JPH03138411A - メタノールエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

メタノールエンジンの排気浄化装置

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JPH03138411A JP1274823A JP27482389A JPH03138411A JP H03138411 A JPH03138411 A JP H03138411A JP 1274823 A JP1274823 A JP 1274823A JP 27482389 A JP27482389 A JP 27482389A JP H03138411 A JPH03138411 A JP H03138411A
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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、メタノールを燃料とするディーゼルエンジン
の排気浄化装置に関するものである。
〔従来の技術〕
メタノールを燃料とするディーゼルエンジンにおいては
、メタノールの不完全燃焼により発生したホルムアルデ
ヒドその他種々の有機物が排気に含まれて排出される。
このうちホルムアルデヒドは、悪臭があるだけでなく人
体に有害でもあるから、そのまま大気中に放出すること
は好ましくない。そこで、白金、パラジウム、コバルト
、ニッケルなどの貴金属からなる触媒を用いてホルムア
ルデヒドその他の有機物を酸化分解してから大気中に放
出することがまず考えられた。しかしながら、貴金属触
媒はその活性を発揮するのに約２００℃以上の高温を必
要とするので、冷え切ったエンジンを始動させた直後の
暖機運転時のように排気温度が１００６０に達しない場
合は、はとんど効果がない。
加えて、エンジン温度が低い間はホルムアルデヒドや未
燃焼メタノール等、有機物の排出量が特に多いから、触
媒による排気処理を行なっても暖機運転中の排気の汚染
度はきわめて高い。
触媒処理における上述のような問題点を解決するため、
実開昭６２−５８２０号、実開昭６２−１０２２３号等
の考案では触媒装置の上流側に吸着剤を配置し、エンジ
ン始動後触媒が活性を示すまでの間に排出されるホルム
アルデヒド、メタノール等をこれに吸着させるようにし
ている。吸着剤に吸着されたホルムアルデヒド等は排気
温度の上昇に伴い脱着されるが、その頃には触媒も十分
高温になり、有機物分解能を示すようになっているから
、暖機運転中もその後も、高濃度汚染排気の大気中排出
は回避される。
これらの考案において、使用可能な吸着剤としてはγ−
アルミナ、多孔質ガラス、活性炭、シリカゲル等が例示
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述のような吸着剤と触媒を併用する排気処理装置にお
いては、触媒が活性を示すまでに発生するホルムアルデ
ヒド等有機物が大気中に放出されないよう、吸着剤によ
る有機物保持能力を十分大きくしておかなければならな
い。吸着剤の有機物保持能力は、簡単には吸着剤量を増
やせば大きくできるが、設置スペースには制限があるか
ら、吸着剤が占有する空間はなるべく小さいほうがよい
こと、言うまでもない。したがって、吸着剤は触媒が作
用しない低温において単位体積あたりの吸着能がなるべ
く高いものであることが望ましく、さらに、触媒が作用
する温度領域ではホルムアルデヒド等有機物の吸着能が
顕著に減少して吸着した有機物の脱着を生じさせ、次の
暖機運転に備え得る温度特性のものであることが必要で
ある。従来の排気処理装置における吸着剤はこの点で改
善の余地あるものであったから、排気処理装置小を化の
障害になるばかりか、期待される暖機運転中の排気浄化
効果にも不満が残るものであった。
そこで本発明の目的は、メタノールエンジン排気成分の
吸脱着においてより有利な性質を示す吸着剤を見いだし
、これを用いた高性能排気処理装置を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成した本発明のメタノールエンジン排気浄
化装置は、吸着剤として、無機繊維質ハニカム構造体に
担持された合成ゼオライトを採用したものである。
合成ゼオライトは結晶アルミノシリケート含水金属塩で
あって、分子篩作用のある細孔を持つ特異な吸着剤であ
る。化学工業その他多くの分野で物質の分離精製等に利
用されているが、メタノールエンジンの１１１％処理に
使用された例はなく、また、ホルムアルデヒドやメタノ
ールの吸脱着特性も知られてはいなかった。
合成ゼオライトは、日本国内ではユニオン昭和株式会社
、モービルオイル株式会社等から市販されており、化学
組成、細孔孔径等の相違に基づき吸着特性の異な３− るもの数種類がある。本発明の排気処理装置には、汎用
品であるモレキュラーシーブ・４Ａ、同１３Ｘ（ユニオ
ン昭和社）などをそのまま使用することができるが、こ
れらに限定されるものではない。
合成ゼオライト、中でも加熱状態における水蒸気吸着能
の高いもの（具体的には１０ｍｍ１１ｇの水蒸気分圧に
おける水の飽和吸着量が１００℃で５　ｇＨｚｏ／＋０
０１ゼオライト以上のもの）は、後に実験結果を示して
説明するようにメタノールエンジン排気中のホルムアル
デヒド、メタノール等の吸着能に優れ、しかも、その吸
脱着の温度特性が本発明の目的によく適合する。
しかしながら、粒状ないしペレット状の合成ゼオライト
をそのまま充填した缶体中にエンジン排気を導入するよ
うにしたのでは通気抵抗が大きく、エンジンの負荷が増
えるので、本発明ではこれを無機繊維質ハニカム構造体
に担持させて用いる。
合成ゼオライトを担持させた無機繊維質ハニカム構造体
は、潜熱交換素子として発明されたものが特公昭６２−
５５６００号公報に開示されている。この素子−よ、そ
のまま本発明の装置における吸着剤として使用４− することができる。
本発明の装置における吸着剤として使用可能な合成ゼオ
ライト担持ハニカム構造体は、上記公報記載の製造法に
よって製造することができる。すなわち、主としてセラ
ミック繊維からなり他に有機繊維を含有する繊維混合物
より有機結合剤を用いて耐水性の嵩高な紙（乾燥後の厚
さ約０．１５”−１，０＋ａｍ、密度約０．２〜０　、
４１７ｃｍ”）を製造し、得られた紙に合成ゼオライト
微粒子分散液を含浸させ、含浸処理後の紙を成形加工し
、次いでコロイダルシリカまたはエチルシリケートを含
浸させた後このケイ素化合物をケイ酸ゲルに変換し、次
いで上記処理後の紙を焼成して紙の中の有機物を焼去す
る方法である。
この製造法において、セラミック繊維としてはいわゆる
シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミノシシリケート繊維
、ジルコニア繊維などの高耐熱性無機繊維、たとえばフ
ァインフレックスにチアスＫＫ製品）、リフラシール（
ＨＩＴＣＯ社製品）などが用いられるが、外にも、シリ
カガラス繊維、Ｅガラス繊維等を使用することができる
。
有機繊維を含有するセラミック繊維紙に含浸させる合成
ゼオライトとしては、なるべく微細な粒子、好ましくは
粒径１０μｍ以上の粒子が実質的に存在せず平均粒径が
５．５μｍをこえない微粒子状のものを用いる。
合成ゼオライト分散液含浸量は、合成ゼオライトとして
約１００〜２００１７ｍ”になるようにする。
上記製造法に準じて作られた合成ゼオライト担持ハニカ
ム構造体は、ハニクルの商品名で、ニチアス株式会社か
ら熱交換素子用に市販されており、これをそのまま使う
ことも可能である。
合成ゼオライトを担持させたハニカム構造体は、穴の開
口面を排気流通方向に直交させて排気浄化装置の上流側
に固定する。
本発明の排気浄化装置において上述の吸着剤と組み合わ
せて使用する酸化分解用触媒は、約２ｏｏ℃の高温にな
るまでに活性を発現するものであれば何でもよく、装置
への装着法にも制限はない。
〔実施例〕
以下、実施例および試験例を示して本発明を説明する。
実施例 特公昭６２−５５６００号公報記載の製造法に準じて、
アルミナシリカ系セラミック繊維・ファインフレックス
にチアス株式会社製品）を用いて厚さ０　、２１Ｊ織繊
維空隙率９０％の紙を抄造し、この紙に微粒子状合成ゼ
オライト水分散液を含浸させ、得られた合成ゼオライト
含浸紙の一部に、段ボール加工機によるコルゲート加工
を施す。コルゲート加工紙と未加工の平板状紙とを重ね
合わせて円柱状に巻き上げ、形成されたハニカム構造を
無機結合剤・スノーテックス（日産化学株式会社）によ
り固定し、最後に４００°０で焼成して有機物を焼去す
ることにより、コルゲートのピッチが４　、１　＋ｕ＋
、高さが２　、１　ａｍ、密度が０　、３１７ｃｍ”、
合成ゼオライト担持量が０．１６（／ｃ鳳３のハニカム
構造吸着剤を得る。
上記製造法において用いる合成ゼオライトを変更するこ
とにより、次の２種類の吸着剤を製造した。
吸着剤Ａ：モレキュラーシープ１３Ｘ（ユニオン昭和社
）使用 吸着剤ＢＡＹ型ゼオライト（モーピルオイル社。
−７＝ 高ＳｉＯ□質、低水吸着能を）使用 これらの吸着剤を分解触媒（モノリス形状担体に固定）
と共に、触媒を下流側にする直列配置で円筒状の吸着剤
・触媒収容部に収納、固定して、排気浄化装置を構成し
た。
これらの排気浄化装置をメタノールエンジンに装着した
ところ、吸着剤Ａを用いた場合は該装置を経由して排出
される排気のホルムアルデヒド濃度は暖機運転中も３０
００ｒｐｍの高速回転中も実質的に差がなく、低水準に
保たれた。吸着剤Ｂを用いた場合は、暖機運転末期にホ
ルムアルデヒド濃度がやや上昇する傾向が認められたが
、使用効果ありと判定された。
試験例１ 実施例で製造した吸着剤Ａについて、メタノールエンジ
ン排気のモデルとして調製したメタノール含有空気から
のメタノール吸着特性を調べた（ここでは取扱いの容易
なメタノールを用いたが、合成ゼオライトによる吸着は
ホルムアルデヒドもメタノールも大差ないことが予備実
験で確認された）。
図１は実験装置を示し、エアクリーナー１を通して８ 清浄化した空気をフラスコ２中のメタノールに吹き込ん
でメタノール含有空気を得、これを別のエアクリーナー
３で清浄化した空気と混合してメタノール濃度を調整し
、混合ガスをプレヒーター４で予備加熱したのち同じ温
度に調節された加熱槽５中の吸着剤６（３６膳鳳−ｘ　
ｓ　Ｏ＋ｏａ）と接触させる。以上の気流はポンプ７に
よる吸引で発生させ、流量を流量計８で測定した。
実験中、吸着剤６通過前後のガスを採取してガスクロマ
トグラフィーによりメタノール濃度の定量を行い、入り
ロメタノール濃度Ｃｉｎに対する出口メタノール濃度Ｃ
ｏａｔの比Ｃｏ＋＋ｔ／Ｃｉｎの変化から、吸着剤の吸
着特性を判定した。
■吸着に及ぼす温度の影響 Ｃ１ｎ−５％、５Ｖ−２４００／Ｈとし、ガス温度ＴＩ
を１６℃〜２００℃の範囲で変化させて、吸着能の変化
を調べた。その結果を図２に示す。
いずれの温度でも時間が経過するとＣｏａｔ／　Ｃｉｎ
は上昇し、吸着量の増加にともない吸着速度が低下する
ことを示しているが、温度Ｔａが高いほどＣｏａｔ／　
Ｃｉｎの上昇は早く、吸着能が低下することが分かる。
温度昇にともなう吸着能の低下は約１００〜２００　’
Ｏの範囲で顕著になる。したがって、１００°０以下で
吸着されたメタノールは、吸着剤が約１００°Ｃから２
００℃に昇温する過程で徐々に脱着されることが分かる
。
■吸着に及ぼす水分の影響 試験直前に１５０°Ｃで乾燥した吸着剤、水を付着させ
た吸着剤（付着量約０．１６ｇ／ｃｍす、および他の試
験に用いたものと同様に長時間室内に放置してあった吸
着剤（含水率約２５重量％）について、１５℃における
吸着能を調べた。
なお、Ｃ４ｎ＝５％、ＳＶ−１０００／Ｈとした。試験
結果を図３に示す。
水を付着させた吸着剤は他の二つよりも高い吸着能を示
した。これには、吸着水とメタノールとの間の水和が関
与しているものと考えられる。
この結果から、水吸着能の高い合成ゼオライトは暖機運
転開始時にエンジン排気中の水蒸気の凝縮付着および吸
着によりメタノールやホルムアルデヒドを高率で吸着し
得る湿った状態になり、且つそれが、約２００℃までに
ほぼ完了する水の脱着と共に解消する結果、排気浄化装
置におけるホルムアルデヒド等有機物の一時的吸着剤と
してきわめて好ましい性質を示すことが分かる。
試験例２ 実施例で製造したＢについて、試験例１の場合と同様の
方法で、２５℃および１８０℃における吸着能を調べた
。比較のため、吸着剤Ａについても同様の試験を行なっ
た。（Ｃ４ｎ＝５％）。その結果は図４．５のとおりで
、吸着剤Ｂは２５℃では初期吸着速度において吸着剤Ａ
よりも優れていたが飽和吸着量は吸着剤Ａはどでなかっ
た。また、１８０℃では短時間で吸着能を失い、脱着開
始温度が吸着剤Ａよりも早いことを示した。
〔発明の効果〕
本発明の排気浄化装置は、触媒の上流側に配置する吸着
剤が上述のように有利な性質を有する合成ゼオライトか
らなり、且つそれが無機繊維質ハニカム構造体に担持さ
れているから、排気温度の低い暖機運転時にも極めて低
い圧力損失でメタノールエンジン排気を確実に浄化し、
大気汚染を防止することができる。
１１−
【図面の簡単な説明】
図１は本発明実施例の吸着能の試験に用いＩ；装置の構
成説明図、図２〜図５は試験結果を示すグラフである。 図１ ２

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. メタノールエンジンの排気中の有機物を吸着する吸着剤
    と上記有機物を分解する触媒とを有する排気浄化装置に
    おいて、吸着剤が無機繊維質ハニカム構造体に担持され
    た合成ゼオライトであることを特徴とするメタノールエ
    ンジンの排気浄化装置。
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