JPH11512651A - 高電圧電場を用いる排出ガス浄化と騒音低減の方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高電圧電場を用いることによる、内燃機関または外燃機関で発生する煤煙を浄化し騒音を低減する方法と装置に関するものであり、プラズマ状態にした煤煙粒子をコロナ放電で燃焼させる段階と、陰イオンでガス状物質を除去する段階と、紫外線でＮＯｘを除去する段階と、騒音を低減する段階とからなる、排出ガス浄化と騒音低減の方法と装置に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 高電圧電場を用いる排出ガス浄化と騒音低減の方法及びその装置技術分野 本発明はチャンバを通って運ばれる排出ガスを浄化させる方法及びその装置に 関するもので、粒子性煤煙をプラズマを用いて燃焼させ、ガス状物質は陰イオン で除去し、ＮＯｘは高電圧電場により誘起される紫外線により除去して、排出ガ スを浄化し得る方法及び装置に関する。 特に、本発明は粒子をプラズマ状態にした後、コロナ放電により粒子性煤煙を 燃焼させる段階と、陰イオンによりガス状物質を除去する段階と、紫外線を発生 させＮＯｘを除去する段階と、騒音を低減させる段階からなる排出ガス浄化およ び騒音低減の方法及びその装置に閏する。背景技術 環境汚染の主な要因は各種産業施設及び自動車から発生する煤煙と騒音である 。 特に、高出力と低コストのためディーゼルエンジンがよく用いられている。と ころが、ディーゼルエンジンは粒子状煤煙、炭化水素、そしてＮＯｘなどの包含 された煤煙や騒音などが強く発生するという問題があるので、環境汚染防止のた めにはこれらを解決しなければならない。 そこで、これらの問題を解決するため、多くの研究が排出ガス浄化と騒音低減 についてなされてきた。 まず、排出ガスの浄化と騒音低減のために使用された従来の技術を考察すると 、触媒フィルターを使用する方法、電場を用いる方法、排出ガスを再度燃焼させ る方法などが試されている。 ＤＥ ３８３４９２０には、２０ＫＨｚ、２０ＭＶの電界中で、オゾンを発生 させ、セラミックスフィルターに堆積された炭素粒子をオゾンで燃焼するシステ ムが開示されている。 ＷＯ ９２００４４２には、電場が横切っているセラミックス体通路を排出ガ スが通過し、セラミックス空隙に蓄積された煤煙粒子を放電電極にて負に帯電さ せオゾンにより酸化する方法と装置が開示されている。 ＤＥ ３３１４１６８には、中性の粒子を２つの側流に分けるシステムで、そ れら側流が反対の電位をもつ表面の大きい電極に向かっているようなシステムが 開示されている。 ＤＥ ３７１１３１２には、粒子を紫外線でイオン化させてからプレートに集 めて除去する方法と装置が開示されている。 ＵＳ ５０７４１１２には、溝内に配置したフィルターで溝を通過する排出ガ スから煤煙粒子を除去し、電磁波により煤煙粒子の燃焼に必要な熱を発生させる 装置が開示されている。 以上のように、従来の方法は、ただ一種類の成分のみを除去する方法であり、 ＮＯｘを含む他の成分や騒音は除去されずに外部に排出されている。 したがって、本発明の発明者らは、排出ガスを浄化し、さらにエンジンから発 生する騒音をも低減する方法及びその装置を発明した。発明の開示 本発明の目的は、エンジンや各種産業施設から排出される排出ガスを浄化し、 またエンジンから発生する騒音までも低減し得るような方法と装置を提供するこ とである。 より詳しく述べると、本発明の目的は、排出ガス中の粒子状煤煙と有害物質を 分類し、粒子状煤煙をプラズマ状態で直接燃焼させ、直流電圧と交流電圧を用い て微小粒子を再び燃焼させ、有害物質は陰イオンにより除去し、ＮＯｘは紫外線 とオゾンで酸化してＮＯ₃に変化させた後、この装置中のＰＮダイオードのセレ ン（Ｓｅｌｌｅｎ）効果により生成した水に、容易に溶解させて除去し、エンジ ンから発生する騒音と、電磁波干渉を遮蔽して、排出ガスの浄化とエンジンによ る騒音の低減を可能にする方法と装置を提供することである。 本発明の装置は、生産性及びアフターサービス効率を向上させるため７つのユ ニットに分けられ、各ユニットはそれぞれ独立で或いは併せて使用し得る。 本発明の分配ユニット１００は、排出ガスを高速通過させ、そこで集められた 粒子を燃焼させる。 分配ユニット１００中で、排出ガスを高速通過させるために、ＥＨＤ（ｅｌｅ ｃｔｒｏ−ｈｙｄｒｏ ｄｙｎａｍｉｃｓ）法と静電気法が瓶首形状ノズルに適 用され、排出ガスの流れが加速される。 負に帯電した粒子は、イオンピン１１０とアトラクタ電極１２０間の電位差に よってさらに加速され、その結果、チャンバ内での排出ガスの滞留あるいは減速 を防ぐことができる。 負に帯電した粒子は、金属網２１１でできたコレクタ電極１３０上の静電力に よって引きつけられ、この電極を通過できない粒子は、マンホールに落下し、そ こで大きな粒子は１対の放電ポール１４０、１４０によって燃焼される。 コレクタ電極１３０を通過した粒子は、プラズマユニット２００中で、プラズ マユニットポール２１０と網２１１の間で発生するストリーマコロナによって小 さい粒子が燃焼されるコロナ工程によって燃焼される。 排出ガスをより効果的に浄化するため、排出ガスはプラズマユニット２００を 通過した後、エレクトロンユニット３００に運ばれる。そのエレクトロンユニッ ト３００では、直流電圧および交流電圧によって微小粒子が燃焼される。 交流高電圧はポールプレート３５０とホールプレート３１０の間に加えられ、 微小粒子を燃焼するためのストリーマコロナが発生する。 直流高電圧はホールプレート３１０とイオンピンプレート３２０の間に加えら れ、イオンピンによる電子風を発生し、粒子をホールプレート３５０方向に押し 出し、ホールプレート３１０とポールプレート３５０の間でのコロナ放電の効率 を増大させる。 以上の工程により、排出ガスの粒子成分はほとんど浄化される。 また、排出ガス中には、ＮＯｘを含む有害化学物質が存在するが、それらは、 プラズマジェットと対向電極４３０間で、イオン化ユニット４００によって発生 する紫外線により大量に生成する陰イオンで除去される。 有害物質は陰イオンとオゾンに結合し、他の物質に変換される。 上記イオン化ユニット４００で除去されないＮＯｘを除去するために、スクリ ーンユニット６００が用いられる。 スクリーンユニット６００は、セラミックプレートＡ６３０、セラミックプレ ートＣ６５０、および、ＰＮダイオード６２０が配置された六角孔６１０を備え るセラミックプレートＢ６４０からなる。 これらプレート間にＩ０ＫＶの電圧を加えると、多量の紫外線が六角孔６１０ の周りに発生し、この紫外線は、酸素をオゾンに変換する。さらに、ＰＮダイオ ード６２０はセレン効果により温度降下を引き起こし、水を凝結させる。 上記工程において、ＮＯｘ除去の効率は、プレート内に空気を取り入れること により増大する。 本発明はまた、結合ユニット７００を含んでもよく、結合ユニットはエンジン 騒音を吸収し、高周波によって引き起こされる電磁波を遮蔽する。この結合ユニ ットは本発明装置のＥＭＩ、ＥＭＣ規格を満足する。 以上により、本発明は、排出ガスを浄化することができ、消音器としても代用 できる。図面の簡単な説明 本発明の主たる目的、関連する他の目的、利点は、以下の図面とその特記事項 によって明らかになる。 図１は、本発明による装置の分解図である。 図２（ａ）は、分配ユニットの動作原理を示す概略図である。 図２（ｂ）は、ブラシコロナ放電の例示図である。 図３は、分配ユニットの具体例である。 図４（ａ）は、プラズマユニットセルと対向電極の配列を示す概略図である。 図４（ｂ）は、半球形プラズマユニットポールを通してのストリーマコロナ放 電の例示図である。 図５（ａ）は、エレクトロンユニットの１単位の詳細図である。 図５（ｂ）は、煤煙浄化空間においてプレート間の距離を計算するための概略 図である。 図５（ｃ）は、イオンピンに直流（ＤＣ）電圧を供給するための回路図である 。 図５（ｄ）は、イオンピンに直流（ＤＣ）電圧を供給するための回路図である 。 図６は、陰イオンを発生させるプラズマジェットの具体例である。 図７は、セルプレート上に設置されたイオン化セルを示す。 図８は、スクリーンユニットを示す詳細図である。 図９（ａ）は、高周波電圧発生装置の回路図である。 図９（ｂ）は、３次コイル両端にかかる電圧を倍加する電圧倍加回路である。 図１０は、本発明による装置の外観図である。発明を実施するための最良の形態 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は本発明の全体構成を示すものである。本発明は、同図に示すように、排 出ガスを高速通過させ、そこで集められた大きい粒子を燃焼させる分配ユニット １００と、ストリーマコロナでプラズマ状態にすることにより粒子状煤煙を直接 燃焼させるプラズマユニット２００と、直流電圧と交流電圧を用いて微小粒子を 燃焼させるエレクトロンユニット３００と、陰イオンを多量発生させて有害物質 を除去するためのイオン化極性ユニット４００と、紫外線により発生させたオゾ ンによりＮＯｘをＮＯ₃に酸化し、前記ＮＯ₃はＰＮダイオード６２０のセレン効 果により生成させた水（Ｈ₂Ｏ）に容易に溶解するようにするスクリーンユニッ ト６００と、エンジン騒音を除去しながら前記ユニット１００、２００、３００ 、４００、６００から放射される電磁波も遮蔽させる結合ユニット７００と、前 記各ユニットに高電圧を提供する高電圧発生装置（図示せず）とから構成される 。 以下、各ユニットそれぞれについて詳細に説明する。 まず、分配ユニット１００の詳細を図２と図３に示す。 図２ａに示すように、分配ユニット１００は、排出ガス中のイオン化空気と粒 子性煤煙に負の高電圧を与えるイオンピン１１０と、排出ガスを加速させるため 瓶首形状を有し、負の電圧が加わるようにしたノズル部のアトラクタ電極１２０ と、粒子状煤煙を分配する、すなわち、大きい粒子は下部に設置されたマンホー ルに落下させ、小さい粒子は通過させて分配する網状コレクタ電極１３０と、マ ンホールに落下した物質を燃焼させるための放電ポール１４０、１４０とから構 成される。 図２ｂは排出ガス中の粒子状煤煙を帯電させるために、イオンピン１１０で発 生するブラシコロナを示すものである。 図３は、分配ユニット１００において、前記の要素１１０、１２０、１３０、 １４０が実装される具体例の１つであり、分配ユニット１００は、分配ユニット プレート１８０と、粒子状煤煙をイオン化するイオンピン１１０と、排出ガスを 空隙に取り込む空気注入口１５０と、瓶首形状ノズル部がとりつけられる分配ユ ニットガイド１６０と、大きい粒子を燃焼させるため、イオンピン１１０の前部 でコレクタ電極１３０の下部の放電ポール１４０、１４０に装着された、分配ユ ニットポール１７０とからなる。 また、図４ａはプラズマユニット２００を構成するプラズマユニットセル２５ ０を示すものであり、いくつかのユニットセルからなる。プラズマユニットセル ２５０は前記の分配ユニット１００のコレクタ電極１３０を通過した粒子を燃焼 させるため、ストリーマコロナを発生させる半球形の形状を有した複数個のプラ ズマユニットポール２１０と、前記プラズマユニットポール２１０が挿入される 複数個のポール挿入溝２２０と、前記プラズマユニットポール２１０の放電極と して作用する網２１１（図４ａには図示せず）と、網２１１に連結される接地溝 ２６０とからなる。 図４ｂはプラズマユニットセル２５０内のプラズマユニットポール２１０と網 ２１１の間で発生するストリーマコロナを示すものである。 図５ａは、いくつかのユニットからなるエレクトロンユニット３００の１単位 を示したもので、イオンピンプレート３２０、ホールプレート３１０、ポールプ レート３５０からなる。負の高電圧が加わるイオンピンプレート３２０は、微小 粒子をイオン化させ電子風を誘発させるイオンピン１１０と、排出ガスが通過す る多数の空気注入口１５０とからなる。また、ホールプレート３１０はストリー マコロナの放電電極として働く網２１１に装着した多数の空気注入口１５０から なり、さらにポールプレート３５０は、多数の空気注入口１５０と多数のプラズ マユニットポール２１０を有し、そのプラズマユニットポールは粒子を燃焼する ためのストリーマコロナを発生させる。 図５ｂはエレクトロンユニット３００中における前記プレート３１０、３２０ 、３５０の具体的配置図である。 実際において、排出ガス浄化効果は前記プレート３１０、３２０、３５０の面 積、形状、配置、そして加えられる電圧及び電流によって多少の変化を有する。 エレクトロンユニット３００における排出ガス浄化に適する処理空間は以下の ようである。 すなわち、空間をｎ枚のプレートで構成した場合、前記プレート３１０、３２ ０、３５０間の幅をＷとし、各プレート３１０、３２０、３５０の高さをＨ、排 出ガス量をＬとすると、排出ガス浄化の処理断面積Ｓは、Ｓ＝ＷＮＨとなる。 ここで、プレート３１０、３２０、３５０間の空間をレーン（lane）とすると 、１レーンの処理面積は２ＬＨであるので、エレクトロンユニット３００におけ る排出ガス浄化の総処理面積Ａは、Ａ＝２ＮＬＨとなる。 イオンピンプレート３２０とホールプレート３１０には、イオンピンプレート ３２０上のイオンピン１１０によって微小粒子をイオン化し、その後ホールプレ ート３１０の網２１１上にそのイオン化粒子を堆積させ、さらにイオンピンプレ ート３２０とホールプレート３１０の間に電子風を発生させるように−７ＫＶの 直流電圧が加わる。 ポールプレート３５０には、網２１１に集められた粒子を燃焼するためのスト リーマコロナを誘発するため、１０ＫＶの交流電圧が加わる。 図５ｃはイオンピンユニットプレート３２０上に装着された一つのイオンピン １１０に直流電圧を供給する回路を示すもので、電圧を上昇させるための変圧器 Ｔと、整流作用をするダイオードＤ１、Ｄ２と、振動成分の信号をフィルタリン グする抵抗Ｒ１、Ｒ２と、この回路の時定数を決定する抵抗Ｒ３と、キャパシタ ーＣ１とからなる。 図５ｄはイオンピンユニットプレート３２０上に装着された一つのイオンピン １１０に直流電圧を供給するもう１つの回路を示すもので、電圧を上昇させるた めの変圧器Ｔと、整流作用をするダイオードＤ３と、正の電圧が加わるとき、こ の回路の時定数を決定する抵抗Ｒ６、キャパシターＣ２と、負の電圧が加わると き、この回路の時定数を決定する抵抗Ｒ６、キャパシターＣ２とからなる。 ここで、前記イオンピン１１０に加わる電圧をＶ、イオンピン１１０で発生す るコロナ放電の半径をＲ、イオンピン１１０で発生する放電電流の半径をＲＤ、 空気注入口１５０に設置された網２１１の半径をＲＣとするとき、一つのイオン ピン１１０で発生する電場の強度（Ｅ）は次のようである。 図６はイオン化ユニット４００を示しており、イオン化ユニット４００は、ガ スが高速に流れるようにする内側通路４１０と、外側通路４２０からなる多数の イオン化セル４０５と、高電圧がかかる対向電極４３０からなる。そして、各イ オン化セル４０５の先端部４０６は対向電極４３０間に配置している。 また図７に示すように、イオン化ユニット４００は、複数のイオン化セル４０ ５を装着したセルプレート４０９と、対向電極４３０として働くホールプレート ３１０（図１）とからなる。 図８はスクリーンユニット６００を構成する複数個のセットの一つを示すもの で、各々のセットは、プレートＡ６３０、プレートＢ６４０、プレートＣ６５０ からなり、プレートＡ６３０とプレートＣ６４０は酸素をオゾンに変えその後Ｎ ＯｘをＮＯ₃に変えるための紫外線を発生させるためのいくつかの六角孔６１０ を有し、プレートＢ６４０はセレン効果による排出ガスの温度降下により水を発 生させるためのいくつかのＰＮダイオード６２０を有する。 図９ａは高周波電圧発生装置を示すもので、交流電圧が加えられる１次コイル と、信号を増幅するトランジスタＴと、動作を安定化させるためのバイアス抵抗 Ｒ７と、巻線比によって高電圧が加えられる３次コイルと、５０ＫＨｚ〜１００ ＫＨｚのキャリヤを調節する２次コイルと、倍電圧回路Ｄ５と、３次電圧を充電 するキャパシターＣ５とからなる。 図９ｂは図９ａに示す倍電圧回路Ｄ５をより詳細に示すもので、巻線比によっ て高電圧を発生する３次コイルと、交流電圧を整流するダイオードＤ１０、・・ ・、Ｄ８０と、高電圧を充電するキャパシターＣ５、・・・、Ｃ７０とからなり 、また倍電圧回路Ｄ５の等価回路も示す。 図１０は本発明の装置の全体外形図で、外部衝撃を絶ち、各ユニットで起こる エンジン騒音と電磁波の発生を防止するため金属材質で取り囲まれており、吐出 口は大地側に向かって形成されている。 最後に、図１の結合ユニット７００は、ノイズを吸収し、電磁波を遮蔽し、ノ イズ吸収器の規格ＥＭＩとＥＭＣを満足する２次フェライトコアからなる。 以下、本発明の装置の動作を説明する。 分配ユニット１００は、エンジンから排出されるガスを緩やかにプラズマユニ ット２００に供給する。分配ユニット１００は、流入地点（ａ−ａ）と出力地点 （ｂ−ｂ）間で排出ガスの流速を増加させるため、ＥＨＤ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｈ ｙｄｒｏ ｄｙｎａｍｉｃｓ）工法とクーロン力を用いる静電的な方法とを使用 する。 空気と混合された排出ガスは分配ユニット１００に流入し、排出ガス中に包含 された粒子状煤煙は分解され、イオン化されて負極性に帯電される。このように 負極性に帯電された粒子は瓶首形状ノズル部を通過し、この際に、ＥＨＤ工法に より、排出ガスの流速が増加する。 さらに、負に帯電された粒子はイオンピン１１０と負に帯電されたアトラクタ 電極１２０との電位差によりさらに加速されて、排出ガスが分配ユニット１００ 内で滞留や流速減少を起こすことを防止し得る。このような工程をＥＨＤ（ｅｌ ｅｃｔｒｏ−ｈｙｄｒｏ ｄｙｎａｍｉｃｓ）工法という。 ノズルを通過した後、排出ガスはコレクタ電極１３０に拡散され、そこでは導 波管の拡散原理が適用される。これは、ノズルの狭空間を通過した後に拡散され た排出ガスが、流速を落とすことなく広範囲に拡がっていくことができるという 原理である。そこで、負に帯電した粒子は金属網でできたコレクタ電極１３０上 の静電力によって引きつけられ、金属網２１１のコレクタ電極１３０を通過でき ない大きな粒子はマンホールに落下し、そこでは１セットの放電ポール１４０、 １４０がその大きな粒子を燃焼するように配置されている。 排出ガス中の大きな粒子はマンホール中で燃焼されて除去されるが、微小な粒 子はコレクタ電極１３０を通過することになる。分配ユニットポール１７０は点 火エネルギーを増加するために丸状の先端部を持つことが好ましい。 また、排出ガスを高速で流すことは、コレクタ電極１３０に微小粒子がつまる ことを防ぐ点で有効である。 プラズマユニット２００中において粒子はプラズマ工法により燃焼させる。こ こでプラズマというのは正電荷を有した帯電粒子と、負電荷を有した帯電粒子が 分化された状態で等量で存在し、全体的に中性である状態をいう。 コレクタ電極１３０を通過できる小さい粒子は、プラズマユニットセル２５０ 中で、正の電圧が加えられるプラズマユニットポール２１０と負の電圧が加えら れる網２１１との間に発生するストリーマコロナによって燃焼される。 本発明では、ストリーマコロナは、半球状プラズマユニットポール２１０を用 いて発生させる。その半球状プラズマユニットポールを用いることにより、多量 のストリーマコロナが発生できる。 高電圧を極めて短い時間だけかけると、プラズマユニットボール２１０と網２ １１の間に起こる火花放電により、排出ガス中の粒子が帯電されて燃焼する。 また、粒子は静電力によるお互いに引きつけあう性質により振動し、網２１１ に粒子が詰まることを防止する。そしてさらに、電子はプラズマ状態で振動し、 電子の振動周波数が粒子の振動を促進する。ここで、振動周波数ｆ_kは ｆ_k＝８．９×１０³√Ｎであり、 Ｎは電子密度を示し、振動周波数は気圧に関係する。 排出ガス浄化をより効果的に行うため、排出ガスはプラズマユニット２００を 通過した後、エレクトロンユニット３００に運ばれる。 プレートセット中のホールプレート３１０に設置された空気注入口１５０には 、排出ガスを自由に通過させつつ放電極としても動作させるために金属網２１１ （図５ａには図示せず）が設置されている。また、微小粒子を燃焼させるための ストリーマコロナを発生させるためのポールプレート３５０とホールプレート３ １０に交流高電圧が加えられ、振動性の交流電圧により金属網２１１（図５ａに は図示せず）に粒子がつまることが防止できる。 ホールプレート３１０とイオンピンプレート３２０の間には直流高電圧を加え てイオンピンプレート３２０上のイオンピン１１０による電子風により粒子をホ ールプレート３５０側に押して、ホールプレート３１０とポールプレート３５０ との間で発生するコロナ放電の効率を増加させる。 これまで説明した過程を系統的に説明すると次のようである。 排出ガス中の有害物質は、大きい粒子が分配ユニット１００で除去され、分配 ユニット１００を通過した小さい粒子はプラズマユニット２００中でストリーマ コロナにより除去され、微小粒子はエレクトロンユニット３００で除去される行 程により、ほぼ浄化される。 排出ガスには、化学的有害物質が包含されており、本発明ではこれを除去する ために２種類の方法が用いられる。 まず、イオン化ユニット４００で生成された陰イオンを用いて有害物質を除去 する。そのイオン化ユニット４００では、外側通路４２０と対向電極４３０間で 発生する紫外線により多量の陰イオンを生成する。 一般に、陰イオン発生器は陰イオンを発生するために先が尖っているが、本発 明の陰イオン発生器ではそれに加えて、内側通路４１０と外側通路４２０との２ つの通路に分ける円筒形の内壁がさらに構成されたイオン化セル４０５を有する 。このイオン化セル４０５によって、本発明の陰イオン発生器は、普通の陰イオ ン発生器より数千倍の陰イオンが放出され、有害ガスは非常に高速で通過する。 このような方法をプラズマジェットといい、大量の陰イオンが発生できるよう 、外側通路４２０と対向電極４３０間には適当な距離を維持するようにする。 プラズマジェットの先端部ではまたコロナが発生し、その温度は８００℃〜１ ５００℃である。 有害物質分子は紫外線によって励起され、さらにその励起した有害物質は陰イ オンとオゾンに結合し、他の物質に変換される。そしてこの工程では、有害な陽 イオンも除去される。 本発明において、スクリーンユニット６００は前記イオン化ユニット４００で 除去されなかったＮＯｘを除去するために使用されたものである。 スクリーンユニット６００は、セラミックプレートＡ６３０、セラミックプレ ートＣ６５０、セラミックプレートＢ６４０からなり、プレートＢ６４０は、Ｐ Ｎダイオード６２０が配置された六角孔６１０を有する。 これらプレートに１０ＫＶの電圧を加える場合、六角孔６１０の周囲で紫外線 が多量に発生し、その紫外線は酸素をオゾンに変換する。 この際に、金属の厚さを２０〜３０μｍとする場合、オゾンが多量に発生する 。 １ＫＶ以上の高圧が長時間維持される場合には、プリントされた金属がセラミ ックプレートと分裂するかも知れないので、インピーダンスマッチングは重要で ある。 また、セラミックプレートにスクラッチをする場合、プリントされた金属がセ ラミックプレートから剥離することを防止し得る。 このような装置は食品殺菌装置やオゾン発生装置として使用されてきたが、煤 煙除去に用いた例はない。 また、プレートＢ６４０の六角孔６１０に配置されたＰＮダイオード６２０は 、セレン効果により温度降下を起こし、水を凝結させる。プレートＡ６３０とプ レートＣ６５０に高電圧を加えると、紫外線が大量発生し、この紫外線は酸素を オゾンに換える。オゾンによりＮＯｘが酸化されてＮＯ₃となり、このＮＯ₃は水 に非常によく溶ける性質を有している。 この際、外部空気をプレートに投入すると、ＮＯｘの除去効率をさらに高める ことができる。 このＰＮダイオード６２０を用いて温度降下を起こす方法をセレン効果といい 、小型冷蔵庫にも用いられてきている。しかし、このような効果を煤煙除去に用 いた例はこれまでにない。 また、本発明にはセレン効果を起こすためＰＮダイオード６２０を直、並列に 連結して使用する。このとき加える電圧は０．７Ｖであり、したがって、必要と されるダイオードの数Ｎは以下のように表される。 イオン化ユニット４００では排出ガス中に包含された化学的有害ガスの大部分 が除去され、スクリーンユニット６００ではイオン化ユニット４００で除去され なかったＮＯｘが除去される。 したがって、排出ガスに包含された粒子性成分と化学的有害ガスが全く浄化さ れる。 高周波高圧発生装置は高周波発進器とトランス高電圧整流器とから構成される 。 本発明の高周波高電圧発生器は正負両極の高電圧を発生させる。 本発明の高電圧発生装置は、一般の装置とは異なり、絶縁耐力とフィードバッ ク回路を必要とする特殊回路を持ち、２次コイルで異常が発生したとき、１次コ イル電圧を遮断する機能を有する。 高電圧発生器は、図９ａに示すように、調節シグナルを増幅するトランジスタ と、高電圧を発生させる３次コイルと、うまく働かないときに１次コイル電圧を 遮断する２次コイルと、電圧を充電するためのキャパシターＣ５と、電圧を倍加 するための倍電圧回路Ｄ５からなる。 このような倍電圧回路Ｄ５は、上記ユニット１００、２００、３００、４００ 、６００に必要な電圧を倍加するために用いられ、キャパシターＣ５に充電され る電圧をＥとするとき、キャパシターＣ１０の両端には２Ｅが充電され、キャパ シターＣ２０の両端には３Ｅが充電され、キャパシターＣ３０の両端には４Ｅが 充電され、キャパシターＣ４０の両端には５Ｅが充電され、キャパシターＣ５０ の両端には６Ｅが充電され、キャパシターＣ６０の両端には７Ｅが充電され、キ ャパシターＣ７０の両端には８Ｅが充電されている。また、回路遮断や３次コイ ル電圧を“ＯＦＦ”させた場合、キャパシターＣ１０、・・・、Ｃ７０に残留高 電圧が残って危険な状態を避けるため、セラミックス抵抗フィルターＲ１００を 使用する。 ２次コイルには５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚのシグナルに４００ＫＨｚのキャリ ヤを合成することにより、トランジスタは過電流なしに特殊な高電圧を発生する 。 ここで出力電圧の極性を逆にして出力しようとする場合はダイオードＤ１０、 ・・・、Ｄ８０の接続を逆にして使用する。 ここで、キャパシターＣ５に充電された電圧をＥとすると、放電電圧Ｖ₀は 本発明は結合ユニット７００を有してもよく、結合ユニット７００はエンジン 騒音を吸収し、コロナ放電工程により発生する電磁波を遮蔽する機械的電気的フ ィルターを有する。 すなわち、このユニットは本発明装置のＥＭＩ、ＥＭＣ仕様規格を満足させる ために使用する。そしてフェライトコアを金属ハウジングに挿入し、フェライト コアの周囲にコイルを巻いてＥＭＩとＥＭＣを遮蔽する。 ＥＭＩとＥＭＣの遮蔽効果を高めるため、共振周波数を計算してＬ値とＣ値を 幅広く構成することが望ましい。産業上の利用可能性 本発明は、内燃機関、外燃機関又は環境汚染防止装置などの排出ガスを浄化す る方法と装置に関するものである。本発明は排出ガスを浄化し、騒音を低減する ことができるので、本発明は、消音器、例えば、自動車のマフラーなどにも代替 使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｌ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高電圧電場を用いて排出ガスを浄化する方法において、（ａ）瓶首構造のア トラクタ電極１２０を用いて排出ガスを高速分散し、大きい粒子はコロナ放電で 燃焼させる段階１と、（ｂ）前記段階１で除去できなかった微小粒子をプラズマ 状態で燃焼させる段階２と、（ｃ）交流電圧と直流電圧を用いてガス粒子を燃焼 させる段階３と、（ｄ）陰イオンを多量発生させて有害ガスを除去する段階４と 、（ｅ）紫外線により生成されるオゾンによりＮＯｘを酸化させ、ＰＮダイオー ドによる熱交換技法により生成させたＨ₂Ｏに、酸化されたＮＯｘを溶解させて ＮＯｘを除去する段階５とからなることを特徴とする排出ガス浄化方法。 ２．高電圧電場を用いて排出ガスを分類する方法において、（ａ）電気放電を用 いて粒子と空気をイオン化する段階と、（ｂ）イオン化された粒子と空気を瓶首 形状のアトラクタ電極１２０を用いることにより、コレクタ電極１３０に高速分 散する段階と、（ｃ）小さい粒子はコレクタ電極１３０を通過し、大きい粒子は マンホールに落下堆積するように粒子を分類する段階と、（ｄ）大きな粒子を電 気放電で燃焼させる段階とを含むことを特徴とする排出ガス分類方法。 ３．高電圧電場を用いて排出ガス中の粒子を燃焼させる方法において、粒子はプ ラズマ状態で振動性のコロナ放電により燃焼されることを特徴とする粒子燃焼方 法。 ４．前記コロナ放電は広い放電範囲を持つストリーマコロナ放電であることを特 徴とする請求項３記載の粒子燃焼方法。 ５．高電圧電場を用いて排出ガス中の微小帯電粒子を焼却する方法において、（ ａ）交流電圧により発生するコロナ放電により微小帯電粒子を燃焼し、（ｂ）直 流電圧を用いて（ａ）で燃焼しなかった微小粒子を再度燃焼することを特徴とす る微小帯電粒子焼却方法。 ６．前記コロナ放電は広い放電範囲を持つストリーマコロナ放電であることを特 徴とする請求項５記載の帯電粒子焼却方法。 ７．プラズマジェットを用いて排出ガス中の有害ガスを中和する方法において、 プラズマジェットが、（ａ）多量の陰イオンを発生させ、（ｂ）その陰イオンに より有害ガスを分解することを特徴とする有害ガス中和方法。 ８．陰イオンを発生させるため、先が尖っているプラズマジェットが円筒型壁に よって円筒内部通路と円筒外部通路に分けられていることを特徴とする請求項７ 記載の有害ガス中和方法。 ９．高電圧電場を用いて排出ガス中のＮＯｘの除去方法において、（ａ）紫外線 を発生する段階と、（ｂ）紫外線によりＮＯｘを酸化する段階と、（ｃ）ＰＮダ イオードの熱交換技法を用いて生成させた水（Ｈ₂Ｏ）に、酸化されたＮＯｘを 溶解させる段階とを含むことを特徴とするＮＯｘ除去方法。 １０．前記紫外線を発生する段階は、穿孔された複数のプレートを使用し、（ａ ）プレートには金属で電子回路をプリンティングし、（ｂ）同じ方法で対向電極 にも電子回路をプリンティングし、（ｃ）紫外線を発生させるために各電極に高 電圧を加えることを特徴とする請求項９記載のＮＯｘ除去方法。 １１．紫外線を効果的に発生するために各プレートに複数の多角形の孔が穿孔さ れたものであることを特徴とする請求項９記載のＮＯｘ除去方法。 １２．前記プレート上の電子回路が厚さを１０μｍ〜５０μｍの金属でプリンテ ィングされたものであることを特徴とする請求項１０又は１１記載のＮＯｘ除去 方法。 １３．前記水（Ｈ₂Ｏ）を生成するための熱交換技法は、プレート間にＰＮダイ オードを直、並列に連結して誘導することを特徴とする請求項９記載のＮＯｘ除 去方法。 １４．前記プレートに電圧を供給するときに多角形の孔から紫外線が発生させる ことを特徴とする請求項１１記載のＮＯｘ除去方法。 １５．排出ガス浄化のための高電圧発生方法において、信号に搬送キャリヤを載 せることを特徴とする高電圧発生方法。 １６．前記高電圧を発生するため、周波数４００〜５００ＫＨｚの搬送キャリヤ を使用することを特徴とする請求項１５記載の高周波高電圧発生方法。 １７．高電圧電場を用いて排出ガスを浄化する装置において、（ａ）排出ガスを 吸引しコレクタ電極１３０で分散させて粒子を分離し、大きい粒子をコロナ放電 で燃焼させる分配ユニット１００と、（ｂ）前記分配ユニット１００を通過した 微小粒子をストリーマコロナで燃焼させるプラズマユニット２００と、（ｃ）直 流電圧と交流電圧を用いてガス粒子を燃焼させるエレクトロンユニット３００と 、（ｄ）陰イオンを用いて有害ガスを除去するイオン化ユニット４００と、（ｅ ）紫外線により発生させたオゾンによりＮＯｘを酸化し、ＰＮダイオードにより 誘起された温度降下によりＮＯｘを除去するスクリーンユニット６００とを含む ことを特徴とする排出ガス低減装置。 １８．前記ユニット１００、２００、３００、４００、６００に加えて、結合ユ ニット７００をさらに備え、電磁波を遮蔽し、騒音を低減することを特徴とする 請求項１７記載の排出ガス低減装置。 １９．高電圧電場を用いて排出ガスを分類する装置において、（ａ）高電圧で粒 子をイオン化して除去するイオンピン１１０と、（ｂ）排出ガスの流れを円滑に するための分配ユニットガイド１６０と、（ｃ）空気の流れを円滑にするための 空気注入口１５０が複数個形成された分配ユニットプレート１８０と、（ｄ）排 出ガスの流れを高速にする、瓶首形状のノズル部に電圧を加えるアトラクタ電極 １２０と、（ｅ）粒子をフィルタリングするコレクタ電極１３０と、（ｆ）マン ホールに落下した大きい粒子を燃焼するため、一対の放電電極１４０、１４０を 内装した分配ユニットポール１７０とを含むことを特徴とする排出ガス分類装置 。 ２０．前記ノズル部はノズル部全体が電極として働くことを特徴とする請求項１ ９記載の排出ガス分類装置。 ２１．前記分配ユニットポール１７０は、粒子の着火を高めるため、円形に構成 されることを特徴とする請求項１９記載の排出ガス分類装置。 ２２．複数のプラズマユニットセル２５０を含むプラズマユニット２００で構成 された、排出ガス粒子の燃焼装置において、プラズマユニットセルが、（ａ）ス トリーマコロナを誘発するためのプラズマユニットポール２１０と、（ｂ）放電 電極として作用する網２１１とからなることを特徴とする粒子の燃焼装置。 ２３．プラズマユニットボール２１０と網２１１の間でストリーマコロナが発生 することを特徴とする請求項２２記載の粒子燃焼装置。 ２４．前記プラズマユニットポール２１０は、ストリーマコロナを誘発させるた め、一側面が平面である半球形に構成されたことを特徴とする請求項２２又は２ ３記載の粒子燃焼装置。 ２５．プラズマポール間の電子密度は１０³〜１０⁵／ｃｍ³であることを特徴と する請求項２２又は２３記載の粒子燃焼装置。 ２６．プラズマポール間の振動数は１０ＭＨｚであることを特徴とする請求項２ ２又は２３記載の粒子燃焼装置。 ２７．エレクトロンユニット３００を備える帯電粒子焼却装置において、（ａ） 電子風を発生するためのイオンピン１１０と、空気注入口１５０が実装されたイ オンピンプレート３２０と、（ｂ）対向電極として作用する網２１１からなった 空気注入口１５０を備えたホールプレート３１０と、ストリーマコロナ放電を引 き起こすプラズマユニットポール２１０が実装されたポールプレート３５０とを 一つのセットにして構成されたエレクトロンユニット３００を備えることを特徴 とする帯電粒子焼却装置。 ２８．前記イオンピンプレート３２０は、（ａ）電子風を発生させるイオンピン １１０と、（ｂ）空気の流れを円滑にするための空気注入口１５０とがマトリッ クス構造になったことを特徴とする請求項２７記載の帯電粒子焼却装置。 ２９．前記ホールプレート３１０は、空気の流れを円滑にするため、網を有する 複数個の空気注入口１５０で構成されることを特徴とする請求項２７記載の帯電 粒子焼却装置。 ３０．イオン化ユニットを備える排出ガス中の有害ガス中和装置において、イオ ン化ユニットがプラズマジェットにより陰イオンと紫外線を発生させるため、先 端が鋭い筒状外側通路４２０と筒状内側通路４１０から構成されているイオン化 ユニットセル４０５からなることを特徴とする有害ガス中和装置。 ３１．前記イオン化ユニット４００は、（ａ）イオン化セル４０５がマトリック ス形態に構成されたセルプレート４０９と、（ｂ）網が断面方向に設置された空 気注入口１５０でなったホールプレート３１０とから構成されることを特徴とす る請求項３０記載の有害ガス中和装置。 ３２．ＮＯｘの除去装置において、温度降下させるためのＰＮダイオード６２０ が配列されたプレートＢ６４０がプレートＡ６３０とプレートＣ６５０の間に設 置されることを特徴とするＮＯｘ除去装置。 ３３．電極として使用されるプレートＡ６３０と、プレートＣ６５０に六角形の 孔６１０が複数穿孔されていることを特徴とする請求項３２記載のＮＯｘ除去装 置。 ３４．セレン効果と呼ばれる温度降下を誘起させるのに、前記ＰＮダイオード６ ２０は直並列に配列されていることを特徴とする請求項３２記載のＮＯｘ除去装 置。 ３５．前記分配ユニット１００、プラズマユニット２００、エレクトロンユニッ ト３００、イオン化ユニット４００及びスクリーンユニット６００に高電圧を供 給する高電圧発生装置において、（ａ）信号を増幅するトランジスタＴＲと、（ ｂ）高電圧が供給される１次コイルと、（ｃ）巻線比によって高電圧を発生する ３次コイルと、（ｄ）電源が“ＯＦＦ”されるときに、３次コイルの残存電圧を 放電させるためのセラミック抵抗フィルターＲ１００と、（ｅ）２次コイルとト ランジスタ基部間を連結するフィードバックとからなることを特徴とする高電圧 発生装置。 ３６．前記高電圧発生装置は、３次電圧を倍加する倍電圧回路Ｄ５と、３次電圧 を充電するキャパシターＣ５とをさらに含むことを特徴とする請求項３５記載の 高電圧発生装置。 ３７．装置の外郭が電磁波及び空中電界を遮蔽するため、フェライトコアで構成 された結合ユニット７００を備えることを特徴とするノイズ及び電磁波除去装置 。 ３８．前記フェライトコアは、直列に２段に結合し、１段目は正極性磁界（＋磁 界）として働き、２段目は陰極性磁界（−磁界）として働くことを特徴とする請 求項３７記載のノイズ及び電磁波除去装置。 ３９．高電圧電場を用いる消音器において、（ａ）排出ガスを吸入してコレクタ 電極１３０に分散、分類された大きな粒子を燃焼する分配ユニット１００と、（ ｂ）前記分配ユニット１００を通過した微小粒子をストリーマコロナで燃焼させ るプラズマユニット２００と、（ｃ）直流電圧と交流電圧を用いてガス粒子を燃 焼させるエレクトロンユニット３００と、（ｄ）陰イオンを用いることにより、 有害ガスを除去するイオン化ユニット４００と、（ｅ）紫外線により発生したオ ゾンでＮＯｘを酸化し、ＰＮダイオードによる温度降下により生成した水に溶解 させてＮＯｘガスを除去するスクリーンユニット６００と、（ｆ）電磁波を遮蔽 し、騒音を低減させる結合ユニット７００とから構成されることを特徴とする消 音器。