JP3068040B2 - 窒素酸化物を処理するためのコロナ放電汚染因子破壊装置 - Google Patents
窒素酸化物を処理するためのコロナ放電汚染因子破壊装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素酸化物（ＮＯ
X ）を処理するためのコロナ放電汚染因子破壊装置に関
する。
X ）を処理するためのコロナ放電汚染因子破壊装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】汚染因子を帯びたガスをコロナ放電サイ
トに通すことは、ガスから汚染因子を除去する既知の方
法である。この技術の一般的な概観は、パチカレフ氏ら
による“表面放電による有毒ガス分解”、プラズマ科学
1994年国際会議の会報、1994年６月 6-8日、ニューメキ
シコ、サンタフェ、第1E6 号、ページ88に提供されてい
る。コロナによる汚染因子の破壊は、本発明の譲受人で
ある現在ヒューズ・エレクトニクスとして事業をしてい
るヒューズ・エアクラフト・カンパニーに譲渡された、
“コロナ放電を引き起こすためのコロナ源とコロナ放電
による流体廃棄物の処理”と題する1994年８月25日に出
願された米国特許出願番号第08/295,959号に開示されて
いるように、液体に対しても提案されている。
トに通すことは、ガスから汚染因子を除去する既知の方
法である。この技術の一般的な概観は、パチカレフ氏ら
による“表面放電による有毒ガス分解”、プラズマ科学
1994年国際会議の会報、1994年６月 6-8日、ニューメキ
シコ、サンタフェ、第1E6 号、ページ88に提供されてい
る。コロナによる汚染因子の破壊は、本発明の譲受人で
ある現在ヒューズ・エレクトニクスとして事業をしてい
るヒューズ・エアクラフト・カンパニーに譲渡された、
“コロナ放電を引き起こすためのコロナ源とコロナ放電
による流体廃棄物の処理”と題する1994年８月25日に出
願された米国特許出願番号第08/295,959号に開示されて
いるように、液体に対しても提案されている。
【０００３】シュプリンガー出版、ベルリン、ハイデル
ベルグ、1993年、ページ 87-89において、B.M.ペネトラ
ントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚染因子制
御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリーズ第G34
巻、パートＢ、“充填層反応器とパルス化コロナプラズ
マ反応器による揮発性有機化合物の分解”と題する、ヤ
マモト氏らにより説明されているシステムでは、ガスが
流れる同軸コロナ反応器の中央導線に、約120-130 ナノ
秒の持続時間の短時間高電圧パルスが印加される。各パ
ルスは、中央配線から放射され、約5-10ｋｅＶの高エネ
ルギ電子で反応器の内部容量をあふれさせるコロナ放電
を生成する。同様なシステムは米国特許第4,695,358 号
で説明されており、この特許では、正のDC電圧のパルス
をDCバイアス電圧に重畳し、ガス流からＳＯX とＮＯX
を除去するための流線コロナを発生させている。これら
のプロセスはエネルギ効率が比較的低い。選択された反
応器の幾何学的形状により、非常に短いパルスを発射し
て、電極間のアーク絶縁破壊と結果として生じる損傷を
避けることが必要である。パルス形成回路は、高電圧源
から入ってくる電力の約半分を充電抵抗で失い、付加的
なエネルギがダブルスパークギャップで消費される。さ
らに、同軸コロナ反応器の容量性負荷を充電しなければ
ならず、この充電エネルギは一般的にコロナ反応で実際
に使用されるエネルギよりもかなり多く、汚染因子の破
壊に寄与することなく各パルス後に単に消失して熱にな
るだけである。
ベルグ、1993年、ページ 87-89において、B.M.ペネトラ
ントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚染因子制
御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリーズ第G34
巻、パートＢ、“充填層反応器とパルス化コロナプラズ
マ反応器による揮発性有機化合物の分解”と題する、ヤ
マモト氏らにより説明されているシステムでは、ガスが
流れる同軸コロナ反応器の中央導線に、約120-130 ナノ
秒の持続時間の短時間高電圧パルスが印加される。各パ
ルスは、中央配線から放射され、約5-10ｋｅＶの高エネ
ルギ電子で反応器の内部容量をあふれさせるコロナ放電
を生成する。同様なシステムは米国特許第4,695,358 号
で説明されており、この特許では、正のDC電圧のパルス
をDCバイアス電圧に重畳し、ガス流からＳＯX とＮＯX
を除去するための流線コロナを発生させている。これら
のプロセスはエネルギ効率が比較的低い。選択された反
応器の幾何学的形状により、非常に短いパルスを発射し
て、電極間のアーク絶縁破壊と結果として生じる損傷を
避けることが必要である。パルス形成回路は、高電圧源
から入ってくる電力の約半分を充電抵抗で失い、付加的
なエネルギがダブルスパークギャップで消費される。さ
らに、同軸コロナ反応器の容量性負荷を充電しなければ
ならず、この充電エネルギは一般的にコロナ反応で実際
に使用されるエネルギよりもかなり多く、汚染因子の破
壊に寄与することなく各パルス後に単に消失して熱にな
るだけである。
【０００４】同様な方法であるが異なる反応器の幾何学
的形状を持つものが、シュプリンガー出版、ベルリン、
ハイデルベルグ、1993年、ページ 79-80において、B.M.
ペネトラントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚
染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリー
ズ第Ｇ34巻、パートＢ、ロソッチャ氏らによる“無音放
電プラズマを使用する有害な有機廃棄物の処理”に取り
入れられ、このシステムでは、コロナ放電が平行板の間
に確立される。このシステムはまた、非効率なパルス形
成と反応器充電エネルギを回収しないために比エネルギ
が低くなる。
的形状を持つものが、シュプリンガー出版、ベルリン、
ハイデルベルグ、1993年、ページ 79-80において、B.M.
ペネトラントとS.E.シュルゼイスにより編集された、汚
染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO ASIシリー
ズ第Ｇ34巻、パートＢ、ロソッチャ氏らによる“無音放
電プラズマを使用する有害な有機廃棄物の処理”に取り
入れられ、このシステムでは、コロナ放電が平行板の間
に確立される。このシステムはまた、非効率なパルス形
成と反応器充電エネルギを回収しないために比エネルギ
が低くなる。
【０００５】一般的な単一段のコロナ放電汚染因子破壊
装置のブロック図を図１に示す。コロナ放電反応器2
は、吸気導管8 を通してエンジン6 から汚染因子を帯び
た排気ガス12を取り入れ、排気ガスを処理し、排気導管
10を通して処理した排気ガス14を排出する。エンジン6
からの排気ガス12中の主な汚染因子は、一般的に、さま
ざまな形態の窒素酸化物（ＮＯX ）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、一酸化炭素（ＣＯ）を含む。ＨＣとＣＯは、高い
エネルギレベルの汚染因子と考えられ、酸化させて水
（Ｈ2 Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）を生成することがで
きる。ＮＯX 化合物は、低いエネルギレベルの汚染因子
と考えられ、無害の２原子の窒素（Ｎ2 ）および酸素
（Ｏ2 ）に還元するために、エネルギを吸収させる必要
がある。電源4 がコロナ放電反応器2 に高電圧パルスを
供給すると、ＨＣが酸化されてＨ2 ＯとＣＯ2 になる一
方、ＣＯが酸化されてＣＯ2 になる。各電圧ピークにお
いて、コロナ放電が反応器2 内で放射され、ＨＣを酸化
してＣＯ2 とＨ2 Ｏを発生させ、またＣＯを酸化してＣ
Ｏ2 を発生させる遊離基を生成する。一般的に、高電圧
パルスはＨＣとＣＯを破壊するのに非常に効率が良い
が、ＮＯX のＮ2 とＯ2 への還元には役立たない。高電
圧（12ｋＶまで）を使用してコロナを発生させると、何
らかの付加的なＮＯX さえも生成することが実験で示さ
れた。他方低い電圧パルスは、ＮＯX を還元する際の効
率は高いが、ＨＣを酸化する際の効率は低い。
装置のブロック図を図１に示す。コロナ放電反応器2
は、吸気導管8 を通してエンジン6 から汚染因子を帯び
た排気ガス12を取り入れ、排気ガスを処理し、排気導管
10を通して処理した排気ガス14を排出する。エンジン6
からの排気ガス12中の主な汚染因子は、一般的に、さま
ざまな形態の窒素酸化物（ＮＯX ）、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、一酸化炭素（ＣＯ）を含む。ＨＣとＣＯは、高い
エネルギレベルの汚染因子と考えられ、酸化させて水
（Ｈ2 Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）を生成することがで
きる。ＮＯX 化合物は、低いエネルギレベルの汚染因子
と考えられ、無害の２原子の窒素（Ｎ2 ）および酸素
（Ｏ2 ）に還元するために、エネルギを吸収させる必要
がある。電源4 がコロナ放電反応器2 に高電圧パルスを
供給すると、ＨＣが酸化されてＨ2 ＯとＣＯ2 になる一
方、ＣＯが酸化されてＣＯ2 になる。各電圧ピークにお
いて、コロナ放電が反応器2 内で放射され、ＨＣを酸化
してＣＯ2 とＨ2 Ｏを発生させ、またＣＯを酸化してＣ
Ｏ2 を発生させる遊離基を生成する。一般的に、高電圧
パルスはＨＣとＣＯを破壊するのに非常に効率が良い
が、ＮＯX のＮ2 とＯ2 への還元には役立たない。高電
圧（12ｋＶまで）を使用してコロナを発生させると、何
らかの付加的なＮＯX さえも生成することが実験で示さ
れた。他方低い電圧パルスは、ＮＯX を還元する際の効
率は高いが、ＨＣを酸化する際の効率は低い。
【０００６】炭化水素添加物またはアンモニア（Ｎ
Ｈ3 ）の噴射は、コロナ放電反応器においてＮＯX 化合
物を実質的に還元する既知の方法である。ＮＨ3 または
炭化水素添加物を噴射させることについての一般的な概
観は、“煙道ガスからＮＯX を除去するパルス化コロナ
放電”、汚染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO
ASIシリーズ第Ｇ34巻、パートＢ、1993年、ページ187
において、G.E.ホグトリン氏とB.M.ペネトラント氏によ
り提供されている。ＮＨ3 が噴射されると、反応器中に
おいて形成された酸と反応し、アンモニア塩が生成さ
れ、これは濾過システムまたは他の粒子状物質除去シス
テムにより集められる。この方法の欠点は、集積した固
形アンモニア塩を周期的に除去しなければならず、自動
車の適用に対して不便であることである。炭化水素添加
物の噴射は、ＮＯの酸化および還元の間に水酸基（Ｏ
Ｈ）をリサイクルすることにより効率的になることが示
された。ＯＨ基リサイクルの効率は、ＯＨ基と炭化水素
添加物の反応速度に基づき、G.E.ホグトリン氏らの文献
に説明されている。
Ｈ3 ）の噴射は、コロナ放電反応器においてＮＯX 化合
物を実質的に還元する既知の方法である。ＮＨ3 または
炭化水素添加物を噴射させることについての一般的な概
観は、“煙道ガスからＮＯX を除去するパルス化コロナ
放電”、汚染因子制御に対する非熱プラズマ技術、NOTO
ASIシリーズ第Ｇ34巻、パートＢ、1993年、ページ187
において、G.E.ホグトリン氏とB.M.ペネトラント氏によ
り提供されている。ＮＨ3 が噴射されると、反応器中に
おいて形成された酸と反応し、アンモニア塩が生成さ
れ、これは濾過システムまたは他の粒子状物質除去シス
テムにより集められる。この方法の欠点は、集積した固
形アンモニア塩を周期的に除去しなければならず、自動
車の適用に対して不便であることである。炭化水素添加
物の噴射は、ＮＯの酸化および還元の間に水酸基（Ｏ
Ｈ）をリサイクルすることにより効率的になることが示
された。ＯＨ基リサイクルの効率は、ＯＨ基と炭化水素
添加物の反応速度に基づき、G.E.ホグトリン氏らの文献
に説明されている。
【０００７】ディーゼルエンジンの排気を処理するため
にプラズマ反応器中にエンジンオイルを噴射すること
は、M.ヒガシ氏らによる“放電プラズマとオイル力の組
合わせによる、ディーゼルエンジンの排気における煤煙
除去およびＮＯX とＳＯX の還元”、プラズマ科学にお
けるIEEE会報、第20巻、第１号、1992年に説明されてい
る。この文献は、微量のエンジンオイルを噴射した反応
器中で放電プラズマを使用して、ディーゼルエンジンの
排気からＮＯX を除去することを報告している。一旦エ
ンジンオイルが室内に入ると、プラズマが、ＮＯX とＳ
ＯX 化合物とともに煤煙の還元を刺激する細かいオイル
ミストを発生させる。
にプラズマ反応器中にエンジンオイルを噴射すること
は、M.ヒガシ氏らによる“放電プラズマとオイル力の組
合わせによる、ディーゼルエンジンの排気における煤煙
除去およびＮＯX とＳＯX の還元”、プラズマ科学にお
けるIEEE会報、第20巻、第１号、1992年に説明されてい
る。この文献は、微量のエンジンオイルを噴射した反応
器中で放電プラズマを使用して、ディーゼルエンジンの
排気からＮＯX を除去することを報告している。一旦エ
ンジンオイルが室内に入ると、プラズマが、ＮＯX とＳ
ＯX 化合物とともに煤煙の還元を刺激する細かいオイル
ミストを発生させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、燃料をコロ
ナ放電ＮＯX 還元反応器に噴射して、ＮＯX 化合物のＮ
2 とＯ2 への還元を促進するシステムを提供する。
ナ放電ＮＯX 還元反応器に噴射して、ＮＯX 化合物のＮ
2 とＯ2 への還元を促進するシステムを提供する。
【０００９】
【発明の効果】このシステムは、ＮＯX 化合物の還元専
用の１つ以上のコロナ放電反応器段を持つコロナ放電汚
染因子破壊装置に適用することができる。燃料を使用し
て炭化水素を供給し、還元反応器中でＮＯX を破壊する
１つの利点は、この燃料をエンジン中の燃焼で使用され
るものと同じにし、燃料の貯蔵を非常に簡単化できるこ
とである。
用の１つ以上のコロナ放電反応器段を持つコロナ放電汚
染因子破壊装置に適用することができる。燃料を使用し
て炭化水素を供給し、還元反応器中でＮＯX を破壊する
１つの利点は、この燃料をエンジン中の燃焼で使用され
るものと同じにし、燃料の貯蔵を非常に簡単化できるこ
とである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】好ましい実施形態では、
コンピュータ制御モジュールが、排気センサからの信号
により、エンジンの排気ガスにおける汚染因子のタイプ
と量を解析し、還元反応器で効率的にＮＯX を破壊する
のに必要な燃料の量を決定する。制御モジュールは、燃
料を還元反応器に供給するポンプからの燃料送出速度を
正確に制御する。
コンピュータ制御モジュールが、排気センサからの信号
により、エンジンの排気ガスにおける汚染因子のタイプ
と量を解析し、還元反応器で効率的にＮＯX を破壊する
のに必要な燃料の量を決定する。制御モジュールは、燃
料を還元反応器に供給するポンプからの燃料送出速度を
正確に制御する。
【００１１】本発明のこれらおよび他の特徴および利点
は、添付した図面を考慮に入れると、以下の詳細な説明
から当業者に明らかになるであろう。
は、添付した図面を考慮に入れると、以下の詳細な説明
から当業者に明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、コロナ放電ＮＯX 還元
反応器に炭化水素を供給して、ＮＯX の破壊を促進する
燃料噴射システムおよび方法を提供する。本発明は、多
段コロナ放電汚染因子破壊装置におけるＮＯX 化合物の
還元専用の１つ以上のコロナ放電反応器において実現す
ることが好ましい。多段装置において本発明を実現する
主な利点は、ＮＯX の還元に対する要求と競合する要求
を持つＨＣおよびＣＯの酸化と同時に関係することな
く、主にＮＯX を処理するように段階の少なくとも１つ
を設計することができることである。例えば、ＨＣおよ
びＣＯの酸化は、一般的に高電圧パルスによってコロナ
を発生させることが必要であるが、ＮＯX の還元に対す
る最適電圧は通常これより低い。したがって、ＮＯX の
還元と主として関係しているコロナ放電反応器で本発明
を実現することが好ましい。
反応器に炭化水素を供給して、ＮＯX の破壊を促進する
燃料噴射システムおよび方法を提供する。本発明は、多
段コロナ放電汚染因子破壊装置におけるＮＯX 化合物の
還元専用の１つ以上のコロナ放電反応器において実現す
ることが好ましい。多段装置において本発明を実現する
主な利点は、ＮＯX の還元に対する要求と競合する要求
を持つＨＣおよびＣＯの酸化と同時に関係することな
く、主にＮＯX を処理するように段階の少なくとも１つ
を設計することができることである。例えば、ＨＣおよ
びＣＯの酸化は、一般的に高電圧パルスによってコロナ
を発生させることが必要であるが、ＮＯX の還元に対す
る最適電圧は通常これより低い。したがって、ＮＯX の
還元と主として関係しているコロナ放電反応器で本発明
を実現することが好ましい。
【００１３】還元反応器よりも酸化反応器が先行する場
合、還元反応器におけるＮＯX 還元のためのエネルギを
提供するために、酸化反応器によってわずかな量のＨＣ
を残しておくことが望ましい。しかしながらＨＣの酸化
が効率的過ぎると、十分なＨＣが残らない。本発明にし
たがうと、燃料を１つ以上の還元反応器に噴射して炭化
水素を供給し、この炭化水素は、ＮＯX 分子を分解して
Ｎ2 とＯ2 を形成するのに必要なエネルギを放出するこ
とによりＮＯX 化合物の還元を促進する。
合、還元反応器におけるＮＯX 還元のためのエネルギを
提供するために、酸化反応器によってわずかな量のＨＣ
を残しておくことが望ましい。しかしながらＨＣの酸化
が効率的過ぎると、十分なＨＣが残らない。本発明にし
たがうと、燃料を１つ以上の還元反応器に噴射して炭化
水素を供給し、この炭化水素は、ＮＯX 分子を分解して
Ｎ2 とＯ2 を形成するのに必要なエネルギを放出するこ
とによりＮＯX 化合物の還元を促進する。
【００１４】図２に示されているように、自動車20は、
ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 ，Ｏ2 のような無害のガスとＣ
Ｏ，ＨＣ，ＮＯX のような汚染因子との混合物を含んで
いる排気ガス62を放出する内燃エンジン60を備えてい
る。排気ガス62は、ＮＯX 化合物を還元するように設計
されているコロナ放電反応器66の吸気導管64を通る。Ｎ
ＯX 還元反応器66に到達する前に、ＨＣおよびＣＯのよ
うな高エネルギレベルの汚染因子を酸化する１段以上の
コロナ放電反応器68により排気ガス62を処理することが
望ましく、必要な場合、ＮＯX 化合物を部分的に処理す
る１段以上の還元反応器により処理することが望まし
い。ＮＯX 還元反応器66は、処理された排気ガス62を大
気にまたはさらなる汚染因子処理のために他の反応器段
に排出する排気導管82を持っている。
ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ，Ｎ2 ，Ｏ2 のような無害のガスとＣ
Ｏ，ＨＣ，ＮＯX のような汚染因子との混合物を含んで
いる排気ガス62を放出する内燃エンジン60を備えてい
る。排気ガス62は、ＮＯX 化合物を還元するように設計
されているコロナ放電反応器66の吸気導管64を通る。Ｎ
ＯX 還元反応器66に到達する前に、ＨＣおよびＣＯのよ
うな高エネルギレベルの汚染因子を酸化する１段以上の
コロナ放電反応器68により排気ガス62を処理することが
望ましく、必要な場合、ＮＯX 化合物を部分的に処理す
る１段以上の還元反応器により処理することが望まし
い。ＮＯX 還元反応器66は、処理された排気ガス62を大
気にまたはさらなる汚染因子処理のために他の反応器段
に排出する排気導管82を持っている。
【００１５】燃料タンク76は、ＮＯX 還元反応器66に噴
射されるべき燃料を貯蔵する。燃料タンク76は、別の燃
料貯蔵タンクに対する必要性をなくすために、エンジン
の燃焼用の燃料を供給するものと同じものであることが
望ましい。好ましい実施形態では、燃料78を燃料タンク
76から還元反応器66に運ぶ燃料ポンプ74には、ミスト79
を形成するために燃料78をスプレーするノズル75が備え
られている。燃料ミスト79は、先行する反応器段68から
の暖排気ガス62の高温により気化され、吸気導管64中の
排気ガス62と混合される。燃料は、前の酸化段による処
理後に残っている炭化水素と結合し、結合した燃料蒸気
と排気ガス62中の残りの炭化水素は、反応器66中におけ
るＮＯX 化合物の２原子Ｎ2 およびＯ2 への還元を向上
させる。この構成により、燃料78は排気ガス62と均一に
混合するのに十分な時間があるので、ＮＯX を帯びてい
る排気ガス62のすべての部分を完全に処理することがで
きる。
射されるべき燃料を貯蔵する。燃料タンク76は、別の燃
料貯蔵タンクに対する必要性をなくすために、エンジン
の燃焼用の燃料を供給するものと同じものであることが
望ましい。好ましい実施形態では、燃料78を燃料タンク
76から還元反応器66に運ぶ燃料ポンプ74には、ミスト79
を形成するために燃料78をスプレーするノズル75が備え
られている。燃料ミスト79は、先行する反応器段68から
の暖排気ガス62の高温により気化され、吸気導管64中の
排気ガス62と混合される。燃料は、前の酸化段による処
理後に残っている炭化水素と結合し、結合した燃料蒸気
と排気ガス62中の残りの炭化水素は、反応器66中におけ
るＮＯX 化合物の２原子Ｎ2 およびＯ2 への還元を向上
させる。この構成により、燃料78は排気ガス62と均一に
混合するのに十分な時間があるので、ＮＯX を帯びてい
る排気ガス62のすべての部分を完全に処理することがで
きる。
【００１６】好ましい実施形態では、燃料ポンプ74は、
コンピュータ制御モジュール70により制御することがで
きる精密ポンプである。このコンピュータ制御モジュー
ル70は、排気温度とＣＯ，ＨＣ，ＮＯX の量とを含むエ
ンジン60からのいくつかのパラメータを測定するエンジ
ンセンサ72から送られる入力データを読むことが好まし
い。コンピュータ制御モジュール70は、ＮＯとＮＯ2 を
含むさまざまなＮＯX化合物の量を決定し、ＮＯX 還元
反応器66中でＮＯX 化合物を効率的に破壊するのに必要
な燃料の量を計算する。ＮＯX 還元反応器66に噴射すべ
き計算した燃料の量に基づいて、制御モジュール70は精
密燃料ポンプ74を駆動するのに必要な電力を決定するの
で、所要の速度で燃料がＮＯX 還元反応器66に送られ
る。制御モジュール70は、燃料ポンプ74の出力を調整す
る命令を送ることにより、燃料流の還元反応器66への流
入速度を調整する。
コンピュータ制御モジュール70により制御することがで
きる精密ポンプである。このコンピュータ制御モジュー
ル70は、排気温度とＣＯ，ＨＣ，ＮＯX の量とを含むエ
ンジン60からのいくつかのパラメータを測定するエンジ
ンセンサ72から送られる入力データを読むことが好まし
い。コンピュータ制御モジュール70は、ＮＯとＮＯ2 を
含むさまざまなＮＯX化合物の量を決定し、ＮＯX 還元
反応器66中でＮＯX 化合物を効率的に破壊するのに必要
な燃料の量を計算する。ＮＯX 還元反応器66に噴射すべ
き計算した燃料の量に基づいて、制御モジュール70は精
密燃料ポンプ74を駆動するのに必要な電力を決定するの
で、所要の速度で燃料がＮＯX 還元反応器66に送られ
る。制御モジュール70は、燃料ポンプ74の出力を調整す
る命令を送ることにより、燃料流の還元反応器66への流
入速度を調整する。
【００１７】反応器66におけるＮＯX 還元の効率を増加
させるために、制御モジュール70は、ＮＯX 還元反応器
66に対する電力を発生する電源80も制御する。電源80
は、実質的に正弦パルス変調電圧波形を発生させること
が好ましい。コロナ発生の平均電力は、振動周波数およ
び／またはデューティサイクルを変化させることにより
調整することができ、これはパルス幅とパルス反復周波
数の積により定義される。制御モジュール70は、燃料流
の計算された速度と組合わされた時にＮＯX 還元反応器
66におけるＮＯX の効率的な処理を提供する、電圧、振
動周波数、パルス幅、パルス反復周波数のような電源の
出力発生特性に対する値を計算する。
させるために、制御モジュール70は、ＮＯX 還元反応器
66に対する電力を発生する電源80も制御する。電源80
は、実質的に正弦パルス変調電圧波形を発生させること
が好ましい。コロナ発生の平均電力は、振動周波数およ
び／またはデューティサイクルを変化させることにより
調整することができ、これはパルス幅とパルス反復周波
数の積により定義される。制御モジュール70は、燃料流
の計算された速度と組合わされた時にＮＯX 還元反応器
66におけるＮＯX の効率的な処理を提供する、電圧、振
動周波数、パルス幅、パルス反復周波数のような電源の
出力発生特性に対する値を計算する。
【００１８】本発明は多段コロナ放電装置に対してより
適するが、ＮＯX の還元と主として関係する単一段の装
置にも適用することができる。ＮＯX の還元に対して好
ましいコロナ発生のための電圧は、ＨＣおよびＣＯの酸
化に対する所要の電圧よりも通常低い。単一段の還元反
応器では、電圧は好ましくは約5-10ｋＶの範囲であるぐ
らい十分に低いので、還元プロセスに対してエネルギを
供給する燃料は高電圧コロナによって酸化されない。燃
料噴射を有する単一段の装置は、主にＮＯX を含み、Ｈ
ＣやＣＯのようなより高いエネルギレベルの汚染因子の
量が比較的少ない汚染因子を処理するのに適している。
適するが、ＮＯX の還元と主として関係する単一段の装
置にも適用することができる。ＮＯX の還元に対して好
ましいコロナ発生のための電圧は、ＨＣおよびＣＯの酸
化に対する所要の電圧よりも通常低い。単一段の還元反
応器では、電圧は好ましくは約5-10ｋＶの範囲であるぐ
らい十分に低いので、還元プロセスに対してエネルギを
供給する燃料は高電圧コロナによって酸化されない。燃
料噴射を有する単一段の装置は、主にＮＯX を含み、Ｈ
ＣやＣＯのようなより高いエネルギレベルの汚染因子の
量が比較的少ない汚染因子を処理するのに適している。
【００１９】本発明は、さらに厳しい空気品質基準を満
たすためにコロナ放電汚染因子破壊反応器を使用するこ
とが予測される将来の自動車電子触媒コンバータに良く
適合する。ＮＯX 還元用の燃料がエンジンの燃焼用の燃
料と同じであり、独立した貯蔵タンクを必要しないの
で、自動車の購入者に対する費用を低下させるととも
に、ハードウェアの製造、自動車の操作、保守が非常に
簡単になる。
たすためにコロナ放電汚染因子破壊反応器を使用するこ
とが予測される将来の自動車電子触媒コンバータに良く
適合する。ＮＯX 還元用の燃料がエンジンの燃焼用の燃
料と同じであり、独立した貯蔵タンクを必要しないの
で、自動車の購入者に対する費用を低下させるととも
に、ハードウェアの製造、自動車の操作、保守が非常に
簡単になる。
【００２０】他の実施形態では、図３に示されているよ
うに、ＮＯX 還元反応器66によりもより高く燃料タンク
76を配置して、燃料を重力により反応器に送ることがで
きるようにし、燃料ポンプの必要性をなくしている。精
密制御バルブ86は、コンピュータ制御モジュール70によ
り制御される。コンピュータ制御モジュール70は、エン
ジン60により生成されるＮＯX の量を検知するセンサ72
からの入力にしたがって、バルブ86の燃料流の速度を調
整する。ノズル75は、精密制御バルブ86の下流側に配置
して燃料78をスプレーし、ミスト79を形成することが好
ましい。このミスト79は排気ガス62と混合され、その高
温により気化されて吸気導管64中に燃料蒸気を形成す
る。燃料蒸気と排気ガス中の残留炭化水素とにより、反
応器66中のＮＯX の還元を強化する。
うに、ＮＯX 還元反応器66によりもより高く燃料タンク
76を配置して、燃料を重力により反応器に送ることがで
きるようにし、燃料ポンプの必要性をなくしている。精
密制御バルブ86は、コンピュータ制御モジュール70によ
り制御される。コンピュータ制御モジュール70は、エン
ジン60により生成されるＮＯX の量を検知するセンサ72
からの入力にしたがって、バルブ86の燃料流の速度を調
整する。ノズル75は、精密制御バルブ86の下流側に配置
して燃料78をスプレーし、ミスト79を形成することが好
ましい。このミスト79は排気ガス62と混合され、その高
温により気化されて吸気導管64中に燃料蒸気を形成す
る。燃料蒸気と排気ガス中の残留炭化水素とにより、反
応器66中のＮＯX の還元を強化する。
【００２１】本発明のいくつかの実施形態を示し説明し
たが、当業者には多くの変形や他の実施形態も思い浮か
ぶことであろう。このような変形や他の実施形態も企図
されており、特許請求の範囲に規定されているような本
発明の技術的範囲を逸脱することなくなし得るものであ
る。
たが、当業者には多くの変形や他の実施形態も思い浮か
ぶことであろう。このような変形や他の実施形態も企図
されており、特許請求の範囲に規定されているような本
発明の技術的範囲を逸脱することなくなし得るものであ
る。
【図１】図１は、従来のコロナ放電汚染因子破壊装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図２は、自動車中のコロナ放電ＮＯX 還元反応
器のための燃料噴射システムのブロック図である。
器のための燃料噴射システムのブロック図である。
【図３】図３は、図２のもの同様であるが、ポンプの代
わりに正確に制御されるバルブを持つ燃料噴射システム
のブロック図である。
わりに正確に制御されるバルブを持つ燃料噴射システム
のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９Ｃ Ｆ０２Ｍ 63/00 (72)発明者 ネルソー・ウイリアム・ソアボー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90277、レドンド・ビーチ、サウス・ジ ュアニタ・アベニュー（番地なし）、ア パートメント 14 (72)発明者 ウェルドン・エス・ウイリアムソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90265、マリブ、シースター・ドライブ 6424 (72)発明者 エドワード・ジェイ・パレン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90292、マリナ・デル・レイ、フィジ ー・ウェイ 13902、アパートメント 218 (56)参考文献 特開 平６−10651（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/32 B01D 53/56 B01D 53/74 F01N 3/08 F02D 41/04 305 F02M 63/00
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化水素燃料を燃焼させ、少なくとも１
つの窒素酸化物（ＮＯX ）の化合物を含む排気ガスを発
生させる汚染因子発生装置と、 前記窒素酸化物（ＮＯX ）を窒素（Ｎ2 ）と酸素
（Ｏ2 ）に還元するように接続されているコロナ放電反
応器と、 前記反応器中のＮＯX の還元を促進するために、前記炭
化水素燃料の一部を送るように接続された燃料噴射シス
テムと、 前記汚染因子発生装置内の汚染因子を分析する排気セン
サとポンプとを備え、前記コロナ放電反応器内へ燃料を
送る速度を正確に制御するコンピュータ制御モジュール
とを具備し、 前記燃料は炭化水素を供給して前記コロナ放電反応器内
の前記窒素酸化物（ＮＯX ）を破壊するとともに前記汚
染因子発生装置を動作させるコロナ放電汚染因子破壊装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US689996 | 1996-08-19 | ||
| US08/689,996 US5807466A (en) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | Fuel injection system and method for treatment of NOx in a corona discharge pollutant destruction apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10165754A JPH10165754A (ja) | 1998-06-23 |
| JP3068040B2 true JP3068040B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=24770682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9222847A Expired - Fee Related JP3068040B2 (ja) | 1996-08-19 | 1997-08-19 | 窒素酸化物を処理するためのコロナ放電汚染因子破壊装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5807466A (ja) |
| EP (1) | EP0825694A3 (ja) |
| JP (1) | JP3068040B2 (ja) |
| KR (1) | KR100273993B1 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5863413A (en) | 1996-06-28 | 1999-01-26 | Litex, Inc. | Method for using hydroxyl radical to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel |
| US5836154A (en) * | 1996-08-19 | 1998-11-17 | Raytheon Company | Multi-state gaseous pollutant destruction apparatus and method |
| US6047543A (en) | 1996-12-18 | 2000-04-11 | Litex, Inc. | Method and apparatus for enhancing the rate and efficiency of gas phase reactions |
| US6029442A (en) | 1996-12-18 | 2000-02-29 | Litex, Inc. | Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of fuel |
| US6321531B1 (en) | 1996-12-18 | 2001-11-27 | Litex, Inc. | Method and apparatus for using free radicals to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel |
| US6475350B2 (en) * | 1997-07-18 | 2002-11-05 | Noxtech Inc | Method for removing NOx and other pollutants from gas streams using a plasma assisted catalyst |
| US6461870B2 (en) * | 1998-05-06 | 2002-10-08 | Isotechnika Inc. | 13C glucose breath test for the diagnosis of diabetic indications and monitoring glycemic control |
| US6309610B1 (en) * | 1998-05-27 | 2001-10-30 | Science Applications International Corporation | Non-thermal plasma apparatus utilizing dielectrically-coated electrodes for treating effluent gas |
| US6139694A (en) * | 1998-05-28 | 2000-10-31 | Science Applications International Corporation | Method and apparatus utilizing ethanol in non-thermal plasma treatment of effluent gas |
| US6775972B2 (en) | 1998-10-09 | 2004-08-17 | Johnson Matthey Public Limited Company | Purification of exhaust gases |
| GB9821947D0 (en) * | 1998-10-09 | 1998-12-02 | Johnson Matthey Plc | Purification of exhaust gases |
| US6176078B1 (en) | 1998-11-13 | 2001-01-23 | Engelhard Corporation | Plasma fuel processing for NOx control of lean burn engines |
| US6606855B1 (en) | 1999-06-08 | 2003-08-19 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Plasma reforming and partial oxidation of hydrocarbon fuel vapor to produce synthesis gas and/or hydrogen gas |
| JP3680663B2 (ja) * | 1999-10-20 | 2005-08-10 | 三菱自動車工業株式会社 | プラズマ排気ガス処理装置 |
| KR100335891B1 (ko) * | 1999-12-24 | 2002-05-08 | 이계안 | 충돌 시험차의 자동 제동장치 |
| WO2001092694A1 (en) * | 2000-06-01 | 2001-12-06 | Blue Planet Co., Ltd. | Apparatus for removing soot and nox in exhaust gas from diesel engines |
| US6363714B1 (en) | 2000-06-09 | 2002-04-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Plasma-catalyst control system |
| JP2002011324A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-15 | Oriental Kiden Kk | 排ガスの処理方法 |
| US6432280B1 (en) | 2000-10-23 | 2002-08-13 | Pioneer Industrial Technologies, Inc. | Pollution control device |
| US6969494B2 (en) * | 2001-05-11 | 2005-11-29 | Continental Research & Engineering, Llc | Plasma based trace metal removal apparatus and method |
| KR20030034612A (ko) * | 2001-10-26 | 2003-05-09 | 현대자동차주식회사 | 직접 분사식 디젤엔진의 분사연료 액적간의 간섭회피를위한 정전식 인젝터 |
| JP2007044628A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Osaka Prefecture Univ | 半導体プロセス用排ガス処理方法及び処理装置 |
| JP2009156063A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Toyota Industries Corp | 内燃機関の排ガス処理システム |
| US20220226774A1 (en) * | 2018-04-28 | 2022-07-21 | M & R Consulting Service, Inc. | Electrochemical Nitrogen Generator System and Method |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5084078A (en) * | 1990-11-28 | 1992-01-28 | Niles Parts Co., Ltd. | Exhaust gas purifier unit |
| JPH04305226A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-10-28 | Senichi Masuda | ガス中窒素酸化物の低減方法 |
| US5284556A (en) * | 1991-05-01 | 1994-02-08 | Plasmachines, Inc. | Exhaust treatment system and method |
-
1996
- 1996-08-19 US US08/689,996 patent/US5807466A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-19 JP JP9222847A patent/JP3068040B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-19 KR KR1019970039285A patent/KR100273993B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-08-19 EP EP97306285A patent/EP0825694A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100273993B1 (ko) | 2001-03-02 |
| EP0825694A2 (en) | 1998-02-25 |
| KR19980018759A (ko) | 1998-06-05 |
| EP0825694A3 (en) | 1999-06-02 |
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| US5807466A (en) | 1998-09-15 |
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