JPH045418A - エンジンの排気ガス処理装置 - 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］ この発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの
排気ガスを浄化して炭酸ガスの排気を抑えたり、窒素酸
化物の排気を無くす排気ガスの処理装置に関するもので
ある。

［従来技術］ 従来、エンジンからの排気ガスを浄化する方法は多数の
研究者によって種々開発されてきたが、そのなかでも、
白金バナジュウムや白金ロジュウム等の複数の触媒を排
気ガス通路に直列的に並べて一酸化炭素を酸化して炭酸
ガスにしたり、窒素酸化物ＮＯｘを窒素ガスＮ、にする
ものがあった。

これは、特開昭６３−１１３１１２号公報で代表される
技術として既に公開されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来装置は、コストが高くなると共に、−酸化炭素を炭
酸ガスとして排気させてしまい、現在世界中で温暖化の
要因になっている炭酸ガスの放出は抑えなければならな
いにも拘らず、この従来装置は一酸化炭素を炭酸ガスに
して排出するために完全な浄化対策になっていない。

更に、複数箇所の各別な触媒中を排気ガスは通過しなけ
ればならないために、エンジンの出力が低下してそれだ
け多くの燃料が必要になりこのために更に多くの排気ガ
スが発生して本質的な排気ガスの浄化にならないという
問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 前記の問題点を解決するために、この発明は基本的な排
気ガスの分解体としてマグネタイトを使用したことが特
徴であり、同時に、日常の点検作業が容易な排気ガス処
理装置を提供せんとするものである。

このため、この発明は次のような技術的手段を講じた。

即ち、マグネタイトと、このマグネタイトの周辺温度を
概ね２００℃〜６００℃に加熱する加熱手段と、マグネ
タイトに所定の運転条件で無酸素ガスを供給する！！酸
素ガス供給手段とを備えたエンジンの排気ガス処理装置
において、前記マグネタイトを保持する排気ガス分解ユ
ニットを、エンジンの排気ポートと連通ずる排気ガス通
路中に着脱交換口■能に介装したことを特徴とするエン
ジンの排気ガス処理装置である。

［作用］ この発明の基本的な作用は、マグネタイト（フェライト
）を有効に利用したものである。即ち、マグネタイトの
分子構造は陽イオンを２個保有した２価の鉄（Ｆｅν）
１個と３個保有した３価の鉄（Ｆｅ”″）２個が存在し
て計８価のプラス電荷になり、これが陰イオンを保有す
る酸素（０２つ４個と結び付いてＦｅ１０４の安定した
マグネタイトになっているが、このマグネタイトを３０
Ｏ℃近辺のもとでは水素（Ｈ２）と反応して酸素Ｏユ （伊）が水（Ｈ，Ｏ）になって逃げ、酸素が欠乏した活
性のマグネタイトが得られる。即ち、活性のマグネタイ
トは、以下、酸素欠陥マグネタイト（Ｆｅ、０４−ｘ）
と呼ぶが、この活性化されたマグネタイトは３００℃の
付近では酸素分子を要求する化学反応可能な状態にある
。

したがって、この状態にした酸素欠陥マグネタイトに炭
酸ガスを反応させると炭素と不活性状態のマグネタイト
になり、次に、水素をこの不活性マグネタイトに反応さ
せると急速に活性マグネタイトと水になる。これを化学
反応式にすると。

Ｆ　　ｅｉ０４＋ｙＨ７−’−＋）”ｅｉｏ４−ｘ＋ｙ
Ｈｔ。

Ｆｅ、○、　ｘ　＋１　／　２　ｙ　ＣＯ、−−→１　
／　２　ｙ　Ｃ＋Ｆｅ、０４ である。

基本的な発明の作用は上述の通りであるが、この発明に
おいては、エンジンの排気通路途中に水素で間欠的にマ
グネタイトを酸素欠陥マグネタイトにしながらこれに排
気ガスを接触させて炭酸ガスの一部を炭素と水に分解し
て排出したり、窒素酸化物を窒素ガスにして排出する。

そして、マグネタイトを交換あるいは点検するときには
、排気ガス分解ユニットを排気ガス通路中から取り出し
、点検後、再び元の位置に固定する。

［実施例コ この発明の一実施例について詳述すると、１はエンジン
で、２がその排気ポートである。３は排気ポート２に接
続された酸素分離装置であって、周知の隔膜法によって
排気ガス中に含まれる酸素を分離し、これを大気に放出
する。４は無酸素ガス（この実施例では水素ガス）を収
容しているボンベである。５は水素ガスの取出し通路で
、ガスボンベ４のコツクロを捻ると収容されている水素
ガスが取出し通路５に導かれる。

７は切換弁で、これは二つの流路のものを互いに入れ替
えて流せる２方向選択型の弁になっている。８は開閉弁
である。９，１ｏは前記切換弁７の二つの出口側ポート
に通ずる流路１１，１２に各別に設けた排気ガス処理部
であって、後述するように各流路１１，１２の先端に連
結具３ｏを介して着脱自在に連結した排気ｆｉ９Ｉ１３
，１４にマグネタイト１５を通気可能に充填したセル１
６．１６を着脱自在に内装させ、更に、セル１６．１６
が内装される排気筒１３．１４の外周部に加熱手段とし
てのヒータ１７を設けてマグネタイト１５が内装された
部分の周辺温度を２ｏｏ℃乃至６゜０℃（最適す温度は
２５０℃〜３５０℃）近辺の温度に保つように構成して
いる。尚、このヒータ１７はエンジン熱で３５０℃近辺
に保つ場合は必要でない。

第２図は排気筒１３．１４とヒータ１７との関係を示す
斜視図である。１８はヒータ１７に固着されたプレート
で、ボルト１９によりヒータ１７は固定機枠２０（シャ
ーシ本体）に固定される。

また、同図から明らかなように２つの排気筒１３．１４
はフランジ２２を介して一体的に形成されており、この
排気筒１３．１４にマグネタイト１５．１５を保持して
いるセル１６．１６を挿入する。尚、この実施例では、
フランジ２２を介して一体となった排気筒１３．１４と
これに挿入されるセル１６．１６を排気ガス分解ユニッ
ト２１と総称する。

この分解ユニット２１を機枠側に固定されたヒータ１７
に取り付けるときには、分解ユニット２１の一側に形成
したフランジ２２と、ヒータ１７側フランジ２３とを対
応合着した後、ボルト・ナツトからなる締着具２４．２
４により両者を固定するものである。

図中符号２５は排気ガス分解ユニット２１の外側面に着
脱５丁能に取り付けられる第２排気筒、２６・・・は第
２排気筒２５を取り付けるためのねじ孔である。この実
施例では、第２排気筒２５をねじによって排気ガス分解
ユニットの外面に固着するようにしたが、一方に係合孔
を設け、他方に係合突起を設け、一方を回転させて両者
を係合させるワンタッチ着脱方式としてもよい。

次に上側の作用について詳述すると、第１図では、エン
ジン１から排出される炭酸ガスＣ○２゜窒素酸化物Ｎ　
Ｏｘの混合した排気ガスが切換弁７を経て流路１１に流
れ、ガスボンベ４内の水素Ｈ２が流路５及び開閉弁７を
通って切換弁７を経て流路１２に流れる。すると、排気
ガスの流れる流路１１に接続された排気ガス処理部９で
は、マグネタイト１５が予め水素Ｈ２を通して活性にし
ておけばマグネタイト自体が酸素欠陥マグネタイトＦｅ
、Ｏ，−ｘに変身しているから、炭酸ガスＣＯ２の酸素
Ｏ７あるいはＮＯｘの酸素Ｏｘを該酸素欠陥マグネタイ
トが取り込み、炭素Ｃが析出したり、あるいは窒素ガス
Ｎ２になって飛び出る。

一方、水素Ｈ２が送り込まれる排気ガス処理部１０では
、不活性になっているマグネタイトド′ｅ、０４に水素
Ｈ７が働き、この水素Ｈ２がマグネタイト中の酸素０２
を追い出して酸素欠陥マグネタイトになる。

即ち、排気ガス処理部１０側では。

Ｆｅ、０４＋　ｘＨ２→Ｆ　　ｅ、ｏ４　　ｘ　　＋　
　　　ｘＨ，○の化学反応が行なわれ、排気ガス処理部
９側では、Ｆｅ、０．　　　ｘ＋Ｃ○７−−〉Ｃ＋　　
Ｆ”　Ｎ　○４あるいは、 Ｆｅ、Ｏ，Ｘ＋２ＮＯＸ−一→Ｎ　２　＋　Ｆｅ　ｘ　
Ｏ４の化学反応を起こして浄化される。

尚、窒素酸化物ＮＯｘについては、極めて速い反応にな
り、窒素酸化物の浄化は相当速く行なわれるが、炭酸ガ
スＣｏ２については、反応が遅く、排気ガス処理部を加
圧状態にすることが望ましい。

そして、所定時間（１分〜３分程度が適当）第１図の状
態を続けた後、今度は切換弁７を切換えて排気ガスが流
路１２に、水素Ｈ２が流路１１に流れるように切換ると
、前記と同じ作用で排気ガスが浄化されることになる。

水素Ｈ２送込み側の開閉弁８は、前記切換弁７の切換え
に連動して所定時間（１０秒〜３０秒程度）開口すると
閉口するようにしておけば、水素Ｈ２の無駄をなくする
ことができる。この際、切換弁７自体の切換は、マイク
ロコンピュータのようなもので自動的に制御するように
すれば便利である。

また、エンジン１の停止後、マグネタイト１５．１５の
表面に付着した炭素Ｃを取り除いたり、排気ガス分解ユ
ニット２１内の点検、交換作業等を行なうときには、ま
ず、第２排気筒２５を取外し、ついで締着具２４を緩め
てヒータ１７側から排気ガス分解ユニット２１を外方へ
引き抜く。

そして、排気ガス分解ユニット２１の２つの排気筒１３
．１４に納められた２つのセル１６．１６を取り出し、
マグネタイト１５に付着した炭素Ｃを取り除いたり、ま
た、マグネタイトの損傷劣化の度合いに応じて交換し、
再び排気筒１３．１４内に収納してこれをヒータ１７側
へ装着するものである。

［作用効果コ この発明によると、エンジンからの排気ガスがマグネタ
イト１５によって浄化でき、窒素酸化物ＮＯｘが簡単に
窒素ガスＮ２になって排気される。

また、幾分かの炭酸ガスＣＯ２は炭素Ｃになって析出し
て排気され、炭酸ガスＣ○２の排気を少なくできる。尚
、酸素欠陥マグネタイトに炭酸ガスＣＯ２を接触させる
反応時間を長くしておけば、炭酸ガスＣＯ２の排気量を
相当少なくでき、地球の温暖化の速度を遅くできる。

さらに、排気ガス分解ユニット２１は、排気ガス通路中
に着脱交換自在に介装されているので。

その点検、交換等のメンテナンスが容易となる特徴を有
する。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の一実施例であって、第１図は要部の断
面図、第２図及び第３図は要部の斜視図である。 分離装置、４はガスボンベ、７は切換弁、８は開閉弁、
９，１ｏは排気ガス処理部、１１．１２は流路、１３．
１４は排気筒、１６はセル、２１は排気ガス分解ユニッ
トを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネタイトと、このマグネタイトの周辺温度を
   概ね２００℃〜６００℃に加熱する加熱手段と、マグネ
   タイトに所定の運転条件で無酸素ガスを供給する無酸素
   ガス供給手段とを備えたエンジンの排気ガス処理装置に
   おいて、前記マグネタイトを保持する排気ガス分解ユニ
   ットを、エンジンの排気ポートと連通する排気ガス通路
   中に着脱交換可能に介装したことを特徴とするエンジン
   の排気ガス処理装置。
2. （２）無酸素ガスが、水素ガスあるいはヘリウムガスで
   あることを特徴とする請求項（１）記載のエンジンの排
   気ガス処理装置。