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粒子状物質燃焼装置及び方法 コモンズ

国内特許コード P120008372
掲載日 2012年11月30日
出願番号 特願2011-514386
登録番号 特許第5572156号
出願日 平成22年5月11日(2010.5.11)
登録日 平成26年7月4日(2014.7.4)
国際出願番号 JP2010057967
国際公開番号 WO2010134448
国際出願日 平成22年5月11日(2010.5.11)
国際公開日 平成22年11月25日(2010.11.25)
優先権データ
  • 特願2009-120554 (2009.5.19) JP
発明者
  • 長澤 武
出願人
  • 国立大学法人宇都宮大学
発明の名称 粒子状物質燃焼装置及び方法 コモンズ
発明の概要 【課題】内燃機関から排出される粒子状物質を効率的に燃焼することができ、装置構成が簡単で大型化及び高重量化とならない粒子状物質燃焼装置及び方法を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気口から排出された粒子状物質含有ガス(5)を導入する導入部(8)と、導入部(8)の下流側に設けられ、粒子状物質含有ガス(5)を接触させて粒子状物質(6)の全部又は一部に負電荷(122)を帯電させる帯電装置(11)と、帯電装置(11)の下流側に連設された絶縁管(100)内に設けられ、全部又は一部が負電荷を帯電した粒子状物質(6’)を、正電極(133)と負電極(131)との間に生じさせた無声放電領域(A1)に導入して燃焼させる放電装置(15)と、放電装置(15)の下流側の絶縁管(100)に連設され、燃焼後の気体を排出する排出部(9)と、帯電装置(11)と放電装置(15)に電場を印加する電源装置(4)とを有する。
従来技術、競合技術の概要



内燃機関から排出される排気ガス中の粒子状物質(PM:particulate matter)を除去する技術が種々研究されている。例えば特許文献1には、セラミックスのハニカムフィルタで粒子状物質を捕獲し、捕獲した粒子状物質が予め設定した許容値を超えたときに昇温して燃焼除去する技術が提案されている。また、特許文献2では、特許文献1で用いたセラミックスのハニカムフィルタが高価で破損し易く取り扱いが難しいという難点を解決するとともに、粒子状物質の燃焼除去に要する消費電力を低減するため、セラミックス繊維製の通気性フィルタと断熱材との間に燃焼用ヒータを配置し、粒子状物質含有ガスの流入を抑制したタイミングでヒータ加熱を行って燃焼する技術が提案されている。





上記特許文献1,2の技術は、耐熱性フィルタで粒子状物質を捕獲し、任意のタイミングで捕獲した粒子状物質を加熱燃焼させて除去する技術であるため、急激な温度変化と局部加熱等によるフィルタ寿命の低下が懸念されている。こうした問題に対し、特許文献3では、粒子状物質を捕獲するフィルタに対して急激な温度変化や局部加熱を起こさせないで加熱分解する手段と、燃え残りの粒子状物質をオゾンガスで酸化する酸化手段とを併用する技術が提案されている。





また、特許文献4では、ガス流路中に酸化マンガン担持基材を配置して吸着した粒子状物質を酸化分解するとともに、さらにOHラジカル、酸素原子、酸素イオン、オゾンガス等の活性種を共存させて粒子状物質の酸化分解を促進させる技術が提案されている。この技術では、プラズマ放電装置での放電時に発生した電子によって粒子状物質が帯電して酸化マンガン担持基板への付着が促進され、酸化マンガンの触媒作用による粒子状物質の酸化分解を効果的に行うことができ、さらに、プラズマ放電装置で発生させたOHラジカルやオゾンそれ自体が粒子状物質を酸化分解するので、粒子状物質の酸化除去を促進できるとされている。

産業上の利用分野



本発明は、内燃機関から排出される粒子状物質を効率的に燃焼するための粒子状物質燃焼装置及び方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
内燃機関の排気口に連結して該排気口から排出された粒子状物質含有ガスを導入する導入部と、
前記導入部の下流側に設けられ、前記粒子状物質含有ガスを接触させて該粒子状物質の全部又は一部に負電荷を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置の下流側に連設された絶縁管内に設けられ、全部又は一部が負電荷を帯電した前記粒子状物質を、正電極と負電極との間に生じさせた無声放電領域に導入して燃焼させる放電装置と、
前記放電装置の下流側の前記絶縁管に連設され、燃焼後の気体を排出する排出部と、
前記帯電装置と前記放電装置に電場を印加する電源装置と、を有し、
前記放電装置が、前記流路に直交するように設けられた平面状金属繊維メッシュの負電極と、該平面状金属繊維メッシュの負電極の上流側に所定の間隔を空けて対向して設けられた正電極とを有し、該間隔が無声放電領域を形成することを特徴とする粒子状物質燃焼装置。

【請求項2】
内燃機関の排気口に連結して該排気口から排出された粒子状物質含有ガスを導入する導入部と、
前記導入部の下流側に設けられ、前記粒子状物質含有ガスを接触させて該粒子状物質の全部又は一部に負電荷を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置の下流側に連設された絶縁管内に設けられ、全部又は一部が負電荷を帯電した前記粒子状物質を、正電極と負電極との間に生じさせた無声放電領域に導入して燃焼させる放電装置と、
前記放電装置の下流側の前記絶縁管に連設され、燃焼後の気体を排出する排出部と、
前記帯電装置と前記放電装置に電場を印加する電源装置と、を有し、
前記導入部が、前記粒子状物質含有ガスの流れをスパイラル流に変えるガス流変換部材を有し、
前記帯電装置が、前記スパイラル流が流れる管内周に沿って設けられたリング状の正電極を有し、
前記放電装置が、前記絶縁管の内壁に設けられた筒状の負電極と、該負電極の内側に設けられた筒状の誘電体と、該誘電体の内側に所定の間隔を空けて設けられた筒メッシュ状の正電極とを有する、粒子状物質燃焼装置。

【請求項3】
内燃機関の排気口に連結して該排気口から排出された粒子状物質含有ガスを導入する導入部と、
前記導入部の下流側に設けられ、前記粒子状物質含有ガスを接触させて該粒子状物質の全部又は一部に負電荷を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置の下流側に連設された絶縁管内に設けられ、全部又は一部が負電荷を帯電した前記粒子状物質を、正電極と負電極との間に生じさせた無声放電領域に導入して燃焼させる放電装置と、
前記放電装置の下流側の前記絶縁管に連設され、燃焼後の気体を排出する排出部と、
前記帯電装置と前記放電装置に電場を印加する電源装置と、を有し、
前記帯電装置が、前記粒子状物質含有ガスの流路に直交するように設けられた平面メッシュ状の正電極を有し、
前記放電装置が、前記絶縁管の内壁側に該内壁と所定の間隔を空けて設けられた筒状の負電極と、該負電極の内側に設けられた筒状の誘電体と、該誘電体の内側に所定の間隔を空けて設けられた筒メッシュ状の正電極とを有し、且つ、前記平面メッシュ状の正電極で帯電した粒子状物質を前記筒状の誘電体と前記筒メッシュ状の正電極との間の無声放電領域に導くガス流変換部材を有する、粒子状物質燃焼装置。

【請求項4】
請求項1に記載の粒子状物質燃焼装置において、
前記平面状金属繊維メッシュの負電極におけるメッシュの開口が、前記粒子状物質のサイズより小さい、粒子状物質燃焼装置。
産業区分
  • 内燃機関
  • 排気処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011514386thum.jpg
出願権利状態 登録
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