前記混合チャンバーとを連通する熱交換導管が形成されていることを特徴とする。
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