JPH09503565A - 排ガスの電子的浄化処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 イオン化ユニット（１０）はモーター車両の排気システムにインラインで配置される。イオン化ユニット（１０）は第１室（２５）に対応する入口（３１）と第１室（２５）に連通する第２室（２８）に対応する出口（３２）とから成る。第１室（２５）内には、第１室（２５）を通過する粒子状物質に負の電荷を印加するための陽極メッシュ（２６）およびグリッドメッシュ（２７）が配置されている。第２室（２８）内には、負に荷電された粒子状物質を引き付けるために正に荷電される陽極素子（２９）が配置されている。而して、比較的に清浄な空気が出口（３２）から排出される。

Description

【発明の詳細な説明】 排ガスの電子的浄化処理 発明の分野 本発明は排ガスの電子的浄化処理に関する。内燃機関により走行する車両は大 気中に排ガスを放出する。これらのガスは炭素、鉛、および他の金属粒子や燃焼 したオイル等の多数の汚染物質を含んでいる。この汚染物質は顕微鏡的な大きさ であり、一旦大気中に混ざり拡散すると空気を介してスモッグを発生させる。し かしながら、このような微視的な大きさの汚染粒子を従来のフィルタをもって補 足することは不可能であった。しかも、この汚染にさらされる人々はぜんそく、 花粉症、鉛中毒、目の痛み等のさまざまな病気に影響される。 発明の目的 本発明の目的は内燃機関により走行する車両の排ガス中に含まれる微視的およ びそれよりも大きな粒子状の汚染物質を処理することのできる手段を提供するこ とにある。 発明の開示 入口および出口を有するハウジングと、入口から出口に向かってハウジングを 介して通過する排ガスの特性を変更するために用いられる浄化手段とから成り、 浄化手段がハウジング内のガスから生じた粒子を電気的に荷電 するために用いられるハウジング内の陰極手段を有する排ガス浄化装置をここに 開示する。 好ましくは、陰極手段は排ガスを通過させる陰極メッシュを含む。 好ましくは、陰極手段はさらに排ガスを通過させるグリッドメッシュを含み、 グリッドメッシュは陰極メッシュの下流に位置する。 好ましくは、陰極メッシュは荷電されるようになっており、さらに、グリッド メッシュは陰極メッシュに対して正となるように荷電される。 好ましくは、この装置はハウジング内に配置される陽極素子をさらに備え、陽 極素子はグリッドメッシュに対して正に荷電される。 好ましくは、陰極メッシュは高位に負に荷電されるようになっており、さらに 、グリッドメッシュは負に荷電されるようになっているが陰極メッシュほど高位 に負には荷電されない。 好ましくは、陽極素子は高位に正に荷電される。 好ましくは、陰極メッシュは複数の直交導電性素子から成り、複数の直交導電 性素子は交叉する各点から延出する複数のピンを有する。 好ましくは、陰極手段は第１室に設けられており、陽極手段は第１室の下流側 に位置する第２室に配置されている。 好ましくは、上記ハウジングは非導電性材料により形 成される。 さらに、ここに、上記排ガス装置と、交流電流を生成するためにモータ車両用 のバッテリーに接続されたオシレータ回路と、オシレータ回路に電気的に接続さ れた変圧器と、変圧器に接続された電圧倍率手段とから成り、この電圧倍率手段 は、接地ブラシ等に接続されるようになっている第１端子と、陽極素子に高い正 電圧を供給するために用いられる第２端子と、陰極手段に接続されるようになっ ている高位負電圧端子とを備えた排ガス浄化システムを開示する。 また、排ガス浄化システムはハウジング内に位置するグリッドに接続されるよ うに成っている中位負電圧端子を備える。 これにより、ガスが上記第１室を通過する際の強度な電子的衝撃の結果として ガスに対する触媒作用が生じる。 すなわち、陽極素子に一旦引き付けられた負のイオンが結果的にその分子構造 を変えて、それぞれの元々の構成成分すなわち酸素や窒素に分離する。 さらに、ここに、入口と出口を有するハウジングを備えることと、入口から出 口に向けてハウジングを通過する排気ガスを電気的に荷電することにより排気ガ スの特性を変えるためにハウジング内で陽極手段を活性化することとから成る排 気ガスの浄化方法を開示する。 図面の簡単な説明 次に、以下の添付図面を例示的に参照することにより 本発明の好ましい態様を説明する。 図１は境界線内に示した電子ユニットと境界線外の遠隔装置の概略図である。 図２は図１に示す遠隔装置の一つであるイオン化ユニットの概略的断面図であ る。 図３は図２に示すイオン化ユニットの陰極グリッドメッシュ形成部分の概略的 斜視図である。 図４は図２に示すイオン化ユニットの形成部分であるインシュレータの概略的 断面図である。 好ましい実施態様の説明 図１に示されているものは、電子オシレータ回路１１と、変圧器１２と、電圧 倍率器１３と、モニター回路１４と、イオン化ユニット１０と、接地ブラシ１５ である。さらに、図示のようにオシレータ回路１１はバッテリー１６に接続され ている。このオシレータ回路１１の出力は変圧器１２により変圧されて電圧倍率 器１３の入力になる。この電圧倍率器１３と連絡するモニター回路１４はバッテ リー１６からの電圧も受け取る。 さらに、電圧倍率器１３の出力１７、１８、１９および２０はそれぞれ接地ブ ラシ１５、イオン化ユニット１０の高位正電圧端子２３、イオン化ユニット１０ の高位負電圧端子２１およびイオン化ユニット１０の中位負電圧端子２２に接続 されている。 車両のイグニッションがオンになると、オシレータ回路１１は１２ボルトｐｐ の振幅で交流電流を発生しなが ら電子的に発振し始める。変圧器１２のインダクタンスはオシレータ回路の一部 を形成しており、発振の周波数を決定して、結果的に、変圧器１２の中核（ｎｕ ｃｌｅｕｓ）内に電磁場を生成し発振する。なお、変圧器１２の二次巻線は一次 巻線に比して高い比率を有しているので、より高い電圧の交流電流が生じる。変 圧器１２の二次巻線からの電圧は負の極性を有する電圧倍率器回路１３によりス テップアップされて、出力２０においては中位電圧をまた出力１９においては高 位電圧を得るが、これらは両方とも負極性の直流電圧である。 変圧器１２の二次巻線からの交流電流はまた正極の電圧倍率器にかけられて、 出力１８において正極の高位電圧が得られる。 出力１７は接地ブラシ１５に接続される。接地ブラシ１５は例えば４本の細い スチールワイヤから成っており、ワイヤは車両と地面との間の電気的導通を得る ために車両のシャーシと地面をつなげるように取り付けられている。なお、ブラ シ１５の目的は車両における静電気の滞積を避けるためである。 図２において、電圧倍率器の出力１９からの高位の負電圧が高位負電圧端子２ １およびインシュレータ３７を介して陰極メッシュ２６に供給される。この結果 、メッシュ２６の各ピン３８においてイオン化した電気的コロナが生じる。 出力２０からの中位負電圧が中位負電圧端子２２およ び同様なインシュレータ３７を介してグリッドメッシュ２７に加えられる。この 電圧は負の極性であるが、陰極メッシュ２６に比して電位の有意差があるために これに対して正であり、結果的に、陰極メッシュ２６の電気的コロナにおける遊 離電子を引き付けて、陰極２６からグリッド２７に向かう電子の流れを生成する 。なお、このような電子の流れの生じる領域を「イオン化領域」と言う。 出力１８からの高位正電圧は高位正電圧端子２３に接続され、陽極素子２９に エネルギーを供給する。 モータ車両の排気口から排ガスが入口３１を介して第１室２５に入ると、ガス が第１室の全体に広がる。その後、ガスは陰極メッシュ２６の開口部を通過する べく送られる。この陰極メッシュ２６の面積はモータ車両の排気管の断面積の数 倍であるため、ガスが陰極メッシュ２６を通過する際にその分だけガスの速度を 下げることができる。なお、この比率は一般に１：７０程度である。 ガスは低速で陰極メッシュ２６を通過した後、陰極メッシュ２６とグリッドメ ッシュ２７との間のイオン化領域３３に入る。次いで、この領域においてガスの 流れに乗っている粒子に電子が加えられることによって、これらが負のイオンに 変換する。負にイオン化された汚染物質はグリッドメッシュ２７を通過すべく送 られ、第２室２８に入る。ガスが第２室２８に入ると、ガスはメッシュ２７のピ ン３８の作用によってさらに電子衝撃とイオ ン化を受ける。 この第２室２８の反対側又は下方側に陽極素子２９が配置されており、陽極素 子２９は一般にスチールメッシュまたはスチールウール等の形態をしている。な お、この陽極素子２９は導電性メッシュの多数層から構成することができる。 この陽極素子２９が高位の正電荷により極性付けられると、負にイオン化した 汚染粒子を強く引き付けて、粒子は陽極素子の構造により保持される。理論的に 言えば、イオン化しているＮＯ₂（二酸化窒素）等の毒性物質の分子が陽極素子 に放電するために、分子は窒素や酸素のようなそれらの元々の元素に分離する。 この陽極素子２９は導電性の支持体３９上に支持されており、支持体３９には 高位正電圧端子２３が電気的に接続されている。ハウジング２４は非導電性材料 から一般に作成され、脆く容易に傷付きやすいものであれば、ゴム等の柔軟で耐 衝撃性のある非導電性のコーティング材により被覆することができる。 その後、浄化処理されたガスは出口３２に向かって進み、これを通って外部の 大気に出る。出口３２はガスの実際の出口の速度がかなり低くなるように、かな り幅広のスロットのような大きさにする。出口３２の実際の面積は入口３１の面 積と同一かこれに近いものにする。細長いスロットの形状にすれば、出口３２は 出口でのガス速度や陽極素子２９近傍の乱流発生を減少させることが できる。 陰極メッシュ２６、グリッドメッシュ２７および陽極素子２９は一般に置換可 能な構成要素である。しかしながら、陽極素子２９は周期的に洗浄して再使用す るべく設計する必要がある。 一般に、ハウジング２４の幅は約１メートルであり、車両の大きさおよびエン ジンの容量によって決まる。 全体のユニット１０はバンパーバー近くの車体後部に設置され、モータ車両の 排気管から出るガスは柔軟な金属パイプを介して入口３１に接続されるようにす るとよい。 図３は陰極メッシュ２６又はグリッドメッシュ２７のいずれかを示している。 このメッシュ２６、２７は複数の直交する素子とこれらの素子から下方に延出す る多数の導電性ピン３８から成る。これらのピンは一般に直交する素子の各交叉 点から延出しているが、これら交叉点の間の点から延出させてもよい。 図４に示すように、各インシュレータ３７は内部導体３４を囲んでいる。イン シュレータ３７は内部絶縁管３５と外部絶縁管３６とから成る。内部導体３４は ハウジング２４内のそれぞれのメッシュを支持し、そこへ電荷を供給する手段と して作用する。さらに、それぞれのメッシュパネルを支持する非導電性の手段を ハウジング２４の内部に設けてもよい。各インシュレータ３７の目的は導体３４ 、陰極メッシュ２６又はグリッドメッシュ３ ７から凝縮した水分を介してのモータ車両のシャーシに対する電気や電荷の流れ の防止を補助するためである。すなわち、エンジンの初期起動後に、一般に大量 の蒸気が排気システムを通過し、このような蒸気がイオン化ユニット１０の内部 表面上に凝縮しやすい。そこで、そのような凝縮した水分を介する電気の流れの 防止を補助するために、内部および外部絶縁管３５、３６の内部および外部表面 がそれぞれ表面導通の生じる距離以上に離れて延出している。さらに、各インシ ュレータに大きな内部キャビティを備えることによってその領域内での凝縮が防 止できるので、イオン化ユニット１０において荷電した内部構成要素と例えば入 口３１においてユニット１０に接続された金属排気管との間での凝縮の直線的経 路を全くなくすことが期待できる。 当業者においては種々の変形や変更が本発明の範囲を超えるものと見なすべき でないことが当然に理解される。例えば、ハウジング２４内の構成要素の特定の 配列構成は本発明の精神や範囲に逸脱することなく変更することが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．入口および出口を有するハウジングと、前記入口から出口にハウジングを介 して通過する排ガスの特性を変更するために用いられる浄化手段とから成り、前 記浄化手段はハウジング内のガスから生じる粒子を電気的に荷電するために用い られるハウジング内の陰極手段を有する排ガス浄化装置。 ２．前記陰極手段は排ガスを通過させる陰極メッシュを備える請求項１に記載の 排ガス浄化装置。 ３．前記陰極手段はさらに排ガスを通過させるグリッドメッシュを備え、前記グ リッドメッシュは陰極メッシュの下流に位置する請求項２に記載の排ガス浄化装 置。 ４．前記陰極メッシュが荷電されるようになっており、前記グリッドメッシュが 前記陰極メッシュに対して正に荷電されるようになっている請求項３に記載の排 ガス浄化装置。 ５．さらに、ハウジング内に配置される陽極素子を備え、前記陽極素子はグリッ ドメッシュに対して正に荷電されるようになっている請求項４に記載の排ガス浄 化装置。 ６．前記陰極メッシュは高位に負に荷電されるようになっており、前記グリッド メッシュは負に荷電されるようになっているが陰極メッシュほど高位に負には荷 電されない請求項３に記載の排ガス浄化装置。 ７．さらに、ハウジング内に配置される陽極素子を備え、 前記陽極素子は高位に正に荷電されるようになっている請求項１に記載の排ガス 浄化装置。 ８．前記陰極メッシュは複数の直交導電性素子を含み、複数の直交導電性素子は 交叉する各点から延出する複数のピンを有する請求項２に記載の排ガス浄化装置 。 ９．前記陰極手段は第１室に備えられており、前記陽極手段は前記第１室の下流 側に位置する第２室に配置されている請求項７に記載の排ガス浄化装置。 １０．前記ハウジングは非導電性材料により形成されている請求項１に記載の排 ガス浄化装置。 １１．請求項１記載の排ガス浄化装置と、交流電流を生成するためにモータ車両 用バッテリーに接続されたオシレータ回路と、前記オシレータ回路に電気的に接 続された変圧器と、前記変圧器に接続された電圧倍率手段とから成り、前記電圧 倍率手段は、接地ブラシ等に接続されるようになっている第１端子と、前記陽極 素子に高位の正電圧を供給するために用いられる第２端子と、前記陰極手段に接 続されるようになっている高位負電圧端子とを備える排ガス浄化システム。 １２．さらに、前記ハウジング内に位置するグリッドメッシュに接続されるよう に成っている中位負電圧端子を備える請求項１１に記載の排ガス浄化システム。 １３．さらに、前記電圧倍率手段に電気的に接続されるモニター回路を備える請 求項１１に記載の排ガス浄化システム。 １４．入口と出口を有するハウジングを備えることと、前記入口から出口に向け てハウジングを通過する排気ガスを電気的に荷電することにより前記排気ガスの 特性を変えるためにハウジング内で陽極手段を活性化することとから成る排気ガ スの浄化方法。