JPH0810577A

JPH0810577A - 自動車排気ガスの浄化

Info

Publication number: JPH0810577A
Application number: JP6184221A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Tanaka; 友爾田中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】自動車の前後にクッション性水タンクを架設
し、このタンクの水を微量浄化器中のタングステン酸、
モリブデン酸アルカリや石灰石、苛性アルカリに添加し
て、混合液を多孔質セラミックスに導入し、又は、ゲル
化物に混じて、これをガス通路の多孔内に充填含浸せし
めて、こらに排気ガスを静電気で活性化せしめた後、吸
着錯化せしめて除去し、燃料電池や水素ガスエンヂンと
併用せしめて副生するから水液を水タンクに補給せしめ
て、排気ガスの脱Ｎｏｘ、Ｓｏｘを行い、大気汚染を減
少せしめる。【効果】ＮｏｘやＳｏｘ量を１０Ｐ．Ｐ．Ｍ以下に低下
せしめ、補給水の供給を燃料電池による副生水で補充せ
しめ、自動車の赤信号停車時にこの電気自動車としての
切換えを行い、大気汚染を少なくすると共に自動車の前
後に架設したクッション性水タンクの具備によって交通
障害を減少せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、自動車排気ガスのＮｏｘやＳｏｘとを除去
し、燃費を節約する事を目的としたもので、タングステ
ン酸塩とモリブデン酸塩の水と含水炭素、吸水樹脂がＮ
ｏｘやＳｏｘを吸収錯塩化して除去する方法と、ラヂエ
ーション性ジルコニウム、ハフニウムの砂砿を赤土粘
土、ラジエーション性ベントナイト、ゼオラライトと石
灰石、ラジエーション性白金属の入った磁鉄砿石を混合
して焼成した多孔性セラミックスを燃料液中に沈殿し、
排気ガスを更にセラミックス焼成体で接触せしめて分解
したものをタングステン酸、モリブデン酸塩水のゲル化
物や繊維質に吸収せしめたものを以て接触せしめ、Ｎｏ
ｘやＳｏｘを吸着除去せしめる事を特徴とした浄化器に
かかる内容である。一般公知のＮｏｘの除去法として
は、アンモニアガスを燃料に混入して燃焼せしめ又は燃
焼ガスにアンモニウ水を混合せしめて、白金、コバル
ト、ニッケル、銅、チタン触媒で高温処理してＮｏｘ酸
化物を水と窒素ガスに分解して脱窒化する方法が公知と
なっている。この方法に於いては、アンモニアガス濃度
が重い時にはＳｏｘも化合するがアンモニアガスも同時
に排出し、大気汚染となりアンモニアが少なくないとＳ
ｏｘはそのまま大気中に放出される。又、そのＮｏｘや
Ｓｏｘが自動車の排気ガス中に拡散する場合の多くは、
赤信号の出た道路の交差点の場合が多く、走行自動車の
台数の多い程大気汚染の要因となっている。この自動車
のストップしている間に於いて、この排気ガスをスイッ
チによって自動的に本接触器中に通じせしめ、吸着して
脱ＮｏｘやＳｏｘを行はしめる時は、触媒の寿命を自ら
長く利用され、水液の乱用も少なくすむから一日一回の
水の補給によって目的を達する事が出来る。そして、こ
の水液は自動車衝突時のクッション材として自動車の前
面と後部にクッション性タンクとして固定する事によっ
て安全性を高、そのタンクのクッションタンクの水を細
管で導入して浄化器内に接続導入したものを、浄化水と
して使用する時はより新企性が保持される。そして、Ｎ
ｏｘばかりでなく、Ｓｏｘも水液中で除去されるので両
者が同時に取れる効果がある。そして、炭酸ガスもトリ
エタノールアンミンやそのアルカリ塩を水に添加する事
によって分離浄化される。この水の補給は燃料電池を電
極として積載する時に生ずる水液を熱交換器で交換した
水蒸気を凝縮した回収水液を利用する時は、電機自動車
による浄化した排気ガスを利用出来るので、自動車の停
止信号に於けるエンジン排気ガスの浄化を目的とした切
換えを可能にするので、大気汚染はそれだけ減少する。
大都会に於ける信号による車の停滞は、１０〜６０ｋｍ
に及ぶ場合もあり、排気ガスの３０％をこの切換えによ
って大気汚染を予防するばかりでなくこの過剰の水液は
排気ガス温度の冷却に利用された吸水タンクに導入され
タングステン酸、モリブデン酸塩水に混合されて水分の
補助を行うので、一日中走行してもその水分の補給は必
要ない。亦、この燃料電池に於ける発生水蒸気は、Ｎｏ
ｘやＳｏｘの吸着剤として再利用されるばかりでなく、
水タンクは自動車衝突の護衛材として自動車の前後の水
タンクに連結する事によって安全走行を保持する事が出
来る。この燃料電池の電極としては、シリコン合金が使
用され白金鍍金を施したものやチタン線、ステンレス線
の白金鍍金電極が使用され、燃料として水素ガスや酸素
ガスやブロパンガスが使用される。水素ガスによる発動
エンヂンを使用する場合には燃焼後の生成水分を補給水
として利用出来るが、水素ガスと酸素ガス混入空気との
混合ガスエンヂンに於ける水分を使用する事も出来る
し、水素や酸素ガスを燃料電池として発電せしめ、この
発電力で電動機を可動せしめる事も含まれる。この様
に、都市交通に於いて一般ガソリン内燃機で作動せしめ
る時は、赤信号に於いて車を停止せしめるが内燃機をフ
ル可動せしめる時は多量に発生するＮｏｘ、Ｓｏｘの有
害ガスを抑制せしめるにこのガソリン内燃機の排気ガス
口にＮｏｘ、Ｓｏｘをキャツチするタングステン酸、モ
リブン酸塩を含有する水液を吸着せしめた多孔質繊維や
セラミックスに接触せしめて錯化吸収せしめ脱硝脱硫を
行はせしめる時に浪費する水分の補給をクッション性プ
ラスチックタンクに一旦収容し、このｑｙｈを自動車の
前面と後部に架設して衝突、追突に対して結衝効果を発
揮せしめる衝激圧を緩和せしめると共に、このタンク中
の水分の減少を防ぐために燃料電池による作動する電機
電動機を架設せしめるが、ガソリン内燃機を水素ガス空
気ガス燃焼機で作動せしめて、排気ガスによる大気汚染
を抑制せしめる様にした自動車内燃機を併設して、交通
停滞に伴って多量に発生するＮｏｘとＳｏｘを減少抑制
せしめる様にし、その燃焼によって生ずる水分を吸収回
収せしめて水タンク中の水分の補給を行う様にした自動
車排気ガスによる大気汚染を予防せしめることを特徴と
した自動車排気ガスによる浄化器にかかる内容ありこの
結果として発生Ｎｏｘ、Ｓｏｘの量を３０〜５０％減少
せしめる利点があり、有用な発明である。この発明の実
施要領を図面によって説明すれば次の如くである。

【図１】に於いて自動車（１）のバンパー前面支体
（２）上に水タンク（３）と自動車後面下部に支体
（５）によって架設した水タンク（４）を固定し、自動
車同志の衝突に於いて水液によるクッション性を付与せ
しめる事による運転者の障害を予防せしめる。この両水
タンク（３）（４）とは細管（５）によって連結して水
位を調節せしめこれを排気ガス浄化器（６）に細管によ
ってタングステン酸塩、モリブデン酸塩の溶解した水液
を毛管導入して浄化器内の多孔質を湿潤せしめて、排気
ガスを接触せしめてＮｏｘ、Ｓｏｘを錯化吸収せしめて
除去し、浄化排気ガスを排気口（７）より排出せしめる
ガソリン又は水素ガス内燃機を（８）で示し燃料タンク
を（９）に示し、水素、ガソリン、重油をここから内燃
機に導管を通じてガス化し導入するそのガス抑制はサー
モエレメントによってガス化を調整し、電動モーター
（１０）を前方に配置螺着して燃料電池（１１）を前方
に架設固定する。そして、バッテリー（１２）を架設し
て発生電力を一旦バッテリーに充電してバッテリーから
印加せしめる。燃料電池が故障の時には、自動車上面に
張り合わせた太陽電池（１３）から発生電力をバッテリ
ー（１２）に充電せしめて蓄電せしめる。この排気ガス
の浄化器（６）の拡大側面図を

【図２】に示す。

【図２】の（４）は内燃機の燃焼ガスを排気管（１５）
に導入して、白金触媒タンク（１４）で燃料ガスを再燃
せしめたものを冷却し、浄化器（６）内に燃焼ガスを導
入するに、排気ガス導入管（１５’）の先端をキャツプ
（１６）で浄化（６）とを螺着し、Ｎｏｘ、Ｓｏ
ｘ、混入排気ガスを導管（１７）内に導入して浄化器中
央の円筒筺（１９）内の多孔質筐（１９）の多数孔部
（２０）を分岐通過する時は、壁面に予めタングステン
酸、モリブデン酸塩水（Ｐ）を含水せしめ、吸水性樹脂
（９）に含水せしめる時は、排気ガスは吸着錯化する。
特に、ステンレスやチタン多孔電極（２１）（２１’）
に７０００〜１００００静電気をインダクションマイル
によって発生せしめる。この放電によってＮｏｘとＳｏ
ｘガスは活性化して吸着を３０％増大せしめるが絶線膜
を電極表面に接合せしめる。この浄化器の架設によるＮ
ｏｘ及びＳｏｘの除去率は４００００Ｐ．Ｐ．Ｍのもの
が３０Ｐ．Ｐ．Ｍ以下に低下せしめる事が出来る。

【図３】はＮｏｘの除去を示す特性である。

【図４】は燃料電極の電極を示す正面図である。図に於
いて（２２）（２２’）は表面を白金鍍金したものを示
し、内面はシリコンマンガン焼結板（２３）から成り立
っている。このシリコンマンガンやシリコン板は燐酸電
解液に強い性質を持っていて白金電極の代用品として有
用であるシリコンマンガンは酸素ガス極（＋）として、
シリコンは水素ガス極（−）として使用する。燃料電池
が将来有望であり、特に冷暖房用として自動車以外のビ
ル温度管理をしながら発電を行はしめるには白金以外に
現在はないので実用的には高価な白金を無制限に使用す
る事は出来ないから、この代用利用は産業上有用な発明
である。この燃料電池に於いての欠点は、水素ガスと酸
素ガスの反応に於いて、水液が出来るので隔膜電解装置
を別に付着せしめる必要があり、燐酸濃度の調整が必要
である。従って、水素ガスエンヂンによる内燃機を燃料
電池の変わりに使用する時は純度の高い水として回収さ
れるが、その多くは熱交換器に於いて凝縮する時は液体
水として回収されるが、これらの排気ガス中にはＮｏｘ
やＳｏｘは少ないから大気汚染の要因とはならないが、
タングステン酸やモリブデン酸塩水による錯化吸収によ
ってＮｏｘ、Ｓｏｘを除去する方法が本願の目的でもあ
り、従って、重油やガソリンを燃料とする事から生ずる
のであるから燃料電池や水素ガスエンヂンによる自動車
の可動はあくまでも補助機関として併用されるものであ
る。又、燃料電池の電解質としては濃燐酸液や苛性カリ
液のいづれかが使用されるが、実用性としては前者がよ
り高く、後者は低い結果となっている。しかし、生成水
による電解液の濃度を一定に保つ必要な濃縮法、簡便法
は電解透析法がより簡単であるが余分な電力を消費する
ので加熱して真空蒸発を併用しているケースが多い。こ
の濃縮加熱方法としては、内燃機の発生熱源を利用すれ
ばコストは低下せしめる事が出来る。

【図５】はセラミックス多孔筒吸着媒体の正面図を示
し、多孔質孔（１ｅ）（２ｅ）はタングステン酸、モリ
ブデン酸アルカリ水含水孔を示し（３ｅ）（４ｅ）の黒
丸の孔には含水吸水樹脂やゲル化合物（Ｐ）（Ｐ’）を
多数、一定間隔を置いた孔（３ｅ）（４ｅ）に充填し、
含水性タングステン酸、モリブデン酸塩を水に溶解した
ものを以てゲル化せしめたものを充填してある。このゲ
ル化せしめたものは、常に水液で湿潤されている。この
湿潤方法は、上部水管（５Ｃ）の上部孔（６ｅ）（６’
ｅ）（６”ｅ）に差込んだフェルト芯（７ｅ）（７’
ｅ）（７”ｅ）をセラミックス円筒（８ｅ）の側面にた
らして、セラミックスを水液で毛管吸収した後に湿潤せ
しめる。

【図６】は、このセラミックス吸着媒体（８ｅ）の斜側
面図を示す。排気汚染ガスが（ｗ）方向から多孔質孔
（１ｅ）（２ｅ）（３ｅ）（４ｅ）の多数孔を通りセラ
ミックスと水分に接触して、右側の（Ｚ）面の多孔から
貫通してセラミックスの左側のＢ側に排出する時は、Ｎ
ｏｘ、Ｓｏｘは吸着されて多数孔中に溜ると共に水蒸気
は排気ガスと共に外部に取り出される。ゲル化物の入っ
た多数孔（３ｅ）（４ｅ）は、この時、水蒸気の発生抑
制されてＮｏｘ、Ｓｏｘのみが付着され排気ガスは浄化
されるが、セラミックスの成分はゼオライトと石灰灰の
混合したものであるから、これ自体もＮｏｘ、ＳｏＸを
吸着する性質がある。このＡ側及びＢ側には、静電吸着
の多孔質板の電極（９ｅ）（９’ｅ）が直立して固定さ
れ、静電気の７００００ボルト以上の圧力を加えている
ので排気ガスは活性化されて多孔孔に入るから９０％は
脱Ｎｏｘ、Ｓｏｘされる。この静電気は、インダンクシ
ョンコイルによる起電器や圧電素子による起電器や両プ
ラスチックス盤の摩擦による起電器が使用され７０００
ボルト〜１００００ボルトの静電圧を印加して、排気ガ
ス中のＮｏｘ、Ｓｏｘ＜カーボンを活性化せしめて吸着
せしめる。亦、セラミックスにタングステン酸、モリブ
デン酸アルカリ水を含浸せしめ、一日走行する時は、３
０ｌの水分が蒸発するから吸水樹脂の併用によって１０
ｌ程度に低下せしめる。

【図３】の（ａ）は、アンモニアガスを混合したもの
で、（ｂ）は従来のもの、（ｃ）は本願のものである。
燃料電池による印加電圧は、０．５〜０．７ｋｗで走行
せしめる。この自動車の排気ガスに於いて内燃機の排気
ガスのＮｏｘ４０００Ｐ．Ｐ．Ｍであったものがアン
モニア水によりＮｏｘの一部を窒素ガスに変換し１００
Ｐ．Ｐ．ＭまでＮｏｘは下がるが、それ以下に低下せし
めるには本願のタングステン、酸モリブデン酸アルカリ
水の吸着によって１０Ｐ．Ｐ．Ｍまで低下し、タングス
テン酸、モリブデン酸アルカリの無水物では、３０Ｐ．
Ｐ．Ｍまで低下し、水分の存在が吸着性の高い事が判
る。又、自動車の前後に付けた緩衝水タンクは、２０×
２０×４０ｃｍの水タンクを２〜３個前面に、亦、後面
に固定化し、

【図７】はこの緩衝性水タンク（１ｄ）よりの浄化器内
のセラミックス面に導入される毛管吸収紐の側面図を示
している。焼成したセラミックス吸着媒体を作るがこの
セラミックス成型物の側面に作られた多数個の穿孔面に
於いて、ゲル化物粉を一定間隔に入れて水を注入してゲ
ル化せしめるが、カンテンやアルギニン酸アルカリの含
水炭素は加熱して溶解したものをタングステン酸モリブ
デン酸を入れて溶解したものを注入凝固せしめる。又、
ゲル注入市内穿孔はその儘とし、予めこのセラミックス
をタングステン酸、モリブデン酸アルカリの２０％水溶
液中に浸漬してよく吸収せしめたものを天日乾燥して、
後にゲル化物の注入を行う。Ｎｏｘのタングステン酸、
モブデン酸アルカリによる吸収錯化は、Ｎｏｘをタング
ステン、モリブデン酸の縮合酸によって包み込み、不溶
性となる。モリブデン酸アルカリに於いても、同様に不
溶性となる。Ｓｏｘも同様に作用し錯化するが、これら
の結晶体やその粉末も吸着の利用されるが、水との併用
が吸着性がより高く１０％〜３０％が分離される。この
タングステン酸、モリンブデン酸アルカリ効果を持続せ
しめるには、予め炭酸カルシウム粉を添加しておけば、
Ｎｏｘ、Ｓｏｘはカルシウムと反応し中和されるが錯化
は通常酸性側に於いて促進するが、この炭酸カルシウム
に苛性アルカりをいれても同様の効果が得られる。特
に、燃料電池の溶解液として苛性カリや苛性アルカリ水
を使用する時は、この稀釈アルカリ液が利用される。こ
の燃成セラミックスし、石油燃料中に浸漬する時は、燃
焼効率を３％上昇させるが、これは、ジルコニウム、ハ
フニウム。トリウム成分系に於いて吸着媒体のセラミッ
クスの燃成成分は次の如くである。

【例１】ゼオセイトベントナイト又は粘土６０％サンゴ化石粉又はサンゴ化石石灰粉３０％ジルコニウムハフニウムトリウム９％ポリビニールアルコール１％

【例２】ベントナイト又は粘土６０％石灰石粉３０％ジルコニウムハフニウムウラントリウム９％ポリビニールアルコール１％ゼオライト又は、ベントナイト粉（７００メッシュ）に
水を入れて、混和機中で混和し、ジルコニウム、ハフニ
ウム、トリウム、ウラン砿砂を添加し、金型中に注入し
て硬化後、型抜きし、天日乾燥して８００℃の燃成炉に
入れて焼成する。そして、１０００℃〜１２０００℃に
再焼成して促進される。これは、又、白金液を稀釈して
セラミックスに含浸せしめたものを使用と、白金触媒作
用によって炭化水素成分をより分離し、カーボンの発生
量を減するが、この場合には、石灰量を１０％以下にす
る事によって崩壊性を予防し、その分を硅石粉やアルミ
ナ粉を１０〜２０％添加する事によって強化し、耐熱性
を高める事が出来る。

【図８】は燃料電池の側面図をしめし、電池槽（１ｈ）
に（＋）のシリコンマンガン焼結陽電極（２ｈ）を直立
して固定し、（−）のシリコンニッケル焼結陰電極を一
定間隔に直立して固定し、苛性アルカリ液を電解液（４
ｈ）（４’ｈ）に注入し、水素ガス管（５’ｈ）より水
素ガスを陰極（２’ｈ）内に吹込み、この陰極の多孔質
面に水素ガスを浸透させて水素陰極（２’ｈ）を形成せ
しめる。陽極（２ｈ）には、酸素ガス導入管（４ｈ）を
陽極（２ｈ）に接続して酸素ガスを吹込み酸素電極とす
る。この酸素、水素電極反応を促進せしめるには、乾電
池（Ｋ）をもつて１００Ｖ電圧を印加せしめるが、アン
ペアーは、０．００１〜０．００５アンペアーの乾電池
を印加して膜電位を形成せしめる時は、活性水素膜や活
性酸素膜が形成され、酸素ガスと水素ガスのイオン化が
行われ、電線（Ｐ）（Ｐ’）には燃料電池極が形成され
る。このアルカリ電解に過酸化水素液を添加するとより
効果的となる。この電池を多数個集積すると１０〜３０
ボルトの電圧を得る事が出来、又、各ガスは、導管（６
ｈ）（６’ｈ）を通じて吹込まれて、次々に連結された
ガス導管によって循環される。この各酸素、水素ガスは
マンガン、ニッケル、コバルト、クローム砿によって、
金属吸着触媒を通じてガス吸着して、順次循環される様
にする。陰陽極間の電解液（４’ｈ）は酸水素ガス反応
によってＨ２ｏが出来てアルカリが薄くなるので補助電
池（Ｋ）によってアルカリを一部陰極に濃化せしめる
が、陽極ではかえって薄められるので、パイプ（４”
ｈ）で液を取出し、熱交換器（エンヂン発生熱）で濃縮
減圧してアルカリ濃度を高めたものを再利用して導入し
て電解液を調整せしめる。この時に生ずる水液は、クッ
ションタンクに導入されて浄化用に使用される。以上の
様に、この発明は、自動車の走行中に信号待ちで車を停
止し、エンヂンを作動せしめる時に多く発生する、Ｎｏ
ｘ、Ｓｏｘを除去するにタングステン酸、モリブデン酸
アルカリ水による錯化、除去すると共に走行する時点で
はＮｏｘ、ｓＯｘの量が少なくないので吸着触媒は、停
車時に使用し、走行中は取外す様にする時は、その触媒
寿命を延長する事が出来る。そして、多量の水分を補給
する事によって脱Ｎｏｘ、Ｓｏｘをより多く行わしめ、
又、この水タンクは自動車の前後に架設する事によって
衝突時の水クッション衝撃圧を相殺せしめる効果を発揮
せしめ、この水の補給に於いて、燃料電池水素ガスエン
ヂンを併用して排気ガスによる大気汚染を縮少せしめる
事を特徴としたものであるから、今後の都市交通に於い
て公知の如く、赤信号に於いて停滞する自動車の排気ガ
スによるＮｏｘ、Ｓｏｘの汚染をより減少せしめて、大
気汚染を抑制するので、衛生的に、亦、産業上有用な発
明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車の側面図

【図２】脱Ｎｏｘ、Ｓｏｘ浄化器の側面図

【図３】脱Ｎｏｘ除去の特性

【図４】多孔性燃焼電極の正面図

【図５】セラミックス吸着筒の正面図

【図６】セラミックス吸着筒の斜側面図

【図７】クッション性水タンクの斜側面図

【図８】燃料電池の切断側面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/74 53/86 ＺＡＢＢ０１Ｊ 29/076 ＺＡＢＡＢ０１Ｄ 53/34 １３２Ｚ 53/36 ＺＡＢＤ

Claims

【特許請求の範囲】

自動車の排気ガスをラヂエーション性のジルコニウム、
ハフニウムとベントナイト、ゼオライト、赤土粘土に石
灰石１０％６０％２０％の割合で混合して、成型したも
のや磁鉄砿にベントナイトやゼオライト、赤土粘土を混
合した磁性のあるものを成型焼成したものを混合したセ
ラミックスを触媒として使用し、更にこの排気ガスを繊
維質や鉱物質にタングステン酸モリブデン酸塩水を含浸
せしめたものや、ゲル化せしめたものを以て接触せしめ
る時は、ＮｏｘやＳｏｘを錯化吸収せしめて排気ガスを
浄化せしめる事を特徴とする浄化器。