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JP2986830B2 - エンジンの排気ガス処理装置 - Google Patents
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JP2986830B2 - エンジンの排気ガス処理装置 - Google Patents

エンジンの排気ガス処理装置

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JP2986830B2
JP2986830B2 JP2052411A JP5241190A JP2986830B2 JP 2986830 B2 JP2986830 B2 JP 2986830B2 JP 2052411 A JP2052411 A JP 2052411A JP 5241190 A JP5241190 A JP 5241190A JP 2986830 B2 JP2986830 B2 JP 2986830B2
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magnetite
hydrogen
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engine
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矩生 首藤
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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ヂーゼルエンジンの
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物であ
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
炭酸ガスしたり、窒素酸化物NOxを窒素ガスN2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、一酸化炭素を
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、複数箇所の格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
排気ガスの触媒としてマグネタイトを触媒として使用し
たことが特徴であり、つぎの各発明によって排気ガスの
浄化を行う。
第1番目の発明は、250℃〜350℃付近に保温する恒温
部にマグネタイトが収納されてこのマグネタイトに気体
が接触して通過できる排気ガス処理部を複数個設け、エ
ンジンからの排気ガスと水素源あるいは水素発生装置か
らの水素とが切替弁で格別に送り込まれるように構成す
るとともに、所定の時間毎に排気ガスと水素との送込み
が逆になるよう構成してなるエンジンの排気ガス処理装
置である。
第2番目の発明は、排気ガス通路の途中に概ね250℃
〜350℃近辺に保持する恒温部を設け、この恒温部にマ
グネタイトと排気ガスとが接触して通過する排気ガス処
理部を設け、このマグネタイト接触通路内に前記排気ガ
スと水素とを交互に送り込むよう構成し、その排気ガス
の送込み時間に対して水素側の送込み時間を短くしてな
るエンジンの排気ガス処理装置である。
(作用) 各発明の基本的な作用は、何れもマグネタイト(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(Fe
2★)1個と3個保有した3価の鉄(Fe3★)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(O2)4個と結び付いてFe3O4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300℃近
辺のもとでは水素(H2)と反応して酸素(O2)が水(H2
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
欠乏マグネタイト(Fe3O4−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
する科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。これを科
学反応式にすると、 Fe3O4+yH2→Fe3O4_x+yH2O Fe3O4_x+1/2yCO2→1/2yC+Fe3O4 である。
基本的な発明の作用は上述の通りであるが、第1番目
の発明においては、排気ガスの浄化を連続状態で効率よ
く行なうために複数の浄化反応装置部分を設けて排気ガ
ス浄化中の装置と不活性になったマグネタイトを活性化
させる活性化中の装置を交互に切換えて一層の効率を図
る。
2番目の発明は、酸素欠陥マグネタイト排気ガス中の
酸素と結合して不活性なマグネタイトになった状態から
再度酸素欠陥マグネタイトにする場合にはマグネタイト
の表面近くのみを酸素欠陥マグネタイトにして急速な反
応を気体すれば足りるから、無駄な水素の補給をなく
し、排気ガスとの反応時間を少しでも長くして効率的な
排気ガスの浄化をさせる。
(実施例) 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がその排気通路である。3は水素発生装置で、
第1図で開示したものは水の電気分解で水素を発生する
構成になっている。4は水素の取出し通路である。5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。6は開閉弁であ
る。7,8は前記切換弁5の二つの出口側ポートに通ずる
流路9,10に格別に設けた排気ガス処理部であって、各流
路9,10の先端に着脱自在に連結した排気筒11,12の入口
部分にマグネタイト13を通気可能に充填したセル14を内
装させ、更に、セル14が内装される排気筒11,12の外周
部にヒータ15を設けてマグネタイト13が内装された部分
を300℃近辺の温度に保つように構成している。尚、こ
のヒータ15はエンジン熱で300℃に保つ場合は必要でな
い。
上例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CO2,窒素酸化物NOxの混合
した排気ガスが切換弁5を経て流路9に流れ、一方水素
発生装置3で造られた水素H2が流路4及び開閉弁6を通
って切換弁5を経て流路10に流れる。すると、排気ガス
の流れる流路9に接続された排気ガス処理部7では、マ
グネタイト13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Fe3O4_xに変身
しているから、炭酸ガスCO2の酸素O2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8では、
不活性になっているマグネタイトFe3O4に水素H2が働
き、この水素H2がマグネタイト中の酸素O2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8側では、 Fe3O4+H2→Fe3O4_x+xH2O あるいは、 Fe3O4_x+2NOx→N2+Fe3O4 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早く行なわれるが、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(線図で示すと第2図)を続けた後、今後は切換弁
5を第3図の通り切換えて排気ガスが流路10に、水素H2
が流路9に流れるように切換えると、前記と同じ作用で
排気ガスが浄化されることになる。
そして、水素H2が送込み側の開閉弁6は、前記切換弁
5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
すことができる。
(発明の効果) 第1番目の発明によると、特定の排気ガス処理部で排
気ガスを浄化反応中に、浄化作用を終えた他の排気ガス
処理部のマグネタイトを活性化した酸素欠陥マグネタイ
トに還元でき、連続して排気ガス浄化を行なうことがで
き、浄化効率を向上できる。
第2番目の発明によると、マグネタイトを酸素欠陥マ
グネタイトにかえる水素H2の使用量を減らすことができ
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図はその簡略図、第3図は要部の簡略図であ
る。 図中の記号 1はエンジン、2は排気通路、3は水素発生装置、4は
水素取出し通路、5は切換弁、6は開閉弁、7,8は排気
ガス処理部、9,10は流路、11,12は排気路を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/10 F01N 3/28 B01D 53/34 B01J 23/745

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】250℃〜350℃付近に保温する恒温部にマグ
    ネタイトが収納されてこのマグネタイトに気体が接触し
    て通過できる排気ガス処理部を複数個設け、エンジンか
    らの排気ガスと水素源あるいは水素発生装置からの水素
    とが切替弁で各別に送り込まれるように構成するととも
    に、所定時間毎に排気ガスと水素との送込みが逆になる
    よう構成してなるエンジンの排気ガス処理装置。
  2. 【請求項2】排気ガス通路の途中に概ね250℃〜350℃近
    辺に保持される恒温部を設け、この恒温部にマグネタイ
    トと排気ガスとが接触して通過する排気ガス処理部を設
    け、このマグネタイト接触通路内に前記排気ガスと水素
    とを交互に送り込むよう構成し、その排気ガスの送込み
    時間に対して水素側の送込み時間を短くしてなるエンジ
    ンの排気ガス処理装置。
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