JPH10146515A - コロナ放電汚染因子破壊装置における窒素酸化物還元方法 - Google Patents
コロナ放電汚染因子破壊装置における窒素酸化物還元方法Info
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- JPH10146515A JPH10146515A JP9222849A JP22284997A JPH10146515A JP H10146515 A JPH10146515 A JP H10146515A JP 9222849 A JP9222849 A JP 9222849A JP 22284997 A JP22284997 A JP 22284997A JP H10146515 A JPH10146515 A JP H10146515A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、緩和化学種を使用してＮＯX を還
元する方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 窒素酸化物の化合物（ＮＯX ）を含む排
気ガスに対して、緩和化学種として３原子窒素（Ｎ3 ）
を供給し、コロナ放電装置中のＮＯX を還元する速度を
増加させる。
元する方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 窒素酸化物の化合物（ＮＯX ）を含む排
気ガスに対して、緩和化学種として３原子窒素（Ｎ3 ）
を供給し、コロナ放電装置中のＮＯX を還元する速度を
増加させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コロナ放電汚染因
子破壊装置中における窒素酸化物（ＮＯX ）の化合物の
破壊に関する。
子破壊装置中における窒素酸化物（ＮＯX ）の化合物の
破壊に関する。
【０００２】
【従来の技術】汚染因子を帯びたガスをコロナ放電サイ
トに通すことは、ガスから汚染因子を除去する既知の方
法である。この技術の一般的な概観は、パチカレフ氏ら
による“表面放電による有毒ガス分解”、プラズマ科学
1994年国際会議の会報、1994年６月 6-8日、ニューメキ
シコ、サンタフェ、第1E6 号、ページ88に提供されてい
る。コロナによる汚染因子の破壊は、現在ヒューズ・エ
レクトニクスとして事業をしているヒューズ・エアクラ
フト・カンパニーに譲渡された、“コロナ放電を引き起
こすためのコロナ源とコロナ放電による流体廃棄物の処
理”と題する1994年８月25日に出願された米国特許出願
番号第08/295,959号に開示されているように、液体に対
しても提案されている。
トに通すことは、ガスから汚染因子を除去する既知の方
法である。この技術の一般的な概観は、パチカレフ氏ら
による“表面放電による有毒ガス分解”、プラズマ科学
1994年国際会議の会報、1994年６月 6-8日、ニューメキ
シコ、サンタフェ、第1E6 号、ページ88に提供されてい
る。コロナによる汚染因子の破壊は、現在ヒューズ・エ
レクトニクスとして事業をしているヒューズ・エアクラ
フト・カンパニーに譲渡された、“コロナ放電を引き起
こすためのコロナ源とコロナ放電による流体廃棄物の処
理”と題する1994年８月25日に出願された米国特許出願
番号第08/295,959号に開示されているように、液体に対
しても提案されている。
【０００３】シュプリンガー出版、ベルリン、ハイデル
ベルグ、1993年、ページ 87-89において、B.M.ペネトラ
ントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚染因子制
御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリーズ第G34
巻、パートＢ、“充填層反応器とパルス化コロナプラズ
マ反応器による揮発性有機化合物の分解”と題する、ヤ
マモト氏らにより説明されているシステムでは、ガスが
流れる同軸コロナ反応器の中央導線に、約120-130 ナノ
秒の持続時間の短時間高電圧パルスが印加される。各パ
ルスは、中央配線から放射され、約5-10ｋｅＶの高エネ
ルギ電子で反応器の内部容量をあふれさせるコロナ放電
を生成する。同様なシステムは米国特許第4,695,358 号
で説明されており、この特許では、正のDC電圧のパルス
をDCバイアス電圧に重畳し、ガス流からＳＯX とＮＯX
を除去するための流線コロナを発生させている。これら
のプロセスはエネルギ効率が比較的低い。選択された反
応器の幾何学的形状により、非常に短いパルスを発射し
て、電極間のアーク絶縁破壊と結果として生じる損傷を
避けることが必要である。パルス形成回路は、高電圧源
から入ってくる電力の約半分を充電抵抗で失い、付加的
なエネルギがダブルスパークギャップで消費される。さ
らに、同軸コロナ反応器の容量性負荷を充電しなければ
ならず、この充電エネルギは一般的にコロナ反応で実際
に使用されるエネルギよりもかなり多く、汚染因子の破
壊に寄与することなく各パルス後に単に消失して熱にな
るだけである。
ベルグ、1993年、ページ 87-89において、B.M.ペネトラ
ントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚染因子制
御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリーズ第G34
巻、パートＢ、“充填層反応器とパルス化コロナプラズ
マ反応器による揮発性有機化合物の分解”と題する、ヤ
マモト氏らにより説明されているシステムでは、ガスが
流れる同軸コロナ反応器の中央導線に、約120-130 ナノ
秒の持続時間の短時間高電圧パルスが印加される。各パ
ルスは、中央配線から放射され、約5-10ｋｅＶの高エネ
ルギ電子で反応器の内部容量をあふれさせるコロナ放電
を生成する。同様なシステムは米国特許第4,695,358 号
で説明されており、この特許では、正のDC電圧のパルス
をDCバイアス電圧に重畳し、ガス流からＳＯX とＮＯX
を除去するための流線コロナを発生させている。これら
のプロセスはエネルギ効率が比較的低い。選択された反
応器の幾何学的形状により、非常に短いパルスを発射し
て、電極間のアーク絶縁破壊と結果として生じる損傷を
避けることが必要である。パルス形成回路は、高電圧源
から入ってくる電力の約半分を充電抵抗で失い、付加的
なエネルギがダブルスパークギャップで消費される。さ
らに、同軸コロナ反応器の容量性負荷を充電しなければ
ならず、この充電エネルギは一般的にコロナ反応で実際
に使用されるエネルギよりもかなり多く、汚染因子の破
壊に寄与することなく各パルス後に単に消失して熱にな
るだけである。
【０００４】同様な方法であるが異なる反応器の幾何学
的形状を持つものが、シュプリンガー出版、ベルリン、
ハイデルベルグ、1993年、ページ 79-80において、B.M.
ペネトラントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚
染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリー
ズ第Ｇ34巻、パートＢ、ロソッチャ氏らによる“無音放
電プラズマを使用する有害な有機廃棄物の処理”に取り
入れられ、このシステムでは、コロナ放電が平行板の間
に確立される。このシステムはまた、非効率なパルス形
成と反応器充電エネルギを回収しないために比エネルギ
が低くなる。
的形状を持つものが、シュプリンガー出版、ベルリン、
ハイデルベルグ、1993年、ページ 79-80において、B.M.
ペネトラントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚
染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリー
ズ第Ｇ34巻、パートＢ、ロソッチャ氏らによる“無音放
電プラズマを使用する有害な有機廃棄物の処理”に取り
入れられ、このシステムでは、コロナ放電が平行板の間
に確立される。このシステムはまた、非効率なパルス形
成と反応器充電エネルギを回収しないために比エネルギ
が低くなる。
【０００５】一般的な単一段のコロナ放電汚染因子破壊
装置のブロック図を図１に示す。コロナ放電反応器2
は、吸気導管8 を通してエンジン6 から汚染因子を帯び
た排気ガス12を取り入れ、排気ガスを処理し、排気導管
10を通して処理した排気ガス14を排出する。エンジン6
からの排気ガス12中の主な汚染因子は、さまざまな形態
の窒素酸化物（ＮＯX ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭
素（ＣＯ）を含む。ＨＣとＣＯは、高いエネルギレベル
の汚染因子と考えられ、酸化させて水（Ｈ2 Ｏ）と二酸
化炭素（ＣＯ2 ）を生成することができる。ＮＯX 化合
物は、低いエネルギレベルの汚染因子と考えられ、無害
の２原子の窒素（Ｎ2 ）および酸素（Ｏ2）に還元する
ために、エネルギを吸収させる必要がある。電源4 がコ
ロナ放電反応器2 に高電圧パルスを供給すると、ＨＣが
酸化されてＨ2 ＯとＣＯ2 になる一方、ＣＯが酸化され
てＣＯ2 になる。各電圧ピークにおいて、コロナ放電が
反応器2 内で放射され、ＨＣを酸化してＣＯ2 とＨ2 Ｏ
を発生させ、またＣＯを酸化してＣＯ2 を発生させる遊
離基を生成する。一般的に、高電圧パルスはＨＣとＣＯ
を破壊するのに非常に効率が良いが、ＮＯX のＮ2 とＯ
2 への還元では効率的であることは示されなかった。高
電圧（12ｋＶまで）を使用してコロナを発生させると、
何らかの付加的なＮＯX さえも生成することが実験で示
された。他方低い電圧パルスは、ＮＯX を還元する際の
効率は高いが、ＨＣを酸化する際の効率は低い。コロナ
放電プロセスは、酸素と水の存在下で、ＮＯとＮＯ2 を
含むＮＯX の破壊において限定された成功しか納めなか
った。コロナ放電での問題は、オゾン（Ｏ3 ）とＯやＯ
Ｈのような基を発生させることにより強い酸化環境を生
み出すことである。遊離基とＯ3 は高い反応性を持つ酸
化性物質であり、ＮＯとＮ2 の両者と反応し、ＮＯ2 を
生成する。
装置のブロック図を図１に示す。コロナ放電反応器2
は、吸気導管8 を通してエンジン6 から汚染因子を帯び
た排気ガス12を取り入れ、排気ガスを処理し、排気導管
10を通して処理した排気ガス14を排出する。エンジン6
からの排気ガス12中の主な汚染因子は、さまざまな形態
の窒素酸化物（ＮＯX ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭
素（ＣＯ）を含む。ＨＣとＣＯは、高いエネルギレベル
の汚染因子と考えられ、酸化させて水（Ｈ2 Ｏ）と二酸
化炭素（ＣＯ2 ）を生成することができる。ＮＯX 化合
物は、低いエネルギレベルの汚染因子と考えられ、無害
の２原子の窒素（Ｎ2 ）および酸素（Ｏ2）に還元する
ために、エネルギを吸収させる必要がある。電源4 がコ
ロナ放電反応器2 に高電圧パルスを供給すると、ＨＣが
酸化されてＨ2 ＯとＣＯ2 になる一方、ＣＯが酸化され
てＣＯ2 になる。各電圧ピークにおいて、コロナ放電が
反応器2 内で放射され、ＨＣを酸化してＣＯ2 とＨ2 Ｏ
を発生させ、またＣＯを酸化してＣＯ2 を発生させる遊
離基を生成する。一般的に、高電圧パルスはＨＣとＣＯ
を破壊するのに非常に効率が良いが、ＮＯX のＮ2 とＯ
2 への還元では効率的であることは示されなかった。高
電圧（12ｋＶまで）を使用してコロナを発生させると、
何らかの付加的なＮＯX さえも生成することが実験で示
された。他方低い電圧パルスは、ＮＯX を還元する際の
効率は高いが、ＨＣを酸化する際の効率は低い。コロナ
放電プロセスは、酸素と水の存在下で、ＮＯとＮＯ2 を
含むＮＯX の破壊において限定された成功しか納めなか
った。コロナ放電での問題は、オゾン（Ｏ3 ）とＯやＯ
Ｈのような基を発生させることにより強い酸化環境を生
み出すことである。遊離基とＯ3 は高い反応性を持つ酸
化性物質であり、ＮＯとＮ2 の両者と反応し、ＮＯ2 を
生成する。
【０００６】炭化水素添加物またはアンモニア（Ｎ
Ｈ3 ）の噴射は、コロナ放電反応器においてＮＯX 化合
物を実質的に還元する既知の方法である。ＮＨ3 または
炭化水素添加物を噴射させることについての一般的な概
観は、“煙道ガスからＮＯX を除去するパルス化コロナ
放電”、汚染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO
ASIシリーズ第Ｇ34巻、パートＢ、1993年、ページ187
において、G.E.ホグトリン氏とB.M.ペネトラント氏によ
り提供されている。ＮＨ3 が噴射されると、反応器中に
おいて形成された酸と反応し、アンモニア塩が生成さ
れ、これは濾過システムまたは他の粒子状物質除去シス
テムにより集められる。この方法の欠点は、集積した固
形アンモニア塩を周期的に除去しなければならず、自動
車の適用に対して不便であることである。コロナ放電反
応器中でＮＨ3 を付加してＮＯX を還元することは、固
定源の燃焼サイトにおいてのみ達成された。ハードウェ
アの製造および運転費用を理由に、自動車の内燃エンジ
ン排気の処理におけるＮＯX の還元にはＮＨ3 は使用さ
れなかった。炭化水素添加物の噴射は、ＮＯの酸化およ
び還元の間に水酸基（ＯＨ）をリサイクルすることによ
り効率的になることが示された。ＯＨ基リサイクルの効
率は、ＯＨ基と炭化水素添加物の反応速度に基づき、G.
E.ホグトリン氏らの文献に説明されている。
Ｈ3 ）の噴射は、コロナ放電反応器においてＮＯX 化合
物を実質的に還元する既知の方法である。ＮＨ3 または
炭化水素添加物を噴射させることについての一般的な概
観は、“煙道ガスからＮＯX を除去するパルス化コロナ
放電”、汚染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO
ASIシリーズ第Ｇ34巻、パートＢ、1993年、ページ187
において、G.E.ホグトリン氏とB.M.ペネトラント氏によ
り提供されている。ＮＨ3 が噴射されると、反応器中に
おいて形成された酸と反応し、アンモニア塩が生成さ
れ、これは濾過システムまたは他の粒子状物質除去シス
テムにより集められる。この方法の欠点は、集積した固
形アンモニア塩を周期的に除去しなければならず、自動
車の適用に対して不便であることである。コロナ放電反
応器中でＮＨ3 を付加してＮＯX を還元することは、固
定源の燃焼サイトにおいてのみ達成された。ハードウェ
アの製造および運転費用を理由に、自動車の内燃エンジ
ン排気の処理におけるＮＯX の還元にはＮＨ3 は使用さ
れなかった。炭化水素添加物の噴射は、ＮＯの酸化およ
び還元の間に水酸基（ＯＨ）をリサイクルすることによ
り効率的になることが示された。ＯＨ基リサイクルの効
率は、ＯＨ基と炭化水素添加物の反応速度に基づき、G.
E.ホグトリン氏らの文献に説明されている。
【０００７】ディーゼルエンジンの排気を処理するため
にプラズマ反応器中にエンジンオイルを噴射すること
は、M.ヒガシ氏らによる“放電プラズマとオイル力の組
合わせによる、ディーゼルエンジンの排気における煤煙
除去およびＮＯX とＳＯX の還元”、プラズマ科学にお
けるIEEE会報、第20巻、第１号、1992年に説明されてい
る。この文献は、微量のエンジンオイルを噴射した反応
器中で放電プラズマを使用して、ディーゼルエンジンの
排気からＮＯX を除去することを報告している。一旦エ
ンジンオイルが室内に入ると、プラズマが、ＮＯX とＳ
ＯX 化合物とともに煤煙の還元を刺激する細かいオイル
ミストを発生させる。
にプラズマ反応器中にエンジンオイルを噴射すること
は、M.ヒガシ氏らによる“放電プラズマとオイル力の組
合わせによる、ディーゼルエンジンの排気における煤煙
除去およびＮＯX とＳＯX の還元”、プラズマ科学にお
けるIEEE会報、第20巻、第１号、1992年に説明されてい
る。この文献は、微量のエンジンオイルを噴射した反応
器中で放電プラズマを使用して、ディーゼルエンジンの
排気からＮＯX を除去することを報告している。一旦エ
ンジンオイルが室内に入ると、プラズマが、ＮＯX とＳ
ＯX 化合物とともに煤煙の還元を刺激する細かいオイル
ミストを発生させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、緩和化学種
を使用してＮＯX を還元する方法を提供する。
を使用してＮＯX を還元する方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】緩和化学種は、付加的な
ガスとともにまたは付加的なガスなしで、燃焼排気ガス
混合物に対して、選択的な周波数の光子放電および／ま
たは選択的な電位のコロナ放電を加えることにより、コ
ロナ放電反応器中で生成することができる。
ガスとともにまたは付加的なガスなしで、燃焼排気ガス
混合物に対して、選択的な周波数の光子放電および／ま
たは選択的な電位のコロナ放電を加えることにより、コ
ロナ放電反応器中で生成することができる。
【００１０】緩和化学種は、Ｎ，ＮＯ，ＮＯ* ，Ｎ
Ｏ2 ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ3 ，Ｎ2 Ｏ5 ，ＨＮＯ2 ，ＨＮ
Ｏ3 ，ＨＯ2 ＮＯ2 ，ＲＯＮＯ，ＲＯＮＯ2 を含む窒素
化学種内の反応性励起エネルギを除去することができ
る。アスタリスク（* ）は励起状態を表している。これ
らの窒素化学種は、その中には励起状態のものがあり、
多くは短命であり、燃焼中やコロナ放電中に生成され
る。本発明により提供される緩和化学種の付加は、これ
らの窒素化学種を還元する好ましい反応経路を提供し、
窒素化学種の励起エネルギ状態を“緩和”することによ
り、ＮＯX の代わりに２原子の窒素（Ｎ2 ）を確実に形
成する。緩和化学種の緩和エネルギは、窒素化学種の励
起エネルギと一致することが好ましい。
Ｏ2 ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ3 ，Ｎ2 Ｏ5 ，ＨＮＯ2 ，ＨＮ
Ｏ3 ，ＨＯ2 ＮＯ2 ，ＲＯＮＯ，ＲＯＮＯ2 を含む窒素
化学種内の反応性励起エネルギを除去することができ
る。アスタリスク（* ）は励起状態を表している。これ
らの窒素化学種は、その中には励起状態のものがあり、
多くは短命であり、燃焼中やコロナ放電中に生成され
る。本発明により提供される緩和化学種の付加は、これ
らの窒素化学種を還元する好ましい反応経路を提供し、
窒素化学種の励起エネルギ状態を“緩和”することによ
り、ＮＯX の代わりに２原子の窒素（Ｎ2 ）を確実に形
成する。緩和化学種の緩和エネルギは、窒素化学種の励
起エネルギと一致することが好ましい。
【００１１】好ましい実施形態では、緩和化学種として
３原子の窒素（Ｎ3 ）を使用する。緩和において専らＮ
2 を形成する際の高い反応の速度は、緩和エネルギと励
起エネルギとの一致とともに、緩和化学種と励起された
窒素化学種との間の分子衝突の高い頻度により達成され
る。
３原子の窒素（Ｎ3 ）を使用する。緩和において専らＮ
2 を形成する際の高い反応の速度は、緩和エネルギと励
起エネルギとの一致とともに、緩和化学種と励起された
窒素化学種との間の分子衝突の高い頻度により達成され
る。
【００１２】本発明のこれらおよび他の特徴および利点
は、添付した図面を考慮に入れると、以下の詳細な説明
から当業者に明らかになるであろう。
は、添付した図面を考慮に入れると、以下の詳細な説明
から当業者に明らかになるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、緩和化学種を使用する
ことによりＮＯX を還元する方法に関する。緩和化学種
は、別の供給源により提供することができる。汚染因子
の処理に望まれるコロナ放電は、通常約5-20ｋＶの範囲
の高電圧レベルおよび約5-15ＭＨｚの範囲の周波数で生
じる。一般的に、ＮＯX の効率的な還元に望まれる電圧
は、ＨＣおよびＣＯの酸化に対して望まれるものよりも
低い。ＮＯX 還元に対するコロナ放電電圧は、わずか10
ｋＶであることが好ましい。
ことによりＮＯX を還元する方法に関する。緩和化学種
は、別の供給源により提供することができる。汚染因子
の処理に望まれるコロナ放電は、通常約5-20ｋＶの範囲
の高電圧レベルおよび約5-15ＭＨｚの範囲の周波数で生
じる。一般的に、ＮＯX の効率的な還元に望まれる電圧
は、ＨＣおよびＣＯの酸化に対して望まれるものよりも
低い。ＮＯX 還元に対するコロナ放電電圧は、わずか10
ｋＶであることが好ましい。
【００１４】本発明は、図１に示されているようなコロ
ナ放電汚染因子破壊システムにおけるＮＯX の破壊に適
用することができる。このシステムは、それぞれが、Ｈ
ＣおよびＣＯのような高いエネルギレベルの汚染因子を
酸化するか、あるいはＮＯXのような低いエネルギレベ
ルの汚染因子を還元する専用の機能を実行する、複数の
コロナ放電反応器を備えることができる。本発明は、Ｎ
ＯX の還元専用の反応器に緩和化学種を提供する。
ナ放電汚染因子破壊システムにおけるＮＯX の破壊に適
用することができる。このシステムは、それぞれが、Ｈ
ＣおよびＣＯのような高いエネルギレベルの汚染因子を
酸化するか、あるいはＮＯXのような低いエネルギレベ
ルの汚染因子を還元する専用の機能を実行する、複数の
コロナ放電反応器を備えることができる。本発明は、Ｎ
ＯX の還元専用の反応器に緩和化学種を提供する。
【００１５】内燃エンジンからの排気ガスは典型的に強
く酸化され、オゾン（Ｏ3 ）のような高い反応性の酸化
性物質とともに、水酸基（ＯＨ）のような強く酸化する
遊離基と部分的に酸化された炭化水素基を含んでいる。
これらの酸化基は、エンジン中でＯ2 と燃料との燃焼に
より生成される。排気ガスがコロナ放電反応器を通る
と、Ｈ基とＨＯ基とＯ3 も生成され、これにより排気ガ
ス中に強い酸化環境を生み出す。内燃エンジン中の燃焼
中や、コロナ放電反応器内の高電圧コロナ放電の間、ガ
ス分子に対して与えられたエネルギにより窒素化学種が
形成される。これらの窒素化学種には、Ｎ，ＮＯ，ＮＯ
* ，ＮＯ2 ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ3 ，Ｎ2 Ｏ5 ，ＨＮＯ2 ，Ｈ
ＮＯ3 ，ＨＯ2 ＮＯ2 ，ＲＯＮＯ，ＲＯＮＯ2 がある。
アスタリスク（* ）は励起状態を表している。これらの
さまざまな化学種の中には、それぞれ励起された高いエ
ネルギ状態にあるものもあり、その多くは他の化学種と
素早く反応し、短命である。それぞれの窒素化学種の励
起エネルギは、アレニウスエネルギとも呼ばれる。Ｏ3
のような高い反応性の酸化性物質や、Ｈ，ＯＨのような
基や、部分的に酸化された炭化水素基は、励起された窒
素化学種と強く反応し、他の化学種、特にＮＯおよびＮ
Ｏ2 を含むＮＯX を生じる。
く酸化され、オゾン（Ｏ3 ）のような高い反応性の酸化
性物質とともに、水酸基（ＯＨ）のような強く酸化する
遊離基と部分的に酸化された炭化水素基を含んでいる。
これらの酸化基は、エンジン中でＯ2 と燃料との燃焼に
より生成される。排気ガスがコロナ放電反応器を通る
と、Ｈ基とＨＯ基とＯ3 も生成され、これにより排気ガ
ス中に強い酸化環境を生み出す。内燃エンジン中の燃焼
中や、コロナ放電反応器内の高電圧コロナ放電の間、ガ
ス分子に対して与えられたエネルギにより窒素化学種が
形成される。これらの窒素化学種には、Ｎ，ＮＯ，ＮＯ
* ，ＮＯ2 ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ3 ，Ｎ2 Ｏ5 ，ＨＮＯ2 ，Ｈ
ＮＯ3 ，ＨＯ2 ＮＯ2 ，ＲＯＮＯ，ＲＯＮＯ2 がある。
アスタリスク（* ）は励起状態を表している。これらの
さまざまな化学種の中には、それぞれ励起された高いエ
ネルギ状態にあるものもあり、その多くは他の化学種と
素早く反応し、短命である。それぞれの窒素化学種の励
起エネルギは、アレニウスエネルギとも呼ばれる。Ｏ3
のような高い反応性の酸化性物質や、Ｈ，ＯＨのような
基や、部分的に酸化された炭化水素基は、励起された窒
素化学種と強く反応し、他の化学種、特にＮＯおよびＮ
Ｏ2 を含むＮＯX を生じる。
【００１６】本発明は、窒素化学種の励起エネルギを低
減することによりＮＯX を除去する。本発明により提供
される緩和化学種はこれらの窒素化学種内の反応エネル
ギを低減し、任意のＮＯX が２原子の窒素（Ｎ2 ）およ
び２原子の酸素（Ｏ2 ）に確実に分解される好都合な反
応経路を提供する。Ｎ2 の形成後、Ｎ2 と酸化基が出会
ってもＮＯX は生成されない。緩和エネルギすなわちＮ
ＯX を還元するために緩和化学種により提供されるエネ
ルギが、窒素化学種の励起エネルギと一致することが好
ましいので、酸化基と反応してＮＯX を生成するために
必要な励起エネルギはもはや存在しない。一般的に緩和
化学種は、窒素化学種の励起エネルギを吸収する吸込み
材として機能する。
減することによりＮＯX を除去する。本発明により提供
される緩和化学種はこれらの窒素化学種内の反応エネル
ギを低減し、任意のＮＯX が２原子の窒素（Ｎ2 ）およ
び２原子の酸素（Ｏ2 ）に確実に分解される好都合な反
応経路を提供する。Ｎ2 の形成後、Ｎ2 と酸化基が出会
ってもＮＯX は生成されない。緩和エネルギすなわちＮ
ＯX を還元するために緩和化学種により提供されるエネ
ルギが、窒素化学種の励起エネルギと一致することが好
ましいので、酸化基と反応してＮＯX を生成するために
必要な励起エネルギはもはや存在しない。一般的に緩和
化学種は、窒素化学種の励起エネルギを吸収する吸込み
材として機能する。
【００１７】好ましい実施形態では、緩和化学種として
３原子の窒素（Ｎ3 ）を使用する。Ｎ3 は、独立してま
たはコロナ放電反応器中のコロナ放電により提供するこ
とができる。一般的に、内燃エンジンにより生成される
排気ガスには約80％の２原子窒素（Ｎ2 ）が含まれ、こ
れは周囲の環境とほぼ同じ割合である。励起された窒素
化学種の緩和において専らＮ2 を形成する反応速度は、
緩和エネルギと励起エネルギとの一致とともに、緩和化
学種と励起された窒素化学種との間の分子衝突の頻度に
基づく。緩和エネルギが放出されると、Ｎ3 はＮ2 基と
Ｎ基に分解され、これはＮＯに分解され、Ｎ基とＯ基を
形成する。ＮＯからのＮ基とＮ3 からのＮ基は結合して
Ｎ2 を形成する一方、Ｏ基は結合してＯ2 を形成する。
Ｎ2 とＯ2 の両者は、それらが形成された反応器中で出
会う温度において安定であり、コロナ放電反応器中で再
度互いに反応しない。
３原子の窒素（Ｎ3 ）を使用する。Ｎ3 は、独立してま
たはコロナ放電反応器中のコロナ放電により提供するこ
とができる。一般的に、内燃エンジンにより生成される
排気ガスには約80％の２原子窒素（Ｎ2 ）が含まれ、こ
れは周囲の環境とほぼ同じ割合である。励起された窒素
化学種の緩和において専らＮ2 を形成する反応速度は、
緩和エネルギと励起エネルギとの一致とともに、緩和化
学種と励起された窒素化学種との間の分子衝突の頻度に
基づく。緩和エネルギが放出されると、Ｎ3 はＮ2 基と
Ｎ基に分解され、これはＮＯに分解され、Ｎ基とＯ基を
形成する。ＮＯからのＮ基とＮ3 からのＮ基は結合して
Ｎ2 を形成する一方、Ｏ基は結合してＯ2 を形成する。
Ｎ2 とＯ2 の両者は、それらが形成された反応器中で出
会う温度において安定であり、コロナ放電反応器中で再
度互いに反応しない。
【００１８】図２は、酸素の存在下で電子放電と組合わ
された緩和化学種を使用して、窒素化学種、特にこの場
合にはＮ基とＮＯ基を２原子窒素（Ｎ2 ）に変える化学
反応図である。Ｎ基は酸素（Ｏ2 ）と反応してＮＯ基に
なる。ＮＯがＮに変わる逆反応は、ＮＯが電子放電を受
ける時に発生し、これは所要の電圧および周波数におけ
るコロナ放電により発生させることが好ましい。ＮＯ基
または緩和化学種を供給してＮ基と反応させるか、また
は、Ｎ基または緩和化学種を供給してＮＯ基と反応させ
ると、Ｎ2 が形成される。Ｎ2 はＮ基やＮＯ基と比べて
反応性はほとんどなく、内燃エンジンの燃焼温度より下
の温度では一般的に極めて安定である。Ｎ2 は、内燃エ
ンジンの燃焼室中で期待されるような高温の存在下での
み反応性となり、ＮＯX を形成する。コロナ放電反応室
中の温度は、一般的にＮ2 を反応性にするほど高くはな
い。したがって一旦Ｎ2 分子が形成されると、再度分解
されて、他の化学種と反応してＮＯX を形成する基を形
成することはない。
された緩和化学種を使用して、窒素化学種、特にこの場
合にはＮ基とＮＯ基を２原子窒素（Ｎ2 ）に変える化学
反応図である。Ｎ基は酸素（Ｏ2 ）と反応してＮＯ基に
なる。ＮＯがＮに変わる逆反応は、ＮＯが電子放電を受
ける時に発生し、これは所要の電圧および周波数におけ
るコロナ放電により発生させることが好ましい。ＮＯ基
または緩和化学種を供給してＮ基と反応させるか、また
は、Ｎ基または緩和化学種を供給してＮＯ基と反応させ
ると、Ｎ2 が形成される。Ｎ2 はＮ基やＮＯ基と比べて
反応性はほとんどなく、内燃エンジンの燃焼温度より下
の温度では一般的に極めて安定である。Ｎ2 は、内燃エ
ンジンの燃焼室中で期待されるような高温の存在下での
み反応性となり、ＮＯX を形成する。コロナ放電反応室
中の温度は、一般的にＮ2 を反応性にするほど高くはな
い。したがって一旦Ｎ2 分子が形成されると、再度分解
されて、他の化学種と反応してＮＯX を形成する基を形
成することはない。
【００１９】本発明は、さらに厳しい空気品質基準を満
たすためにコロナ放電汚染因子破壊反応器を使用するこ
とが予測される将来の自動車電子触媒コンバータに良く
適合する。自動車において独立して緩和化学種を提供す
る必要がなく、化学種を蓄えたり化学種を運んだりする
ために余分なハードウェアを必要としないことから、自
動車の適用に対して、製造費および運転費を節約するこ
とができる。
たすためにコロナ放電汚染因子破壊反応器を使用するこ
とが予測される将来の自動車電子触媒コンバータに良く
適合する。自動車において独立して緩和化学種を提供す
る必要がなく、化学種を蓄えたり化学種を運んだりする
ために余分なハードウェアを必要としないことから、自
動車の適用に対して、製造費および運転費を節約するこ
とができる。
【００２０】本発明の１つの実例となる実施形態を示し
説明したが、当業者には多くの変形や他の実施形態も思
い浮かぶことであろう。このような変形や他の実施形態
も企図されており、特許請求の範囲に規定されているよ
うな本発明の技術的範囲を逸脱することなくなし得るも
のである。
説明したが、当業者には多くの変形や他の実施形態も思
い浮かぶことであろう。このような変形や他の実施形態
も企図されており、特許請求の範囲に規定されているよ
うな本発明の技術的範囲を逸脱することなくなし得るも
のである。
【図１】図１は、従来の自己共振コロナ放電汚染因子破
壊システムのブロック図である。
壊システムのブロック図である。
【図２】図２は、コロナ放電反応器で緩和化学種により
ＮＯX を還元する反応図である。
ＮＯX を還元する反応図である。
フロントページの続き (72)発明者 ネルソー・ウイリアム・ソアボー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90277、レドンド・ビーチ、サウス・ジュ アニタ・アベニュー（番地なし）、アパー トメント 14 (72)発明者 ウェルドン・エス・ウイリアムソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90265、マリブ、シースター・ドライブ 6424 (72)発明者 エドワード・ジェイ・パレン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90292、マリナ・デル・レイ、フィジー・ ウェイ 13902、アパートメント 218
Claims (1)
- 【請求項１】 関連した励起エネルギを持つ少なくとも
１つの励起窒素化学種と少なくともいくつかの酸化基を
含む少なくとも１つの酸化性物質とを含む排気ガス中の
ＮＯX を還元する方法において、 緩和エネルギにより特徴付けられる緩和化学種を供給
し、 前記励起窒素化学種を前記緩和化学種と反応させて、Ｎ
ＯX 分子を分解させるのに十分なように前記励起窒素化
学種の励起エネルギを減少させるステップを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/697,043 US6136158A (en) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | NOx reduction method in corona discharge pollutant destruction apparatus |
| US697043 | 1996-08-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10146515A true JPH10146515A (ja) | 1998-06-02 |
| JP3086433B2 JP3086433B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=24799560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09222849A Expired - Lifetime JP3086433B2 (ja) | 1996-08-19 | 1997-08-19 | コロナ放電汚染因子破壊装置における窒素酸化物還元方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6136158A (ja) |
| EP (1) | EP0824952B1 (ja) |
| JP (1) | JP3086433B2 (ja) |
| KR (1) | KR100277447B1 (ja) |
| DE (1) | DE69723512T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002004791A1 (en) * | 2000-07-12 | 2002-01-17 | Yarc-Design S.R.L. | Procedure and device to reduce engine exhaust emissions |
| US7041376B2 (en) | 2002-04-30 | 2006-05-09 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Window member for a combustion apparatus, excellent in appearance even after long-time use |
| JP2009156063A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Toyota Industries Corp | 内燃機関の排ガス処理システム |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5863413A (en) | 1996-06-28 | 1999-01-26 | Litex, Inc. | Method for using hydroxyl radical to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel |
| US6321531B1 (en) | 1996-12-18 | 2001-11-27 | Litex, Inc. | Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel |
| US6047543A (en) | 1996-12-18 | 2000-04-11 | Litex, Inc. | Method and apparatus for enhancing the rate and efficiency of gas phase reactions |
| US6029442A (en) | 1996-12-18 | 2000-02-29 | Litex, Inc. | Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of fuel |
| US6461870B2 (en) * | 1998-05-06 | 2002-10-08 | Isotechnika Inc. | 13C glucose breath test for the diagnosis of diabetic indications and monitoring glycemic control |
| US6432280B1 (en) | 2000-10-23 | 2002-08-13 | Pioneer Industrial Technologies, Inc. | Pollution control device |
| WO2002096591A1 (en) * | 2001-05-30 | 2002-12-05 | University Of Wyoming | Postcombustion removal of n2o in a pulsed corona reactor |
| CN102375865B (zh) * | 2010-08-24 | 2016-08-03 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 一种消息客户端的消息更新方法及消息客户端 |
| EP2841183B1 (en) | 2012-03-26 | 2018-07-04 | Fluor Technologies Corporation | Emissions reduction for co2 capture |
| CN110261527B (zh) * | 2019-06-25 | 2021-05-14 | 中国科学院青藏高原研究所 | 一种用于矫正雪冰中生物质燃烧指示物浓度的反应装置和方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3609763A1 (de) * | 1986-03-22 | 1987-09-24 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Verfahren und vorrichtung zur verminderung von stickoxiden in abgasen |
| US5020457A (en) * | 1990-06-22 | 1991-06-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Destruction of acid gas emissions |
| JPH04305226A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-10-28 | Senichi Masuda | ガス中窒素酸化物の低減方法 |
| US5526641A (en) * | 1993-02-18 | 1996-06-18 | The University Of Chicago | NOx reduction method |
-
1996
- 1996-08-19 US US08/697,043 patent/US6136158A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-19 JP JP09222849A patent/JP3086433B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-19 EP EP97306290A patent/EP0824952B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-19 KR KR1019970039287A patent/KR100277447B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-08-19 DE DE69723512T patent/DE69723512T2/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002004791A1 (en) * | 2000-07-12 | 2002-01-17 | Yarc-Design S.R.L. | Procedure and device to reduce engine exhaust emissions |
| US7041376B2 (en) | 2002-04-30 | 2006-05-09 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Window member for a combustion apparatus, excellent in appearance even after long-time use |
| JP2009156063A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Toyota Industries Corp | 内燃機関の排ガス処理システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980018761A (ko) | 1998-06-05 |
| EP0824952A3 (en) | 1999-06-09 |
| DE69723512T2 (de) | 2004-06-09 |
| KR100277447B1 (ko) | 2001-01-15 |
| US6136158A (en) | 2000-10-24 |
| JP3086433B2 (ja) | 2000-09-11 |
| EP0824952B1 (en) | 2003-07-16 |
| EP0824952A2 (en) | 1998-02-25 |
| DE69723512D1 (de) | 2003-08-21 |
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