JPH01178713A - 低公害機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、運転に伴って排気ガスの発生をみる各種熱機
関、例えば各種内燃機関やボイラ、タービン等の改良に
係り、特に排気カス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘと略
称する。）を可及的に減少せしめることのできる低公害
機関に関するものである。

［従来の技術］ 例えばガソリンエンジン等の内燃機関やポ１′う等にお
いて、排気ガス中に含有されるＮＯｘ等の有害成分を低
減させるため、従来は次のような手段かとられていた。

■　二段燃焼やＥＧＲ等のように、燃焼室内てのＮＯｘ
等の生成を押えるため、燃焼温度の上昇を妨げる方法。

■　排気ガス中に含有されるＮＯｘを、触媒を充填した
脱硝装置で脱硝する方法。

また、特開昭５２−１３３０７５号や特開昭５２−１１
５４８１号に開示されているように、燃焼排ガス中の常
磁性体ガスである酸素及びＮ　Ｏｘを磁気によって分離
し、回収した酸素とＮ　Ｏｘを脱硝装置に送り込む方法
も知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記各種機関において、燃焼エネルギを高い効率で電気
や動力に変換するためには高温燃焼か必要てあり、これ
は燃焼室内におけるＮＯｘ生成の低減化とは、原理的に
相客れないものである。即ち、１１「記■の二段燃焼や
Ｅ　Ｇ　Ｒによれば、低温燃焼のためにエネルギ効率が
悪化し、ざらにＨＣやＣ等も発生しやすくなってしまう
という問題かある。

また前記■の触媒を用いる方法の場合、触媒の低活性化
に伴う取換えを要し、運転費用の負担が大きい。特に、
ディーゼルエンジンの排気のように酸素濃度が十数パー
セントと高い場合には、触媒の他にＮＨ３の添加が必要
となるので、運転費用がさらに上昇するという問題点が
ある。

また、磁気によってＮＯｘ等を分離し、これを脱硝装置
に送り込む方法によれば、前記■の方法に比べて脱硝装
置の小型化は実現できるが、低活性化した触媒の交換が
必要な点や、脱硝装置にあけるＮＨ３の消費量は従来と
変わらない。

［発明の目的］ 本発明は、高温燃焼のためにエネルギ転換効率が高く、
触媒等を使用しないので運転経費を低く大 押えることができ、そして大気などの環境へ放出する排
気ガス中のＮＯｘ等を可及的に減少させることのできる
低公害機関を提供することを目的としている。

し問題点を解決するための手段］ 本発明の低公害機関は、機関が発生する排気ガスを冷却
する冷却手段と、前記冷却手段によって冷却された排気
ガス中から常磁性体ガスを分離する磁気分離装置とを有
し、前記機関の燃焼室に供給される吸気に磁気分離した
前記常磁性体カスを混合させるようにしたことを特徴と
している。

［作用］ ＮＯｘや０２等の常磁性体ガスを含有する機関のＵ［気
ガスを、冷却手段によって冷却すると、該排気ガスの体
積は減少し、同ガス中の常磁性体ガスの磁化率は温度に
逆比例して犬きくなる。次で、冷却した排気ガスを磁気
分離装置にかけると、高温のガスを処理する場合に比べ
て比較的低い磁界強度で、前記常磁性体ガスを効率良く
分離できる。そして排気ガスから分離された常磁性体ガ
スは、機関の吸気と共に再び機関の燃焼室に戻り、燃焼
反応に伴って熱分解される。このようにして、燃焼室・
冷却手段・磁気分離装置をつなぐ閉ループ内をリサイク
ルするＮＯｘの量は、ある飽和量に落つき、機関の系外
に放出される排気ガス中のＮＯｘ濃度は可及的に低減さ
れる。

［実施例］ 第１図によって本発明の第一実施例を説明する。

第１図に示すように、エンジン１のクランク軸には発電
機２（又は駆動機）の人力軸が連動連結されており、電
気エネルギ（又は動力エネルギ）が回収されるようにな
フている。エンジン１からの排気ガスｂは、第１の冷却
手段としての排熱回収装置３（例えばボイラ）を経て、
第２の冷却手段としての冷却器４に導かれている。この
冷却器４には外部から冷却水Ｗが供給されるようになっ
ており、これによって前記排気ガスｂ′を大気温度近く
まで冷却することができる。また排気ガスｂ′中の水分
は冷却器４において凝縮され、ドレンとして除去される
ようになっている。次に、冷却器４から出た排気ガスｂ
”は、従来公知の磁気分離装置５に導かれ、常磁性体ガ
スであるＮＯｘや０２が分離されるようになっている。

分離されたＮＯｘや０２は、分離の際に、同伴されるＮ
２．ＣＯ２等の反磁性体のガスと共に本装置の系内にお
ける循環ガスＣとして混合器６に導かれ、ここで系外か
ら取入れられる吸気ａと混合されて、前記エンジン１の
燃焼室へ再び戻されるようになフている。ＮＯｘや０２
を分離された残りのガスは、ＮＯｘ分の少ない排気ガス
ｄとして系外に放出される。

以上の構成において、エンジン１からの排気ガスｂは、
その温度が４００〜５００℃にも達するが、排熱回収装
置３を経て例えば１５０〜１２０℃程度に温度が低下し
、さらに冷却器４によって常温にまで冷却される。排気
ガスｂ中に含まれている常磁性体ガスの磁化率は絶対温
度の逆数に比例するので、磁気分離装置５に送られた常
温の排気ガスｂ”からは、高温状態で処理される場合に
比べて低い磁界強度で常磁性体ガスが分離されることに
なる。即ち、電磁力を利用する場合には、消費電力が少
なくて済む。また、温度低下によって排気ガスｂの体積
は減少するから、高温の排気ガスを磁気分離する場合に
比べて、磁気分離装置５を小型にすることかできる。

次に、排気ガスｂ”から分離された常磁＋１５体ガスと
してのＮＯｘや０２は混合器６に送られ、エンジン１の
吸気ａに混合して燃焼室内に送り込まわる。燃焼室ては
、燃料が噴射され、高温で燃焼反応か行なわわるため、
吸気の一部として供給されたＮＯｘは熱分解される。熱
分解して生じた窒素のうち、一部か再びＮＯｙに変化す
るとしても、エンジン１（燃焼室）から冷却水４、磁気
分離装置５、混合器６を経て再びエンジン１（燃焼室）
に至る閉ループ内において、ＮＯｘの量が無限に増え続
けることはなく、ＮＯｘは該ループ内で循環しなからあ
る飽和量に落付く。また、磁気分離装置５でＮＯｘを分
離し、前記ループ内でＮＯｙを循環させて分解している
ので、本装置の系外である大気中に放出する排気ガスｄ
中のＮＯｘ濃度を可及的に低減さぜることがてきる。

本実施例によれば、０２及びＮＯｘは磁気分離装置５で
分離されてエンジン１の燃焼室ヘリサイクルされるため
、ＮＯｘを分解するための触媒及び反応助剤（ＮＨ３）
が不要になる。

また、系外へ放出されるＮＯｘの濃度は磁気分離装置５
によって低減されるので、エンジン】の燃焼室ではＮＯ
ｘの発生を無視して高温燃焼を行なわせることができ、
従って機関のエネルギ効率を向上させることができる。

また高温燃焼により未燃焼ＨＣやばいじんの発生を低減
することも出きる。

また、磁気分離装置５て分離されたガスは酸素富化ガス
であるため、エンジン１の吸気ａ′は酸素濃度が高くな
り、高温燃焼か助長される。

次に、本発明の第２実施例を第２図によって説明する。

本実施例は、コージェネレーション（電熱併給）システ
ムへの適用例であり、第１図に示した第１実施例の系統
にヒートポンプ及びターボチャージャーを組込んだもの
である。第１実施例と同様の構成部分には、第１図と同
様の符号を何して説明を省略する。

第２図に示すように、エンジン１にはターボチャージャ
ー７か付設されており、磁気分離装置５て分離された常
磁性体カス（循環ガスＣ）及び外気からの吸気ａをター
ボコンプレッサの吸引力て引込み、両者を混合器６で混
合して燃焼室内に強制的に取込むことかできるようにな
っている。

また、エンジン１に連動する駆動機２には、圧縮機１１
が設けられている。そして図中１２は排熱回収装置３に
隣接して設けられた熱回収装置、１３は膨張弁、１４は
排気ガスｂ゛たけでなく外気ａからち熱を吸収する冷却
器、１５は気液分離器であり、これら各部１１〜１５は
冷媒が循環するサイクルを成し、ヒートポンプが構成さ
れている。

以上の構成において、エンジン１に直結した駆動機２（
又は発電機２の電気）存牛缶で圧縮機１１を回転し、冷
媒ｅ”を圧縮して高温ガスｅとする。その熱を熱回収装
置１２で放熱させることにより冷媒を液化し、液化した
冷媒ｅ′を膨張弁１３て断熱膨張さぜることにより、冷
却器１４で排気カスｂ′及び外気ａの熱を吸収する。そ
して、冷却器１４で吸熱して気化した冷媒ｅ”は、気液
分離器１５に入って液を分離し、カスは前記圧縮機１１
にリサイクルされる。

この他、本実施例によっても、前記第１実施例と略同様
の作用・効果を得ることができ、触媒や反応助剤が不要
で高温燃焼を実現でき、排気ガスｄ中のＮＯｘ成分を可
及的に低減させることかできる。また、コージェネレー
ションシステムでは、燃料のエネルギを質の高い電気又
は動力エネルギとしててきるだり高収率に転換させるこ
とが望まれており、そのためには排気ガスの熱エネルギ
をより多く回収することが望ましい。本実施例では、排
熱回収のループに冷媒が循環するヒートポンプか組込ま
れており、エンジン１の排気ガスｂ′の冷却を冷媒の蒸
発器で行ない、凝縮器としての熱回収装置１２によって
排熱を回収しているので、系全体としては燃料エネルギ
を１００％以上回数することが可能となる。

なお、以上説明した実施例では、エンジンの燃焼排ガス
について述べたが、本発明はタービンやボイラ等の燃焼
装置についても適用し得ることは当然である。

［発明の効果］ 本発明によれば、排気ガスを冷却して磁気分離装置に送
り、磁気分離した常磁性体ガスを機関の燃焼室に循環さ
せている。従って本発明によれば、高温燃焼を行なえる
ためにばいじんの発生が少く、エネルギ効率が良く、触
媒等を使用することなく排気ガス中のＮｏＸ等を可及的
に減少させることのてきる低公害機関を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図、
第２図は本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。 １・・・機関としてのエンジン、 ３・・・冷却手段としての排熱回収装置、４・・・冷却
手段としての冷却器、 ５・・・磁気分離装置、 ａ、Ｂ’・・・機関の吸気、 ｂ、ｂ″、ｂ”・・・排気ガス、 ｃ　”−・常磁性体ガスの濃度の高い循環ガス。 特許出願人　株式会社新潟鉄工所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関が発生する排気ガスを冷却する冷却手段と、前記冷
   却手段によって冷却された排気ガス中から常磁性体ガス
   を分離する磁気分離装置とを有し、前記機関の燃焼室に
   供給される吸気に磁気分離した前記常磁性体ガスを混合
   させるようにしたことを特徴とする低公害機関。