JPH08261070A - 燃焼機関 - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼排気ガスの一部を燃焼室の入口側へ還流
させる再循環配管系と、燃焼排気ガスを大気中に放出す
る排気管を備えた燃焼機関において、一酸化窒素ＮＯ、
すす、未燃炭化水素ＨＣ、及び一酸化炭素ＣＯの除去、
並びに騒音の低減を図る。 【構成】 上記再循環配管系と排気管の一方又は両方に
脱硝装置及び簡易再生低電圧微粒子除去装置を設け、ガ
スを同各装置内を通過させる。
させる再循環配管系と、燃焼排気ガスを大気中に放出す
る排気管を備えた燃焼機関において、一酸化窒素ＮＯ、
すす、未燃炭化水素ＨＣ、及び一酸化炭素ＣＯの除去、
並びに騒音の低減を図る。 【構成】 上記再循環配管系と排気管の一方又は両方に
脱硝装置及び簡易再生低電圧微粒子除去装置を設け、ガ
スを同各装置内を通過させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関、ボイラ、ガス
タービン等の石油、石炭を燃料とする燃焼機関に関する
ものである。
タービン等の石油、石炭を燃料とする燃焼機関に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関等の燃焼機関においては
燃焼室で化石燃料と空気の酸化反応による燃焼のとき、
窒素酸化物とすすを含む排気微粒子（以下これを“す
す”という）が生成され、両者とも大気に放出されると
人間の健康を損ねるので、その排出量が法律で規制され
ている。また、窒素酸化物は燃料消費率を減少させて熱
効率を向上させると増加するが、すすは低下する。一方
窒素酸化物を低下させるには燃焼温度を低下させて熱効
率を低下させると低下するが、すすは増加するのでトレ
ードオフの関係があり、両者の同時低下は燃焼改良では
難しいといわれている。そして、現在は窒素酸化物低下
を優先させ、燃料噴射時期を遅延させているので、燃料
消費率及びすすの増加ならびにＣＯ2 の排出増加の状況
にある。
燃焼室で化石燃料と空気の酸化反応による燃焼のとき、
窒素酸化物とすすを含む排気微粒子（以下これを“す
す”という）が生成され、両者とも大気に放出されると
人間の健康を損ねるので、その排出量が法律で規制され
ている。また、窒素酸化物は燃料消費率を減少させて熱
効率を向上させると増加するが、すすは低下する。一方
窒素酸化物を低下させるには燃焼温度を低下させて熱効
率を低下させると低下するが、すすは増加するのでトレ
ードオフの関係があり、両者の同時低下は燃焼改良では
難しいといわれている。そして、現在は窒素酸化物低下
を優先させ、燃料噴射時期を遅延させているので、燃料
消費率及びすすの増加ならびにＣＯ2 の排出増加の状況
にある。
【０００３】窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち約９０％を占
める一酸化窒素（ＮＯ、以下これを“ＮＯ”という）は
反応速度が極めて遅いため、他の物質への転換は難し
く、現在、反応促進により他物への変換用触媒で実用化
されそうなものは見出されていない。
める一酸化窒素（ＮＯ、以下これを“ＮＯ”という）は
反応速度が極めて遅いため、他の物質への転換は難し
く、現在、反応促進により他物への変換用触媒で実用化
されそうなものは見出されていない。
【０００４】したがって、現在最も有力候補の一つに排
気再循環（Exhaust Gas Recirculation,以下これを“Ｅ
ＧＲ”という）がある。図９は現在一部で使用されてい
るＥＧＲの系統図を示す。１はディーゼルエンジン、２
は同ディーゼルエンジンの吸気マニホールド、３は排気
ガスのマフラ、４は前記ディーゼルエンジン１の排気ガ
スの一部を吸気マニホールド２に戻す再循環系配管、５
は送風機である。送風機５は使用されないこともある。
Ａは吸入空気、Ｂは大気へ放出される排気、Ｃは還流排
気である。吸入空気Ａはディーゼルエンジン１で燃料と
ともに燃焼して、マフラ３を経て放出排気Ｂとして大気
に放出される。ディーゼルエンジンの排気の一部は還流
排気Ｃとして再循環系配管４を経て、吸気マニホールド
２に還流され、吸入空気Ａとともにディーゼルエンジン
１に供給される。したがって、ディーゼルエンジンに実
質的に吸入される空気の酸素濃度の低下及び炭酸ガスＣ
Ｏ 2 の増加によってディーゼルエンジン１における燃焼
温度が低下し、これによって、排気のＮＯが低下する。
気再循環（Exhaust Gas Recirculation,以下これを“Ｅ
ＧＲ”という）がある。図９は現在一部で使用されてい
るＥＧＲの系統図を示す。１はディーゼルエンジン、２
は同ディーゼルエンジンの吸気マニホールド、３は排気
ガスのマフラ、４は前記ディーゼルエンジン１の排気ガ
スの一部を吸気マニホールド２に戻す再循環系配管、５
は送風機である。送風機５は使用されないこともある。
Ａは吸入空気、Ｂは大気へ放出される排気、Ｃは還流排
気である。吸入空気Ａはディーゼルエンジン１で燃料と
ともに燃焼して、マフラ３を経て放出排気Ｂとして大気
に放出される。ディーゼルエンジンの排気の一部は還流
排気Ｃとして再循環系配管４を経て、吸気マニホールド
２に還流され、吸入空気Ａとともにディーゼルエンジン
１に供給される。したがって、ディーゼルエンジンに実
質的に吸入される空気の酸素濃度の低下及び炭酸ガスＣ
Ｏ 2 の増加によってディーゼルエンジン１における燃焼
温度が低下し、これによって、排気のＮＯが低下する。
【０００５】図１０は燃料消費率と排気ＮＯ及び排気す
す濃度（汚染度）の関係を示す。燃料消費率が増加する
と、排気ＮＯは低下し、排気すすは増加する。
す濃度（汚染度）の関係を示す。燃料消費率が増加する
と、排気ＮＯは低下し、排気すすは増加する。
【０００６】また、従来の技術では、未燃炭化水素（Ｈ
Ｃ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の除去はできなかった。ま
た、燃焼機関から放出される騒音の低減はできなかっ
た。
Ｃ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の除去はできなかった。ま
た、燃焼機関から放出される騒音の低減はできなかっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の欠点を解消し、燃焼機関において、ＮＯの除去、すす
の除去、未燃炭化水素（ＨＣ）の除去、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の除去、及び騒音の低減を共に達成しようとするも
のである。
の欠点を解消し、燃焼機関において、ＮＯの除去、すす
の除去、未燃炭化水素（ＨＣ）の除去、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の除去、及び騒音の低減を共に達成しようとするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、次の特徴を有する燃焼機関に関する
ものである。 （１） 燃焼排気ガスの一部を燃焼室の入口側へ還流さ
せる再循環配管系を備えた燃焼機関において、同再循環
配管系に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除去装置
を設け、還流ガスを同各装置内を通過させる。 （２） 燃焼排気ガスを大気中に放出する排気管を備え
た燃焼機関において、同排気管に脱硝装置及び簡易再生
式低電圧微粒子除去装置を設け、排気ガスを同各装置内
を通過させる。 （３） 燃焼排気ガスの一部を燃焼室の入口側へ還流さ
せる再循環配管系を備え、かつ燃焼排気ガスを大気中に
放出する排気管を備えた燃焼機関において、上記再循環
配管系に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除去装置
を設け、還流ガスを同各装置内を通過させると共に、上
記排気管に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除去装
置を設け、排気ガスを同各装置内を通過させる。 （４） 上記（１）項、（２）項、及び（３）項の何れ
かに記載の燃焼機関において、その脱硝装置は、中空容
器と、その容器の内壁に接触して装着された脱硝材とか
ら構成され、同脱硝材はエポキシ樹脂を硬化炭化させた
多孔性薄板を複数枚積層した積層板と、それを内外面か
ら挟む金網とからなり、同金網は、普通鋼製金網もしく
はステンレス鋼製金網、又はその金網に白金、ロジウ
ム、もしくはパラジウムをメッキしたものを用いる。 （５） 上記（１）項、（２）項、及び（３）項の何れ
かに記載の燃焼機関において、その簡易再生式低電圧微
粒子除去装置は、中空容器と、直流電源の負極側に接続
され上記容器内におけるガス流れの上流側に設置された
負帯電金網と、直流電源の正極側に接続され上記容器内
におけるガス流れの下流側に設置された正帯電捕集用金
網と、上記容器の上部に設けられ洗浄液を上記捕集用金
網に向けて噴射することのできるノズルと、上記容器の
下部に設けられた洗浄液排出口とから構成され、上記金
網は普通鋼製金網もしくはステンレス鋼製金網、又はそ
の金網に白金、ロジウム、もしくはパラジウムをメッキ
したものを用い、上記金網のうち、負帯電金網は４０〜
１００メッシュのものを１枚又は複数枚、正帯電捕集用
金網は上記負帯電金網より細かいメッシュのものを１枚
又は複数枚用い、上記使用電源は直流１２Ｖ〜１００Ｖ
で電流は０．５ｍＡ以下とし、上記洗浄液は、ガソリ
ン、ガソリン系洗浄液、又は揮発性洗浄液を用いる。
したものであって、次の特徴を有する燃焼機関に関する
ものである。 （１） 燃焼排気ガスの一部を燃焼室の入口側へ還流さ
せる再循環配管系を備えた燃焼機関において、同再循環
配管系に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除去装置
を設け、還流ガスを同各装置内を通過させる。 （２） 燃焼排気ガスを大気中に放出する排気管を備え
た燃焼機関において、同排気管に脱硝装置及び簡易再生
式低電圧微粒子除去装置を設け、排気ガスを同各装置内
を通過させる。 （３） 燃焼排気ガスの一部を燃焼室の入口側へ還流さ
せる再循環配管系を備え、かつ燃焼排気ガスを大気中に
放出する排気管を備えた燃焼機関において、上記再循環
配管系に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除去装置
を設け、還流ガスを同各装置内を通過させると共に、上
記排気管に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除去装
置を設け、排気ガスを同各装置内を通過させる。 （４） 上記（１）項、（２）項、及び（３）項の何れ
かに記載の燃焼機関において、その脱硝装置は、中空容
器と、その容器の内壁に接触して装着された脱硝材とか
ら構成され、同脱硝材はエポキシ樹脂を硬化炭化させた
多孔性薄板を複数枚積層した積層板と、それを内外面か
ら挟む金網とからなり、同金網は、普通鋼製金網もしく
はステンレス鋼製金網、又はその金網に白金、ロジウ
ム、もしくはパラジウムをメッキしたものを用いる。 （５） 上記（１）項、（２）項、及び（３）項の何れ
かに記載の燃焼機関において、その簡易再生式低電圧微
粒子除去装置は、中空容器と、直流電源の負極側に接続
され上記容器内におけるガス流れの上流側に設置された
負帯電金網と、直流電源の正極側に接続され上記容器内
におけるガス流れの下流側に設置された正帯電捕集用金
網と、上記容器の上部に設けられ洗浄液を上記捕集用金
網に向けて噴射することのできるノズルと、上記容器の
下部に設けられた洗浄液排出口とから構成され、上記金
網は普通鋼製金網もしくはステンレス鋼製金網、又はそ
の金網に白金、ロジウム、もしくはパラジウムをメッキ
したものを用い、上記金網のうち、負帯電金網は４０〜
１００メッシュのものを１枚又は複数枚、正帯電捕集用
金網は上記負帯電金網より細かいメッシュのものを１枚
又は複数枚用い、上記使用電源は直流１２Ｖ〜１００Ｖ
で電流は０．５ｍＡ以下とし、上記洗浄液は、ガソリ
ン、ガソリン系洗浄液、又は揮発性洗浄液を用いる。
【０００９】
（１） 還流排気がＥＧＲ系の脱硝装置を通過すると、
ＮＯの濃度は低減され、次に簡易再生式低電圧微粒子除
去装置を通過するとすすが除去されて、ＮＯとすすの濃
度が両方とも低下して、吸入空気と混合してエンジン燃
焼室に入るので、同燃焼室から排出される排気のＮＯは
低下する。すすが除去されることによって、エンジン内
の潤滑油中のすす濃度を低減させ、摺動面の摩擦・摩耗
を低下させる。 （２） 排気ガスを大気放出前に脱硝装置と簡易再生式
低電圧微粒子除去装置を通過させると、ＮＯの濃度は低
減され、かつすすが除去されて、清浄化されたガスを放
出できる。 （３） ＥＧＲ系と大気放出前とにおいて、それぞれ脱
硝装置と簡易再生式低電圧微粒子除去装置を通過させる
と、大気へ放出される排気は一層清浄化される。 （４） 排気ガスが脱硝装置を通過すると、排気中のＮ
Ｏは吸着、酸化反応でＮ 2 及びＣＯ2 に変換され、排気
ガス中のＮＯ濃度を低減させる。脱硝材の炭素繊維は未
燃炭化水素ＨＣをＨ2 Ｏ及びＣＯ2 に化合させる作用す
なわち触媒作用をする。また、ＣＯをＣＯ2 に変換す
る。ＥＧＲを用いると燃焼室内のＯ2 の量が低下して、
燃焼を悪化させるので、その結果、有害な一酸化炭素
（ＣＯ）及び未燃炭化水素（ＨＣ）を生成する。脱硝材
を被覆している白金、ロジウムまたはパラジウムをメッ
キした金網はＣＯ及びＨＣを触媒作用でＨ2 Ｏ及びＣＯ
2 に変換し、大気排出を抑制する。脱硝材の表面を金網
で覆ったことによって、脱硝材の剥離流出の防止ができ
る。又、炭化した多孔性積層材料は吸音材の作用をする
ので、この装置を介在させることによって、放出騒音を
低減することができる。 （５） 燃焼室で生成された排気ガスの電気的に中性の
微粒子（すす）は簡易再生式低電圧微粒子除去装置を通
過すると、上流側に設置された金網を通過するとき負帯
電すすになって、それより下流に設置された正極捕集用
金網に電気的に捕集される。捕集されたすすは電源を切
断し、装置上部ノズルより洗浄液を噴霧して金網を清掃
し、下部のドレンより抜きとる。これによって、上記微
粒子除去装置を簡易に再生して再び使用することができ
る。
ＮＯの濃度は低減され、次に簡易再生式低電圧微粒子除
去装置を通過するとすすが除去されて、ＮＯとすすの濃
度が両方とも低下して、吸入空気と混合してエンジン燃
焼室に入るので、同燃焼室から排出される排気のＮＯは
低下する。すすが除去されることによって、エンジン内
の潤滑油中のすす濃度を低減させ、摺動面の摩擦・摩耗
を低下させる。 （２） 排気ガスを大気放出前に脱硝装置と簡易再生式
低電圧微粒子除去装置を通過させると、ＮＯの濃度は低
減され、かつすすが除去されて、清浄化されたガスを放
出できる。 （３） ＥＧＲ系と大気放出前とにおいて、それぞれ脱
硝装置と簡易再生式低電圧微粒子除去装置を通過させる
と、大気へ放出される排気は一層清浄化される。 （４） 排気ガスが脱硝装置を通過すると、排気中のＮ
Ｏは吸着、酸化反応でＮ 2 及びＣＯ2 に変換され、排気
ガス中のＮＯ濃度を低減させる。脱硝材の炭素繊維は未
燃炭化水素ＨＣをＨ2 Ｏ及びＣＯ2 に化合させる作用す
なわち触媒作用をする。また、ＣＯをＣＯ2 に変換す
る。ＥＧＲを用いると燃焼室内のＯ2 の量が低下して、
燃焼を悪化させるので、その結果、有害な一酸化炭素
（ＣＯ）及び未燃炭化水素（ＨＣ）を生成する。脱硝材
を被覆している白金、ロジウムまたはパラジウムをメッ
キした金網はＣＯ及びＨＣを触媒作用でＨ2 Ｏ及びＣＯ
2 に変換し、大気排出を抑制する。脱硝材の表面を金網
で覆ったことによって、脱硝材の剥離流出の防止ができ
る。又、炭化した多孔性積層材料は吸音材の作用をする
ので、この装置を介在させることによって、放出騒音を
低減することができる。 （５） 燃焼室で生成された排気ガスの電気的に中性の
微粒子（すす）は簡易再生式低電圧微粒子除去装置を通
過すると、上流側に設置された金網を通過するとき負帯
電すすになって、それより下流に設置された正極捕集用
金網に電気的に捕集される。捕集されたすすは電源を切
断し、装置上部ノズルより洗浄液を噴霧して金網を清掃
し、下部のドレンより抜きとる。これによって、上記微
粒子除去装置を簡易に再生して再び使用することができ
る。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例の系統図である。図
において１はディーゼルエンジン、２は吸気マニホール
ド、３はディーゼルエンジン１の大気放出排気側に設置
されたマフラ、４はディーゼルエンジン１からの排気の
一部をマフラ３の手前から分岐して再循環させる再循環
配管の上流側、６は同再循環配管上流側４に連なる脱硝
装置である。７は同脱硝装置６の下流に設置された簡易
再生式低電圧微粒子除去装置（以下これを簡単に“すす
除去装置”と呼ぶ）である。５は前記すす除去装置７の
下流側に設けられた送風機であって、すすを除去された
後の排気ガスを低ＮＯ低すす還流排気Ｄとして吸気マニ
ホールド２に戻すものである。なお、送風機５は還流排
気の圧力損の比較的大きいときにのみ設置され、ＥＧＲ
系への循環量が調節される。８はすす除去装置７に設置
された負極金網及び正極金網に電圧を印加する直流電源
装置、１３は再循環配管の下流側である。
において１はディーゼルエンジン、２は吸気マニホール
ド、３はディーゼルエンジン１の大気放出排気側に設置
されたマフラ、４はディーゼルエンジン１からの排気の
一部をマフラ３の手前から分岐して再循環させる再循環
配管の上流側、６は同再循環配管上流側４に連なる脱硝
装置である。７は同脱硝装置６の下流に設置された簡易
再生式低電圧微粒子除去装置（以下これを簡単に“すす
除去装置”と呼ぶ）である。５は前記すす除去装置７の
下流側に設けられた送風機であって、すすを除去された
後の排気ガスを低ＮＯ低すす還流排気Ｄとして吸気マニ
ホールド２に戻すものである。なお、送風機５は還流排
気の圧力損の比較的大きいときにのみ設置され、ＥＧＲ
系への循環量が調節される。８はすす除去装置７に設置
された負極金網及び正極金網に電圧を印加する直流電源
装置、１３は再循環配管の下流側である。
【００１１】図２は上記脱硝装置６の拡大図である。図
において、１０は同装置の本体容器であり、両端に端板
を有する円筒形または楕円筒形のものである。４は再循
環配管上流側部分で、この配管を経て還流排気ガスＣが
本体容器１０内に流入する。１３は上記端板の他方を貫
通して接続されている再循環配管の下流側部分である。
この配管を経て低ＮＯ濃度の排気Ｄが流出する。１２は
容器１０の内壁に装着された多孔質炭素積層板で、両面
を金網１１によって被覆されている。この積層板は、エ
ポキシ樹脂硬化物を炭化させた厚さ約０．１〜２mm程度
のものを複数枚積層し、約１０mmの厚さにしたものであ
る。この積層板１２の代わりに、石炭または石油ピッチ
系の炭素繊維フェルトのシート、マットまたはクロスを
用いてもよい。金網１１としては、普通鋼もしくはステ
ンレス製金網、又はそれに白金、ロジウム、もしくはパ
ラジウムをメッキしたものを用いる。金網は４０〜１０
０メッシュのものを用いる。
において、１０は同装置の本体容器であり、両端に端板
を有する円筒形または楕円筒形のものである。４は再循
環配管上流側部分で、この配管を経て還流排気ガスＣが
本体容器１０内に流入する。１３は上記端板の他方を貫
通して接続されている再循環配管の下流側部分である。
この配管を経て低ＮＯ濃度の排気Ｄが流出する。１２は
容器１０の内壁に装着された多孔質炭素積層板で、両面
を金網１１によって被覆されている。この積層板は、エ
ポキシ樹脂硬化物を炭化させた厚さ約０．１〜２mm程度
のものを複数枚積層し、約１０mmの厚さにしたものであ
る。この積層板１２の代わりに、石炭または石油ピッチ
系の炭素繊維フェルトのシート、マットまたはクロスを
用いてもよい。金網１１としては、普通鋼もしくはステ
ンレス製金網、又はそれに白金、ロジウム、もしくはパ
ラジウムをメッキしたものを用いる。金網は４０〜１０
０メッシュのものを用いる。
【００１２】上記において、脱硝装置６の本体容器１０
内に流入した還流排気Ｃは、上記多孔質積層板１２の表
面に接触し、その吸着と酸化反応によって、排気中のＮ
ＯはＮ2 及びＣＯ2 またはＣＯに変換され、分解還元さ
れる。このように還流排気Ｃは、ＮＯ濃度が低下した低
ＮＯ還流排気Ｄとなって、すす除去装置７に入る。
内に流入した還流排気Ｃは、上記多孔質積層板１２の表
面に接触し、その吸着と酸化反応によって、排気中のＮ
ＯはＮ2 及びＣＯ2 またはＣＯに変換され、分解還元さ
れる。このように還流排気Ｃは、ＮＯ濃度が低下した低
ＮＯ還流排気Ｄとなって、すす除去装置７に入る。
【００１３】図３はすす除去装置７の断面図である。２
０は低ＮＯ還流排気Ｄを吸入する配管と円錐台状の流れ
の拡大部からなる入口側、２１は円錐台状の流れの縮小
部と出口配管とからなる出口側で、両者によって電気的
絶縁円筒２３を挟み、ボルト２２でこれをしめつけてい
る。この電気的絶縁円筒２３には、直流電源８の負側２
６に接続された負帯電金網２４、及び直流電源８の正側
２７に接続された捕集用金網２５が取りつけられてい
る。負帯電金網２４は普通鋼もしくはステンレス鋼製金
網、又はそれに白金、ロジウムもしくはパラジウムをメ
ッキした４０〜１００メッシュの金網を、１枚又は複数
枚用いる。また、捕集用金網２５は普通鋼もしくはステ
ンレス鋼製金網、又はそれに白金、ロジウム、もしくは
パラジウムをメッキした金網で、８０〜１２０メッシュ
のもの、または３２×１７０メッシュの畳織りのもの
を、１枚又は複数枚用いる。直径が大きいときは金網２
４と２５には補強用丸棒または板を添える。電気的中性
すす２８（記号○）を含む低ＮＯ還流排気Ｄは上流側の
負帯電金網２４を通過するときに負帯電すす（記号−を
囲む○）になって、捕集用金網２５に電気的に捕集され
る。
０は低ＮＯ還流排気Ｄを吸入する配管と円錐台状の流れ
の拡大部からなる入口側、２１は円錐台状の流れの縮小
部と出口配管とからなる出口側で、両者によって電気的
絶縁円筒２３を挟み、ボルト２２でこれをしめつけてい
る。この電気的絶縁円筒２３には、直流電源８の負側２
６に接続された負帯電金網２４、及び直流電源８の正側
２７に接続された捕集用金網２５が取りつけられてい
る。負帯電金網２４は普通鋼もしくはステンレス鋼製金
網、又はそれに白金、ロジウムもしくはパラジウムをメ
ッキした４０〜１００メッシュの金網を、１枚又は複数
枚用いる。また、捕集用金網２５は普通鋼もしくはステ
ンレス鋼製金網、又はそれに白金、ロジウム、もしくは
パラジウムをメッキした金網で、８０〜１２０メッシュ
のもの、または３２×１７０メッシュの畳織りのもの
を、１枚又は複数枚用いる。直径が大きいときは金網２
４と２５には補強用丸棒または板を添える。電気的中性
すす２８（記号○）を含む低ＮＯ還流排気Ｄは上流側の
負帯電金網２４を通過するときに負帯電すす（記号−を
囲む○）になって、捕集用金網２５に電気的に捕集され
る。
【００１４】図４は微粒子（すす等）の捕集手段の比較
図である。図に示すように、上記実施例の捕集手段はフ
ィルタにて捕集する従来の物理的捕集手段とは原理的に
異なるクーロンの電気的捕集である。電気的捕集は排気
の通過がよく、エンジン背圧を上昇させないという利点
がある。
図である。図に示すように、上記実施例の捕集手段はフ
ィルタにて捕集する従来の物理的捕集手段とは原理的に
異なるクーロンの電気的捕集である。電気的捕集は排気
の通過がよく、エンジン背圧を上昇させないという利点
がある。
【００１５】図５は物理的捕集によるすす除去装置と４
８ＶＤＣ（直流電圧）を印加したすす除去装置とをディ
ーゼルエンジンに適用した時の比較試験結果図である。
こゝですす除去効率とは入口のすす濃度（ボツシュ表示
％）と装置出口のすす濃度の差を入口のすす濃度で除し
たものである。上記実施例のすす除去装置を用いると運
転時間とすす除去率との関係は凸形であり、再生の初期
から低下の程度が少ないが、フィルタによる物理的捕集
によるものは凹形になり、再生するごとに除去率の再生
が次第に低下する。
８ＶＤＣ（直流電圧）を印加したすす除去装置とをディ
ーゼルエンジンに適用した時の比較試験結果図である。
こゝですす除去効率とは入口のすす濃度（ボツシュ表示
％）と装置出口のすす濃度の差を入口のすす濃度で除し
たものである。上記実施例のすす除去装置を用いると運
転時間とすす除去率との関係は凸形であり、再生の初期
から低下の程度が少ないが、フィルタによる物理的捕集
によるものは凹形になり、再生するごとに除去率の再生
が次第に低下する。
【００１６】上記すす除去装置の再生方法は図３に示し
た装置において、運転停止後直流電流８を切断し、装置
の電気的絶縁円筒２３の上部に設けられたノズル３０よ
り洗浄液を捕集用金網２５に吹きつける。捕集すすを洗
い落とした洗浄液３１は下部洗浄液排出口３２より排出
し、貯槽３３に導く。貯槽にはフィルタ３４が取付けら
れ、こゝで濾過された洗浄液３１はポンプ３５で加圧さ
れて、再びノズル３０に送られる。
た装置において、運転停止後直流電流８を切断し、装置
の電気的絶縁円筒２３の上部に設けられたノズル３０よ
り洗浄液を捕集用金網２５に吹きつける。捕集すすを洗
い落とした洗浄液３１は下部洗浄液排出口３２より排出
し、貯槽３３に導く。貯槽にはフィルタ３４が取付けら
れ、こゝで濾過された洗浄液３１はポンプ３５で加圧さ
れて、再びノズル３０に送られる。
【００１７】図６は１．７kw（３０００rpm ）のディー
ゼル発電機エンジンに上記実施例のすす除去装置を取付
けて運転し、運転後、捕集用金網２５に付着したすすを
圧縮空気（空気圧：５kgf/cm2 ）で再生したときと、ガ
ソリン系洗浄液で再生したときのすす除去率を比較した
ものである。洗浄液による再生はほゞ完全に行われ、長
時間運転しても再生間隔が圧縮空気による再生と比較
し、短時間にならず安定していることを示している。こ
れによって、簡易に再生が行われることが実証された。
ゼル発電機エンジンに上記実施例のすす除去装置を取付
けて運転し、運転後、捕集用金網２５に付着したすすを
圧縮空気（空気圧：５kgf/cm2 ）で再生したときと、ガ
ソリン系洗浄液で再生したときのすす除去率を比較した
ものである。洗浄液による再生はほゞ完全に行われ、長
時間運転しても再生間隔が圧縮空気による再生と比較
し、短時間にならず安定していることを示している。こ
れによって、簡易に再生が行われることが実証された。
【００１８】表１は上記実施例に採用したエポキシ樹脂
を硬化し炭化させた多孔質積層板（フェノール系繊維を
炭化させたものと異なる）とピッチ系炭素繊維との脱硝
率を比較したものである。
を硬化し炭化させた多孔質積層板（フェノール系繊維を
炭化させたものと異なる）とピッチ系炭素繊維との脱硝
率を比較したものである。
【００１９】
【表１】
【００２０】図７は脱硝装置を用いない再循環（通常の
ＥＧＲ）のときと、１００ｇ脱硝材を用いた脱硝装置
と、すす除去装置をＥＧＲ循環系に取り付けていないと
きと、取付けて運転したときの計測結果を示したもので
ある。ＥＧＲ循環系に脱硝装置を用いると、排気ＮＯが
より低下し、すす除去装置を用いると排気すす濃度（汚
染度）がより低下する。いま、排気ＮＯのしきい値を４
００ppm と仮定すると、表２のようになる。表より、上
記実施例の脱硝装置とすす除去装置とをＥＧＲ循環系に
設置すると、ＥＧＲ率を約２４％〜１５％に低下でき、
排気すす濃度も約１５％〜１０％に低下させることがで
きる。
ＥＧＲ）のときと、１００ｇ脱硝材を用いた脱硝装置
と、すす除去装置をＥＧＲ循環系に取り付けていないと
きと、取付けて運転したときの計測結果を示したもので
ある。ＥＧＲ循環系に脱硝装置を用いると、排気ＮＯが
より低下し、すす除去装置を用いると排気すす濃度（汚
染度）がより低下する。いま、排気ＮＯのしきい値を４
００ppm と仮定すると、表２のようになる。表より、上
記実施例の脱硝装置とすす除去装置とをＥＧＲ循環系に
設置すると、ＥＧＲ率を約２４％〜１５％に低下でき、
排気すす濃度も約１５％〜１０％に低下させることがで
きる。
【００２１】なお、本試験に用いたＥＧＲ率とは通常運
転のときの吸入空気質量（Ｖｏ）とＥＧＲを実施した時
の吸入空気質量（Ｖ）の差を吸入空気質量（Ｖｏ）で除
したものである。
転のときの吸入空気質量（Ｖｏ）とＥＧＲを実施した時
の吸入空気質量（Ｖ）の差を吸入空気質量（Ｖｏ）で除
したものである。
【００２２】
【表２】
【００２３】以上の結果より、上記実施例の脱硝装置と
すす除去装置を用いると、排気ＮＯ及び排気すす濃度を
低減できる。また、ＥＧＲ率が約２０％のとき、図に示
す送風機も不用になり経済的である。
すす除去装置を用いると、排気ＮＯ及び排気すす濃度を
低減できる。また、ＥＧＲ率が約２０％のとき、図に示
す送風機も不用になり経済的である。
【００２４】図８は本発明の第２実施例に係る系統図で
ある。図において、６Ａは、図１の排気ガス大気放出配
管側にあるマフラ３の代わりに設けた脱硝装置であり、
図２に示した脱硝装置６と同じものである。これは、脱
硝装置兼消音装置として作用し、マフラの作用も一部兼
ね備えるものである。また、７Ａは、前記脱硝装置６Ａ
の後流に設けたすす除去装置であり、図３に示したすす
除去装置７と同じものである。これは、大気放出排気す
す除去装置として作用し、大気に放出する前に排気ガス
のすすの濃度を低減させるものである。
ある。図において、６Ａは、図１の排気ガス大気放出配
管側にあるマフラ３の代わりに設けた脱硝装置であり、
図２に示した脱硝装置６と同じものである。これは、脱
硝装置兼消音装置として作用し、マフラの作用も一部兼
ね備えるものである。また、７Ａは、前記脱硝装置６Ａ
の後流に設けたすす除去装置であり、図３に示したすす
除去装置７と同じものである。これは、大気放出排気す
す除去装置として作用し、大気に放出する前に排気ガス
のすすの濃度を低減させるものである。
【００２５】尚、この第２実施例の系統において、排気
再循環系を省略して、大気放出配管側のみに脱硝装置６
Ａとすす除去装置７Ａとを設けたものも、相応の脱硝効
果とすす除去効果をもたらすことができる。また、排気
の未燃炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の排出
の抑制、及び騒音の低減ができる。
再循環系を省略して、大気放出配管側のみに脱硝装置６
Ａとすす除去装置７Ａとを設けたものも、相応の脱硝効
果とすす除去効果をもたらすことができる。また、排気
の未燃炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の排出
の抑制、及び騒音の低減ができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の燃焼機関においては、再循環配
管系と、燃焼排気ガスを大気中に放出する排気管の、一
方又は両方に、脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除
去装置を設け、ガスを同各装置内を通過させるので、Ｎ
Ｏの除去とすすの除去を共に達成することができる。さ
らに、排気の未燃炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の排出の低減、及び騒音の低減ができる。
管系と、燃焼排気ガスを大気中に放出する排気管の、一
方又は両方に、脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除
去装置を設け、ガスを同各装置内を通過させるので、Ｎ
Ｏの除去とすすの除去を共に達成することができる。さ
らに、排気の未燃炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の排出の低減、及び騒音の低減ができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る系統図。
【図２】上記実施例における脱硝装置の縦断面図。
【図３】上記実施例におけるすす除去装置の縦断面図。
【図４】微粒子捕集原理説明図。
【図５】すす除去試験結果比較図。
【図６】すす除去装置再生試験結果比較図。
【図７】排気脱硝・すす除去試験結果図。
【図８】本発明の第２実施例に係る系統図。
【図９】従来の燃焼機関の系統図。
【図１０】燃料消費率と排気汚染度の関係図。
【符号の説明】 Ａ 吸入空気 Ｂ 大気放出排気 Ｃ 還流排気 Ｄ 低ＮＯ還流排気 Ｅ 低ＮＯ低すす還流排気 １ ディーゼルエンジン ２ 吸気マニホールド ３ マフラ ４ 再循環配管上流側 ５ 送風機 ６，６Ａ 脱硝装置 ７，７Ａ すす除去装置 ８ 直流電源 １０ 本体容器 １１ 金網 １２ 多孔質炭素積層板 １３ 再循環配管下流側 ２０ 入口側 ２１ 出口側 ２２ ボルト ２３ 電気的絶縁円筒 ２４ 負帯電金網 ２５ 捕集用金網 ２６ 負側 ２７ 正側 ２８ 電気的中性すす ２９ 負帯電すす ３０ ノズル ３１ 洗浄液 ３２ ドレン排出口 ３３ 貯槽 ３４ フィルタ ３５ ポンプ
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 Ｂ０３Ｃ 3/78 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｆ Ｆ０１Ｎ 3/02 ＺＡＢ 3/24 ＺＡＢＳ ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ 3/24 ＺＡＢ １０２Ａ １０４Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼排気ガスの一部を燃焼室の入口側へ
還流させる再循環配管系を備えた燃焼機関において、同
再循環配管系に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除
去装置を設け、還流ガスを同各装置内を通過させること
を特徴とする燃焼機関。 - 【請求項２】 燃焼排気ガスを大気中に放出する排気管
を備えた燃焼機関において、同排気管に脱硝装置及び簡
易再生式低電圧微粒子除去装置を設け、排気ガスを同各
装置内を通過させることを特徴とする燃焼機関。 - 【請求項３】 燃焼排気ガスの一部を燃焼室の入口側へ
還流させる再循環配管系を備え、かつ燃焼排気ガスを大
気中に放出する排気管を備えた燃焼機関において、上記
再循環配管系に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子除
去装置を設け、還流ガスを同各装置内を通過させると共
に、上記排気管に脱硝装置及び簡易再生式低電圧微粒子
除去装置を設け、排気ガスを同各装置内を通過させるこ
とを特徴とする燃焼機関。 - 【請求項４】 請求項１、請求項２、及び請求項３の何
れかに記載の燃焼機関において、その脱硝装置は、中空
容器と、その容器の内壁に接触して装着された脱硝材と
から構成され、同脱硝材はエポキシ樹脂を硬化炭化させ
た多孔性薄板を複数枚積層した積層板と、それを内外面
から挟む金網とからなり、同金網は、普通鋼製金網もし
くはステンレス鋼製金網、又はその金網に白金、ロジウ
ム、もしくはパラジウムをメッキしたものを用いること
を特徴とする燃焼機関。 - 【請求項５】 請求項１、請求項２、及び請求項３の何
れかに記載の燃焼機関において、その簡易再生式低電圧
微粒子除去装置は、中空容器と、直流電源の負極側に接
続され上記容器内におけるガス流れの上流側に設置され
た負帯電金網と、直流電源の正極側に接続され上記容器
内におけるガス流れの下流側に設置された正帯電捕集用
金網と、上記容器の上部に設けられ洗浄液を上記捕集用
金網に向けて噴射することのできるノズルと、上記容器
の下部に設けられた洗浄液排出口とから構成され、上記
金網は普通鋼製金網もしくはステンレス鋼製金網、又は
その金網に白金、ロジウム、もしくはパラジウムをメッ
キしたものを用い、上記金網のうち、負帯電金網は４０
〜１００メッシュのものを１枚又は複数枚、正帯電捕集
用金網は上記負帯電金網より細かいメッシュのものを１
枚又は複数枚用い、上記使用電源は直流１２Ｖ〜１００
Ｖで電流は０．５ｍＡ以下とし、上記洗浄液は、ガソリ
ン、ガソリン系洗浄液、又は揮発性洗浄液を用いること
を特徴とする燃焼機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6591595A JPH08261070A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 燃焼機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6591595A JPH08261070A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 燃焼機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261070A true JPH08261070A (ja) | 1996-10-08 |
Family
ID=13300754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6591595A Pending JPH08261070A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 燃焼機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08261070A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002130058A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-05-09 | Filterwerk Mann & Hummel Gmbh | 内燃機関においてガスを戻す装置 |
| KR100422509B1 (ko) * | 2001-08-30 | 2004-03-11 | 현대자동차주식회사 | 배기가스중에 포함된 입자상 물질을 포집하는 집진장치를구비하는 이지알 시스템 |
| JP2013522524A (ja) * | 2010-03-18 | 2013-06-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 排ガスを測定するための装置及び方法 |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP6591595A patent/JPH08261070A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002130058A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-05-09 | Filterwerk Mann & Hummel Gmbh | 内燃機関においてガスを戻す装置 |
| KR100422509B1 (ko) * | 2001-08-30 | 2004-03-11 | 현대자동차주식회사 | 배기가스중에 포함된 입자상 물질을 포집하는 집진장치를구비하는 이지알 시스템 |
| JP2013522524A (ja) * | 2010-03-18 | 2013-06-13 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 排ガスを測定するための装置及び方法 |
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